JPS6183891A - 冷凍機械用熱交換器 - Google Patents

冷凍機械用熱交換器

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JPS6183891A
JPS6183891A JP20489884A JP20489884A JPS6183891A JP S6183891 A JPS6183891 A JP S6183891A JP 20489884 A JP20489884 A JP 20489884A JP 20489884 A JP20489884 A JP 20489884A JP S6183891 A JPS6183891 A JP S6183891A
Authority
JP
Japan
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tube
heater
pipe
refrigerant
fins
Prior art date
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Pending
Application number
JP20489884A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuaki Yamagishi
勝明 山岸
Akio Mitani
三谷 明男
Masatoshi Shimura
志村 政利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6183891A publication Critical patent/JPS6183891A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06Removing frost
    • F25D21/08Removing frost by electric heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Defrosting Systems (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高効率化、専有体積の減少化、着霜分布の均
一化および除霜エネルギの減少化を図れるようにした冷
凍機械用熱交換器に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知のように、強制循環型の冷凍機械、たとえばファン
クール型の冷蔵庫やショーケースにあっては、冷蔵室(
あるいは冷凍室)と熱交換器を収容する冷却室とが別々
に設けられている。そして、両室間を連絡路を介して直
列に接続するとともに両室間において空気を強−副循環
させることによって冷蔵室内を所定の温度に冷却するよ
うにしている。
ところで、このような冷凍機械に組込まれる蒸発用の熱
交検器としては、従来、プレートフィン型の熱交換器が
専ら使用されていた。しかし、最近では、冷媒管とフィ
ンとをアルミニウムの押出し一体成形加工で形成した熱
交換用管体を用いて熱交換器を構成することが提案され
ており、このようにして製作された熱交換器がすでに一
部の冷蔵庫に組込まれている。この一体成形型の熱交換
用管体で構成された熱交換器は、プレートフィン型のも
のに比べて、本質的に熱伝達率が高く、しかも圧力損失
が小さいと言う利点を備えている。
しかしながら、一体成形型の熱交換用管体を使用して構
成された従来の熱交換器にあっては、フィンの先端同志
が対向するように各フィンを設けているため、プレート
フィン型の熱交換器に比べて専有体積が大きく、この結
果、冷凍機械全体が大形化する問題があった。また、冷
凍機械を運転するときには、定期的あるいは不定期的に
熱交換器の表面に付着した霜を取り除く必要があるが、
この除霜のインターバルが短いばかりが除霜に長時間を
要し、除霜効率が低く、しかも着霜分布が不均一になる
などの問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、一体成形型の熱交換用管体を用
い、なおかつ高効率化、専有体積の減少化、着霜分布の
均一化および除霜エネルギの減少化を図れる冷凍機械用
熱交換器を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明に係る冷凍機械用熱交換器は、冷媒管と、この冷
