JP4998163B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、家庭用あるいは業務用冷蔵庫、さらにはショーケース等において、冷却器(蒸発器)として用いられる所謂ドッグボーン型フィンアンドチューブ型の熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a so-called dogbone type fin-and-tube heat exchanger used as a cooler (evaporator) in a household or commercial refrigerator, a showcase or the like.
従来、この種の熱交換器は、複数列、複数段に配列され、内部を冷媒が流動する伝熱管と、前記伝熱管が挿入され、その間を空気が流動する複数枚のフィンとから構成されている。そして、前記伝熱管は、互いに連結されて少なくとも1回路の冷媒流路を構成したもので、一般的には、フィンの端面にパイプヒータ嵌め込み用切り欠きを形成し、除霜用のパイプヒータを熱交換器下面に配置している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of heat exchanger is arranged in a plurality of rows and stages, and is composed of a heat transfer tube in which a refrigerant flows and a plurality of fins in which the heat transfer tube is inserted and air flows between them. ing. The heat transfer tubes are connected to each other to form a refrigerant flow path of at least one circuit. Generally, a pipe heater fitting notch is formed on the end face of the fin, and a defrosting pipe heater is provided. It arrange | positions at the heat exchanger lower surface (for example, refer patent document 1).
図6は、特許文献1に記載された熱交換器の断面を示すものである。図6に示すように、熱交換器は、複数列、複数段に配列された伝熱管21と、前記伝熱管21が挿入された複数枚のフィン22とから構成され、前記伝熱管21は蛇行状の冷媒流路を構成している。フィン22の端面には、パイプヒータ嵌め込み用切欠きが形成されており、この切欠きには、直管部及び曲管部が連続するように蛇行状に曲げ加工された除霜用のパイプヒータ23が取付けられている。その結果、熱交換器は、下面に除霜用パイプヒータ23を配置した構成となっている。
FIG. 6 shows a cross section of the heat exchanger described in
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。 The operation of the heat exchanger configured as described above will be described below.
まず、構成された冷媒流路に冷媒が流れ、流路内で蒸発することで、熱を奪い熱交換器が冷える。そこに、ファン等で空気を循環させることで、矢印で示す如く気流がフィン22表面を通過し、低温となって例えば冷蔵庫の庫内へ流れ、これによって冷蔵庫等の庫内が冷却される。
First, the refrigerant flows through the configured refrigerant flow path and evaporates in the flow path, thereby removing heat and cooling the heat exchanger. When air is circulated by a fan or the like, the airflow passes through the surface of the
そして、時間経過とともに、熱交換器に霜が付着するが、定期的にパイプヒータ23に通電することで加熱し、矢印で示すように熱伝導経路が発生し、付着した霜を融解させる。
As time elapses, frost adheres to the heat exchanger. However, the
通常、熱交換器上面近辺に温度感知センサーを配置し、一定の温度に到達したことを感知し、パイプヒータ23の通電を止めることで除霜終了としている。
Usually, a temperature detection sensor is disposed in the vicinity of the upper surface of the heat exchanger, detects that a certain temperature has been reached, and the defrosting ends by stopping energization of the
なお、この種の熱交換器は、伝熱管21を連結することで冷媒流路を構成しているため、接合箇所が多いことから、接合不良による冷媒リークの可能性はゼロではない。また、伝熱管が銅及び銅合金であれば、接合は比較的容易であるが、伝熱管21がアルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合は、接合の難しさからあまり適さない。
In addition, since this kind of heat exchanger comprises the refrigerant | coolant flow path by connecting the
したがって、ハイドロカーボン系冷媒を使用する場合や、信頼性またはコスト合理化をあまり意識しない場合以外は、比較的高額な銅及び銅合金を用いるのが一般的である。
しかしながら、上記従来の構成では、伝熱管21を連結することで冷媒流路を構成しているため、接合箇所が多いことから、接合不良による冷媒リークの可能性が高く、また、伝熱管21は、接合が比較的容易な銅及び銅合金を用いざるを得ないので、信頼性的にも、コスト的にも課題を有していた。
However, since the refrigerant flow path is configured by connecting the
そこで、一本の管体を、複数の列及び段方向に曲げ加工を行い、直管部及び曲管部が連続する蛇行状の冷媒チューブを、プレートフィンに設けたドッグボーン形状の長孔に挿入し、貫通させるように構成した熱交換器を用いることで、冷媒流路の接合箇所を減らすことができ、接合不良による冷媒リークの可能性を極力排除して信頼性を確保した熱交換器が知られている。 Therefore, one pipe body is bent in a plurality of rows and steps, and a meandering refrigerant tube in which the straight pipe portion and the curved pipe portion are continuous is formed into a dogbone-shaped long hole provided in the plate fin. By using a heat exchanger configured to be inserted and penetrated, the number of joints in the refrigerant flow path can be reduced, and a heat exchanger that ensures reliability by eliminating the possibility of refrigerant leakage due to poor joining as much as possible It has been known.
