冷冻冷藏库用热交换器的制作方法

本发明涉及冷冻冷藏库用热交换器。

背景技术：

作为搭载于冷冻冷藏库的热交换器，通常使用蛇形热交换器。蛇形热交换器由相互隔开给定间隔并平行地配置成一列的多片翅片和贯通这些翅片的一根或多根使制冷剂流通的金属配管构成。并且，配置成排列多级由排列成一列的多片翅片构成的翅片组，作为被冷却流体的冷藏库内空气在该翅片组的排列方向上流通，并依次通过多级翅片组。

在冷冻冷藏库中，为了在充分维持冷冻冷藏性能的同时尽可能地增大收纳食品等的内容积，而要求热交换器的小型化。另一方面，在冷冻冷藏库内，由于热交换器的温度有时低于0度，因此空气中所含的水蒸气会附着于热交换器的翅片而成为霜。尚未阐明在这样的特殊的使用环境中，能够提高冷冻冷藏性能即热交换性能并且小型化的结构是什么样的结构。

例如，在专利文献1中，意图通过去掉空气入口侧的面或/和制冷剂入口的上侧面的一部分热交换翅片来扩大该面的热交换翅片的间隔，抑制霜堵塞，延长除霜运转的间隔，并抑制空间内的温度上升。然而，在如上述那样无法避免霜附着的冷冻冷藏库用热交换器中，专利文献1的结构无法充分地得到效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-210140号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明是鉴于这样的背景而完成的，其目的在于提供一种冷冻冷藏库用热交换器，该冷冻冷藏库用热交换器通过在热交换器内更有效率地配置翅片，能够兼顾热交换性能和结霜时间。

用于解决课题的技术方案

本发明的一个方式在于一种冷冻冷藏库用热交换器，其特征在于，

所述冷冻冷藏库用热交换器具有多级由互相隔开给定间隔并平行地配置成一列的多片翅片构成的翅片组，将多级所述翅片组在流通于冷冻冷藏库内的被冷却流体的流通方向上隔开给定间隔地排列，并且所述冷冻冷藏库用热交换器具有一根或多根金属配管，该一根或多根金属配管配置为依次贯通所述翅片组中的所述翅片并呈蜿蜒形态，

所述翅片由铝或铝合金制的板构成，

位于所述被冷却流体的流通方向的最上游的所述翅片组中的翅片间距pb、位于最下游的所述翅片组中的翅片间距pt、以及位于它们之间的所述翅片组中的翅片间距pm具有如下关系：

10mm≤pb≤20mm、

1.8mm≤pt≤5.0mm、

2.2mm≤pm≤15mm、

2≤pb/pt≤11.2、

1≤pm/pt≤8.4。

发明效果

如上所述，上述冷冻冷藏库用热交换器中，从在冷冻冷藏库内流通的被冷却流体的流入侧朝向流出侧，使翅片间距以变窄的方式变化，另一方面，将其具体的尺寸限定在上述特定的范围内。由此，能够在维持热交换性能的同时使结霜时间比较长，由此能够实现热交换性能和结霜时间的兼顾。

附图说明

图1是表示实施方式1中的冷冻冷藏库用热交换器的结构的说明图。

具体实施方式

如上所述，上述翅片使用铝或铝合金制的板。更具体而言，能够使用jisa1050、jisa1100、jisa1200、jisa7072等材质的板。

此外，上述翅片优选为，其厚度为0.08～0.25mm。在翅片的厚度小于0.08mm的情况下，散热效率、即表示散热面整体为与热源相同的温度的情况下的散热量与实际散热量的比率的“翅片效率”有可能降低，另一方面，在翅片厚度超过0.25mm的情况下，存在翅片效率的提高效果饱和，并且导致整体重量的增大的可能。

另外，上述翅片组中的上述翅片的排列间距在被冷却流体(空气)的流入侧较宽，随着朝向流出侧而变窄。即，位于上述被冷却流体的流通方向的最上游的上述翅片组中的翅片间距pb、位于最下游的上述翅片组中的翅片间距pt、位于它们之间的上述翅片组中的翅片间距pm设定为处于10mm≤pb≤20mm、1.8mm≤pt≤11.2mm、2.2mm≤pm≤15mm的范围。

在被冷却流体流入侧(最上游侧)的翅片间距pb小于10mm时，由霜引起的堵塞较快，通风阻力提前变高。另外，在翅片间距pb比20mm宽时，翅片的片数减少，因此对热交换性能有影响。

对于从被冷却流体流入侧(最上游侧)起第二级以后的翅片间距pm，由于温度、湿度均稍低，因此需要通过与流入侧(最上游侧)相比缩窄翅片间距并增加翅片的片数来提高热交换性能。因此，翅片间距pm设为15mm以下。另一方面，在考虑到翅片间的空气的流动的情况下，在翅片间距pm小于2.2mm时，无法期待热交换性能的提高，并且通风阻力增加，因此设为2.2mm以上。

