JPH01123994A - 冷凍サイクルの熱交換器 - Google Patents

冷凍サイクルの熱交換器

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JPH01123994A
JPH01123994A JP28382187A JP28382187A JPH01123994A JP H01123994 A JPH01123994 A JP H01123994A JP 28382187 A JP28382187 A JP 28382187A JP 28382187 A JP28382187 A JP 28382187A JP H01123994 A JPH01123994 A JP H01123994A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、水と冷媒とを熱交換させる冷凍サイクルの熱
交換器に関する。
[従来の技術] 船舶等に使用される冷凍サイクルには、水や海水と冷媒
とを熱交換させ、室内の冷房や暖房を行うタイプがある
この種の冷凍サイクルに使用される熱交換器100は、
従来、たとえば第11図に示すように、内部に室を有す
る筒体101と蓋体102とを備え、筒体101の両端
に水や海水の給水口103および水の排水口104を備
えたケース105と、ケース105内で螺旋状に旋回し
て収納された冷媒の流路をなすチューブ106と、螺旋
状をなすチューブ106の内部に挿通された中筒107
とから構成されている。ケース105内に収納されたチ
ューブ106は、筒体101の底部側(図示下側)から
直線状部分106aが立ち上がり、この直線状部分10
6aが、チューブ106の螺旋状部分106bの外側と
筒体101の内周面との間を通って冷媒の排出口109
に導かれていた。
[発明が解決しようとする問題点] 上記に示す従来の技術は、冷媒の排出口109に導かれ
るチューブ106の直線状部分106aが、筒体101
の底部側から、チューブ106の螺旋状部分106bの
外側を通って形成されるため、チューブ106の螺旋状
部分106bの外周と筒体101の内周面との間にチュ
ーブ106の直線状部分106aを導くスペースが必要
となる。この結果、ケース105内を流れる水の容積が
大きくなるため、ケース105内を流れる水や海水の流
速が遅く、熱の交換効率が悪い問題点を備えていた。
また、ケース105の外径が大きくなるため、熱交換器
100の重量が増加するとともに、搭載性が悪い問題点
を備えていた。
さらに、蓋体102には、供給口108および排出口1
09に対する冷媒配管が接続されるため、ケース105
の内部を清掃するなど、ケース105を分解する際は、
通常蓋体102を固定したまま筒体101が取り外され
る。筒体101の水の給水口103および排水口104
には、水や海水を給水する給水配管110、および排水
する排水配管111が接続されているため、ケース10
5を分解、組立てする際は、筒体101の水の給水口1
03および排水口104と、給水配管110および排水
配管111とを、抜いたり接続したりする必要があり、
作業性が悪い問題点を備えていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、水が流れるケース内の容積を小さくして熱交換効率
を向上させたり、ケース筒体の径を小さくして軽量、小
形化を図るとともに、ケースの分解、組立時の作業性の
良い冷凍サイクルの熱交換器の提供にある。
[問題点を解決するための手段] 第1の発明は、上記目的を達成するために、−万端部が
開放されるとともに、他方端部が閉鎖された筒体、該筒
体の開放端に着脱可能に取付けられた蓋体からなり、該
蓋体に水の給水口と水の排水口とが設けられたケースと
、冷媒の供給口および冷媒の排出口が前記蓋体に設けら
れるとともに、前記ケース内において、前記筒体の閉鎖
側に向かって螺旋状に旋回して収納された冷媒の流路を
なすチューブと、螺旋状をなす前記チューブの内部に挿
通され、一端が前記水の給水口または前記水の排水口の
一方と連通して設けられるとともに、他端が前記筒体の
