JP2698025B2 - 空気冷却用熱交換器の構造 - Google Patents
空気冷却用熱交換器の構造Info
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- JP2698025B2 JP2698025B2 JP5177468A JP17746893A JP2698025B2 JP 2698025 B2 JP2698025 B2 JP 2698025B2 JP 5177468 A JP5177468 A JP 5177468A JP 17746893 A JP17746893 A JP 17746893A JP 2698025 B2 JP2698025 B2 JP 2698025B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/005—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
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- Thermal Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低温治療器等の比較的低
温の空気を作り出す為の熱交換器において、霜の付着に
より熱交換器の空気通路が閉塞されるのを防ぐための構
造に関するものである。
温の空気を作り出す為の熱交換器において、霜の付着に
より熱交換器の空気通路が閉塞されるのを防ぐための構
造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来より使用に供されている空気冷却器に
おける熱交換器の構造としては、図６に示すように円筒
状の容器１と、該容器１の中心軸と平行に配置された冷
凍サイクルの冷媒管２と、該冷媒管２に対して所定間隔
で嵌挿された円形のバッフルフィン３とからなり、空気
の流れを蛇行流とするために一定間隔で交互に円形フィ
ン４及びドーナッツフィン５（仕切り板）を装着したも
のが知られている。
おける熱交換器の構造としては、図６に示すように円筒
状の容器１と、該容器１の中心軸と平行に配置された冷
凍サイクルの冷媒管２と、該冷媒管２に対して所定間隔
で嵌挿された円形のバッフルフィン３とからなり、空気
の流れを蛇行流とするために一定間隔で交互に円形フィ
ン４及びドーナッツフィン５（仕切り板）を装着したも
のが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の熱交換器のフィンの場合には、目的とする温度
（冷却温度）が例えば−４０℃と低い場合には冷媒管や
バッフルフィンも０℃以下となるように設定されるため
に空気入口から室温空気を送風した場合にフィンに霜が
付着し始め、短時間で熱交換器の空気通路が閉塞されて
しまう等の不都合がある。また冷媒管やバッフルフィン
に霜が付着すると空気通路が閉塞されていなくても冷媒
管の冷却エネルギーが通過する空気に充分に伝達されな
いために熱交換器が目的とする冷却温度を達成できない
という不都合もある。そこで本発明はかかる従来技術の
欠点に鑑みなされたもので、熱交換器の冷却効率を落す
ことなく、短時間では空気通路が閉塞されにくい熱交換
器の構造を提供するものである。
従来の熱交換器のフィンの場合には、目的とする温度
（冷却温度）が例えば−４０℃と低い場合には冷媒管や
バッフルフィンも０℃以下となるように設定されるため
に空気入口から室温空気を送風した場合にフィンに霜が
付着し始め、短時間で熱交換器の空気通路が閉塞されて
しまう等の不都合がある。また冷媒管やバッフルフィン
に霜が付着すると空気通路が閉塞されていなくても冷媒
管の冷却エネルギーが通過する空気に充分に伝達されな
いために熱交換器が目的とする冷却温度を達成できない
という不都合もある。そこで本発明はかかる従来技術の
欠点に鑑みなされたもので、熱交換器の冷却効率を落す
ことなく、短時間では空気通路が閉塞されにくい熱交換
器の構造を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち請求項１の発明
は、空気を筒状容器内の流路に沿って平行に配置した蒸
発器の冷媒管に対して垂直に、前記容器内径より小径か
らなる中央に穴を有する円形バッフルフィン及び空気の
流れを蛇行流とするための円形仕切り板とを装着したも
のからなり、前記円形バッフルフィン及び円形仕切り板
とからなる円形フィンの外径を空気入口から空気出口に
向けて次第に径が大きくなるような円錐台状に構成した
ことを特徴とする空気冷却用熱交換器の構造であり、請
求項２の発明は、空気を筒状容器内の流路に沿って平行