对于被冷却流体流出侧(最下游侧)，由于温度、湿度最低的空气流动，因此需要尽可能增加翅片的片数。因此，被冷却流体流出侧(最下游侧)的翅片间距pt设为5mm以下。另一方面，如果过窄，则存在霜提前附着，难以确保通风道这样的问题，因此翅片间距pt设为1.8mm以上，更优选设为2.2mm以上为宜。

而且，翅片间距pb、翅片间距pt、翅片间距pm满足2≤pb/pt≤11.2、1≤pm/pt≤8.4的关系。在pb/pt小于2的情况下，由于pm在其中间，因此有可能无法充分发挥使翅片间距的比率变化的效果，在pb/pt超过11.2的情况下，有可能产生如下不良情况：流入侧的空气的冷却变得不充分，在中级以后霜提前附着。因此，更优选地，pb/pt为5以下为宜。另一方面，在pm/pt小于1的情况下，有可能产生如下不良情况：在中间部分提前附着有霜而使通风阻力增加，空气流出侧的热交换面积不足，热交换性能也下降，在pm/pt超过8.4的情况下，有可能产生如下不良情况：中间部分的空气的冷却变得不充分，在空气流出侧的翅片提前附着霜。因此，更优选地，pm/pt为6.8以下为宜。

此外，翅片间距pb与翅片间距pm的关系没有特别限制，为0.3≤pb/pm≤20，优选为0.7≤pb/pm≤9.1，进一步优选为1＜pb/pm≤9.1。通过调整为这些关系，能够更可靠地实现热交换性能和结霜时间的效果。若脱离这些范围，则相邻的翅片彼此接触，堵塞制冷剂的通路，因此有时容易结霜，或者使热交换性能劣化。

另外，上述金属配管优选为铜或铜合金制、或者铝或铝合金制。作为金属配管用的铝或铝合金，例如有jisa1050、jisa1100、jisa1200、jisa3003。此外，作为金属配管用的铜或铜合金，例如有jish3300c1220、jish3300c5010。

另外，在上述金属配管内循环的制冷剂能够选自r134a、r600a、co2中的任一种。在这些制冷剂中，r600a最为普遍，并且环境负荷低，因此适合用于冷冻冷藏库用热交换器。但是，从成本方面考虑，有时也使用更廉价的r134a，另外，也能够使用环境负荷低的co2等。

实施例

<实施方式1>

使用图1对本申请的实施例所涉及的冷冻冷藏库用热交换器1进行说明。如该图所示，冷冻冷藏库用热交换器1具有多级由互相隔开给定间隔并平行地排列成一列的多片翅片20构成的翅片组2，将该多级翅片组2在流通于冷冻冷藏库内的被冷却流体的流通方向(箭头x方向)上隔开给定间隔c地排列，并且冷冻冷藏库用热交换器1具有配置为依次贯通翅片组2中的翅片20并呈蜿蜒形态的一根或多根金属配管3。

翅片20由呈长方形的铝或铝合金制的板构成。并且，位于被冷却流体(空气)的流通方向(箭头x方向)的最上游的翅片组2(a)中的翅片间距pb、位于最下游的翅片组2(g)中的翅片间距pt、以及位于它们之间的翅片组2(m)中的翅片间距pm具有10mm≤pb≤20mm、1.8mm≤pt≤5.0mm、2.2mm≤pm≤15mm、2≤pb/pt≤11.2、1≤pm/pt≤8.4的关系。以下，进一步详细说明。

(实施例1)

实施例1的冷冻冷藏库用热交换器1具有由材质为jisa1050、厚度为0.20mm的板材构成的板式翅片作为翅片20。翅片20分别具有短边21的长度h为20mm、长边21的长度w为60mm的长方形形状。并后，各翅片20具有两处贯通孔25，在该贯通孔25分别插通有金属配管3。

翅片20中的贯通孔25的内径d为这是相当于金属配管3的外径的尺寸。作为金属配管3，在本例中，使用材质由jisa3003构成、外径为8mm、且在内周面具有槽的内面带槽管。金属配管3的槽底部分的壁厚为0.65mm，槽深度为0.65mm，槽条数为30。

在本例中，翅片20与金属配管3的接合通过在使外径稍小的金属配管3插通于翅片20的贯通孔25的状态下使金属配管3扩管来进行。金属配管3的扩管能够通过采用将未图示的心轴(mandrel)压入到金属配管3中并使其移动的机械式扩管方法和将油填充到金属配管3中并进行加压的液压式扩管方法中的任一方法来实施。

如图1所示，金属配管3配置为：在从末端31(图1)起延伸而贯通最下流侧(图1中的最上侧)的翅片组2(g)后，以经由多个u字状连结部35依次贯通上游侧的多级翅片组2的方式蜿蜒并贯通最上游侧(图1中的最下侧)的翅片组2(a)，而且，经由u字状连结部35再次贯通翅片组2(a)后，以经由多个u字状连结部35依次贯通下流侧的多级翅片组2的方式蜿蜒并贯通最下流侧(图1中的最上侧)的翅片组2(g)而到达末端32。在使用冷冻冷藏库用热交换器1时，在末端31和末端32连接未图示的压缩机等冷冻机所需的装置。

