JP2016211770A - 熱交換体、熱交換ユニットおよび空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 熱効率を向上することができる熱交換体、熱交換ユニットおよび空調システムを提供する。【解決手段】 熱交換体１０は、熱媒体を通す第１の通路１２と、第１の通路１２の周囲に設けられ、水が流れる第２の通路１４とを含む。第２の通路１４に流れる水は、熱媒体との間で熱交換し、第２の通路１４の内部には水の流れを乱流にするための乱流発生部１６が設けられている。熱交換体１０に隣り合う位置に、第２の通路１４内の水の熱を受けて熱を蓄える蓄熱材２２が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、流体と熱媒体との熱交換をするための熱交換体、熱交換ユニットおよび空調システムに関する。

熱交換器として、二重管式熱交換器がある（特許文献１参照）。

特開２０１４−８１１５３号公報

本発明の目的は、熱効率を向上することができる熱交換体、熱交換ユニットおよび空調システムを提供することにある。

本発明の熱交換体は、
熱媒体を通す第１の通路と、
前記第１の通路の周囲に設けられ、水が流れる第２の通路とを含み、
前記第２の通路に流れる水は、熱媒体との間で熱交換し、
前記第２の通路の内部には水の流れを乱流にするための乱流発生部が設けられている。

本発明によれば、水を通す第２の通路に乱流発生部が設けられているため、たとえば水を熱媒体により冷却する際に、凍りにくいため、熱効率の減少を抑えられ、その結果として、熱効率の向上を図ることができる。

本発明の熱交換ユニットは、
本発明の熱交換体と、
前記熱交換体に隣り合う位置に、第２の通路内の水の熱を受けて熱を蓄える蓄熱材が設けられている。

本発明の空調システムは、
本発明の熱交換体と、
前記熱交換体を通過した流体と空気とが接触する接触部とを含む。

本発明の空調システムは、
前記流体と熱接触した空気が通過するための乱流体が設けられている。

本発明によれば、水を通す第２の通路に乱流発生部が設けられているため、たとえば水を熱媒体により冷却する際に、凍りにくいため、熱効率の減少を抑えられ、その結果として、熱効率の向上を図ることができる。

実施の形態に係る熱交換体を模式的に示す図であり、（Ａ）は熱交換体の上面図であり、（Ｂ）は熱交換体の側面図である。 実施の形態に係る熱交換体の乱流発生部を模式的に示す図である。 実施の形態に係る熱交換ユニットを模式的に示す図であり、（Ａ）は熱交換体の上面図であり、（Ｂ）は熱交換体の側面図である。 実施の形態に係る空調システムを模式的に示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。

１．熱交換体及び熱交換ユニット
熱交換体１０は、図１に示すように、熱媒体を通す第１の通路１２と、第１の通路１２の周囲に設けられ、水が流れる第２の通路１４とを含む。第２の通路１４に流れる水は、熱媒体との間で熱交換する。熱交換体１０は、たとえば、二重管により構成することができ、たとえば、銅またはアルミニウムなどの材質からなることができる。二重管の場合には、管の中に、内管としてフレキチューブを挿入した形態としてもよい。第２の通路１４に流れる水は、熱交換の効率を高めるために、高速循環させてもよい。

熱交換体１０の形状は特に限定されないが、たとえば、螺旋状とすることができる。

第２の通路１４の内部には図２に示すように水の流れを乱流にするための乱流発生部１６が設けられている。乱流発生部１６は、たとえば第２の通路１４内に壁に突起部を設けることにより、乱流を発生させることができる。突起部は、第２の通路の内側の壁（第１の通路１２との境界壁）に設けてもよいし、外側の壁に設けてもよい。また、突起部は、羽根板であってもよい。

図３に示すように、熱交換体１０の隣り合う位置に蓄熱材２２を設け、熱交換ユニット２０を構成することができる。熱交換体１０が螺旋状からなる場合には、熱交換体１０により取り囲まれるように蓄熱材を設けることができる。

