DE112013005694T5 - Heat exchanger and method of manufacturing a heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger and method of manufacturing a heat exchanger Download PDF

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DE112013005694T5
DE112013005694T5 DE112013005694.1T DE112013005694T DE112013005694T5 DE 112013005694 T5 DE112013005694 T5 DE 112013005694T5 DE 112013005694 T DE112013005694 T DE 112013005694T DE 112013005694 T5 DE112013005694 T5 DE 112013005694T5
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Akira Kaneko
Tomohisa Imafuji
Hirotaka Kado
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Abstract

Eine Rohrquerschnittsform und ein Kältemittelpfadaufbau eines Mikrorohr-Typ-Wärmetauschers sind optimiert, um eine Wärmeaustauschfähigkeit zu verbessern und eine Verschlechterung einer Wärmeaustauschfähigkeit zu verhindern. In einem Gaskühler 2 (der Wärmetauscher) sind beide Enden von jedem von einer Mehrzahl von Mikrorohren 13 miteinander über ein Paar von Kopfteilen 11 und 12 verbunden, und eine wärmeaustauschende Rippe 14 ist quer zu jedem Mikrorohr angebracht. Ein Beurteilungsindex ξ erfüllt in allen Kältemittelpfaden Gleichung 1, in der Dh ein hydraulischer Durchmesser von jedem Mikrorohr ist, NP die durch Aufteilen jedes Kopfteils hin- und herzugehenden Anzahl der Kältemittelpfade ist, TN die Anzahl der Mikrorohre ist, die jeden Kältemittelpfad bilden, Tl eine Länge eines Abschnitts des Mikrorohres ist, in dem die Rippe vorhanden ist, Sc eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche des Mikrorohres ist, und TAN die Gesamtanzahl der Mikrorohre ist.A pipe cross-sectional shape and a refrigerant path structure of a micro-pipe-type heat exchanger are optimized to improve heat exchangeability and prevent deterioration of heat exchangeability. In a gas cooler 2 (the heat exchanger), both ends of each of a plurality of micro-tubes 13 are connected to each other via a pair of headers 11 and 12, and a heat-exchanging rib 14 is attached across each micro-tube. A judgment index ξ satisfies Equation 1 in all the refrigerant paths, where Dh is a hydraulic diameter of each micro pipe, NP is the number of refrigerant paths reciprocating by dividing each head part, TN is the number of microducts forming each refrigerant path, Tl is one Length of a portion of the micro-pipe in which the rib is present, Sc is a refrigerant passage sectional area of the micro-pipe, and TAN is the total number of the micro-pipes.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen aus einer Mehrzahl von Mikrorohren gebildeten Wärmetauscher und ein Verfahren zum Herstellen dieses Wärmetauschers.The present invention relates to a heat exchanger formed of a plurality of microtubes and a method of manufacturing this heat exchanger.

Stand der TechnikState of the art

Bisher wurden als dieser Typ von Wärmetauscher, die einen Kältemittelkreis bilden, verschiedene Typen, wie etwa ein Rippen- und Rohrtyp eines Wärmetauschers und ein Mikrorohr-Typ eines Wärmetauschers verwendet. Der frühere Rippen- und Rohrtyp eines Wärmetauschers hat einen Aufbau, bei dem aus Aluminium oder dergleichen hergestellte Rippen an aus Kupfer oder dergleichen hergestellte Rohre gepresst oder gelötet werden, und er wird hauptsächlich in einem stationären Kühlraum oder einer Verkaufsmaschine oder dergleichen verwendet.Heretofore, as this type of heat exchangers forming a refrigerant circuit, various types such as a fin and tube type of a heat exchanger and a micro-tube type of a heat exchanger have been used. The former fin and tube type heat exchanger has a structure in which ribs made of aluminum or the like are pressed or soldered to tubes made of copper or the like, and it is mainly used in a stationary refrigerator or a vending machine or the like.

Andererseits ist der letztere Mikrorohr-Typ eines Wärmetauschers ein Parallel-Strom-Typ eines Wärmetauscher, in dem eine Mehrzahl von flachen Rohren (Mikrorohren), die aus Aluminium hergestellt sind und eine Mehrzahl von Mikropassagen enthalten, in einer horizontalen Richtung angeordnet sind, und eine Rippe, die ebenfalls aus Aluminium hergestellt ist, ist an einen Abschnitt zwischen den Mikrorohren gelötet und wird hauptsächlich in einem Fahrzeugradiator oder dergleichen verwendet. Der Mikrorohr-Typ eines Wärmetauschers ist kompakt und leichtgewichtig und exzellent in einer Wärmetauschfähigkeit, und somit wurde ein Anwenden davon auf die oben erwähnte Verkaufsmaschine untersucht (siehe z. B. Patentdokument 1).On the other hand, the latter micro-tube type heat exchanger is a parallel-flow type heat exchanger in which a plurality of flat tubes (microtubes) made of aluminum and containing a plurality of micropassages are arranged in a horizontal direction, and a The rib, which is also made of aluminum, is soldered to a portion between the microtubes and is mainly used in a vehicle radiator or the like. The microtube type of heat exchanger is compact and lightweight and excellent in heat exchangeability, and thus, application thereof to the above-mentioned vending machine has been studied (for example, see Patent Document 1).

Zusätzlich wurde in den letzten Jahren, um die globalen Umweltprobleme zu meistern, vorgeschlagen, dass Kohlendioxid (CO2) auch in dem Kühlraum der Verkaufsmaschine oder dergleichen als ein Kältemittel verwendet wird, aber es wurde in Betracht gezogen, dass, wenn Kohlendioxid in dem Kältemittelkreis der Verkaufsmaschine verwendet wird, der Mikrorohr-Typ eines Wärmetauschers, der klein, leichtgewichtig und vergleichsweise billig ist, als ein Gaskühler verwendet wird.In addition, in recent years, in order to master the global environmental problems, it has been proposed that carbon dioxide (CO 2 ) is also used in the refrigerator of the vending machine or the like as a refrigerant, but it has been considered that when carbon dioxide is in the refrigerant circuit the vending machine, the microtube type of heat exchanger, which is small, lightweight and comparatively inexpensive than a gas cooler is used.

Zitatlistequote list

PatentdokumentePatent documents

  • Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-121092 Patent Document 1: Publication of Japanese Patent Application No. 2003-121092

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention

Wenn jedoch ein Mikrorohr-Typ-Wärmetauscher in einer Verkaufsmaschine verwendet wird, wird, verglichen mit einem Auto, die Vorrichtung selbst kleiner, so dass eine Menge eines umzuwälzenden Kältemittels abnimmt, und eine Strömungsgeschwindigkeit des durch Mikrorohre strömenden Kältemittels verringert sich ebenfalls. Zusätzlich verschmälert sich in dem Wärmetauscher, in dem das Kältemittel zum Zweck eines Standhaltens eines hohen Drucks von Kohlendioxid auf eine Mehrzahl von Mikrorohren verteilt wird, ein Kältemittelkanal zu einem Querschnitt jedes Mikrorohrs, und ein hydraulischer Durchmesser wird, verglichen mit einem Auto-Wärmetauscher, in dem ein komprimiertes Kältemittel verwendet wird, ebenfalls kleiner.However, when a micro-pipe-type heat exchanger is used in a vending machine, the apparatus itself becomes smaller as compared with a car, so that an amount of refrigerant to be circulated decreases, and a flow velocity of the refrigerant flowing through micro-pipes also decreases. In addition, in the heat exchanger in which the refrigerant is distributed to a plurality of micro-pipes for the purpose of withstanding a high pressure of carbon dioxide, a refrigerant passage narrows to a cross-section of each micro-pipe, and a hydraulic diameter is narrowed compared with an auto-heat exchanger which a compressed refrigerant is used, also smaller.

