JP6491544B2 - エバポレータ - Google Patents

Description

この発明はエバポレータに関し、さらに詳しくは、たとえば冷蔵庫、冷蔵ショーケース、冷凍庫、冷凍ショーケースなどの冷凍・冷蔵装置に用いられる冷凍サイクルにおいて好適に使用されるエバポレータに関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下、左右を上下、左右といい、図２の紙面表側（図３および図４の左側）を前、これと反対側を後というものとする。

たとえば冷蔵庫の断熱箱体内には、コンプレッサー、コンデンサーおよびエバポレータを備えた冷凍サイクルが設置されている。このような冷凍サイクルのエバポレータとしては、空気中の水分により各プレートフィンに着霜が発生する。このような着霜が発生すると、付着した霜が抵抗となって各フィン群のプレートフィン間を流れる空気量が急激に減少したり、あるいは空気と熱交換管内を流れる冷媒との間での伝熱量が急激に減少したりすることによって、比較的短時間で冷却効率が低下するという問題があった。したがって、着霜量が一定量以上になった場合には霜を融解して除去する必要があった。

発生した霜を除霜しうるエバポレータとして、たとえば、左右方向に並列状に配置された複数のプレートフィンからなりかつ上下方向に間隔をおいて複数設けられたフィン群と、各フィン群のプレートフィンに貫通状に固定された左右方向に伸びる複数の直管部および隣り合う２つの直管部を接続しかつ直管部より１つ少ない数の屈曲管部よりなる熱交換管と、左右方向に伸びる複数の直管部および隣り合う２つの直管部を接続しかつ直管部より１つ少ない数の屈曲管部よりなる除霜用パイプヒータと、すべてのフィン群の左右方向外側に配置された側板とを備え、除霜用パイプヒータの直管部が側板に固定され、除霜用パイプヒータの屈曲管部が両側板の外方に突出しているものが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載のエバポレータにおいて、除霜用パイプヒータの直管部は側板で固定されており、除霜用パイプヒータの屈曲管部が両側板の外方に飛び出しているので、温める必要がない両側板の外方の空間に熱を放出している。そのため、両側板の外方に飛び出した除霜用パイプヒータの屈曲管部は、無駄に電力を消費しているとともに側板の外方に突出している分、除霜用パイプヒータの長さが相対的に長くなり材料費がかかる。

特許第５６３６２５３号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、除霜用パイプヒータの屈曲管部から発せられる熱を効率よくプレートフィンに伝え、除霜効率を向上しうるエバポレータを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

１）左右方向に並列状に配置された複数のプレートフィンからなりかつ上下方向に間隔をおいて複数設けられたフィン群と、各フィン群のプレートフィンに貫通状に固定された左右方向に伸びる複数の直管部および隣り合う２つの直管部を接続しかつ直管部より１つ少ない数の屈曲管部よりなる熱交換管と、左右方向に伸びる複数の直管部および隣り合う２つの直管部を接続しかつ直管部より１つ少ない数の屈曲管部よりなる除霜用パイプヒータと、すべてのフィン群の左右方向外側に配置された側板とを備えたエバポレータであって、除霜用パイプヒータの屈曲管部が、両側板の内側に配置されて、除霜用パイプヒータの屈曲管部周辺のプレートフィンの前後方向の長さが、除霜用パイプヒータの屈曲管部との接触を避けるように短くされ、除霜用パイプヒータの直管部が、空気流れ方向に隣り合うフィン群の左右方向に隣り合うプレートフィンの間に位置する固定具を介して熱交換管の直管部に固定されているエバポレータ。

