JP2008267772A - 熱交換装置及び熱交換システム - Google Patents
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Abstract
【課題】圧力損失を低減しながら効率的な熱交換が可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器5は、熱交換媒体1が流れる第一の流路2と、第一の流路2と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路4とを備え、第二の流路4内を黒色とした。このため、黒色でない場合に比べて赤外線放射量が多くなり、第二の流路4内の放熱性能を高められるので、第一の流路2内の熱交換媒体1から第二の流路4内の冷却媒体に対する熱伝播性能がよくなり、効率的な熱交換が可能になる。
【選択図】図2
【解決手段】熱交換器5は、熱交換媒体1が流れる第一の流路2と、第一の流路2と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路4とを備え、第二の流路4内を黒色とした。このため、黒色でない場合に比べて赤外線放射量が多くなり、第二の流路4内の放熱性能を高められるので、第一の流路2内の熱交換媒体1から第二の流路4内の冷却媒体に対する熱伝播性能がよくなり、効率的な熱交換が可能になる。
【選択図】図2
Description
本発明は、熱交換媒体と冷却流体との間で熱交換を行う熱交換装置に関し、詳しくは冷却流体を噴霧して熱交換媒体との間で熱交換を行う熱交換装置と、それを備えた熱交換システムに関する。
熱交換媒体を熱交換器に導入して熱交換を行う熱交換装置が知られている。このような熱交換装置の冷却形態には、熱交換器に空気などの気流を当てて熱交換器を介して熱交換媒体を冷却する空冷式がある。また、空気で熱を奪うよりも、水の持つ熱(顕熱)を利用する方が、熱交換効率を良くすることから、熱交換媒体が導入される熱交換器を冷却流体となる冷却水の中に入れることや、熱交換器内に冷却水を導入して冷却する水冷式も提案されている。
このような熱交換装置を用いたシステムとしては、空調システムや冷凍システムに用いるヒートポンプが挙げられ、この場合、熱交換媒体は冷媒ガス(二相冷媒ガス)となる。水冷式の空調システムや熱交換装置としては特許文献1が挙げられる。
特開2006−162207
このような熱交換装置を用いたシステムとしては、空調システムや冷凍システムに用いるヒートポンプが挙げられ、この場合、熱交換媒体は冷媒ガス(二相冷媒ガス)となる。水冷式の空調システムや熱交換装置としては特許文献1が挙げられる。
水冷式の熱交換装置に用いる冷却流体(冷却水)としては、地下水、雨水、水道水等が挙げられるが、何れも冷却流体の顕熱を利用して熱を奪うため、大量の水が必要となり、設備の大型化、高コストとなってしまう。また、クーリングタワーのような開放型水冷式では、水の経路が開放空間とされているので、レジオネラ菌のような有害物を発生させるおそれがあった。このような背景において、環境問題、省エネルギー問題を考えた場合、より効率的な熱交換を実現することが要望されている。
また、プレート式や多管式の熱交換器においては、熱交換効率や圧力喪失を考慮して互いに隣接するプレート間の距離や管内径を設定しているが、熱交換効率を高めるとプレート間隔や管内径が小さくなるので圧力送信が高くなり、圧力損失の低減を図るために、プレート間隔や管内径を大きくすると、熱交換効率が低下するという、相反する課題がある。
本発明は、圧力損失を低減しながら効率的な熱交換が可能な熱交換器や、効率的な熱交換が可能であってコンパクトで低コストとなる熱交換装置及び熱交換システムを提供することを、目的とする。
また、プレート式や多管式の熱交換器においては、熱交換効率や圧力喪失を考慮して互いに隣接するプレート間の距離や管内径を設定しているが、熱交換効率を高めるとプレート間隔や管内径が小さくなるので圧力送信が高くなり、圧力損失の低減を図るために、プレート間隔や管内径を大きくすると、熱交換効率が低下するという、相反する課題がある。
本発明は、圧力損失を低減しながら効率的な熱交換が可能な熱交換器や、効率的な熱交換が可能であってコンパクトで低コストとなる熱交換装置及び熱交換システムを提供することを、目的とする。