また、かかる熱交換器に、接合の難しいアルミニウム製の冷媒チューブを連続的に曲げ加工してなるサーペンタイン状の冷媒チューブを適用した熱交換器も開発されている。 In addition, a heat exchanger has been developed in which a serpentine-like refrigerant tube formed by continuously bending an aluminum refrigerant tube that is difficult to join is applied to such a heat exchanger.
かかる構成の熱交換器の断面構造を図7に示す。 FIG. 7 shows a cross-sectional structure of the heat exchanger having such a configuration.
しかし、冷媒チューブを連続的に曲げ加工してなるサーペンタインチューブ31とした場合は、図7に示す如くプレートフィン32に複数の長孔33を加工する必要がある。
However, when the
かかる長孔33を形成した場合は、その長穴形成に伴う空間によって熱伝動経路が直線経路と折れ曲がった迂回経路となり、その結果、直線経路による熱移動量が多くなり、除霜用パイプヒータ34からの熱伝導が、フィン全体に一様とならなくなって、除霜され易い箇所とされ難い箇所ができてしまい、除霜斑が生じたり、その除霜斑を無くすために必要以上に除霜運転時間を長く設定する等、除霜がうまくいかなかったりするという課題を有していた。
When such a
さらに詳述すると、熱交換器に付着した霜は、ある程度溶けるとドレンパン(図示せず)に落下し、除霜用パイプヒータ34の輻射熱により、ドレンパン上の霜が(略)完全に溶けることで除霜を完了とする制御が一般的である。
More specifically, the frost adhering to the heat exchanger falls to a drain pan (not shown) when melted to some extent, and the frost on the drain pan is (substantially) completely melted by the radiant heat of the defrosting
図7の構成の場合、長孔33周辺の霜は殆ど解けることなく、一気に落下する。また、その一部が、下段のサーペンタインチューブ31に引っ掛かって熱交換器内に残留する場合もあった。一部霜が熱交換器内に残留した状態の場合であっても、熱交換器の通風条件が良化されるため、熱交換器の昇温が速くなり、センサー位置の関係で、センサー(図示せず)がその温度を検出してしまい、除霜終了と認識して除霜運転を終了することがある。
In the case of the configuration shown in FIG. 7, the frost around the
したがって、ドレンパン、あるいは熱交換器に霜が残っているにもかかわらず、除霜終了時間が速くなってしまい、その状態で冷却運転を再開すると、ドレンパンの霜あるいは残留した霜が大きく成長し、鈍冷不良を生じる虞もあった。 Therefore, although the frost remains in the drain pan or the heat exchanger, the defrosting end time becomes faster, and when the cooling operation is restarted in that state, the drain frost or the remaining frost grows greatly, There was also a risk of poor cooling.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、信頼性面とコスト面で安価なサーペンタイン状の連続冷媒チューブで構成され、且つ除霜の均温化をはかることができる熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a heat exchanger that is composed of a serpentine-like continuous refrigerant tube that is inexpensive in terms of reliability and cost, and that can achieve a uniform temperature for defrosting. The purpose is to do.
