JP5326855B2 - Heat exchanger and article storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家庭用あるいは業務用の冷蔵庫等のような冷凍機器において、冷却器等として用いられる熱交換器、およびその熱交換器を搭載した冷蔵庫等の物品貯蔵装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used as a cooler or the like in a refrigeration apparatus such as a household or commercial refrigerator, and an article storage device such as a refrigerator equipped with the heat exchanger.
近年、例えば家庭用冷蔵庫においては、本体の外寸を固定し、庫内容量を大きくする傾向にあり、これに起因して冷却システム関連部品は、年々コンパクト化が要求されている。また、業務用冷蔵庫においても、省エネルギー化と冷却システム関連部品のさらなる高効率化が要求されている。このような中で、特に省エネルギー化の要因とされる熱交換器についても、コンパクト化や高効率化の要求が高まっている。 In recent years, for example, in home refrigerators, there is a tendency to fix the outer dimensions of the main body and increase the internal capacity, and as a result, the cooling system-related parts are required to be more compact year by year. In commercial refrigerators, energy savings and higher efficiency of cooling system-related parts are required. Under such circumstances, there is an increasing demand for compactness and high efficiency even for heat exchangers that are considered to be energy saving.
その熱交換器は、原材料の高騰により、部品材料の合理化の要求が高まり、熱交換器性能を高めることと併せて、材料の薄肉化をはかる等の合理化が求められている。 In the heat exchanger, the demand for rationalization of component materials has increased due to soaring raw materials, and in addition to improving the performance of the heat exchanger, rationalization such as reducing the thickness of the material is required.
その一例として、除霜特性的にも有利である冷却風路方向に分離していない一体形のフィンを有し、かつ、経済的なアルミニウムパイプを用いることが可能な熱交換器として、所謂ドックボーン方式の熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As an example, a so-called dock is used as a heat exchanger that has integral fins that are not separated in the cooling air passage direction, which is advantageous in terms of defrosting characteristics, and that can use an economical aluminum pipe. A bone-type heat exchanger is known (see, for example, Patent Document 1).
図９乃至図１１は、上記特許文献１に記載された従来の熱交換器を示すものである。 9 to 11 show a conventional heat exchanger described in Patent Document 1 described above.
上記従来の熱交換器１０１の構成は、直管部および曲管部が連続して複数の列および段が碁盤目状に形成されるように、所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ１０２と、ドッグボーン形状の長孔１０５を板面に複数設けたプレートフィン１０３を具備し、プレートフィン１０３を複数相互に間隔を有して配置し、長孔１０５に冷媒チューブ１０２を貫通させたものである。 The conventional heat exchanger 101 has a configuration in which a straight pipe portion and a bent pipe portion are continuously bent into a meandering shape at a predetermined pitch so that a plurality of rows and steps are formed in a grid pattern. The plate 102 is provided with a plurality of tubes 102 and a plurality of dog-bone-shaped long holes 105 provided on the plate surface. The plurality of plate fins 103 are arranged at intervals from each other, and the refrigerant tubes 102 are passed through the long holes 105. It is a thing.
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。 The operation of the heat exchanger configured as described above will be described below.
まず、気流１０４の方向に空気が流れ、蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ１０２内には入口側から液冷媒が流れ、冷媒チューブ１０２内の液冷媒は、出口側に向かって徐々に蒸発していくことで、熱交換器１０１と空気が熱交換し、空気が冷却される。気流１０４と平行にプレートフィン１０３が配置されているので、長孔１０５についても気流１０４と平行になっており、長孔１０５内を貫通するような空気の流れは少ない。 First, air flows in the direction of the airflow 104, the liquid refrigerant flows from the inlet side into the meanderingly bent refrigerant tube 102, and the liquid refrigerant in the refrigerant tube 102 gradually evaporates toward the outlet side. As a result, the heat exchanger 101 and the air exchange heat, and the air is cooled. Since the plate fins 103 are arranged in parallel with the air flow 104, the long holes 105 are also parallel to the air flow 104, and there is little air flow that penetrates through the long holes 105.
また、一般的に、アルミニウムは酸化しやすいため、金属表面に強固な酸化皮膜を形成している。よって、アルミニウムの接合は、酸化皮膜除去が伴い、銅などと比べて溶接がやりにくい。 In general, since aluminum is easily oxidized, a strong oxide film is formed on the metal surface. Therefore, the joining of aluminum involves removal of the oxide film and is difficult to weld compared to copper or the like.
しかしながら、従来の形態では、冷媒チューブ１０２を蛇行状に曲げ加工して形成した後、プレートフィン１０３に形成したドッグボーン形状の長孔１０５へ挿入することができるので、冷媒チューブ１０２同士の接合を、極力少なくすることができる形態となっている。つまり、アルミニウム製の冷媒チューブを用いることに適した形態となっている。 However, in the conventional form, the refrigerant tubes 102 can be inserted into the dogbone-shaped long holes 105 formed in the plate fins 103 after being bent in a meandering manner, so that the refrigerant tubes 102 can be joined to each other. It is a form that can be reduced as much as possible. That is, it is a form suitable for using an aluminum refrigerant tube.
しかしながら、上記従来の構成では、冷媒チューブ１０２と接触してプレートフィン１０３との熱交換経路となるのは長孔１０５であり、かかる構成は、冷媒チューブ１０２が円管であるため、長孔１０５との接触部は、円の全周よりも少なくなっている。また、長孔１０５に冷媒チューブ１０２を貫通させた状態においても、長孔１０５の成形で失った空間分のプレートフィン１０３の表面積が減少しており、熱交換面積が少なくなっている。 However, in the above-described conventional configuration, the long hole 105 is in contact with the refrigerant tube 102 and becomes a heat exchange path with the plate fin 103. In this configuration, since the refrigerant tube 102 is a circular tube, the long hole 105 The number of contact parts is less than the entire circumference of the circle. Even in a state where the refrigerant tube 102 is passed through the long hole 105, the surface area of the plate fin 103 corresponding to the space lost by forming the long hole 105 is reduced, and the heat exchange area is reduced.
