JP3221423U - 二元冷凍システムに適用する平板熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の据え付けと保守が便利で、かつ、コストを確実に軽減できる二元冷凍システムに適用する平板熱交換器を提供する。【解決手段】平板熱交換器は複数の板体を積層して、２つの隣り合わせた第１本体１と、第２本体２を形成し、第１本体に内設された第１冷媒流動空間１１と、第２冷媒流動空間１２を利用し、二元の冷媒で同時に水熱流動空間１３の水を加熱することによって、二元の冷媒が第１本体の第２冷媒流動空間より直接に第２本体の第２冷媒流動空間２２に流れ、一方、第１冷媒は第１本体より流れ出した後、ふたたび第２本体の第１冷媒流動空間２１に流れて、第２冷媒が第２本体内部にて第１冷媒と再び熱交換を行い、２回の冷凝縮によって温度引き下げ効果を達成し、第１冷媒が第２本体の内部にて第２冷媒と熱交換を行い、蒸発して昇温効果が達成される。【選択図】図４

Description

本考案は二元冷凍システムに適用する平板熱交換器に関し、特に二元冷媒のヒートポンプ装置と、冷却装置に用いる平板熱交換器に関する。

熱湯、冷房と暖房は日常生活に欠かせないものである。一般として、ヒートポンプ装置より熱湯と暖房を提供し、冷凍、空調装置より冷房と冷凍を提供する。さらに、ヒートポンプと冷凍、空調装置はそれぞれ独立された２つの装置であるため、使用の際に不便をきたしている。そのために、業者よりヒートポンプと冷凍、空調装置とを結合させたカスケードヒートポンプと冷却システムが考案されている。しかし、この種のカスケードヒートポンプと冷却システムには、複数の熱交換器を用いて熱交換必要があった。

よって、次の課題が残されている。その一、システム構築費は高くつく。その二、システム据え付けと保守が容易ではない。その三、システムに大きい設置空間が必要。

本考案の主な目的は、異なる冷媒（例えば、ＨＦＣまたはＮＨ３と、ＣＯ２ との組み合わせ）の使用に用いる平板熱交換器のヒートポンプと、冷却装置を提供することによって、装置同士接続に必要なパイピングを単純化させ、コストを確実に軽減し、据え付けと保守が便利である。

前述目的を達成するため、本考案の平板熱交換器は複数の板体を積層して、２つの隣り合わせた第１本体と、第２本体を形成し、第１本体に複数の第１冷媒流動空間と、複数の第２冷媒流動空間と、複数の水加熱流動空間とを内設し、第１冷媒流動空間と、第２冷媒流動空間と、水加熱流動空間が並列配置状を形成していて、かつ、水加熱流動空間によって第１冷媒流動空間と、第２冷媒流動空間が仕切られている。さらに、第１本体に各第１冷媒流動空間に連絡する第１冷媒入口と、第１冷媒出口及び、各第２冷媒流動空間に連絡する第２冷媒入口と、各水加熱流動空間に連絡する水加熱入口と、水加熱出口とを設けられている。第２本体に複数の第１冷媒流動空間と、複数の第２冷媒流動空間とを内設し、第２冷媒流動空間が前述第１本体の第２冷媒流動空間に連絡していて、かつ、第１冷媒流動空間と、第２冷媒流動空間が交差して並列状を形成され、一方、第２本体に第１冷媒流動空間と連絡する第１冷媒入口と、第１冷媒出口及び、第２冷媒流動空間に連絡する第２冷媒出口を設けている。

前述二元冷凍システムに適用する平板熱交換器において、そのうち、第１本体の第１冷媒入口と、第２本体の第１冷媒出口が第１圧縮機に接続され、第１本体の第２冷媒入口と、第２本体の第２冷媒出口が第２圧縮機され、第１本体の第１冷媒出口を第２本体の第１冷媒入口に連絡していて、かつ、第１本体の第１冷媒出口と、第２本体の第１冷媒入口との間に膨張弁を設けられている。

前述二元冷凍システムに適用する平板熱交換器において、そのうち、第２本体の第２冷媒出口と、第２圧縮機との間に冷却装置を設けられている。
前述二元冷凍システムに適用する平板熱交換器，そのうち、第２本体の第２冷媒出口と、第２圧縮機後の間に冷却装置を設けられている。さらに、第１圧縮機は低圧冷媒を使用しており、低圧冷媒は例えば、ＨＦＣまたはＮＨ３であり、第２圧縮機は高圧冷媒を使用しており、高圧冷媒は例えば、ＣＯ２である。

本考案の平板熱交換器の正面図である。 本考案の平板熱交換器の後面図である。 本考案の平板熱交換器の側面図である。 本考案の平板熱交換器の態様図である。 本考案のブロック図である。

図１ないし４を参照する。図からよく分かるように、本考案の平板熱交換器１０は、複数の板体によって積層してなり、両側にそれぞれ第１本体１と、第２本体２が形成されている。

そのうち、第１本体１に複数の第１冷媒流動空間１１と、複数の第２冷媒流動空間１２と、複数の水加熱流動空間１３とを内設し、複数の水加熱流動空間１３が間隔を置き並列に設けていて、第１冷媒流動空間１１と、第２冷媒流動空間１２をそれぞれ水加熱流動空間１３の両側に設けることによって、第１冷媒流動空間１１と、第２冷媒流動空間１２と、水加熱流動空間１３を並列配置状に形成し、第１本体１には各第１冷媒流動空間１１に連絡する第１冷媒入口１４と、第１冷媒出口１５及び、各第２冷媒流動空間１２に連絡する第２冷媒入口１６と、各水加熱流動空間１３に連絡する加熱水入口１７と、加熱水出口１８をそれぞれ設ける。

