(57)【要約】【課題】熱交換器全体を薄型化することができ、しかも着霜による目詰まりを生ずることのない熱交換器及びこれを用いた冷熱機器を提供する。【解決手段】各ヘッダ１０の間に設けた熱交換部１２をヘッダ１０の長手方向に流通する外部空気と熱交換させるようにしたので、熱交換器全体を薄型化することができ、例えばショーケースの背面側通風路内に配置する場合にショーケースの奥行き寸法を小さくすることができる。この場合、熱交換部１２を各熱交換チューブ１１のみによって形成するようにしたので、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることもなく、冷蔵ショーケースのみならず、冷凍ショーケースの蒸発器としても用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された一対のヘッダと、各ヘッダ間に互いにヘッダの長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状の熱交換チューブとを備え、各熱交換チューブの両端を各ヘッダにそれぞれ接続するようにした熱交換器において、
前記各ヘッダの間にヘッダの長手方向に流通する外部流体と熱交換可能な熱交換部を設け、熱交換部を各熱交換チューブのみによって形成した
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記各熱交換チューブをその断面長手方向が各ヘッダの長手方向に沿って延びるように設けた
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記各熱交換チューブの両端側を除く部分をその断面長手方向が各ヘッダの長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成した
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
両端側を除く部分の断面長手方向が各ヘッダの長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成された複数の熱交換チューブを互いに傾斜方向が反対になるようにヘッダの長手方向に交互に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
断面長手方向が各ヘッダの長手方向に沿って延びるように設けられた熱交換チューブと、両端側を除く部分の断面長手方向が各ヘッダの長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成された熱交換チューブとをヘッダの長手方向に交互に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項６】
前記傾斜角を４５°よりも小さくした
ことを特徴とする請求項３、４または５記載の熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換チューブの両端側に中央側に対して捻られた捻り部を設けた
ことを特徴とする請求項３、４、５または６記載の熱交換器。
【請求項８】
前記熱交換チューブを外部流体の流通方向と直交する方向に複数配置した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の熱交換器。
【請求項９】
前記各ヘッダを外部流体の流通方向と直交する方向に幅の広い扁平状に形成した
ことを特徴とする請求項８記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記各ヘッダへの熱交換チューブの接続位置を千鳥状に配置した
ことを特徴とする請求項８または９記載の熱交換器。
【請求項１１】
一対のヘッダ及び複数の熱交換チューブからなる熱交換ユニットを複数備え、各熱交換ユニットのヘッダを互いに並列または直列に接続した
ことを特徴とする１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の熱交換器。
【請求項１２】
請求項１１記載の熱交換器を冷凍回路の蒸発器として備え、
冷凍回路の能力に応じた数だけ前記熱交換ユニットを設けた
ことを特徴とする冷熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷凍・冷蔵ショーケース、空気調和装置等の冷熱機器に用いられる熱交換器及びこれを用いた冷熱機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンビニエンスストア等の店舗で冷凍または冷蔵の商品陳列用に用いられるショーケースとしては、前面を開口したショーケース本体と、ショーケース本体内の上面側、背面側及び底面側に沿って形成された通風路と、通風路内に配置された蒸発器及び送風機とを備え、ショーケース本体の前面開口部の下端側から通風路内に吸入した空気を蒸発器によって冷却し、前面開口部の上端側から吐出するようにしたものが一般的である。
【０００３】
前記ショーケースの蒸発器に用いられる熱交換器としては、蛇行状に屈曲した冷媒流通用のチューブと、チューブと接触するように互いに間隔をおいて設けられた複数の伝熱用フィンとからなるのものが知られている（例えば、特許文献１の図１参照）。
