JPH09269154A - 凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 水冷と空冷とを兼用しているにも係わら
ず、節水弁や節水弁用のキャピラリーチューブを設ける
必要がない凝縮器を提供する。 【解決手段】 凝縮器（１）は、冷媒が流れている冷媒
パイプ（４）と、冷媒パイプに取り付けられている複数
枚の冷却用フィン（３）と、冷却用フィンを空冷するた
めの送風機（２７）と、冷媒パイプを水冷するための冷
却水が流れている冷却パイプ（６）と、冷却パイプの冷
却水の流れをＯＮ−ＯＦＦ制御する制御弁（２３）と、
冷媒パイプの凝縮器出口付近に設けられている冷媒温度
検知装置（４３）とを備えている。そして、凝縮器出口
付近の冷媒温度が水冷開始設定温度よりも高いことを冷
媒温度検知装置が検知すると、制御弁を開け、逆に、凝
縮器出口付近の冷媒温度が水冷終了設定温度よりも低い
ことを冷媒温度検知装置が検知すると、制御弁を閉じる
ように制御している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルの一
部を構成する凝縮器に関する。

【０００２】

【従来の技術】凝縮器は、たとえば厨房などに設置され
ている冷凍機における冷凍サイクルの一部を構成してお
り、空冷または水冷されている。ところで、夏などの気
温の高い時には、冷凍機はフルに運転しており、凝縮器
が空冷されていると、厨房などの狭い部屋に凝縮器から
大量の熱風が吐き出され、部屋の温度が上昇する。した
がって、部屋を空調しているエアコンなどの冷房効果が
悪化するだけではなく、凝縮器自体の冷却効率が悪化す
る。また、空気は熱伝導率が悪いので、凝縮器が大型化
し、設置スペースが増大する。

【０００３】一方、凝縮器が水冷されていると、気温の
高い場合にも、凝縮器から熱風が吐出することがないの
で、冷凍機が設置されている部屋の温度が上昇すること
を防止することができる。また、冷却水は熱伝導率が良
好であるので、凝縮器を小型化することができる。しか
しながら、水冷のためには、水道水が必要となり、水道
料金がかかるので、運転コストが高い。

【０００４】また、空冷装置および水冷装置の両方が設
置されている凝縮器が、たとえば、実開昭５６−１１４
３７３号公報（Ｆ２５Ｂ１／００）や実開昭５８−１４
２６５５号公報（Ｆ２５Ｂ１／００）などに記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の凝縮
器の水冷装置は、圧力ベローズ方式で制御されており、
高価で複雑な節水弁が必要である。また、この節水弁に
冷媒圧力を伝達するために、キャピラリーチューブが設
けられているが、このキャピラリーチューブは管の径が
細く、かつ内部に高圧の冷媒が流れるので、冷媒が漏れ
ることがあるとともに、取り付け工事が大変である。

【０００６】したがって、従来の水冷と空冷とを兼用し
ている凝縮器の様に、単純に、水冷装置と、空冷装置と
を設けると、水冷装置を制御するために、節水弁や、こ
の節水弁を作動させるためのキャピラリーチューブを設
ける必要があり、製造コストが増大したり、冷媒が漏れ
るおそれが増大したりする。また、水冷装置と空冷装置
の２個の装置を設けるので、設置スペースが増大する。

【０００７】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、水冷と空冷とを兼用しているにも係わら
ず、節水弁や、この節水弁を作動させるためのキャピラ
リーチューブを設ける必要がない凝縮器を提供すること
を目的としている。さらに、水冷と空冷とを兼用してい
るにも係わらず、設置スペースが大きくなることを防止
することができる凝縮器を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の凝縮器（１）は、冷媒が流れている冷媒パ
イプ（４）と、この冷媒パイプに取り付けられている複
数枚の冷却用フィン（３）と、この冷却用フィンを空冷
するための送風機（２７）と、前記冷媒パイプの冷媒を
水冷するための冷却水が流れている冷却パイプ（６）
と、この冷却パイプの冷却水の流れをＯＮ−ＯＦＦ制御
する制御弁（２３）と、前記冷媒パイプの凝縮器出口付
近に設けられている冷媒温度検知装置（４３）とを備え
ている。そして、前記凝縮器出口付近の冷媒温度が水冷
開始設定温度よりも高いことを前記冷媒温度検知装置が
検知すると、前記制御弁を開け、逆に、前記凝縮器出口
付近の冷媒温度が水冷終了設定温度よりも低いことを前
記冷媒温度検知装置が検知すると、前記制御弁を閉じる
ように制御されている。