Daher wird eine Re-Zahl (Reynolds-Zahl) des in den Mikrorohren strömenden Kältemittels kleiner, eine Viskosität des Kältemittels dominiert, und in einigen Fällen wird der Wärmetauscher in einer Zone einer laminaren Strömung verwendet, was das Risiko verursacht, dass sich ein Wärmeübertragungskoeffizient deutlich verringert.Therefore, a Re number (Reynolds number) of the refrigerant flowing in the micro tubes becomes smaller, a viscosity of the refrigerant is dominated, and in some cases, the heat exchanger is used in a laminar flow zone, causing a risk that a heat transfer coefficient becomes remarkable reduced.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche konventionellen technischen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon ist, eine Rohrquerschnittsfläche und einen Kältemittelpfadaufbau eines Mikrorohr-Typ-Wärmetauschers zu optimieren, dabei die Wärmeaustauscheffizienz zu verbessern und eine Verschlechterung einer Wärmeaustauschfähigkeit zu verhindern.The present invention has been developed to solve such conventional technical problems, and an object thereof is to optimize a pipe sectional area and a refrigerant path structure of a micro-pipe-type heat exchanger, thereby improving heat exchange efficiency and preventing deterioration of heat exchangeability.

Mittel zum Lösen der ProblemeMeans of solving the problems

In einem Wärmetauscher der Erfindung von Anspruch 1 sind beide Enden von jedem von einer Mehrzahl von Mikrorohren über ein Paar von Kopfteilen miteinander verbunden, eine wärmeaustauschende Rippe ist quer zu jedem Mikrorohr angeordnet, und Kohlendioxid wird als ein Kältemittel verwendet, und der Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Gleichung 1 dargestellt Bewertungsindex ξ in allen Kältemittelpfaden die Gleichung 1 erfüllt, [Gleichung 1]

Figure DE112013005694T5_0002
in der Dh ein hydraulischer Durchmesser von jedem Mikrorohr ist, NP die Anzahl der durch Aufteilen jedes Kopfteils hin- und herzugehenden Kältemittelpfade ist, TN die Anzahl der Mikrorohre ist, die jeden Kältemittelpfad bilden, Tl eine Länge eines Abschnitts der Mikrorohre ist, in dem die Rippe vorhanden ist, Sc eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche des Mikrorohrs ist und TAN die Gesamtanzahl der Mikrorohre ist.In a heat exchanger of the invention of claim 1, both ends of each of a plurality of micro-pipes are connected to each other via a pair of headers, a heat-exchanging rib is disposed across each micro-pipe, and carbon dioxide is used as a refrigerant, and the heat exchanger is characterized in that an evaluation index durch represented by equation 1 satisfies equation 1 in all refrigerant paths, [equation 1]
Figure DE112013005694T5_0002
where D h is a hydraulic diameter of each microduct, N P is the number of refrigerant paths reciprocating by dividing each header, T N is the number of microducts forming each refrigerant path, T l is a length of a portion of the microducts in which the rib is present, S c is a refrigerant passage cross-sectional area of the micro-pipe and T AN is the total number of the micro-pipes.

Der Wärmetauscher der Erfindung von Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die obige Erfindung als Gaskühler in einem Kühlraum verwendet wird, der einen Kältemittelkreis aufweist, in dem ein Kompressor, der Gaskühler, eine Druckreduziereinheit und ein Verdampfer nacheinander ringförmig verbunden sind, so dass ein Inneres eines Lagerraums des Kühlraums durch den Verdampfer gekühlt wird.The heat exchanger of the invention of claim 2 is characterized in that the above invention is used as a gas cooler in a refrigerator having a refrigerant circuit in which a compressor, the gas cooler, a pressure reducing unit and an evaporator are sequentially connected in a ring, so that an interior a storage space of the refrigerator is cooled by the evaporator.

Der Wärmetauscher der Erfindung von Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlraum in der obigen Erfindung eine Verkaufsmaschine ist, in der Güter in dem Lagerraum gelagert werden, um die Güter zu verkaufen, während die Güter durch den Verdampfer gekühlt werden.The heat exchanger of the invention of claim 3 is characterized in that the refrigerator in the above invention is a vending machine in which goods are stored in the storage room to sell the goods while the goods are cooled by the evaporator.

In einem Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers der Erfindung von Anspruch 4 wird der Wärmetauscher, in dem beide Enden von jedem von einer Mehrzahl der Mikrorohren miteinander über ein Paar von Kopfteilen verbunden sind, eine wärmeaustauschende Rippe quer zu jedem Mikrorohr angebracht ist und Kohlendioxid als ein Kältemittel verwendet wird, hergestellt, und das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Gleichung 1 dargestellter Beurteilungsindex ξ in allen Kältemittelpfaden die Gleichung 1 erfüllt, [Gleichung 1]

Figure DE112013005694T5_0003
in der Dh ein hydraulischer Durchmesser von jedem Mikrorohr ist, NP die Anzahl der durch Aufteilen jedes Kopfteils hin- und herzugehenden Kältemittelpfade ist, TN die Anzahl der Mikrorohre ist, die jeden Kältemittelpfad bilden, Tl eine Länge eines Abschnitts der Mikrorohrs ist, in dem die Rippe vorhanden ist, Sc eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche des Mikrorohrs ist, und TAN die Gesamtanzahl der Mikrorohre ist.In a method of manufacturing a heat exchanger of the invention of claim 4, the heat exchanger in which both ends of each of a plurality of the microtubes are connected to each other via a pair of headers, a heat exchanging rib is attached across each microtube and carbon dioxide as a refrigerant is used, and the method is characterized in that a judgment index durch represented by Equation 1 satisfies Equation 1 in all refrigerant paths, [Equation 1]
Figure DE112013005694T5_0003
where D h is a hydraulic diameter of each microduct, N P is the number of refrigerant paths reciprocating by dividing each header, T N is the number of microducts forming each refrigerant path, T l is a length of a portion of the microduct in which the rib is present, S c is a refrigerant passage sectional area of the micro-pipe, and T AN is the total number of the micro-pipes.

Das Verfahren zum Herstellen des Wärmetauschers der Erfindung von Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher in der obigen Erfindung als ein Gaskühler in einem Kühlraum verwendet wird, der einen Kältemittelkreis aufweist, in dem ein Kompressor, der Gaskühler, eine Druckreduziereinheit und ein Verdampfer nacheinander ringförmig verbunden sind, so dass ein Inneres eines Lagerraums des Kühlraums durch den Verdampfer gekühlt wird.The method for manufacturing the heat exchanger of the invention of claim 5 is characterized in that the heat exchanger in the above invention is used as a gas cooler in a refrigerator having a refrigerant circuit in which a compressor, the gas cooler, a pressure reducing unit and an evaporator sequentially are annularly connected, so that an interior of a storage space of the cooling space is cooled by the evaporator.