上記目的を達成するため、本発明にかかる熱交換器は、熱交換媒体が流れる第一の流路と、第一の流路と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路を備え、第二の流路内が黒色であることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置は、熱交換媒体が流れる第一の流路及び第一の流路と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路を備え、第二の流路内が黒色の熱交換器と、一端が第二の流路と接続し他端が大気開放された導入路内または第二の流路内に、冷却流体の噴霧を生成して供給するミスト生成手段と、第二の流路の排出側に負圧を与える負圧発生手段を有することを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、ミスト生成手段は、冷却流体を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルに貯留タンク内の冷却流体を供給する供給手段を有することを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、負圧発生手段は、回転駆動されることで第二の流路の排出側に接続された排気路内に吸引力を発生させる吸引ファンであることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置は、熱交換媒体が流れる第一の流路及び第一の流路と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路を備え、第二の流路内が黒色の熱交換器と、一端が第二の流路と接続し他端が大気開放された導入路内または第二の流路内に、冷却流体の噴霧を生成して供給するミスト生成手段と、第二の流路の排出側に負圧を与える負圧発生手段を有することを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、ミスト生成手段は、冷却流体を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルに貯留タンク内の冷却流体を供給する供給手段を有することを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、負圧発生手段は、回転駆動されることで第二の流路の排出側に接続された排気路内に吸引力を発生させる吸引ファンであることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、排気路内を流れる冷却流体を冷却する冷却手段と、冷却手段で冷却されて液化した冷却流体を貯留タンクへ戻す回収手段を有することを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、冷却手段は、吸引ファンよりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路に設けられていることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、冷却手段は、導入路の開放端よりも吸気上流側で、同開放端と対向するように配置されていることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、冷却手段は、吸引ファンよりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路に設けられていることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換装置において、冷却手段は、導入路の開放端よりも吸気上流側で、同開放端と対向するように配置されていることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換システムは、熱交換器を備えた熱交換装置と、熱交換媒体を圧縮/膨張させると共に熱交換器へ導入する冷凍サイクル部を有し、熱交換装置が請求項1ないし6の何れかに記載の熱交換装置であることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換システムは、熱交換器を備えた熱交換装置と、熱交換媒体を熱交換器へ導入する冷却装置を有し、熱交換装置が請求項1ないし6の何れかに記載の熱交換装置であることを特徴としている。
本発明にかかる熱交換システムは、熱交換器を備えた熱交換装置と、熱交換媒体を熱交換器へ導入する冷却装置を有し、熱交換装置が請求項1ないし6の何れかに記載の熱交換装置であることを特徴としている。
