(57)【要約】【課題】継目が極力少なく、１枚の独立したフィン構造に起因する熱交換性能低下を抑制し、従来の熱交換性能を維持した熱交換器を提供する。【解決手段】クロスフィン型熱交換器において、独立した１枚のフィンに対して冷媒管は１本のみ接触させたものであり、元々直線状の１本の冷媒管にフィンを接合した後に立体的に曲げ加工した構造としたものである。また、独立した１枚のフィンの外辺、若しくは四隅を１個所以上折り返した構造とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本もしくは複数本を平行に配列した長尺の冷媒管と、その冷媒管の垂直方向に所定の間隔で平行に並べた複数枚のフィンからなるクロスフィン型熱交換器において、独立した１枚のフィンに対して冷媒管は１本のみ接触していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
１本もしくは複数本を平行に配列した長尺の冷媒管と、その冷媒管の垂直方向に所定の間隔で平行に並べた複数枚のフィンからなるクロスフィン型熱交換器において、独立した１枚のフィンの外辺に一個所以上の切り込みを有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
１本もしくは複数本を平行に配列した長尺の冷媒管と、その冷媒管の垂直方向に所定の間隔で平行に並べた複数枚のフィンからなるクロスフィン型熱交換器において、独立した１枚のフィンの外辺を一個所以上折り返した構造としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
１本もしくは複数本を平行に配列した長尺の冷媒管と、その冷媒管の垂直方向に所定の間隔で平行に並べた複数枚のフィンからなるクロスフィン型熱交換器において、独立した１枚のフィンの四隅を一個所以上折り返した構造としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の熱交換器を凝縮器並びに蒸発器として搭載したことを特徴とする冷蔵庫並びに空調機、およびその他の冷凍応用製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の熱交換器構造は、冷媒管とフィンとを組合せた構造のクロスフィン型熱交換器に係わり、特に一筆書き構造の冷媒配管を有する熱交換器に関し、また特にはそれを用いた冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷媒管とフィンとを組合せた構造の従来のクロスフィン型熱交換器は、社団法人日本塑性加工学会編「チューブフォーミング」（初版、１９９２年、コロナ社）第６３頁に記載のように、一定間隔で平行に配列された複数の冷媒管と、その冷媒管に垂直な方向に一定間隔で並べられた複数枚のフィンで構成されている。この時、１枚の独立したフィンには、複数個の通孔が設けられており、その各通孔中に冷媒管が通され、拡管により、それぞれのフィンと冷媒管を締結させている。フィンは必要に応じてスリットを設けて熱交換性能を増大させる方策も採られている。
【０００３】
また、１枚のフィンに１個の通孔を設け、その通孔中に所定の冷媒管を通した後に拡管して十分な緊縛力を得た後に、冷媒管を曲げ加工して任意の形状を得る接合部の無い一筆書き構造の冷媒配管を有するクロスフィン型熱交換器がある。
【０００４】
【非特許文献１】
「チューブフォーミング」、コロナ社出版、１９９２年、ｐ．６２−６３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の内、１枚の独立したフィンに対して、複数個の冷媒管が通されたクロスフィン型熱交換器の場合、直管と１８０度曲げ管とを交互に接合して熱交換器を構成しているため、接合部の無い一筆書き構造の冷媒配管を有するクロスフィン型熱交換器に対して、冷媒漏れに対する信頼性に劣る。
【０００６】
一方、１枚のフィンに１個の通孔を設け、その通孔中に所定の冷媒管を通した後に拡管して十分な緊縛力を得た後に、冷媒管を曲げ加工して任意の形状を得る接合部の無い一筆書き構造の冷媒配管を有するクロスフィン型熱交換器は、フィンが各々独立しているため、フィンと冷媒管との間の締結力が低下した場合、フィンの緩みや回転が発生し、熱交換性能の劣化につながる問題があった。また、独立したフィンの場合、スリット等を設けて熱交換性能を増大させる方策の採用が困難であるという問題があった。