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブを、プレートフィンに設けた長孔に貫通させた熱交換器において、前記長孔の長径が水平方向になるように熱交換器を配置し、さらに熱交換器の下面に除霜用ヒータを配置し、さらに、前記プレートフィンの列方向に並ぶ前記長孔間に、所定間隔毎に断続して水平方向に延びる線状の遮熱孔を設けたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat exchanger according to the present invention is bent in a meandering manner at a predetermined pitch so that a plurality of rows and stages are continuously formed in the straight pipe portion and the curved pipe portion. In a heat exchanger in which a refrigerant tube is passed through a long hole provided in a plate fin, the heat exchanger is arranged so that the long diameter of the long hole is in a horizontal direction, and a defrosting heater is further provided on the lower surface of the heat exchanger. Further, linear heat shield holes extending intermittently at predetermined intervals and extending in the horizontal direction are provided between the long holes arranged in the row direction of the plate fins.
その結果、接合の難しいアルミニウム製の管体を連続的に曲げ加工してサーペンタインチューブ状とした冷媒チューブの適用が可能となり、信頼性およびコスト的にも優位性が確保でき、またプレートフィンに、間欠的に切断部を配置した、所謂パーフォレイト加工を施すことで、除霜の均温化をはかることができる。 As a result, it is possible to apply a refrigerant tube in the form of a serpentine tube by continuously bending an aluminum tube body that is difficult to join, ensuring superiority in terms of reliability and cost. By performing so-called perforate processing in which cut portions are intermittently arranged, the temperature of the defrost can be equalized.
本発明の熱交換器は、サーペンタイン状の冷媒チューブとする熱交換器の信頼性、コスト等の優位性を損なうことがなく、また、パーフォレイト加工されたプレートフィンの採用によって除霜斑のない安定した除霜が行えるものである。 The heat exchanger of the present invention does not impair the reliability, cost, etc. of the heat exchanger as a serpentine refrigerant tube, and is stable without defrosting spots by using perforated plate fins. Can be defrosted.
請求項1に記載の発明は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、ドッグボーン形状の長孔を
板面に複数設けたプレートフィンを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた熱交換器において、前記プレートフィンに設けた長孔の長径が略水平方向になるように配置し、さらに前記熱交換器の下面に除霜用ヒータを配置し、さらに、前記プレートフィンの列方向に並ぶ前記長孔間に、所定間隔毎に断続して水平方向に延びる線状の遮熱孔を設け、前記遮熱孔は、前記冷媒チューブの直管部の下方であって、前記直管部を中心に左右方向に所定寸法延びており、隣合う前記遮熱孔の間の略中央位置と、前記長孔の略中央位置には、熱伝導が可能なように何も加工していない非遮熱部が設けられ、前記長孔と、前記遮熱孔と、前記非遮熱部と、前記除霜用ヒータの位置関係は、上からの投影面において、前記長孔の長径中心部と前記非遮熱部にそれぞれ重なるように前記除霜用ヒータが配置されたものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a refrigerant tube bent in a meandering manner at a predetermined pitch so that a plurality of rows and steps are continuously formed in a straight pipe portion and a curved pipe portion, and a length of a dogbone shape. A heat exchanger having a plurality of plate fins provided on a plate surface, a plurality of the plate fins arranged with a space between each other, and the refrigerant tube passing through the long hole, provided on the plate fin. Further, a defrosting heater is disposed on the lower surface of the heat exchanger, and a predetermined interval is provided between the long holes arranged in the row direction of the plate fins. A linear heat shield hole extending intermittently every time and extending in the horizontal direction is provided , and the heat shield hole extends below the straight pipe portion of the refrigerant tube and has a predetermined dimension in the left-right direction around the straight pipe portion. And a substantially central position between adjacent heat shield holes and A non-heat shielding part that is not processed so as to allow heat conduction is provided at a substantially central position of the long hole, the long hole, the heat shielding hole, the non-heat shielding part, The positional relationship of the defrosting heater is such that the defrosting heater is disposed so as to overlap the central part of the long diameter of the long hole and the non-heat shielding part on the projection surface from above .