２）プレートフィンに固定された熱交換管の空気流れ方向に隣り合う２つの前側直管部とこの直管部より前側に位置するヒータ用嵌入部に嵌め入れられた除霜用パイプヒータの前側直管部との位置関係が側面視三角形を成し、同様にプレートフィンに固定された熱交換管の空気流れ方向に隣り合う２つの後側直管部とこの直管部より後側に位置するヒータ用嵌入部に嵌め入れられた除霜用パイプヒータの後側直管部との位置関係が側面視三角形を成しており、前記前側の固定具が、除霜用パイプヒータの前側直管部を着脱自在に保持する弾性変形可能なＣ字状となり開口を後側に向けた前側保持部と、保持部の上側先端部に保持部と一体に後斜め上方向および保持部の下側先端部に保持部と一体に後斜め下方向に延設された弾性変形可能な前側腕部とから成り、前側腕部の先端が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う前側直管部の後周面と係合するように湾曲形状を成し、前側保持部が除霜用パイプヒータの前側直管部を保持した状態で、前側腕部が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う前側直管部の後周面とそれぞれ係合することにより、除霜用パイプヒータの前側直管部が、固定具を介して熱交換管の前側直管部に固定され、前記後側の固定具が、除霜用パイプヒータの後側直管部を着脱自在に保持する弾性変形可能なＣ字状となり開口を前側に向けた後側保持部と、保持部の上側先端部に保持部と一体に前斜め上方向および保持部の下側先端部に保持部と一体に前斜め下方向に延設された弾性変形可能な後側腕部とから成り、後側腕部の先端が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う後側直管部の前周面と係合するように湾曲形状を成し、後側保持部が除霜用パイプヒータの後側直管部を保持した状態で、後側腕部が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う後側直管部の前周面とそれぞれ係合することにより、除霜用パイプヒータの後側直管部が、固定具を介して熱交換管の後側直管部に固定されている上記１）のエバポレータ。

３）熱交換管の直管部が側板に固定され、両側板の前後両側縁部に、互いに向かい合う方向と反対方向に向かった壁が設けられ、側板の前後に設けられた壁の間に空気の流れを遮る空気遮断板が設けられている上記１）または２）記載のエバポレータ。

上記１）のエバポレータによれば、除霜用パイプヒータの直管部が、空気流れ方向に隣り合うプレートフィン間の前側および後側に位置する固定具を介して熱交換管の直管部に固定され、除霜用パイプヒータの屈曲管部が、両側板の内側に配置されて、除霜用パイプヒータの屈曲管部周辺のプレートフィンの前後方向の長さが、除霜用パイプヒータの屈曲管部との接触を避けるように短くされているので、除霜用パイプヒータの屈曲管部が側板の外方に突出せず消費電力を削減することができる。しかも、除霜用パイプヒータの屈曲管部が側板の外方に突出しない分、除霜用パイプヒータの長さが相対的に短くてよく、材料費が削減できる。

上記２）のエバポレータによれば、除霜用パイプヒータの直管部を固定具によって熱交換管の直管部に固定できるので、除霜用パイプヒータの直管部を側板に固定する必要がなくなる。したがって、除霜用パイプヒータの屈曲管部を両側板の内側に位置させることができる。

上記３）のエバポレータによれば、空気遮断板によって空気の流れが遮断されるので、熱交換管の直管部内を流れる冷媒の有する冷熱のプレートフィン全体への熱伝導性の低下を抑制することができる。

この発明のエバポレータの全体構成を示す斜視図である。 図１のエバポレータの正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５（ａ）は、この発明のエバポレータに用いられる前側固定具の正面図である。図５（ｂ）は、この発明のエバポレータに用いられる前側固定具の右側側面図である。

以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の実施形態のエバポレータ(1)の全体構成を示し、図２〜図５は、その要部の構成を示す。

さらに、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１から図３において、エバポレータ(1)は、左右方向に並列状に配置された複数のアルミニウム製プレートフィン(2)からなりかつ上下方向（通風方向）に間隔をおいて複数設けられたフィン群(3)と、各フィン群(3)のプレートフィン(2)に貫通状に固定された左右方向に伸びる複数の直管部(5)および隣り合う２つの直管部(5)を接続しかつ直管部(5)より１つ少ない数の屈曲管部(6)(7)よりなるアルミニウム製熱交換管(4)と、左右方向に伸びる複数の直管部(9)および隣り合う２つの直管部(9)を接続しかつ直管部(9)より１つ少ない数の屈曲管部(10)(11)よりなる除霜用パイプヒータ(8)と、すべてのフィン群(3)の左右方向外側に配置されたアルミニウム製側板(12)(13)とを備えており、同図に矢印Ｘで示すように、空気が下から上に流れるようになっている。

