JP5405158B2

JP5405158B2 - 蒸発器

Info

Publication number: JP5405158B2
Application number: JP2009056275A
Authority: JP
Inventors: 徹森; 裕文柳; 範夫沢田; 隆関口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: JP2010210140A

Description

本発明は、例えば業務用冷却貯蔵庫などに配設される熱交換フィン及び冷媒配管から成る蒸発器に関する。

従来より、この種蒸発器を備えた業務用の冷蔵庫や冷凍庫として、特許文献１に示す如き冷却貯蔵庫がある。係る蒸発器は、貯蔵室内上部に取り付けられ、近傍に取り付けられる冷気循環用送風機により、例えば蒸発器の前方から吸い込まれて、蒸発器で冷却された冷気を後方から吐出する構成とされている。

蒸発器は、所定の間隔で配列された複数枚のプレートフィンとこれらのプレートフィンを貫通して蛇行状態で引き回されている冷媒配管とを有している。そのため、蒸発器に吸い込まれた空気は、各プレートフィンの間を通過する過程で冷媒配管内を流れる冷媒や、当該冷媒によって冷却されるプレートフィンと熱交換が行われて冷却される。

ここで、貯蔵室内への物品の納出作業に伴い、扉が開閉されると、湿気を多く含んだ外気が貯蔵室内に進入することにより、低温となっている蒸発器には、その水分が結露し霜となって付着する。蒸発器を構成するプレートフィンに霜が付着すると、所定間隔で配列されたプレートフィン間に霜が成長して、冷気の流れを阻害する霜閉塞が生じる。

このとき、蒸発器の空気の流入側は、最も湿度の高い状態の空気と接触するため、着霜が生じやすい。また、蒸発器の冷媒流入側は、流入した直後から冷媒が蒸発しはじめるため、冷媒流入側の冷媒配管やフィンの温度が最も早く低下し、他に比べて着霜が生じやすい。

特開２００８−７００３１号公報

しかしながら、従来の蒸発器は、複数枚のフィンが所定間隔で一様に配設されているため、着霜が生じやすい空気入口側や冷媒流入側において霜が成長すると、早期に霜閉塞が生じてしまうため、比較的短い間隔で除霜運転を行わなければならない。除霜運転を行うと、冷却運転が行われず、必然的に貯蔵室内温度が上昇する。これによって、貯蔵室内に保管されている物品の温度変化がおき、品質の劣化を招来する問題がある。

そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成にて霜閉塞を抑制し、除霜運転の間隔を延長させることで、被冷却空間や、当該空間に収容される物品の温度上昇を低減することができる蒸発器を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の蒸発器は、少なくとも所定間隔を有して配置された複数の熱交換フィンと、これら熱交換フィンを貫通し、蛇行状に引き回された冷媒配管とからなり、冷媒圧縮機、放熱器、減圧装置と共に環状の冷媒サイクルをなすものであって、被冷却物を収納する庫内に冷気を循環させる風路中に送風装置と共に配置され、当該蒸発器の下端には除霜用のヒータを設け、該蒸発器内の風路中における空気入口側の一側面、及び、冷媒入口が存在する当該蒸発器上部の上側面の一部の熱交換フィンを切取り、当該面における熱交換フィンの間隔を所定間隔より広げると共に、冷媒入口から流入した冷媒の流れが空気入口側から流入する空気と対向流となるようにしたことを特徴とする。

請求項２の発明の蒸発器は、上記発明において、熱交換フィンは、矩形状の第１の熱交換フィン、及び、該第１の熱交換フィンより所定の大きさだけ小さい矩形状の第２の熱交換フィンからなり、これら第１の熱交換フィンと第２の熱交換フィンが交互に配置されることで、空気入口側及び上側部分が第１の熱交換フィンのみが交互に配置され、フィンピッチが疎とされていることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも所定間隔を有して配置された複数の熱交換フィンと、これら熱交換フィンを貫通し、蛇行状に引き回された冷媒配管とからなり、冷媒圧縮機、放熱器、減圧装置と共に環状の冷媒サイクルをなす蒸発器において、被冷却物を収納する庫内に冷気を循環させる風路中に送風装置と共に配置され、当該蒸発器の下端には除霜用のヒータを設け、該蒸発器内の風路中における空気入口側の一側面、及び、冷媒入口が存在する当該蒸発器上部の上側面の一部の熱交換フィンを切取り、当該面における熱交換フィンの間隔を所定間隔より広げたので、霜が付着しやすく、且つ、除霜用のヒータから遠い空気入口側と上部に位置する冷媒入口の上側の熱交換フィン間に霜が成長して、霜閉塞が生じる不都合を抑制することが可能となる。