かかる構成とすることにより、除霜用ヒータからの熱が熱交換器の上方に向かって放射状に伝わる過程で、直線状の伝熱経路と、直線状の伝熱経路から外れるように伝熱させる迂回経路が形成され、その結果、熱交換器の上部端へも速やかに熱が伝達され、また前記長孔を包むように伝熱する経路が形成されるため、長孔による断熱作用により、長孔周辺の霜が融けにくく、それ以外のところが融け易くなるような、熱交換器の中が不均温になることを防止し、均温化を図ることができる。よって、サーペンタイン状の冷媒チューブとパーフォレイト加工されたプレートフィンで構成したことで、除霜効率の優れた熱交換器を得ることができる。 By adopting such a configuration, in the process in which heat from the defrosting heater is transmitted radially upward of the heat exchanger, heat is transferred so as to deviate from the linear heat transfer path and the linear heat transfer path. As a result, a bypass path is formed, and heat is quickly transferred to the upper end of the heat exchanger, and a heat transfer path is formed so as to wrap the elongated hole. It is possible to prevent the inside of the heat exchanger from becoming non-uniform so that the surrounding frost is not easily melted and the other portions are easily melted, and to equalize the temperature. Therefore, the heat exchanger excellent in defrosting efficiency can be obtained by comprising the serpentine refrigerant tube and the perforated plate fin.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、段方向における前記遮熱孔の総合長さを、該遮熱孔の相互間隔の総合長さよりも長く設定したものである。
The invention according to
かかることにより、除霜用ヒータからの熱が熱交換器上方に向かって伝わる過程で、長孔周辺部以外のところの伝熱が速い部位の熱伝導を遮熱孔が遮断し、その熱を非遮熱部へ迂回させるものである。その結果、伝熱のスピードをコントロールし、霜が融け難いところと融け易いところを無くすようにして、熱交換器の中が不均温になること防止し、より均温化を図ることができる。 As a result, in the process in which the heat from the defrosting heater is transferred upward, the heat shield hole blocks the heat conduction in the part where heat transfer is fast except at the periphery of the long hole, and the heat is removed. Detour to non-heat shielding part. As a result, the heat transfer speed is controlled to eliminate the places where frost is difficult to melt and where it is easy to melt, preventing the heat exchanger from becoming non-uniform temperature and achieving more uniform temperature. .
そして、遮熱孔の長さを該遮熱孔の相互間隔の長さよりも長く設定することにより、熱伝達経路を細かく形成でき、その結果、熱交換器全体への熱の分散伝達が可能となり、一層熱交換器の均温化を図ることができるものである。 And, by setting the length of the heat shield holes longer than the distance between the heat shield holes, the heat transfer path can be formed finely, and as a result, the heat can be distributed and transmitted to the entire heat exchanger. Further, the temperature of the heat exchanger can be further equalized.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記遮熱孔の長さ寸法を、前記冷媒チューブの曲げピッチ寸法よりも短く設定したものである。
The invention according to
かかることにより、前記長孔の形成に連動して遮熱孔の形成が行えるため、プレートフィンを成形加工する金型の送りピッチを一定にした制御とすることができ、設備制御の簡素化が可能となるものである。 As a result, the heat shield holes can be formed in conjunction with the formation of the long holes, so that the feed pitch of the mold for molding the plate fins can be made constant, and the equipment control can be simplified. It is possible.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、少なくとも最下列に設けられた長孔の長径の略中心位置に前記除霜用ヒータを配置したものである。 A fourth aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the defrosting heater is disposed at substantially the center position of the long diameter of the long hole provided in the lowermost row. It is.