Das Verfahren zum Herstellen des Wärmetauschers der Erfindung von Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlraum in der obigen Erfindung eine Verkaufsmaschine ist, in der Güter in dem Lagerraum gelagert sind, um die Güter zu verkaufen während die Güter durch den Verdampfer gekühlt werden.The method of manufacturing the heat exchanger of the invention of claim 6 is characterized in that the refrigerator in the above invention is a vending machine in which goods are stored in the storage room to sell the goods while the goods are being cooled by the evaporator.

Vorteilhafter Effekt der ErfindungAdvantageous effect of the invention

Eine Leistungsfähigkeit eines Wärmetauschers, der einen Wärmeaustausch zwischen Luft und einem Kältemittel ausführt, ist durch Wärmeübertragungsflächen und Wärmeübertragungskoeffizienten auf einer Luftseite und einer Kältemittelseite bestimmt. Im Allgemeinen ist der Wärmeübertragungskoeffizient auf der Luftseite kleiner, und ein Wärmewiderstand auf der Luftseite ist überwiegender, aber in dem Wärmetauscher einer Verkaufsmaschine oder dergleichen, in der Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird, wird ein Kältemittelkanal kleiner, um, wie oben beschrieben, einem hohen Druck zu widerstehen, und somit wird eine Wärmeübertragungsfläche und ein hydraulischer Durchmesser auf der Kältemittelseite kleiner. Weiterhin ist, wie oben beschrieben, der Wärmetauscher klein, und somit nimmt eine Menge des umzuwälzenden Kältemittels ab, so dass die Re-Zahl über Gebühr kleiner wird. Daher wird der Wärmewiderstand auf der Kältemittelseite relativ groß, und ein Einfluss des Kältemittelseitigen Wärmeübertragungskoeffizienten wird überwiegend.A performance of a heat exchanger that performs heat exchange between air and a refrigerant is determined by heat transfer surfaces and heat transfer coefficients on an air side and a refrigerant side. In general, the heat transfer coefficient on the air side is smaller, and heat resistance on the air side is more prevalent, but in the heat exchanger of a vending machine or the like in which carbon dioxide is used as the refrigerant, a refrigerant passage becomes smaller to be high as described above To withstand pressure, and thus, a heat transfer area and a hydraulic diameter on the refrigerant side becomes smaller. Further, as described above, the heat exchanger is small, and thus an amount of the refrigerant to be circulated decreases, so that the Re number becomes excessively smaller. Therefore, the heat resistance on the refrigerant side becomes relatively large, and an influence of the refrigerant side heat transfer coefficient becomes predominant.

6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Wärmeübertragungskoeffizienten auf der Kältemittelseite (die Abszisse) und eine Wärmeübertragungsfähigkeit des Wärmetauschers (eine Abstrahlkapazität pro Öffnungsbereich: die Ordinate) zeigt. Wenn der Wärmeübertragungskoeffizient auf der Kältemittelseite höher als ein bestimmter Wert ist, steigt die Wärmeübertragungsfähigkeit rapide, aber wenn der Wärmeübertragungskoeffizient im Wesentlichen höher als 1000 ist, steigt die Wärmeübertragungsfähigkeit kaum. Zusätzlich ist 7 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Re-Zahl des Kältemittels in dem Mikrorohr (die Abszisse) und dem Wärmeübertragungskoeffizienten (die Ordinate) zeigt. Wenn die Re-Zahl klein ist, wird eine Strömung des Kältemittels eine laminare Strömung, und somit ist der Wärmeübertragungskoeffizient 1000 oder weniger. Wenn ein üblicher Mikrorohr-Typ-Wärmetauscher in der Verkaufsmaschine verwendet wird, ist eine Kältemittelflussrate klein, und somit sind sowohl die Re-Zahl als auch der Wärmeübertragungskoeffizient klein (ein Bereich, in dem der Wärmeübertragungskoeffizient auf der Kältemittelseite in 6 1000 oder weniger ist). In diesem Bereich hat der Wärmeübertragungskoeffizient auf der Kältemittelseite merklich einen Einfluss auf die Wärmeaustauschfähigkeit. 6 FIG. 12 is a graph showing a relationship between the heat transfer coefficient on the refrigerant side (the abscissa) and a heat transfer capability of the heat exchanger (a radiation capacity per opening area: the ordinate). If the heat transfer coefficient on the refrigerant side is higher than a certain value, the heat transfer capability rapidly increases, but if the heat transfer coefficient is substantially higher than 1000, the heat transfer ability hardly increases. In addition is 7 a graph showing a relationship between the Re-number of the refrigerant in the micro-pipe (the abscissa) and the heat transfer coefficient (the ordinate). When the Re number is small, a flow of the refrigerant becomes a laminar flow, and thus the Heat transfer coefficient 1000 or less. When a conventional micro-pipe-type heat exchanger is used in the vending machine, a refrigerant flow rate is small, and thus both the Re number and the heat transfer coefficient are small (a range in which the heat transfer coefficient on the refrigerant side in FIG 6 1000 or less). In this range, the heat transfer coefficient on the refrigerant side has a marked influence on the heat exchangeability.

Andererseits ändert sich, wenn die Re-Zahl in 7 höher als ein bestimmter Wert (ungefähr 2000) ist, die Strömung des Kältemittels in eine Turbulenz, und somit steigt der Wärmeübertragungskoeffizient rapide an. Daher ist in 6 zu sehen, dass, wenn eine Form eines Rohrquerschnitts des Wärmetauschers und eine Bildung des Kältemittelpfads optimiert sind, es möglich ist, einen Bereich, in dem der Wärmeübertragungskoeffizient auf der Kältemittelseite auf einen hohen Wert eingestellt ist und die Wärmeübertragungsfähigkeit durch den Wärmeübertragungskoeffizienten auf der Kältemittelseite dominiert wird, zu einem Bereich, in dem die Wärmeübertragungsfähigkeit durch den Wärmeübertragungskoeffizienten auf der Luftseite dominiert wird, wird verlassen, so dass eine Verschlechterung der Wärmeübertragungsfähigkeit verhindert werden kann.On the other hand, when the re-number changes in 7 is higher than a certain value (about 2000), the flow of the refrigerant into turbulence, and thus the heat transfer coefficient increases rapidly. Therefore, in 6 It can be seen that when a shape of a pipe section of the heat exchanger and a formation of the refrigerant path are optimized, it is possible to dominate a region in which the heat transfer coefficient on the refrigerant side is set to a high value and the heat transfer ability by the heat transfer coefficient on the refrigerant side That is, to an area where the heat transfer ability is dominated by the heat transfer coefficient on the air side is left, so that deterioration of heat transfer capability can be prevented.