本発明によれば熱交換媒体が流れる第一の流路と、第一の流路と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路を備え、第二の流路内を黒色としたので、黒色でない場合に比べて赤外線放射量が多くなる。このため、第二の流路内の放熱性能を高められるので、第一の流路内の熱交換媒体から第二の流路内の冷却媒体に対する熱伝播性能が良くなり、効率的な熱交換が可能になる。また、冷却媒体への熱伝播性能が良くなることから、第二の流路の幅や径を大きくして容量を広げても、国色としない熱交換器と同等の熱交換効率を得られることとなり、圧力損失を低減することができる。
本発明によれば、熱交換媒体が流れる第一の流路及び冷却流体が流れる第二の流路を備えた熱交換器と、一端が第二の流路と接続し他端が大気開放された導入路内または第二の流路内に冷却流体の噴霧を生成して供給するミスト生成手段と、第二の流路の排出側に負圧を与える負圧発生手段を有するので、導入路から第二の流路に導入される空気と噴霧状(ミスト状)の冷却流体とが第二流路内に導入されるので、第二の流路内で気化し易く、気化熱により熱交換媒体から熱量を奪うことになる。このため、従来の顕熱だけを用いる水冷式に比べて効率的に熱交換を行えるので、熱交換に使用する冷却流体の量を激減することができ、設備の小型化、低コスト化を図ることができる。
冷却流体が噴霧(ミスト)状で第二の流路内に導入される際、第二の流路の排出側が負圧化されているので、噴霧(ミスト)が第二の通路に吸い込まれることになり、噴霧(ミスト)が蒸発して第二の流路内圧が高まっても効率的に噴霧状(ミスト状)の冷却流体を第二の流路から排出でき、連続して効率的な熱交換を行える。
本発明によれば、熱交換媒体が流れる第一の流路及び冷却流体が流れる第二の流路を備えた熱交換器と、一端が第二の流路と接続し他端が大気開放された導入路内または第二の流路内に冷却流体の噴霧を生成して供給するミスト生成手段と、第二の流路の排出側に負圧を与える負圧発生手段を有するので、導入路から第二の流路に導入される空気と噴霧状(ミスト状)の冷却流体とが第二流路内に導入されるので、第二の流路内で気化し易く、気化熱により熱交換媒体から熱量を奪うことになる。このため、従来の顕熱だけを用いる水冷式に比べて効率的に熱交換を行えるので、熱交換に使用する冷却流体の量を激減することができ、設備の小型化、低コスト化を図ることができる。
冷却流体が噴霧(ミスト)状で第二の流路内に導入される際、第二の流路の排出側が負圧化されているので、噴霧(ミスト)が第二の通路に吸い込まれることになり、噴霧(ミスト)が蒸発して第二の流路内圧が高まっても効率的に噴霧状(ミスト状)の冷却流体を第二の流路から排出でき、連続して効率的な熱交換を行える。
本発明によれば、ミスト生成手段が、冷却流体を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルに貯留タンク内の冷却流体を供給する供給手段を有するので、導入路から第二の流路に導入される空気と噴射ノズルから噴射された噴霧状(ミスト状)の冷却流体とが第二の流路内に導入されるので、第二の流路内で気化し易く、気化熱により熱交換媒体から熱量を奪うことになる。このため、従来の顕熱だけを用いる水冷式に比べて効率的に熱交換を行えるので、熱交換に使用する冷却流体の量を激減することができ、設備の小型化、低コスト化を図ることができる。
本発明によれば、負圧発生手段が、回転駆動されることで第二の流路の排出側に接続された排気路内に吸引力を発生させる吸引ファンであるので、汎用性のあるものを利用できコスト低減を図ることができる。
本発明によれば、負圧発生手段が、回転駆動されることで第二の流路の排出側に接続された排気路内に吸引力を発生させる吸引ファンであるので、汎用性のあるものを利用できコスト低減を図ることができる。
本発明によれば、排気路内を流れる冷却流体を冷却する冷却手段と、冷却手段で冷却されて液化した冷却流体を貯留タンクへ戻す回収手段を有するので、貯留タンクへの冷却流体の補給回数や補給量を低減することができ、メンテナンスにかかるコストを低減することができる。
本発明によれば、冷却手段が吸引ファンよりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路に設けられているので、吸引ファンは、冷却手段で冷却されて湿度の低下した空気を吸引することになり、湿度による吸引ファンの故障や劣化を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
