JP2012132593A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】性能を維持しながらコストの低減化を図ることができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】冷媒の流路２４１ａを構成し、かつ蛇行状に延設された冷媒通路管２４１と、冷媒通路管２４１における上流側部位と下流側部位との相互間に熱的に接続され、冷媒通路管２４１を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する内部空気との熱交換を促進させるコルゲートフィン２４４とを備えた熱交換器において、冷媒通路管２４１は、他の冷媒通路管２４１と並ぶ態様で複数設けてあり、互いに隣接する他の冷媒通路管２４１との間には、自身と隣接する他の冷媒通路管２４１とを跨るコルゲートフィン２４４の表面温度を自身と同程度の温度に保持することが可能な大きさの間隙Ｓが形成してある。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器に関し、より詳細には、冷凍サイクルやヒートポンプサイクル等を構成する熱交換器に関するものである。

従来、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を販売する自動販売機では、自動販売機本体である本体キャビネットの商品収容庫の内部（庫内）に冷凍サイクル等の構成機器である蒸発器（熱交換器）が設けられている。

このような蒸発器は、冷媒の流路が複数並設された扁平な冷媒通路管が蛇行する態様で延設され、この冷媒通路管の入口側には入口側ヘッダが、冷媒通路管の出口側には出口側ヘッダが接続されている。そして、冷媒通路管の水平延在部位間にコルゲートフィンが熱的に接続されて配設されている。より詳細には、コルゲートフィンは、波形状に屈曲されて形成されており、上記冷媒通路管の水平延在部位間に屈曲部外部が接合されて配設されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２９０１６号公報

ところで、近年においては、上述した蒸発器（熱交換器）においても性能を維持しながらコストの低減化が求められているのが実情である。

本発明は、上記実情に鑑みて、性能を維持しながらコストの低減化を図ることができる熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る熱交換器は、冷媒の流路を構成し、かつ蛇行状に延設された冷媒通路管と、前記冷媒通路管における上流側部位と下流側部位との相互間に熱的に接続され、該冷媒通路管を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する流体との熱交換を促進させるフィン部材とを備えた熱交換器において、前記冷媒通路管は、他の冷媒通路管と並ぶ態様で複数設けてあり、互いに隣接する他の冷媒通路管との間には、自身と隣接する他の冷媒通路管とを跨る前記フィン部材の表面温度を自身と同程度の温度に保持することが可能な大きさの間隙が形成してあることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒通路管が他の冷媒通路管と並ぶ態様で複数設けてあり、互いに隣接する他の冷媒通路管との間には、自身と隣接する他の冷媒通路管とを跨るフィン部材の表面温度を自身と同程度の温度に保持することが可能な大きさの間隙が形成してあるので、従来のように幅の大きい一つの冷媒通路管を設けた場合に比べて、性能を維持することができ、しかも間隙を形成することができる分だけ材料使用量を低下させることができ、製造コストを低減させることができる。従って、性能を維持しながらコストの低減化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である熱交換器が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。 図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示す断面側面図である。 図３は、図２に示した庫内熱交換器を模式的に示す背面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である熱交換器が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。

本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット１には、その内部に例えば２つの断熱仕切板２によって仕切られた３つの独立した商品収容庫３が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫３は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのもので、断熱構造を有している。

図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示す断面側面図である。かかる図２に示すように、本体キャビネット１の前面には、外扉４及び内扉５が設けてある。外扉４は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものであり、内扉５は、商品収容庫３の前面を開閉するためのものである。この内扉５は、上下に分割してあり、上側の扉５ａは商品を補充する際に開閉するものである。

上記商品収容庫３には、商品収納ラック６、搬出機構７及び搬出シュータ８が設けてある。商品収納ラック６は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群の最下位にある商品を１つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉４に設けられた商品取出口４ａに導くためのものである。

そして搬出シュータ８の下方域には庫内熱交換器２４及びヒータＨが配設してある。庫内熱交換器２４は、本実施の形態である熱交換器であり、背面ダクトＤの前面側に配設してある。この庫内熱交換器２４は、機械室９に配設された圧縮機２１、庫外熱交換器２２、膨張機構２３と冷媒配管２５を通じて順次接続されて冷媒回路（冷凍サイクル）２０を形成している。

圧縮機２１は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態（高温高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。庫外熱交換器２２は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機２１で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管２５を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。膨張機構２３は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

これら冷媒回路２０で冷媒を循環させることにより、圧縮機２１で圧縮された冷媒が庫外熱交換器２２で凝縮され、その後に膨張機構２３で断熱膨張されて庫内熱交換器２４を通過する。冷媒が庫内熱交換器２４を通過する際に、該庫内熱交換器２４が配設された商品収容庫３の内部空気（庫内空気）との間で熱交換が行われて、自身が蒸発して内部空気を冷却する。蒸発した冷媒は圧縮機２１に吸引される。

冷却された内部空気は庫内送風ファンＦ１の駆動により商品収容庫３の内部を移動し、これにより該商品収容庫３の商品収納ラック６に収納された商品は所望の温度（例えば５℃）に冷却されることになる。

ヒータＨは、庫内送風ファンＦ１の前方域に配設してある。このヒータＨは通電状態となることにより周囲空気を加熱するものである。ヒータＨにより加熱された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により商品収容庫３の内部を移動し、これにより該商品収容庫３の商品収納ラック６に収納された商品は所望の温度（例えば５５℃）に加熱されることになる。

図３及び図４は、それぞれ図２に示した庫内熱交換器を模式的に示すものであり、図３は背面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。ここで例示する庫内熱交換器２４は、冷媒通路管２４１と、入口側ヘッダ２４２と、出口側ヘッダ２４３と、コルゲートフィン（フィン部材）２４４とを備えて構成してある。