これにより、霜閉塞に至るまでの時間を延長することができ、除霜運転の実施間隔を延長できる。従って、除霜運転に伴って生じる被冷却空間の温度上昇や当該被冷却空間に収容される物品の温度上昇を低減でき、係る物品の品質低下を抑制することが可能となる。また、冷媒入口から流入した冷媒と空気は対向流となるので、熱交換効率も良好となる。

また、請求項２の発明によれば、上記発明に加えて、熱交換フィンは、矩形状の第１の熱交換フィン、及び、該第１の熱交換フィンより所定の大きさだけ小さい矩形状の第２の熱交換フィンからなり、これら第１の熱交換フィンと第２の熱交換フィンが交互に配置されることで、空気入口側及び上側部分が第１の熱交換フィンのみが交互に配置され、フィンピッチが疎とされているので、上記請求項１に係る発明の構成を簡単な構成で実現することが可能となる。これにより、生産性の向上を図ることができる。

本発明の蒸発器を備えた冷却貯蔵庫の縦断側面図である。冷却装置の冷媒回路図である。冷却ユニットの斜視図である。蒸発器の斜視図である。蒸発器の透視側面図である。蒸発器の平面図である。蒸発器の正面図である。配管ピッチの性能比較実験結果を示す図である。他の実施例としての蒸発器の斜視図である。冷媒配管を通す貫通孔のみが形成されている蒸発器の透視側面図である。管板、第１の熱交換フィン、第２の熱交換フィンのそれぞれの側面図及びそれらの断面図である。図９の蒸発器の平面図である。図９の蒸発器の正面図である。

以下、本発明の蒸発器の実施の形態について、冷却貯蔵庫Ｒを例に挙げて説明する。尚、本願発明の蒸発器は、冷却貯蔵庫Ｒに限定されるものではなく、業務用・家庭用冷蔵庫、業務用・家庭用冷凍冷蔵庫、ショーケース、オープンショーケース、プレハブ冷蔵庫、プレハブ冷凍庫、空気調和機などの低温で冷媒の蒸発を行わせる冷却装置４を構成するものに採用しても同様の効果を奏する。

図１は本発明の蒸発器５を備えた冷却貯蔵庫Ｒの縦断側面図を示している。本実施例における冷却貯蔵庫Ｒは、ホテルやレストランの厨房などに設置される縦型業務用冷蔵・冷凍庫であり、前面に開口する本体としての断熱箱体２により構成されている。該断熱箱体２内部には、被冷却空間としての貯蔵室３を有し、該貯蔵室３内上部には、冷却装置４の蒸発器５及び蒸発器５の近傍に冷気循環用の送風機（送風装置）６が取り付けられ、これにより、貯蔵室３内は所定の温度に冷却される。尚、蒸発器５の詳細な構成については後述する。図中において、４４は蒸発器５の温度を検出するための蒸発器温度センサである。

更に、蒸発器５及び送風機６の下方に取り付けられる７は、蒸発器５から生じたドレン水を受容するためのドレンパンであり、蒸発器５が取り付けられる冷却室８と貯蔵室３内との区画にも供される。係る冷却室８は、貯蔵室３に冷気を循環させる風路を構成する。このドレンパン７には、送風機６に面して冷気吸込口１２が形成され、後方は開放されて冷気吐出口１３とされている。これにより、送風機６より貯蔵室３から冷却室８に吸い込まれた冷気は、蒸発器５と熱交換された後、冷却室８後方から吐出される。また、ドレンパン７の冷気吸込口１２の近傍には、貯蔵室３内の温度を検出するための庫内温度センサ２７が設けられている。

