JP6603574B2 - 空冷式熱交換ユニット、ユニット型熱交換器及びクーラユニット - Google Patents

Description

本開示は、空冷式熱交換ユニット及びこの空冷式熱交換ユニットを備えたユニット型熱交換器及びクーラユニットに関する。

建物の空調や給湯を行うユニット型の冷凍機器や給湯機器が知られている（例えば特許文献１）。
上記装置において、冷凍サイクルやヒートポンプサイクルを構成する機器の一部として凝縮器が用いられる。凝縮器には空冷式及び水冷式があるが、空冷式凝縮器の場合、従来の機器では、空気取込み開口に面して伝熱部が配置されるのが一般的である。しかし、ユニット型の機器では、空気取込み開口の大きさに制約があるため、伝熱面の面積は制約を受ける。
そこで、特許文献２には、伝熱面積を増加させるために、ユニット本体の外形をＶ字形にし、外表面に面してＶ字形の熱交換器を配置した熱交換ユニットが開示されている。この熱交換ユニットは、複数の熱交換ユニットを並べて配置することで、伝熱面の面積を確保するものであり、熱交換器をＶ字形を形成することで、複数の熱交換ユニットを並べて配置しても熱交換面に至る空気流路の形成を可能にしている。

特開２０１５−１６１４６５号公報 特開２００７−１６３０１７号公報

特許文献１及び２に開示されたユニット型の冷凍機器や給湯機器は、熱交換器の熱交換面をユニット本体の外表面に沿って配置しているため、伝熱面積の確保に限界がある。
また、伝熱面が外表面に面しているため、飛石などによって傷が付きやすく、傷付きによる腐食が進行しやすいという問題がある。

本発明の少なくとも一実施形態は、上記課題に鑑み、ユニット型の空調機器、給湯機器及び冷凍機器等に適用される熱交換器において、熱交換面の面積確保を可能とし、かつ熱交換器の腐食の進行を抑制すると共に、コンパクト化を達成することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る空冷式熱交換ユニットは、
縦面を形成する仕切り板、前面を斜め下向きに配置された板状の熱交換器及び側面パネルによって逆三角形断面の内側空間を形成する複数の熱交換パネルと、
前記複数の熱交換パネルの前記仕切り板の両側面部下端が結合されることで、前記複数の熱交換パネルを前記側面パネルが一方向に沿って並ぶように並列に配置するための一対の支持フレームと、
前記複数の熱交換パネルの前記仕切り板の上端が、隣接配置された前記熱交換パネルの前記仕切り板の上端に結合される第１の結合部と、
を備える。

上記構成（１）では、複数の熱交換パネルは、上記一対の支持フレームに結合されて、側面パネルが一方向に沿って並ぶように並列に配置される。
かかる配置としても、熱交換ユニットは逆三角形断面を形成するため、熱交換器の前面（空気が流入する側の面）に空気流入空間を形成できるため、熱交換器を通る空気流量を確保でき、伝熱効果を得ることができる。
また、複数の熱交換パネルが並列に配置されるため、熱交換器の熱交換面を増加でき、伝熱効果を向上できると共に、熱交換器は、ユニット本体の内部で空気の流入が可能な側面に対して交差する方向に配置されるため、ユニット本体の容積を増加させることなく、熱交換面積を確保できる。これによって、ユニット本体をコンパクト化できる。
また、かかる構成の熱交換ユニットを冷凍機器などのユニット本体の内部に配置した場合、従来のように、熱交換面が空気取込み開口に面して配置されない。そのため、飛来する飛石などの障害物が熱交換器に当たる可能性は、従来と比べて大幅に低減し、これによって、飛石などによる熱交換器の傷の発生を抑制できると共に、傷の発生に起因した腐食の進行を抑制できる。
また、複数の熱交換パネルを一対の支持フレームで固定するため、熱交換ユニットをコンパクト化できる。

（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記各熱交換器は、前記熱交換器の上端で前記熱交換器の長手方向に延在する第１のヘッダパイプを有し、
前記第１の結合部は、前記仕切り板の上端で横方向に曲折されかつ前記仕切り板の長手方向に延在するフランジ部で構成されると共に、前記第１のヘッダパイプの上方を覆うように配置される。
上記構成（２）によれば、熱交換器に熱交換媒体を供給する第１のヘッダパイプを上記第１の結合部で覆うことで空気のショートサーキットを防ぐと共に、第１のヘッダパイプを飛石などの障害物から保護できる。

（３）幾つかの実施形態では、前記構成（１）又は（２）において、
前記各熱交換器は、前記熱交換器の下端で前記熱交換器の長手方向に延在する第２のヘッダパイプを有し、
前記仕切り板は、前記仕切り板の下端に形成され前記仕切り板の長手方向に延在する第２の結合部を有し、
前記第２の結合部の両端が前記一対の支持フレームに結合されると共に、前記第２のヘッダパイプは前記第２の結合部に載置固定される。
上記構成（３）によれば、仕切り板の下端に上記第２の結合部を有することで、各熱交換パネルの上記一対の支持フレームに対する取付強度を向上できると共に、第２のヘッダパイプを第２の結合部に載置固定することで、第２のヘッダパイプを安定支持できる。