したがって、プレートフィン１０３に複数形成された冷媒チューブ１０２と接触する孔が円形のものに比べて、熱交換性能が劣るという課題を有していた。 Accordingly, there is a problem that the heat exchange performance is inferior to that of a circular hole in contact with the plurality of refrigerant tubes 102 formed in the plate fin 103.
また、直管部および曲管部が連続して複数の列および段が碁盤目状に形成されるように、プレートフィン１０３に長孔１０５を形成し、かつ、長孔１０５の長手方向を気流１０４と平行に配置していることで、気流１０４の上流側の冷媒チューブ１０２の死水域が下流側の冷媒チューブ１０２に架かり、熱交換特性を阻害する傾向となることと、長孔１０５内を気流１０４が通過し難く、長孔１０５による境界層前縁効果がほとんど得られない構成であった。その結果、プレートフィン１０３に複数形成された冷媒チューブ１０２と接触する孔が円形のものに比べて、熱交換性能が劣るものとなっていた。 Further, the long holes 105 are formed in the plate fins 103 so that the straight pipe portions and the curved pipe portions are continuously formed in a grid pattern, and the longitudinal direction of the long holes 105 is airflow. 104, the dead water area of the refrigerant tube 102 upstream of the air flow 104 is stretched over the refrigerant tube 102 on the downstream side, and the heat exchange characteristics tend to be inhibited. The air flow 104 is difficult to pass through, and the boundary layer leading edge effect by the long hole 105 is hardly obtained. As a result, the heat exchange performance is inferior to that of a circular hole in contact with the plurality of refrigerant tubes 102 formed in the plate fin 103.
したがって、かかる熱交換器１０１を搭載した冷蔵庫等においても、効率のよい熱交換が行なわれるとは言い難く、省エネルギー効果の向上を期待するには、限界があった。 Therefore, it is difficult to say that efficient heat exchange is performed even in a refrigerator or the like equipped with such a heat exchanger 101, and there is a limit to expecting an improvement in energy saving effect.
本発明は上記従来の如く、インラインのドッグボーン型熱交換器の課題を解決するもので、プレートフィン１０３に形成された長孔１０５の中空部に積極的に気流を流すことにより、高効率かつ経済的な熱交換器、および物品貯蔵装置を提供することを目的とするものである。 As described above, the present invention solves the problem of the in-line dog bone type heat exchanger. By actively flowing an air flow through the hollow portion of the long hole 105 formed in the plate fin 103, the present invention is highly efficient. An object of the present invention is to provide an economical heat exchanger and article storage device.
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、直管部および曲管部が連続し、かつ列方向および段方向に複数となるように蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブが貫通するプレートフィンの長孔を、前記冷媒チューブの曲管部が通過する空間面となる矩形部と、この矩形部の両端に連続して設けられ、かつ前記直管部が納まる円部を有する形状とし、さらに、前記プレートフィンを、隣り合う前記長孔の矩形部を含む段方向の領域が、前記プレートフィン間を通過する気流の方向と交差する方向に突出する如く曲げ加工したものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat exchanger according to the present invention is a refrigerant tube that is bent in a meandering manner so that a straight pipe portion and a curved pipe portion are continuous and a plurality of them are arranged in a row direction and a step direction. A rectangular portion serving as a space surface through which the curved pipe portion of the refrigerant tube passes, and a circular portion that is provided continuously at both ends of the rectangular portion and that accommodates the straight pipe portion. Further, the plate fin is bent so that a stepwise region including the rectangular portion of the adjacent elongated hole protrudes in a direction intersecting with the direction of the airflow passing between the plate fins. is there.
かかることにより、前記気流が、前記長孔の矩形部へ流れ易くなり、前記長孔部における境界層前縁効果を大きくすることができ、さらに、隣り合うプレートフィンへも気流が流れ易くなり、これに伴って、プレートフィン間を通過する気流に乱流を生じさせることができる。 As a result, the airflow can easily flow to the rectangular portion of the long hole, the boundary layer leading edge effect in the long hole portion can be increased, and the airflow can easily flow to the adjacent plate fins, Accordingly, turbulence can be generated in the airflow passing between the plate fins.
本発明の熱交換器は、伝熱面積の減小と死水域の影響による熱交換性能の低下を改善し、熱交換性能の向上をはかるもので、高効率、かつ経済的な熱交換器を得ることができる。 The heat exchanger of the present invention improves the heat exchange performance by reducing the heat transfer area and the effect of dead water area, and improves the heat exchange performance. Can be obtained.
また、本発明の物品貯蔵装置は、かかる熱交換器の搭載により、高い省エネルギー効果を得ることができる。 In addition, the article storage device of the present invention can obtain a high energy saving effect by mounting such a heat exchanger.
請求項１に記載の発明は、直管部および曲管部が連続し、かつ列方向および段方向に複数となるように蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、所定の間隔に配置され、かつ前記冷媒チューブの前記直管部が貫通する長孔を前記列方向と段方向に設けた複数のプレートフィンを具備する熱交換器において、前記長孔を、前記冷媒チューブの曲管部が通過する空間面となる矩形部と、この矩形部の両端に連続して設けられ、かつ前記直管部が納まる円部を有する形状とし、さらに、前記プレートフィンを、隣り合う前記長孔の矩形部を含む段方向の領域が、前記プレートフィン間を通過する気流の方向と交差する方向に突出する如く曲げ加工した熱交換器である。 The invention according to claim 1 is arranged at a predetermined interval with a refrigerant tube bent in a meandering manner so that the straight pipe portion and the curved pipe portion are continuous and plural in the column direction and the step direction, In addition, in the heat exchanger having a plurality of plate fins in which the straight holes of the refrigerant tubes pass through in the row direction and the step direction, the bent pipe portions of the refrigerant tubes pass through the long holes. A rectangular portion that is a space surface to be formed, a circular portion that is provided continuously at both ends of the rectangular portion, and that accommodates the straight pipe portion, and the plate fin is a rectangular portion of the adjacent long hole. Is a heat exchanger that is bent so that a region in the step direction including the projection protrudes in a direction intersecting with the direction of the airflow passing between the plate fins.