ドレンパン７には、図示しないドレンホースの一端が接続されたドレンソケットが設けられている。ドレンホースは、断熱箱体２の背面に凹陥形成されたドレンホース収納部１０に収容されている。これにより、ドレンパン７から排出されたドレン水、即ち、詳細は後述する如き除霜運転により融解された後の霜はドレンソケット及びドレンホースを介して外部に排水可能とされる。尚、図中断熱箱体２の底面四隅に設けられる１１は、冷却貯蔵庫Ｒの設置場所の床面と断熱箱体２底面との間に所定間隔を存するために設けられる支持部材である。

他方、断熱箱体２の天面には前面パネル１５及び両側面及び後面を構成するパネルによって機械室１７が画成されており、この機械室１７内には、冷却装置４を構成する冷媒圧縮機１８や放熱器１９（冷媒が二酸化炭素の場合は、ガスクーラ）等が設置されている。

本実施例では、冷却装置４は、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となる二段圧縮一段膨張中間冷却サイクルであり、放熱器１９を通過した冷媒は、分岐された後、圧縮機１８に戻るサイクル（スプリットサイクル（登録商標））を採用している。即ち、冷却装置４は、図２の冷媒回路図に示すように、前記圧縮機１８を構成する低段側の圧縮要素１８Ａと、インタークーラ３６、２つの冷媒の流れを合流させる合流器３７、圧縮機１８を構成する高段側の圧縮要素１８Ｂ、放熱器１９、分流器３８、補助絞り手段としての補助膨張弁３９、中間熱交換器４０、主絞り手段としての主電子膨張弁４１、蒸発器５、アキュムレータ４２とから構成されている。

ここで、放熱器１９は、空気等の第２の熱媒体に高段側の圧縮要素１８Ｂから出た高温高圧の冷媒を放熱させることによって、当該高段側の圧縮要素１８Ｂから出た冷媒を冷却する。分流器３８は、放熱器１９から出た冷媒を二つの流れに分流させる分流装置である。この分流器３８により、圧縮要素１８Ａ、インタークーラ３６、合流器３７、圧縮要素１８Ｂ、放熱器１９、分流器３８、中間熱交換器４０の第２の流路、主電子膨張弁４１、蒸発器５及びアキュムレータ４２とから構成される環状の主回路（冷媒サイクル）と、分流器３８から補助膨張弁３９、中間熱交換器４０の第１の流路を経て合流器３７に至る補助回路（冷媒サイクル）とが構成される。

そして、図１に示すように断熱箱体２の上面は開口２Ａが形成されており、当該開口２Ａは、冷却ユニット４５を構成する断熱板９にて閉塞される。図３の冷却ユニット４５の斜視図に示すように、この断熱板９の下面には、上述した如き冷却装置４の蒸発器５が配設され、これによって、当該蒸発器５は貯蔵室３内上部に位置する冷却室８内に配設される。

一方、断熱板９の上面には、蒸発器５以外の冷却装置４の構成機器、即ち、圧縮機１８、放熱器１９、インタークーラ３６、合流器３７、分流器、補助膨張弁３９、中間熱交換器４０、主電子膨張弁４１、アキュムレータ４２等と、放熱器用送風機２０、電装ボックス２１等が配設されている。

これにより、断熱板９の上面に配設される冷却装置４の構成機器は、断熱箱体２の上方に構成される機械室１７内に配設されることとなる。尚、図３において、２５は断熱板９上面に設置される冷却装置４の構成機器と冷却室８内に配設される蒸発器５とを接続する冷媒配管４６を挿通すると共に、周囲を断熱材にて閉塞する結合穴である。

このように、本実施例では、主電子膨張弁４１や補助膨張弁３９は、所定の低温に冷却される貯蔵室３内や冷却室８内ではなく、機械室１７内（庫外）に配設されることとなる。そのため、例えば、貯蔵室３内等の庫内温度が−２５℃を下回るような冷凍使用とされている場合であっても、電子膨張弁は圧縮機１８等が配設される機械室１７内に配設されるため、その構造部品に使用下限温度が設けられている場合にも支障なく使用することが可能となる。また、扉の開閉に伴って進入した水分を含んだ外気によって結露が電子膨張弁に付着し凍結する問題が無くなり、制御上、精密に構成される電子膨張弁を支障なく設置できるようになる。