プレートフィン(2)は、前後方向に長い方形の平板状であり、その高さ方向の中央部に２つの貫通穴(14)が前後方向に間隔をおいて形成されている。プレートフィン(2)における各貫通穴(14)の周縁部に、カラー(15)が全周にわたって一体に形成されている。また、プレートフィン(2)の各角部に切り欠き(16)が形成されている。プレートフィン(2)における各切り欠き(16)の周縁部には、カラーが一体に形成されてもよい。

そして、上下に隣接するフィン群(3)の近接した２つのプレートフィン(2)の切り欠き(16)により、除霜用パイプヒータ(8)の直管部(9)が嵌め入れられるヒータ用嵌入部(17)が形成されている。

空気流れ方向下流側（上側）のフィン群(3)の隣り合うプレートフィン(2)間のフィンピッチは、空気流れ方向上流側（下側）のフィン群(3)のフィンピッチよりも小さくなっている。

図示の例では、フィン群(3)の隣り合うプレートフィン(2)間のフィンピッチは、下端のフィン群(3)が最も大きく、上方のフィン群(3)に向かうにつれて小さくなっている。

なお、上端のフィン群(3)のフィンピッチが、下端のフィン群(3)のフィンピッチよりも小さくなっているのであれば、上下に隣り合う複数のフィン群(3)のフィンピッチは、等しい場合があってもよく、フィン群(3)のフィンピッチの組み合わせは任意である。

熱交換管(4)は、同一垂直面内において上下方向に間隔をおいて設けられかつ左右方向に伸びる複数の直管部(5)、および上下に隣り合う直管部(5)どうしを左右交互に接続する第１の屈曲管部(6)よりなる２つの蛇行状管部(4a)(4b)が、前後に間隔をおいて配置され、両蛇行状管部(4a)(4b)の下端の直管部(5)の右端部どうしが第２の屈曲管部(7)により接続されることによって構成されている。各蛇行状管部(4a)(4b)の直管部(5)は、各フィン群(3)のプレートフィン(2)の各貫通穴(14)に通され、直管部(5)外周面がカラー(15)に密着するようにプレートフィン(2)に固定されている。

除霜用パイプヒータ(8)は、同一垂直面内において上下方向に間隔をおいて設けられかつ左右方向に伸びる複数の直管部(9)、および上下に隣り合う直管部(9)どうしを左右交互に接続する第１の屈曲管部(10)よりなる２つの蛇行状管部(8a)(8b)が、前後に間隔をおいて配置され、両蛇行状管部(8a)(8b)の下端の直管部(9)の左端部どうしが第２の屈曲管部(11)により接続されることによって構成されている。各蛇行状管部(8a)(8b)において、上端の直管部(9)を除いては、上下に隣り合う直管部(9)間のピッチは相互に等しくかつ上下に隣り合うヒータ用嵌入部(17)の間隔と等しくなっており、上端の直管部(9)と上から２番目の直管部(9)との間のピッチは、他の上下に隣り合う直管部(9)間のピッチの２倍となっている。

各蛇行状管部(8a)(8b)の下端の直管部(9)を除いた他の直管部(9)は、上下に隣接するフィン群(3)の近接した２つのプレートフィン(2)の切り欠き(16)からなるヒータ用嵌入部(17)内に、直管部(9)外周面が嵌め入れられており、これにより直管部(9)がプレートフィン(2)の前後両側縁部に接触している。また、各蛇行状管部(8a)(8b)の下端の直管部(9)は、下端のフィン群(3)のプレートフィン(2)における下側の切り欠き(16)内に、外周面の一部が嵌め入れられており、これにより直管部(9)がプレートフィン(2)の前後両側縁部に接触している。

除霜用パイプヒータ(8)の第１および第２の屈曲管部(10)(11)は、両側板(12)(13)の内側に配置されており、除霜用パイプヒータ(8)の第１の屈曲管部(10)周辺のプレートフィン(2)の前後方向の長さは、除霜用パイプヒータ(8)の第１の屈曲管部(10)との干渉を避けるように短く形成されている。