かかる構成とすることにより、前記プレートフィンの間を通過する気流が、前記長孔の矩形部を通過し易くなり、その結果、前記長孔部での境界層前縁効果を大きくし、さらに、隣り合うプレートフィンの間へも気流が流れることで、乱流を促進することができる。したがって、空気側の熱伝達率が向上し、熱交換器の性能を向上することができる。 With such a configuration, the airflow passing between the plate fins easily passes through the rectangular portion of the long hole, and as a result, the boundary layer leading edge effect in the long hole portion is increased, The turbulent flow can be promoted by the airflow flowing between the adjacent plate fins. Therefore, the heat transfer rate on the air side is improved, and the performance of the heat exchanger can be improved.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、前記プレートフィンを、前記長孔における矩形部の全域に亘って曲げ加工したものである。 According to a second aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first aspect, the plate fin is bent over the entire rectangular portion of the elongated hole.
かかることにより、前記長孔の開口部である矩形部全域を気流方向に対して傾斜させることができ、前記長孔部の境界層前縁効果と、乱流促進効果をさらに大きくすることができる。 As a result, the entire rectangular portion that is the opening of the long hole can be inclined with respect to the airflow direction, and the boundary layer leading edge effect and the turbulence promoting effect of the long hole portion can be further increased. .
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の熱交換器において、前記プレートフィンにおける曲げ加工した段方向の領域の突出寸法を、該プレートフィンの配置間隔寸法と略同等としたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first or second aspect, the protruding dimension of the bent stepwise region of the plate fin is substantially equal to the arrangement interval dimension of the plate fin. Is.
かかる構成とすることにより、前記プレートフィンが傾斜している箇所ごとに、間隔を変える必要がなくなり、前記プレートフィンの間隔を保持する治具を簡素な構成とすることができる。 By adopting such a configuration, it is not necessary to change the interval for each portion where the plate fin is inclined, and the jig for maintaining the interval between the plate fins can be simplified.
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器において、前記プレートフィンの長孔を貫通している前記冷媒チューブの間隔寸法よりも、前記長孔に挟まれた領域を挟んで位置する冷媒チューブの間隔寸法を大きくしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heat exchanger according to any one of the first to third aspects, the long hole is larger than the interval dimension of the refrigerant tube passing through the long hole of the plate fin. The space | interval dimension of the refrigerant | coolant tube located on both sides of the area | region pinched | interposed into is enlarged.
かかる構成とすることにより、前記プレートフィンを曲げ加工する前のフラットな状態
で、前記長孔を一定の間隔で形成し、その後に曲げ加工を行なうことができる。その結果、曲げ加工を必要とするプレートフィンと、曲げ加工を必要としないフラット状のプレートフィンを同じ金型にて成型することができ、しかも、前記プレートフィンの曲げ加工の角度等の変更設定も可能となり、設計の自由度を向上し、また、仕様の異なる金型を必要とすることもなく、コスト面で有利な加工を行なうことができる。
With such a configuration, the long holes can be formed at regular intervals in a flat state before the plate fin is bent, and then the bending can be performed. As a result, plate fins that require bending and flat plate fins that do not require bending can be molded in the same mold, and the angle of bending of the plate fins can be changed and set. Therefore, it is possible to improve the degree of freedom of design, and it is possible to perform machining that is advantageous in terms of cost without requiring a mold having different specifications.
請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器において、前記プレートフィンの長孔を貫通している前記冷媒チューブの間隔寸法と、前記長孔に挟まれた領域を挟んで位置する冷媒チューブの間隔寸法を略同等としたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the heat exchanger according to any one of the first to third aspects, an interval between the refrigerant tubes passing through the long holes of the plate fins, and the long holes The interval dimensions of the refrigerant tubes positioned across the sandwiched region are substantially equal.
かかる構成とすることにより、冷媒チューブの曲げ加工において、同じ曲げ半径の曲げ型を用いて連続曲げ加工が可能となる。よって、プレートフィンに傾斜部があっても、冷媒チューブの曲げ加工には複雑な機構が不要となるので安価に製作することができる。 With this configuration, the bending of the refrigerant tube enables continuous bending using a bending die having the same bending radius. Therefore, even if the plate fin has an inclined portion, a complicated mechanism is not required for bending the refrigerant tube, and therefore it can be manufactured at a low cost.
請求項６に記載の発明は、断熱空間で形成される物品貯蔵室と、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を、配管を介して環状に連結した冷凍サイクルと、前記蒸発器による冷却気流を前記物品貯蔵室内に送り込む送風機を具備した貯蔵装置において、前記蒸発器を、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器とした物品貯蔵装置である。 The invention according to claim 6 is an article storage chamber formed by a heat insulating space, a refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are connected in a ring shape via piping, and cooling by the evaporator. The storage apparatus provided with the air blower which sends an airflow into the said article storage chamber, The said evaporator is the article storage apparatus which used the heat exchanger as described in any one of Claim 1 to 5.
かかることにより、熱交換能力が安定し、効率のよい冷却運転を行うことができる。これに伴い、消費電力を抑制した物品貯蔵装置を得ることができる。 As a result, the heat exchange capacity is stabilized, and an efficient cooling operation can be performed. Along with this, an article storage device with reduced power consumption can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図である。図２は、同実施の形態１における熱交換器の正面図である。図３は、同実施の形態１における熱交換器の図２のＡ−Ａ線による側面からの断面図である。図４は、同実施の形態１における熱交換器の治具を用いた組み立て状態を示す正面図である。図５は、同実施の形態１における図４のＢ−Ｂ線による断面で一部を切り欠いた図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a front view of the heat exchanger according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view from the side of the heat exchanger according to the first embodiment, taken along line AA in FIG. FIG. 4 is a front view showing an assembled state using the jig of the heat exchanger in the first embodiment. 5 is a diagram in which a part is cut away in the cross section taken along line BB in FIG. 4 in the first embodiment.