内部で開口する中筒とを備え、前記チューブの一端は、
前記筒体の閉鎖側から前記チューブの螺旋状部分の内部
を通って前記冷媒の供給口または前記冷媒の排出口に導
かれることを技術的手段とする。
また、第2の発明は、上記目的を達成するために、−万
端部が開放されるとともに、他方端部が閉鎖された筒体
、該筒体の開放端に着脱可能に取付けられた蓋体からな
り、該蓋体に水の給水口と水の排水口とが設けられたケ
ースと、冷媒の供給口および冷媒の排出口が前記蓋体に
設けられるとともに、前記ケース内において、前記筒体
の閉鎖側に向かって螺旋状に旋回して収納された冷媒の
流路をなすチューブと、螺旋状をなす前記チューブの内
部に挿通され、一端が前記水の給水口または前記水の排
水口の一方と連通して設けられるとともに、他端が前記
筒体の内部で開口する中筒とを備え、前記ケースは、前
記筒体の閉鎖側から前記チューブの螺旋状部分の外部を
通って前記冷媒の供給口または前記冷媒の排出口に導か
れる前記チューブの直線状部分を収納する溝部を備える
とともに、該溝部を外側面に突設して設けたことを技術
的手段とする。
[作用および発明の効果] (第1の発明) 上記構成よりなる第1の発明は、螺旋状を成してケース
の内部に収納されるチューブの一端を、筒体の閉鎖側よ
り、チューブの螺旋状部分の内部を通って冷媒の供給口
または冷媒の排出口にリターンさせる。これにより、従
来のように、螺旋状をなすチューブの外径と筒体の内径
との間にチューブが導かれないため、螺旋状をなすチュ
ーブの外径と筒体の内径との間隔を狭めることができる
この結果、筒体の径を小さくし、ケース内を流れる水の
容積を小さくすることができるため、ケース内を流れる
水の流速が従来に比較して速くなり、水と冷媒との熱交
換効率が向上する。
また、筒体の径を小さくすることができるとともに、従
来、筒体の側面等に設けられていた水の給水口および水
の排水口がケースの蓋体に設けられるため、熱交換器を
小型軽量化することができるとともに、搭載性を向上さ
せることができる。
さらに、従来、筒体の側面等に設けられていた水の給水
口および水の排水口がケースの蓋体に設けられることに
より、蓋体が固定されたケースの内部を清掃するなど、
ケースを分解する際、水の給水口に接続される給水配管
、および排水口に接続される排水配管を、抜いたり、接
続したりする必要がないため、ケースの分解、組立の作
業性が向上する。
(第2の発明) 一方、上記構成よりなる第2の発明は、ケースの筒体に
、筒体の底部側からチューブの螺旋状部分の外側を通っ
て冷媒の供給口、または冷媒の排出口にリターンするチ
ューブの直線状部分を収納する溝部を設けるとともに、
この溝部を筒体の外側面に突設して設けたことにより、
溝部を除く筒体と、螺旋状をなすチューブの外径との間
隔を狭めることができる。この結果、溝部を除く筒体の
径を小さくし、ケース内を流れる水の容積を小さくする
ことができるため、ケース内を流れる水の流速が従来に
比較して速くなり、水と冷媒との熱交換効率が向上する
また、溝部を除く筒体の径を小さくすることができると
ともに、従来、筒体の側面等に設けられていた水の給水
口および排水口をケースの蓋体に設けるため、熱交換器
を小型軽量化することができるとともに、搭載性を向上
させることができる。
さらに、従来、筒体の側面などに設けられていた水の給
水口および水の排水口がケースの蓋体に般けられること
により、蓋体が固定されたケースの内部を清掃するなど
、ケースを分解する際、水の給水口に接続される給水配
管、および排水口に接続される排水配管を、抜いたり、
接続したりする必要がないため、ケースの分解、組立の
作業性が向上する。
[火施例コ 次に、本発明の冷凍サイクルの熱交換器を図面に示す一
実施例に基づき説明する。
第1図ないし第3図は、第1の発明の一実施例を示すも
ので、第1図は冷凍サイクルの冷媒凝縮器の側面部分断
面図、第2図は第1図のA−Aに沿う断面図、第3図は
船舶用空気調和装置に用いられる冷凍サイクルの冷媒回
路図を示す。
船舶用空気調和装置に用いられる冷凍サイクル1は、第
