JP3333500B2 - 熱交換装置の凝縮機構造 - Google Patents

熱交換装置の凝縮機構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は冷凍および冷蔵を目的とする熱交
換装置において高温高圧の圧縮気体冷媒を放熱して液化
させる凝縮機改良発明に関するものである。
【０００２】一般に魚類や肉類あるいはその他の保管食
品を約2〜5℃の温度値で新鮮に貯蔵したり、結氷温度値
の0℃以下の温度に凍らして保管するため、冷蔵庫やシ
ョーケースあるいは冷凍庫のような各種熱交換装置が設
けられ、このような熱交換装置の冷凍サイクルはおおよ
そ図1のように冷媒を高温高圧で圧縮する圧縮機1と、こ
の圧縮機から流入される気体状態の冷媒を放熱して液化
させる長い流路を有する凝縮機2と、この凝縮機から流
入された液体状態の冷媒を低温低圧の気体液体混合冷媒
に変換させる毛細管3と、この毛細管から流入される冷
媒のうち、液体状態の冷媒が蒸発しながら周囲から熱を
取る蒸発機4と、この蒸発機から流入される冷媒を気体
冷媒と液体冷媒に分離するアキュムレーター5で構成さ
れ、上記アキュムレーターは蒸発機から冷媒の流入を受
ける流入管と、気体冷媒だけを圧縮機に流出する流出管
と、液体冷媒を保管するハウジングから構成されるもの
である。
【０００３】このような一連の冷媒サイクルは圧縮機の
連続反復的なポンピング力によって冷媒を高温高圧で形
成し、これを凝縮機という長い流路を有する管を経なが
ら冷媒を冷やし、その冷やされた冷媒は狭い流路を有す
る毛細管を経ながら冷媒の流れを加速化し、蒸発機内に
送ると冷媒が広い流路で形成された蒸発機内でその圧力
が落ちながら気化され、冷媒は外部の流体が含んでいる
熱を吸収する一連の熱交換サイクルを行うものである。
【０００４】上述の一連の冷凍サイクルにおいて本発明
に係わる凝縮機の構成を詳細に説明すると以下の通りで
ある。
【０００５】すなわち、一連の冷凍サイクル構成員を連
係する冷媒管において圧縮機と毛細管の間の冷媒管を所
定の形態に折り曲げて長い流路を構成することにより、
凝縮機を設ける。
【０００６】このように構成された凝縮機は圧縮機から
高温高圧の冷媒ガスが流入され、凝縮機の長い流路を経
由しながら外部の外気と自然放熱を通じて熱交換されて
自然冷却し、必要に応じて放熱性を高めるときには別に
設けてある冷却ファンを駆動させて強制放熱した後、低
温低圧の気体液体混合溶媒に変換される毛細管に流入さ
せるものである。
【０００７】この際、凝縮機の性能、たとえば液化現象
の効率性は放熱性と密接に関連される。
【０００８】しかし、上記の通常の凝縮機は高温高圧の
冷媒ガスを液化させる方式が外気の接触による自然冷却
方式と冷却ファン駆動による強制冷却方式の空冷式を採
択しており、蒸暑い夏場に凝縮機の放熱効率性が極めて
減少され、所望する最上の放熱性を得難いことは勿論、
冷却ファンなどの無理な駆動による騒音および電力消費
の上昇を招く諸般問題点がある。
【０００９】したがって、本発明は従来の問題点を解決
するために案出されたものであり、その目的は凝縮機の
凝縮媒体を密度の高い液状の物質(ブライン、不凍液、
上水)を冷媒油として側壁に接触させて水冷方式の放熱
状態を通じる凝縮効率の極大化を図るとともに、小容量
の熱交換装置に使用される凝縮機の凝縮媒体の放熱循環
方式が熱くなった上部の凝縮媒体と常温を形成する下部
の凝縮媒体が相互間の温度差によって発生される自然対
流現象を用いており、大容量の熱交換装置に使用される
凝縮機の循環方式は循環ポンプを通じる強制循環をなし
て放熱部位を外部に露出させてコンデンサーのように長
い流路を有しながらも、その体積は小さくなって空間活
用を効率的に図る熱交換装置の凝縮機の構造を提供する
ことである。
【００１０】すなわち、上記の目的を達成するための本
発明は通常の冷凍サイクルにおいて、圧縮機と毛細管を
連結する冷媒管が上、下部に溶接固定されて冷媒が通過
する凝縮管と、ジグザグ形態の長い流路を形成し、外面
に放熱ピンが付着された放熱管の入水口と排水口が上、
下部に溶接付着されて凝縮媒体が循環される一方、上記
凝縮管と隔壁を通じて一体に圧出成形された水管が形成
された特徴がある。
【００１１】以下、本発明の望ましい実施例を図面に基
づき詳細に説明すると次の通りである。
【００１２】図2は本発明による熱交換装置の冷凍サイ