図１乃至図３において、熱交換器１は、内部を冷媒が流動する冷媒チューブ２と、所定間隔ごとで積層状態に配置された複数のプレートフィン３を具備している。 1 to 3, the heat exchanger 1 includes a refrigerant tube 2 in which a refrigerant flows, and a plurality of plate fins 3 arranged in a laminated state at predetermined intervals.
冷媒チューブ２は、アルミ製あるいはアルミ合金製の一本の管体を、直管部２ａと曲管部２ｂが連続し、列（左右）方向Ｘおよび段（上下）方向Ｙにおいて複数となるように蛇行状に曲げ加工されたサーペンタインチューブであり、曲管部２ｂを形成する接続管を用いることなく一本の冷媒流路を形成している。 The refrigerant tube 2 is a single tube made of aluminum or aluminum alloy, in which the straight pipe portion 2a and the curved pipe portion 2b are continuous, and a plurality of refrigerant tubes 2 are arranged in the row (left and right) direction X and the step (up and down) direction Y. The serpentine tube is bent in a meandering manner, and forms one refrigerant flow path without using a connecting pipe that forms the curved pipe portion 2b.
そして、プレートフィン３に形成された長孔６に冷媒チューブ２の曲管部２ｂを貫通させることにより、冷媒チューブ２の直管部２ａがプレートフィン３と密着した構成となっている。 The straight pipe portion 2 a of the refrigerant tube 2 is in close contact with the plate fin 3 by passing the curved pipe portion 2 b of the refrigerant tube 2 through the long hole 6 formed in the plate fin 3.
長孔６は、曲管部２ｂが通過する空間面となる矩形部６ａと、直管部２ａが納まる円部６ｂを有し、該矩形部６ａの両側短辺に円形部６ｂがそれぞれ連続して形成された小判形もしくはドッグボーン形に形成されている。 The long hole 6 has a rectangular portion 6a serving as a space surface through which the curved pipe portion 2b passes, and a circular portion 6b in which the straight pipe portion 2a is accommodated, and the circular portions 6b are continuous to both short sides of the rectangular portion 6a. It is formed in an oval shape or dogbone shape.
また、プレートフィン３は、隣り合う長孔６の矩形部６ａを含む段方向Ｙの領域が、直管部２ａの管軸方向において交互に異なる方向に傾斜した傾斜部４と、この傾斜部４に挟
まれた段方向Ｙの領域である平面部５を具備した矩形波形状に曲げ加工されている。
In addition, the plate fin 3 includes an inclined portion 4 in which regions in the step direction Y including the rectangular portions 6a of the adjacent long holes 6 are alternately inclined in different directions in the tube axis direction of the straight pipe portion 2a, and the inclined portion 4 Are bent into a rectangular wave shape having a flat portion 5 which is a region in the step direction Y sandwiched between the two.
換言すると、プレートフィン３は、隣り合う長孔６の矩形部６ａを含む段方向の領域が、プレートフィン３の間を通過する気流の方向と交差する方向に突出する如く曲げ加工されている。 In other words, the plate fin 3 is bent so that a stepwise region including the rectangular portion 6 a of the adjacent long holes 6 protrudes in a direction intersecting the direction of the airflow passing between the plate fins 3.
したがって、積層関係にあるプレートフィン３の各平面部５は、直管部２ａの管軸方向において、その位置が交互にずれた配置で平行間隔を維持した配置となっている。 Accordingly, the planar portions 5 of the plate fins 3 that are in a laminated relationship are arranged such that their positions are alternately displaced in the tube axis direction of the straight pipe portion 2a and the parallel intervals are maintained.
次に、上記構成からなる熱交換器の組み立てについて説明する。 Next, assembly of the heat exchanger having the above configuration will be described.
図４、図５に示すように、熱交換器１の組み立てにおいて、プレートフィン３の位置決めに用いる治具８は、複数のクシ９と複数のスペーサ１０を交互に重ね合わせた構成となっている。クシ９は、プレートフィン３に形成された隣接する長孔６の間を挟む形で並設された複数のクシ羽部９ａと、この複数のクシ羽部９ａを連結するクシ枝部９ｂで構成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, in assembling the heat exchanger 1, the jig 8 used for positioning the plate fin 3 has a configuration in which a plurality of combs 9 and a plurality of spacers 10 are alternately stacked. . The comb 9 includes a plurality of comb blade portions 9a arranged in parallel so as to sandwich the adjacent long holes 6 formed in the plate fin 3, and a comb branch portion 9b that connects the plurality of comb blade portions 9a. Has been.
以上のように構成された位置決め用の治具８を用いて、熱交換器１を組み立てる方法について説明する。 A method of assembling the heat exchanger 1 using the positioning jig 8 configured as described above will be described.
予め傾斜部４と平面部５を具備した矩形波形状に曲げ加工されたプレートフィン３を、クシ９とスペーサ１０で挟まれたそれぞれの空間に配置し、各プレートフィン３の間隔を維持した状態で保持する。したがって、各プレートフィン３の間隔は、クシ９とスペーサ１０を重ねた厚みの分で予め決まるようになっている。 A state in which the plate fins 3 previously bent into a rectangular wave shape having the inclined portion 4 and the flat portion 5 are disposed in the spaces sandwiched between the combs 9 and the spacers 10 and the intervals between the plate fins 3 are maintained. Hold on. Therefore, the interval between the plate fins 3 is determined in advance by the thickness of the comb 9 and the spacer 10 overlapped.
かかるプレートフィン３の積層配置の結果、プレートフィン３の平面部５の領域にクシ羽部９ａが配置され、長孔６の矩形部６ａを含む傾斜部４の領域は、クシ羽部９ａに挟まれた空間部が位置することになる。 As a result of the laminated arrangement of the plate fins 3, the comb blade 9 a is arranged in the region of the flat portion 5 of the plate fin 3, and the region of the inclined portion 4 including the rectangular portion 6 a of the long hole 6 is sandwiched by the comb blade 9 a. The space part is located.
