(57)【要約】【課題】蒸発器のチューブ表面にて霜が成長することを防止する。【解決手段】アウターフィンが無く外周面略全域が空気に晒され、かつ、長径方向が空気の流通方向と平行になるような扁平断面形状を有するチューブ１３１を有する蒸発器１３に、風速約３ｍ／ｓｅｃ以上の空気を送風する。これにより、チューブ１３１の平面部において、壁面を流れる風による霜粒子へのせん断力が、霜の拡散による霜粒子の平面部への凝着力より大きいため、平面部への霜の凝着は、殆どなく、後縁側で発生する鈍頭後流の剥離渦に霜粒子は集まって着霜する。したがって、チューブ１３１間の隙間が、霜が成長することによって閉塞されてしまうといった問題は発生し難く、着霜による通風抵抗の増大を十分に抑制できる。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が流れるとともに、外周面略全域が空気に晒され、長径方向が空気の流通方向と平行になるような扁平断面形状を有するチューブ（１３１）を有する冷却器（１３）と、
前記冷却器（１３）に空気を送風する送風機（１７）と、
前記送風機（１７）の送風能力を制御する制御手段（２２）とを備え、
前記制御手段（２２）は、前記冷却器（１３）に流入する空気の風速が約３ｍ／ｓｅｃ以上となる送風モードを有していることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記チューブ（１３１）は、空気の流通方向と略直交する方向に複数本並んでおり、
さらに、前記チューブ（１３１）の短径方向外寸法（Ｂ）に対する前記チューブ（１３１）間ピッチ寸法（Ｔｐ）の比（Ｔｐ／Ｂ）は、２以上、１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記チューブ（１３１）の短径方向外寸法（Ｂ）に対する前記チューブ（１３１）の長径方向外寸法（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｂ）は、６以上、２３以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
空気の流通方向と略直交する方向に並んだ複数本の前記チューブ（１３１）からなるチューブ列（Ｒ１、Ｒ２）が、空気の流通方向に複数列設けられているとともに、上流側の前記チューブ列（Ｒ１）の前記チューブ（１３１）と、このチューブ列（Ｒ１）と隣り合う下流側の前記チューブ列（Ｒ２）の前記チューブ（１３１）とは千鳥格子状に配置されており、
さらに、前記チューブ（１３１）の短径方向外寸法（Ｂ）に対する、上流側の前記チューブ列（Ｒ１）と、このチューブ列（Ｒ１）と隣り合う下流側の前記チューブ列（Ｒ２）とのピッチ寸法（Ｌ２）の比（Ｌ２／Ｂ）は、３以上、１３以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を冷却する冷却装置に関するもので、食品等を低温にて保管する冷蔵庫や冷凍庫に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷却装置用の冷却器では、略長円形状の断面形状を有するチューブを、その長径方向が空気流れに沿うように配置するとともに、通常、チューブの外表面に接合されているアウターフィンを廃止してチューブの外周面略全域が空気に晒されるようにすることにより、チューブの後縁側に霜を集中的に発生させてチューブ間の隙間（空気通路）を塞ぐように霜が成長することを防止し、着霜による通風抵抗の増大を抑制して冷凍能力が低減することを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１５９３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、出願人は、特許文献１に記載の発明を試作し、更に綿密な試験検討を行ったところ、霜が成長することを更に防止することが可能であることを発見した。
【０００５】
本発明は、上記発見に基づいて成されたもので、第１には、従来と異なる新規な冷却装置を提供し、第２には、霜が成長することを更に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、内部に冷媒が流れるとともに、外周面略全域が空気に晒され、長径方向が空気の流通方向と平行になるような扁平断面形状を有するチューブ（１３１）を有する冷却器（１３）と、冷却器（１３）に空気を送風する送風機（１７）と、送風機（１７）の送風能力を制御する制御手段（２２）とを備え、制御手段（２２）は、冷却器（１３）に流入する空気の風速が約３ｍ／ｓｅｃ以上となる送風モードを有していることを特徴とする。
【０００７】
これにより、チューブ（１３１）の壁面を流れる風による粒子へのせん断力が、霜の拡散による霜粒子の平面部への凝着力より大きいため、壁面への霜の凝着は、殆どなく、後縁側で発生する鈍頭後流の剥離渦に霜粒子は集まって着霜する。
【０００８】