3図に示すように、冷媒圧縮機2、冷媒凝縮器3、レシ
ーバ4、冷媒減圧装置5、冷媒蒸発器6からなり、冷媒
配管7によって順次接続されている。
本発明の熱交換器である冷媒凝縮器3は、第1図および
第2図に示すように、船舶が航行する際の海水と冷凍サ
イクル1の冷媒とを熱交換させるものである。
この冷媒凝縮器3は、上端(図示上側)が開放されると
ともに下端が閉鎖された塩化ビニールなどの硬質合成樹
脂よりなる筒体8と、この筒体8の開放端を気密に封止
するとともに、筒体8に着脱可能に取り付けられる蓋体
9とからなるケース10を備える。
筒体8内の中央部には、下端の一部が筒体8の底部で開
口する開口部11aを有する円筒状の中筒11と、その
中筒11の外周に螺旋状に旋回して設けられた冷媒の流
路となるチューブ12とが収納されている。
なお、中筒11をケース10内に安定して支持させるた
めに、筒体8の底部に固定されたフランジ11bに中筒
11の下端が嵌め合わされている。
筒体8は、その上端部外周に、筒体8と同じ材質の円環
状のフランジ13を嵌め合わせ、接着や熱融着などの方
法で固着させている。フランジ13の外周縁部には、適
宜の間隔を隔てて複数箇所にボルト挿通用の孔13aを
設けるとともに、蓋体9と筒体8との間の気密を保つな
めに装着されるオーリング14の装着溝13bを設けて
いる。
蓋体9は、フランジ13と同一の径寸法を有する円板体
で、筒体8と同じ合成樹脂、または金属で作られ、フラ
ンジ13の孔13aに対応する位置にボルト挿通用の孔
9aを設けるとともに、オーリング14の装着溝9bを
設けている。
また、蓋体9には、ケース10内に中筒11を収納した
際の、中筒11の内周部に対応する位置に、ケース10
内への海水の入口となる給水口15と、ケース10内ら
の冷媒の出口となる排出口16とが開設され、中筒11
の外周と筒体8の内周との間に対応する位置において、
ケース10内がらの海水の出口となる排水口17とケー
ス10内への冷媒の入口となる供給口18とが開設され
ている。
給水口15には、ケース10内で冷媒と熱交換されるた
めの海水をケース10内へ供給するための給水配管19
が接続され、その給水配管19を通って供給された海水
は、給水口15を介して中筒11の内部に流入する。排
水口17には、冷媒と熱交換された海水をケース10内
から排水するための排水配管20が接続される。
中筒11の外周に、隙間を介して螺旋状に旋回して設け
られたチューブ12は、アルミニウムや銅などで形成さ
れ、一端(第1図右側)12aが、螺旋状に旋回したチ
ューブ12の底部(第1図下側)において内側に曲折さ
れた後、中筒11の下端の一部に開口された開口部11
aから中筒11の内部を通って垂直に立ち上がり、蓋体
9に開設された冷媒の排出口16に導かれるとともに、
他端12bが、蓋体9に開設された冷媒の供給口18に
導かれる。
なお、中筒11とチューブ12とをケース10内に収納
した際に、排出口16に導かれたチューブ12の一端1
2aは、排出口16を挿通してケース10の外部に取り
出され、同じく供給口18に導かれたチューブ12の他
端12bは、供給口18を挿通してケース10の外部に
取り出される。
ケース10の外部に取り出されたチューブ12の−端1
2aと他端12bとには、冷凍サイクル1の冷媒配管7
に接続されるための、ユニオン継手のユニオンナット2
1が取付けられている。
なお、チューブ12は、曲折部において、螺旋状部分1
2cと、垂直に立ち上がり排出口16に導かれる直線状
部分12dとがジヨイント22により接続されており、
両者の取り外しが可能となっている。
ケース10を構成する筒体8と蓋体9とは、筒体8にオ
ーリング14を装着した後、フランジ13の孔13aと
蓋体9の孔9aとを合わせて蓋体9を筒体8に合わせ、
ボルト23とナツト24により締め付は固定される。
次に、本火施例の作動について説明する。
船舶用エンジン(図示しない)を駆動させることによっ
て、エンジンに締結された冷媒圧縮機2を作動させる。
冷媒圧縮機2の作動により、冷媒圧縮機2に吸入された
冷媒が、高温、高圧に圧縮された後、吐出される。