したがって、プレートフィン３の傾斜によるオフセット幅（傾斜の高さ）ｈが、隣り合うプレートフィン３の間隔ｐと同じ場合、クシ９のクシ羽部９ａは一直線上に並ぶこととなる。かかる場合は、長孔６へ冷媒チューブ２を貫通させるために、プレートフィン３を複数相互に間隔を有して配置するための治具８において、プレートフィン３が傾斜している箇所ごとに、間隔を変える必要がなくなり、治具８の構成を簡素にすることができる。 Therefore, when the offset width (inclination height) h due to the inclination of the plate fin 3 is the same as the interval p between the adjacent plate fins 3, the comb blade portions 9a of the comb 9 are aligned in a straight line. In such a case, in order to allow the refrigerant tube 2 to pass through the long hole 6, in the jig 8 for arranging a plurality of plate fins 3 at intervals, for each location where the plate fins 3 are inclined, It is not necessary to change the interval, and the configuration of the jig 8 can be simplified.
また、プレートフィン３の間隔ｐが広い、即ち空気抵抗の小さい熱交換器１の場合には、傾斜角度を大きくすることができ、逆にプレートフィン３の間隔ｐが狭い、即ち空気抵抗の大きい熱交換器１の場合には、傾斜角度を小さくせざるを得ない構成となるもので、本実施の形態１の如く、プレートフィン３の傾斜によるオフセット幅ｈを、隣り合うプレートフィン３の間隔ｐと略同等としたことは、熱交換器１の通風抵抗を極端に上昇させないで、かつ熱交換効率を向上させることができる構成である。 Further, in the case of the heat exchanger 1 having a wide space p between the plate fins 3, that is, a low air resistance, the inclination angle can be increased, and conversely, the space p between the plate fins 3 is narrow, that is, the air resistance is large. In the case of the heat exchanger 1, the inclination angle must be reduced. As in the first embodiment, the offset width h due to the inclination of the plate fins 3 is set to the interval between adjacent plate fins 3. Substantially the same as p is a configuration that can improve the heat exchange efficiency without extremely increasing the ventilation resistance of the heat exchanger 1.
なお、図４に示すように、プレートフィン３の傾斜部４を貫通している冷媒チューブ２間のピッチ（長孔６を貫通している冷媒チューブ２の間隔寸法）Ｗ１よりも、平面部５を貫通している冷媒チューブ２間のピッチ（長孔６に挟まれた領域を挟んで位置する冷媒チューブ２の間隔寸法）Ｗ２が大きい場合は、傾斜部４を加工する前の平板状で、かつ長孔６の間隔を一定にして形成したプレートフィン３を形成し、その後、後加工により傾斜部４を形成する製作方法が可能になるため、傾斜部４を必要とするプレートフィン３と、傾斜部４のないフラット状のプレートフィン３を同じ金型を用いて製作することができる。しかも傾斜部４の傾斜角度等は、後加工で自由に設定することができるので、設計の自由
度が増し、また、仕様の異なる金型を必要とすることもないため、コスト面で有利な加工を行なうことができる。
As shown in FIG. 4, the plane portion 5 is larger than the pitch W1 between the refrigerant tubes 2 penetrating the inclined portions 4 of the plate fins 3 (interval size of the refrigerant tubes 2 penetrating the long holes 6) W1. When the pitch between the refrigerant tubes 2 penetrating through the gap (interval size of the refrigerant tubes 2 located across the region sandwiched between the long holes 6) W2 is large, the flat plate shape before processing the inclined portion 4, In addition, since the plate fin 3 formed with a constant interval between the long holes 6 can be formed, and then the inclined portion 4 can be formed by post-processing, the plate fin 3 that requires the inclined portion 4; The flat plate fin 3 without the inclined portion 4 can be manufactured using the same mold. In addition, since the inclination angle of the inclined portion 4 can be freely set by post-processing, the degree of freedom of design is increased, and a die having a different specification is not required, which is advantageous in terms of cost. Processing can be performed.
さらに、プレートフィン３の傾斜部４を貫通している冷媒チューブ２間のピッチＷ１と、平面部５を貫通している冷媒チューブ２間のピッチＷ２が略同等である場合には、冷媒チューブ２の曲げ加工において、同じ曲げ半径の曲げ型を用いて連続曲げ加工が可能となる。したがって、傾斜部４を形成したプレートフィン３の場合であっても、冷媒チューブ２の曲げ加工には複雑な機構が伴わないため、安価に製作することができる。 Furthermore, when the pitch W1 between the refrigerant tubes 2 penetrating the inclined part 4 of the plate fin 3 and the pitch W2 between the refrigerant tubes 2 penetrating the flat part 5 are substantially equal, the refrigerant tube 2 In this bending process, it is possible to perform a continuous bending process using a bending die having the same bending radius. Therefore, even in the case of the plate fin 3 in which the inclined portion 4 is formed, the bending of the refrigerant tube 2 does not involve a complicated mechanism, so that it can be manufactured at low cost.
以上のように構成された熱交換器１において、熱交換器１を通過する気流７は、所定間隔ごとに配置されたプレートフィン３の間を通過する。さらに詳述すると、冷媒チューブ２から離れた部位を通過する気流は、図２、図３の矢印ａで示す如く、平面部５に沿いながら傾斜部４に沿って曲がり、さらに後段の平面部５、傾斜部４に沿った流れを繰り返しながら（蛇行しながら）プレートフィン３の間を通過する。 In the heat exchanger 1 configured as described above, the airflow 7 passing through the heat exchanger 1 passes between the plate fins 3 arranged at predetermined intervals. More specifically, as shown by an arrow a in FIGS. 2 and 3, the airflow passing through a part away from the refrigerant tube 2 bends along the inclined portion 4 along the flat portion 5, and further, the flat portion 5 at the rear stage. , Passing between the plate fins 3 while repeating (meandering) the flow along the inclined portion 4.