かかることにより、除霜用ヒータからの熱が長孔の長径方向に沿って略均等に伝導分散するため、熱伝導の偏りによる熱交換器の加熱斑が抑制でき、熱交換器全体の均温化(着霜量に応じた熱量の供給)が安定し、除霜性能を向上することができるものである。 As a result, the heat from the defrosting heater is conducted and dispersed substantially evenly along the major axis direction of the long hole, so that heating spots of the heat exchanger due to heat conduction bias can be suppressed, and the temperature of the entire heat exchanger can be controlled. (The supply of heat according to the amount of frost formation) is stabilized and the defrosting performance can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成について同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the same reference numerals are given to the same configurations as those of the conventional example or the above-described embodiments, and detailed description thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における熱交換器の斜視図、図2は、図1のA−A線による同熱交換器の断面図、図3は、同熱交換器のプレートフィンにおける熱移動の経路を示す模式図である。
(Embodiment 1)
1 is a perspective view of a heat exchanger according to
図1、図2において、熱交換器1は、内部を冷媒が流動する冷媒チューブ2と、所定間隔あけて配置された一対の端板3と、端板3の間に所定間隔毎に配置された複数のプレートフィン4と、熱交換器1の下面に配置された除霜用パイプヒータ(以下、ヒータと称す)5を具備している。
1 and 2, the
冷媒チューブ2は、アルミ製あるいはアルミ合金製の一本の管体を、直管部と曲管部が連続し、列(上下)方向Xおよび段(左右)方向Yにおいて複数となるよう蛇行状に曲げ加工されたサーペンタインチューブであり、曲管部を形成する接続管を用いることなく一本の冷媒流路を形成している。
The
また、端板3とプレートフィン4には、所定間隔毎に長孔(プレートフィン4についてはドッグボーン形状の長孔)6が設けられており、その長径Mおよび配置間隔Tは、冷媒チューブ2の曲管部の曲げピッチ(曲げ径)Pに合わせて設定されている。本実施の形態1においては、冷媒チューブ2の曲げピッチPと配置間隔Tを同一寸法に設定している。
Further, the
そして、冷媒チューブ2は、端板3とプレートフィン4の長孔6を貫通して取付けられ、熱交換器1を構成している。
And the refrigerant |
本実施の形態1においては、図2の下段から上段へと冷媒が流れるように冷媒回路が形成されている。 In the first embodiment, the refrigerant circuit is formed so that the refrigerant flows from the lower stage to the upper stage in FIG.
ヒータ5は、冷媒チューブ2と同様に、曲管部と直管部が連続した蛇行状に曲げ加工され、各プレートフィン4の下縁に形成された半円状の切欠き7に嵌め込まれ、適宜手段にて固定されている。
Like the
熱交換器1は、長孔6の長径Mが略水平方向となるように本体機器(図示せず)に配置されるもので、ヒータ5は、かかる状態において図2に示す如くその直管部が、上からの投影面において冷媒チューブ2の直管部と重ならないように配置されている。
The
さらに、プレートフィン4には、段方向に並ぶ長孔6の相互間に、所定間隔毎に断続して水平方向に延びる線状の遮熱孔8が設けられている。この遮熱孔8は、具体的には刃物治具(図示せず)で切断(切込み)されるスリットであり、これによって部分的に熱伝導が遮断されることになる。したがって、遮熱孔8は、スリットに限るものではなく、細長い貫通孔であってもよい。
Further, the
また、遮熱孔8は、冷媒チューブ2の直管部の下方であって、直管部を中心に左右方向に所定寸法延びており、隣合う遮熱孔8の間(配置間隔T)の略中央位置と、長孔6の略中央位置には、熱伝導が可能なように何も加工していない非遮熱部9が設けられている。
The
プレートフィン4の段方向における遮熱孔8の寸法Lの総合長さは、同段方向における非遮熱部9の寸法lの総合長さに対して、約2倍乃至約4倍の範囲に設定されている。
The total length of the dimension L of the
上記構成により、長孔6と、遮熱孔8と、非遮熱部9と、ヒータ5の位置関係は、図2に示す如く、上からの投影面において、長孔6の長径M中心部と非遮熱部9にそれぞれ重なるようにヒータ5が配置され、遮熱孔8は、前述の如く最下段列を除く全列にわたり、段方向において冷媒チューブ2の下方に位置している。
With the above configuration, the positional relationship among the
以下の説明において、遮熱孔8と非遮熱部9を交互に連続して形成した構成を、パーフォレイト加工と称して説明する。
In the following description, a configuration in which the heat shield holes 8 and the
以上のように構成された熱交換器について、冷凍サイクルの蒸発器として用いられた場合の除霜動作について説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the defrost operation | movement at the time of being used as an evaporator of a refrigerating cycle is demonstrated.