本発明によれば、冷却手段が導入路の開放端よりも吸気上流側で、同開放端と対向するように配置されているので、冷却手段用の駆動源やファンなど用いなくても、吸引ファンが回転駆動することで導入路の開放端に吸い込まれる空気で冷却装置を冷却することができるため、構成の簡素化による低コスト化と消費電力の低減を図ることができる。また、導入路の開放端から吸い込まれる空気は、冷却手段から熱を奪ってその温度が高くなるため、吸入空気の相対湿度が低くなり、第二の経路内で噴霧状(ミスト状)の冷却流体がより気化し易くなり、より効率的に熱交換媒体から熱量を奪うことができる。
本発明によれば、冷却手段が吸引ファンよりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路に設けられているので、吸引ファンは、冷却手段で冷却されて湿度の低下した空気を吸引することになり、湿度による吸引ファンの故障や劣化を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
本発明によれば、冷却手段が導入路の開放端よりも吸気上流側で、同開放端と対向するように配置されているので、冷却手段用の駆動源やファンなど用いなくても、吸引ファンが回転駆動することで導入路の開放端に吸い込まれる空気で冷却装置を冷却することができるため、構成の簡素化による低コスト化と消費電力の低減を図ることができる。また、導入路の開放端から吸い込まれる空気は、冷却手段から熱を奪ってその温度が高くなるため、吸入空気の相対湿度が低くなり、第二の経路内で噴霧状(ミスト状)の冷却流体がより気化し易くなり、より効率的に熱交換媒体から熱量を奪うことができる。
本発明によれば、上記の熱交換装置と、熱交換媒体を圧縮/膨張させると共に熱交換器へ導入する冷凍サイクル部、あるいは熱交換媒体を熱交換器へ導入する冷却装置を備えた熱交換システムとしたので、従来の水冷式に比べて効率的に熱交換を行えるので、熱交換に使用する冷却流体の量を激減することができ、設備の小型化、低コスト化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、熱交換装置100の概略構成を示す図である。この熱交換装置100は、熱交換媒体1が流れる第一の流路2及び冷却流体3が流れる第二の流路4を備えた熱交換器5と、冷却流体3の噴霧(ミスト)30を生成し、一端22Aが第二の流路4と接続し、他端が大気開放されて開放端22Bとされた導入路22内を介して第二の流路4内へ供給するミスト生成手段6と、第二の流路4の排出側となる排出口4Bに負圧を与える負圧発生手段となる吸引ファン20を備えている。導入路22の開放端22B側には、導入される空気内の塵や異物を除去するエアーフィルタ21が配置されている。
(第1の実施形態)
図1は、熱交換装置100の概略構成を示す図である。この熱交換装置100は、熱交換媒体1が流れる第一の流路2及び冷却流体3が流れる第二の流路4を備えた熱交換器5と、冷却流体3の噴霧(ミスト)30を生成し、一端22Aが第二の流路4と接続し、他端が大気開放されて開放端22Bとされた導入路22内を介して第二の流路4内へ供給するミスト生成手段6と、第二の流路4の排出側となる排出口4Bに負圧を与える負圧発生手段となる吸引ファン20を備えている。導入路22の開放端22B側には、導入される空気内の塵や異物を除去するエアーフィルタ21が配置されている。
熱交換器5は、ケーシング内部に銅やステンレス等の金属製の複数のプレートが同一方向に並列され、プレート間に空間が形成されたプレート式熱交換器である。本形態では図2に示すように、プレート間に形成される空間が第一の流路2と第二の流路4となる。第一の流路2と第二の流路4とは交互に配置され、それぞれが導入口2A,4Aから排出口2B,4Bまで連通するように形成されている。また、第二の流路4の内部は黒色とされている。黒色にするには第二の流路4を構成するプレートの表面に、黒色の耐熱塗層を施したり、化学反応により黒色とする、あるいはプレート材質に黒色のものを用いることで実現することができる。黒色にした第二の流路4から放射される遠赤外線の波長としては、冷却流体3が吸収し易い波長が好ましい。本形態では、冷却流体として水を用いるので、水の熱吸収特性に対応する2.5〜3.0μmの波長域で放射量が高くなるようにプレートの表面形状や黒色皮膜面を形成するのが好ましいといえる。
