JP2005233452A - スパイラルチューブを用いた熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換効率を高め、塵埃等の積層を防止し、装着作業が容易なスパイラルチューブを用いた熱交換器を提供する。
【解決手段】スパイラルチューブの配管を略渦巻き状に巻回して略円盤状の渦形熱交換体１０を形成し、該渦形熱交換体１０の盤面が前記冷却用ファンＦにより強制的に流通せしめる空気流通方向に対して略直交する位置に渦形熱交換体１０を配設する。隣接するスパイラルチューブのフィン１が相互に係合するように渦形熱交換体１０を巻回する。渦形熱交換体１０は、隣接する渦形熱交換体１０相互のフィン１が互いに係合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば冷蔵庫等、冷凍サイクル用の熱交換器として使用するのに好適なスパイラルチューブを用いた熱交換器に関するものである。

例えば、冷蔵庫の凝縮器などに用いられる熱交換器には、ワイヤーフィン型の熱交換器やプレートフィンチューブ型熱交換器、スパイラルフィンチューブ型熱交換器が使用されている。この中で、スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、他の熱交換器に比べて熱交換効率が高いことから、より多く使用されている。

特許文献１に記載されているスパイラルフィンチューブ型熱交換器は、蛇行状に屈曲された配管の周囲に熱良導性フィンを螺旋状に捲回固定し、空気流入側に位置するフィンの螺旋ピッチを、空気流出側に比較して疎としたものである。このように構成することで、塵埃等による目詰まりが生じ難くなるというものである。

一方、スパイラルフィンチューブ型熱交換器において、スパイラルフィンチューブを固定する部材が必要になっている。すなわち、従来のスパイラルフィンチューブは、例えば冷蔵庫や低温ショーケースなどの固定する位置に予め固定具を装着し、この固定具にスパイラルフィンチューブの要所を複数箇所固定するものである。

引用文献２に記載されたスパイラルフィンチューブ熱交換器の固定装置は、冷媒管に対し垂直方向に設置され、スパイラルフィンを挟み込むように下固定具の切欠き部に上固定具の爪を勘合するとともに、ネジにより固定する構造としたものである。この固定装置によると、スパイラルフィンチューブを容易に固定できると共に、スパイラルフィンチューブの外れや振動を防止できるものになっている。
特開平９−２９２１８８号公報 特開２００２−１４７９８８号公報

従来のスパイラルフィンチューブ型熱交換器は、一般にスパイラルフィンチューブを底面に沿って配設するフラットタイプや、圧縮機の横に配設されるタワータイプなどがある。これら従来のスパイラルフィンチューブ型熱交換器は、フラットタイプや、タワータイプなどに限らず、いずれも外気を取り入れて熱交換器のフィン周囲に対流せしめることで熱交換するものである。ところが、取り入れた外気の多くは熱交換器から離れた位置で対流し、僅かな外気のみが熱交換に使用されるので、効率的な熱交換はできなかった。

例えば、フラットタイプでは、底面等に装着した固定装置にスパイラルフィンチューブを固定するものになっている。その為、スパイラルフィンチューブの片面は、固定面に近接して配設されるので、このスパイラルフィンの固定面側が、固定面から離れた反対側と比べて熱交換効率が落ちることが知られている。そこで、熱交換用ファンを用いて外気を強制的に導入することも行われるが、スパイラルフィンの固定面側まで効果的に冷却することが困難になり、熱交換効率を十分に高めることができなかった。

しかも、スパイラルフィンの固定面側は風の流れが悪いので、このスパイラルフィンと固定面との間に塵埃等が詰まり易い状態になっている。したがって、特許文献１の如く、空気流入側に位置するスパイラルフィンの螺旋ピッチを、空気流出側に比較して疎とすることで、スパイラルフィン相互間に塵埃が詰まり難くすることは可能でも、このスパイラルフィンチューブの固定面側と固定面との間に詰まる塵埃を少なくすることは困難であった。

一方、従来のスパイラルフィンチューブ型熱交換器は、チューブの内部を熱媒体が循環するので、しっかりと固定しないとスパイラルフィンチューブの振動によって破損が生じたり、耳障りな振動音が発生する虞もあった。そこで、特許文献２に記載された固定装置等を用いて固定しているが、この種の固定装置では、固定装置に予め多数の固定具を装着しておき、この固定具にスパイラルフィンチューブの要所を複数箇所に亘って固定する作業になっている。そのため、この固定具自体が外気の流れの妨げになり、固定具の周辺に塵埃がより多く溜まる不都合がある。しかも、固定個所の数が多いので、スパイラルフィンチューブの装着作業に極めて多くの手間を要するものになっている。