また、冷媒チューブ２の近傍を通過する気流の大部分は、図２、図３の矢印ｂで示す如く、傾斜部４の位置で、長孔６の矩形部６ａを貫通し、隣り合うプレートフィン３側に流れ込む。このとき、矩形部６ａが境界層前縁部となるので、熱伝達効率を押し上げる効果を得ることができる。 Further, most of the airflow passing through the vicinity of the refrigerant tube 2 passes through the rectangular portion 6a of the long hole 6 at the position of the inclined portion 4 as shown by the arrow b in FIGS. Flow into side 3. At this time, since the rectangular portion 6a becomes the boundary layer leading edge portion, an effect of increasing the heat transfer efficiency can be obtained.
そして、その気流ｂは、冷媒チューブ２に衝突して左右に分離し、隣の段の冷媒チューブ２で分離した気流ｂと、冷媒チューブ２から離れた部位を通過してきた気流ａと合流し、気流の乱れを作り出す。よって、乱流の形成が促進され、さらに熱伝達効率を向上させる作用が行なわれる。 Then, the air flow b collides with the refrigerant tube 2 and is separated into left and right, and the air flow b separated by the refrigerant tube 2 in the next stage and the air flow a that has passed through a part away from the refrigerant tube 2 are merged. Create turbulence in the airflow. Therefore, the formation of turbulent flow is promoted, and the effect of improving the heat transfer efficiency is performed.
したがって、長孔６の開口空間である矩形部６ａに気流が流れ易くなることで、長孔６部で生成される境界層前縁効果が大きくなり、また、隣り合うプレートフィン３へも気流ａ、ｂが流れることに伴う乱流促進作用を得ることができ、これらの作用によって空気側の熱伝達率が向上し、熱交換器１の性能を向上することができる。さらに、プレートフィン３は、曲げ加工のみであるため、その表面は平らであり、着霜特性および除霜特性を悪化させる要因もない。 Accordingly, since the airflow easily flows into the rectangular portion 6a which is the opening space of the long hole 6, the boundary layer leading edge effect generated in the long hole 6 portion is increased, and the airflow a is also applied to the adjacent plate fins 3. , B can be obtained and the turbulent flow promoting action can be obtained. The heat transfer coefficient on the air side can be improved by these actions, and the performance of the heat exchanger 1 can be improved. Furthermore, since the plate fin 3 is only bent, the surface thereof is flat, and there is no factor that deteriorates the frost formation characteristics and the defrost characteristics.
なお、本実施の形態１における傾斜部５は、図３に示す如くその起点Ｐ１と終点Ｐ２を、矩形部６ａを含む列方向Ｘの領域において、冷媒チューブ２の周縁に微小の平面を残す位置としているが、矩形部６ａの最外側を起点ｐ１、終点ｐ２とする曲げ加工とすることにより、長孔６の矩形部６ａの境界層前縁効果と、乱流促進効果を最大化することができ、傾斜角度を最小限にした中で、最大の効果をあげることが可能となる。 In addition, as shown in FIG. 3, the inclined portion 5 in the first embodiment has a starting point P1 and an ending point P2 at positions where a minute plane is left on the periphery of the refrigerant tube 2 in the region in the column direction X including the rectangular portion 6a. However, it is possible to maximize the boundary layer leading edge effect and the turbulent flow promotion effect of the rectangular portion 6a of the long hole 6 by bending the outermost portion of the rectangular portion 6a as the starting point p1 and the ending point p2. It is possible to achieve the maximum effect while minimizing the inclination angle.
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における熱交換器の図３相当図である。図７は、同実施の形態２における熱交換器の冷媒チューブの異なる配列状態を示す図３相当図である。なお、先の実施の形態１と同一の構成要件については、同一の符号を付して説明し、先の実施の形態１と相違する点を主体に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 of the heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 3 showing different arrangement states of the refrigerant tubes of the heat exchanger according to the second embodiment. The same constituent elements as those of the first embodiment will be described with the same reference numerals, and the points different from the first embodiment will be mainly described.
図６において、プレートフィン３は、熱交換器１を通過する気流７の方向において、傾斜部４で挟まれた最前段の平面部５および傾斜部４で挟まれた最後段の平面部５が、図中手前に突出し、次段の傾斜部４で挟まれた平面部５が、図中奥行方向となるように曲げ加工されている。 In FIG. 6, the plate fin 3 includes a front plane part 5 sandwiched between the inclined parts 4 and a last plane part 5 sandwiched between the inclined parts 4 in the direction of the airflow 7 passing through the heat exchanger 1. The flat surface portion 5 that protrudes toward the front in the figure and is sandwiched between the inclined portions 4 in the next stage is bent so as to be in the depth direction in the drawing.
そして、冷媒チューブ２の配列は、実施の形態１の冷媒チューブ２の引き回しを基調に
し、気流７の方向において重なる関係にある直管部２ａを、段方向Ｙにおいて前段の直管部２ａの間に、後段の直管部２ａが位置する如く千鳥状に配列し、隣接する直管部２ａが気流７の方向において重ならないように配置した構成としている点が、先の実施の形態１と相違している。
The arrangement of the refrigerant tubes 2 is based on the routing of the refrigerant tubes 2 of the first embodiment, and the straight pipe portions 2a that overlap in the direction of the airflow 7 are arranged between the straight pipe portions 2a of the previous stage in the step direction Y. In addition, it is different from the first embodiment in that it is arranged in a staggered manner so that the straight pipe portions 2a at the rear stage are located and the adjacent straight pipe portions 2a are arranged so as not to overlap in the direction of the air flow 7. doing.
したがって、熱交換器１を通過する気流７において、冷媒チューブ２から離れた部位を通過する気流は、図６の矢印ａで示す如く、平面部５に沿いながら傾斜部４に沿って曲がり、さらに後段の平面部５、傾斜部４に沿った流れを繰り返し、上下と左右方向に蛇行しながらプレートフィン３の間を通過する。 Therefore, in the air flow 7 passing through the heat exchanger 1, the air flow passing through a part away from the refrigerant tube 2 bends along the inclined portion 4 along the flat portion 5 as shown by the arrow a in FIG. The flow along the flat portion 5 and the inclined portion 4 in the subsequent stage is repeated, and passes between the plate fins 3 while meandering in the vertical and horizontal directions.