冷媒通路管２４１は、複数の冷媒の流路２４１ａが並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。本実施の形態である冷媒通路管２４１は、複数（図示の例では２つ）設けてあって、それぞれが内部空気の流れる方向に沿って並ぶ態様で左右に蛇行して形成してある。

入口側ヘッダ２４２は、冷媒通路管２４１の入口側端部に接続してあり、冷媒通路管２４１の各流路２４１ａに連通する態様で設けてある。この入口側ヘッダ２４２は、膨張機構２３で断熱膨張され、かつ冷媒配管２５を通じて供給された冷媒を各流路２４１ａに送出するためのものである。

出口側ヘッダ２４３は、冷媒通路管２４１の出口側端部に接続してあり、冷媒通路管２４１の各流路２４１ａに連通する態様で設けてある。この出口側ヘッダ２４３は、各流路２４１ａを通過した冷媒を、すなわち熱交換を行って蒸発した冷媒を圧縮機２１に接続された冷媒配管２５に送出するためのものである。

コルゲートフィン２４４は、波形状に屈曲されて形成してあり、その屈曲部外部２４４１をロウ付け等により冷媒通路管２４１における水平延在部位２４１１間に接合して配設してある。つまり、コルゲートフィン２４４は、波形状に屈曲されて形成され、かつ冷媒通路管２４１における上流側部位と下流側部位との相互間に屈曲部外部２４４１が熱的に接続されて配設してある。

このコルゲートフィン２４４は、自身の空気上流側端部２４５が空気流れの上流側に位置する冷媒通路管２４１の空気上流側端部２４１ｂよりも該上流側へ突出する態様で、並びに自身の空気下流側端部２４６が空気流れの下流側に位置する冷媒通路管２４１の空気下流側端部２４１ｃよりも該下流側へ突出する態様で配設してある。また、このコルゲートフィン２４４は、互いに隣接する冷媒通路管２４１の水平延在部位２４１１どうしを跨る態様で配設してある。

尚、図には明示していないが、コルゲートフィン２４４の表面には、細片状のルーバーが切り起こし形成されていてもよい。このようなルーバーは、コルゲートフィン２４４における空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６を除く領域に多数形成される。

上述したような庫内熱交換器（本実施の形態である熱交換器）２４においては、互いに隣接する冷媒通路管２４１の間に間隙Ｓが形成してある。かかる間隙Ｓは、その離間距離Ｌが例えば５ｍｍ以下の大きさとされ、該間隙Ｓに対応するコルゲートフィン２４４の表面温度が各冷媒通路管２４１の温度と同程度となるようにしてある。つまり、互いに隣接する冷媒通路管２４１間には、これらを跨る態様で配設されたコルゲートフィン２４４の表面温度を各冷媒通路管２４１と同程度の温度に保持することが可能な大きさの間隙Ｓが形成してある。

このような間隙Ｓを形成してあっても、コルゲートフィン２４４における該間隙Ｓに対応する個所の表面温度をこの間隙Ｓを形成する冷媒通路管２４１の温度と同程度にすることができるのは、該個所の両側には冷媒通路管２４１に熱的に接続された熱源が存在し、しかも該個所の周囲を通過する内部空気は、コルゲートフィン２４４の空気上流側端部２４５を含む空気流れ上流側の部位により冷却されて温度が低下しているためである。

以上説明したように本実施の形態である熱交換器（庫内熱交換器２４）において、冷媒通路管２４１が、他の冷媒通路管２４１と並ぶ態様で複数設けてあり、互いに隣接する他の冷媒通路管２４１との間には、自身と隣接する他の冷媒通路管２４１とを跨るコルゲートフィン２４４の表面温度を自身と同程度の温度に保持することが可能な大きさの間隙Ｓが形成してあるので、例えば特許文献１に提案されたように幅の大きい一つの冷媒通路管を設けた場合に比べて、性能を維持しながら、間隙Ｓを形成することができる分だけ材料使用量を低下させることができ、製造コストを低減させることができる。従って、本実施の形態である熱交換器によれば、性能を維持しながらコストの低減化を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。すなわち、上述した実施の形態では、コルゲートフィン２４４をフィン部材として説明したが、本発明においては、フィン部材は、冷媒通路管２４１における上流側部位と下流側部位との相互間に熱的に接続され、該冷媒通路管２４１を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する流体との熱交換を促進させることができればその形状は特に限定されるものではない。

以上のように、本発明に係る熱交換器は、自動販売機等において商品を冷却等するのに用いられる冷凍サイクルやヒートポンプサイクル等を構成する冷媒回路に有用である。

１ 本体キャビネット
２０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２３ 膨張機構
２４ 庫内熱交換器
２４１ 冷媒通路管
２４１ａ 流路
２４１１ 水平延在部位
２４２ 入口側ヘッダ
２４３ 出口側ヘッダ
２４４ コルゲートフィン（フィン部材）
２５ 冷媒配管
Ｓ 間隙

Claims (1)

1. 冷媒の流路を構成し、かつ蛇行状に延設された冷媒通路管と、
   前記冷媒通路管における上流側部位と下流側部位との相互間に熱的に接続され、該冷媒通路管を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する流体との熱交換を促進させるフィン部材と
   を備えた熱交換器において、
   前記冷媒通路管は、他の冷媒通路管と並ぶ態様で複数設けてあり、互いに隣接する他の冷媒通路管との間には、自身と隣接する他の冷媒通路管とを跨る前記フィン部材の表面温度を自身と同程度の温度に保持することが可能な大きさの間隙が形成してあることを特徴とする熱交換器。

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