Um das Problem zu lösen, werden in der vorliegenden Erfindung ein hydraulischer Durchmesser Dh von jedem Mikrorohr, eine Anzahl NP von hin- und herzugehenden Kältemittelpfaden, eine Anzahl TN der Mikrorohre, die jeden Kältemittelpfad bilden, eine Länge Tl eines Abschnitts von jedem Mikrorohr, in dem eine Rippe vorhanden ist, eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche Sc des Mikrorohrs und eine Gesamtanzahl TAN der Mikrorohre als Parameter verwendet, und ein durch Gleichung 1 bestimmter Beurteilungsindex ξ, der durch ein Experiment erhalten wird, wird als ein Beurteilungsmaterial verwendet, um einen Wärmetauscher zu entwickeln, so dass der Beurteilungsindex ξ in all den Kältemittelpfaden 3000 oder mehr ist.In order to solve the problem, in the present invention, a hydraulic diameter D h of each micro pipe, a number N p of reciprocating refrigerant paths, a number T N of the microducts forming each refrigerant path, a length T l of a portion of each microtube in which a fin is present, a refrigerant channel sectional area S c of the micro-tube and a total number T AN of the micro-tubes are used as parameters, and a judgment index durch obtained by an experiment obtained by an experiment is used as a judging material to develop a heat exchanger so that the rating index ξ in all the refrigerant paths is 3000 or more.

Gemäß diesem Aufbau und diesem Herstellungsverfahren wird das durch den Kältemittelkanal der Mikrorohre, die den Wärmetauscher bilden, strömende Kältemittel immer in einer turbulenten Zone betrieben, und somit kann die Wärmeaustauschfähigkeit aufrechterhalten werden, hoch zu sein. Dies ist speziell für einen Fall wirksam, in dem Kohlendioxid als Kältemittel in der Verkaufsmaschine, in der die Kältemittelflussrate klein ist, verwendet wird.According to this structure and this manufacturing method, the refrigerant flowing through the refrigerant passage of the micro tubes constituting the heat exchanger is always operated in a turbulent zone, and thus the heat exchangeability can be maintained to be high. This is especially effective for a case where carbon dioxide is used as the refrigerant in the vending machine in which the refrigerant flow rate is small.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist ein Schaubild eines Kältemittelkreises einer Verkaufsmaschine von einer Ausführungsform, auf die ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung angewendet wird; 1 Fig. 12 is a diagram of a refrigerant circuit of a vending machine of an embodiment to which a heat exchanger of the present invention is applied;

2 ist eine Vorderansicht eines Gaskühlers von 1 von der einen Ausführungsform des Wärmetauschers der vorliegenden Erfindung; 2 is a front view of a gas cooler from 1 the one embodiment of the heat exchanger of the present invention;

3 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines Hauptteils des Gaskühlers von 2; 3 is an enlarged front view of a main part of the gas cooler of 2 ;

4 ist eine vergrößerte Ansicht eines flachen Querschnitts eines Luftschlitzabschnitts einer Rippe von 3; 4 is an enlarged view of a flat cross section of a louver portion of a rib of 3 ;

5 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Beurteilungsindex und einem Wärmeübertragungskoeffizienten des Wärmetauschers in der vorliegenden Erfindung zeigt; 5 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a judgment index and a heat transfer coefficient of the heat exchanger in the present invention;

6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Wärmeübertragungskoeffizienten auf einer Kältemittelseite und einer Wärmeaustauschfähigkeit (eine Abstrahlkapazität pro Öffnungsbereich) des Wärmetauschers zeigt; und 6 Fig. 15 is a graph showing a relationship between the heat transfer coefficient on a refrigerant side and a heat exchangeability (a discharge capacity per opening area) of the heat exchanger; and

7 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Re-Zahl und dem Wärmeübertragungskoeffizienten des Wärmetauschers zeigt. 7 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a Re number and the heat transfer coefficient of the heat exchanger.

Art und Weise zum Ausführen der ErfindungMode for carrying out the invention

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. 1 ist ein Schaubild eines Kältemittelkreises einer Verkaufsmaschine als eine Ausführungsform eines Kühlraums, der dargestellt ist, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben. In dieser Zeichnung ist 1 ein Kompressor, und eine Ausstoßseite des Kompressors 1 ist mit einem Gaskühler 2, der ein Wärmetauscher der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, verbunden. Ein Aufbau des Gaskühlers 2 wird später im Detail beschrieben. Eine Auslassseite des Gaskühlers 2 ist mit einem Expansionsventil 3 (kann ein Kapillarrohr sein), das eine Druckverringerungseinheit ist, verbunden, und eine Auslassseite des Expansionsventils 3 ist mit einem Verdampfer 4 verbunden. Der Verdampfer 4 ist in einem Güterspeicherraum 6 einer nicht gezeigten Verkaufsmaschine angeordnet. Darüber hinaus ist eine Auslassseite des Verdampfers 4 mit einer Ansaugseite des Kompressors 1 verbunden, um einen Kältemittelkreis 7 der Verkaufsmaschine zu bilden.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. 1 FIG. 12 is a diagram of a refrigerant circuit of a vending machine as an embodiment of a refrigerating room illustrated to describe the present invention. FIG. In this drawing is 1 a compressor, and an ejection side of the compressor 1 is with a gas cooler 2 which is a heat exchanger of the embodiment of the present invention. A construction of the gas cooler 2 will be described later in detail. An outlet side of the gas cooler 2 is with an expansion valve 3 (may be a capillary tube), which is a pressure reducing unit, and an outlet side of the expansion valve 3 is with an evaporator 4 connected. The evaporator 4 is in a goods storage room 6 arranged a vending machine, not shown. In addition, there is an outlet side of the evaporator 4 with a suction side of the compressor 1 connected to a refrigerant circuit 7 to make the vending machine.

Darüber hinaus ist eine vorbestimmte Menge von Kohlendioxid (CO2) als ein Kältemittel in dem Kältemittelkreis 7 eingeschlossen. Wenn der Kompressor 2 betrieben wird, wird das Kältemittel (Kohlendioxid) verdichtet, um einen Hochtemperatur-Hochdruck-Gaszustand zu haben, und von der Ausstoßseite ausgestoßen, um in den Gaskühler 2 zu strömen. In dem Gaskühler 2 wird durch ein Gaskühlergebläse 8 Außenluft geblasen, und das in den Gaskühler 2 strömende Kältemittelgas führt einen Wärmeaustausch mit der von dem Gaskühlergebläse 8 geblasenen Luft aus, um Wärme abzustrahlen.In addition, a predetermined amount of carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant in the refrigerant circuit 7 locked in. When the compressor 2 is operated, the refrigerant (carbon dioxide) is compressed to have a high-temperature high-pressure gas state, and ejected from the discharge side to enter the gas cooler 2 to stream. In the gas cooler 2 is through a gas cooler fan 8th Blown outside air, and that in the gas cooler 2 flowing refrigerant gas performs a heat exchange with that of the gas cooler fan 8th blown air to radiate heat.