（４）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（３）の何れかにおいて、
前記熱交換器（第１のヘッダパイプ及び第２のヘッダパイプを含む。）と前記熱交換器を除く前記熱交換パネルとは異種材料で構成され、
これら異種材料の接触部には絶縁材が介装される。
上記構成（４）によれば、異種材料の接触面に発生する電蝕による損傷を抑制できる。
例えば、前記熱交換器はアルミ系材料で構成されると共に、前記熱交換器を除く前記熱交換パネルは鉄系材料で構成される。熱交換器を軽くかつ熱伝達係数が大きいアルミ系材料で構成し、熱交換器を除く熱交換パネルを高強度な鉄系材料で構成する場合、これらの異種材料が接触すると、電蝕によりアルミ系材料が損傷するおそれがある。
そこで、これらの異種材料間に絶縁材を介装することで、アルミ系材料で構成された熱交換器の損傷を抑制できる。

（５）幾つかの実施形態では、前記構成（３）又は（４）の何れかにおいて、
前記第２の結合部は横断面が溝形を有し開口が上向きに配置されたチャンネル材で構成され、
前記チャンネル材にはドレン孔が形成されている。
上記構成（５）によれば、第２の結合部をチャンネル材とすることで、熱交換パネルの強度を高めることができると共に、チャンネル材に雨水などが溜まっても、ドレン孔を形成することで排水できる。

（６）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（５）の何れかにおいて、
前記複数の熱交換パネルにおいて、
複数の前記板状の熱交換器の前記前面は同じ向きに配置される。
上記構成（６）によれば、各熱交換パネルにおいて板状の熱交換器の前面から内側空間に流入し、上部開口から上方に流出する空気流は同一方向に並列に流れるため、空気流の乱れを抑制でき、これによって、空気との熱交換効率を向上できる。
また、板状の熱交換器の前面が同じ向きに配置されるため、各熱交換器に熱交換媒体を供給及び排出するヘッダパイプを設ける場合、各熱交換器のヘッダパイプを互いに干渉させずに配置できる。これによって、ヘッダパイプ配置のためのスペースを縮小できるため、熱交換ユニットの配置をコンパクト化できる。

（７）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（６）の何れかにおいて、
前記側面パネルの少なくとも一方は前記複数の熱交換パネルに着脱可能に取り付けられる。
上記構成（７）によれば、保守点検時や清掃時に上記側面パネルを取り外すことで、熱交換パネルの内部の保守点検や清掃が容易になる。

（８）幾つかの実施形態では、前記構成（３）〜（７）の何れかにおいて、
前記第１のヘッダパイプと前記第２のヘッダパイプ間に接続され、互いに隙間を有して並列に配置された複数の扁平状熱交換チューブと、
前記隙間に配置され前記複数の扁平状熱交換チューブに接合されたコルゲートフィンと、を備える。
上記構成（８）によれば、板状の熱交換器が上記扁平状熱交換チューブ及びコルゲートフィンを備えることで、空気との熱交換効率を大幅に向上できる。

（９）幾つかの実施形態では、前記構成（３）〜（８）の何れかにおいて、
前記第１のヘッダパイプは、熱交換媒体を前記扁平状熱交換チューブに供給する入口ヘッダパイプであり、
前記第２のヘッダパイプは前記扁平状熱交換チューブから流出する熱交換媒体を受ける出口ヘッダパイプである。
上記（９）の構成によれば、扁平状熱交換チューブの上方に配置された入口ヘッダパイプから扁平状熱交換チューブの下方に配置された出口ヘッダパイプに対し、ヘッド差を利用して熱交換媒体を下降させることができる。これによって、伝熱面積を有効に利用できる。
また、板状の熱交換器の前面が同じ向きに配置される複数の熱交換パネルに上記入口ヘッダパイプ及び上記出口ヘッダパイプを設ける場合、前述のように、各熱交換器のヘッダパイプを互いに干渉させずに配置できる。これによって、ヘッダパイプ配置のためのスペースを縮小できるため、熱交換ユニットをコンパクト化できる。

（１０）本発明の幾つかの実施形態に係るユニット型熱交換器は、
空気の流入が可能な側面及び空気の流出が可能な上面を有するユニット本体と、
前記ユニット本体の内部に設けられ、前記空気の流入が可能な一側面に対して前記熱交換器が交差する方向に配置される上記（１）〜（９）の構成の何れかに記載の空冷式熱交換ユニットと、
前記ユニット本体の上部に設けられ、前記空冷式熱交換ユニットの前記熱交換器の前面から前記内側空間に流入し、前記熱交換パネルの上部開口から流出する空気流路を形成するための送風機と、
を備える。