このように熱交換媒体1が流れる第一の流路2と隣接されていて冷却流体3が流れる第二の流路4内を黒色とすると、黒色でない場合に比べて赤外線放射量が多くなる。このため、第二の流路4内の放熱性能を高められるので、第一の流路2内の熱交換媒体1から第二の流路4内の冷却媒体3に対する熱伝播性能がよくなり、効率的な熱交換が可能になる。また、冷却媒体3への熱伝播性能が良くなることから、第二の流路4の幅を大きくして容量を広げても、黒色としない熱交換器と同等の熱交換効率を得られることとなり、流路内の圧力損失を低減することができる。
熱交換器5の形式としては、プレート式に限定されるものではなく、例えばシェル&チューブ式(多管式)、プレートフィン式等が挙げられる。なお、図2は熱交換器5の内部を模式的に示している。
このように熱交換媒体1が流れる第一の流路2と隣接されていて冷却流体3が流れる第二の流路4内を黒色とすると、黒色でない場合に比べて赤外線放射量が多くなる。このため、第二の流路4内の放熱性能を高められるので、第一の流路2内の熱交換媒体1から第二の流路4内の冷却媒体3に対する熱伝播性能がよくなり、効率的な熱交換が可能になる。また、冷却媒体3への熱伝播性能が良くなることから、第二の流路4の幅を大きくして容量を広げても、黒色としない熱交換器と同等の熱交換効率を得られることとなり、流路内の圧力損失を低減することができる。
熱交換器5の形式としては、プレート式に限定されるものではなく、例えばシェル&チューブ式(多管式)、プレートフィン式等が挙げられる。なお、図2は熱交換器5の内部を模式的に示している。
ミスト生成手段6は、冷却流体3を噴霧する噴射ノズル61と、噴射ノズル61に冷却流体3を加圧供給する加圧ポンプ62と配管63A,63Bを備えている。噴射ノズル61は、耐圧を有する配管63Aを介して加圧ポンプ62の吐出側に接続されている。加圧ポンプ62の吸入側には、耐圧を有する配管63Bを介して冷却流体3が貯留されたタンク8が接続されている。加圧ポンプ62とタンク8の間の配管63Bには冷却流体3を浄化するフィルタ手段64が配置されていて、加圧ポンプ62に対して異物を除去した冷却媒体3を供給するように構成されている。本形態において、加圧ポンプ62と管材63A,63Bで供給手段が構成されている。
噴射ノズル61には、加圧された冷却流体3を単独で噴射して噴霧(ミスト)30を生成する一流体ノズルまたは冷却流体3と圧搾空気を同時に噴射して噴霧(ミスト)30を生成する二流体ノズルを用いることができる。二流体ノズルを噴射ノズル61として用いる場合には、二流体ノズルへ空気を供給するコンプレッサと冷却流体3を供給する搬送ポンプを設ければよい。二流体ノズルを用いる場合、これらコンプレッサと搬送ポンプが加圧供給手段となる。噴射ノズル61から噴射されたミスト30の粒子は、数ミクロン〜数十ミクロンの超微細な霧状水滴となるものが好ましく、この条件を満たすものであれば、一流体ノズルでも二流体ノズル方式のどちらを用いてもよい。
冷却流体3としては水が挙げられ、噴射ノズル61の詰まりを考慮すると不純物が極力少ない純水であるのが好ましい。このため、フィルタ手段64には、水を浄化するフィルタや濾過器等を用いるのが好ましい。
熱交換媒体1は、熱交換装置100に接続される装置によって異なってくるが、例えばCFC系のR−12、HCFC系のR−22,R−123、HFC系のR−134a,R−404A,R−407C,R410A等の化学冷媒(二層冷媒ガス)や、アンモニア、二酸化炭素、炭化水素、水(温水)、空気などの自然冷媒、蒸気、不凍液等が挙げられる。
吸引ファン20は、第二の流路4の排出口4Bに一端23Aが接続され、他端23Bが大気開放された排気路23の他端23B側に配置されている。吸引ファン20は、回転駆動されることで吸引力を発生させるもので、本形態では排気路23内を介して排出口4B側を負圧化するように機能する。
このような構成の熱交換装置100の作用について説明するが、熱交換器5の第一の流路2には既に熱交換媒体1が供給されているものとする。この状態で排気路23の吸引ファン20が回転駆動すると、第二の流路4の排出口4B側が負圧化されて開放端22Bから導入路22内に空気がエアーフィルタ21を介して吸入される。そして加圧ポンプ62が作動すると、噴射ノズル61にはタンク8内の冷却流体3が供給され、ノズルの噴射圧になることで冷却流体3がミスト状に噴射される。噴射されたミスト30は、図2に示すように、導入路22内で空気と混合された状態で熱交換器5の第二の流路4へと供給される。供給されたミスト30は、熱交換媒体1でプレートが加熱されている場合には、その熱を奪うことで温度上昇して気化し、その際の気化熱によってプレートを冷却することで熱交換媒体1から熱量を奪って冷却する。このため、従来の(顕熱)だけを用いる水冷式に比べて効率的に熱交換を行えるので、熱交換に使用する冷却流体の量を激減することができ、設備の小型化、低コスト化を図ることができる。さらに、第二の流路4内が黒色であるので、第二の流路4に供給されたミスト30がより気化し易くなり、効率的な熱交換が可能となる。