【０００４】
また、他の熱交換器として、互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された中空円筒状の一対のヘッダと、各ヘッダ間に互いにヘッダの長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状のチューブと、各チューブと接触するように互いに間隔をおいて設けられた複数の伝熱用フィンとを備え、各チューブの両端を各ヘッダにそれぞれ接続したものが知られている（例えば、特許文献１の図２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者の熱交換器では、その構造上、熱交換効率を向上させるためにフィンの面積を大きくしなければならず、その分だけ熱交換器全体が大型化し、特にショーケースの背面側通風路に配置する場合は、ショーケースの奥行き寸法を増大させるという問題点があった。また、後者の熱交換器では、多数のチューブとその間のフィンによって効率よく熱交換することができるため、熱交換器全体を薄型化することができ、ショーケースの背面側通風路に配置する場合でも占有スペースを少なくすることができるが、扁平状のチューブとフィンとの間の狭い空間を空気が流通するため、着霜による目詰まりを生じ易く、冷凍ショーケースには適さないという問題点があった。
【０００６】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器全体を薄型化することができ、しかも着霜による目詰まりを生ずることのない熱交換器及びこれを用いた冷熱機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するために、互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された一対のヘッダと、各ヘッダ間に互いにヘッダの長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状の熱交換チューブとを備え、各熱交換チューブの両端を各ヘッダにそれぞれ接続するようにした熱交換器において、前記各ヘッダの間にヘッダの長手方向に流通する外部流体と熱交換可能な熱交換部を設け、熱交換部を各熱交換チューブのみによって形成している。
【０００８】
これにより、各ヘッダの間に設けた熱交換部がヘッダの長手方向に流通する外部空気と熱交換することから、熱交換器全体を薄型化することができる。また、熱交換部が各熱交換チューブのみによって形成されていることから、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることもない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱交換器全体を薄型化することができるので、例えば冷熱機器としてのショーケースの背面側通風路内に配置する場合にショーケースの奥行き寸法を小さくすることができる。この場合、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることがないので、冷蔵ショーケースのみならず、冷凍ショーケースの蒸発器としても用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１乃至図５は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は熱交換器の全体斜視図、図２は本発明の熱交換器を用いたショーケースの側面断面図、図３は熱交換チューブの一部断面斜視図、図４は熱交換器の要部分解側面断面図、図５はその要部一部断面側面図である。
【００１１】
図２に示すショーケースは、前面を開口したショーケース本体１と、ショーケース本体１内の上面側、背面側及び底面側に沿って形成された通風路２と、通風路２内に配置された蒸発器３及び送風機４とを備えた周知の構成からなり、ショーケース本体１の前面開口部の下端側から通風路２内に吸入した空気を蒸発器３によって冷却し、前面開口部の上端側から吐出することにより、前面開口部にエアカーテンを形成するようになっている。
【００１２】
本発明の熱交換器は、例えば前記ショーケースの蒸発器３として用いられるもので、互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された一対のヘッダ１０と、各ヘッダ１０間に互いにヘッダ１０の長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状の熱交換チューブ１１とから構成されている。
【００１３】
各ヘッダ１０は軸方向（長手方向）に延びる中空円筒状のアルミニウム合金からなり、その周面には各熱交換チューブ１１の端部が挿入される複数の挿入孔１０ａが互いにヘッダ１０の軸方向に間隔をおいて設けられている。この場合、各挿入孔１０ａは熱交換チューブ１１の断面形状（扁平状）に対応するように長孔状に形成され、その長手方向がヘッダ１０の軸方向に延びるように設けられている。
【００１４】