クルを概略的に示したものであり、図3は本発明による
凝縮機の拡大断面図であり、図4は本発明による管体平
断面図を示したものである。
【００１３】すなわち、冷凍サイクル(A)は冷媒を高温
高圧で圧縮する圧縮機10を構成し、上記圧縮機から流入
される気体状態の冷媒を放熱して液化させる長い流路を
有する凝縮機20を構成する。
【００１４】さらに上記凝縮機から流入される液体状態
の冷媒を低温低圧の気体液体混合冷媒に変換させる毛細
管30を形成し、この毛細管から流入される冷媒のうち、
液体状態の冷媒が蒸発しながら周囲から熱を取る蒸発機
40を設ける一方、この蒸発機から流入される冷媒を気体
冷媒と液体冷媒に分離するアキュムレーター50で構成さ
れる。すなわち以上は通常の熱交換装置の冷凍サイクル
を説明したもので、本発明は単に高温高圧の冷媒ガスを
生成する圧縮機と低温低圧気体液体混合溶媒に変換させ
る毛細管を連結する冷媒管26が上・下部に溶接固定され
て冷媒が通過する凝縮管21を構成する。
【００１５】上記凝縮管は図面で表現上、直立形管体で
示したが、実質的な製品の形態は凝縮過程の効率性を高
めるため、ねじり形やスクリュー形態の面積増大を図る
長い流路を有するように製作される。
【００１６】さらに上記凝縮管の一側には隔壁23を通じ
て一体に圧出成形された水管22を形成するが、これはジ
グザグ形態の長い流路を形成して外面に放熱ピン25aが
付着された放熱管の入水口25bと排水口25cが上、下部に
溶接付着され、その内部に凝縮媒体、たとえば塩化カル
シウム水溶液、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム水溶
液などで構成され、冷凍装置と冷却される物体の間に介
入して熱を移動させる媒体であるブライン(ｂｒｉｎｅ)
や不凍液あるいは上水などが入水されている。
【００１７】また隔壁23両側に切開溝23aを形成して必
要に応じて水管22と凝縮管21の開きが自在になるように
し、上記の水管２２及び凝縮管２３の外面に放射状の放
熱フィン24を付着して放熱面積を増大させる。
【００１８】一方、熱交換装置が中、大型化されるにつ
れ、発生される凝縮機20の容量もまた増大させるために
放熱管25の長さを延長させなければならないもので、そ
の形態が延長された流路として体積は小さいコンデンサ
ー形態に製作し、一対の延長管を通じて上述した凝縮管
の排水口と入水口に連通結合され、放熱管所定位置に凝
縮媒体を強制循環させる循環ポンプを敷設し、一側に制
御手段の信号により放熱管の放熱量を増大させる冷却フ
ァンを敷設することもでき、図面上では表現を省略す
る。
【００１９】以上のような構成からなる本発明は、まず
押出し成形を通じて落花生あるいはその他の模様で水管
22と凝縮管21とが一体である管体が製作されて連続反復
的に排出され、この際、所望する長さで切断して上、下
側を両方向にさいて開くと、水管と凝縮管を区画する隔
壁23の切開溝23aを通じて上記の水管22と凝縮管21が良
好に開かれる。
【００２０】その後、上記凝縮管の上下部には冷媒管26
を溶接などの結合手段を通じて堅固に付着させて冷媒管
内の冷媒が凝縮管21内に流入されるようにし、水管22の
上、下部は放熱管の入水口25bと排水口25cを連通される
ように結合し、これもまた溶接などの結合手段を通じて
堅固に固定する。
【００２１】このように凝縮機20の組立が完了された
後、所望する凝縮過程が進行される、すなわちこれは圧
縮機10のポンピング力により高温高圧の気体状態をなす
冷媒が凝縮機20を経て液化状態に変換されたまま毛細管
30を経由しながら低温低圧をなした後、さらに蒸発機40
に流入されながら液状の冷媒が蒸発して蒸発機周辺の熱
い熱気が冷温状態に熱交換される一連の冷凍サイクルを
進行し、このようなサイクルにおいて気体状態の高熱冷
媒が冷媒管を通じて凝縮機20の凝縮管21中央を通過する
とき、放熱管25を通じて常温を維持する凝縮媒体(密度
の高い液体)が上記の放熱管から水管22に循環されなが
ら隔壁23他側の凝縮管21を通過する約80℃以上の冷媒が
有する熱を吸収して熱交換されることにより、気体状態
の冷媒を液体状態に変換させて所望する凝縮過程を迅速
にする。
【００２２】一方、上記のように冷媒との熱交換をなす
温度が高まった凝縮媒体において凝縮機の容量が小さい
場合、放熱管25内の放熱をなした常温の凝縮媒体と相互