図2の矢印Zで示す方向に通風が行われる場合、熱交換器1への着霜状態は、通常プレートフィン4の風上側先端から始まり、冷媒チューブ2側に広がって付着し、成長する。一方、時間の経過と共に冷媒チューブ2にも霜が付着し、やがては、熱交換器1全体が霜に包まれた状態となる。
When ventilation is performed in the direction indicated by the arrow Z in FIG. 2, the frosting state on the
かかる状態において、除霜制御によりヒータ5が通電されると、ヒータ5は発熱し、その熱は、図3に示す如くプレートフィン4を伝って放射状に広がりながら上方へ移動する。前記熱が上方へ伝わる過程において、長孔6および遮熱孔7によって熱伝動が遮断される部分と、非遮熱部9を伝って上方へ移動する部分が発生する。
In this state, when the
特に、同図に示す如く長孔6が熱の進む方向(上方)において重なって位置する構成の場合は、長孔2が断熱因子となり、長孔2周辺の霜が融け難くなり、上方に進むにつれて長孔6周辺の霜はさらに融け難い状態にある。
In particular, as shown in the figure, in the case where the
一方、長孔2が連なっていない非遮熱部9は、伝熱し易く、熱交換器1の上面にまで速く熱が伝わり、霜が融解し易い。
On the other hand, the non-heat-shielding
図2の場合であると、冷媒入口に近いヒータ5の周辺(最下段の冷媒チューブ2近辺)は速やかに霜を融かし始め、またヒータ5の熱は、非遮熱部9が重なる部位を伝って速やかに上方へ移動し、非遮熱部9に近い部分から霜を融かし始める。
In the case of FIG. 2, the vicinity of the
また、図3に示す如く上方へ移動する熱において、長孔6あるいは遮熱孔8で遮られた熱は迂回を始め、その迂回移動に伴って霜を融かしながら低温部分へ移動する。したがって、迂回経路の長さに比例して霜の融解に要する時間が長くなる。
Further, in the heat moving upward as shown in FIG. 3, the heat blocked by the
熱交換器1全体の霜が所定時間内において略一様に融けるようにするには、融け難い部位へ速やかに熱を伝える必要がある。
In order for the frost of the
本実施の形態1においては、ヒータ5からの熱が熱交換器1の上方に向かって伝わる過程で、長孔2周辺部以外のところの伝熱が速い部位を、遮熱部8によって遮熱し、長孔6の下方に位置する非遮熱部9へ迂回させて、伝熱のスピードをコントロールし、霜が融けにくいところと融け易いところを無くすようにして、熱交換器1の中が不均温になることを防止し、より均温化を図ることができる。
In the first embodiment, in the process in which the heat from the
換言すると、遮熱部8と非遮熱部9によって、図3の矢印で示す如くヒータ5からの熱が長孔6を包むように熱伝動路を形成しているため、所定時間内における熱交換器1(プレートフィン4)全体への熱移動が可能となり、全体温度の均一化をはかることができる。その結果、限られた時間内で制御される除霜制御において、多量の霜が付着している場合の除霜制御であっても極端に除霜斑を生じることがなく、効率のよい除霜特性を有する熱交換器1を提供することができるものである。
In other words, the
また、本実施の形態1においては、冷媒チューブ2の段方向における遮熱孔8の寸法Lの総合長さ(ΣL)を、同段方向における非遮熱部9の寸法lの総合長さ(Σl)に対して、約2倍乃至約4倍と設定したもので、かかることにより、さらに除霜効率の向上をはかることができる。
In the first embodiment, the total length (ΣL) of the dimension L of the
すなわち、遮熱孔8の寸法Lと非遮熱部9の寸法lの比(L/l)が等しくなるにつれて、非遮熱部9を伝っての移動する熱量の割合が多くなり、結果的に温度分布斑が大きくなって霜が融けた箇所と霜が残る箇所が極端となる。
That is, as the ratio (L / l) of the dimension L of the
逆に、遮熱孔8の寸法Lと非遮熱部9の寸法lの比(L/l)が大きくなるにつれて、上方への熱移動時間がかかるようになり、結果的に熱交換器の上方と下方では温度差が大きくなり、所定時間内における霜の融解斑をなくすことが困難となる。
On the contrary, as the ratio (L / l) of the dimension L of the
換言すると、遮熱孔8の寸法Lと非遮熱部9の寸法lの比(L/l)が不適切であると、除霜斑をなくすために除霜運転時間を長く設定する必要があり、除霜運転に要するエネルギーも多くなり、省エネ化をはかるには困難である。
In other words, if the ratio (L / l) between the dimension L of the
本実施の形態1においては、前述の遮熱孔8の寸法Lの総合長さと非遮熱部9の寸法lの総合長さの比(ΣL/Σl)を、約2倍乃至約4倍の範囲と定めることにより、所定時間内における除霜斑が少なくでき、結果的に除霜を効率よく行い、所定時間内における除霜運転において、除霜斑の少ないパーフォレイト加工を施した熱交換器とすることができ、省エネ性に優れ、熱交換器1の性能を高めることができるものである。