そこで本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、熱交換効率を高め、塵埃等の積層を防止し、装着作業が容易なスパイラルチューブを用いた熱交換器の提供を目的とするものである。

上術の課題を解決するため、本発明の第１の手段は、熱媒体が流通する配管２の周囲に熱良導性のフィン１を螺旋状に捲回固定したスパイラルチューブと、該スパイラルチューブの周囲に外気を導入せしめる熱交換用ファンＦとを用いた熱交換器において、スパイラルチューブの配管を略渦巻き状に巻回して略円盤状の渦形熱交換体１０を形成し、該渦形熱交換体１０の盤面が冷却用ファンＦにより強制的に流通せしめる空気流通方向に対して直交する位置に渦形熱交換体１０を配設したことにある。

第２の手段の前記渦形熱交換体１０は、隣接するスパイラルチューブのフィン１が相互に係合するように巻回されている。

第３の手段は、前記渦形熱交換体１０は盤面相互を接するように複数連設され、各渦形熱交換体１０は、隣接する渦形熱交換体１０相互のフィン１が互いに係合するように配設されている。

第４の手段は、 前記連設された渦形熱交換体１０において、各渦形熱交換体１０ごとにスパイラルチューブの配管２に対するフィン１螺旋ピッチ、又は配管２の巻き数を変更している。

本発明によると、スパイラルフィンチューブを用いて渦形熱交換体１０を構成することで、熱交換効率を高め、装着作業を容易にすることに成功したものである。

本発明の請求項１によると、スパイラルフィンチューブの配管を略渦巻き状に巻回して略円盤状の渦形熱交換体１０を形成し、該渦形熱交換体１０の盤面が前記冷却用ファンＦにより強制的に流通せしめる空気流通方向に対して直交する位置に渦形熱交換体１０を配設したことにより、各ユニット体３の全てのフィン１は、熱交換用ファンＦによって導入される外気で極めて効率良く冷却されるものである。また、スパイラルフィンチューブの要所を固定具等で固定する必要もないので、この固定具等に塵埃が詰まる虞を解消した。しかも、筒形熱交換体１０のフィン１は、冷却用ファンＦにより強制的に流通する風の流れの中に略直交状態に配置されているから、フィン１周辺に塵埃が詰まり難くなっている。

また、請求項２により、渦形熱交換体１０のフィン１が互いに係合するように巻回固定されているので、特にスパイラルフィンチューブを固定する固定具等を用いなくても、巻回状態が確実に固定される。この結果、従来のように、多数の固定具にスパイラルフィンチューブの要所を複数箇所に亘って固定する作業などは一切不要になり、スパイラルフィンチューブの装着作業を極めて簡略化することが可能になった。

また、請求項３により、渦形熱交換体１０は盤面相互を接するように複数連設され、各渦形熱交換体１０は、隣接する渦形熱交換体１０相互のフィン１が互いに係合するように配設されているので、複数の渦形熱交換体１０が一体になり、熱交換性能を自由に高めることができる。

更に、請求項４により、連設された渦形熱交換体１０において、各渦形熱交換体１０ごとにスパイラルチューブの配管２に対するフィン１螺旋ピッチ、又は配管２の巻き数を変更することで、合理的且つ効率的な熱交換を行うことが可能になる。

本発明に係る熱交換器によると、スパイラルチューブの配管２を略渦巻き状に巻回して略円盤状の渦形熱交換体１０を形成し、該渦形熱交換体１０の盤面が前記熱交換用ファンＦによる空気流通方向に対して略直交する位置に渦形熱交換体１０を配設し、隣接する各フィン１相互が係合し合って筒形熱交換体１０の形状を維持するものである。

次に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。本発明は、スパイラルチューブを何重にも渦巻き状に巻回した渦形熱交換体１０と、外気を強制的に導入して熱交換率を高める熱交換用ファンＦとを使用するものである（図１照）。

渦形熱交換体１０は、スパイラルチューブを渦巻き状に巻回した略円盤状を成している。スパイラルチューブは、熱媒体が流通する配管２の周囲に放熱用のフィン１を螺旋状に捲回固定したものである（図４参照）。このスパイラルチューブの配管２を巻回して渦形熱交換体１０を形成する際に、隣接するスパイラルチューブのフィン１が互いに係合するように巻回することで、特に固定部材等を用いずに渦形熱交換体１０を形成することができる（図２参照）。