また、冷媒チューブ２の近傍を通過する気流の大部分は、図６の矢印ｂで示す如く、傾斜部４の位置で、長孔６の矩形部６ａを貫通し、隣り合うプレートフィン３側に流れ込む。このとき、矩形部６ａが境界層前縁部となるので、熱伝達効率を押し上げる効果を得ることができる。 Further, most of the airflow passing through the vicinity of the refrigerant tube 2 passes through the rectangular portion 6a of the long hole 6 at the position of the inclined portion 4 as shown by the arrow b in FIG. Flows in. At this time, since the rectangular portion 6a becomes the boundary layer leading edge portion, an effect of increasing the heat transfer efficiency can be obtained.
そして、その気流ｂは、その一部が冷媒チューブ２に衝突して左右に分離し、隣の段の冷媒チューブ２で分離した気流ｂと、冷媒チューブ２から離れた部位を通過してきた気流ａと合流し、先の実施の形態１と異なった気流の乱れを作り出す。よって、乱流の形成が促進され、さらに熱伝達効率を向上させる作用が行なわれる。 A part of the air flow b collides with the refrigerant tube 2 and is separated into right and left, and the air flow b separated by the adjacent refrigerant tube 2 and the air flow a that has passed through a part away from the refrigerant tube 2. And turbulence of airflow different from that of the first embodiment is created. Therefore, the formation of turbulent flow is promoted, and the effect of improving the heat transfer efficiency is performed.
したがって、長孔６の開口空間である矩形部６ａに気流が流れ易くなることで、長孔６部で生成される境界層前縁効果が大きくなり、また、隣り合うプレートフィン３へも気流ａ、ｂが流れることに伴う乱流促進作用により、空気側の熱伝達率が向上し、熱交換器１の性能を向上することができる。 Accordingly, since the airflow easily flows into the rectangular portion 6a which is the opening space of the long hole 6, the boundary layer leading edge effect generated in the long hole 6 portion is increased, and the airflow a is also applied to the adjacent plate fins 3. By the turbulent flow promoting action accompanying the flow of b, the heat transfer coefficient on the air side is improved, and the performance of the heat exchanger 1 can be improved.
しかも、前述の冷媒チューブ２の千鳥状配置に伴って矩形部６ａが気流ａと交差するように延出しているため、境界層前縁部の効果が得られる範囲が広く、熱交換能力の向上が期待できる。 In addition, since the rectangular portion 6a extends so as to intersect the air flow a in accordance with the staggered arrangement of the refrigerant tubes 2, the range in which the boundary layer leading edge can be obtained is wide, and the heat exchange capability is improved. Can be expected.
図７に示すプレートフィン３は、熱交換器１を通過する気流７の方向において、傾斜部４で挟まれた最前段の平面部５および傾斜部４で挟まれた最後段の平面部５が、図中手前に突出し、次段の傾斜部４で挟まれた平面部５が、図中奥行方向となるように曲げ加工されている。 In the plate fin 3 shown in FIG. 7, in the direction of the airflow 7 passing through the heat exchanger 1, the foremost plane portion 5 sandwiched between the inclined portions 4 and the last plane portion 5 sandwiched between the inclined portions 4 are provided. The flat surface portion 5 that protrudes toward the front in the figure and is sandwiched between the inclined portions 4 in the next stage is bent so as to be in the depth direction in the drawing.
そして、冷媒チューブ２の配列は、実施の形態１の冷媒チューブ２の引き回しを基調にし、気流７の方向において直管部２ａが重なる関係を維持しながら、列方向Ｘにおいて前段の重なる関係にある直管部２ａの間に、後段の直管部２ａが位置する如く千鳥状に配列された構成としている点が、先の実施の形態１と相違している。 The arrangement of the refrigerant tubes 2 is based on the routing of the refrigerant tubes 2 according to the first embodiment, and has a relationship of overlapping the previous stage in the column direction X while maintaining the relationship in which the straight pipe portions 2a overlap in the direction of the airflow 7. A difference from the first embodiment is that the straight pipe part 2a is arranged in a staggered manner between the straight pipe parts 2a.
したがって、熱交換器１を通過する気流７において、冷媒チューブ２から離れた部位を通過する気流は、図７の矢印ａで示す如く、平面部５に沿いながら傾斜部４に沿って曲がり、さらに後段の平面部５、傾斜部４に沿った流れを繰り返し、上下と左右方向に蛇行しながらプレートフィン３の間を通過する。 Therefore, in the air flow 7 passing through the heat exchanger 1, the air flow passing through a part away from the refrigerant tube 2 bends along the inclined portion 4 along the flat portion 5 as shown by the arrow a in FIG. The flow along the flat portion 5 and the inclined portion 4 in the subsequent stage is repeated, and passes between the plate fins 3 while meandering in the vertical and horizontal directions.
また、冷媒チューブ２の近傍を通過する気流の大部分は、図７の矢印ｂで示す如く、傾斜部４の位置で、長孔６の矩形部６ａを貫通し、隣り合うプレートフィン３側に流れ込む。このとき、矩形部６ａが境界層前縁部となるので、熱伝達効率を押し上げる効果を得ることができる。 Further, most of the airflow passing through the vicinity of the refrigerant tube 2 passes through the rectangular portion 6a of the long hole 6 at the position of the inclined portion 4 as shown by the arrow b in FIG. Flows in. At this time, since the rectangular portion 6a becomes the boundary layer leading edge portion, an effect of increasing the heat transfer efficiency can be obtained.