上記構成（１０）によれば、板状の熱交換器は、従来のように、ユニット本体の外表面に面して配置されるのではなく、ユニット本体の内部で並列にかつ空気の流入が可能な一側面に対して交差する方向に配置されるため、熱交換面はユニット本体の外表面の大きさの制約を受けなくなるため、熱交換面の確保が可能になる。
また、熱交換パネルは逆三角形断面を形成することで、熱交換器の前面（空気が流入する側の面）に空気流入空間を形成できるため、熱交換器を通る空気流量を確保でき、伝熱効果を向上できる。
また、複数の熱交換パネルが並列に配置されるため、熱交換器の熱交換面を増加でき、伝熱効果を向上できると共に、熱交換器は、ユニット本体の内部で空気の流入が可能な側面に対して交差する方向に配置されるため、ユニット本体の容積を増加させることなく、熱交換面積を確保できる。これによって、ユニット本体をコンパクト化できる。

また、熱交換器は、ユニット本体の内部で空気の流入が可能な一側面に対して交差する方向に配置されるため、飛来する飛石などの障害物が熱交換器に当たる可能性は、従来と比べて大幅に低減する。そのため、飛石などによる傷の発生を抑制できると共に、傷の発生に起因した腐食の進行を抑制できる。
さらに、複数の熱交換パネルを一対の支持フレームで固定するため、熱交換ユニットをコンパクト化できる。

（１１）本発明の幾つかの実施形態に係るクーラユニットは、
空気の流入が可能な側面及び空気の流出が可能な上面を有するユニット本体と、
前記ユニット本体の内部に設けられ、前記空気の流入が可能な一側面に対して前記熱交換器が交差する方向に配置される上記（１）〜（９）の構成の何れかに記載の空冷式熱交換ユニットと、
前記ユニット本体の上部に設けられ、前記空冷式熱交換ユニットの前記熱交換器の前面から前記内側空間に流入し、前記熱交換パネルの上部開口から流出する空気流路を形成するための送風機と、
前記ユニット本体の内部に設けられ、前記熱交換パネルが凝縮器として組み込まれる冷凍サイクル構成機器と、
を備える。
上記構成（１１）によれば、上記熱交換器の熱交換面を内部に配置しながらも伝熱面積を確保でき、伝熱効果を得ることができると共に、飛石などの障害物による熱交換器の傷の発生を抑制でき、傷の発生に起因した腐食の進行を抑制できる。その他、上記（１）〜（９）の構成の何れかを備える空冷式熱交換ユニット、及び上記（１０）の構成を備えるユニット型熱交換器が得られる作用効果を得ることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、前記構成（１１）において、
前記冷凍サイクル構成機器を循環する冷媒がＮＨ_３であり、
前記板状の熱交換器は防錆処理が施されている。
上記構成（１２）において、冷媒としてＮＨ_３を使用する場合、熱交換器の腐食が進行することで、ＮＨ_３が熱交換器から漏れるのを防止する必要がある。
そこで、熱交換器を防錆処理することで、熱交換器の腐食の進行を抑制でき、ＮＨ_３の漏れを抑制できる。例えば、熱交換器の材質をＡｌ材とし、熱交換器の表面を防錆処理をした後コーティング処理を行うことで、熱交換器の腐食を抑制する。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、熱交換ユニットの熱交換面の面積確保が可能であり、かつ熱交換器の腐食の進行を抑制して熱交換媒体の漏れを防止できると共に、熱交換ユニットをコンパクト化できる。

一実施形態に係るクーラユニットの斜視図である。 一実施形態に係るクーラユニットの斜視図である。 一実施形態に係る熱交換パネルの斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は一実施形態に係る熱交換パネルの組立て手順を示す説明図である。 一実施形態に係る熱交換パネルを構成する仕切り板の斜視図である。 一実施形態に係る熱交換器の正面図である。 一実施形態に係る扁平状熱交換チューブの断面図である。 一実施形態に係るクーラユニットの冷凍サイクル構成機器のブロック線図である。 一実施形態に係る空冷式熱交換ユニットの斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

本発明の幾つかの実施形態に係るクーラユニット１０は、図１及び図２に示すように、空気取込み開口を有し空気の流入が可能な正面（通風口面）１２ａと背面（通風口面）１２ｃ、及び空気流出開口を有し空気の流出が可能な上面（通風口面）１２ｂを有するユニット本体１２を備える。
ユニット本体１２の内部には熱交換ユニット１３が設けられ、ユニット本体１２の上面１２ｂには送風機２２が設けられる。送風機２２を稼働させることで、正面１２ａ及び背面１２ｃから流入し、熱交換ユニット１３を通り上面１２ｂからユニット本体１２の外に流出する空気流ａが形成される。
また、ユニット本体１２の内部には、冷凍サイクル構成機器が設けられる。この冷凍サイクル構成機器には、後述するように、熱交換ユニット１３を構成する熱交換パネル１４が凝縮器として組み込まれる。