In dem Gaskühler 2 ist das Kältemittel nicht kondensiert, jedoch senkt sich eine Temperatur des Kältemittels in einen sowieso schon überkritischen Zustand, und das Kältemittel strömt aus dem Gaskühler 2 hinaus, um in das Expansionsventil 3 zu strömen. Das Kältemittel wird durch das Expansionsventil 3 dekomprimiert, um in eine flüssige Phase zu wechseln, und das Kältemittel strömt in den Verdampfer 4, um zu verdampfen. Durch eine Wärmeabsorptionsfunktion zu diesem Zeitpunkt wird eine Kühlfähigkeit ausgeübt. Kühlluft in dem Güterspeicherraum 6 wird von einem Verdampfergebläse 9 durch den Verdampfer 4 umgewälzt, wobei in dem Güterspeicherraum 6 gespeicherte Dosengetränke und PET-Flaschengetränke (Güter) auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt werden. Die Verkaufsmaschine verkauft die Güter während sie die Güter in dem Güterspeicherraum 6 kühlt. Darüber hinaus wird das Kältemittelgas, das in dem Verdampfer 4 verdampft ist, wieder in den Kompressor 1 eingesaugt, um diesen Umlauf zu wiederholen.In the gas cooler 2 if the refrigerant is not condensed, however, a temperature of the refrigerant lowers to an already supercritical state, and the refrigerant flows out of the gas cooler 2 out to the expansion valve 3 to stream. The refrigerant is passed through the expansion valve 3 decompressed to change to a liquid phase, and the refrigerant flows into the evaporator 4 to evaporate. By a heat absorbing function at this time, cooling ability is exerted. Cooling air in the goods storage room 6 is from an evaporator blower 9 through the evaporator 4 circulated, wherein in the goods storage room 6 stored canned beverages and PET bottled beverages (goods) are cooled to a predetermined temperature. The vending machine sells the goods while holding the goods in the goods storage room 6 cools. In addition, the refrigerant gas that is in the evaporator 4 evaporated, back into the compressor 1 sucked in to repeat this orbit.

Als nächstes werden ein Aufbau des Gaskühlers 2, der der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung ist, und ein Verfahren zum Herstellen des Gaskühlers unter Bezugnahme auf 2 und die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Der Gaskühler (der Wärmetauscher) 2 ist ein Mikrorohr-Typ von einem Parallelstrom-Typ-Wärmetauscher, der durch ein Paar von Kopfteilen 11 und 12, die vertikal angeordnet sind, um parallel zueinander einander zugewandt zu sein, eine Mehrzahl (20 in der Ausführungsform) von Mikrorohren 13, die entlang eines Raums zwischen den beiden Kopfteilen 11 und 12 in einer horizontalen Richtung angeordnet sind, und in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung angeordnet sind, und einer wärmeaustauschenden Rippe 14, die an einem Abschnitt zwischen den Mikrorohren 13 angebracht ist, gebildet wird. Es ist zu beachten, dass ein oberes Ende 16A und ein unteres Ende 16B Anbring-Plattenmaterialen sind, und die Rippen 14 ebenfalls jeweils an einem Abschnitt zwischen dem obersten Mikrorohr 13 und dem Plattenmaterial 16A und einem Abschnitt zwischen dem untersten Mikrorohr 13 und dem Plattenmaterial 16B angebracht sind.Next will be a construction of the gas cooler 2 , which is the heat exchanger of the present invention, and a method of manufacturing the gas cooler with reference to 2 and the following drawings. The gas cooler (the heat exchanger) 2 is a microtube type of a parallel flow type heat exchanger, which is replaced by a pair of headers 11 and 12 arranged vertically to face each other in parallel, a plurality ( 20 in the embodiment) of microtubes 13 running along a space between the two headboards 11 and 12 are arranged in a horizontal direction and arranged in an up-down direction, and a heat-exchanging rib 14 at a section between the microducts 13 is attached is formed. It should be noted that an upper end 16A and a lower end 16B Attachment plate materials are, and the ribs 14 also in each case at a section between the uppermost microtube 13 and the plate material 16A and a section between the bottom microtube 13 and the plate material 16B are attached.

Beide Kopfteile 11 und 12 sind mit beiden Enden von jedem der Mikrorohre 13 verbunden, wobei beide der Enden des Mikrorohres 13 miteinander verbunden sind. Das Mikrorohr 13 ist ein durchlässiges flaches Rohr, das aus einem Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium oder Eisen (Aluminium in dieser Ausführungsform), hergestellt ist, und im Wesentlichen eine elliptische oder längliche Querschnittsform hat, und in dem eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen (nicht gezeigt), von denen jeder einen Mikrodurchmesser hat, gebildet sind.Both headboards 11 and 12 are with both ends of each of the microducts 13 connected, both of the ends of the microtube 13 connected to each other. The microtube 13 is a permeable flat tube made of a metal such as copper, aluminum or iron (aluminum in this embodiment) and having an elliptical or elongated cross-sectional shape substantially, and in which a plurality of refrigerant passages (not shown), each of which has a micro diameter are formed.

Zusätzlich ist das eine Kopfteil 11 durch ein Trennelement 11A, das an einer Position, die mit einem Abschnitt von der Oberseite zwischen dem sechsten Mikrorohr und dem siebten Mikrorohr 13 übereinstimmt, angebracht ist, unterteilt, und das Kopfteil 11 ist ebenso durch ein Trennelement 11B, das an einer Position, die mit einem Abschnitt von der Unterseite zwischen dem vierten Mikrorohr und dem fünften Mikrorohr 13 übereinstimmt, angebracht ist, unterteilt. Darüber hinaus ist das andere Kopfteil 12 ebenso durch ein Trennelement 12A, das an einer Position die von der Unterseite mit einem Abschnitt zwischen dem neunten Mikrorohr und dem zehnten Mikrorohr 13 übereinstimmt, angebracht ist, unterteilt.In addition, this is a headboard 11 through a separating element 11A which is at a position with a portion of the top between the sixth microtube and the seventh microtube 13 matches, is attached, subdivided, and the headboard 11 is also by a separating element 11B which is at a position with a section from the bottom between the fourth microtube and the fifth microtube 13 matches, is appropriate, subdivided. In addition, the other headboard 12 also by a separating element 12A positioned at a position from the bottom with a section between the ninth microtube and the tenth microtube 13 matches, is appropriate, subdivided.

Darüber hinaus ist ein Kältemitteleinlassrohr 17 mit einer Position, die einer Oberseite des Trennelements 11A des Kopfteils 11 entspricht, verbunden, und das Kältemitteleinlassrohr 17 ist mit der Ausstoßseite des Kompressors 1 verbunden. Zusätzlich ist eine Position, die mit einer unteren Seite des Trennelements 11B des Kopfteils 11 entspricht, mit einem Kältemittelauslassrohr 18 verbunden, und das Kältemittelauslassrohr 18 ist mit dem Expansionsventil 3 verbunden.In addition, there is a refrigerant inlet pipe 17 with a position corresponding to a top of the separator 11A of the headboard 11 corresponds, connected, and the refrigerant inlet pipe 17 is with the discharge side of the compressor 1 connected. In addition, a position coincides with a lower side of the divider 11B of the headboard 11 corresponds with a refrigerant outlet pipe 18 connected, and the refrigerant outlet pipe 18 is with the expansion valve 3 connected.