各熱交換チューブ１１は扁平状に形成されたアルミニウム合金の押出成形品からなり、その内部には冷媒通路１１ａが互いに熱交換チューブ１１の断面長手方向に複数設けられている。各熱交換チューブ１１は、その断面長手方向が各ヘッダ１０の長手方向に沿って延びるように配置される。尚、熱交換チューブ１１には冷媒通路１１ａが断面四角形状のものを示したが、冷媒通路が断面円形状のものや、断面長手方向に幅の広い冷媒流通路内に波形に屈曲した仕切部材を挿入したものを用いてもよい。
【００１５】
各熱交換チューブ１１の両端はそれぞれ各ヘッダ１０の挿入孔１０ａに挿入され、ろう付けによって各ヘッダ１０に接合されている。また、各ヘッダ１０の間にはヘッダ１０の長手方向に流通する外部流体（図中白抜き矢印）と熱交換可能な熱交換部１２が設けられ、熱交換部１２は各熱交換チューブ１１のみによって形成されている。
【００１６】
以上のように構成された熱交換器は、ショーケースの蒸発器３として背面側通風路２内に配置され、各熱交換チューブ１１内を流通する冷媒と通風路２内を流通する空気とを熱交換する。その際、熱交換器１０の周囲を通風路２内の空気がヘッダ１０の長手方向に流通することから、通風路２内における熱交換器（蒸発器３）の占有スペースが通風路２の奥行き方向に大きくなることはない。また、通風路２内の空気は各熱交換チューブ１１のみと熱交換されることから、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を流通して着霜を発生させることもない。
【００１７】
このように、本実施形態によれば、各ヘッダ１０の間に設けた熱交換部１２をヘッダ１０の長手方向に流通する外部空気と熱交換させるようにしたので、熱交換器全体を薄型化することができ、ショーケースの背面側通風路２内に配置する場合にショーケースの奥行き寸法を小さくすることができる。この場合、熱交換部１２を各熱交換チューブ１１のみによって形成するようにしたので、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることもなく、冷蔵ショーケースのみならず、冷凍ショーケースの蒸発器としても用いることができる。また、一対のヘッダ１０と複数の熱交換チューブ１１のみから製造することができるので、部品点数を少なくすることができるとともに、例えば自動車の空気調和装置に用いられる熱交換器の部品を流用することもでき、製造コストの低減を図ることができる。
【００１８】
尚、前記実施形態では、熱交換チューブ１１を一本ずつヘッダ１０の長手方向に配列したものを示したが、熱交換チューブ１１を外部流体の流通方向と直交する方向に複数ずつ配置するようにすれば、熱交換能力を向上させることができる。例えば、図６に示すようにヘッダ１０の周方向複数箇所に挿入孔１０ｂを設け、複数の熱交換チューブ１１を各挿入孔１０ｂにそれぞれ接続するようにしてもよい。また、図７に示すようにヘッダ１０に周方向に幅の広い挿入孔１０ｃを設け、複数の熱交換チューブ１１を挿入孔１０ｂに接続するようにしてもよい。この場合、中央の熱交換チューブ１１を除く他の熱交換チューブ１１の両端側を厚さ方向に屈曲させることにより、各熱交換チューブ１１の間に隙間が設けられる。
【００１９】
図８及び図９は本発明の第２の実施形態を示すもので、図８は熱交換器の全体斜視図、図９はその要部一部断面側面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２０】
本実施形態の熱交換器は、各熱交換チューブ１３の両端側に中央側に対して捻られた捻り部１３ａを設け、両端側の捻り部１３ａ除く部分の断面長手方向が各ヘッダ１０の長手方向に対して４５°よりも小さい所定の傾斜角θ（例えば３０°）をなすように形成されている。この場合、各熱交換チューブ１３は互いに傾斜方向が反対になるようにヘッダ１０の長手方向に交互に配置されている。
【００２１】
即ち、各熱交換チューブ１３の傾斜により、熱交換部１２に沿って流れる空気の流通抵抗を増加させて熱交換チューブ１３との接触時間を長くすることができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００２２】
この場合、互いに傾斜方向が反対になるように各熱交換チューブ１３を交互に配置したので、熱交換部１２の厚さ方向両側に均一な空気の流れを形成することができ、熱交換効率をより向上させることができる。
【００２３】
更に、各熱交換チューブ１３の傾斜角θを４５°よりも小さくしたので、熱交換部１２に沿って流れる空気の流通抵抗を無用に増加させることがなく、風速の低下を防止することができる。
【００２４】
また、熱交換チューブ１３の両端側に中央側に対して捻られた捻り部１３ａを設けることにより、熱交換チューブ１３を傾斜させるようにしたので、第１の実施形態のように各熱交換チューブ１１を傾斜させないように構成した熱交換器のヘッダ１０を用いることができ、部品の共通化を図ることができる。尚、ヘッダ１０に傾斜した挿入孔（図示せず）を設けることにより、捻り部を有しない熱交換チューブ１１を用いるようにしてもよい。
【００２５】
図１０及び図１１は本発明の第３の実施形態を示すもので、図１０は熱交換器の全体斜視図、図１１はその要部一部断面側面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２６】