そして、その気流ｂは、その一部が冷媒チューブ２に衝突して左右に分離し、隣の段の
冷媒チューブ２で分離した気流ｂと、冷媒チューブ２から離れた部位を通過してきた気流ａと合流し、先の実施の形態１と異なった気流の乱れを作り出す。よって、乱流の形成が促進され、さらに熱伝達効率を向上させる作用が行なわれる。
A part of the air flow b collides with the refrigerant tube 2 and is separated into right and left, and the air flow b separated by the adjacent refrigerant tube 2 and the air flow a that has passed through a part away from the refrigerant tube 2. And turbulence of airflow different from that of the first embodiment is created. Therefore, the formation of turbulent flow is promoted, and the effect of improving the heat transfer efficiency is performed.
したがって、長孔６の開口空間である矩形部６ａに気流が流れ易くなることで、長孔６部で生成される境界層前縁効果が大きくなり、また、隣り合うプレートフィン３へも気流ａ、ｂが流れることに伴う乱流促進作用により、空気側の熱伝達率が向上し、熱交換器１の性能を向上することができる。 Accordingly, since the airflow easily flows into the rectangular portion 6a which is the opening space of the long hole 6, the boundary layer leading edge effect generated in the long hole 6 portion is increased, and the airflow a is also applied to the adjacent plate fins 3. By the turbulent flow promoting action accompanying the flow of b, the heat transfer coefficient on the air side is improved, and the performance of the heat exchanger 1 can be improved.
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における物品貯蔵装置の構成を示す模式図である。なお、ここでは、蒸発器（冷却器）を実施の形態１の熱交換器とし、実施の形態１の構成要件と同様の構成要件には同一の符号を付して説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of an article storage device according to Embodiment 3 of the present invention. Here, the evaporator (cooler) is the heat exchanger of the first embodiment, and the same constituent elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図８において、貯蔵装置本体４１は、内部に、前面が開口し、断熱材によって囲われた第一貯蔵室４２ａと第二貯蔵室４２ｂを具備し、前面に、第一貯蔵室４２ａおよび第二貯蔵室４２ｂに対応して前記開口を開閉する断熱性を有する第一扉４３ａおよび第二扉４３ｂを具備している。 In FIG. 8, the storage device body 41 includes a first storage chamber 42 a and a second storage chamber 42 b that are open on the front surface and surrounded by a heat insulating material, and the first storage chamber 42 a and the second storage chamber 42 b are formed on the front surface. A first door 43a and a second door 43b having heat insulation for opening and closing the opening corresponding to the storage chamber 42b are provided.
また、第一貯蔵室４２ａと第二貯蔵室４２ｂは、連絡通路４４ａ、４４ｂを介して連通している。 The first storage chamber 42a and the second storage chamber 42b communicate with each other via communication passages 44a and 44b.
さらに、貯蔵装置本体４１の内部には、圧縮機４５、凝縮器４６、減圧装置４７、熱交換器（蒸発器）１を配管により環状に連結した冷凍サイクルが設けられており、熱交換器１は、第一貯蔵室４２ａに配置されている。また、第一貯蔵室４２ａには、熱交換器１で冷却された冷気を、矢印Ａで示す如く積極的に第一貯蔵室４２ａ内を循環させる送風機４８が設けられている。第二貯蔵室４２ｂは、矢印Ｂで示す如く連絡通路４４ａ、４４ｂを介して流入した第一貯蔵室４２ａの一部の冷気の循環によって冷却される。 Furthermore, a refrigeration cycle in which a compressor 45, a condenser 46, a decompression device 47, and a heat exchanger (evaporator) 1 are connected in a ring shape by piping is provided inside the storage device body 41. Is disposed in the first storage chamber 42a. The first storage chamber 42a is provided with a blower 48 that actively circulates the cool air cooled by the heat exchanger 1 as shown by an arrow A in the first storage chamber 42a. The second storage chamber 42b is cooled by the circulation of a part of the cool air flowing into the first storage chamber 42a through the communication passages 44a and 44b as shown by the arrow B.
したがって、熱交換器１は、実施の形態１で説明したように、プレートフィン３を、傾斜部４と平面部５を有する矩形波形状に曲げ加工し、長孔６部で生成される境界層前縁効果を大きくし、かつプレートフィン３の間を流れる気流に乱流作用をもたらす構成としているため、熱交換能力が高く、効率のよい冷却運転を行うことができる。これに伴い、消費電力を抑制した物品貯蔵装置を得ることができる。 Therefore, as described in the first embodiment, the heat exchanger 1 bends the plate fin 3 into a rectangular wave shape having the inclined portion 4 and the flat portion 5, and is a boundary layer generated by the long hole 6 portion. Since the leading edge effect is increased and a turbulent action is exerted on the airflow flowing between the plate fins 3, the heat exchange capability is high and an efficient cooling operation can be performed. Along with this, an article storage device with reduced power consumption can be obtained.
本発明にかかる熱交換器は、安定した熱交換器性能を確保できるので、冷蔵庫、自販機等のように家庭用から産業用に亘る冷凍機器の冷却器、あるいは放熱器として幅広く利用することができるものである。 Since the heat exchanger according to the present invention can secure stable heat exchanger performance, it can be widely used as a refrigerator or a radiator of refrigeration equipment ranging from household use to industrial use such as refrigerators and vending machines. Is.
１ 熱交換器
２ 冷媒チューブ
２ａ 直管部
２ｂ 曲管部
３ プレートフィン
４ 傾斜部
５ 平面部
６ 長孔
６ａ 矩形部
６ｂ 円形部
７ 気流方向
８ 治具
Ｘ 列方向
Ｙ 段方向
４１ 貯蔵装置本体
４２ａ 第一貯蔵室
４２ｂ 第二貯蔵室
４５ 圧縮機
４６ 凝縮器
４７ 減圧装置
４８ 送風機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger 2 Refrigerant tube 2a Straight pipe part 2b Curved pipe part 3 Plate fin 4 Inclination part 5 Plane part 6 Long hole 6a Rectangular part 6b Circular part 7 Air flow direction 8 Jig X row direction Y Stage direction 41 Storage device main body 42a First storage chamber 42b Second storage chamber 45 Compressor 46 Condenser 47 Pressure reducing device 48 Blower
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