JPH10122781A - プレート型熱交換器 - Google Patents
プレート型熱交換器Info
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- JPH10122781A JPH10122781A JP27063996A JP27063996A JPH10122781A JP H10122781 A JPH10122781 A JP H10122781A JP 27063996 A JP27063996 A JP 27063996A JP 27063996 A JP27063996 A JP 27063996A JP H10122781 A JPH10122781 A JP H10122781A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
- F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
- F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プレート型熱交換器の伝熱プレートの波形状
を改良することにより、熱交換器出口側の流体温度制御
を容易にし、また、過冷却水生成熱交換器として使用し
た場合であっても、その内部での凍結による不具合を回
避する。 【解決手段】 過冷却水の過冷却解消動作により氷を生
成する氷蓄熱装置に使用される過冷却水生成熱交換器と
してプレート型熱交換器を適用する。伝熱プレート(53
〜58) の波板形状を、水の流通路の上流側部分はヘリン
ボーン形状にし、下流側部分では水の流通方向に沿った
波型形状にする。
を改良することにより、熱交換器出口側の流体温度制御
を容易にし、また、過冷却水生成熱交換器として使用し
た場合であっても、その内部での凍結による不具合を回
避する。 【解決手段】 過冷却水の過冷却解消動作により氷を生
成する氷蓄熱装置に使用される過冷却水生成熱交換器と
してプレート型熱交換器を適用する。伝熱プレート(53
〜58) の波板形状を、水の流通路の上流側部分はヘリン
ボーン形状にし、下流側部分では水の流通方向に沿った
波型形状にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレート型熱交換
器に係り、特に、熱交換用流体の流路を形成する伝熱プ
レートの波板形状の改良に関する。
器に係り、特に、熱交換用流体の流路を形成する伝熱プ
レートの波板形状の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、氷蓄熱型の空気調和装置等に
設けられている氷蓄熱装置の一例として、例えば、特開
平４−２５１１７７号公報に開示されているように、圧
縮機、凝縮器、膨張機構及び冷媒熱交換部を冷媒配管に
よって順次接続して成る冷媒循環回路と、蓄熱タンク、
上記冷媒熱交換部との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱交換
部及び過冷却解消部を水配管によって順次接続して成る
水循環回路とを備えたものが知られている。
設けられている氷蓄熱装置の一例として、例えば、特開
平４−２５１１７７号公報に開示されているように、圧
縮機、凝縮器、膨張機構及び冷媒熱交換部を冷媒配管に
よって順次接続して成る冷媒循環回路と、蓄熱タンク、
上記冷媒熱交換部との間で熱交換可能な蓄熱媒体熱交換
部及び過冷却解消部を水配管によって順次接続して成る
水循環回路とを備えたものが知られている。
【０００３】そして、この種の氷蓄熱装置の製氷動作と
しては、蓄熱タンクから水配管へ取出した水（蓄熱媒
体）を、蓄熱媒体熱交換部において冷媒熱交換部の冷媒
と熱交換して過冷却状態まで冷却し、過冷却解消部にお
いてこの過冷却状態を解消してスラリー状の氷を生成す
る。そして、この氷を蓄熱タンクに供給して貯留する。
しては、蓄熱タンクから水配管へ取出した水（蓄熱媒
体）を、蓄熱媒体熱交換部において冷媒熱交換部の冷媒
と熱交換して過冷却状態まで冷却し、過冷却解消部にお
いてこの過冷却状態を解消してスラリー状の氷を生成す
る。そして、この氷を蓄熱タンクに供給して貯留する。