図示した実施形態では、図１及び図２に示すように、クーラユニット１０のユニット本体１２は直方体の形状を有している。
また、図１に示すように、ユニット本体１２の内部で正面１２ａ側に、上記冷凍サイクル構成機器の作動を制御する制御盤３２が設けられる。正面１２ａの下部領域では、正面１２ａの下部領域を遮蔽するパネルの一部に開口が設けられ、この開口に制御盤３２の表示部３４が外側から視認可能なように配置されている。
また、図１及び図２に示すように、正面１２ａ及び背面１２ｃの上部領域は空気流入用の開口が形成され、これらの開口に格子３６が設けられる。また、上面１２ｂでは送風機２２が収容される円筒形のフード３７が設けられ、フード３７に格子３６が設けられる。これらの格子３６によって、鳥などの侵入を抑制できる。

本発明の幾つかの実施形態に係る熱交換ユニット１３は、図３に示すように、複数の熱交換パネル１４を備える。各熱交換パネル１４は上下方向に配置され縦面を形成する仕切り板１６と、前面（空気が流入する側の面）を斜め下向きに配置された板状の熱交換器１８と、側面パネル２０ａ及び２０ｂとで構成され、逆三角形断面の内側空間Ｓｉを形成する。
これら複数の熱交換パネル１４の仕切り板１６の両側面部下端は、一対の支持フレーム４４及び４６に結合される。これによって、複数の熱交換パネル１４は側面パネル２０ａ及び２０ｂが一方向に並ぶように並列に配置される。
各熱交換パネル１４の仕切り板１６の上端に第１の結合部７０が形成され、第１の結合部７０では、一つの熱交換パネル１４の仕切り板１６の上端が隣接配置された熱交換パネル１４の仕切り板１６の上端に結合される。

かかる構成によれば、熱交換器１８の前面に面して空気流入空間Ｓｆを形成できるため、熱交換器１８を通る空気の流量を確保でき、熱交換器１８の伝熱効果を得ることができる。
また、熱交換器１８は、ユニット本体１２の内部で空気の流入が可能な側面に対して交差する方向に配置されるため、ユニット本体１２の容積を増加させることなく、熱交換面積を確保できる。これによって、ユニット本体１２をコンパクト化できる。
また、複数の熱交換パネル１４が並列に配置されるため、熱交換器１８の熱交換面を増加でき、伝熱効果を向上できる。また、かかる構成の熱交換ユニット１３をユニット本体１２の内部に配置した場合、従来のように、熱交換面が空気取込み開口に面して配置されない。そのため、飛来する飛石などの障害物が熱交換器に当たる可能性は、従来と比べて大幅に低減し、これによって、飛石などによる熱交換器の傷の発生を抑制できると共に、傷の発生に起因した腐食の進行を抑制できる。
また、複数の熱交換パネル１４を一対の支持フレーム４４及び４６で固定するため、熱交換ユニット１３をコンパクト化できる。

図示した実施形態では、図３に示すように、第１の結合部７０は仕切り板１６の上端で横方向に曲折されかつ仕切り板１６の長手方向に延在するフランジ部で構成され、隣接配置された熱交換パネル１４の一方の側面パネル２０ａに形成されたフランジ部７１と結合される。
また、一対の支持フレーム４４及び４６はＬ形断面を有する直線形状のアングル材であり、これによって、熱交換ユニット１３の支持構造をコンパクト化できる。

例示的な実施形態では、図３に示すように、各熱交換器１８はその上端に熱交換器１８の長手方向に延在し熱交換媒体ｒが流れる第１のヘッダパイプ２３を有する。また、第１の結合部７０は仕切り板１６の上端で横方向に曲折されかつ仕切り板１６の長手方向に延在するフランジ部で構成され、第１の結合部７０は第１のヘッダパイプ２３の上方を覆うように配置される。
これによって空気のショートサーキット、即ち、熱交換器１８を通らずに上方へ抜ける空気流を防ぐと共に、第１のヘッダパイプ２３を飛石などの障害物から保護できる。

例示的な実施形態では、図３に示すように、各熱交換器１８は、熱交換器１８の下端で熱交換器１８の長手方向に延在し熱交換媒体ｒが流れる第２のヘッダパイプ２４を有し、仕切り板１６は仕切り板１６の下端に形成され仕切り板１６の長手方向に延在する第２の結合部４８を有する。第２の結合部４８の両端は一対の支持フレーム４４及び４６に結合され、第２のヘッダパイプ２４は第２の結合部４８に載置固定される。
第２の結合部４８を有することで、各熱交換パネル１４の支持フレーム４４及び４６に対する取付強度を向上できると共に、第２のヘッダパイプ２４を第２の結合部４８に載置固定することで、第２のヘッダパイプ２４を安定支持できる。

例示的な実施形態では、図３に示すように、板状の熱交換器１８の前面は同じ向きに配置される。
これによって、各熱交換パネル１４において、熱交換器１８の前面から内側空間Ｓｉに流入し、上部開口から上方に流出する空気流ａは同一方向に並列に流れるため、空気流ａの乱れを抑制でき、空気との熱交換効率を向上できる。
また、熱交換器１８の前面が同じ向きに配置されるため、第１のヘッダパイプ２３及び第２のヘッダパイプ２４を設ける場合、これらのヘッダパイプを互いに干渉させずに配置できる。これによって、ヘッダパイプ配置のためのスペースを縮小できるため、熱交換ユニット１３をコンパクト化できる。

