JP2007232226A - 熱交換器及びそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蒸発器16(熱交換器)は、一対の板材を備え、少なくとも一方の板材としての外板76は、周辺部全周が内側タンク70の底面70Bを構成する他方の板材に固着されて両板材76、70B間に密閉された冷媒通路空間77が構成されると共に、外板76の周辺部以外の部分には、所定間隔をおいて複数箇所底面70Bに固着された内側固着部78が形成され、冷媒通路空間77に連通して複数の冷媒入口管16A及び冷媒出口管16Bが取り付けられている。
【選択図】図3
Description
先ず、被冷却物である牛乳を冷却する冷却運転時における動作を説明する。図示しない搾乳機につながる搾乳パイプラインと冷却容器7の投入口7Aとを図示しない投入配管により接続し、投入口弁を開き、搾乳直後の牛乳を冷却容器7に投入する。この時、前記取出弁は完全に閉じられ、取出口7Bも密栓された状態である。搾乳直後の牛乳の温度は、牛の体温と同程度かやや低く、具体的には35℃から38℃程度である。そこで、細菌の発生を防止し、牛乳の品質を維持する目的で冷媒回路2を運転して牛乳の冷却と保冷を行う。
上述した冷却運転により牛乳の温度が所定の値に達すると、圧縮機10を停止し、膨張弁14を全閉とし、且つ、図示しない攪拌機を停止して、冷却運転を終了し、冷却容器7に貯蔵された前記牛乳の保冷運転が行われる。この場合、冷却容器7は前述の如く断熱材74により断熱されているが、長時間の貯蔵では外部からの熱侵入により牛乳の温度が上昇する。
以上、搾乳時の牛乳の投入に伴う冷却運転と保冷運転について説明したが、次に、一般的な農場での冷却運転と保冷運転の運転パターンについて説明する。
次に、前述した冷媒入口管16A及び冷媒出口管16Bの寸法とスポットピッチの関係、並びに、冷媒入口管16A及び冷媒出口管16Bの本数と冷却容器7の容量との関係について、更に詳しく説明する。
NT=6.5×10-3×V/N・・・数式(1)
上記数式(1)において、NTは蒸発器16の冷媒入口管16A及び冷媒出口管16Bの各々の本数(本)、Vは冷却容器7の定格容量(L)、Nは集荷毎の搾乳回数(回)である。
A=2×10-3×V/N・・・数式(2)
上記数式(2)において、Aは外板の面積(m2)、Vは冷却容器7の定格容量(L)、Nは集荷毎の搾乳回数(回)である。
先ず、被冷却物である牛乳を冷却する冷却運転時における動作を説明する。図示しない搾乳機につながる搾乳パイプラインと冷却容器7とを前記牛乳投入配管50により接続し、投入口弁50Bを開いて、搾乳直後の牛乳を冷却容器7に投入する。この時、牛乳取出弁52Bは閉じた状態である。搾乳直後の牛乳の温度は、牛の体温と同程度かやや低く、具体的には35℃から38℃程度である。そこで、細菌の発生を防止し、牛乳の品質を維持する目的で冷媒回路2を運転して牛乳の冷却と保冷を行う。
次に、冷却運転時における給湯回路3の動作について説明する。先ず、三方弁47Aは貯湯タンク30下部からの水が循環ポンプ31に流れるように切り替えられており、三方弁47Bは流量調整弁35を通過した水が冷媒回路2(牛乳冷却用の冷媒回路2)の熱交換器13に流れるように切り替えられている。
冷凍サイクル装置200は、上述した冷却運転により牛乳の温度が所定の値に達すると、前記実施例1の冷凍サイクル装置1と同様に牛乳を保冷する保冷運転を実行する。当該保冷運転時の運転条件及び運転方法等は、前記実施例1と同様であるので、詳細な説明は省略する。当該保冷運転中の冷媒回路2の作用や給湯回路3の動作等については、前述した冷却運転時と同様である。尚、本実施例の冷凍サイクル装置200では、当該保冷運転中の冷却運転においても、牛乳の冷却と同時に、冷却時の排熱を有効に利用した貯湯が可能である。
次に、洗浄運転について説明する。上述したように冷却容器7内にて冷却保冷された牛乳は、牛乳集荷時には、前記取出口から取り出される。具体的には、牛乳取出弁52Bに牛乳取出配管52を接続し、牛乳取出弁52Bを開いて、冷却容器7から牛乳を取り出す。そして、牛乳を取り出した後は、冷却容器7内を清潔に保ち、細菌の繁殖を抑え、牛乳の品質を確保するために、自動洗浄装置9による洗浄運転を行う。