に配置した蒸発器の冷媒管に対して垂直に、前記容器内
径より小径からなる中央に穴を有する円形バッフルフィ
ン及び空気の流れを蛇行流とするための円形仕切り板と
を装着したものからなり、前記バッフルフィン及び仕切
り板とからなる円形フィンの外径を空気入口から空気出
口に向けて次第に径が大きくなるように構成すると共に
該円形フィンの間隔を空気入口から空気出口に向けて次
第に狭くなるように構成したことを特徴とする空気冷却
用熱交換器の構造である。
は、空気を筒状容器内の流路に沿って平行に配置した蒸
発器の冷媒管に対して垂直に、前記容器内径より小径か
らなる中央に穴を有する円形バッフルフィン及び空気の
流れを蛇行流とするための円形仕切り板とを装着したも
のからなり、前記円形バッフルフィン及び円形仕切り板
とからなる円形フィンの外径を空気入口から空気出口に
向けて次第に径が大きくなるような円錐台状に構成した
ことを特徴とする空気冷却用熱交換器の構造であり、請
求項２の発明は、空気を筒状容器内の流路に沿って平行
に配置した蒸発器の冷媒管に対して垂直に、前記容器内
径より小径からなる中央に穴を有する円形バッフルフィ
ン及び空気の流れを蛇行流とするための円形仕切り板と
を装着したものからなり、前記バッフルフィン及び仕切
り板とからなる円形フィンの外径を空気入口から空気出
口に向けて次第に径が大きくなるように構成すると共に
該円形フィンの間隔を空気入口から空気出口に向けて次
第に狭くなるように構成したことを特徴とする空気冷却
用熱交換器の構造である。
【０００５】
【作用】本発明にかかる熱交換器の構造では、空気入口
から流入した空気は、最初に径の小さなバッフルフィン
及び冷媒管と衝突して熱交換され、一部空気中に含まれ
る水分がフィンに霜として付着し、さらに下流に位置す
るフィンと熱交換されながら徐々に所定温度に冷却され
ていく。一部上流のフィンに霜が付着しても、熱交換器
の容器と上流に位置するバッフルフィンとの間には十分
な隙間が設けてあるために空気通路は短時間のうちに閉
塞されることがなく、下流のバッフルフィンで充分に空
気冷却を行うことができる。また請求項２の発明では、
バッフルフィンの間隔が上流から下流に向けて徐々に狭
くなるように設定されている関係から、フィンに徐々に
霜が付着したとしてもバッフルフィンの間隔に余裕があ
るので、短時間のうちに通路が閉塞されることがなく、
空気の冷却を続行することができる。
から流入した空気は、最初に径の小さなバッフルフィン
及び冷媒管と衝突して熱交換され、一部空気中に含まれ
る水分がフィンに霜として付着し、さらに下流に位置す
るフィンと熱交換されながら徐々に所定温度に冷却され
ていく。一部上流のフィンに霜が付着しても、熱交換器
の容器と上流に位置するバッフルフィンとの間には十分
な隙間が設けてあるために空気通路は短時間のうちに閉
塞されることがなく、下流のバッフルフィンで充分に空
気冷却を行うことができる。また請求項２の発明では、
バッフルフィンの間隔が上流から下流に向けて徐々に狭
くなるように設定されている関係から、フィンに徐々に
霜が付着したとしてもバッフルフィンの間隔に余裕があ
るので、短時間のうちに通路が閉塞されることがなく、
空気の冷却を続行することができる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明を図示された実施例に従って詳
細に説明する。図１において10は円筒状の容器であり、
該容器10の中心線を通る軸及び流路に平行に冷凍サイク
ルの冷媒管12が配置されており、該冷媒管12には略等間
隔に中央に穴14を有するバッフルフィン16が嵌挿されて
いる。嵌挿されたバッフルフィン16は、図２に示すよう
に上流側から下流側に向けて徐々にその外径が大きくな
るように構成されている。図中18は空気の流れを蛇行流
とするためにバッフルフィン16に対して一定間隔で装着
された円形状のフィンとして機能する仕切り板である。
以上の結果容器10内のバッフルフィン16及び仕切り板18
で構成されるフィン群の外形は、空気の下流から上流に
向けて径の小さくなるような円錐台の形状をしている。
細に説明する。図１において10は円筒状の容器であり、
該容器10の中心線を通る軸及び流路に平行に冷凍サイク
ルの冷媒管12が配置されており、該冷媒管12には略等間
隔に中央に穴14を有するバッフルフィン16が嵌挿されて
いる。嵌挿されたバッフルフィン16は、図２に示すよう
に上流側から下流側に向けて徐々にその外径が大きくな
るように構成されている。図中18は空気の流れを蛇行流
とするためにバッフルフィン16に対して一定間隔で装着
された円形状のフィンとして機能する仕切り板である。
以上の結果容器10内のバッフルフィン16及び仕切り板18