例示的な実施形態では、図４に示すように、第２の結合部４８は横断面が溝形を有し開口が上向きに配置されたチャンネル材で構成され、このチャンネル材にドレン孔７２が形成される。
第２の結合部４８を上記構成のチャンネル材とすることで、熱交換パネル１４の強度を高めることができると共に、チャンネル材に雨水などが溜まっても、ドレン孔７２を形成することで排水できる。
図示した実施形態では、上記チャンネル材の長手方向に沿って複数のドレン孔７２が形成されている。

図示した実施形態では、図３に示すように、クーラユニット１０は、ユニット本体１２の内部に支持フレーム４４及び４６が水平方向に設けられ、各熱交換パネル１４の仕切り板１６の下端にチャンネル材４８が形成され、チャンネル材４８は支持フレーム４４及び４６間に架設され、支持フレーム４４及び４６に固定される。チャンネル材４８に出口ヘッダパイプ２４が載置される。
また、各熱交換パネル１４の背面１２ｃ側の上端には、水平方向に管状の入口ヘッダ５０が設けられ、入口ヘッダ５０に各熱交換パネル１４の入口ヘッダパイプ２３が接続される。各熱交換パネル１４の背面１２ｃ側の下端には、水平方向に管状の出口ヘッダ５２が設けられ、出口ヘッダ５２に各熱交換パネル１４の出口ヘッダパイプ２４が接続される。
入口ヘッダ５０に熱交換媒体ｒが流入し、熱交換媒体ｒは入口ヘッダパイプ２３を経て熱交換器１８で空気と熱交換した後、出口ヘッダパイプ２４を経て出口ヘッダ５２から流出する。
かかる構成により、複数の熱交換パネル１４の支持構造をコンパクト化できると共に、各熱交換パネル１４の下部領域に遮蔽部材がないため、ユニット本体１２の内部に流入した空気流ａの流れが阻害されない。これによって、空気流ａによる熱交換器１８の冷却効果を向上できる。

例示的な実施形態では、図４（Ｃ）に示すように、少なくとも一方の側面パネル２０ｂは熱交換パネル１４に着脱可能に取り付けられる。
これによって、保守点検時や清掃時に側面パネル２０ｂを取り外すことで、熱交換パネル１４の内部の保守点検や清掃が容易になる。
図示した実施形態では、仕切り板１６の一側にフランジ部１６ａ及び１６ｂが形成され、側面パネル２０ｂはフランジ部１６ａ及び１６ｂにボルトなどの結合手段で取り付けられる。

例示的な実施形態では、第１のヘッダパイプ２３及び第２のヘッダパイプ２４を含む熱交換器１８と、熱交換器１８を除く各熱交換パネル１４とは、異種材料で構成される。
そして、図４及び図５に示すように、これら異種材料間に絶縁材７４ａ〜７４ｆが介装される。
これによって、異種材料の接触面に発生する電蝕による損傷を抑制できる。
図示した実施形態では、図４（Ａ）に示すように、第２の結合部（チャンネル材）４８の溝内面に絶縁テープ７４ａが貼られる。絶縁テープ７４ａによって第２の結合部４８と第２の結合部４８に載置固定される第２のヘッダパイプ２４との間を絶縁する。

また、図４（Ｂ）に示すように、仕切り板１６の一側に側面パネル２０ａが一体に形成され、熱交換器１８が接する側面パネル２０ａに長尺の絶縁板７４ｂが貼られ、フランジ部１６ａ及び１６ｂに絶縁板７４ｃ及び７４ｄが貼られる。
側面パネル２０ａ及びフランジ部１６ａ、１６ｂには熱交換器１８の両側に設けられたアングル材７６ａ及び７６ｂが取り付けられる。これらの間に絶縁板７４ｂ〜７４ｄを介装することで、仕切り板１６と熱交換器１８とを絶縁できる。
また、図４（Ｂ）に示すように、熱交換器１８の一側に設けられるアングル材７６ｂに絶縁板７４ｅが貼られる。
また、図５に示すように、第１の結合部７０の裏面に絶縁テープ７４ｆが貼られる。絶縁テープ７４ｆによって第１の結合部７０と第１の結合部７０の下方に位置する第１のヘッダパイプ２３とを絶縁できる。

例示的な実施形態では、第１のヘッダパイプ２３及び第２のヘッダパイプ２４を含む熱交換器１８はアルミ系材料で構成され、熱交換器１８を除く熱交換パネル１４は鉄系材料で構成される。
これらの異種材料間に絶縁材を介装することで、アルミ系材料で構成された熱交換器１８の損傷を抑制できる。

例示的な実施形態では、図６に示すように、熱交換器１８において、第１のヘッダパイプ２３と第２のヘッダパイプ２４との間に、複数の扁平状熱交換チューブ２６が互いに隙間を開けて並列に接続される。扁平状熱交換チューブ２６の間にはコルゲートフィン２８が接合される。
図７に示す実施形態では、扁平状熱交換チューブ２６は板状の横断面を有し、熱交換媒体ｒが流れる多数の細孔２６ａが並列に形成されている。
かかる構成によって、扁平状熱交換チューブ２６間の隙間を通過する空気と熱交換媒体ｒとの熱交換効率を大幅に向上できる。