【０００７】
これらの問題を解決するため、接合部の無い一筆書き構造の冷媒配管を有するクロスフィン型熱交換器において、独立したフィンに対して、切り込みや折り返しを付加することにより、フィンの緩みや回転を防止し、なおかつ熱交換性能を増大させる方法が考えられる。本発明の目的は、継目を極力少なくして冷媒漏れに対する信頼性を高め、独立したフィン構造に起因する熱交換性能の低下因子の無い熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、１本もしくは複数本を平行に配列した長尺の冷媒管と、その冷媒管の垂直方向に所定の間隔で平行に並べた複数枚のフィンからなるクロスフィン型熱交換器において、独立した１枚のフィンに対して冷媒管は１本のみ接触させた構造としたものである。この独立した１枚のフィンは、切り込みを設けて、フィンそのものの熱交換性能を向上させた構造とすることも可能である。
【０００９】
或いは、伝熱面積を増大させる目的、若しくは隣接する冷媒管に接合したフィン同士の間に所定の間隔を設けて通風抵抗を低減させる目的として、その独立した１枚のフィンの外辺を１個所以上折り返した構造としたものである。
【００１０】
また、フィンそのものの熱交換性能を向上させる目的、若しくは独立したフィンの緩みや回転を防止する目的として、その独立した１枚のフィンの四隅を１個所以上折り返した構造としたものである。この構造において、冷媒管に所定の間隔で平行に並べた独立したフィンの四隅の一個所以上を折り返し、隣接するフィンと接触または近接させることにより、フィンの熱交換性能を向上させ、且つ緩みや回転の防止を可能としたのもである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、以下図１〜図５を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例であるクロスフィン型熱交換器Ｈを示す斜視図である。図１（ａ）において、冷媒管Ｐは８個所の直線部Ｐｓ（一部フィンＦの影になるため図示せず）と、７個所の曲げ部Ｐｃ１〜Ｐｃ７から構成されており、交互に折り返されて同一平面内に蛇行形状としている。その冷媒管Ｐの直線部Ｐｓには、放熱用のフィンＦを一定の間隔で冷媒管Ｐに垂直に並べて取り付けており、独立した１枚のフィンＦに対して冷媒管Ｐは１本のみ接触していることを特徴としている。
【００１３】
図１（ｂ）は図１（ａ）に示す本発明の一実施例のバリエーションであり、冷媒管の直線部Ｐｓに接合したフィンＦのピッチ間隔を任意に設定した構造である。
【００１４】
図１の実施例において、フィンＦと冷媒管Ｐの接触は、冷媒管Ｐの径を内部圧力もしくは機械的に広げて接触させる拡管方式、或いは溶接・ロー付け・接着・塗装など外部要因による接合方式がある。冷媒管Ｐ及びフィンＦは、銅やアルミニウム及びそれらの合金等、熱伝導性の高い金属が主として用いられるが、鉄及びその合金、樹脂を用いたものでもよい。また冷媒管ＰとフィンＦは同種の材質でも、異種の材質でも構わない。さらに、冷媒管Ｐの曲げ部ＰｃにフィンＦを接合する構造も設計上可能である。
【００１５】
図２は、本発明の実施例であるクロスフィン型熱交換器Ｈを示す斜視図である。図２において、冷媒管Ｐは８個所の直線部Ｐｓ（一部フィンＦ’の影になるため図示せず）と、７個所の曲げ部Ｐｃ１〜Ｐｃ７から構成されており、交互に折り返されて同一平面内に蛇行形状としている。その冷媒管Ｐの直線部Ｐｓには、放熱用のフィンＦ’を一定の間隔で冷媒管Ｐに垂直に並べて取り付けており、独立した１枚のフィンＦ’に対して冷媒管Ｐは１本のみ接触していることを特徴としている。冷媒管Ｐは、冷媒管の直線部Ｐｓ１及びＰｓ２と、冷媒管の曲げ部Ｐｃとで構成されており、冷媒管の直線部Ｐｓ１、Ｐｓ２には、放熱用のフィンＦを一定の間隔で冷媒管Ｐに垂直に並べて取り付けており、独立した１枚のフィンＦ’に対して冷媒管Ｐは１本のみ接触している構造である。フィンＦ’については図２に示すような切り込みを設けてあり、フィンの熱交換性能を向上させることができる。切り込みの形状は、図２のような三角形状のほか、円形、方形の形状をとることもも可能である。
【００１６】