そのため、冷凍温度域にて使用可能とされる電子膨張弁を使用する必要が無くなり、コストの低減を図ることが可能となる。また、庫内に電子膨張弁が設置されないため、当該電子膨張弁のコイルへの通電による庫内負荷を解消することが可能となる。尚、電子膨張弁３９、４１は電装品に影響を及ぼすことがないよう、電装配線後、コイルごと断熱することが望ましい。

一方、貯蔵室３（断熱箱体２）の前面開口２２には、横方向の中仕切２３によって中央部にて上下に仕切られている。そして、該中仕切２３によって仕切られた貯蔵室３の上下の開口２２は二組の観音開き式の扉（断熱扉）２４、２４によって開閉自在に閉塞される。

そして、前記貯蔵室３の背面中央部には、上下に渡って後棚支柱３０が設けられる。貯蔵室３の両側面には、前部及び後部に位置してそれぞれ上下に渡って複数の係合孔３１Ａ（棚支柱３１のみ図示する）が穿設されており、これら後棚支柱３０及び棚支柱３１に棚３２が貯蔵室３の上下に複数段架設される。

ここで、後棚支柱３０の両側に位置して、貯蔵室３の背面には、当該背面と所定間隔を存して仕切部材３３が設けられる。該仕切部材３３は、後棚支柱３０及び棚支柱３１の上端よりも上方から後棚支柱３０及び棚支柱３１の下端よりも下方に延在して形成される柱部材である。この仕切部材３３と貯蔵室３背面との間には、上端及び下端が開口する冷気ダクト３４が形成されている。尚、図中３５は底敷である。

次に、図４乃至図７を参照して本発明の蒸発器５について詳述する。図４は蒸発器５の斜視図、図５は蒸発器５の透視側面図、図６は蒸発器５の平面図、図７は蒸発器５の正面図をそれぞれ示している。本実施例において蒸発器５は、上述したように前面から空気が流入して後部から吐出される構成とされている。そのため、図５の側面図では、向かって左側端部から空気が流入し、右側端部から吐出され、また、冷媒については右上側から流入し、蒸発器５の冷媒配管６０を蛇行した後、右下側から流出する。図６の平面図では、図の下側端部から空気が流入し、上側端部から吐出され、図７の正面図では図の紙面手前側から奥方向に向かって空気が流通する。従って、図５の右上側から流入した冷媒は、左側から流入する空気と対向流となるので、熱交換効率が良好となる。

本実施例の蒸発器５は、一対の管板５０、５０と、当該管板５０、５０間に所定間隔で配置された複数枚の熱交換フィン５１・・・と、冷媒配管６０とから構成される。

冷媒配管６０は、銅などの金属材料により構成された素管により構成されており、係る素管を例えば長手方向にＵ字状に成形した管状部材６１と、当該管状部材６１の端部を閉塞するＵ字部材６２とから構成されている（図７参照）。そして、これら複数の管状部材６１とＵ字部材６２とを互い違いに係合させることにより、冷媒配管６０が蛇行状に形成される。前記冷媒配管６０を構成する素管は、管板５０、５０の貫通孔５０Ａ及び熱交換フィン５１の貫通孔に挿通した後、拡開されるものとする。

熱交換フィン５１は、肉薄に形成された波形形状のアルミニウム板により構成された所謂コルゲートフィンを採用している。本実施例において、熱交換フィン５１は、矩形状を呈した第１の熱交換フィン５１Ａとこの第１の熱交換フィン５１Ａよりも所定寸法、小さい面積の第２の熱交換フィン５１Ｂとから構成されている。

そして、これら第１の熱交換フィン５１Ａと、第２の熱交換フィン５１Ｂは、第１の熱交換フィン５１Ａの空気出口側に相当する側端（この場合後端）５３Ａと、第２の熱交換フィン５１Ｂの空気出口側に相当する側端（この場合後端）５３Ｂとが略面一となるように、且つ、第１の熱交換フィン５１Ａの貯蔵室８（ドレンパン７）側に相当する下端５４Ａと、第２の熱交換フィン５１Ｂの貯蔵室８（ドレンパン７）側に相当する下端５４Ｂとが略面一となるように、所定間隔を存して交互に配置される。