図４に示すように、プレートフィン(2)に固定された熱交換管(4)の空気流れ方向に隣り合う２つの前側直管部(5)とこの直管部(5)より前側に位置するヒータ用嵌入部(17)に嵌め入れられた除霜用パイプヒータ(8)の前側直管部(9)との位置関係が側面視三角形を成し、プレートフィン(2)に固定された熱交換管(4)の空気流れ方向に隣り合う２つの後側直管部(5)とこの直管部(5)より後側に位置するヒータ用嵌入部(17)に嵌め入れられた除霜用パイプヒータ(8)の後側直管部(9)との位置関係が側面視三角形を成している。

除霜用パイプヒータ(8)の直管部(9)は、空気流れ方向に隣り合うフィン群(3)の左右方向に隣り合うプレートフィン(2)の間に位置する固定具(18)(21)を介して熱交換管(4)の直管部(5)に固定されている。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように、前側の固定具(18)は、除霜用パイプヒータ(8)の前側直管部(9)を着脱自在に保持する弾性変形可能なＣ字状となり開口を後側に向けた前側保持部(19)と、前側保持部(19)の上側先端部に前側保持部(19)と一体に後斜め上方向および前側保持部(19)の下側先端部に前側保持部(19)と一体に後斜め下方向に延設された弾性変形可能な前側腕部(20)とから構成されており、前側保持部(19)および前側腕部(20)は同一の幅で形成されている。前側腕部(20)の先端は、熱交換管(4)の空気流れ方向に隣り合う２つの前側直管部(5)の後周面と係合するように湾曲形状となっている。前側腕部(20)の最先端部は、後方側にＵターンするように折り返されて補強部(20a)となっている。

後側の固定具(21)は、除霜用パイプヒータ(8)の後側直管部(9)を着脱自在に保持する弾性変形可能なＣ字状となり開口を前側に向けた後側保持部(22)と、後側保持部(22)の上側先端部に後側保持部(22)と一体に前斜め上方向および後側保持部(22)の下側先端部に後側保持部(22)と一体に前斜め下方向に延設された弾性変形可能な後側腕部(23)とから構成されており、後側保持部(22)および後側腕部(23)は同一の幅で形成されている。後側腕部(23)の先端は、熱交換管(4)の空気流れ方向に隣り合う２つの後側直管部(5)の前周面と係合するように湾曲形状となっている。後側腕部(23)の最先端部は、前方側にＵターンするように折り返されて補強部(23a)となっている。

除霜用パイプヒータ(8)を熱交換管(4)の前側直管部(5)に固定するには、前側保持部(19)の開口を広げる方向に前側保持部(19)を弾性変形させながら除霜用パイプヒータ(8)の直管部(9)を前側保持部(19)に嵌め込む。次いで、前側保持部(19)に設けられた上下の前側腕部(20)を互いが近づく方向に弾性変形させる。前側腕部(20)の湾曲した先端が熱交換管(4)の前側直管部(5)より後方に位置するように、前側腕部(20)を空気流れ方向に隣り合う熱交換管(4)の前側直管部(5)の間に差し込み、固定具(18)の前側腕部(20)先端の湾曲した部分を熱交換管(4)の前側直管部(5)の後周面に係合させる。

同様に、除霜用パイプヒータ(8)を熱交換管(4)の後側直管部(5)に固定するには、後側保持部(22)の開口を広げる方向に後側保持部(22)を弾性変形させながら除霜用パイプヒータ(8)の直管部(9)を後側保持部(22)に嵌め込む。次いで、後側保持部(22)に設けられた上下の後側腕部(23)を互いが近づく方向に弾性変形させる。後側腕部(23)の湾曲した先端が熱交換管(4)の後側直管部(5)より前方に位置するように、後側腕部(23)を空気流れ方向に隣り合う熱交換管(4)の後側直管部(5)の間に差し込み、固定具(18)の後側腕部先端の湾曲した部分を熱交換管(4)の後側直管部(5)の前周面に係合させる。

