JP5509830B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器に関し、より詳細には、自動販売機等において商品を冷却等するのに用いられる冷凍サイクルを構成する蒸発器等の熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger such as an evaporator constituting a refrigeration cycle used for cooling a product in a vending machine or the like.
従来、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を販売する自動販売機では、自動販売機本体である本体キャビネットの商品収容庫の内部(庫内)に冷凍サイクルの構成機器である蒸発器等の熱交換器が設けられている。 Conventionally, in a vending machine that sells products such as canned beverages and plastic bottled beverages, an evaporator that is a component device of a refrigeration cycle inside (inside) the product cabinet of the main body cabinet that is the main body of the vending machine Etc. are provided.
このような蒸発器34は、図8に示すように、冷媒の流路が複数並設された扁平な冷媒通路管341が蛇行する態様で形成され、これら冷媒通路管341の入口側には入口側ヘッダ342が、冷媒通路管341の出口側には出口側ヘッダ343が接続してある。そして、これら冷媒通路管341に熱的に接続する態様で複数のフィン部材344が立設してある。
As shown in FIG. 8, such an
フィン部材344は、冷媒通路管341を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する商品収容庫の内部空気との熱交換を促進させるためのもので、伝熱性能を向上させるべく、図9に示すように表面に複数の切起部3441が形成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
The
ところで、自動販売機において適用される蒸発器(熱交換器)においては、フィン部材344等の表面が氷点下となり、霜が付着してしまう着霜という現象が生ずる。そのため、必要に応じて付着した霜を除去するための除霜運転を行っているが、隣接する切起部3441間の離間距離が十分に確保できていないと、最短距離も十分に確保されず、隣接する切起部3441間に水滴が跨ってしまう、いわゆるブリッジという現象が生じてしまう。このような水滴のブリッジが生じてしまうと、該切起部3441の縁部での熱交換が良好に行われず、結果として伝熱性能が向上を図ることができないという問題があった。
By the way, in the evaporator (heat exchanger) applied in a vending machine, the surface of the
本発明は、上記実情に鑑みて、互いに隣接する切起部間での水滴のブリッジが生ずることを抑制し、伝熱性能の向上を図ることができる熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of suppressing the occurrence of water droplet bridging between adjacent raised portions and improving heat transfer performance. .
上記目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、冷媒の流路を構成する冷媒通路管と、前記冷媒通路管に熱的に接続可能となる態様で配設され、該冷媒通路管を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する流体との熱交換を促進させるフィン部材とを備えた熱交換器において、前記フィン部材は、表面に複数の切起部が形成され、かつ互いに隣接する切起部の間には切欠部が形成されるものであり、切起部の迎角θは20°〜29°であるとともに、互いに隣接する切起部間における該フィン部材の表面方向に沿った距離δLが、前記切起部における最大高さをa、前記フィン部材の厚みをtとした場合に下記の関係式を満足することを特徴とする。
(式)δL>(2a+t)・tanθ(但し、20°≦θ≦29°)
To achieve the above object, the heat exchanger according to the present onset Ming, a refrigerant tube constituting the flow path of the refrigerant, a thermal connectable with further aspect is arranged in the refrigerant tube, the refrigerant In the heat exchanger comprising a refrigerant that passes through the passage tube and a fin member that promotes heat exchange between the fluid that passes around the passage tube, the fin member has a plurality of raised portions formed on a surface thereof, and between adjacent cut-and-raised portions with each other is shall be formed notch, with the θ angle of attack-raised portion is 20 ° ~ 29 °, the surface of the fin member between the cut-and-raised portions adjacent to each other The distance δL along the direction satisfies the following relational expression, where a is the maximum height at the cut and raised portion and t is the thickness of the fin member.
(Formula) δL> (2a + t) · tan θ (however, 20 ° ≦ θ ≦ 29 °)
本発明によれば、フィン部材は、表面に複数の切起部が形成されてなるとともに、互いに隣接する切起部の間には切欠部が形成されてなるので、互いに隣接する切起部間の離間距離を確保している。これにより互いに隣接する切起部間に水滴のブリッジの発生を抑制し、これにより伝達性能の向上を図ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the fin member has a plurality of cut-out portions formed on the surface, and a cut-out portion is formed between the cut-out portions adjacent to each other. The separation distance is secured. As a result, it is possible to suppress the occurrence of water droplet bridges between the adjacent raised portions, thereby improving the transmission performance.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態である熱交換器が蒸発器として適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット1を備えている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a case where an internal structure of a vending machine to which a heat exchanger according to an embodiment of the present invention is applied as an evaporator is viewed from the front. The vending machine illustrated here includes a main body cabinet 1.