これにより、第２の熱交換フィン５１Ｂは、第１の熱交換フィン５１Ａの空気出口側で、且つ、下側に対応した状態で、第１の熱交換フィン５１Ａ及び第２の熱交換フィン５１Ｂが交互に配置されることとなる。尚、図４では、図示する角度により、第１の熱交換フィン５１Ａのみが記載されており、当該第１の熱交換フィン５１Ａと交互に配置される第２の熱交換フィン５１Ｂは表れていない。

そして、これら熱交換フィン５１Ａ、５１Ｂには、冷媒配管６０を貫通させるための複数の貫通孔５５Ａ、５５Ｂが形成されている。これら貫通孔５５Ａ、５５Ｂは上述したように、空気出口側及び下側がそれぞれ対応させた状態で、それぞれの貫通孔が同じ位置となるように形成されている。また、これらフィン５１Ａ、５１Ｂに形成される貫通孔は、冷媒配管５５の外径より少許大きいものであるものとする。

また、本実施例では、各熱交換フィン５１Ａ、５１Ｂに形成される貫通孔５５Ａ、５５Ｂは、既存のピッチにて貫通孔を形成する孔開け機（フィン５１や管板５０に孔を開ける工作機械）によって形成されるものとする。このとき、各フィン５１には、打ち抜き式に孔開け機によって貫通孔５５Ａ、５５Ｂが形成されるため、この貫通孔５５Ａ、５５Ｂの周囲には、全周に渡って打ち抜き方向に立ち上がったカラー部５６が形成されている。

一方、前記管板５０は、例えばステンレス鋼などの金属製の板状部材により構成されており、図４や図５に示す如く管板５０、５０の空気入口側に相当する側端（この場合前端）５０Ｂと、貯蔵室８（ドレンパン７）側に相当する下端５０Ｃには、切欠５２が複数形成されている。当該切欠５２には、本実施例において除霜手段として機能するヒータ（電気ヒータ）２６が配設される。従って、図５で蒸発器５の左側と上側はヒータ２６から最も遠い位置となる。また、当該ヒータ２６は、制御装置によって通電制御が行われる。

そして、この管板５０には、複数の貫通孔５０Ａが形成されている。この貫通孔５０Ａは、前述した如き冷媒配管６０を貫通して保持するものであり、前記熱交換フィン５１に形成されている貫通孔５５Ａ、５５Ｂと同じ位置となるように、管板５０にも貫通孔５０Ａが形成されている。

以上の構成により、本発明の蒸発器５の組立手順について説明する。まず、管板５０、５０を対向させた後、この管板５０、５０間に複数の第１の熱交換フィン５１Ａと、第２の熱交換フィン５１Ｂを交互に配置する。このとき、上述したように、第１の熱交換フィン５１Ａの空気出口側で、且つ、下側に対応した状態で、第２の熱交換フィン５１Ｂを配置する。

その後、冷媒配管６０の管状部材（素管）６１を一方の管板５０の貫通孔５０Ａから複数の熱交換フィン５１に形成された貫通孔を挿通し、更に、他方の管板５０に形成された貫通孔５０Ａにまで挿通させる。このとき、第１の熱交換フィン５１Ａと第２の熱交換フィン５１Ｂとが投影面上で重複している部分（面同士が対向している部分）では、冷媒配管６０は、第１の熱交換フィン５１Ａの貫通孔５５Ａと第２の熱交換フィン５１Ｂの貫通孔５５Ｂとを交互に挿通させる。一方、第１の熱交換フィン５１Ａと第２の熱交換フィン５１Ｂとが投影面上で重複していない部分、即ち、空気入口側及び貯蔵室３（ドレンパン７）側とは反対側の端部（本実施例では上側部分）では、冷媒配管６０は、第１の熱交換フィン５１Ａの貫通孔５５Ａのみに挿通させる。

このとき、冷媒入口側の冷媒配管６０Ａが蒸発器５の上側部分に位置するように設けられる。即ち、冷媒入口側に位置する冷媒配管６０Ａは、管板５０や第１の熱交換フィン５１に形成される最上段の貫通孔５５Ａに挿通する。

ここで、挿通される冷媒配管６０の管状部材６１及びこれに接続されるＵ字部材６２は、冷媒配管６０の折返し部分が各管板５０や熱交換フィン５１Ａ、５１Ｂに形成される貫通孔５０Ａ、５５Ａに一つ置きに挿通される曲率（従前の２倍程度）にて形成されている。