例示的な実施形態では、図３に示すように、第１のヘッダパイプ２３は熱交換器１８の扁平状熱交換チューブ２６に熱交換媒体を供給する入口ヘッダパイプであり、第２のヘッダパイプ２４は扁平状熱交換チューブ２６から流出する熱交換媒体ｒを受ける出口ヘッダパイプである。
かかる構成によれば、扁平状熱交換チューブ２６の上方に配置された入口ヘッダパイプ２３から扁平状熱交換チューブ２６の下方に配置された出口ヘッダパイプ２４に対し、ヘッド差を利用して熱交換媒体を下降させることができる。これによって、伝熱面積を有効に利用できる。
また、板状の熱交換器１８の前面が同じ向きに配置される複数の熱交換パネルに入口ヘッダパイプ２３及び出口ヘッダパイプ２４を設ける場合、各熱交換器１８のヘッダパイプを互いに干渉させずに配置できる。これによって、ヘッダパイプ配置のためのスペースを縮小できるため、熱交換ユニット１３をコンパクト化できる。

本発明の幾つかの実施形態に係るクーラユニット１０は、図８に示すように、ユニット本体１２の内部に、熱交換パネル１４が凝縮器として組み込まれる冷凍サイクル構成機器が設けられる。
複数の熱交換パネル１４は、ユニット本体１２の内部で並列に配置されると共に、ユニット本体１２の正面１２ａ（又は背面１２ｃ）に対して熱交換器１８が交差する方向に配置される。

これによって、ユニット本体１２の外表面に形成される空気取込み開口の面積に制約がある場合でも、熱交換器１８及びその熱交換面の面積を確保でき、空気との伝熱効果を得ることができる。
また、熱交換パネル１４は逆三角形断面を形成することで、熱交換器１８の前面に空気流入空間Ｓｆを形成できるため、熱交換器１８を通る空気流量を確保できる。
また、熱交換器１８はユニット本体１２の内部で正面１２ａ及び背面１２ｃに対して交差する方向に配置されるため、飛来する飛石などの障害物が熱交換器１８に当たる可能性は、従来と比べて大幅に低減する。そのため、飛石などによる傷の発生を抑制できると共に、傷の発生に起因した腐食の進行を抑制できる。その他、熱交換パネル１４が得られる上記作用効果を得ることができる。

例示的な実施形態では、上記冷凍サイクル構成機器を循環する冷媒がＮＨ_３であり、熱交換器１８は防錆処理が施される。
冷媒としてＮＨ_３を使用する場合、熱交換器１８の腐食によってＮＨ_３が熱交換器１８から漏れるのを防止する必要がある。
そこで、熱交換器１８を防錆処理することで、熱交換器１８の腐食の進行を抑制でき、ＮＨ_３の漏れを抑制できる。例えば、熱交換器の材質をＡｌ材とし、熱交換器１８の表面を防錆処理をした後、防錆コーティング処理を行うことで、熱交換器１８の腐食を抑制する。

図示した実施形態では、図２に示すように、クーラユニット１０は、背面１２ｃの上部領域に２次冷媒として用いられるＣＯ_２がユニット本体内部の上部領域に設けられた蒸発器３８に流入するＣＯ_２流入管４０及び蒸発器３８でＮＨ_３と熱交換して液化したＣＯ_２が流出するＣＯ_２流出管４２が設けられる。

図示した実施形態では、図８に示すように、クーラユニット１０は、ユニット本体１２の内部に、熱交換ユニット１３が凝縮器として組み込まれるＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍機５４が設けられる。冷凍サイクル構成機器として、ＮＨ_３冷媒が循環する冷媒循環路５６に、圧縮機（例えばスクロール式圧縮機）５８、熱交換器ユニット(凝縮器)１３、レシーバタンク６０、蒸発器３８、膨張弁６２、６４、及び液ガス熱交換器６６等が設けられる。

図８において、圧縮機５８から吐出された高圧の冷媒ガス（ＮＨ_３ガス）は、入口ヘッダ５０及び入口ヘッダパイプ２３を経て各熱交換パネル１４の熱交換器１８に送られる。冷媒ガスは熱交換器１８の扁平状熱交換チューブ２６を通る間に空気流ａによって冷却され液化され、液化された冷媒液（ＮＨ_３液）は一旦レシーバタンク６０に貯留される。その後、冷媒液は液ガス熱交換器６６で蒸発器３８から戻る冷媒ガスを加熱した後、一部は冷媒流路５６ａを通り、膨張弁６４を経て減圧され、圧縮機５８から吐出される冷媒ガスの温度制御のために圧縮機５８に注入される。
一方、蒸発器に向かう冷媒液は冷媒流路５６ｂを通り、膨張弁６２を経て減圧され、蒸発器３８に送られ、蒸発器３８でＣＯ_２流入管４０から送られるＣＯ_２ガスを冷却して液化する。液化したＣＯ_２液は一旦レシーバタンク（不図示）に貯留された後利用先に送られる。

