JP2020076552A - アルミプレート空気熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
冷媒を使わない空調機器等の商品化、進展の基本的な課題になっている。本発明では空気アルミプレート空気熱交換機の上記の課題を明確化し、解決策を発明し、冷媒(フロン)を使わない方式であるデシカント式空調機や空気式冷却器、などの次世代機器の実用化進展を容易にしようとするものである。
1、プレート式空気熱交換器では間隔をあけて重なり合う多数枚数のプレートを立体に
構成させ、その間に空気通路を構成させることが必要で、且つ、最終商品に最適なサイズ要請、空気の流し方などの要請に合わせた製造、伝熱平板の成型方式が求められる。これらはー般に使われるプレス成型方法で生産するやり方では上手くいかない。 サイズの違う毎に別の型が必要であり、費用の負担が大きくなるからである。
2、一方、コスト低減を実現するため肉厚0.25mm以下の薄肉アルミニウム伝熱面を用いることを可能にするプレート熱交換器の構造、方式、製造方法が求められる。この場合は特に空気漏れ対応の空気シール方法、空気圧の変化に耐える強度確保の方法の明確化が必要である。
3、耐久信頼性と、性能向上、及びプレス成形性の3点を同時に実現する表面塗膜処理方法の確立
4、顧客ニーズに合わせた性能、通風形態に合わせる方法の確立。
5、さらに、送風ファンを使わずに冷却を実現する自然対流方式の実現による節電省エネ方法。
6、性能を更に向上させるために水噴霧による蒸発潜熱の利用方法確立。
などが必要な課題である。
前述した冷媒と空気の熱交換を行うフィンチューブ方式の場合は、チューブ(パイプ)径の変化、パイプピッチの変化に対応できる製造方法が既に確立されている。従って設備の微調整により家庭用空調機の1馬力タイプから産業用の100馬力タイプまで広範囲のものまで、ほとんど同じ設備、工程で製造が可能な方法が確立されている。
一方、液体間の熱交換の為のプレート式熱交換器にくらべても、空気式では流路サイズが適性で無い場合送風動力への負担の増大、送風騒音の増大、性能への影響など極めて大きな影響が生じることに対するための工夫と新技術が求められる。
プレート式の空気熱交換器は、多数枚数のアルミプレートを積み重ね、その間に通風路を構成し、その外周は空気をシールしたり、また流したりするため複雑な形状を取らざるを得ない。図1、3、4、5、6、7がその状態を示している。図3は風路の構成を、図4は積層されるアルミプレートの外周部の接合方法を、図1は総組み立て状態を示している。このアルミプレートを一体の型でプレス成型すれば容易に製造できるが、アルミプレートのサイズ寸法、プレート間ピッチの異なる要求毎に成型型の製造対応が必要になる。
これを解決する方法は、周囲4辺を別々に折り曲げ成型してへミング加工で組みあわせる方法がアルミプレートのサイズが異なる熱交換器を製造するには、有力な解決策である。
この場合、ファンと供に電源回路及び制御装置が必要であり設備費用が必要が増加するばかりでなく、消費電力費用が増大し、ファンの寿命や不良による交換費用が生じる。そこで、ファンを使用しないで、自然通風による方法が検討される。その場合熱交換器の流路方向長さを短縮し、流路幅を拡大して通風抵抗を減らすなどが検討される。 一方、この場合の通風の原動力は、空気の温度差による浮力を利用した煙突効果である。その場合図6に示す様な電気回路収納庫4内の60℃程度の高温度の空気を冷却する冷却装置3の様な縦長の風路ダクトを持った構造となる。
外気吸い込み空気9は逆に高温度になり、煙突効果で煙突上ダクト44から排気される。
ファンが不要になれば、ファン用電源、ファンケーシングなどが不用になり、設備コストの軽減になるばかりでなく、ファンの消費電力の削減になる効果が大きい。二つの煙突効果を発揮させるには冷却器である空気熱交換器1の上下の設置位置が極めて重要である。電気回路収納庫4の位置を、その空気熱交換器1の上面位置を電気回路収納庫4の庫内の最上部位置とほぼ同じにすることにより、ダクト長を長くでき、2つの煙突効果による2つの空気の循環を促すことが可能になる。