本体キャビネット1は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット1には、その内部に例えば2つの断熱仕切板2によって仕切られた3つの独立した商品収容庫3が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫3は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのもので、断熱構造を有している。
The main body cabinet 1 has a rectangular shape with an open front surface. The main body cabinet 1 is provided with three
図2は、図1に示した自動販売機の内部構造を示す断面側面図である。かかる図2に示すように、本体キャビネット1の前面には、外扉4及び内扉5が設けてある。外扉4は、本体キャビネット1の前面開口を開閉するためのものであり、内扉5は、商品収容庫3の前面を開閉するためのものである。この内扉5は、上下に分割してあり、上側の扉5aは商品を補充する際に開閉するものである。
2 is a cross-sectional side view showing the internal structure of the vending machine shown in FIG. As shown in FIG. 2, an outer door 4 and an
上記商品収容庫3には、商品収納ラック6、搬出機構7及び搬出シュータ8が設けてある。商品収納ラック6は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構7は、商品収納ラック6の下部に設けてあり、この商品収納ラック6に収納された商品群の最下位にある商品を1つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ8は、搬出機構7から搬出された商品を外扉4に設けられた商品取出口4aに導くためのものである。
The
そして搬出シュータ8の下方域には蒸発器24及びヒータHが配設してある。蒸発器24は背面ダクトDの前面側に配設してあり、機械室9に配設された圧縮機21、凝縮器22、膨張機構23と冷媒配管25を通じて順次接続されて冷凍サイクル20を形成している。圧縮機21は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高温高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。凝縮器22は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機21で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管25を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。膨張機構23は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
An
これら冷凍サイクル20で冷媒を循環させることにより、圧縮機21で圧縮された冷媒が凝縮器22で凝縮され、その後に膨張機構23で断熱膨張されて蒸発器24を通過する。冷媒が蒸発器24を通過する際に、該蒸発器24が配設された商品収容庫3の内部空気との間で熱交換が行われて、自身が蒸発して内部空気を冷却する。蒸発した冷媒は圧縮機21に吸引される。
By circulating the refrigerant in the
冷却された内部空気は庫内送風ファンF1の駆動により商品収容庫3の内部を移動し、これにより該商品収容庫3の商品収納ラック6に収納された商品は所望の温度(例えば5℃)に冷却されることになる。
The cooled internal air moves inside the
ヒータHは、庫内送風ファンF1の前方域に配設してある。このヒータHは通電状態となることにより周囲空気を加熱するものである。ヒータHにより加熱された空気は、庫内送風ファンF1の駆動により商品収容庫3の内部を移動し、これにより該商品収容庫3の商品収納ラック6に収納された商品は所望の温度(例えば55℃)に加熱されることになる。
The heater H is arrange | positioned in the front area of the internal ventilation fan F1. The heater H heats the surrounding air when energized. The air heated by the heater H moves inside the
図3及び図4は、それぞれ図2に示した蒸発器24(本発明の実施の形態である熱交換器)を示すものであり、図3は斜視図であり、図4は蒸発器24の要部を模式的に示す模式図である。ここで例示する蒸発器24は、冷媒通路管241と、入口側ヘッダ242と、出口側ヘッダ243と、フィン部材244とを備えて構成してある。冷媒通路管241は、複数の冷媒の流路241aが並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。図3及び図4に示す例では、2つの冷媒通路管241が同一の高さレベルで並ぶ態様で左右に蛇行して形成してある。
3 and FIG. 4 show the evaporator 24 (heat exchanger according to the embodiment of the present invention) shown in FIG. 2, respectively, FIG. 3 is a perspective view, and FIG. It is a schematic diagram which shows the principal part typically. The
入口側ヘッダ242は、冷媒通路管241の上端に接続してあり、冷媒通路管241の各流路241aに連通する態様で設けてある。この入口側ヘッダ242は、膨張機構23で断熱膨張され、かつ冷媒配管25を通じて供給された冷媒を各流路241aに送出するためのものである。
The inlet-
出口側ヘッダ243は、冷媒通路管241の下端に接続してあり、冷媒通路管241の各流路241aに連通する態様で設けてある。この出口側ヘッダ243は、各流路241aを通過した冷媒、すなわち熱交換を行って蒸発した冷媒を圧縮機21に接続された冷媒配管25に送出するためのものである。
The outlet-
フィン部材244は、冷媒通路管241における水平方向に延在する部分に熱的に接続する態様で立設してある。このフィン部材244は、冷媒通路管241を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する商品収容庫3の内部空気との熱交換を促進させるためのものである。
The
図5は、図3及び図4に示したフィン部材244の要部を拡大して示す拡大斜視図である。この図5に示すように、フィン部材244の表面には、複数の切起部(ルーバー)2441が、商品収容庫3の内部空気が通過する方向に沿って並んで形成されている。これら切起部2441は、それぞれ商品収容庫3の内部空気が通過する方向に対して直交し、かつフィン部材244の表面方向に沿って延在する稜線を有する山部2442と、商品収容庫3の内部空気が通過する方向に対して直交し、かつフィン部材244の表面方向に沿って延在する谷部2443とが一体となる態様で形成してある。
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing an enlarged main part of the
そして、互いに隣接する切起部2441の間には、切欠部2444が形成されており、これにより互いに隣接する切起部2441間の離間距離(δL)、すなわち互いに隣接する切起部2441間における該フィン部材244の表面方向に沿った距離を確保している。
In addition, a