本例的翅片组2设为翅片组2(a)～2(g)这7级的规格。相邻的翅片组2的间隔c均设为3.0mm。就7级的翅片组2中的翅片20的排列间距即翅片间距而言，最上游的翅片组2(a)的翅片间距pb最宽，为10.0mm，最下游的翅片组2(g)的翅片间距pt最窄，为2.2mm，它们之间的所有翅片组2(m)的翅片间距pm为4.0mm。

(比较例1、2)

比较例1是基本结构与实施例1相同且将从最上游到最下游的全部翅片组2的翅片间距pb、pt、pm对齐为2.2mm的例子。比较例2是基本结构与实施例1相同且将从最上游到最下游的全部翅片组2的翅片间距pb、pt、pm对齐为10.0mm的例子。

(评价试验)

将上述实施例1、比较例1和比较例2的热交换器组装到实际的冷冻冷藏系统，并进行评价其性能的实验。具体而言，在各热交换器连接膨胀阀、压缩机等必要部件而构成公知的冷冻系统，并在给定条件下评价冷冻性能。

首先，将图1中的下侧的翅片组2(a)的下表面设为热交换器中的被冷却介质即空气的入口，将该图的上侧设为出口。然后，关于导入到入口的空气的条件(空气侧条件)，将其干球温度设为5.0℃，将湿球温度设为3.8℃，并将风速设为0.5m/s。

另外，关于导入到金属配管3的入口的制冷剂的条件(制冷剂侧条件)，将未图示的膨胀阀的入口侧的压力设为1.826mpa，将膨胀阀的入口侧的温度设为25℃，将热交换器的出口处的压力设为0.485mpa，并将热交换器的出口处的温度设为-8℃。

然后，使作为被冷却流体的空气和制冷剂流通，测定约150分钟内的热交换器的入口和出口的空气温度以及热交换器的入口和出口的制冷剂的温度。然后，根据热交换器的入口和出口的空气的温度差，计算出以空气为基准的热交换能力(空气侧能力[w])。另外，根据热交换器的入口和出口的制冷剂的温度差，计算出以制冷剂为基准的热交换能力(制冷剂侧能力[w])。另外，作为计算值，求出实验期间内的平均值和瞬间的最高值(瞬时值)这两者。

另外，利用微差压计进行热交换器(翅片组)的空气的入口与出口的差压测定，并将该值作为通风阻力(压损)。然后，用从评价开始到通风阻力(压损)达到150pa为止的时间来评价结霜时间。

关于所得到的最大热交换能力、平均热交换能力和结霜时间，将实施例1的结果设为1，并用相对于该结果的比率来评价比较例1及比较例2。将评价结果示于表1。

[表1]

如表1所示，实施例1与比较例1相比，成为如下结果：虽然最大热交换能力和平均热交换能力差，但对于结霜时间能够延长到3倍以上。另外，实施例1与比较例2相比，成为如下结果：虽然结霜时间差，但最大热交换能力和平均热交换能力大幅提高。由这些结果可以说，实施例1与比较例1和2相比，能够兼顾热交换性能和结霜时间。

<实施方式2>

在以实施方式1中的图1所示的结构(实施例1的结构)为基准，并如表2所示那样变更了翅片间距pb、pt、pm的多种不同结构的热交换器中，在与实施方式例1的评价试验的情况相同的条件下，评价翅片间距的组合的允许范围。

关于作为被冷却介质的空气的出口温度，在达到-5.2℃以下的情况下评价为适当，将超过-5.2℃的情况评价为冷却性能不足。

就压损(pa)而言，利用微差压计在通风的流路中测定热交换器(翅片组)的空气的入口与出口的差压(压损)，并研究从开始通风起1小时后的压损。将压损为10pa以下的情况评价为适当，将超过10pa的情况评价为高压损。

关于结霜性能，与上述同样地测定从开始通风起48小时后的压损，并将此时的压损为10pa以下的情况评价为结霜性能合格，将由于翅片的结霜而使压损超过10pa的情况评价为结霜性能不合格。将评价结果示于表2。

[表2]

由表2可知，对于翅片间距pb、pt和pm具备所有10mm≤pb≤20mm、1.8mm≤pt≤5.0mm、2.2mm≤pm≤15mm、2≤pb/pt≤11.2、1≤pm/pt≤8.4的关系的结构e1、e4、e9～e11、e13和e14，全部评价项目为适当或合格。其中，可知进一步具有pt≥2.2mm且pb/pt≤5、pm/pt≤6.8的关系的结构e1和e4尤其显示出压损小、平衡良好的优异特性。

另一方面，就结构c2和c3而言，最上游的翅片间距pb过窄，pb/pt的范围也脱离适当范围，结霜不合格。

就结构c5而言，最上游的翅片间距pb过宽，冷却性能不足。

结构c6成为如下结果：中间位置的翅片间距pm过窄，pm/pt的范围也脱离适当范围，压损变得过高。

就结构c7而言，中间位置的翅片间距pm过宽，冷却性能不足。

结构c8成为如下结果：最下游的翅片间距pt过窄，pb/pt的范围及pm/pt的范围脱离适当范围，压损变得过高。

就结构c12而言，最下游的翅片间距pt过宽，冷却性能不足。