以上に依りプレート熱交換器を用いた、高性能で、各種要請される機能を満たした冷却装置を実現出来る様になり、空気対空気または気体対気体の間で必要とされる高性能で低コストな熱交換装置を実現し、冷媒を使わない空調装置や、高信頼度確保の為に密閉型が求められる電力変換装置や電源装置の冷却など従来はコスト面や構造面で不可能であった重要な環境優位機器の大幅な改善が可能になり、更なる市場展開を可能にすることができると考える。
組みこまれている空気熱交換器1を図1に示す様なプレート熱交換器であり、外気吸い込み空気9と庫内吸い込み空気11が熱交換され、庫内空気は冷却されて庫内下部から庫内吹き出し空気12となって吹き出され、庫内の電力機器を冷却する。この両方の空気は図1に示されるように双方の吸い込み空気が遮蔽板23によってガイドされ、吸い込み空気9は熱交換器の下方側面から、庫内空気は熱交換器の上方側面から吸い込まれ熱交換器内を対向流状態で熱交換する
外気吹き出し空気10の通るダクトは充分な長さがあり、煙突効果による送風量を確保している。庫内吹き出しファンは収納庫3の下部から庫内吹き出し空気12を送風冷却が必要な方向に向けて吹き出して冷却効果を向上させている。
2 伝熱平板(伝熱面)
3 冷却装置
4 電気回路収納庫
5 空気熱交換器外気側側面
6 空気熱交換器外気側上面
7 空気熱交換器庫内側下面
8 空気熱交換器庫内側側面
9 外気吸い込み空気
10 外気吹き出し空気
11 庫内吸い込み空気
12 庫内吹き出し空気
13 伝熱面凹面
14 伝熱面凸面
15 伝熱面間ピッチ
16 伝熱面間スペーサー
17 庫内吹き出しファン
18 外気吹き出しファン
19 庫内空気通路
20 外気通路
21 庫内空気風路
22 外気空気風路
23 吸い込み遮蔽板
41 へミング加工部
42 散水ノズル
43 散水噴霧
44 煙突状ダクト
45 煙突状庫内ダクト
Claims (11)
- 平面状の多数枚数の伝熱平板を、その間に空気通路ができる様に間隔を開けて重ね合わせて全体で二つの空気通路を構成し、冷却する空気と冷却される空気を夫々前記二つの空気通路の中を通過させ、前記伝熱平板を通して前記二つの空気間で熱交換させるプレート空気熱交換器に於いて、
前記伝熱平板として4つの辺をもつ外形が長方形のアルミニウムの薄板を用い、隣り合わせの前記伝熱平板の4辺の端面同士を折り曲げへミング加工に依り空気漏れの無い様に接合して組みたてると共に、前記4つの辺のコーナー部は空気漏れの無い様に接着材乃至は補填材を塗り固めたことを特徴としたアルミプレート空気熱交換器。 - 前記伝熱平板として0.08mmより厚肉で0.25mmより薄肉のアルミニウム製の平板を用い、該平板間の隙間を保持させるスペーサーを挿入させたことを特徴とした請求項1に記載のアルミプレート空気熱交換器。
- 表面に妨錆効果、親水性効果及び潤滑性効果のある塗膜を塗布し、垂直方向の断面が凸凹で水平方向に直線的な形状に成型した波板状の成型を施した前記伝熱平板を用いたことを特徴とした請求項1、2の何れか一項に記載のアルミプレート空気熱交換器。
- 前記アルミプレート空気熱交換機内を流れる前記空気通路を、前記冷却する空気と前記冷却される空気用に2通路とし、一つの通路は前記アルミプレート空気熱交換機の前面の上部から前記アルミプレート空気熱交換機の下面に連通させ、他の一通路を前記プレート熱交換器の後面の下部から前記アルミプレート空気熱交換機の上面に連通させ、且つ前記前面は下の部分をカバー板で覆い且つ前記後面は上の部分をカバー板で覆うことにより構成し、この前記2通路を通風する空気が対向流となる様に構成したことを特徴とした請求項1、2、3の何れか一項に記載のアルミプレート空気熱交換器。
- 前記アルミプレート空気熱交換機内の前記空気通路を、前記冷却する空気と前記冷却される空気用に2通路とし、一つの通路を前記アルミプレート空気熱交換機の前面から後面に連通させ、他の一つの通路を前記アルミプレート空気熱交換機の下面から上面に連通させ、二つの通路を通風する空気が交差流となる様に構成したことを特徴とした請求項1、2、3の何れか一項に記載のアルミプレート空気熱交換器