媒管に対して帯状の接続部を介して並列に接続され内部
に除霜用電気ヒータが挿設されるヒータ管と、このヒー
タ管の表面および前記冷媒管の表面で上記ヒータ管の中
心と上記冷媒管の中心とを結ぶ線上にそれぞれ突設され
た冷媒管側フィンおよび上記冷媒管側フィンの根本から
先端までの長さより短いヒータ管側フィンとを備え、ア
ルミニウムの一体押出し成形加工で形成されてなる熱交
換用管体を、上記冷媒管の中心と上記ヒータ管の中心と
を結ぶ線に直交する面上で、上記冷媒管内を通流する冷
媒と熱交換する熱交換流体の流れ方向と直交する方向に
屈曲しながら上記流れ方向と平行する方向に延びる関係
に蛇行配置して構成されたものであって、前記冷媒管側
フィンおよびヒータ管側フィンはそれぞれ管軸方向に複
数の短冊状フィン片に分離され、かつ各短冊状フィン片
は前記熱交換流体の流れ方向とほぼ平行するように根本
部分が捻られたものとなっている。
(発明の効果) 上記構成であると、冷媒管の表面およびヒータ管の表面
に突設されている冷媒管側フィンとヒータ管側フィンと
の突出方向は、熱交換用管体が蛇行進行する方向とは異
なっているため、゛各フィンの高さが蛇行に影響を与え
ることはないし、蛇行によってフィンの高さが制限を受
けるようなこともない。したがって、各フィンの表面積
を自由に設定できるし、また、蛇行ピッチを熱交換用管
体の工作限界まで狭くすることができる。このため、従
来のものに比べて専有体積を大幅に小さくすることがで
きる。また、各短冊状フィン片は、熱交換流体の流れ方
向にほぼ平行で、かつ流れ方向に断続的に配置されてい
ることになる。このように配列されている各フィン片の
熱伝達率は、平板境界層の前縁近傍の値となるので、極
めて大きな値となる。このため、アルミニウムの一体押
出し成形加工の熱交換用管体を用いていることと相まっ
て熱交換器の高効率化が可能となり、なお一層専有体積
を小さくすることができる。また、冷媒管側フィンの根
本から先端までの長さ比べてヒータ管側フィンのそれを
ヒータ管が存在している分だけ短くしたことによって、
冷媒管の両側に設けたフィン等の伝熱面積を等しくでき
、両者の冷が効果を揃えることができる。このため、冷
媒管側フィンの表面とヒータ管側フィンの表面とにほぼ
一様な厚さに着霜させることができる。しがも、熱交換
用管体が熱交換流体の流れの方向に対して直交している
ので、熱交換流体の流れの方向と直交する方向の着霜分
布の均一化も図ることができる。
この結果、除霜のインターバルを長くすることができ、
省エネルギ化を図ることができる。さらにまた、ヒータ
管は冷媒管に沿って冷媒管に熱的に密接した状態に設け
られているので、除霜用ヒータで発生した熱を速やかに
冷媒管に伝えることができる。したがって、なお一層除
霜エネルギの減少化を図ることができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は、本発明に係る熱交換器を組込んで構成された
ファンクール型の冷蔵庫を模式的に示すものである。
すなわち、同図において、1は食品等を貯蔵する冷蔵室
を示している。この冷jil!1には、開閉自在なfi
2が設けてあり、また対向する2つの側壁には冷気を導
入するための導入口3および排出するための排出口4が
設けられている。そして、上記導入口3および排出口4
は、連絡路を介して冷却室5に通じている。冷却室5内
には、本発明に係る熱交換B6と、冷蔵v1内の空気を
冷蔵室1〜冷却室5〜冷蔵室1の経路で強制循環させる
ファン7とが収容されている。
しかして、熱交換器6は、第2図に示すように、蛇行配
置された熱交換用管体11を主体にして構成されている
。熱交換用管体11は、アルミニウムの一体押出し成形
加工によて形成されたもので、第3図に示すように、冷
媒管12と、この冷媒管12に対して帯状の接続部13
を介して並列に接続されたヒータ管14と、冷媒管12
の表面およびヒータ管14の表面でヒータ管14の中心
と冷媒管12の中心とを結ぶ線上にそれぞれ突設された
冷媒管側フィン15および上記冷媒管側フィン15の根
本から先端までの長さに比べてそれが短いヒータ管側フ
ィン16とで構成されている。冷媒管側フィン158よ
びヒータ管側フィン16には、管軸と直交する切り込み
が管軸方向に一定ピッチで設けてあり、この切り込みに
よって各フィン15.16は複数の短冊状フィン片17