間の温度差を通じて自然対流現象が発生し、自然に水管
22の上部を通じて熱くなった凝縮媒体が放熱管に排出さ
れ、放熱管25内の留まっていた常温の凝縮媒体は水管22
下部流入口に流入されて連続反復的に冷媒管26を通過す
る冷媒の熱を吸収してガス状態の冷媒が液体状態の冷媒
に凝縮される。
【００２３】さらに凝縮機20の容量が大きい場合には、
温度差による自然対流現象が不備であることから、放熱
管の所定位置に付着された循環ポンプを稼動させて強制
的に凝縮媒体の循環を円滑にできるようにし、コンデン
サー形態の放熱管が壁体を基準にして外部に露出される
ことにより、自在に配管形態を得ることができ、長い流
路を有する放熱管の放熱性は必要に応じ制御手段を通じ
て冷却ファンを駆動させ、放熱管内の凝縮媒体の放熱効
率を極大化させることもある(図面での表現を省略す
る)。
【００２４】図5は本発明の他の実施例として上記の本
実施例において、熱交換効率をより増大させるため、水
管22を中央に置き、左右両側に凝縮管21a,21bを並行さ
せて一体に押出し成形するものであり、放熱面積を拡大
する一方、左右両側凝縮管21a,21bを通過する気体状態
の高熱媒体からの熱を中央の水管22を通過する凝縮媒体
で最大に分散吸収して熱交換ができるようにすることに
よって凝縮がより迅速で効率的にできる。
【００２５】以上のように説明した本発明の気体状態の
冷媒ガスを液体状態に凝縮させるための凝縮機の熱交換
装置が通常の空気放熱を脱皮して密度の高い凝縮媒体
(ブライン、不凍液、上水)を用いた水冷却方式を採択す
ることにより、凝縮機の熱交換効率が極大化され、圧縮
機およびその他の冷凍サイクルを構成する構成員の負荷
発生を抑制し、電力消費を低減させることは勿論、平均
寿命もまた一層向上させる。
【００２６】さらに小容量の凝縮機において凝縮媒体の
循環は自然対流現象を用い、大容量の凝縮機においては
循環ポンプを別に設置させて凝縮媒体の円滑な循環を図
ることは勿論、必要に応じて冷却ファンを駆動させ、放
熱管の結構な放熱量を得ることができるのみならず、壁
体外部にコンデンサー形態の放熱管を自在な配管形態に
露出させて設けることにより、効率的な空間活用をなす
ことのできる多様な効果が得られるものである。
【００２７】以上は本発明の一実施例に過ぎず、本発明
はその構成要旨の範囲内で多様な変更および改造ができ
る。 ［図面の簡単な説明］
【図１】一般的な熱交換装置の冷凍サイクルの例示図で
ある。
【図２】本発明による冷凍サイクルの概略図である。
【図３】本発明による平面拡大断面図である。
【図４】本発明による管体平断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す管体平断面図であ
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 39/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷媒が通過する凝縮管と凝縮媒体が通過
    する水管とが、隔壁を共通にして並行させて、且つ、該
    隔壁の部分に切開溝を有して、且つ、水管と凝縮管の外
    面に放熱フィンを放射状に有して、一体に押出し成形し
    てある管体と、 ジグザグ形態の長い流路を形成し、外面に放熱フィンを
    有し、且つ、入水口と排水口とを有する放熱管とを有
    し、 該管体は、その上下部を、上記切開溝の個所で凝縮管と
    水管とがさかれて開かれ、 さかれて開かれた該凝縮管の上下部に、夫々圧縮機に続
    く冷媒管及び毛細管に続く冷媒管が溶接固定してあり、 さかれて開かれた上記水管の各端に、該放熱管の入水口
    と排水口とが接続されており、該放熱管内の凝縮媒体が
    該放熱管及び水管を通って循環される構成としたことを
    特徴とする熱交換装置の凝縮機構造。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の熱交換装置の凝縮機構造
    において、 上記管体は、より熱交換効率を増大させるため、水管を
    中央に置き、左右両側に凝縮管を並行させて一体に押出
    し成形してなる構造を有することを特徴とする交換装置
    の凝縮機構造。
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