本実施形態の熱交換器は、断面長手方向が各ヘッダ１０の長手方向に沿って延びるように設けられた複数の熱交換チューブ１１と、両端側を除く部分の断面長手方向が各ヘッダ１０の長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成された複数の熱交換チューブ１３とを備え、これらの各熱交換チューブ１１，１３はヘッダ１０の長手方向に交互に配置されている。
【００２７】
これにより、熱交換チューブ１３の傾斜により、熱交換部１２に沿って流れる空気の流通抵抗を増加させて熱交換チューブ１３との接触時間を長くすることができ、熱交換効率を向上させることができる。その際、傾斜した各熱交換チューブ１３の間には、傾斜を有しない熱交換チューブ１１が配置されることから、熱交換部１２に沿って流れる空気の流れを円滑にすることができ、風速の低下を防止する上で極めて有利である。
【００２８】
図１２及び図１３は本発明の第４の実施形態を示すもので、図１２は熱交換器の全体斜視図、図１３はその要部一部断面側面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２９】
本実施形態の熱交換器は、外部流体の流通方向と直交する方向に幅の広い扁平状の一対のヘッダ１４と、両端側を除く部分の断面長手方向が各ヘッダ１０の長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成された複数の熱交換チューブ１３とから構成され、各熱交換チューブ１３は外部流体の流通方向と直交する方向に複数列に配置されている。
【００３０】
これにより、熱交換部１２が複数列の熱交換チューブ１３によって形成されることから、熱交換能力を向上させることができる。この場合、各ヘッダ１４をそれぞれ外部流体の流通方向と直交する方向に幅の広い扁平状に形成したので、各熱交換チューブ１３を複数列に配置した場合でも、熱交換器全体が幅方向に大型化することがないという利点がある。
【００３１】
尚、図１４に示すように各ヘッダ１４への熱交換チューブ１３の接続位置を千鳥状に配置することにより、各熱交換チューブ１３の列を互いに各熱交換チューブ１３がヘッダ１４の長手方向にずれるように構成してもよい。
【００３２】
図１５乃至図１７は本発明の第５の実施形態を示すもので、図１５は熱交換器の全体斜視図、図１６は熱交換ユニットを並列に接続した概略構成図、図１７は熱交換ユニットを直列に接続した概略構成図である。尚、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００３３】
本実施形態の熱交換器は、一対のヘッダ１０及び複数の熱交換チューブ１３からなる熱交換ユニット２０を複数備え、各熱交換ユニット２０は外部流体の流通方向と直交する方向に配列されている。この場合、各熱交換ユニット２０は、図１６に示すように互いに並列に接続され、または図１７に示すように互いに直列に接続されている。
【００３４】
これにより、任意の数の熱交換ユニット２０を用いて熱交換器を構成することができるので、共通の部品により多種類の熱交換器を製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００３５】
また、熱交換器をショーケースの冷凍回路の蒸発器３として用いる場合、冷凍能力に応じた数だけ熱交換ユニット２０を設けるようにすれば、冷却能力の異なるショーケースを製造する場合でも熱交換ユニット２０を共通の部品として用いることができ、生産効率の向上を図ることができる。
【００３６】
尚、前記実施形態では、ショーケースに用いられる熱交換器を示したが、空気調和装置等、他の冷熱機器にも用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す熱交換器の全体斜視図
【図２】本発明の熱交換器を用いたショーケースの側面断面図
【図３】熱交換チューブの一部断面斜視図
【図４】熱交換器の要部分解側面断面図
【図５】熱交換器の要部一部断面側面図
【図６】第１の実施形態の変形例を示す熱交換器の平面図
【図７】第１の実施形態の他の変形例を示す熱交換器の平面図
【図８】本発明の第２の実施形態を示す熱交換器の全体斜視図
【図９】熱交換器の要部一部断面側面図
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す熱交換器の全体斜視図
【図１１】熱交換器の要部一部断面側面図
【図１２】本発明の第３の実施形態を示す熱交換器の全体斜視図
【図１３】熱交換器の要部一部断面側面図
【図１４】第３の実施形態の変形例を示す熱交換器の要部一部断面側面図
【図１５】熱交換器の全体斜視図
【図１６】熱交換ユニットを並列に接続した概略構成図
【図１７】熱交換ユニットを直列に接続した概略構成図
【符号の説明】
【００３８】
１０…ヘッダ、１１…熱交換チューブ、１２…熱交換部、１３…熱交換チューブ、１３ａ…捻り部、１４…ヘッダ、２０…熱交換ユニット。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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