In the first embodiment, the ratio (ΣL / Σl) of the total length of the dimension L of the
また、本実施の形態1においては、遮熱孔8の寸法Lを冷媒チューブ2の曲管部の曲げピッチPより短くしている。かかることにより、プレートフィン4の成形設備の簡素化が図れるものである。
In the first embodiment, the dimension L of the
つまり、プレートフィン4の成形における金型の1回当りの送りピッチを、配置間隔Tと設定することにより、送りピッチは冷媒チューブ2の曲げピッチPと同じとなる。
That is, by setting the feed pitch per mold in the molding of the
したがって、プレートフィン4の長孔6のプレス打ち抜き動作あるいは、長孔6の縁加工(例えば、フィンカラー形成加工)、等と連動して遮熱孔8を形成することができる。
Therefore, the
本実施の形態1においては、プレートフィン4の製造工程において、冷媒チューブ2の列数を所定数(本実施の形態1においては4列)で切断する列間刃物治具(図示せず)の取付け部位を利用して遮熱孔8を形成する刃物治具(図示せず)を取付けている。つまり、4列形成する列間刃物治具の1列、2列、3列の位置に遮熱孔8を形成する刃物治具を取付けたものである。
In the first embodiment, in the manufacturing process of the
さらに詳述すると、遮熱孔8は、長孔6が形成された後の工程で形成されるもので、そのタイミングは、前述の如く長孔6のプレス打ち抜き動作あるいは、長孔6の縁加工と同じタイミングで治具が動作し、形成される。
More specifically, the
その結果、列間刃物治具に遮熱孔8を形成する刃物治具を組込む構成とすることで、パーフォレイト加工が可能となる。 As a result, it is possible to perform perforating by adopting a configuration in which the blade jig for forming the heat shield holes 8 is incorporated in the inter-row blade jig.
ところで、遮熱孔8の寸法Lを冷媒チューブ2の曲管部の曲げピッチPより長くすると、送りピッチ(配置間隔T)よりも遮熱孔8の寸法Lが長くなり、その結果、曲げピッチP以上に切断するために、金型の中に間欠動作が可能な小ダイセット等を組み込む必要があり、金型が複雑化するものである。
By the way, if the dimension L of the
しかしながら、遮熱孔8の寸法Lを冷媒チューブ2の曲管部の曲げピッチPより短くすることにより、前述の如く金型が簡素化でき、金型コストを低く抑えることができるので、熱交換器のコストを優位とすることができる。
However, by making the dimension L of the
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における熱交換器の断面図(図2相当図)である。図5は、同熱交換器のプレートフィンにおける熱移動の経路を示す模式図である。ここで、先の実施の形態1と同様の構成要件については、同一の符号を付して説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 2) of the heat exchanger according to
図4において、実施の形態1と相違する構成は、熱交換器1の下面に配置された除霜用ヒータ(以下、ヒータと称す)12が、着霜が多い空気の入口側(矢印Z側)にその密度が高くなるように配置され、空気出口側の密度を低くしている構成が相違している。
In FIG. 4, the configuration different from the first embodiment is that a defrosting heater (hereinafter referred to as a heater) 12 disposed on the lower surface of the
これに起因して、遮熱孔8および非遮熱部9、13も相違している。遮熱孔8は、ヒータ12の密度が高い空気入口側に多く形成配置され、空気出口側は少なく形成されている。また、非遮熱部9、13は、図4中において空気入口側の半分までは実施の形態1と同じ配列であり、残る半分は、冷媒チューブ2の各段における風上側の下方に位置する遮熱孔8を廃止した配置構成となっている。したがって、プレートフィン4における風下側半分の熱伝導路が広く形成されている。
Due to this, the heat shield holes 8 and the
以上のように構成された熱交換器について、冷凍サイクルの蒸発器として用いられた場合の除霜動作について説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the defrost operation | movement at the time of being used as an evaporator of a refrigerating cycle is demonstrated.