- 前記アルミプレート空気熱交換機内の前記空気通路を、前記冷却する空気と前記冷却される空気用に2通路とし、一つの通路は前記アルミプレート空気熱交換機の前面の上部から前面の下部に又はその反対に連通させ、他の一つの通路を前記プレート熱交換器の下面から上面に又はその反対に連通させ、且つ前記アルミプレート空気熱交換機の後面は遮蔽板で全面を覆うことに依り構成し、前記2通路を通風する空気が対向流となる様に構成したことを特徴とした請求項1、2、3の何れか一項に記載のアルミプレート空気熱交換器。
- 請求項1,2,3,4,6の何れか一項に記載の前記アルミプレート空気熱交換器を利用し、前記冷却される空気が前記アルミプレート空気熱交換器で冷却された後に下方に延長されたダクト通風路を通過するときの逆煙突効果で下降し、前記冷却する空気が前記アルミプレート空気熱交換器で加熱された後に上方に延長されたれたダクト通風路を通過するときの煙突効果で上昇し、前記冷却される空気と冷却する空気は送風機に依ること無しに通風させて熱交換させることを特徴としたアルミプレート空気熱交換装置。
- 多数枚数のアルミプレートを重ねて、一つ置きのプレート間に2種の空気を流して
相互に熱交換させるアルミプレート空気熱交換器を用い、
ボックス内の高温度の空気をボックス外の空気で冷却するために、前記双方の空気を熱交換させる前記アルミプレート空気熱交換器の上下方向の中間位置が前記ボックスの中間位置よりたかい位置になるように設置し、
前記冷却される空気を前記ボックスの最上部より取り込んで前記アルミプレート空気熱交換器の上部側面から下面にむけて下方に延長されたダクト通風路に流し、前記冷却する空気を前記プレート熱交換器の下部側面から取り込んで前記ボックスの上面依り上方に延長された前記ダクト通風路に流す様にしたことを特徴としたアルミプレート空気熱交換装置。 - 多数枚数のアルミプレートを重ねて、一つ置きのプレート間に2種の空気を流して
相互に熱交換させるアルミプレート空気熱交換器を用い、
ボックス内の高温度の空気をボックス外の空気で冷却するために、前記双方の空気を熱交換させる前記アルミプレート空気熱交換器の上下方向の中間位置が前記ボックスの中間より低い位置になるように設置し、
冷却される前記ボックス内の高温度の空気を前記ボックスの最上部より取り込んで前記プレート熱交換器の上部から熱交換器に導入して下方から前記ボックス内の下方部に向けてファンに依り送風し流出させ、前記ボックス外の冷却する空気を前記プレート熱交換器の下部から導入して高温度にした後に前記プレート熱交換器の上部から流出させて上方に延長されたダクト通風路内における煙突効果により自然循環させる様にしたことを特徴とした強制及びアルミプレート空気熱交換装置。 - 平面状の多数枚数の伝熱平板を、その間に空気通路ができる様に間隔を開けて重ね合わせて二つの空気通路を構成し、冷却する空気とボックス内乃至は室内の冷却される空気を夫々前記二つの空気通路の中を通過させ、前記伝熱平板を通して前記二つの空気を相互に熱交換させるアルミプレート空気熱交換器を前記伝熱平板の壁面が垂直状態になる様に組み込み、前記ボックス乃至は室内の外壁面に設置する冷却装置に於いて、
前記冷却する空気の通る前記空気通路にはその前記伝熱平板表面を濡らす様に水道水などの水を散水させてその表面で蒸発させて該伝熱面を冷却し、該伝熱平板の裏面を流れる前記冷却される空気を該伝熱平板を通して冷却する方式の熱交換器として請求項1,2,3,4,5,6の何れか一項に記載のアルミプレート空気熱交換器を用いたことを特徴とした水蒸発式冷却装置。 - 平面状の多数枚数の伝熱平板を、その間に空気通路ができる様に間隔を開けて重ね合わせて二つの空気通路を構成し、冷却する空気とボックス内乃至は室内の冷却される空気を夫々前記二つの空気通路の中を通過させ、前記伝熱平板を通して前記二つの空気を相互に熱交換させるアルミプレート空気熱交換器を前記伝熱平板の壁面が垂直状態になる様に組み込み、前記ボックス乃至は室内の外壁面に設置する装置に於いて、
前記冷却する空気の通る前記空気通路にはその前記伝熱平板表面を濡らす様に水道水などの水を散水させてその表面で蒸発させて該伝熱面を冷却するモードと、
前記冷却する空気の通風を停止するとともに、前記散水する水を、温水に切り替えることに依り前記冷却される空気を加熱することに依り暖房用として作動させることを特徴とした冷暖房装置。
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