【０００９】また、冷媒パイプが、冷却用フィンを複数
回貫通するように、蛇行して配管されており、そして、
冷却パイプが、この冷媒パイプの内部に配管されて、二
重管構造となっている場合がある。

【００１０】さらに、前記冷媒パイプにおける冷媒の流
れる方向と、前記冷却パイプにおける冷却水の流れる方
向とが、互いに逆向きである場合がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明における凝縮器の実
施の一形態を図１ないし図８を用いて説明する。図１は
送風機が組み付けられている状態での本発明における凝
縮器の斜視図である。図２は図１の凝縮器を備えている
冷凍機における冷凍サイクルの回路図である。図３は図
２の冷凍機の制御装置の回路図である。図４は図１の凝
縮器の斜視図である。図５は図４の断面図である。図６
は図４の凝縮器の組み立て分解斜視図である。図７は図
５の凝縮器の組み立て分解断面図である。図８は凝縮器
の製造工程を説明するための断面図である。

【００１２】図４および図５において、凝縮器１は、左
右一対の管板２と、この管板２間に配されている多数の
フィン３と、この管板２およびフィン３を貫通しながら
蛇行している冷媒パイプ４と、この冷媒パイプ４の内部
に配置されている冷却パイプ６とからなっている。

【００１３】図８において、この凝縮器１を製造するに
は、図８（ａ）に図示するように直径の異なる真っ直ぐ
なパイプ１１，１２を用意する。小径のパイプ１１は大
径のパイプ１２にゆったりと入る大きさに形成されてい
る。そして、大径のパイプ１２に、小径のパイプ１１を
挿入し、図８（ｂ）に図示するように、小径のパイプす
なわち内管１１の軸心と大径のパイプすなわち外管１２
の軸心とが略同心である二重管を構成する。この外管１
２の長さは内管１１の長さよりも短く構成されており、
内管１１の端部は外管１２の端部から突き出ている。

【００１４】そして、この二重管１１，１２を略真ん中
で略１８０度に折り曲げて、図８（ｃ）に図示するよう
に、ヘアピン状言い換えればＵ字状に形成する。このＵ
字状の二重管１１，１２は、中央部に形成された湾曲部
の両端から、略平行に直線部分が長く延在している。こ
のＵ字状の二重管１１，１２を複数個（図７においては
３個）用意する。

【００１５】ついで、この二重管１１，１２を図示しな
い治具に固定する。そして、図６および図７において、
最初に左側の管板２を嵌め込む。なお、この管板２に
は、二重管１１，１２が挿入される孔が複数個（図にお
いては６個）形成されている。ついで、二重管１１，１
２に、アルミ製の薄板であるフィン３を複数圧入してい
く。このフィン３にも、二重管１１，１２が挿入される
孔が複数個（図においては６個）形成されている。そし
て、最後に、右側の管板２を嵌めて、図６および図７に
図示する状態とする。この様にして、一対の管板２およ
び多数のフィン３は相互に間隔を有して二重管１１，１
２に固定される。なお、二重管１１，１２に管板２およ
びフィン３を取り付ける工程は自動機械で行われる。

【００１６】そして、内管１１同士の端部は内管用Ｕベ
ンド１６で連結され、他方、外管１２同士の端部は外管
用Ｕベンド１７で連結される。この外管用Ｕベンド１７
は、背中の部分に、内管１１が貫通する孔１７ａが一対
形成されている。この孔１７ａはバーリング加工されて
おり、この孔１７ａの周囲に筒体が形成されている。二
重管１１，１２にＵベンド１６，１７を取り付けるに
は、まず始めに外管用Ｕベンド１７を外管１２の端部に
ろう付けなどで取り付ける。その際に、内管１１は外管
用Ｕベンド１７の孔１７ａを貫通して、外管用Ｕベンド
１７の外側に突出しており、内管１１は外管用Ｕベンド
１７の孔１７ａ周囲の筒体で支持されている。