気化された冷却流体3は、第二の流路4の空気と一緒に排気路23を通って大気中に排出される。
気化された冷却流体3は、第二の流路4の空気と一緒に排気路23を通って大気中に排出される。
ミスト生成手段6が、冷却流体3を噴霧する噴射ノズル61と、噴射ノズル61に冷却流体を加圧供給する加圧ポンプ62を有するので、第二の流路4内に対するミスト状の冷却流体3の充填効率が高められ、より大きな熱量を熱交換媒体1から熱を奪うことができ、熱交換効率を高めることができる。
噴射されたミスト30の形態としては、気化性を考慮すると微細なもの好ましいが、第二の流路4でのプレート面に付着して水滴になる粒子径のものが含まれていても無論かまわない。この場合、空気中のミスト30と、気化しないで熱交換器5のプレート面に付着して流れる冷却流体3の顕熱とによりプレートを介して熱交換媒体1から熱量を奪い、冷却することができる。
本形態では、冷却媒体3が熱交換器5内を通過する際に蒸発するので、クーリングタワー方式に比べて冷却媒体3が繰り返し使用されることがなく、熱交換器5内でのレジオネラ菌のような有害物を発生のおそれも少なくなる。より好ましくは、タンク8と第二の流路4との間を密閉空間とし、冷却流体3に純水を用いることでレジオネラ菌のような有害物の発生をより抑えられる。
本形態において、噴射ノズル61は導入路22に設けられていて、噴射ノズル61から噴射されたミスト30と排気路23の吸引ファン20の作用により吸引される空気を混合させてから第二の流路4内に供給する混合供給方式としたが、供給方式としてはこのような形態に限定されるものではない。例えば、熱交換器5に噴射ノズル61を装着して第二の流路4にミスト30を直接噴射供給し、熱交換器5内で空気を混合させる直噴供給方式しても良い。
(第2の実施形態)
図3に示す第2の形態に係る熱交換装置200は、第1の形態の構成に、排気路23内を流れる空気と冷却流体3を冷却する冷却手段40と、冷却手段40で冷却されて液化した冷却流体3をタンク8へ戻す回収手段となる回収路41とを追加した構成とされている。このため、第一の形態と同一の構成要素には第一の形態で用いた符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。
図3に示す第2の形態に係る熱交換装置200は、第1の形態の構成に、排気路23内を流れる空気と冷却流体3を冷却する冷却手段40と、冷却手段40で冷却されて液化した冷却流体3をタンク8へ戻す回収手段となる回収路41とを追加した構成とされている。このため、第一の形態と同一の構成要素には第一の形態で用いた符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。
冷却手段40は、熱交換を終えて排気路23内を流れている空気と冷却流体3との混合体を内部に導入するラジエータ構造であって、吸引ファン20よりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路23上に設けられている。さらに、この冷却手段40は、導入路22の開放端22Bよりも吸気上流側で、同開放端22Bと対向するように配置されている。
このような構成の熱交換装置200によると、熱交換器5内で熱交換されて排気路23内に排出された空気と冷却流体3は冷却手段40に導入される。導入された冷却流体3は冷却手段40によって冷却されることで、少なくともその一部が液化する。この液化した冷却流体3は回収路41を通ってタンク8に回収される。このため、タンク8への冷却流体3の補給回数や補給量を低減することができ、メンテナンスにかかるコストを低減することができる。
冷却手段40を吸引ファン20よりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路23に設けたので、吸引ファン20が冷却手段40で冷却されて湿度の低下した空気を吸引することになる。このため湿度による吸引ファン20の故障や劣化を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