Folglich gehen insgesamt vier Kältemittelkanäle in dem Gaskühler 2 hin und her, d. h. ein erster Kältemittelpfad 21, in dem das Kältemittel von dem Kältemitteleinlassrohr 17 in das Kopfteil 11 strömt, aufgeteilt wird, um durch das obere Mikrorohr bis zu dem von oben sechsten Mikrorohr 13 zu passieren, und in das Kopfteil 12 der oberen Seite des Trennelements 12A strömt; ein zweiter Kältemittelpfad 22, in dem das Kältemittel, das aus dem Kopfteil 12 herausströmt, aufgeteilt wird, um durch die fünf Mikrorohre 13, d. h. das siebte bis elfte Mikrorohr von oben, zu passieren, und zwischen dem Trennelement 11A und dem Trennelement 11B in das Kopfteil 11 strömt; ein dritter Kältemittelpfad 23, in dem das Kältemittel, das aus dem Kopfteil 11 herausströmt, aufgeteilt wird, um durch die insgesamt fünf Mikrorohre 13, d. h. das fünfte bis neunte Mikrorohr von unten, zu passieren und in das Kopfteil 12 der unteren Seite des Trennelements 12A strömt; und ein vierter Kältemittelpfad 24, in dem das Kältemittel, das aus dem Kopfteil 12 strömt, aufgeteilt wird, um durch das untere bis vierte Mikrorohre 13 zu strömen, und in das Kopfteil 11 der unteren Seite des Trennelements 11B strömt.Consequently, a total of four refrigerant channels go in the gas cooler 2 back and forth, ie a first refrigerant path 21 in which the refrigerant from the refrigerant inlet pipe 17 in the headboard 11 flows, is divided, through the upper microtube up to the sixth from the top microduct 13 to happen, and in the headboard 12 the upper side of the separating element 12A flows; a second refrigerant path 22 in which the refrigerant is coming from the headboard 12 flows out, is divided, through the five microducts 13 ie the seventh to eleventh microtube from above, to pass, and between the separator 11A and the separator 11B in the headboard 11 flows; a third refrigerant path 23 in which the refrigerant is coming from the headboard 11 flows out, is divided by the total of five microducts 13 ie the fifth to ninth microtube from below, to pass and into the headboard 12 the lower side of the separating element 12A flows; and a fourth refrigerant path 24 in which the refrigerant is coming from the headboard 12 flows, is divided, through the bottom to fourth microducts 13 to stream, and into the headboard 11 the lower side of the separating element 11B flows.

Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas von dem Kältemitteleinlassrohr 17 des Gaskühlers 2 in das Kopfteil 11, passiert nachfolgend den ersten Kältemittelpfad 21, den zweiten Kältemittelpfad 22, den dritten Kältemittelpfad 23 und den vierten Kältemittelpfad 24, während es durch die Pfade hin- und hergeht, führt einen Wärmeaustausch mit der durch das Gaskühlergebläse 8 geblasenen Außenluft aus, strahlt die Wärme in die Außenluft, und strömt dann durch das Kältemittelauslassrohr 18 zu dem Expansionsventil 3 hinaus.Consequently, this flows from the compressor 2 ejected high temperature high pressure refrigerant gas from the refrigerant inlet pipe 17 of the gas cooler 2 in the headboard 11 , happens below the first refrigerant path 21 , the second refrigerant path 22 , the third refrigerant path 23 and the fourth refrigerant path 24 As it goes back and forth through the paths, it performs a heat exchange with that through the gas cooler fan 8th blown outside air, radiates the heat into the outside air, and then flows through the refrigerant outlet pipe 18 to the expansion valve 3 out.

Wie in 3 gezeigt, ist die Rippe 14 des Gaskühlers 2 durch Biegen einer dünnen Aluminiumplatte in einen mäanderförmigen Zustand mit einem vorbestimmten Abstand FP gebildet, und in der Ausführungsform sind Rückkehrabschnitte 14A und 14B an dem oberen und unteren Ende angeordnet, und die Rückkehrabschnitte 14A und 14B sind an das Mikrorohr 13 gelötet. Es ist zu beachten, dass in 3 Fh eine Höhe der Rippe 14 in der Aufwärts-Abwärtsrichtung ist und sie dieselbe wie ein Raum zwischen den Mikrorohren 13 in der Aufwärts-Abwärtsrichtung ist.As in 3 shown is the rib 14 of the gas cooler 2 formed by bending a thin aluminum plate in a meandering state with a predetermined distance F P , and in the embodiment are return portions 14A and 14B disposed at the upper and lower ends, and the return portions 14A and 14B are at the microtube 13 soldered. It should be noted that in 3 F h is a height of the rib 14 in the up-down direction, and it is the same as a space between the micro-pipes 13 in the up-down direction.

Zusätzlich sind in einem flachen Abschnitt 14C, der zwischen den Rückkehrabschnitten 14A und 14B eingebracht ist, Luftschlitze 26 geschnitten und aufgestellt, um eine Turbulenz in der strömenden Luft zu verursachen. Wie in 4 gezeigt, ist die Mehrzahl von Luftschlitzen 26 in einem vorbestimmten Abstand LP und einem vorbestimmten Winkel α zu einer Strömungsrichtung der Luft gebildet, und eine vertikale Länge Ll der Luftschlitze entspricht im Wesentlichen einer Höhe des flachen Abschnitts 14C der Rippe 14. Zusätzlich sind die Luftschlitze 26 auf einer Einlassseite und einer Auslassseite der Luft in entgegengesetzte Richtungen geneigt (4).In addition, in a flat section 14C that between the return sections 14A and 14B is introduced, louvers 26 cut and placed to cause turbulence in the flowing air. As in 4 shown is the majority of louvers 26 formed at a predetermined distance L P and a predetermined angle α to a flow direction of the air, and a vertical length L l of the louvers substantially corresponds to a height of the flat portion 14C the rib 14 , In addition, the louvers are 26 inclined in opposite directions on an inlet side and an outlet side of the air ( 4 ).

Als nächstes wird ein Bestimmungsverfahren oder ein Auswahlverfahren (in dem Herstellungsverfahren) von verschiedenen Werten, wie etwa Größen von jeweiligen Komponenten und der Anzahl der Mikrorohre 13 in einem Fall, in dem der Gaskühler (der Wärmetauscher) 2, der den obigen Aufbau hat, entworfen und hergestellt wird, beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung verursacht das Kältemittel in den Kältemittelkanälen der Mikrorohre 13 des Gaskühlers (des Wärmetauschers) 2 immer die Turbulenz, und ein Wärmeübertragungskoeffizient wird erhöht. Zu diesem Zweck wird der Beurteilungsindex ξ bestimmt, und der Beurteilungsindex ξ wird wie folgend in Übereinstimmung mit Gleichung 1, die durch ein Experiment erhalten wird, definiert. [Gleichung 1]

Figure DE112013005694T5_0004
Next, a determination method or a selection method (in the manufacturing method) of various values such as sizes of respective components and the number of micro-tubes will be described 13 in a case where the gas cooler (the heat exchanger) 2 which has the above construction, is designed and manufactured described. According to the present invention, the refrigerant causes in the refrigerant channels of the micro tubes 13 of gas cooler (heat exchanger) 2 always the turbulence, and a heat transfer coefficient is increased. For this purpose, the judgment index ξ is determined, and the judgment index ξ is defined as follows in accordance with Equation 1 obtained by an experiment. [Equation 1]
Figure DE112013005694T5_0004

Es ist zu beachten, dass in den Parametern von Gleichung 1 Dh ein hydraulischer Durchmesser des Kältemittelkanals in dem Mikrorohr 13 ist, NP die Anzahl der durch Aufteilen jedes Kopfteils hin- und herzugehenden Kältemittelpfade ist, TN die Anzahl der Mikrorohre 13 ist, die den Kältemittelpfad in jedem Kältemittelpfad bilden, Tl die Länge eines Abschnitts des Mikrorohres 13 ist, in dem die Rippe 14 vorhanden ist, Sc eine Querschnittsfläche des Kältemittelkanals in dem Mikrorohr 13 ist, und TAN die Gesamtanzahl der Mikrorohre 13 ist.It should be noted that in the parameters of Equation 1, D h is a hydraulic diameter of the refrigerant passage in the microduct 13 where N P is the number of refrigerant paths reciprocating by dividing each header, T N is the number of microducts 13 , which form the refrigerant path in each refrigerant path, T l is the length of a portion of the micro-tube 13 is where the rib is 14 is present, S c is a cross-sectional area of the refrigerant channel in the micro-tube 13 and T AN is the total number of microducts 13 is.