【００１７】次いで、外管用Ｕベンド１７から突出して
いる内管１１の端部同士を、内管用Ｕベンド１６で連結
する。内管用Ｕベンド１６と内管１１との結合はろう付
けなどで行われる。また、この様にして連結された外管
１２の両端部には各々Ｊベンド２１がろう付けなどで取
り付けられる。このＪベンド２１の背中の部分にも、内
管１１が貫通する孔２１ａが一個形成されている。この
孔２１ａもバーリング加工されており、孔２１ａの周囲
に筒体が形成されており、この孔２１ａ周囲の筒体が内
管１１の端部を支持している。そして、このＪベンド２
１で支持されている内管１１の端部が内管１１の出入口
となっており、この内管１１の端部にコネクター２２が
ろう付けされている。この様にして凝縮器１は製造さ
れ、図４および図５に図示する状態となる。

【００１８】そして、図５において、コネクター２２、
内管１１および内管用Ｕベンド１６が冷却パイプ６を構
成している。この冷却パイプ６の入口は、図２に図示す
るように、ＯＮ−ＯＦＦ制御弁である電磁弁２３を介し
て水道管などの給水設備に接続されている。また、冷却
パイプ６の出口は排水管に接続されている。そして、電
磁弁２３が開いている場合には、この冷却パイプ６の内
部を水道水などの冷却水が、たとえば図５に示すように
下から上に流れる。一方、Ｊベンド２１、外管１２およ
び外管用Ｕベンド１７が冷媒流路である冷媒パイプ４を
構成しており、この冷媒パイプ４の内部をフロンなどの
冷媒が、冷却水とは逆方向に、たとえば図５に示すよう
に上から下に流れる。この冷媒パイプ４の内部には、前
述のように、冷却パイプ６が配設されているので、冷媒
パイプ４の内部を流れる冷媒は冷却パイプ６の外側を流
れる。したがって、冷却パイプ６を流れる冷却水は、冷
媒パイプ４内部を流れる冷媒を冷却することができる。
しかも、冷媒と冷却水とは、流れる向きが逆であるの
で、冷媒を効率よく冷却することができる。

【００１９】なお、ろう付けは、予めリング状のろう材
を外管１２や内管用Ｕベンド１６などに嵌め込んでおい
て、凝縮器１を組み立て、組み立てられた凝縮器１をコ
ンベアに載置して、この凝縮器１を並べられたガス炎に
沿って移動することにより行われる。そして、ろう付け
終了後、内部に空気圧をかけて、漏れがないか否かを検
査する。

【００２０】この様にして、製造された凝縮器１に、図
１に図示するように、カバー２６を取り付けるととも
に、送風機２７が組み付けられており、この送風機２７
による空冷と、前述の冷却パイプ６の冷却水による水冷
とで、冷媒パイプ４内の冷媒は冷却されている。そし
て、この凝縮器１は、図２に図示する冷凍サイクルを備
えた冷凍機に採用されている。図２において、圧縮機３
１の吐出口３１ａに凝縮器１の冷媒パイプ４の入口が連
結されており、この凝縮器１の冷媒パイプ４の出口に、
順次、受液器３３、乾燥器３５、膨張弁３７、蒸発器３
９が連結され、この蒸発器３９が圧縮機３１の吸い込み
口３１ｂに連結されている。この様にして、冷媒が圧縮
機３１から出て、再び圧縮機３１に戻ってくる冷凍サイ
クルを構成している。