図３は、本発明の実施例である。図３において、冷媒管Ｐは、冷媒管の直線部Ｐｓ１及びＰｓ２と、冷媒管の曲げ部Ｐｃとで構成されており、冷媒管の直線部Ｐｓ１、Ｐｓ２には、放熱用のフィンＦを一定の間隔で冷媒管Ｐに垂直に並べて取り付けており、独立した１枚のフィンＦに対して冷媒管Ｐは１本のみ接触している構造である。フィンＦは、冷媒管接触部Ｆｈと２個所の折り曲げ部Ｆｆとで構成している。フィンＦを図３に示すような構造とすることにより、限られた領域内におけるフィンＦの伝熱面積を増大させることができ、加えて冷媒管の直線部Ｐｓ１に接触するフィンＦと、その隣の冷媒管の直線部Ｐｓ２に接触するフィンＦとが重なり合わず、かつ万が一、冷媒管ＰとフィンＦとの接触が甘くなった際のフィンＦの回転を防止する効果がある。図３に示す本発明の一実施例を連続的に並べることで、図１に示すように、蛇行状に加工した冷媒管Ｐを用いた平面的な熱交換器構造とすることもできる。
【００１７】
図４は、本発明の実施例である。図４において、冷媒管Ｐは、冷媒管の直線部Ｐｓ１及びＰｓ２と、冷媒管の曲げ部Ｐｃとで構成されており、冷媒管の直線部Ｐｓ１、Ｐｓ２には、放熱用のフィンＦ’を一定の間隔で冷媒管Ｐに垂直に並べて取り付けており、独立した１枚のフィンＦに対して冷媒管Ｐは１本のみ接触している構造である。フィンＦ’は、冷媒管接触部Ｆｈ’と４個所の折り曲げ部Ｆｆ’とで構成している。フィンＦを図４に示すような構造とすることにより、フィンＦ’の熱交換性能を向上させることができ、加えて冷媒管の直線部Ｐｓ１に接触するフィンＦ’と、その隣の冷媒管の直線部Ｐｓ２に接触するフィンＦ’とが重なり合わず、かつ万が一、冷媒管ＰとフィンＦ’との接触が甘くなった際のフィンＦ’の回転を防止する効果がある。図４に示す本発明の一実施例を連続的に並べることで、図１に示すように、蛇行状に加工した冷媒管Ｐを用いた平面的な熱交換器構造とすることもできる。
【００１８】
図１〜図４に示す熱交換器は、最初に長尺な直管の冷媒管Ｐの所定箇所に所定数だけ所定ピッチ間隔でフィンＦを取り付け、後に冷媒管Ｐの所定箇所で所定方向に曲げ加工することで冷媒管の直線部Ｐｓと曲げ部Ｐｃとを形成する方法で製作するが可能である。
【００１９】
図５は本発明の熱交換器Ｈを搭載した冷蔵庫の部分斜視図である。本図は冷蔵庫を背面から見た下部を示したもので、側板Ｍ１、Ｍ２、底板Ｍ３、蒸発皿Ｅによって囲まれた空間に、冷媒の凝縮サイクル系を搭載した構造を示すものである。本発明である、冷媒管ＰとフィンＦで構成される熱交換器ＨはコンプレッサＣで圧縮された冷媒を冷媒管Ｐに通して、この熱交換器Ｈにおいて放熱するものである。熱交換器Ｈにおいて放熱された熱量はファンＶによって起こされる空気の強制対流によって外界に流される。
【００２０】
本発明の熱交換器は、図５に示す冷蔵庫背面の凝縮サイクル以外にも、冷蔵庫内部の蒸発サイクル、空調機の熱交換器、冷凍機や除湿機の熱交換器にも適用可能である。
【００２１】
以上説明した実施形態により、従来タイプの熱交換器と熱交換性能や伝熱性能を維持しつつ、継目を極力少なくして冷媒漏れに対する信頼性を高めた熱交換器を提供できるものである。また、必要最小限のフィン構造を１単位とすることにより、熱交換器の設計製作の自由度を上げることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の熱交換器では、継目を極力少なくして気密信頼性を高め、なお且つ１枚の独立したフィン構造に起因する熱交換性能低下を抑制し、従来の熱交換器以上の熱交換性能を維持した熱交換器を提供できる効果がある。これにより、炭化水素系の可燃性の冷媒を用いた場合でも、製品信頼性を向上させることができる効果がある。また、必要最小限のフィン構造を１単位とし、３次元的に曲げ加工することにより、任意形状の熱交換器が製作可能となり、設計自由度を高い熱交換器を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるクロスフィン型熱交換器を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例であるクロスフィン型熱交換器を示す斜視図
【図３】本発明の一実施例のバリエーションを示す部分斜視図
【図４】本発明の一実施例のバリエーションを示す部分斜視図
【図５】本発明の熱交換器を搭載した冷蔵庫の部分斜視図
【符号の説明】
Ｆ…フィン、Ｐ…冷媒管、Ｈ…熱交換器、Ｐｃ…冷媒管の曲げ部、Ｐｓ…冷媒管の直線部
【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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