冷媒圧縮機2から吐出された冷媒は、ユニオンナット2
1を介して冷媒配管7に接続されたチューブ12の他端
の開口端からチューブ12内へ流入する。
チューブ12内に流入した高温、高圧のガス状冷媒は、
第1図に示されるように、ケース10内で中筒11の外
周を螺旋状に旋回して設けられたチューブ12の螺旋状
部分12cを流通して、蓋体9の排出口16に挿通され
たチューブ12の一端12aより排出される間に、筒体
8内に流入した海水と熱交換され、凝縮液化される。
冷媒凝縮器3のケース10内で冷媒と熱交換される海水
は、蓋体9に開設された給水口15に接続される給水配
管19より給水口15を介してケース10内に流入し、
ケース10内に収納された中筒11の内部を流れる。中
筒11の内部を通過した後、中筒11の下端に開口した
開口部11aより中筒11の外周部へ流出し、蓋体9に
開設された排水口17に向かって流れる。海水が中筒1
1の外周部を流れる際に、中筒11の外周に配設された
チューブ12内を流れる冷媒と熱交換されて加熱され、
蓋体9に開設された排水口17を介して、排水口17に
接続される排水配管20より排水される。
このとき、第1図に示すように、チューブ12の一端1
2aを、チューブ12の螺旋状部分12cの内部を通っ
て、冷媒の排出口16に導くようにしたため、チューブ
12の外径と筒体8の内径との間隔を狭めることができ
る。このため、ケース10内を流れる海水の容積が小さ
くなることから、ケース10内を流れる海水の流速が従
来の熱交換器に比べて速くなり、海水と冷媒との熱交換
効率が良くなる。
冷媒凝縮器3から吐出された冷媒は、−時レシーバ4に
蓄えられ、レシーバ4で気液分離された後、冷媒減圧装
置5に供給される。冷媒減圧装置5に供給された冷媒は
、冷媒減圧装置5で断熱膨脹され、低温、低圧の霧状冷
媒となり、船室内に配置された冷媒蒸発器6に供給され
る。冷媒蒸発器6に供給された冷媒は、図示しない送風
機の作動により、冷媒蒸発器6を通過する空気と熱交換
され、蒸発してガス状冷媒となった後、冷媒圧縮機2に
吸入され、上記サイクルを繰り返す。冷媒蒸発器6で冷
媒と熱交換された空気は冷却され、冷風となって船室内
を冷房する。
なお、冷媒凝縮器3を構成するケース10の内部には、
冷媒凝縮器3の使用頻度に応じて、海水中に含まれる不
純物や微生物などが次第に付着して堆積するため、その
熱交換効率は次第に低下する。
そこで、これらの付着物を取り除くため、ケース10を
分解して清掃する必要が生じる。ケース10を分解する
際には、通常、冷媒配管7が接続された蓋体9を固定し
たまま、筒体8の方が取り外される。このとき、従来の
熱交換器では、給水口15および排水口11が筒体8の
側面に配設され、その給水口15および排水口17に、
給水配管19および排水配管20が接続されていたため
、筒体8を取り外したり、組立てたりする際には、給水
口15および排水口17と、給水配管19および排水配
管20とを抜いたり接続したりする必要があり、ケース
10の分解時、および組立時における作業性が悪かった
本実施例の冷媒凝縮器3では、給水口15および排水口
17を蓋体9に開設し、その給水口15および排水口1
7に、給水配管19および排水配管20を接続したこと
により、筒体8を取り外したり、組立てたりする際に、
給水配管19および排水配管20を抜いたり接続したり
する必要がない。
また、中筒11は、チューブ12の曲折部に設けたジヨ
イント22を外して、チューブ12の螺旋状部分12C
と、垂直に立ち上がった直線状部分12dとを切り離す
だけで、簡単に取り外すことができる。
このように、本実施例では、冷媒凝縮器3を構成するケ
ース10の分解時、および組立時における作業性が向上
することから、短時間でケース10の分解および組立て
を行うことができる。
また上述したように、排出口16に導かれるチューブ1
2の一端12aを、螺旋状に旋回したチューブ12の内
部を通す構造としたことで、筒体8の外径を小さくする
ことができるとともに、給水配管19に接続される給水
口15、および排水配管20に接続される排水口17を