熱交換体１０および熱交換ユニット２０の使用方法を以下に説明する。

（１）第１の使用方法
冷却された熱媒体を第１の通路１２に通すと共に、水を第２の通路１４に通す。冷却された熱媒体及び水の進行方向は、それぞれ順方向であっても、逆方向であってもよい。水は、冷却された熱媒体により冷却されていく。熱媒体が氷点下であれば、水は徐々に凍っていく。水をたとえば夜間に凍らせておくことで、周囲の温度が上昇したときに、水が溶けていき、溶けた冷たい水を空気の冷却に利用することができる。熱媒体の冷却は、公知の冷却装置（ヒートポンプなど）を適用することができる。冷却装置は、作動時間を制御するため、間欠タイマーなどのタイマー付きの制御装置が設けられているとよい。

（２）第２の使用方法
加熱された熱媒体を第１の通路１２に通すと共に、水を第２の通路１４に通す。冷却された熱媒体及び水の進行方向は、それぞれ順方向であっても、逆方法であってもよい。熱媒体により水が加熱され、その水は、熱交換体１０に隣り合う位置に設けられている蓄熱材２２に熱を伝える。暖房などが不要な時間帯に、蓄熱材２２への蓄熱を行うことができる。暖房などが必要になる時間帯になると、蓄熱材２２に伝えられた熱は、第２の通路１４の水に逆に熱を供給する。熱媒体の加熱は、公知の加熱装置（ヒートポンプなど）を適用することができる。加熱装置は、作動時間を制御するため、間欠タイマーなどのタイマー付きの制御装置が設けられているとよい。

２．空調システム
空調システムは、室内用の空調システムとして利用することができるのみではなく、室外機に温度調整した空気を供給するためのものとしても利用することができる。

以下、室外機に温度調整した空気を供給するための空調システムの例を図４を参照しながら説明する。

空調システム３０は、空気と水とが熱交換する接触部４０を含む。水と熱交換した空気は、室外機６０に供給される。

接触部４０は、空気のゴミなどを除去するためのスクリーン４２と、水と空気とが熱交換する熱交換部４６とを含む。熱交換部４６は、クーリングタワーなどから構成してもよい。熱交換部４６は、たとえばミストセパレータやメッシュのような不織布などに噴霧ノズル４４により水を噴霧してもよい。水と熱交換した空気は、乱流板４８を経て、室外機６０に供給される。乱流板４８を通過させることで熱効率を高めることができる。
接触部４０において空気と熱交換した水は、一時的にタンク５０に貯留され、ポンプ５２を通じて、熱交換体１０に供給され、温度調整される。具体的には、熱交換体１０の一方の口から水が入り、他方の口から水が吐出する。熱交換体１０で温度調整された水は、空気と熱交換するために、再度、接触部４０に供給される。熱交換体１０を通じた水の循環の間に、たとえば、熱交換体１０と接触部４０との間で、地下水などの水を補給してもよい。タンク５０において、水の導電率を計測するための導電率計５４を設けてもよい。タンク５０と熱交換体１０との間で、必要に応じて水の浄化システムを設けてもよい。タンク５０に一時的に貯まった水を循環させる際に、熱交換体１０のみではなく、他の公知の熱交換装置（蓄熱タンクなど）も併用することができる。タンク５０の水の不純物濃度が過度に高まらないように自動ブロー装置を設けてもよい。

本実施の形態は、本発明の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明は、熱効率が向上した熱交換体、熱交換ユニットおよび空調システムの用途に適用することができる。

１０ 熱交換体
１２ 第１の通路
１４ 第２の通路
１６ 乱流発生部
２０ 熱交換ユニット
２２ 蓄熱材
３０ 空調システム
４０ 接触部
４２ スクリーン
４４ 噴霧ノズル
４６ 熱交換部
４８ 乱流板
５０ タンク
５２ ポンプ
５４ 導電率計
５６ 浄化システム
６０ 室外機

Claims (4)

1. 熱媒体を通す第１の通路と、
   前記第１の通路の周囲に設けられ、水が流れる第２の通路とを含み、
   前記第２の通路に流れる水は、熱媒体との間で熱交換し、
   前記第２の通路の内部には水の流れを乱流にするための乱流発生部が設けられている熱交換体。
2. 請求項１に記載の熱交換体と、
   前記熱交換体に隣り合う位置に、第２の通路内の水の熱を受けて熱を蓄える蓄熱材が設けられている熱交換ユニット。
3. 請求項１に記載の熱交換体と、
   前記熱交換ユニットを通過した流体と空気とが接触する接触部とを含む空調システム。
4. 請求項３において、
   前記流体と熱接触した空気が通過するための乱流体が設けられている空調システム。