図6は、図5に示したフィン部材244の縦断面を模式的に示した説明図である。この図6に示すように、互いに隣接する切起部2441間の離間距離δLは、下記の関係式を満足するように切欠部2444が形成してある。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a longitudinal section of the
(式)δL>(2a+t)・tanθ
ここで、δLが互いに隣接する切起部2441間の離間距離、aがフィン部材244の表面からの切起部2441の最大高さ、tがフィン部材244の厚み、θが迎角を示している。
(Formula) δL> (2a + t) · tan θ
Here, δL is a separation distance between adjacent raised
このように互いに隣接する切起部2441間の離間距離δLをδLc、すなわち(2a+t)・tanθより大きくすることにより、互いに隣接する切起部2441間の最短距離Lmを、切欠部2444が存在しない場合の互いに隣接する切起部間の最短距離、すなわち(2a+t)・cosθよりも大きくすることができる。かかる最短距離Lmを(2a+t)・cosθよりも大きくすることができるので、図7に示すように、蒸発器24の除霜運転を行うことにより生じた水滴Sの高さよりも大きくなり、結果的に、互いに隣接する切起部2441間に水滴Sが跨ってしまういわゆるブリッジが生ずる虞れがない。
Thus, by making the separation distance δL between the adjacent raised
また本実施の形態における熱交換器(蒸発器24)においては、切起部2441の迎角θの大きさは、平均熱伝達率を十分に確保する観点から20°〜29°の大きさであることが好ましく、特に22°〜27°の大きさであることが好ましい。
Moreover, in the heat exchanger (evaporator 24) in this Embodiment, the magnitude | size of the attack angle (theta) of the cut-and-raised
以上説明したように本発明の実施の形態である熱交換器によれば、フィン部材244は、表面に複数の切起部2441が形成されてなるとともに、互いに隣接する切起部2441の間には切欠部2444が形成されてなるので、互いに隣接する切起部2441間の離間距離δLを確保している。これにより互いに隣接する切起部2441間に水滴Sのブリッジが発生することを抑制し、これにより伝達性能の向上を図ることができる。
As described above, according to the heat exchanger according to the embodiment of the present invention, the
特に、互いに隣接する切起部2441間の離間距離δLが上記の関係式を満足することにより、互いに隣接する切起部2441間の最短距離Lmを(2a+t)・cosθよりも大きくすることができるので、蒸発器24の除霜運転を行うことにより生じて切起部2441に付着した水滴Sの高さよりも大きくなり、結果的に、互いに隣接する切起部2441間に水滴Sが跨ってしまうブリッジが生ずる虞れがない。よって、互いに隣接する切起部2441間での水滴Sのブリッジが生ずることを確実に抑制し、伝熱性能の向上を図ることができる。
In particular, when the distance δL between the adjacent raised
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。上述した実施の形態では、自動販売機の蒸発器24として適用される熱交換器について説明したが、本発明は自動販売機の蒸発器24に限られず、凝縮器22に適用しても良いし、他の冷却装置に適用してもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made. In the embodiment described above, the heat exchanger applied as the
以上のように、本発明に係る熱交換器は、自動販売機等において商品を冷却等するのに用いられる冷凍サイクルを構成する蒸発器に有用である。 As described above, the heat exchanger according to the present invention is useful for an evaporator constituting a refrigeration cycle used for cooling a product in a vending machine or the like.
1 本体キャビネット
3 商品収容庫
24 蒸発器
241 冷媒通路管
242 入口側ヘッダ
243 出口側ヘッダ
244 フィン部材
241a 流路
2441 切起部
2442 山部
2443 谷部
2444 切欠部
F1 庫内送風ファン
H ヒータ
S 水滴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記冷媒通路管に熱的に接続可能となる態様で配設され、該冷媒通路管を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する流体との熱交換を促進させるフィン部材と
を備えた熱交換器において、
前記フィン部材は、表面に複数の切起部が形成され、かつ互いに隣接する切起部の間には切欠部が形成されるものであり、切起部の迎角θは20°〜29°であるとともに、互いに隣接する切起部間における該フィン部材の表面方向に沿った距離δLが、前記切起部における最大高さをa、前記フィン部材の厚みをtとした場合に下記の関係式を満足することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
(式)δL>(2a+t)・tanθ(但し、20°≦θ≦29°) A refrigerant passage tube constituting a refrigerant flow path;
A heat exchange comprising: a refrigerant that is thermally connected to the refrigerant passage pipe, and a fin member that promotes heat exchange between the refrigerant that passes through the refrigerant passage pipe and the fluid that passes through the refrigerant passage pipe. In the vessel
The fin member is formed with a plurality of cut-and-raised portions on the surface, and a shall be formed notch between the cut-and-raised portions adjacent to each other, the angle of attack of the cut-and-raised portion θ is 20 ° ~ 29 ° And the distance δL along the surface direction of the fin member between the adjacent cut-and-raised portions when the maximum height of the cut-and-raised portion is a and the thickness of the fin member is t The heat exchanger according to claim 1, wherein the expression is satisfied.
(Formula) δL> (2a + t) · tan θ (however, 20 ° ≦ θ ≦ 29 °)
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