【００２１】この様に構成されている冷凍サイクルが稼
働すると、圧縮機３１で圧縮されて、吐出される高圧高
温の気体状の冷媒は、凝縮器１の冷媒パイプ４に流入
し、この凝縮器１において、冷却されて、液化する。そ
して、凝縮器１において液化した冷媒は受液器３３に流
入し、受液器３３において、液体状の冷媒と、気体状の
冷媒とが分離され、液体状の冷媒のみが送り出される。
そして、この液体状の冷媒は、乾燥器３５で水分が除去
された後、膨張弁３７を通過する。この膨張弁３７を通
過する際に、冷媒は減圧され、蒸発しながら、蒸発器３
９に流入し、蒸発器３９において周囲の熱を奪い、周囲
を冷却する。この蒸発器３９から流れ出た気体状の冷媒
は、圧縮機３１に再び吸引される。そして、この冷凍サ
イクルを有する冷凍機は、製氷機や冷凍冷蔵庫などに用
いられており、蒸発器３９における周囲を冷却する機能
で、製氷したり、冷凍・冷蔵庫の庫内を冷却したりして
いる。

【００２２】つぎに、冷凍サイクルの制御装置について
図２および図３を用いて説明する。図２において、蒸発
器３９には、蒸発器３９の温度を検出する蒸発器用温度
検出装置であるサーモスタット４１が、また、凝縮器１
の冷媒パイプ４の出口には冷媒温度検知装置であるバイ
メタルサーモ４３が設けられている。図３において、図
示しない電源に接続されるコンセント４５に、サーモス
タット４１が接続されており、このサーモスタット４１
に、圧縮機３１のモーター４７と、バイメタルサーモ４
３および電磁弁２３と、送風機２７のモーター４８とが
接続されている。そして、バイメタルサーモ４３と電磁
弁２３とは直列に接続されており、圧縮機３１のモータ
ー４７と、バイメタルサーモ４３および電磁弁２３と、
送風機２７のモーター４８とは並列に接続されている。

【００２３】この様に制御装置が構成されているので、
蒸発器３９の温度が蒸発器に対する設定温度よりも高い
場合には、サーモスタット４１がＯＮとなり、モーター
４７，４８が回転して、圧縮機３１および送風機２７が
稼働し、冷凍サイクルが作動する。圧縮機３１の稼働に
より、冷媒が流れて、蒸発器３９が周囲を冷却し、送風
機２７の稼働により、凝縮器１が空冷される。そして、
冷媒パイプ４の出口温度すなわち凝縮温度が水冷開始設
定温度たとえば約４５℃よりも高くなると、バイメタル
サーモ４３が接点を閉じて、電磁弁２３に電流が流れ、
電磁弁２３が開く。すると、冷却パイプ６に冷却水が流
れ、冷媒パイプ４の冷媒を水冷する。したがって、凝縮
器１は、空冷と水冷との両方で冷却される。

【００２４】水冷されると、凝縮器１の冷媒の温度が低
下し、水冷終了設定温度たとえば約３５℃以下になる
と、バイメタルサーモ４３が接点を開き、電磁弁２３に
流れていた電流が遮断され、電磁弁２３が閉じる。する
と、冷却パイプ６に流れていた冷却水が止まり、水冷が
停止する。したがって、凝縮器１は、空冷のみで冷却さ
れる。その後、空冷のみでは冷却能力が足りなくて、冷
媒パイプ４の出口温度が再度水冷開始設定温度よりも高
くなると、再度バイメタルサーモ４３が接点を閉じて、
冷却パイプ６に冷却水が流れる。この様に、図３に図示
する制御装置は、凝縮温度が水冷開始設定温度よりも高
いことをバイメタルサーモ４３が検知すると、電磁弁２
３を開け、逆に、凝縮温度が水冷終了設定温度よりも低
いことをバイメタルサーモ４３が検知すると、電磁弁２
３を閉めるように制御している。したがって、冷却水は
流れたり、停止したりを繰り返しており、冷却水が流し
っぱなしになることを防止することができる。その結
果、冷凍機の運転コストを減少させることができる。な
お、凝縮温度が水冷開始設定温度と水冷終了設定温度と
の間にある場合には、制御装置は変化せずに、その時よ
りも前の状態を維持する。

【００２５】一方、蒸発器３９の温度が蒸発器に対する
設定温度よりも低い場合には、サーモスタット４１がＯ
ＦＦとなり、モーター４７，４８は停止し、冷凍サイク
ルが停止する。また、電磁弁２３に電流が流れず、電磁
弁２３は閉じているので、冷却パイプ６に冷却水が流れ
ることもない。したがって、冷凍サイクルが停止してい
る際には、冷却水が流れることはなく、冷却水が無駄に
流れることを防止することができる。