冷凍サイクルの冷却運転が進むにしたがって、一般的には、空気入口側に霜が多く付着していく。除霜運転時には、空気の流れを止め、除霜用ヒータ4に通電する。
In general, as the cooling operation of the refrigeration cycle proceeds, more frost adheres to the air inlet side. During the defrosting operation, the air flow is stopped and the
この場合、着霜が多い空気の入口側では、高密度に配置された除霜用ヒータ12によって除霜が行われる。この入口側は、実施の形態1で説明したように長孔2の断熱効果を遮熱孔8と非遮熱部9の配置構成で分散させ、伝熱を均温化させる。
In this case, defrosting is performed by the
逆に着霜が少ない空気の出口側は、低密度(疎ら)に配置されたヒータ12で除霜を行うが、着霜量が少ないため、低密度に配置されたヒータ12の熱量で十分に除霜が行える。
On the contrary, on the air outlet side where frost formation is low, defrosting is performed by the
かかる熱交換器のプレートフィンにおける熱移動の経路を図5に示す。 FIG. 5 shows a path of heat transfer in the plate fin of such a heat exchanger.
図5に示すように、空気入口側では、大熱量の熱伝導が行われ、実施の形態1で説明したように、矢印で示す如くヒータ12からの熱が長孔6を包むように熱伝導路が形成され、除霜が行われる。
As shown in FIG. 5, a large amount of heat conduction is performed on the air inlet side, and as described in the first embodiment, the heat conduction path is such that the heat from the
一方、空気の出口側においては、熱量は少ないが遮熱孔8と非遮熱部13によって全体に熱が行き渡るように熱伝導路が形成されるが、特に、面積が広い非遮熱部13側に多くの熱移動が行われるため、全体に着霜量が少ない出口側において着霜量が多い部分に当る風上側の冷媒チューブ2に付着した霜も効果的に融かすことができる。
On the other hand, on the air outlet side, although the heat amount is small, a heat conduction path is formed by the heat shield holes 8 and the
以上のように、本実施の形態2においては、風向きやフィンピッチに対応して、最適な除霜ヒータ12の配置間隔を設定し、尚且つ、プレートフィン4の中で遮熱孔8および非遮熱部9、13を、最適な数量と配置としたことにより、より除霜の均温化を図ることができ、且つ除霜ヒータの低電力化を図ることによって省エネにも寄与できる。
As described above, in the second embodiment, the optimum arrangement interval of the
なお、上記実施の形態1、2においては、除霜用ヒータの配置に合わせて遮熱孔および非遮熱部の数および配置を異なるように設定したが、熱交換器の個々の部位における着霜量に応じて遮熱孔および非遮熱部の数量、配置を設定することもできる。 In the first and second embodiments, the number and arrangement of the heat shield holes and the non-heat shield portions are set differently according to the arrangement of the defrosting heater. The number and arrangement of the heat shield holes and the non-heat shield parts can be set according to the amount of frost.
例えば、プレートフィンの一枚目を実施の形態1の数量、配置構成とし、二枚目を実施の形態2の数量、配置構成とし、これを交互に配置した構成において、実施の形態1の除霜用ヒータ配置の場合であれば、空気出口側の熱量を若干増加し(温度を若干高くし)、かかる部位の除霜能力を高めることができる。 For example, in the configuration in which the first plate fin has the quantity and arrangement configuration of the first embodiment and the second plate has the quantity and arrangement configuration of the second embodiment and these are alternately arranged, the exception of the first embodiment. In the case of the frost heater arrangement, the amount of heat on the air outlet side is slightly increased (the temperature is slightly increased), and the defrosting capability of the part can be increased.
本発明の熱交換器は、サーペンタイン状の冷媒チューブとパーフォレイト加工されたプレートフィンで構成したもので、除霜効率に優れた熱交換器であり、家庭用及び業務用冷蔵庫及びショーケース等の冷却器として広く適用できるものである。 The heat exchanger of the present invention is composed of a serpentine-like refrigerant tube and perforated plate fins, and is a heat exchanger with excellent defrosting efficiency, for cooling domestic and commercial refrigerators, showcases, etc. It can be widely applied as a vessel.
1 熱交換器
2 冷媒チューブ
4 プレートフィン
5 除霜用パイプヒータ
6 長孔
8 遮熱孔
9 非遮熱部
12 除霜用ヒータ
13 非遮熱部
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