このようにすると、固定具(18)を介して除霜用パイプヒータ(8)を熱交換管(4)の前側および後側直管部(5)に固定することができる。

右側板(12)には、熱交換管(4)の第１の屈曲管部(6)および各第１の屈曲管部(6)により接続された上下に隣り合う直管部(5)の右端部を通す縦長貫通穴(24)、熱交換管(4)の第２の屈曲管部(7)および第２の屈曲管部(7)により接続された前後に隣り合う直管部(5)の右端部を通す横長貫通穴(25)が形成されている。

左側板(13)には、熱交換管(4)の第１の屈曲管部(6)および各第１の屈曲管部(6)により接続された上下に隣り合う直管部(5)の左端部を通す縦長貫通穴(24)、除霜用パイプヒータ(8)の両蛇行状管部(8a)(8b)における上直管部(9)の左端部を嵌め入れる切り欠き(26)が形成されている。

図１および図２に二点鎖線で示すように、右側板(12)の上下および前後の縁に、右方向に向かった壁(12a)(12b)が設けられており、上下の縁に設けられた壁(12b)が、空気の上流側から下流側への流れを遮る空気遮断板となっている。

左側板(13)の上下に並べて設けられた第１の屈曲管部(6)のうち下側の第１屈曲管部(6) の上下および前後に、左方向に向かった壁(13a)(13b)が設けられており、上下に設けられた壁(13b)が、空気の上流側から下流側への流れを遮る空気遮断板となっている。

熱交換管(4)の第１および第２の屈曲管部(6)(7)は、右側板(12)および左側板(13)の外方向に突出して設けられている。

右側板(12)の空気遮断板(12b)は、右側板(12)の上縁および下縁に設けられる代わりに、例えば上下に並べられて設けられた縦長貫通穴(24)のうち下側の縦長貫通穴(24)と横長貫通穴(25)との間に設けられてもよい。

エバポレータ(1)は、圧縮機および凝縮器とともに冷凍サイクルを構成する。このような冷凍サイクルは、冷蔵装置の断熱箱体内に配置される。

上記エバポレータ(1)において、冷媒は、熱交換管(4)の前側蛇行状管部における上端の直管部(5)の左端から熱交換管(4)内に流入し、熱交換管(4)内を流れ、図１に矢印Ｘで示すように、下方から上方に流れる空気と熱交換をし、第１熱交換管(4)の後側蛇行状管部における上端の直管部(5)の左端部から流出する。

そして、熱交換管(4)の直管部(5)における各プレートフィン(2)を貫通している部分の外周面、各プレートフィン(2)における直管部(5)が貫通した貫通穴(14)の周囲の部分、ならびにプレートフィン(2)における直管部(9)が接触している部分の近傍に着霜が発生するが、熱交換管(4)の外周面およびプレートフィン(2)に着霜が発生した場合、除霜用パイプヒータ(8)により除霜される。

ところで、従来のエバポレータに設けられた除霜用パイプヒータのように、プレートフィンに付着した着霜を除霜するためのパイプヒータの屈曲管部が、それぞれの側板に通されて側板の外方へ突出していると、除霜用プレートフィン(8)の屈曲管部(10)(11)の発熱に伴う電力が無駄に消費されることとなる。

そこで、本願発明のエバポレータ(1)のように、除霜用パイプヒータ(8)の屈曲管部(10)(11)が両側板(12)(13)の内側に位置するように設けられていると、除霜用パイプヒータ(8)の屈曲管部(10)(11)の発熱に伴う電力の無駄を防止することができる。

さらに、除霜用パイプヒータ(8)の屈曲管部(10)周辺のプレートフィン(2)の前後方向の長さが、除霜用パイプヒータ(8)の屈曲管部(10)との干渉を避けるように相対的に短く形成されているので、プレートフィン(2)の前縁および後縁と除霜用パイプヒータ(8)の屈曲管部(10)との干渉を避けることができる。

上記実施形態においては、空気流れ方向下流側（上側）のフィン群(3)の隣り合うプレートフィン(2)間のフィンピッチは、空気流れ方向上流側（下側）のフィン群(3)のフィンピッチよりも小さくなっているが、これに限定されるものではなく、すべてのフィン群(3)のフィンピッチが等しくなっていてもよい。