.18に分離されている。そして、各短冊状フィン片1
7.18は、管軸と直交するように、その根本部分が捻
られている。
このように構成された熱交換用管体11が、上記ヒータ
管14内に除霜用ヒータ19を挿設された後、冷媒管1
2の中心とヒータ管14の中ノらとを結ぶ線と直交する
面上で、冷却室5内を通流する空気の流れ方向Yと直交
する方向に屈曲しながら上記流れ方向Yと平行する方向
に延びる関係に蛇行配置されて熱交換器6が構成されて
いるのである。
ここで、上記熱交換器6の製作過程を簡単に説明する。
まず、アルミニウムの一体押出し成形加工によって、第
4図(a)に示すように冷媒管12と、帯状の接続部1
3と、ヒータ管14と、冷媒管側フィン15と、ヒータ
管側フィン16とが一体化された熱交換用管体11を製
作する。次に、同図(b)に示すように、冷媒管側フィ
ン15およびヒータ管側フィン16に管軸と直交する切
り込みPを管軸方向に所定のピッチで設ける。次に、切
込みPによって管軸方向に複数形成された短冊状フィン
片17.18の根本部分を捻って第3図に示すように管
軸と直交させる。しかる後に、熱交換用管体11を、前
述した条件が満たされるように蛇行配置して熱交換器6
を形成する。
しかして、上記のように構成され、上記のように冷却室
5内に収容された熱交換器6における冷媒管12の両端
部およびヒータ管14の両端部は、それぞれ冷却室5の
側壁を気密に貫通して外部に導かれている。そして、冷
媒管12の一端部は第1図に示すように圧縮機21、凝
縮器22、膨張弁23を直列に介して冷媒管12の他端
部に接続されている。また、冷却室5外に導かれた除霜
用電気ヒータ19の両端は、スイッチ24を介して電#
i25に接続されている。そして、上記スイッチ24、
圧縮機21、ファン7は、図示しない制御装置によって
駆動制御される。制御装置は、冷蔵室1内に設けられた
温度センサによって冷R’J1内の温度を検出し、この
温度が常に設定された範囲内の値となるように圧縮機2
1をON、OFF III 12II している。また
、制御装置は、熱交換器6の近傍に設けられた着霜セン
サによって、熱交換器6の上流側表面に付着した霜の厚
みを検出し、この厚みが所定の値に達した時点で所定期
間、圧m礪21およびファン7をOFF、スイッチ24
をONに制御するようにしている。なお、除霜用電気ヒ
ータ19に通電すると熱交換器6の表面に付着している
霜が溶は水滴と成って冷却苗5の底部に落下するが、こ
の水滴は公知の手段で外部に排出される。
熱交換器6を上記のように構成しているので、熱交換器
6の効率の向上化および専有体積の減少化を図れ、もっ
て冷蔵庫の小型化を図ることができる。すなわち、冷媒
管側フィン15とヒータ管側フィン16とは、熱交換管
体11の蛇行進行方向とは異なる方向に突設されている
。したがって、各フィン15.16の高さが蛇行に影響
を与えることはない。このため、各フィン15.16の
表面積を自由に設定できるし、また蛇行ピッチも十分に
狭くすることができる。したがって、専有体積を減少さ
せることができる。
また、冷媒管側フィン15およびヒータ管側フィン16
をそれぞれ管軸方向に複数の短冊状フィン片17.18
に分離し、これら短日状フィン片17.18を空気の流
れ方向Yとほぼ平行するように捻っているので、空気の
流れ方向Yにほぼ平行な短冊状フィン序列が複数形成さ
れていることになる。したがって、各短冊状フィン片1
7.18の空気の流れ方向へのピッチ、つまり蛇行ピッ
チを狭くすることによって、熱伝達率を向上させること
が容易に行なえ、なお一層専有体積を減少させることが
できる。すなわち、流れに平行に置かれた平板の熱伝達
率α は、次式で表わされる。
αa = (0,664λR″6P%)/Pr ただし、λは空気の熱伝達率、Pはピッチ、R8はレイ
ノルズ数、P はプラントル数である。
この式から分るようにピッチを狭くすることによって容
易に熱伝達率を向上させることができる。
また、冷媒管側フィン15の根本から先端までの長さに
対し、と−タ管側フィン16の根本から先端までの長さ
をヒータ管14が存在している分だけ短くしているので
、冷媒管12の中心を境にして、フィン15側とフィン
16側との冷却効果を等しく設定できる。したがって、
冷媒管側フィン15の表面とヒータ管側フィン16の表
面とに一様な厚さに着霜させることができる。しかも、
空気の流れ方向Yに対して熱交換用管体11を直交させ