図８に示すように、複数の熱交換パネル１４はユニット本体内の上部領域に設けられ、正面１２ａ及び背面１２ｃの上部領域に設けられた空気取入れ開口の内側領域に設けられる。また、蒸発器３８は上部領域で熱交換パネル１４の隣りに配置される。
また、ユニット本体１２の下部領域には、熱交換パネル１４の下方に圧縮機５８が設けられ、圧縮機５８の隣りにレシーバタンク６０、液ガス熱交換器６６及び膨張弁６２、６４を含む計装機器が設けられる。
このように冷凍サイクル構成機器を配置することで、蒸発器３８を上部領域に設け、ＣＯ_２液を貯留するレシーバタンク（不図示）との間でヘッド差をもうけることで、蒸発器３８で液化したＣＯ_２液を重力で上記レシーバタンクに送るサーモサイフォンサイクルを機能させることができる。これによって、蒸発器３８と上記レシーバタンク間を循環させるＣＯ_２ポンプが必要なくなる。

図示した実施形態では、図９に示すように、クーラユニット１０は、空気の流入が可能な一側面の少なくとも一部をパンチングメタル３０で覆うようにする。
これによって、飛来する飛石などの障害物や空気流ａに随伴するごみ等の進入をパンチングメタル３０で阻止できると共に、ユニット本体内部への熱交換のための空気流ａの流入を許容できるため、伝熱効果を低下させない。

パンチングメタル３０は平坦な縦辺３０ａ及び平坦な横辺３０ｂとからなるＬ形断面を有する。縦辺３０ａはユニット本体１２の内部を隠す装飾的機能を有すると共に、ユニット本体１２の内部への空気流ａの流入を可能にしている。横辺３０ｂは側面パネル２０ｂ及び支持フレーム４６に固定され、出口ヘッダ５２を覆うように出口ヘッダ５２の上方に配置される。このように、横辺３０ｂによってＮＨ_３冷媒が流れる出口ヘッダ５２を保護できると共に、ユニット本体１２の内部への空気流ａの流入を許容できる。
ユニット本体１２の内部で上部領域と下部領域との間に仕切りがないため、縦辺３０ ａを通って流入した空気流ａはその後熱交換器１８の前面に上昇する流路を形成できる。これによって、熱交換器１８を通過する空気流量を確保でき、冷媒ガスの冷却効果を高めることができる。

本発明の幾つかの実施形態に係るユニット型熱交換器は、ユニット本体１２、熱交換ユニット１３及び送風機２２を備える。ユニット本体１２は、空気取込み開口を有し空気の流入が可能な正面１２ａと背面１２ｃ、及び空気流出開口を有し空気の流出が可能な上面１２ｂを有する。ユニット本体１２の内部には熱交換ユニット１３が設けられ、ユニット本体１２の上面１２ｂには送風機２２が設けられる。送風機２２を稼働させることで、正面１２ａ及び背面１２ｃから流入し、熱交換ユニット１３を通り上面１２ｂからユニット本体１２の外に流出する空気流ａが形成される。

かかる構成によって、板状の熱交換器１８は、従来のように、ユニット本体の外表面に面して配置されるのではなく、ユニット本体１２の内部で並列にかつ空気の流入が可能な一側面に対して交差する方向に配置されるため、熱交換面はユニット本体１２の外表面の大きさの制約を受けなくなるため、熱交換面の確保が可能になる。
また、熱交換パネル１４は逆三角形断面を形成することで、熱交換器１８の前面に空気流入空間Ｓｆを形成できるため、熱交換器１８を通る空気流量を確保でき、伝熱効果を得ることができる。
また、熱交換器１８は、ユニット本体１２の内部で空気の流入が可能な一側面に対して交差する方向に配置されるため、飛来する飛石などの障害物が熱交換器１８に当たる可能性は、従来と比べて大幅に低減する。そのため、飛石などによる傷の発生を抑制できると共に、傷の発生に起因した腐食の進行を抑制できる。その他、熱交換パネル１４が得られる上記作用効果を得ることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ユニット型の空調機器、給湯機器、及び冷凍機器等に適用される熱交換器において、熱交換面の面積確保が可能であり、かつ熱交換器の腐食の進行を抑制できる。