で構成されるフィン群の外形は、空気の下流から上流に
向けて径の小さくなるような円錐台の形状をしている。
【０００７】次に図３に示すものは、本発明の第２実施
例を示すもので容器10内には、等間隔（12mm）で空気の
上流から下流に向けて小、中、大のバッフルフィン16
ａ，16ｂ，16ｃの層を設け、ほぼ円錐台の形状をなすよ
うに構成したもので、本実施例では、小、中のバッフル
フィン16ａ，16ｂの層の中間には円形を仕切り板18を冷
媒管12に嵌挿し、空気の流れを蛇行流とするように構成
している。
例を示すもので容器10内には、等間隔（12mm）で空気の
上流から下流に向けて小、中、大のバッフルフィン16
ａ，16ｂ，16ｃの層を設け、ほぼ円錐台の形状をなすよ
うに構成したもので、本実施例では、小、中のバッフル
フィン16ａ，16ｂの層の中間には円形を仕切り板18を冷
媒管12に嵌挿し、空気の流れを蛇行流とするように構成
している。
【０００８】図４に示すものは本発明の第３実施例を示
すもので、容器10内には空気の上流から下流に向けて
小、中、大のバッフルフィン16ａ，16ｂ，16ｃの層を設
けると共に該バッフルフィン16ａ−16ａ間、16ｂ−16ｂ
間、16ｃ−16ｃ間の間隔が上流側が下流側に向けて広く
なるように構成したもので、さらに本実施例では、小、
中のバッフルフィン16ａ，16ｂの層の中間には円形の仕
切り板18を冷媒管12に嵌挿し、空気の流れを蛇行流とす
るように構成している。図の実施例では、バッフルフィ
ン16ａ−16ａ間、16ｂ−16ｂ間、16ｃ−16ｃ間の間隔
を、それぞれ18mm、12mm、６mmとしている。
すもので、容器10内には空気の上流から下流に向けて
小、中、大のバッフルフィン16ａ，16ｂ，16ｃの層を設
けると共に該バッフルフィン16ａ−16ａ間、16ｂ−16ｂ
間、16ｃ−16ｃ間の間隔が上流側が下流側に向けて広く
なるように構成したもので、さらに本実施例では、小、
中のバッフルフィン16ａ，16ｂの層の中間には円形の仕
切り板18を冷媒管12に嵌挿し、空気の流れを蛇行流とす
るように構成している。図の実施例では、バッフルフィ
ン16ａ−16ａ間、16ｂ−16ｂ間、16ｃ−16ｃ間の間隔
を、それぞれ18mm、12mm、６mmとしている。
【０００９】以上述べたように本実施例にかかる熱交換
器の構造では、空気流の上流において熱交換器の容器10
の内径とバッフルフィン16の外径の差が十分あるために
例えバッフルフィン16の周囲に着霜しても空気通路が閉
塞されることはない。また空気流の下流に向いバッフル
フィン16の外径と容器10の内径との差が小さくなるよう
に設計されていることから、上流で除湿された空気は熱
交換面積の広い下流のバッフルフィン16ｃと熱交換する
ことになるので、従来のものよりも効率良く冷却される
ことになる。また、バッフルフィン16ａ−16ａ間、16ｂ
−16ｂ間、16ｃ−16ｃ間の間隔を上流から下流に向けて
狭くした実施例３のものでは、バッフルフィン16の表面
に霜が付着し積層されても、その間隔に余裕があるため
に蛇行流となる空気の流れを妨害することにならず、風
量の減少を抑えることになる。
器の構造では、空気流の上流において熱交換器の容器10
の内径とバッフルフィン16の外径の差が十分あるために
例えバッフルフィン16の周囲に着霜しても空気通路が閉
塞されることはない。また空気流の下流に向いバッフル
フィン16の外径と容器10の内径との差が小さくなるよう
に設計されていることから、上流で除湿された空気は熱
交換面積の広い下流のバッフルフィン16ｃと熱交換する
ことになるので、従来のものよりも効率良く冷却される
ことになる。また、バッフルフィン16ａ−16ａ間、16ｂ
−16ｂ間、16ｃ−16ｃ間の間隔を上流から下流に向けて
狭くした実施例３のものでは、バッフルフィン16の表面
に霜が付着し積層されても、その間隔に余裕があるため
に蛇行流となる空気の流れを妨害することにならず、風
量の減少を抑えることになる。
【００１０】（試験例）従来型の熱交換器に比べて本発
明にかかる熱交換器がどの程度効果に差が生じるかにつ
いて、以下に示す条件で過酷比較試験を行った。 従来品 本発明品 熱交換器の容器の大きさ 240φ×600mm 240φ×600mm バッフルフィンの大きさ 230φ(穴50φ)９枚 バッフルフィンの大きさ 190φ(穴50φ)24枚 190φ(穴50φ)８枚 バッフルフィンの大きさ 150φ(穴50φ)８枚 仕切り板の大きさ(中) 190φ３枚 190φ １枚 仕切り板の大きさ(小) 150φ １枚 フィンの間隔 12mm 12mm 冷凍サイクルは共に同じ型のものを用い、室温25℃、湿