【００２６】この様にこの実施の形態においては、冬場
などの様に気温の低い時には、送風機２７による空冷の
みで十分なので、冷媒パイプ４の凝縮温度が水冷開始設
定温度まで上昇することがなく、冷却パイプ６に冷却水
が流れることはない。他方、夏場などの様に気温の高い
時には、送風機２７による空冷のみでは不十分なので、
冷媒パイプ４の凝縮温度が水冷開始設定温度まで上昇
し、前述のように、冷却パイプ６に冷却水が流れたり、
止まったりする。

【００２７】また、互いに間隔を有して複数配設されて
いるフィン３を、Ｕ字状の二重管１１，１２の直線部分
が貫通しており、この二重管１１，１２は複数設けられ
ており、二重管１１，１２の外管１２の端部は、隣接す
る二重管１１，１２の外管１２の端部と、外管用Ｕベン
ド１７で連結されている。そして、内管１１は外管１２
よりも長く形成されており、内管１１の端部が外管用Ｕ
ベンド１７の背部を貫通し、この内管１１の端部が隣接
する内管１１の端部と、内管用Ｕベンド１６で連結され
ている。この様に構成されているので、二重管１１，１
２からなる冷媒パイプ４および冷却パイプ６を複数のフ
ィン３に複数回貫通して蛇行して配設することができ
る。また、外管用Ｕベンド１７の背部には、内管１１用
の孔１７ａが形成されているが、この孔１７ａはバーリ
ング貫通孔である。したがって、内管１１を孔１７ａに
挿入した際に、内管１１をバーリング貫通孔の筒体で確
実に位置決めすることができる。その結果、内管１１が
外管１２に対してずれることが少なく、外管１２内の冷
媒が偏って流れることを防止することができる。この様
に冷媒が偏らないので、冷媒を略均一に、かつ、効率よ
く冷却することができる。また、内管１１がバーリング
貫通孔の筒体で支持されているので、外管用Ｕベンド１
７と内管１１とを接合しているろう付けなどの接合部分
にキレツが生じることが減少し、このキレツから冷媒が
漏れることを防止することができる。

【００２８】以上、本発明の実施の形態を詳述したが、
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、
種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を
下記に例示する。 （１）実施の形態においては、膨張弁３７が設けられて
いるが、膨張弁３７に代えて、キャピラリーチューブを
設けることも可能である。

【００２９】（２）実施の形態においては、冷媒パイプ
４や冷却パイプ６は、内管１１、外管１２、外管用Ｕベ
ンド１７および内管用Ｕベンド１６などをろう付けして
形成されているが、他の手段で連結して構成することも
可能である。 （３）実施の形態においては、Ｕ字状の二重管１１，１
２が３個配設されているが、その数は適宜変更可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、冷媒パイプには複数枚
の冷却用フィンが取り付けられており、この冷却用フィ
ンを空冷するための送風機が設けられているとともに、
この冷媒パイプの冷媒を水冷するための冷却パイプも設
けられている。そして、凝縮器出口付近の冷媒温度が水
冷開始設定温度よりも高いことを冷媒温度検知装置が検
知すると、冷却パイプの制御弁を開けて、冷却水を流し
ている。逆に、凝縮器出口付近の冷媒温度が水冷終了設
定温度よりも低いことを冷媒温度検知装置が検知する
と、制御弁を閉じて、冷却水の流れを遮断している。と
ころで、冬場などの様に、気温の低い場合などにおいて
は、凝縮器出口付近の冷媒温度が水冷開始設定温度より
高くなることが少ない。したがって、本発明の凝縮器に
おいては、ほとんど空冷だけが行われ、冷却水が流れる
ことが少なく、水道料金などの運転コストを削減するこ
とができる。一方、夏場などの様に、気温の高い場合な
どにおいては、空冷だけでは冷却能力が不十分なので、
凝縮器出口付近の冷媒温度が水冷開始設定温度より高く
なり、このことを冷媒温度検知装置が検知して、冷却水
が流れ、この水冷で、冷却能力を向上させることができ
る。また、この様に夏場などにおいては冷却水で冷却さ
れているので、気温の高い時期における熱風の吐出量を
少なくすることができる。そして、この冷却水の流れ
は、制御弁で制御されており、必要以上に流れることが
ないので、運転コストを削減することができる。