このため、チューブ（１３１）間の隙間が、霜が成長することによって閉塞されてしまうといった問題は発生し難く、着霜による通風抵抗の増大を十分に抑制できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、チューブ（１３１）は、空気の流通方向と略直交する方向に複数本並んでおり、さらに、チューブ（１３１）の短径方向外寸法（Ｂ）に対するチューブ（１３１）間ピッチ寸法（Ｔｐ）の比（Ｔｐ／Ｂ）は、２以上、１０以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、チューブ（１３１）の短径方向外寸法（Ｂ）に対するチューブ（１３１）の長径方向外寸法（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｂ）は、６以上、２３以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、空気の流通方向と略直交する方向に並んだ複数本のチューブ（１３１）からなるチューブ列（Ｒ１、Ｒ２）が、空気の流通方向に複数列設けられているとともに、上流側のチューブ列（Ｒ１）のチューブ（１３１）と、このチューブ列（Ｒ１）と隣り合う下流側のチューブ列（Ｒ２）のチューブ（１３１）とは千鳥格子状に配置されており、さらに、チューブ（１３１）の短径方向外寸法（Ｂ）に対する、上流側のチューブ列（Ｒ１）と、このチューブ列（Ｒ１）と隣り合う下流側のチューブ列（Ｒ２）とのピッチ寸法（Ｌ２）の比（Ｌ２／Ｂ）は、３以上、１３以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る冷却装置を食品等を冷凍・冷蔵保存して運搬する冷凍車に適用したものであって、図１は冷凍車１の模式図である。
【００１４】
冷凍庫２は、冷凍食品等の保存対象物を保管する空間であり、冷凍庫２の後部には、保存対象物を搬入又は搬出するための開口部１８を開閉する開閉ドア３、４が設けられている。
【００１５】
また、冷凍車１の車両前方部には、冷凍庫２内を空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍機５が搭載されている。この蒸気圧縮式冷凍機５は、図２に示すように、電磁クラッチ７を介して走行用のエンジン８から動力を得て稼動する圧縮機６、圧縮機６から吐出した高温・高圧冷媒を冷却する凝縮器９、凝縮器９に冷却風を送風する電動式のファン１０、凝縮器９から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して液相冷媒を流出するとともに、余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるレシーバ１１、レシーバ１１から流出した液相冷媒を減圧する減圧器１２、及び冷凍庫２内に吹き出す空気から吸熱して減圧器１２で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器１３等から構成されたものである。なお、蒸発器１３の構造は、後述する。
【００１６】
さらに、蒸発器１３の冷媒出口側と圧縮機６の冷媒吸入側との間には、蒸発器１３から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機６の吸入側に供給し、液相冷媒を蓄えるアキュムレータ１４が設けられている。
【００１７】
バイパス流路１５は、高圧側の高温冷媒（ホットガス）を減圧器１２を迂回させて蒸発器１３に導く流路であり、除霜バルブ１６は、バイパス流路１５にホットガスを流す場合と流さない場合とを切り換える電磁弁である。
【００１８】
また、開口部１８の下方側、すなわち冷凍庫２の外部であって開閉ドア３、４の下方位置には、図３に示すように、冷凍庫２内と外部とを仕切るエアカーテンを形成するための送風機１９が設置されており、この送風機１９は、開口部１８の下部において開口部１８の幅方向に沿って配置された２つのクロスフローファン２０、２１から構成されている。
【００１９】
なお、クロスフローファン２０、２１は、ＪＩＳ　Ｂ　０１３２　番号１０１７に規定されているように、多翼形の円筒状ファン２０ａ、２１ａの軸に直角な断面内を空気が通り抜けるものである。
【００２０】
次に、蒸発器１３の構造について図４〜７に基づいて述べる。なお、図４は蒸発器１３の外観図であり、図５は蒸発器１３のコア部（冷媒と空気とを熱交換する部分）の斜視図であり、図６はチューブの断面図であり、図７はチューブの配置状態を示す説明図である。
【００２１】
蒸発器１３は、図４に示すように、内部を冷媒が流れる複数のチューブ１３１と、これらのチューブ１３１の長手方向両端に接続されて各チューブ１３１と連通するタンク部１３２とを有して構成されている。
【００２２】
そして、チューブ１３１には、通常、チューブ１３１の外表面に接合されているアウターフィンが設けられておらず、チューブ１３１の外周面略全域が空気に晒されているとともに、その断面形状は、図６に示すように、前縁から後縁を結ぶ中心線ＣＬに対して対称形状であって、前縁部及び後縁部が穏やかな曲面で形成され、前縁部と後縁部とを直線的に繋いだ長円状の扁平形状に設定されている。
【００２３】
また、チューブ１３１内は、複数個に区画されて複数本の冷媒通路１３３がチューブ１３１の前縁側から後縁側に並んで設けられており、本実施形態では、アルミニウム材に押し出し加工又は引き抜き加工を施すことにより冷媒通路１３３チューブ１３１とを同時に成形している。
【００２４】
そして、各チューブ１３１は、図７に示すように、長径方向が空気の流通方向と平行になるように配置されているとともに、空気の流通方向と略直交する方向に並んだ複数本のチューブ１３１からなるチューブ列Ｒ１、Ｒ２が、空気の流通方向に複数列設けられているとともに、上流側の前記チューブ列Ｒ１のチューブ１３１と、このチューブ列Ｒ１と隣り合う下流側のチューブ列Ｒ２のチューブ１３１とが千鳥格子状となるように配置されている。