次に、上述した洗浄用途以外の用途に湯を供給する動作について説明する。洗浄用途以外の給湯負荷に対しての湯の供給は、前記給湯弁を開くことにより行われる。給湯弁を開くと、貯湯タンク30に貯えられた高温の湯が貯湯タンク30の上部から高温湯取出配管34Aを介して混合弁65に流入すると共に、給水装置32からの水、若しくは、貯湯タンク30内下部からの低温の湯が貯湯タンク30の下部に接続された低温湯取出配管34Bを介して混合弁65に流入する。そして、混合弁65で高温の湯と水、若しくは、低温の湯が混合され、所定の温度に調節された後、当該湯は給湯弁を介して各給湯負荷設備に供給される。
次に、第2の冷媒回路8の動作について述べる。第2の冷媒回路8は、給湯負荷が大きくて、牛乳を冷却するときに得られる湯だけでは不足する場合に、空気等の牛乳以外の熱源から吸熱して湯を生成する給湯運転(ヒートポンプ運転)を行うために設けられたものである。
次に、三方弁47Aの動作について説明する。三方弁47Aは、冷却運転及び給湯運転の起動時及び停止時に、低温の湯が貯湯タンク30の上部に流れ込み、貯湯タンク30内部の温度成層を乱すことを防止するものである。冷却運転若しくは給湯運転の開始から所定の時間TL1、三方弁47Aの貯湯タンク30側を遮断し、バイパス配管49からの湯(又は水)を循環ポンプ31に流すように切り替える。これにより、冷却運転若しくは給湯運転の開始からの所定の時間TL1、熱交換器13の水通路12、若しくは、第2の冷媒回路8の熱交換器83の水通路82から流れてきた湯は貯湯タンク30へは流れ込まず、高温配管48からバイパス配管49、三方弁47A、循環ポンプ31を経由して、熱交換器13の水通路12、若しくは、第2の冷媒回路8の熱交換器83の水通路82に戻る閉回路を流れる。
ところで、冷凍サイクル装置200では、冷却運転時において冷却負荷の増大、或いは、給湯負荷の低下により、貯湯タンク30内に貯留される高温の湯量が過剰となると、貯湯タンク30の下部から取り出される湯の温度も上昇し、その結果、熱交換器13に高温の湯が流れ込む不都合が生じる。
請求項1の発明において前記一方の板材の周辺部全周を前記他方の板材に固着した後、両板材間に圧力を印加することにより、両板材間に前記冷媒通路空間を膨出形成したことを特徴とする熱交換器。
2 冷媒回路
3 給湯回路
5 貯湯回路
7 冷却容器
10、80 圧縮機
11、21、81 放熱器
14 84 膨張弁
16、86 蒸発器
16A、316A 冷媒入口管
16B、316B 冷媒出口管
70、370 内側タンク
72 外装タンク
74 断熱材
76、376 外板
77、377 冷媒通路空間
78、378 内側固着部
Claims (5)
- 一対の板材を備え、少なくとも一方の前記板材は、周辺部全周が他方の前記板材に固着されて両板材間に密閉された冷媒通路空間が構成されると共に、前記一方の板材の前記周辺部以外の部分には、所定間隔をおいて複数箇所前記他方の板材に固着された内側固着部が形成され、前記冷媒通路空間に連通して複数の冷媒入口管及び冷媒出口管が取り付けられていることを特徴とする熱交換器。
- 前記内側固着部は、所定間隔をおいて碁盤目状、若しくは、千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記冷媒入口管は、前記冷媒通路空間の中心部において当該冷媒通路空間に連通すると共に、前記冷媒出口管は、前記冷媒通路空間の周辺部において当該冷媒通路空間に連通することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱交換器。
- 圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器を備えて冷媒回路が構成され、前記蒸発器として請求項1乃至請求項3の何れかに記載の熱交換器を用いると共に、冷媒として二酸化炭素が封入され、高圧側が超臨界圧力となることを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 前記他方の板材の前記一方の板材とは反対側の面は、所定の被冷却空間の壁面を構成すると共に、前記一方の板材の前記他方の板材とは反対側の面は、所定の断熱構造が施されていることを特徴とする請求項4に記載の冷凍サイクル装置。
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