冷却手段40を導入路22の開放端22Bよりも吸気上流側で、同開放端22Bと対向するように配置したので、冷却手段40に当てる冷却風の駆動源やファンなど別途設けなくても、吸引ファン20が回転駆動することで導入路22の開放端22Bに吸い込まれる空気で冷却手段40を冷却することができる。このため、構成の簡素化による低コスト化と消費電力の低減を図ることができる。また導入路22の開放端22Bから吸い込まれる空気は、冷却手段40から熱を奪ってその温度が高くなるため、吸入空気の相対湿度が低くなり、第二の経路4内で噴霧状(ミスト状)の冷却流体3がより気化し易くなり、より効率的に熱交換媒体1から熱量を奪うことができる。
(第3の実施形態)
本形態は、第1および第2の実施形態で説明した熱交換装置を備えた熱交換システムに関するものである。この熱交換システムは、図4に示すように熱交換装置200と、熱交換媒体1を圧縮/膨張させると共に熱交換装置の熱交換器5へ導入する冷凍サイクル部300を備えている。熱交換装置200に代えて熱交換装置100としても良い。
本形態は、第1および第2の実施形態で説明した熱交換装置を備えた熱交換システムに関するものである。この熱交換システムは、図4に示すように熱交換装置200と、熱交換媒体1を圧縮/膨張させると共に熱交換装置の熱交換器5へ導入する冷凍サイクル部300を備えている。熱交換装置200に代えて熱交換装置100としても良い。
冷凍サイクル部300は、所謂ヒートポンプ装置であって、蒸発器301と凝縮器302との間に圧縮機303と膨張弁304が配置された周知の構成であって、各部をつなぐ配管内には熱交換媒体1として二相冷媒が封入されている。各熱交換装置の熱交換器5は、本形態においては凝縮器302として機能する。このシステムを冷却用の空調システムとした場合、蒸発器301は室内などに設置されるファンコイルユニット305内に設けられる。
このような熱交換システムによると、冷房時においては、熱交換媒体1(二相冷媒)の温度を凝縮器302(熱交換器5)で効率的に奪い取ることができ、熱交換媒体1(二相冷媒)の凝縮率を高められる。これにより、膨張弁304を通過した際の熱交換媒体1(二相冷媒)の膨張率が大きくなって、蒸発器301には従来の顕熱だけを用いる水冷式に比べて温度の低い熱交換媒体1(二相冷媒)が供給されるため、効率的に熱交換を行え、冷房効率がアップし、消費電力を抑制することができる。
(第4の実施形態)
本形態は、第1の形態や第2の形態で説明した熱交換装置を備えた熱交換システムに関するものである。この熱交換システムは、図5に示すように熱交換装置200と、熱交換媒体1を熱交換器5へ導入する冷却装置400を有している。本形態においても熱交換装置200に代えて熱交換装置100としても良い。冷却装置400は、熱交換媒体1として水(冷却水)を用いる周知の水冷式のチラーであって、二次側の熱交換媒体1を熱交換器5との間で熱交換媒体1(冷却水)循環する経路401を備えている。
このように熱交換システムによると、冷却装置400の二次側の熱交換媒体1(冷却水)の熱を熱交換器5で効率的に熱交換することができるので、冷却効率がアップし、消費電力を抑制することができる。
本形態は、第1の形態や第2の形態で説明した熱交換装置を備えた熱交換システムに関するものである。この熱交換システムは、図5に示すように熱交換装置200と、熱交換媒体1を熱交換器5へ導入する冷却装置400を有している。本形態においても熱交換装置200に代えて熱交換装置100としても良い。冷却装置400は、熱交換媒体1として水(冷却水)を用いる周知の水冷式のチラーであって、二次側の熱交換媒体1を熱交換器5との間で熱交換媒体1(冷却水)循環する経路401を備えている。
このように熱交換システムによると、冷却装置400の二次側の熱交換媒体1(冷却水)の熱を熱交換器5で効率的に熱交換することができるので、冷却効率がアップし、消費電力を抑制することができる。
本形態では、熱交換システムとしてヒートポンプを用いる空調システムを例示したが、空調システムに限定されるものではなく、例えば、給湯機器、冷凍機器、コンピュータの中央演算回路(CPU)や電子基盤や電子機器の冷却に用いる熱交換システム等にも適用することができる。
1 熱交換媒体
2 第一の流路
3 冷却流体
3A,3B 噴霧
4 第二の流路
5 熱交換器
6 ミスト生成手段
8 貯留タンク
20 負圧発生手段(吸引ファン)
22 導入路
22A 導入路の一端
22B 導入路の開放端
23 排気路
40 冷却手段
41 回収手段
61 噴射ノズル
100,200 熱交換装置
300 冷凍サイクル部
400 冷却装置
2 第一の流路
3 冷却流体
3A,3B 噴霧
4 第二の流路
5 熱交換器
6 ミスト生成手段
8 貯留タンク
20 負圧発生手段(吸引ファン)
22 導入路
22A 導入路の一端
22B 導入路の開放端