度70％RHの空気の冷却を消費電力平均１．３kwで連続運
転を行った。本発明が特に使用目的とする低温治療装置
にあってはノズル噴出温度が−35℃以下であることを必
要とすることから、−35℃以下の低温空気を製造するよ
うに冷凍サイクルを設定したところ図５に示すような結
果が得られた。 （試験結果）両者共運転開始後１時間で所望の温度（−
35℃）に到達したが、従来型のものでは運転開始４時間
後には、−30℃以上となると共に風量が 150リットル／
min.から80リットル／min.というように激減した。これ
に対し本発明のものでは８時間経過後も−35℃以下を維
持できると共に風量も 110リットル／min.と従来品より
も優れることが判明した。さらに、８時間経過した後の
熱交換器のバッフルフィンに付着した霜の量を除霜して
ドレーンの量を比較したところ、本発明のものは、1450
ccであるのに対し従来型のものでは 800ccと半分程度の
霜しか付着していなかった。霜がたくさん付着している
ことは、本発明にかかる装置では、従来型に比較して長
時間運転しても冷却能力が低下せず、さらに装置の風量
もあまり低下しないことを裏付けるものである。
明にかかる熱交換器がどの程度効果に差が生じるかにつ
いて、以下に示す条件で過酷比較試験を行った。 従来品 本発明品 熱交換器の容器の大きさ 240φ×600mm 240φ×600mm バッフルフィンの大きさ 230φ(穴50φ)９枚 バッフルフィンの大きさ 190φ(穴50φ)24枚 190φ(穴50φ)８枚 バッフルフィンの大きさ 150φ(穴50φ)８枚 仕切り板の大きさ(中) 190φ３枚 190φ １枚 仕切り板の大きさ(小) 150φ １枚 フィンの間隔 12mm 12mm 冷凍サイクルは共に同じ型のものを用い、室温25℃、湿
度70％RHの空気の冷却を消費電力平均１．３kwで連続運
転を行った。本発明が特に使用目的とする低温治療装置
にあってはノズル噴出温度が−35℃以下であることを必
要とすることから、−35℃以下の低温空気を製造するよ
うに冷凍サイクルを設定したところ図５に示すような結
果が得られた。 （試験結果）両者共運転開始後１時間で所望の温度（−
35℃）に到達したが、従来型のものでは運転開始４時間
後には、−30℃以上となると共に風量が 150リットル／
min.から80リットル／min.というように激減した。これ
に対し本発明のものでは８時間経過後も−35℃以下を維
持できると共に風量も 110リットル／min.と従来品より
も優れることが判明した。さらに、８時間経過した後の
熱交換器のバッフルフィンに付着した霜の量を除霜して
ドレーンの量を比較したところ、本発明のものは、1450
ccであるのに対し従来型のものでは 800ccと半分程度の
霜しか付着していなかった。霜がたくさん付着している
ことは、本発明にかかる装置では、従来型に比較して長
時間運転しても冷却能力が低下せず、さらに装置の風量
もあまり低下しないことを裏付けるものである。
【００１１】
【効果】以上述べたように本発明にかかる熱交換器の構
造では、空気の上流から下流に向けてバッフルフィンの
形状を次第に広くなるように形成したので、上流部のバ
ッフルフィンへの霜の付着による空気通路の閉塞を防ぐ
ことができると共に下流部における空気と冷媒との熱交
換をより効率よく行うことができるので、装置の始動開
始から除霜を必要とする時間までのタイミングを遅らす
ことができ、長時間運転するのに適する。
造では、空気の上流から下流に向けてバッフルフィンの
形状を次第に広くなるように形成したので、上流部のバ
ッフルフィンへの霜の付着による空気通路の閉塞を防ぐ
ことができると共に下流部における空気と冷媒との熱交
換をより効率よく行うことができるので、装置の始動開
始から除霜を必要とする時間までのタイミングを遅らす
ことができ、長時間運転するのに適する。
【図１】 本発明にかかる実施例の装置の縦断面図であ
る。
る。
【図２】 図１の装置におけるａ，ｂ，ｃ，ｄ点におけ
るバッフルフィンの形状を示す平面図である。
るバッフルフィンの形状を示す平面図である。
【図３】 本発明にかかる第２実施例の装置の縦断面図
である。
である。
【図４】 本発明にかかる第３実施例の装置の縦断面図
である。
である。
【図５】 本発明と従来型の装置の比較試験を行った際
の風量、冷風温度の比較グラフである。
の風量、冷風温度の比較グラフである。
【図６】 従来技術を示す熱情喚起の縦断面図である
１，10 容器 ２，12 冷媒管 ３，16 バッフルフィン ４ 円形フィン ５ ドーナッツフィン 14 穴 18 仕切り板
Claims (2)
- 【請求項１】 空気を筒状容器内の流路に沿って平行に
配置した蒸発器の冷媒管に対して垂直に、前記容器内径