、共にケース10の蓋体9に設けたことで、冷奴凝縮器
3を小型軽量化することができるとともに、搭載性を向
上させることができる。
第4図および第5図に第1の発明の他の実施例を示す。
第4図は冷媒凝縮器3の側面部分断面図、第5図は第4
図のB−Bに沿う断面図を示す。
本実施例では、ケース10内を流れる海水と冷媒との熱
交換率を向上させるため、第4図に示すように、中筒1
1の外周に螺旋状のバッフル25を設け、螺旋状に旋回
されたチューブ12の隣り合う間の間隙にねじ込むよう
にして組込んだものである。バッフル25は、中筒11
と接着や熱融着法などによって接合されている。
バッフル25を設けたことにより、給水口15を介して
給水配管19よりケース10内に流入した海水が、中筒
11の開口部11aより排水口17に向かう際に、排水
口17に向かって直行することなく、螺旋状に旋回され
たチューブ12に沿った螺旋状の流路をたどる。この結
果、チューブ12に沿って流れる海水の流速が速くなる
と同時に、水流の旋回に伴って生じる乱流により、バッ
フル25を使用しない場合と比較して、海水とチューブ
12内を流れる冷媒との熱交換効率が向上する。
第6図ないし第8図に第2の発明の一実施例を示す。
第6図4よ第2の発明に係る冷媒凝縮器3の側面部分断
面図、第7図は第6図のC−Cに沿う断面図、第8図は
冷媒凝縮器3の斜視図を示す。
本実施例では、チューブ12の螺旋状部分12cの底部
から排出口16に導かれるチューブ12の直線状部分1
2dを、螺旋状部分12cの外周部を通る構造としたも
のである。
このとき、筒体8には、螺旋状部分12cの底部から排
出口16に導かれる直線状部分12dを収納する溝部2
6が、筒体8の外側面に突設して形成される。
本発明の熱交換器である冷媒凝縮器3を、このような構
成にすることで、冷媒凝縮器3を構成するケース10の
分解時において、中筒11を取り外す際に、ジヨイント
22部でチューブ12を切り離す必要がなく、従ってチ
ューブ12を2つに別けてジヨイント22を設ける必要
もない。この結果、冷媒凝縮器3を構成するケース10
の分解時、および組立時における作業性が、第1の発明
について例示した実施例の場合と比較してさらに向上し
、短時間でケース10の分解および組立てを行うことが
できる。
本実施例の場合、筒体8には、排出口16に導かれるチ
ューブ12の直線状部分12dを収納する溝部26が形
成されるのみで、溝部26以外の部分におけるチューブ
12の外径と筒体8の内径との間隔は、第1の発明につ
いて例示した実施例の場合と同様である。その結果、ケ
ース10内を流れる海水の容積についても大きな変化は
なく、ケース10内を流れる海水の流速は従来の熱交換
器に比べて速くなり、海水と冷媒との熱交換効率が良く
なる。
また、溝部26を除く筒体8の外径を小さくすることが
できるとともに、第1の発明について例示した実施例の
場合と同様、給水配管19に接続される給水口15、お
よび排水配管20に接続される排水口17を、共にケー
ス10の蓋体9に設けたことで、冷媒凝縮器3を小型軽
量化することができるとともに、搭載性を向上させるこ
とができる。
第9図および第10図に第2の発明の他の実施例を示す
第9図は冷媒凝縮器3の側面部分断面図、第10図は第
9図のD−Dに沿う断面図を示す。
冷媒充填量の多い大型冷凍装置では、冷凍サイクル1を
構成する熱交換器による冷媒の圧力損失を極力低く抑え
る必要がある。そこで熱交換器内の冷媒流路を並列状態
に分岐させる方法が有効な対応策となる。
このようなことから、ケース10内に収納されるチュー
ブ12を、ケース10内で、例えば4本に分岐し、その
4本のチューブ12を、中筒11の外周に同芯的に組み
合わせて用いる。
なお筒体8には、4本のチューブ12のそれぞれに対応
した排出口16に導かれるチューブ12を収納する4か
所の溝部26を形成する。
このように4か所の溝部26を形成したケース10を用
いて、前述したような1本のチューブ12のみを使用す
る際には、第9図および第10図に示すように、残り3
か所の溝部26にライナ27を差し込んで使用する。