【００２５】
また、下流側に配置されたチューブ列Ｒ２のチューブ１３１間のピッチ寸法Ｔｐ２が上流側に配置されたチューブ列Ｒ１のチューブ１３１間のピッチ寸法Ｔｐ１より小さく設定されている。
【００２６】
因みに、ピッチ寸法Ｔｐとは、空気の流通方向と直交する方向において隣り合うチューブ１３１の中心線ＣＬ間の寸法を言う。
【００２７】
なお、同一チューブ列内のチューブ１３１は同一のタンク部１３２に接続されており、蒸発器１３に流入した冷媒は、巨視的に見て空気流れ下流側から上流側に向けて流れる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、チューブ１３１の短径方向外寸法Ｂに対するチューブ１３１間ピッチ寸法Ｔｐの比（＝Ｔｐ／Ｂ）を２以上、１０以下（本実施形態では、７）とし、かつ、チューブ１３１の短径方向外寸法Ｂに対するチューブ１３１の長径方向外寸法Ｌ１の比（＝Ｌ１／Ｂ）を６以上、２３以下（本実施形態では、１６）とし、かつ、チューブ１３１の短径方向外寸法Ｂに対する、上流側のチューブ列Ｒ１と、このチューブ列Ｒ１と隣り合う下流側の前記チューブ列Ｒ２とのピッチ寸法Ｌ２の比（＝Ｌ２／Ｂ）を３以上、１３以下（本実施形態では、９）としている。
【００２９】
次に、電気制御部について図２に基づいて説明する。
【００３０】
制御装置２２は、マイクロコンピュータ等のコンピュータ手段を含んで構成されるものであって、入口端子からの入力信号に基づいて予め設定された手順に従って蒸気圧縮式冷凍機５の作動を制御するものである。制御装置２２の入力端子には、以下に述べるセンサ、スイッチなどが接続される。
【００３１】
庫内温度センサ２４は冷凍庫２内の庫内温度を検出する。温度設定器２５は冷凍庫２内の庫内設定温度を乗員の手動操作にて設定するもので、例えば、−１０℃〜−２０℃の範囲で任意に庫内設定温度が変更可能となっている。
【００３２】
冷凍運転スイッチ２６は乗員の手動操作にて蒸気圧縮式冷凍機５の運転、停止の信号を出すもので、エンジン運転スイッチ２７はエンジンの運転、停止に応じた信号を出すものである。また冷凍庫２後部の開口部１８の周縁部には開閉ドア３、４の開閉と連動して開閉されるドアスイッチ２８が設置されている。
【００３３】
一方、制御装置２２の出力端子には、電磁クラッチ７、凝縮用ファン１０、ファン１７、除霜バルブ１６及び送風機１９などが接続されている。
【００３４】
次に、本実施形態に係る冷凍車の概略について述べる。
【００３５】
図８は、本実施形態に係る冷凍車におけるエンジン８、ドア３、４、除霜バルブ１６の作動のタイミングを示す図である。車両走行時には、走行用エンジン８から電磁クラッチ７を介して圧縮機６に動力が伝達されて、圧縮機６が作動するとともに、ファン１０、１７が作動状態となり、蒸気圧縮式冷凍機５が運転状態となり、蒸発器１３で冷却された冷気はファン１７により冷凍庫２内に吹出して冷凍庫２内の保存対象物を冷却する。なお、この際、除霜バルブ１６は閉じられており、バイパス流路１５には冷媒は流れない。
【００３６】
また、制御装置２２は、庫内を冷却する際には、蒸発器１３に流入する空気の風速が約３ｍ／ｓｅｃ以上となるようにファン１７を制御する。因みに、本実施形態では、蒸発器１３の表面に殆ど霜が発生していないときに、３ｍ／ｓｅｃ以上の風速が発生するようにファン１７を制御しているのみであり、蒸発器１３の表面に霜が発生して蒸発器１３での通風抵抗が増大しても、風速が３ｍ／ｓｅｃが維持されるようにファン１７を制御するものではないが、蒸発器１３に流入する空気の風速が常に約３ｍ／ｓｅｃ以上となるようにファン１７を制御しもよいことは言うまでもない。
【００３７】
また、庫内の保存対象物の搬入搬出を行うために停車してエンジン８が停止した場合には、庫内の冷却ユニット１３０（図１参照）のファン１７を停止させる。
【００３８】
そして、冷凍庫２の開閉ドア３、４が開くと、これに連動してドアスイッチ２８がオン状態となり、クロスフローファン２０、２１が作動し、開口部１８の下方から上方に向けてエアカーテンが形成され、高温の外気が冷凍庫２の庫内へと侵入するのことが防止される。
【００３９】
このとき、除霜バルブ１６が開かれるため、圧縮機６の吐出側と蒸発器１３の上流側部位との間の冷媒の圧力差によって、ホットガスがバイパス流路１５を介して蒸発器１３に流入し、蒸発器１３に着霜した霜は融解して水となり、外部へと排出される。そして、荷物の搬入搬出が完了し、開閉ドア３、４が閉じられてドアスイッチがオフとなると、除霜バルブ１６は閉じられる。
【００４０】
なお、図８はエンジン８、ドア３、４及び除霜バルブ１６の上記制御作動をを示すチャートである。
【００４１】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４２】
蒸発器１３に流入する空気の風速が３ｍ／ｓｅｃ以上では、図９に示すように、チューブ１３１の平面部において、壁面を流れる風による霜粒子へのせん断力が、霜の拡散による霜粒子の平面部への凝着力より大きいため、平面部への霜の凝着は、殆どなく、後縁側で発生する鈍頭後流の剥離渦に霜粒子は集まって着霜する。
【００４３】
