(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷媒通路を並設させた扁平状を成し、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互いに平行に延在しながら隣接する上流側の平行延在部位と下流側の平行延在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複数のフィン部材と
を備えた熱交換器において、
前記フィン部材は、波形状に屈曲されて形成され、かつ前記上流側の平行延在部位と前記下流側の平行延在部位との相互間に自身の屈曲部の外部が接続されるものであり、
前記平行延在部位の上面に熱的に接続するフィン部材と、該平行延在部位の下面に熱的に接続するフィン部材とは、互いに隣り合う屈曲部の間隔の１／２ずつ互いにずれて配設したことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）に冷凍サイクルやヒートポンプ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。
【０００３】
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状のフィン部材が熱的に接続されている。より詳細には、フィン部材は、波形状に屈曲されて形成されており、上記冷媒通路管の互いに隣接する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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した熱交換器においては、フィン部材が上記冷媒通路管の互いに隣接する水平延在部位間に屈曲部外部が熱的に接続されて配設されているので、一の水平延在部において、その上面における一のフィン部材との接続個所と、その下面における他のフィン部材との接続個所とが上下に一致してしまうことがある。このように接続個所が上下に一致してしまうと、水平延在部における冷媒通路の内壁面において冷媒の流れる方向（水平方向）に沿って温度分布が生じてしまい、冷媒の流れる方向で熱流束が特定の位置に集中し、局所的に冷媒通路の内壁面の液冷媒が消失するいわゆるドライアウトという現象を発生させてしまうことがある。このようなドライアウトが発生してしまうと、その発生個所では熱交換が行うことが困難になり、結果的に熱交換効率の低下を招来してしまう、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、熱流束が特定の位置に集中してしまうことを抑制して熱交換効率の低下を防止することができる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、複数の冷媒通路を並設させた扁平状を成し、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互いに平行に延在しながら隣接する上流側の平行延在部位と下流側の平行延在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複数のフィン部材とを備えた熱交換器において、前記フィン部材は、波形状に屈曲されて形成され、かつ前記上流側の平行延在部位と前記下流側の平行延在部位との相互間に自身の屈曲部の外部が接続されるものであり、前記平行延在部位の上面に熱的に接続するフィン部材と、該平行延在部位の下面に熱的に接続するフィン部材とは、互いに隣り合う屈曲部の間隔の１／２ずつ互いにずれて配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フィン部材が、自身が熱的に接続する前記平行延在部位の反対側の面における自身の接続個所に対応する部分の少なくとも一部には他のフィン部材が熱的に接続されないよう配設してあるので、平行延在部位における冷媒通路の内壁面において熱流束が特定の位置に集中せず、これにより局所的に冷媒通路の内壁面の液冷媒が消失するいわゆるドライアウトという現象の発生を抑制することができる。従って、熱流束が特定の位置に集中してしまうことを抑制して熱交換効率の低下を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】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】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】図４は、図２に示した庫内熱交換器を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、図３に示した二点差線で囲む部分について図４に示したＢ−Ｂ線にて切断した場合について示すものであり、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分に対応した冷媒流れ方向位置と冷媒通路の内壁面における熱流束との関係を示す図表である。
【図７】図７は、本実施の形態である熱交換器の変形例の要部を示すもので、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分に対応した冷媒流れ方向位置と冷媒通路の内壁面における熱流束との関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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は平面図である。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。
【００２２】
冷媒通路管２４１は、図５に示すように、複数の冷媒通路２４１１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。
【００２３】
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の各冷媒通路２４１１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冷媒通路２４１１に送出するためのものである。
【００２４】
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の各冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この出口側ヘッダ２４３は、各冷媒通路２４１１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。