より小径からなる中央に穴を有する円形バッフルフィン
及び空気の流れを蛇行流とするための円形仕切り板とを
装着したものからなり、前記円形バッフルフィン及び円
形仕切り板とからなる円形フィンの外径を空気入口から
空気出口に向けて次第に径が大きくなるような円錐台状
に構成したことを特徴とする空気冷却用熱交換器の構
造。 - 【請求項２】 空気を筒状容器内の流路に沿って平行に
配置した蒸発器の冷媒管に対して垂直に、前記容器内径
より小径からなる中央に穴を有する円形バッフルフィン
及び空気の流れを蛇行流とするための円形仕切り板とを
装着したものからなり、前記バッフルフィン及び仕切り
板とからなる円形フィンの外径を空気入口から空気出口
に向けて次第に径が大きくなるように構成すると共に該
円形フィンの間隔を空気入口から空気出口に向けて次第
に狭くなるように構成したことを特徴とする空気冷却用
熱交換器の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5177468A JP2698025B2 (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 空気冷却用熱交換器の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5177468A JP2698025B2 (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 空気冷却用熱交換器の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712490A JPH0712490A (ja) | 1995-01-17 |
| JP2698025B2 true JP2698025B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=16031453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5177468A Expired - Lifetime JP2698025B2 (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 空気冷却用熱交換器の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698025B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20310376U1 (de) * | 2003-07-05 | 2003-09-25 | Heinen Freezing Gmbh | Kühlregister |
| JP2008279378A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Orion Mach Co Ltd | Ｖｏｃ冷却回収装置 |
| JP6340627B2 (ja) * | 2015-04-17 | 2018-06-13 | オリオン機械株式会社 | 圧縮空気除湿装置 |
| CN110455096A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-15 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 具有分流效应的折流板支撑结构及其管壳式换热器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55112972A (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-01 | Hitachi Ltd | Evaporator for refrigerator |
| JPH0245671Y2 (ja) * | 1985-04-15 | 1990-12-03 | ||
| JPS62206384A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-10 | Hitachi Ltd | 熱交換器 |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP5177468A patent/JP2698025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0712490A (ja) | 1995-01-17 |
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