【００３１】しかも、制御弁の制御は、凝縮器出口付近
の冷媒温度に基づいて、ＯＮ−ＯＦＦ制御されているの
で、従来の水冷凝縮器の様に、高価で複雑な構造の節水
弁や、節水弁用のキャピラリーチューブを設ける必要が
ない。したがって、キャピラリーチューブからの冷媒の
漏れを防止することができる。また、凝縮器の製造が簡
単になるとともに、製造コストも軽減することができ
る。

【００３２】また、冷媒パイプが、冷却用フィンを複数
回貫通するように、蛇行して配管されており、しかも、
この蛇行している冷媒パイプの内部に、冷却パイプが配
管されているので、空冷用凝縮器の構造と、水冷用凝縮
器の構造とを単純に並列して配置したものに比して、格
段にコンパクトに構成することができる。その上、冷却
パイプは冷媒パイプの中心側に配置されているので、冷
却パイプに冷却水が流れなくても、空冷の妨げになるこ
とがない。

【００３３】さらに、前記冷媒パイプにおける冷媒の流
れる方向と、前記冷却パイプにおける冷却水の流れる方
向とが、互いに逆向きである場合には、冷媒の流れと、
冷却水の流れとが同一方向のものよりも、格段に冷却効
率が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は送風機が組み付けられている状態での本
発明における凝縮器の斜視図である。

【図２】図２は図１の凝縮器を備えている冷凍機におけ
る冷凍サイクルの回路図である。

【図３】図３は図２の冷凍機の制御装置の回路図であ
る。

【図４】図４は図１の凝縮器の斜視図である。

【図５】図５は図４の断面図である。

【図６】図６は図４の凝縮器の組み立て分解斜視図であ
る。

【図７】図７は図５の凝縮器の組み立て分解断面図であ
る。

【図８】図８は凝縮器の製造工程を説明するための断面
図である。

【符号の説明】

１ 凝縮器 ３ フィン ４ 冷媒パイプ ６ 冷却パイプ ２３ 電磁弁（制御弁） ２７ 送風機 ４３ バイメタルサーモ（冷媒温度検知装置）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が流れている冷媒パイプと、 この冷媒パイプに取り付けられている複数枚の冷却用フ
   ィンと、 この冷却用フィンを空冷するための送風機と、 前記冷媒パイプの冷媒を水冷するための冷却水が流れて
   いる冷却パイプと、 この冷却パイプの冷却水の流れをＯＮ−ＯＦＦ制御する
   制御弁と、 前記冷媒パイプの凝縮器出口付近に設けられている冷媒
   温度検知装置とを備えるとともに、 前記凝縮器出口付近の冷媒温度が水冷開始設定温度より
   も高いことを前記冷媒温度検知装置が検知すると、前記
   制御弁を開け、逆に、前記凝縮器出口付近の冷媒温度が
   水冷終了設定温度よりも低いことを前記冷媒温度検知装
   置が検知すると、前記制御弁を閉じるように制御されて
   いることを特徴とする凝縮器。
2. 【請求項２】 冷媒が流れている冷媒パイプと、 この冷媒パイプに取り付けられている複数枚の冷却用フ
   ィンと、 この冷却用フィンを空冷するための送風機と、 前記冷媒パイプの冷媒を水冷するための冷却水が流れて
   いる冷却パイプを備えるとともに、 前記冷媒パイプは、前記冷却用フィンを複数回貫通する
   ように、蛇行して配管されており、 そして、前記冷却パイプが、前記冷媒パイプの内部に配
   管されて、二重管構造となっていることを特徴とする凝
   縮器。
3. 【請求項３】 前記冷媒パイプにおける冷媒の流れる方
   向と、前記冷却パイプにおける冷却水の流れる方向と
   が、互いに逆向きであることを特徴とする請求項２記載
   の凝縮器。