【００２５】
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２４１２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、冷媒通路管２４１における互いに平行に延在しながら隣接する上流側の水平延在部位（平行延在部位）２４１２と下流側の水平延在部位（平行延在部位）２４１２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。より詳細には、コルゲートフィン２４４は、自身のフィン山部２４４ａが上流側の水平延在部位２４１２に熱的に接続され、自身のフィン谷部２４４ｂが下流側の水平延在部位２４１２に熱的に接続されて配設してある。ここで、この庫内熱交換器２４に適用されるコルゲートフィン２４４は、フィン山部２４４ａ及びフィン谷部２４４ｂのピッチが同一となるものである。
【００２６】
図６は、図３に示した二点差線で囲む部分について図４に示したＢ−Ｂ線にて切断した場合について示すものであり、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分に対応した冷媒流れ方向位置と冷媒通路の内壁面における熱流束との関係を示す図表である。ここで例示するように、上記庫内熱交換器２４（本実施の形態である熱交換器）においては、冷媒通路管２４１における一の水平延在部位２４１２の上面に接続する一のコルゲートフィン２４４のフィン谷部２４４ｂと、該水平延在部位２４１２の下面に接続する他のコルゲートフィン２４４のフィン山部２４４ａとが僅かにずれて配置してある（１／４ずつずれて配置してある）。つまり、コルゲートフィン２４４は、自身が熱的に接続する水平延在部位２４１２の反対側の面における自身の接続個所に対応する部分の一部には他のコルゲートフィン２４４が熱的に接続されないよう配設してある。
【００２７】
本実施の形態である熱交換器においては、この図６の（ａ）に示すように、冷媒通路管２４１における一の水平延在部位２４１２の上面に接続する一のコルゲートフィン２４４のフィン谷部２４４ｂと、該水平延在部位２４１２の下面に接続する他のコルゲートフィン２４４のフィン山部２４４ａとが僅かにずれて配置してあることにより、図６の（ｂ）に示すように、該一の水平延在部位２４１２における冷媒通路２４１１の上側内壁面２４１１ａの熱流束（イ）及び下側内壁面２４１１ｂにおける熱流束（ロ）が特定の位置に集中せず、これにより局所的に冷媒通路２４１１の内壁面２４１１ａ，２４１１ｂの液冷媒が消失するいわゆるドライアウトという現象の発生を抑制することができる。
【００２８】
よって、本実施の形態である熱交換器によれば、熱流束が特定の位置に集中してしまうことを抑制して熱交換効率の低下を防止することができる。
【００２９】
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。以下において、図７を用いて本実施の形態である熱交換器の変形例を説明する。
【００３０】
図７は、本実施の形態である熱交換器の変形例の要部を示すもので、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分に対応した冷媒流れ方向位置と冷媒通路の内壁面における熱流束との関係を示す図表である。尚、この図７の説明では、説明の便宜上、上述した実施の形態と同一の構成については同一の符号を付して説明する。ここで例示するように、庫内熱交換器３４においては、冷媒通路管２４１における一の水平延在部位２４１２の上面に接続する一のコルゲートフィン２４４のフィン谷部２４４ｂと、該水平延在部位２４１２の下面に接続する他のコルゲートフィン２４４のフィン山部２４４ａとが完全にずれて配置してある。つまり、コルゲートフィン２４４は、自身が熱的に接続する平行延在部位の反対側の面における自身の接続個所に対応する部分には他のコルゲートフィン２４４が熱的に接続されないよう配設してある。
【００３１】
かかる庫内熱交換器３４においては、この図７の（ａ）に示すように、冷媒通路管２４１における一の水平延在部位２４１２の上面に接続する一のコルゲートフィン２４４のフィン谷部２４４ｂと、該水平延在部位２４１２の下面に接続する他のコルゲートフィン２４４のフィン山部２４４ａとが完全にずれて配置してあることにより、図７の（ｂ）に示すように、該一の水平延在部位２４１２における冷媒通路２４１１の上側内壁面２４１１ａの熱流束（イ）及び下側内壁面２４１１ｂにおいて熱流束（ロ）が一部で集中するが、低いところを相互に補完できるため、これにより局所的に冷媒通路２４１１の内壁面の液冷媒が消失するいわゆるドライアウトという現象の発生を抑制することができる。
【００３２】
よって、かかる庫内熱交換器３４によっても、熱流束が特定の位置に集中してしまうことを抑制して熱交換効率の低下を防止することができる。
【００３３】
また、上述した実施の形態及びその変形例では、適用されるコルゲートフィン２４４は、フィン山部２４４ａ及びフィン谷部２４４ｂのピッチが同一となるものであったが、本発明においては、フィン部材は、それぞれのフィン山部とフィン谷部とのピッチが必ずしも一致していなくても良い。つまり、ピッチが異なる複数のフィン部材を用いた場合でも、フィン部材は、自身が熱的に接続する平行延在部位の反対側の面における自身の接続個所に対応する部分の少なくとも一部には他のフィン部材が熱的に接続されないよう配設してあればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
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等を構成する冷媒回路に有用である。
【符号の説明】
【００３５】
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
２４１１  冷媒通路
２４１２  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）
２４４ａ  フィン山部
２４４ｂ  フィン谷部
２４４１  屈曲部外部
２５  冷媒配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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