この発明による蒸発器は、冷蔵庫、冷蔵ショーケース、冷凍庫、冷凍ショーケースなどの冷凍・冷蔵装置に用いられる冷凍サイクルに好適に使用される。

（１）：エバポレータ
（２）：プレートフィン
（３）：フィン群
（４）：熱交換管
（５）：直管部
（６）（７）：屈曲管部
（８）：除霜用パイプヒータ
（９）：直管部
（１０）（１１）：屈曲管部
（１２）（１３）：側板
（１６）：切り欠き
（１７）：ヒータ嵌入部
（１８）（２１）：固定具

Claims (3)

1. 左右方向に並列状に配置された複数のプレートフィンからなりかつ上下方向に間隔をおいて複数設けられたフィン群と、各フィン群のプレートフィンに貫通状に固定された左右方向に伸びる複数の直管部および隣り合う２つの直管部を接続しかつ直管部より１つ少ない数の屈曲管部よりなる熱交換管と、左右方向に伸びる複数の直管部および隣り合う２つの直管部を接続しかつ直管部より１つ少ない数の屈曲管部よりなる除霜用パイプヒータと、すべてのフィン群の左右方向外側に配置された側板とを備えたエバポレータであって、
   除霜用パイプヒータの屈曲管部が、両側板の内側に配置されて、除霜用パイプヒータの屈曲管部周辺のプレートフィンの前後方向の長さが、除霜用パイプヒータの屈曲管部との接触を避けるように短くされ、除霜用パイプヒータの直管部が、空気流れ方向に隣り合うフィン群の左右方向に隣り合うプレートフィンの間に位置する固定具を介して熱交換管の直管部に固定されているエバポレータ。
   
2. プレートフィンに固定された熱交換管の空気流れ方向に隣り合う２つの前側直管部とこの直管部より前側に位置するヒータ用嵌入部に嵌め入れられた除霜用パイプヒータの前側直管部との位置関係が側面視三角形を成し、同様にプレートフィンに固定された熱交換管の空気流れ方向に隣り合う２つの後側直管部とこの直管部より後側に位置するヒータ用嵌入部に嵌め入れられた除霜用パイプヒータの後側直管部との位置関係が側面視三角形を成しており、
   前記前側の固定具が、除霜用パイプヒータの前側直管部を着脱自在に保持する弾性変形可能なＣ字状となり開口を後側に向けた前側保持部と、保持部の上側先端部に保持部と一体に後斜め上方向および保持部の下側先端部に保持部と一体に後斜め下方向に延設された弾性変形可能な前側腕部とから成り、前側腕部の先端が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う前側直管部の後周面と係合するように湾曲形状を成し、
   前側保持部が除霜用パイプヒータの前側直管部を保持した状態で、前側腕部が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う前側直管部の後周面とそれぞれ係合することにより、除霜用パイプヒータの前側直管部が、固定具を介して熱交換管の前側直管部に固定され、
   前記後側の固定具が、除霜用パイプヒータの後側直管部を着脱自在に保持する弾性変形可能なＣ字状となり開口を前側に向けた後側保持部と、保持部の上側先端部に保持部と一体に前斜め上方向および保持部の下側先端部に保持部と一体に前斜め下方向に延設された弾性変形可能な後側腕部とから成り、後側腕部の先端が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う後側直管部の前周面と係合するように湾曲形状を成し、
   後側保持部が除霜用パイプヒータの後側直管部を保持した状態で、後側腕部が熱交換管の空気流れ方向に隣り合う後側直管部の前周面とそれぞれ係合することにより、除霜用パイプヒータの後側直管部が、固定具を介して熱交換管の後側直管部に固定されている請求項１記載のエバポレータ。
   
3. 熱交換管の直管部が側板に固定され、両側板の前後両側縁部に、互いに向かい合う方向と反対方向に向かった壁が設けられ、側板の前後に設けられた壁の間に空気の流れを遮る空気遮断板が設けられている請求項１または２記載のエバポレータ。
   
   
   
   

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