Bei diesen Parametern steigt, wenn der hydraulische Durchmesser Dh größer ist, die Länge Tl der Mikrorohre 13 größer ist, und die Anzahl NP der Kältemittelpfade größer ist, ein Wärmeübergangsbereich an oder eine Strömungsgeschwindigkeit wird höher, um den Wärmeübertragungskoeffizienten zu verbessern, und somit werden die Parameter als Zähler eingesetzt. Grundsätzlich steigt die Kältemittelflussrate an, wenn die Gesamtanzahl TAN der Mikrorohre 13 und die Anzahl TN der Mikrorohre 13 des Kältemittelpfads größer sind, die Kältemittelflussrate steigt an und die Wärmeaustauschfähigkeit verbessert sich, aber wenn die Parameter groß sind, vergrößert sich die Abmessung des Wärmetauschers (des Gaskühlers 2) selbst. Zusätzlich nimmt, wenn Sc groß ist, die Strömungsgeschwindigkeit ab, und somit wird dieser Parameter als ein Nenner verwendet. Wenn die Anzahl TN der Mikrorohre 13 des Kältemittelpfads groß ist, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit ab, und somit wird dieser Parameter als ein Verhältnis TN/TAN zu der Gesamtanzahl TAN in dem Nenner verwendet, und zum Zweck einer Anpassung mit 0,5 multipliziert.At these parameters, as the hydraulic diameter D h is greater, the length T l of the microducts increases 13 is larger, and the number N P of the refrigerant paths is larger, a heat transfer area or a flow speed becomes higher to improve the heat transfer coefficient, and thus the parameters are used as counters. Basically, the refrigerant flow rate increases when the total number T AN of the microducts 13 and the number T N of the microducts 13 of the refrigerant path are larger, the refrigerant flow rate increases and the heat exchange ability improves, but if the parameters are large, the size of the heat exchanger (the gas cooler 2 In addition, when S c is large, the flow rate decreases, and hence this parameter is used as a denominator. If the number T N of the microducts 13 of the refrigerant path is large, the flow rate decreases, and thus this parameter is used as a ratio T N / T AN to the total number T AN in the denominator, and multiplied by 0.5 for the purpose of matching.

5 ist ein Diagramm, in dem ein Verhältnis zwischen dem durch Ändern eines Werts von jedem Parameter berechneten Beurteilungsindex ξ und dem aktuell in dem Wärmetauscher (dem Gaskühler), der mit einem geänderten numerischen Wert von jedem Parameter ausgelegt ist, gemessenen Wärmeübertragungskoeffizienten gezeichnet ist (es ist zu beachten, dass die Rippe 14 dieselbe ist). Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich, hat, wenn der Wärmetauscher (der Gaskühler) einen Beurteilungsindex ξ hat, der kleiner als 3000 ist, der Wärmeübertragungskoeffizient einen bemerkenswert niedrigen Wert. Dies liegt vor, da die Strömung des Kältemittels in dem Mikrorohr 13 eine laminare Strömung ist. Jedoch steigt der Wärmeübertragungskoeffizient rapide an, wenn der Beurteilungsindex ξ 3000 oder mehr ist. Dies liegt anscheinend vor, da die Strömung des Kältemittels einen turbulenten Zustand hat. 5 FIG. 15 is a graph plotting a relationship between the evaluation index ξ calculated by changing a value of each parameter and the heat transfer coefficient currently measured in the heat exchanger (the gas cooler) designed with a changed numerical value of each parameter (FIG to note that the rib 14 it is the same). As apparent from this drawing, when the heat exchanger (the gas cooler) has a judgment index ξ smaller than 3000, the heat transfer coefficient has a remarkably low value. This is because the flow of the refrigerant in the microduct 13 is a laminar flow. However, the heat transfer coefficient rapidly increases when the evaluation index ξ is 3000 or more. This is apparently because the flow of the refrigerant has a turbulent state.

Um das Problem zu lösen, ist in der vorliegenden Erfindung der Gaskühler 2 (der Wärmetauscher) so ausgelegt, dass in jedem der Kältemittelpfade 21 bis 24 entsprechend Gleichung 1 der Beurteilungsindex ξ 3000 oder mehr ist. In Wirklichkeit wird die Auslegung von jedem der Mikrorohre 13 (die Rohrlänge, Rohrbreite, Rohrhöhe, hydraulischer Durchmesser Dh und Kanalquerschnittsfläche Sc), die Bestimmung der Anzahl TAN, die Bestimmung der Anzahl NP der Kältemittelpfade und die Bestimmung der Anzahl TN der Mikrorohre 13 in jedem Kältemittelpfad durchgeführt.In order to solve the problem, in the present invention, the gas cooler 2 (the heat exchanger) designed so that in each of the refrigerant paths 21 to 24 according to Equation 1, the judgment index ξ is 3000 or more. In reality, the design of each of the microducts 13 (the pipe length, pipe width, pipe height, hydraulic diameter D h and channel cross-sectional area S c ), the determination of the number T AN , the determination of the number N P of the refrigerant paths and the determination of the number T N of the microducts 13 performed in each refrigerant path.

In dem Fall des Gaskühlers 2 (des Wärmetauschers) der Ausführungsform ist die Gesamtzahl TAN der Mikrorohre 13 20, die Anzahl NP der Kältemittelpfade ist 4, die Anzahl TN der Mikrorohre 13 in dem Kältemittelpfad 21 ist 6, die Anzahl TN der Kältemittelpfade 22 oder 23 ist 5 und die Anzahl TN der Kältemittelpfade 24 ist 4. Folglich ist, wenn die obigen jeweiligen Werte und dergleichen des Mikrorohrs 13 bestimmt werden, der Beurteilungsindex ξ des Kältemittelpfads 21 ξ = 5600, der Beurteilungsindex ξ des Kältemittelpfads 22 ist ξ = 4138, der Beurteilungsindex ξ des Kältemittelpfads 23 ist ξ = 3777, und der Beurteilungsindex ξ des Kältemittelpfads 24 ist ξ = 3378. Das heißt, dass der Beurteilungsindex ξ in all den Kältemittelpfaden 3000 oder mehr ist.In the case of the gas cooler 2 (the heat exchanger) of the embodiment is the total number T AN of the microducts 13 20, the number N P of the refrigerant paths is 4 , the number T N of the microducts 13 in the refrigerant path 21 is 6 , the number T N of the refrigerant paths 22 or 23 is 5 and the number T N of the refrigerant paths 24 is 4 , Consequently, if the above respective values and the like of the micro-tube 13 to be determined, the judgment index ξ of the refrigerant path 21 ξ = 5600, the assessment index ξ of the refrigerant path 22 is ξ = 4138, the rating index ξ of the refrigerant path 23 is ξ = 3777, and the rating index ξ of the refrigerant path 24 is ξ = 3378. That is, the judgment index ξ in all the refrigerant paths is 3000 or more.