１０ クーラユニット
１２ ユニット本体
１２ａ 正面（通風口面）
１２ｂ 上面（通風口面）
１２ｃ 背面（通風口面）
１３ 熱交換ユニット
１４ 熱交換パネル
１６ 仕切り板
１８ 熱交換器
２０ａ、２０ｂ 側面パネル
２２ 送風機
２３ 入口ヘッダパイプ
２４ 出口ヘッダパイプ
２６ 扁平状熱交換チューブ
２６ａ 細孔
２８ コルゲートフィン
３０ パンチングメタル
３０ａ 縦辺
３０ｂ 横辺
３２ 制御盤
３６ 表示部
３６ 格子
３７ フード
３８ 蒸発器
４０ ＣＯ_２流入管
４２ ＣＯ_２流出管
４４、４６ 支持フレーム
４８ 第２の結合部（チャンネル材）
５０ 入口ヘッダ
５２ 出口ヘッダ
５４ ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍機
５６ 冷媒循環路
５６ａ、５６ｂ 冷媒流路
５８ 圧縮機
６０ レシーバタンク
６２、６４ 膨張弁
６６ 液ガス熱交換器
７０、７１ 第１の結合部（フランジ部）
７２ ドレン孔
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ、７４ｆ絶縁材（絶縁テープ又は絶縁板）
７６ａ、７６ｂ アングル材
Ｓｆ 空気流入空間
Ｓｉ 内側空間
ａ 空気流
ｒ 熱交換媒体

Claims (12)

1. 縦面を形成する仕切り板、前面を斜め下向きに配置された板状の熱交換器及び側面パネルによって逆三角形断面の内側空間を形成する複数の熱交換パネルと、
   前記複数の熱交換パネルの前記仕切り板の両側面部下端が結合されることで、前記複数の熱交換パネルを前記側面パネルが一方向に沿って並ぶように並列に配置するための一対の支持フレームと、
   前記複数の熱交換パネルの前記仕切り板の上端が、隣接配置された前記熱交換パネルの前記仕切り板の上端に結合される第１の結合部と、
   を備えることを特徴とする空冷式熱交換ユニット。
2. 前記各熱交換器は、前記熱交換器の上端で前記熱交換器の長手方向に延在する第１のヘッダパイプを有し、
   前記第１の結合部は、前記仕切り板の上端で横方向に曲折されかつ前記仕切り板の長手方向に延在するフランジ部で構成されると共に、前記第１のヘッダパイプの上方を覆うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の空冷式熱交換ユニット。
3. 前記各熱交換器は、前記熱交換器の下端で前記熱交換器の長手方向に延在する第２のヘッダパイプを有し、
   前記仕切り板は、前記仕切り板の下端に形成され前記仕切り板の長手方向に延在する第２の結合部を有し、
   前記第２の結合部の両端が前記一対の支持フレームに結合されると共に、前記第２のヘッダパイプは前記第２の結合部に載置固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の空冷式熱交換ユニット。
4. 前記各熱交換器と前記熱交換器を除く前記熱交換パネルとは異種材料で構成され、
   これら異種材料の接触部には絶縁材が介装されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニット。
5. 前記第２の結合部は横断面が溝形を有し開口が上向きに配置されたチャンネル材で構成され、
   前記チャンネル材にはドレン孔が形成されていることを特徴とする請求項３又は４の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニット。
6. 前記複数の熱交換パネルにおいて、
   複数の前記板状の熱交換器の前記前面は同じ向きに配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニット。
7. 前記側面パネルの少なくとも一方は前記複数の熱交換パネルに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニット。
8. 前記板状の熱交換器は、
   前記第１のヘッダパイプと前記第２のヘッダパイプ間に接続され、互いに隙間を有して並列に配置された複数の扁平状熱交換チューブと、
   前記隙間に配置され前記複数の扁平状熱交換チューブに接合されたコルゲートフィンと、
   を備えることを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニット。
9. 前記第１のヘッダパイプは、冷媒を前記扁平状熱交換チューブに供給する入口ヘッダパイプであり、
   前記第２のヘッダパイプは前記扁平状熱交換チューブから流出する冷媒を受ける出口ヘッダパイプであることを特徴とする請求項３乃至８の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニット。
10. 空気の流入が可能な側面及び空気の流出が可能な上面を有するユニット本体と、
    前記ユニット本体の内部に設けられ、前記空気の流入が可能な一側面に対して前記熱交換器が交差する方向に配置される請求項１乃至９の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニットと、
    前記ユニット本体の上部に設けられ、前記空冷式熱交換ユニットの前記熱交換器の前面から前記内側空間に流入し、前記熱交換パネルの上部開口から流出する空気流路を形成するための送風機と、
    を備えることを特徴とするユニット型熱交換器。
11. 空気の流入が可能な側面及び空気の流出が可能な上面を有するユニット本体と、
    前記ユニット本体の内部に設けられ、前記空気の流入が可能な一側面に対して前記熱交換器が交差する方向に配置される請求項１乃至９の何れか１項に記載の空冷式熱交換ユニットと、
    前記ユニット本体の上部に設けられ、前記空冷式熱交換ユニットの前記熱交換器の前面から前記内側空間に流入し、前記熱交換パネルの上部開口から流出する空気流路を形成するための送風機と、
    前記ユニット本体の内部に設けられ、前記熱交換パネルが凝縮器として組み込まれる冷凍サイクル構成機器と、
    を備えることを特徴とするクーラユニット。
12. 前記冷凍サイクル構成機器を循環する冷媒がＮＨ_３であり、
    前記板状の熱交換器は防錆処理が施されていることを特徴とする請求項１１に記載のクーラユニット。

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