ているので、空気の流れ方向と直交する方向に沿っての
着霜分布も均一化できる。したがって、除霜のインター
バルを長くすることができ、省エネルギ化を図ることが
できる。また、ヒータ管14を冷媒管12に熱的に密接
させているので、除霜用電気ヒータ19で発生した熱を
効率良く冷媒管12に伝えることができ、この結果、な
お一層除霜エネルギの減少化を図ることができ、結局、
前述した本発明の効果を発揮できることになる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない、すなわち、冷媒管側フィン15およびヒータ管側
フィン16にロール圧延加工を施して各フィンの表面積
を増加させ、少ない材料で熱交換効率を大幅に増加させ
るようにしてもよい。
また、各短冊状フィン片17.18の先端部を折り曲げ
るようにして、熱交換効率を低下させることなく、熱交
換器6の、いわゆる高さを低くするようにしてもよい。
また、第5図に示すように、各短冊状フィン片17.1
8を交互に7字状に折曲げた後、管軸と直交するように
捻ってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る熱交換器を組込んだフ
ァンクール型冷蔵庫の模式的構成図・。第2図は同冷蔵
庫に組込まれた熱交換器を取出して示す斜視図、第3図
は同熱交換器を構成している熱交換用管体を局部的に取
出して示す斜視図、第4図は前記熱交換器の製作過程を
説明するための図、第5図は本発明の詳細な説明するた
めの図である。 1・・・冷蔵至、5・・・冷却至、6・・・熱交換器、
7・・・ファン、11・・・熱交換用管体、 12・・・冷媒管、13・・・接続部、14・・・ヒー
タ管、15・・・冷媒管側フィン、 16・・・ヒータ管側フィン、17.18・・・短冊状
フィン片、19・・・除霜用電気ヒータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 冷媒管と、この冷媒管に対して帯状の接続部を介して並
    列に接続され内部に除霜用電気ヒータが挿設されるヒー
    タ管と、このヒータ管の表面および前記冷媒管の表面で
    上記ヒータ管の中心と上記冷媒管の中心とを結ぶ線上に
    それぞれ突設された冷媒管側フィンおよび上記冷媒管側
    フィンの根本から先端までの長さより短いヒータ管側フ
    ィンとを備え、アルミニウムの一体押出し成形加工で形
    成されてなる熱交換用管体を、上記冷媒管の中心と上記
    ヒータ管の中心とを結ぶ線と直交する面上で、上記冷媒
    管内を通流する冷媒と熱交換する熱交換流体の流れ方向
    と直交する方向に屈曲しながら上記流れ方向と平行する
    方向に延びる関係に蛇行配置して構成されたものであつ
    て、前記冷媒管側フィンおよびヒータ管側フィンはそれ
    ぞれ管軸方向に複数の短冊状フィン片に分離されかつ各
    短冊状フィン片は前記熱交換流体の流れ方向とほぼ平行
    するように根本部分が捻られてなることを特徴とする冷
    凍機械用熱交換器。
JP20489884A 1984-09-29 1984-09-29 冷凍機械用熱交換器 Pending JPS6183891A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003081151A1 (en) * 2002-03-22 2003-10-02 Arçel K A. . Evaporator and evaporator production method
GB2424265A (en) * 2005-02-16 2006-09-20 Timothy Frank Brise Heat Exchanger including Heat Exchange Tubes with Integral Fins
CN102878725A (zh) * 2011-07-14 2013-01-16 杨伟光 一种肋片管式蒸发器
JP2013516739A (ja) * 2010-01-06 2013-05-13 エルジー・ケム・リミテッド 改善された冷却効率の、中型又は大型のバッテリパック
CN107062976A (zh) * 2017-05-21 2017-08-18 刘易铭 一种异型热交换管路结构

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