第２本体２に複数の第１冷媒流動空間２１と、複数の第２冷媒と、複数の水加熱流動空間２２とを内設し、第２冷媒流動空間２２をそれぞれ前述第１本体１の第２冷媒流動空間１２に連絡していて、かつ、第１冷媒流動空間２１と、第２冷媒流動空間２２が交差して並列状を形成し、第２本体２には第１冷媒流動空間２１に連絡する第１冷媒入口２３と、第１冷媒出口２４及び、第２冷媒流動空間２２に連絡する第２冷媒出口２５をそれぞれ設ける。

図１ないし図５を参照する。図からはっきり分かるように、本考案を使用する際に、第１圧縮機３を第１本体１の第１冷媒入口１４と、第２本体２の第１冷媒出口２４に接続し、第２圧縮機４を第１本体１の第２冷媒入口１６と、第２本体２の第２冷媒出口２５に接続する。さらに第１本体１の第１冷媒出口１５が第２本体２の第１冷媒入口２３に連絡していて、かつ、第１本体１の第１冷媒出口１５と、第２本体２の第１冷媒入口２３後の間に膨張弁５を設ける。これにより、冷却装置６を例えば第２本体２の第２冷媒出口２５と、第２圧縮機４との間に設置し、ヒートポンプ装置７を第１本体１の水加熱入口１７と、水加熱出口１８に接続する。ヒートポンプ装置７によって、冷水を水加熱入口１７より水加熱流動空間１３に送られ（図において虚線部分）、第１圧縮機３によって、高温の第１冷媒（ＨＦＣまたはＮＨ３などの低圧冷媒）を第１冷媒流動空間１１ （図において実線部分）に、第２圧縮機４によって高温の第２冷媒（例えば、ＣＯ２などの高圧冷媒）を第２冷媒流動空間１２に送る（図において仮想線部分）ことによって、冷媒が冷水に対する熱伝導で加熱され、冷水が水加熱出口１８より流れ出すときの温度を引き上げられ、第１冷媒と、第２冷媒の温度が低下した後、第２冷媒によって、第１本体１の第２冷媒流動空間１２より直接に第２本体２の第２冷媒流動空間２２に流され、第１冷媒が第１本体１より流出した後、膨張弁５によって、温度と圧力を引き下げた後に、ふたたび第２本体２の第１冷媒流動空間２１に流し込み、第１冷媒が膨張弁５を通過した後の温度が第２冷媒より低いため、第２冷媒が第２本体２内部にて、第１冷媒と熱交換が行われ、二次冷却凝縮効果を達成する一方、第１冷媒が吸熱によって、冷媒を蒸発させる効果を有する。このように、２装置（二元冷媒）２回路によるカスケードシステムの最適循環稼働を実現し、システムの取り付けと保守便利、さらにはコスト軽減の効果が達成される。

１ 第１本体
２ 第２本体
３ 第１圧縮機
４ 第２圧縮機
５ 膨張弁
６ 冷却装置
７ ヒートポンプ装置
１０ 平板熱交換器
１１ 第１冷媒流動空間
１２ 第２冷媒流動空間
１３ 水加熱流動空間
１４ 第１冷媒入口
１５ 第１冷媒出口
１６ 第２冷媒入口
１７ 水加熱入口
１８ 水加熱出口
２１ 第１冷媒流動空間
２２ 第２冷媒流動空間
２３ 第１冷媒入口
２４ 第１冷媒出口
２５ 第２冷媒出口

Claims (3)

1. 平板熱交換器は複数の板体を積層して、２つの隣り合わせた第１本体と、第２本体とを形成し、
   前記第１本体に複数の第１冷媒流動空間と、複数の第２冷媒流動空間と、複数の水加熱流動空間を内設され、第１冷媒流動空間、第２冷媒流動空間と、前記水加熱流動空間が並列配置状を形成して、前記水加熱流動空間によって、前記第１冷媒流動空間と、前記第２冷媒流動空間とを仕切られ、前記第１本体に前記各第１冷媒流動空間と連絡する第１冷媒入口と、第１冷媒出口及び、前記各第２冷媒流動空間と連絡する第２冷媒入口および、前記各水加熱流動空間に連絡する水加熱入口と、水加熱出口をそれぞれ設け、
   第２本体に複数の第１冷媒流動空間と、複数の第２冷媒と、複数の水加熱流動空間とを内設し、第２冷媒流動空間をそれぞれ前述第１本体の第２冷媒流動空間に連絡していて、かつ、第１冷媒流動空間と、第２冷媒流動空間が交差して並列状を形成し、第２本体には第１冷媒流動空間に連絡する第１冷媒入口と、第１冷媒出口及び、第２冷媒流動空間に連絡する第２冷媒出口をそれぞれ設けることを特徴とする、二元冷凍システムに適用する平板熱交換器。
2. 前記第１本体の前記第１冷媒入口と、前記第２本体の前記第１冷媒出口に圧縮機を接続し、前記第１本体の第２冷媒入口と前記第２本体の前記第２冷媒出口に第２圧縮機を接続し、前記第１本体の前記第１冷媒出口が前記第２本体の前記第１冷媒入口に連絡していて、かつ、前記第１本体の前記第１冷媒出口と、前記第２本体の前記第１冷媒入口との間に膨張弁を設けることを特徴とする、請求項１記載の二元冷凍システムに適用する平板熱交換器。
3. 前記第２本体の前記第２冷媒出口と、前記第２圧縮機との間に冷却装置を設けられ、前記第１圧縮機が低圧冷媒を使用しており、低圧冷媒は例えば、ＨＦＣまたはＮＨ３であり、前記第２圧縮機が高圧冷媒を使用しており、高圧冷媒は例えば、ＣＯ２であることを特徴とする、請求項２記載の二元冷凍システムに適用する平板熱交換器。