(変形例) 上記した実施例では、本発明の熱交換器を、船室内を冷
房する際の冷媒凝縮器として使用したが、船室内を暖房
する際に、凝縮液化された冷媒と海水との熱交換を行う
熱交換器として使用しても良い。
また、本発明の熱交換器を、冷媒凝縮器として船舶用空
気調和装置の冷凍サイクルに使用した場合を例示したが
、冷媒と熱交換される媒体として、海水の代わりに水道
水を用いることにより、定置用(例えば住宅、工場など
)として使用される空気調和装置に適用しても良い。
冷凍サイクルを暖房用として使用する場合に、海水の代
わりにエンジン冷却水を使用することで、本発明の熱交
換器を冷媒蒸発器として車両用に適用しても良い。
海水の給水口15を排水口17として、排水口17を給
水口15として使用し、さらに冷媒の供給口18を排出
口16として、排出口16を供給口18として使用する
ことも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は第1の発明を示し、第1図は冷媒
凝縮器の側面部分断面図、第2図は第1図のA−Aに沿
う断面図、第3図は冷凍サイクルの冷媒回路図、第4図
および第5図は第1の発明の他の実施例を示し、第4図
は冷媒凝縮器の側面部分断面図、第5図は第4図のB−
Hに沿う断面図、第6図ないし第10図は第2の発明を
示し、第6図は冷媒凝縮器の側面部分断面図、第7図は
第6図のC−Cに沿う断面図、第8図は冷媒凝縮器の斜
視図、第9図および第10図は第2の発明の他の実施例
を示し、第9図は冷媒凝縮器の側面部分断面図、第10
図は第9図のD−Dに沿う断面図、第11図は、従来の
熱交換器の側面部分断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) 一方端部が開放されるとともに、他方端部が閉鎖
    された筒体、該筒体の開放端に着脱可能に取付けられた
    蓋体からなり、該蓋体に水の給水口と水の排水口とが設
    けられたケースと、 冷媒の供給口および冷媒の排出口が前記蓋体に設けられ
    るとともに、前記ケース内において、前記筒体の閉鎖側
    に向かって螺旋状に旋回して収納された冷媒の流路をな
    すチューブと、 螺旋状をなす前記チューブの内部に挿通され、一端が前
    記水の給水口または前記水の排水口の一方と連通して設
    けられるとともに、他端が前記筒体の内部で開口する中
    筒とを備え、 前記チューブの一端は、前記筒体の閉鎖側から前記チュ
    ーブの螺旋状部分の内部を通って前記冷媒の供給口また
    は前記冷媒の排出口に導かれることを特徴とする冷凍サ
    イクルの熱交換器。 2) 前記螺旋状をなすチューブの内部を通って前記冷
    媒の供給口または前記冷媒の排出口に導かれる前記チュ
    ーブは、前記中筒の内部に挿通されたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の冷凍サイクルの熱交換器
    。 3) 一方端部が開放されるとともに、他方端部が閉鎖
    された筒体、該筒体の開放端に着脱可能に取付けられた
    蓋体からなり、該蓋体に水の給水口と水の排水口とが設
    けられたケースと、 冷媒の供給口および冷媒の排出口が前記蓋体に設けられ
    るとともに、前記ケース内において、前記筒体の閉鎖側
    に向かって螺旋状に旋回して収納された冷媒の流路をな
    すチューブと、 螺旋状をなす前記チューブの内部に挿通され、一端が前
    記水の給水口または前記水の排水口の一方と連通して設
    けられるとともに、他端が前記筒体の内部で開口する中
    筒とを備え、 前記ケースは、前記筒体の閉鎖側から前記チューブの螺
    旋状部分の外部を通って前記冷媒の供給口または前記冷
    媒の排出口に導かれる前記チューブの直線状部分を収納
    する溝部を備えるとともに、該溝部を外側面に突設して
    設けたことを特徴とする冷凍サイクルの熱交換器。
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