これにより、最上段の貫通孔５５Ａに挿通される管状部材６１は、形成されている貫通孔５０Ａ、５５Ａに一つ置きに挿通される。その下の段の貫通孔５５Ａに挿通される管状部材６１は、挿通される貫通孔５０Ａ、５５Ｂが上の段に挿通される貫通孔５５Ａと重複しない位置にて一つ置きに挿通される。以後、同様に最下段の貫通孔５５Ａにも一つ置きにて管状部材６１が挿通される。このとき、挿通される熱交換フィン５１Ａの貫通孔５５Ａと対応する位置に第２の熱交換フィン５１Ｂの貫通孔５５Ｂが形成されている場合、第１の熱交換フィン５１Ａの貫通孔５５Ａと、第２の熱交換フィン５１Ｂの貫通孔５５Ｂに交互に挿通する。

尚、このとき、各熱交換フィン５１Ａ、５１Ｂの貫通孔５５Ａ、５５Ｂに挿通される管状部材６１は、貫通孔５５Ａ、５５Ｂの全周に渡って形成されるカラー部５６によってその側面が支持される。

そして、図示しない冷媒配管６０の拡管手段にて冷媒配管６０の管状部材６１が拡管する。その後、冷媒配管６０の複数のＵ字部材６２をそれぞれの管状部材６１の端部に冷媒配管６０が後述する如き所定の配管ピッチで引き回された蛇行状となるように取り付け、りん銅ろうでろう付けする。

その後、管板５０と、熱交換フィン５１Ａ、５１Ｂと、冷媒配管６０により構成された蒸発器５は、耐酢酸性ガスや耐亜硫酸ガスの防腐食材料により構成される塗料を所謂カチオン電着塗装により塗装する。

以上より、冷却装置４が運転されると、放熱器１９、電子膨張弁４１を経た冷媒は、冷媒配管４６を経て冷却室８内に配設される蒸発器５の冷媒入口側の冷媒配管６０Ａ内に流入する。流入した冷媒は、まず、第１の熱交換フィン５１Ａのみが配設されている蒸発器５上側の部分を通過し、管状部材６１及びＵ字部材６２により構成される蛇行形状の冷媒配管６０を流れる。蒸発器５の冷媒配管６０内に流入した冷媒は、そこで冷却作用を発揮し、空気入口側の蒸発器５内（第１の熱交換フィン５１Ａ、第２の熱交換フィン５１Ｂ間に形成された空気流路）から流入した空気と熱交換し、当該空気の冷却を行う。蒸発器５を経た冷媒は、上述したように圧縮機１８に帰還する。

ここで、蒸発器５の上側部分は、流入した直後の冷媒が流れるため、温度が最も早く低下する。また、貯蔵室３側から最も離間した冷却室８上部に位置するため、他の蒸発器５部分のよりも低温と成りやすい。そのため、湿気を含む空気が流通することにより、当該蒸発器５の上側部分には、他の部分よりも着霜しやすい。

また、貯蔵室３内には、扉２４の開閉によって湿気を多く含む外気が流入する。当該湿気を多く含む外気は、送風機６が運転されることによって、蒸発器５の空気入口側より蒸発器５内に流入する。この際、係る湿気を多く含んだ空気は、低温の蒸発器５を通過する過程においてその水分が蒸発器５の空気入口側にて結露し、着霜を生じやすい。

本実施例では、第１の熱交換フィン５１Ａよりも小さい面積の第２の熱交換フィン５１Ｂは、第１の熱交換フィン５１Ａの空気出口側で、且つ、下側に対応した状態で、第１の熱交換フィン５１Ａ及び第２の熱交換フィン５１Ｂが交互に配置されているため、蒸発器５の空気入口側及び上側部分（貯蔵室８とは反対側の部分）は、第１の熱交換フィン５１Ａのみで構成されている。

従って、第１の熱交換フィン５１Ａと第２の熱交換フィン５１Ｂとが交互に配設されている部分と比べて、係る空気入口側及び上側部分は第１の熱交換フィン５１Ａのみが交互に配置されていることとなるため、フィンピッチが疎とされている。