このため、チューブ１３１間の隙間が、霜が成長することによって閉塞されてしまうといった問題は発生し難く、着霜による通風抵抗の増大を十分に抑制できる。
【００４４】
一方、　３ｍ／ｓｅｃ未満（例えば、２ｍ／ｓｅｃ）では、図１０に示すように、霜の拡散による霜粒子の扁平管への凝着力が壁面を流れる風による霜粒子へのせん断力よりも大きくなる部位が、チューブ１３１の平面部で発生するので、平面部及び後縁側で霜が成長してしまい、チューブ１３１間の隙間が霜により閉塞され、通風抵抗が増大してしまう。
【００４５】
なお、図１１は霜が発生していない初期段階における蒸発器１３で発生する通風抵抗による圧力損失（ＤＰ０）と４時間運転後の通風抵抗による圧力損失（ＤＰ）との比（ＤＰ／ＤＰ０）を示す試験結果であり、この試験結果からも明らかなように、蒸発器１３に流入する空気の風速を３ｍ／ｓｅｃ以上とすれば、着霜による通風抵抗の上昇を抑制することができることが解る。
【００４６】
また、図１２はチューブ１３１の短径方向外寸法Ｂに対するチューブ１３１間ピッチ寸法Ｔｐの比と吸熱能力Ｑとの関係を示す試験結果であり、図１３はチューブ１３１の短径方向外寸法Ｂに対するチューブ１３１の長径方向外寸法Ｌ１の比と吸熱能力Ｑとの関係を示す試験結果であり、図１４はチューブ１３１の短径方向外寸法Ｂに対する、上流側のチューブ列Ｒ１と、このチューブ列Ｒ１と隣り合う下流側の前記チューブ列Ｒ２とのピッチ寸法Ｌ２の比と吸熱能力Ｑとの関係を示す試験結果である。
【００４７】
そして、図１２〜１４から明らかなように、本実施形態では、従来と同等以上の吸熱能力を確保しながら、着霜を抑制することができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、エンジンによって圧縮機が駆動される冷凍庫を架装した冷凍車に本発明を適用した実施形態についてのべたが、倉庫等の定置式の冷凍庫に本発明を適用することも可能である。
【００４９】
また、上述の実施形態では、下流側に配置されたチューブ列のチューブ１３１間のピッチ寸法Ｔｐ２が上流側に配置されたチューブ列のチューブ１３１間のピッチ寸法Ｔｐ１より小さく設定されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
また、上述の実施形態では、複数本のチューブ１３１により１本のチューブ列が構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、１本のチューブ１３１を蛇行させて１本のチューブ列を構成してもよい。
【００５１】
また、上述の実施形態では、蒸発潜熱を利用した冷却器を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、顕熱にて空気を冷却する冷却器に対しても適用することができる。
【００５２】
また、チューブ１３１の断面形状は、上述の実施形態示された形状に限定されるものではなく、例えば楕円状又は流線形状等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍車の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷凍車に適用される蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷凍車のドア部の斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る蒸発器を模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態の蒸発器における冷媒および空気流れを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態の蒸発器の特徴を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態の蒸発器のチューブ配列を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る冷凍車の作動を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る冷却装置の効果を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る冷却装置の効果を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る冷却装置の効果を説明するためのグラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る冷却装置の効果を説明するためのグラフである。
【図１３】本発明の実施形態に係る冷却装置の効果を説明するためのグラフである。
【図１４】本発明の実施形態に係る冷却装置の効果を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１３…蒸発器、１７…ファン、１３１…チューブ、１３２…タンク部、
１３３…冷媒通路。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004125272.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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