Folglich wird das Kältemittel, das durch den Kältemittelkanal in dem Mikrorohr 13, das den Gaskühler 2 (den Wärmetauscher) bildet, ständig in der turbulenten Zone betrieben, und somit kann die Wärmeaustauschfähigkeit beibehalten werden, hoch zu sein. Dies ist speziell für einen Fall wirksam, in dem Kohlendioxid als das Kältemittel in der Verkaufsmaschine, in der die Kältemittelflussrate klein ist, verwendet wird.Consequently, the refrigerant flowing through the refrigerant passage in the micro-tube 13 that the gas cooler 2 (the heat exchanger) is constantly operated in the turbulent zone, and thus the heat exchangeability can be maintained to be high. This is especially effective for a case where carbon dioxide is used as the refrigerant in the vending machine in which the refrigerant flow rate is small.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kompressorcompressor
22
Gaskühler (Wärmetauscher)Gas cooler (heat exchanger)
33
Expansionsventilexpansion valve
44
VerdampferEvaporator
77
KältemittelkreisRefrigerant circuit
11 und 1211 and 12
Kopfteilheadboard
11A, 11B und 12A11A, 11B and 12A
Trennelementseparating element
1313
Mikrorohrmicroduct
1414
Ripperib
1717
KältemitteleinlassrohrRefrigerant inlet pipe
1818
Kältemittelauslassrohrrefrigerant outlet pipe
21 bis 1421 to 14
KältemittelpfadRefrigerant path

Claims (6)

Wärmetauscher, in dem beide Enden von jedem von einer Mehrzahl von Mikrorohren miteinander über ein Paar von Kopfteilen verbunden sind, eine wärmeaustauschende Rippe quer zu jedem Mikrorohr angebracht ist und Kohlendioxid als ein Kältemittel verwendet wird, wobei ein durch Gleichung 1 dargestellter Beurteilungsindex ξ in allen Kältemittelpfaden Gleichung 1 erfüllt,
Figure DE112013005694T5_0005
in der Dh ein hydraulischer Durchmesser von jedem Mikrorohr ist, NP die Anzahl der durch Aufteilen jedes Kopfteils hin- und hergehenden Kältemittelpfade ist, TN die Anzahl der Mikrorohre ist, die jeden Kältemittelpfad bilden, Tl eine Länge eines Abschnitts des Mikrorohrs ist, an dem die Rippe vorhanden ist, Sc eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche des Mikrorohrs ist und TAN die Gesamtanzahl der Mikrorohre ist.A heat exchanger in which both ends of each of a plurality of micro-pipes are connected to each other via a pair of headers, a heat-exchanging rib is mounted across each micro-pipe, and carbon dioxide is used as a refrigerant, wherein an evaluation index durch represented by Equation 1 is in all refrigerant paths Equation 1 is satisfied,
Figure DE112013005694T5_0005
where D h is a hydraulic diameter of each microduct, N P is the number of refrigerant paths reciprocating by dividing each header, T N is the number of microducts forming each refrigerant path, T l is a length of a portion of the microduct where the fin is present, S c is a refrigerant passage sectional area of the micro-tube, and T AN is the total number of the micro-tubes. Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, der als ein Gaskühler in einem Kühlraum verwendet ist, der einen Kältemittelkreis aufweist, in dem ein Kompressor, der Gaskühler, eine Druckverringerungseinheit und ein Verdampfer nacheinander ringförmig verbunden sind, so dass ein Inneres eines Speicherraums des Kühlraums durch den Verdampfer gekühlt ist.A heat exchanger according to claim 1, which is used as a gas cooler in a refrigerator having a refrigerant circuit in which a compressor, the gas cooler, a pressure reducing unit and an evaporator are sequentially annularly connected, so that an inside of a storage space of the refrigerator is cooled by the evaporator is. Wärmetauscher gemäß Anspruch 2, wobei der Kühlraum eine Verkaufsmaschine ist, in der Güter in dem Speicherraum gespeichert sind, um die Güter zu verkaufen während die Güter durch den Verdampfer gekühlt sind.A heat exchanger according to claim 2, wherein the refrigerator is a vending machine in which goods are stored in the storage space to sell the goods while the goods are cooled by the evaporator. Ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers, in dem beide Enden von jedem von einer Mehrzahl von Mikrorohren miteinander über ein Paar von Kopfteilen verbunden sind, eine wärmeaustauschende Rippe quer zu jedem Mikrorohr angebracht ist und Kohlendioxid als ein Kältemittel verwendet wird, wobei ein durch Gleichung 1 dargestellter Beurteilungsindex ξ in allen Kältemittelpfaden Gleichung 1 erfüllt,
Figure DE112013005694T5_0006
in der Dh ein hydraulischer Durchmesser von jedem Mikrorohr ist, NP die Anzahl der durch Aufteilen jedes Kopfteils hin- und herzugehenden Kältemittelpfade ist, TN die Anzahl der Mikrorohre ist, die jeden Kältemittelpfad bilden, Tl eine Länge eines Abschnitts des Mikrorohres ist, in dem die Rippe vorhanden ist, Sc eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche des Mikrorohrs ist und TAN die Gesamtanzahl der Mikrorohre ist.A method of manufacturing a heat exchanger in which both ends of each of a plurality of micro-pipes are connected to each other via a pair of headers, a heat-exchanging rib is mounted across each micro-pipe, and carbon dioxide is used as a refrigerant, one represented by Equation 1 Assessment index ξ in all refrigerant paths Equation 1 is satisfied,
Figure DE112013005694T5_0006
where D h is a hydraulic diameter of each microduct, N P is the number of refrigerant paths reciprocating by dividing each header, T N is the number of microtubes forming each refrigerant path, T l is a length of a portion of the microtube in which the rib is present, S c is a refrigerant passage cross-sectional area of the micro-pipe and T AN is the total number of the micro-pipes. Verfahren zum Herstellen des Wärmetauschers gemäß Anspruch 4, wobei der Wärmetauscher als ein Gaskühler in einem Kühlraum verwendet wird, der einen Kältemittelkreis, in dem ein Kompressor, der Gaskühler, eine Druckverringerungseinheit und ein Verdampfer nacheinander ringförmig verbunden sind, aufweist, so dass ein Inneres des Speicherraums des Kühlraums durch den Verdampfer gekühlt wird.A method of manufacturing the heat exchanger according to claim 4, wherein the heat exchanger is used as a gas cooler in a cold room having a refrigerant circuit in which a compressor, the gas cooler, a pressure reducing unit and an evaporator are sequentially annularly connected, so that an inside of the Storage space of the refrigerator is cooled by the evaporator. Verfahren zum Herstellen des Wärmetauschers gemäß Anspruch 5, wobei der Kühlraum eine Verkaufsmaschine ist, in der Güter in dem Speicherraum gespeichert werden, um die Güter zu verkaufen während die Güter durch den Verdampfer gekühlt werden.A method of manufacturing the heat exchanger according to claim 5, wherein the refrigerator is a vending machine in which goods are stored in the storage space to sell the goods while the goods are cooled by the evaporator.
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