この渦形熱交換体１０は、単体で使用する他、複数の渦形熱交換体１０を連設して使用することも可能であり、渦形熱交換体１０の数は、設置機材や設置場所などにより任意に変更できるものである。また、渦形熱交換体１０を連設して使用する場合、各渦形熱交換体１０におけるフィン１の巻回ピッチ又は配管２の巻き数を変更することが可能である。たとえば、強制的に流通する風向の風上側に配置する渦形熱交換体１０では、配管２に対するフィン１の巻回ピッチを疎として巻回し、風下側に配置する渦形熱交換体１０におけるフィン１の巻回ピッチを密として巻回することで、各渦形熱交換体１０のフィン１に風を均一にあてることが可能になり、効率的な熱交換が可能になる（図５参照）。

更に、複数の渦形熱交換体１０を連設するとき、各渦形熱交換体１０の巻き数や直径を変更することも可能である（図６参照）。たとえば、外気の風量が渦形熱交換体１０の中心部分に集中する場合、風上側に配置する渦形熱交換体１０の巻き数を少なくして中心部に広い空間を設け、一方、風下側に配置する渦形熱交換体１０の巻き数を多くして渦形熱交換体１０の中心部により多くのフィン１が位置するように設置する。このように設置することで、風の流通特性に応じた熱交換が可能になるものである。

筒形熱交換体１０の配設位置は、空気流通方向に対して略直交する位置に渦形熱交換体１０を配設する。すなわち、前記冷却用ファンＦにより強制的に流通せしめる空気の主流に対して該渦形熱交換体１０の盤面が略直交する位置に配置するものである（図１参照）。図示の筒形熱交換体１０は、熱交換用ファンＦとの位置を固定するため、支持枠２０に装着している。該支持枠２０は、筒形熱交換体１０の両端部に配設する一対の固定枠２１と、支持枠２０に連結する連結軸２２とからなり、一方の固定枠２１を熱交換用ファンＦ装着用の枠体Ｆ２に連結したものである。

この状態で熱交換用ファンＦが回転すると、内部に導入された外気が渦形熱交換体１０のフィン１に沿って流動した後に、熱交換用ファンＦによって強制的に排気されるので、極めて効率の良い熱交換が可能になるものである（図１参照）。また、熱交換用ファンＦによって導入した外気を渦形熱交換体１０のフィン１に直接当てるようにすることも可能である。この場合、熱交換用ファンＦで導入した外気を強風で当てることが可能になり、熱交換能力をより高めることができる。尚、図示の渦形熱交換体１０において、熱媒体の流れは、外側から内側に向けて移動するようにしているが、図示例に限定されるものではない。

以上、本発明の好適な実施例として冷蔵庫の熱交換器として説明したが、他の用途に使用できることは言うまでもなく、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内における種々の設計変更は自由に行えるものである。

本発明の一実施例を示す概略断面図である。 本発明の筒形熱交換体を示す要部正面図である。 本発明の筒形熱交換体を示す概略斜視図である。 本発明のスパイラルチューブを示す要部側面図である。 本発明の渦形熱交換体の配設例を示す概略斜視図である。 本発明の渦形熱交換体の他の配設例を示す概略斜視図である。

符号の説明

Ｆ 熱交換用ファン
Ｆ１ 回転軸
Ｆ２ 枠体
１ フィン
２ 配管
１０ 渦形熱交換体
２０ 支持枠
２１ 固定枠
２２ 連結軸

Claims (4)

1. 熱媒体が流通する配管の周囲に熱良導性のフィンを螺旋状に捲回固定したスパイラルチューブと、該スパイラルチューブの周囲に外気を導入せしめる熱交換用ファンとを用いた熱交換器において、スパイラルチューブの配管を略渦巻き状に巻回して略円盤状の渦形熱交換体を形成し、該渦形熱交換体の盤面が前記冷却用ファンにより強制的に流通せしめる空気流通方向に対して略直交する位置に渦形熱交換体を配設したことを特徴とするスパイラルチューブを用いた熱交換器。
2. 前記渦形熱交換体は、隣接するスパイラルチューブのフィンが相互に係合するように巻回された請求項１記載のスパイラルチューブを用いた熱交換器。
3. 前記渦形熱交換体は盤面相互を接するように複数連設され、各渦形熱交換体は、隣接する渦形熱交換体相互のフィンが互いに係合するように配設された請求項１又は２記載のスパイラルチューブを用いた熱交換器。
4. 前記連設された渦形熱交換体において、各渦形熱交換体ごとにスパイラルチューブの配管に対するフィン螺旋ピッチ、又は配管の巻き数を変更した請求項１乃至３いずれか記載のスパイラルチューブを用いた熱交換器。
   

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