これにより、蒸発器５内の風路中、即ち、第１の熱交換フィン５１Ａ及び第２の熱交換フィン５１Ｂ等の間に構成される風路における空気入口側の面、及び／又は蒸発器５の冷媒入口の上側面の一部の熱交換フィン５１が切り取られていることで、当該面における熱交換フィン５１の間隔を他の部分の所定間隔より広げたので、ヒータ２６から遠い位置であり、且つ、霜が付着しやすい空気入口側と冷媒入口の上側部分の熱交換フィン５１間に霜が成長して、霜閉塞が生じる不都合を抑制することが可能となる。

従って、蒸発器５全体として、霜閉塞に至るまでの時間を延長することができ、冷却運転を停止して、ヒータ２６への通電を行う除霜運転の実施間隔を延長できる。これにより、除霜運転に伴って生じる被冷却空間である貯蔵室３内の温度上昇や収容される物品の温度上昇を低減でき、係る物品の品質低下を抑制することが可能となる。

特に、本実施例では、矩形状を呈した第１の熱交換フィン５１Ａ及びこの第１の熱交換フィン５１Ａよりも小さい面積の第２の熱交換フィン５１Ｂから成る熱交換フィン５１を、第２の熱交換フィン５１Ｂが、第１の熱交換フィン５１Ａの空気出口側で、且つ、下側に対応した状態で、これらを交互に配置することで、容易に空気入口側と冷媒入口の上側部分の熱交換フィン５１のフィンピッチを他の部分よりも疎とする構成を簡単な構成にて実現することができる。これにより、生産性の向上を図ることができる。

また、本実施例の蒸発器５は、冷媒配管６０は、熱交換フィン５１に形成された複数の貫通孔５５Ａ、５５Ｂに一つ置きに挿通されている。これによって、従来の蒸発器５の冷媒配管の間隔と比較して当該熱交換フィン５１に挿通される冷媒配管の間隔を二倍とすることができる。

ここで、図８の配管ピッチ（段ピッチ）に対するエンタルピ効率（熱交換効率）及び圧力損失の実験結果について説明する。図８の実験ではφ７．９４のコルゲートフィンを用いたコアサイズ２段６列４００ｍｍ長の蒸発器にて性能実験を行った。風量を１．２７ｍ³／ｍｉｎ、入口側空気温度を＋３．７℃、出口側空気温度を−３．２℃、冷媒の蒸発温度を−９．３℃、能力を０．２８〜０．２９ｋＷとする条件として行った。係る条件にて各配管ピッチを２２ｍｍから８８ｍｍとして行った。

これによると、配管ピッチが従前より採用されている２２ｍｍと狭い場合には、配管同士の距離が近いことから当該配管間を通過する空気流の圧力損失が８．３９Ｐａと大きく、配管ピッチが３３ｍｍとした場合、３．６９Ｐａと著しく圧力損失が低減した。以後、配管ピッチを広げるに従い、配管間を通過する空気流の圧力損失が４４ｍｍでは２．１３Ｐａ、６６ｍｍでは１．０３Ｐａ、８８ｍｍでは０．６４Ｐａと小さくなっていく。

また、配管ピッチが２２ｍｍと狭い場合には、交換熱量が０．５５８と低く、配管ピッチが３３ｍｍでは、交換熱量が０．５６４、４４ｍｍでは０．５６８、６６ｍｍでは０．５７２、８８ｍｍでは０．５７４と微増する。

そのため、圧力損失のみに着目すると、配管ピッチはより広い方が低いことから、配管ピッチをより広く構成することが望ましいが、蒸発器５自体の寸法が大型化してしまう問題がある。限られたスペースに熱交換器を配設する関係上、蒸発器５の寸法を大きくすることはできない。また、配管ピッチを広げても交換熱量が微増する程度である。

これにより、配管ピッチは、従前の２２ｍｍの２倍程度の４４ｍｍ程度とすることで蒸発器５自体の寸法拡大を抑制しながら、流通する空気の圧力損失を低減し、熱交換量も確保して、熱交換効率の良い蒸発器５を実現することができる。