23 排気路
40 冷却手段
41 回収手段
61 噴射ノズル
100,200 熱交換装置
300 冷凍サイクル部
400 冷却装置
Claims (9)
- 熱交換媒体が流れる第一の流路と、第一の流路と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路を備え、第二の流路内が黒色である熱交換器。
- 熱交換媒体が流れる第一の流路及び第一の流路と隣接されていて冷却流体が流れる第二の流路を備え、第二の流路内が黒色の熱交換器と、
一端が第二の流路と接続し他端が大気開放された導入路内または第二の流路内に前記冷却流体の噴霧を生成して供給するミスト生成手段と、
第二の流路の排出側に負圧を与える負圧発生手段を有する熱交換装置。 - 前記ミスト生成手段は、前記冷却流体を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルに貯留タンク内の冷却流体を供給する供給手段を有する請求項2記載の熱交換装置。
- 前記負圧発生手段は、回転駆動されることで第二の流路の排出側に接続された排気路内に吸引力を発生させる吸引ファンである請求項2または3記載の熱交換装置。
- 前記排気路内を流れる冷却流体を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却されて液化した冷却流体を前記貯留タンクへ戻す回収手段を有する請求項4記載の熱交換装置。 - 前記冷却手段は、前記吸引ファンよりも冷却流体搬送方向の上流側に位置する排気路に設けられている請求項5記載の熱交換装置。
- 前記冷却手段は、前記導入路の開放端よりも吸気上流側で、同開放端と対向するように配置されている請求項5または6記載の熱交換装置。
- 熱交換器を備えた熱交換装置と、熱交換媒体を圧縮/膨張させると共に前記熱交換器へ導入する冷凍サイクル部を有し、前記熱交換装置が請求項2ないし7の何れかに記載の熱交換装置である熱交換システム。
- 熱交換器を備えた熱交換装置と、熱交換媒体を前記熱交換器へ導入する冷却装置を有し、前記熱交換装置が請求項2ないし7の何れかに記載の熱交換装置である熱交換システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007134756A JP2008267772A (ja) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | 熱交換装置及び熱交換システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007134756A JP2008267772A (ja) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | 熱交換装置及び熱交換システム |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008267772A true JP2008267772A (ja) | 2008-11-06 |
Family
ID=40047503
Family Applications (1)
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JP2007134756A Pending JP2008267772A (ja) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | 熱交換装置及び熱交換システム |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008267772A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101464889B1 (ko) * | 2013-09-25 | 2014-11-24 | 한국교통대학교산학협력단 | 열교환기 및 그 제조방법과 그 제어방법 |
-
2007
- 2007-04-19 JP JP2007134756A patent/JP2008267772A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101464889B1 (ko) * | 2013-09-25 | 2014-11-24 | 한국교통대학교산학협력단 | 열교환기 및 그 제조방법과 그 제어방법 |
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