特に、本実施例では、既存のフィンの孔開け機によって形成された貫通孔５５Ａ、５５Ｂをそのまま用いて２２ｍｍ程度であった配管ピッチを、当該貫通孔５５Ａ、５５Ｂに一つ置きに冷媒配管６０を挿通することにより配管ピッチを２倍程度とすることにより、熱交換効率の良い蒸発器５を実現することができる。このため、格別に生産施設の変更する必要がなく、従来の蒸発器とほぼ同一寸法の蒸発器によって熱交換効率の向上を実現することが可能となる。

また、冷媒配管６０が挿通されない貫通孔５５Ａ、５５Ｂが一つ置きに形成されることとなる。係る貫通孔５５Ａ、５５Ｂにも、全周が立ち上がったカラー部５６が形成されている。そのため、当該蒸発器５を流通する空気が、この立ち上がったカラー部５６にぶつかること及び当該貫通孔自体を空気が通過することによって、蒸発器５内を通過する空気に乱流を発生させることができる。これにより、より一層、熱交換効率の向上を実現することができる。

尚、本実施例では、コルゲートフィンを採用した蒸発器５を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えばプレートフィンであっても良い。

また、前述の実施例では、既存の孔開け機を用いて各熱交換フィン５１Ａ、５１Ｂに貫通孔５５Ａ、５５Ｂを形成し、その貫通孔５５Ａ、５５Ｂに１つ置きに冷媒配管６０を通したため、冷媒配管６０を貫通していないカラー部５６が存在している。しかし、専用の孔開け機を用いることにより、図９乃至図１３に示すように冷媒配管６０を通すところだけ貫通孔を形成してもよい。

尚、図９では冷媒配管６０を通す貫通孔のみが形成されている蒸発器５Ａの斜視図、図１０では蒸発器５Ａの透視側面図、図１１では（Ａ）管板５０の側面図及びその断面図（Ｂ）第１の熱交換フィン５１Ａの側面図及びその断面図、（Ｃ）第２の熱交換フィン５１Ｂの側面図及びその断面図、図１２では図９の蒸発器５Ａの平面図、図１３では図９の蒸発器５Ａの正面図をそれぞれ示している。係る構成としても上記実施例と同様、霜が付着しやすい空気入口側と冷媒入口の上側の熱交換フィン間に霜が成長して、霜閉塞が生じる不都合を抑制することが可能となる。

Ｒ冷却貯蔵庫
２断熱箱体
３貯蔵室
４冷却装置
５、５Ａ蒸発器
６送風機
７ドレンパン
８冷却室
９断熱板
１２冷気吸込口
１３冷気吐出口
２６ヒータ（電気ヒータ。除霜手段）
４５冷却ユニット
５０管板
５０Ａ貫通孔
５１熱交換フィン
５１Ａ第１の熱交換フィン
５１Ｂ第２の熱交換フィン
５２切欠
５３Ａ、５３Ｂ後端
５４Ａ、５４Ｂ下端
５５Ａ、５５Ｂ貫通孔
５６カラー部
６０冷媒配管
６０Ａ冷媒入口側の冷媒配管
６１管状部材
６２Ｕ字部材

Claims

少なくとも所定間隔を有して配置された複数の熱交換フィンと、これら熱交換フィンを貫通し、蛇行状に引き回された冷媒配管とからなり、冷媒圧縮機、放熱器、減圧装置と共に環状の冷媒サイクルをなす蒸発器において、
被冷却物を収納する庫内に冷気を循環させる風路中に送風装置と共に配置され、当該蒸発器の下端には除霜用のヒータを設け、該蒸発器内の風路中における空気入口側の一側面、及び、冷媒入口が存在する当該蒸発器上部の上側面の一部の前記熱交換フィンを切取り、当該面における熱交換フィンの間隔を前記所定間隔より広げると共に、前記冷媒入口から流入した冷媒の流れが前記空気入口側から流入する空気と対向流となるようにしたことを特徴とする蒸発器。
前記熱交換フィンは、矩形状の第１の熱交換フィン、及び、該第１の熱交換フィンより所定の大きさだけ小さい矩形状の第２の熱交換フィンからなり、これら第１の熱交換フィンと第２の熱交換フィンが交互に配置されることで、前記空気入口側及び上側部分が前記第１の熱交換フィンのみが交互に配置され、フィンピッチが疎とされていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。