【０００４】そして、上記蓄熱媒体熱交換部及び冷媒熱
交換部は、一般にはシェルアンドチューブ型の熱交換器
により一体的に構成されている。
交換部は、一般にはシェルアンドチューブ型の熱交換器
により一体的に構成されている。
【０００５】ところで、この種の熱交換器以外のものと
して、シェルアンドチューブ型のものに比べて全体とし
てのコンパクト化を図りながら大きな伝熱面積が確保で
き、また、伝熱プレートの積層枚数を変更することで容
易に伝熱面積の増減が可能となるプレート型熱交換器が
一般に知られている。そこで、本発明の発明者らは、こ
のプレート型熱交換器を過冷却水生成用の熱交換器とし
て使用することに関して考察した。
して、シェルアンドチューブ型のものに比べて全体とし
てのコンパクト化を図りながら大きな伝熱面積が確保で
き、また、伝熱プレートの積層枚数を変更することで容
易に伝熱面積の増減が可能となるプレート型熱交換器が
一般に知られている。そこで、本発明の発明者らは、こ
のプレート型熱交換器を過冷却水生成用の熱交換器とし
て使用することに関して考察した。
【０００６】このプレート型熱交換器の一般的な構成に
ついて説明すると、複数枚の伝熱プレートが重ね合わさ
れ、これら各伝熱プレート間に流体通路を形成してい
る。そして、伝熱プレートを挟んで隣接する流路の一方
を高温側流路とし、他方を低温側流路とすることで、こ
の各流路間で熱交換が行われる。また、各伝熱プレート
は、その全体が波板状に形成されており、隣り合う伝熱
プレートの波形状、特に波の延長方向は互いに異なって
いる。
ついて説明すると、複数枚の伝熱プレートが重ね合わさ
れ、これら各伝熱プレート間に流体通路を形成してい
る。そして、伝熱プレートを挟んで隣接する流路の一方
を高温側流路とし、他方を低温側流路とすることで、こ
の各流路間で熱交換が行われる。また、各伝熱プレート
は、その全体が波板状に形成されており、隣り合う伝熱
プレートの波形状、特に波の延長方向は互いに異なって
いる。
【０００７】以下、この伝熱プレートについて具体的に
説明する。図９は１枚の伝熱プレート(a) の波形状及び
それに隣接する各プレート(b,a, …) を示す図であり、
図１０は、この図９に示した伝熱プレート(a) に隣接す
る伝熱プレート(b) の正面図である。このように各伝熱
プレート(a,b) は、四隅部に、流体の流通経路を形成す
るための開口(c,d,e,f) が形成されていると共に、その
他の部分は波板状に形成されている。この波形状として
は、波を形成する山部（図９及び図１０における太線部
分）と谷部（図９及び図１０における細線部分）とが交
互に形成されている。そして、これら山部及び谷部は、
各図の右方向に向うにしたがって上側に傾斜する上方傾
斜部と、下側に傾斜する下方傾斜部とが交互に形成され
た所謂ヘリンボーン形状となっている。また、図９及び
図１０から解るように、互いに隣接する伝熱プレート
(a,b) 同士は、このヘリンボーン形状（山部と谷部の延
長方向）が異なっている。このように、互いに波型形状
の異なる伝熱プレート(a,b)が交互に多数枚重ね合わさ
れ（図９参照）、波形状部分同士の接触部やプレート外
周縁同士が、ろう付けにより一体的に接合されてプレー
ト間に流体通路が形成されている。そして、これら各伝
熱プレート(a,b) 同士の間に形成された流体通路は、高
温側流体通路と低温側流体通路とが伝熱プレートを介し
て交互に形成されており、この各通路を流れる流体同士
が熱交換するようになっている。
説明する。図９は１枚の伝熱プレート(a) の波形状及び
それに隣接する各プレート(b,a, …) を示す図であり、
図１０は、この図９に示した伝熱プレート(a) に隣接す
る伝熱プレート(b) の正面図である。このように各伝熱
プレート(a,b) は、四隅部に、流体の流通経路を形成す
るための開口(c,d,e,f) が形成されていると共に、その
他の部分は波板状に形成されている。この波形状として
は、波を形成する山部（図９及び図１０における太線部
分）と谷部（図９及び図１０における細線部分）とが交
互に形成されている。そして、これら山部及び谷部は、
各図の右方向に向うにしたがって上側に傾斜する上方傾
斜部と、下側に傾斜する下方傾斜部とが交互に形成され
た所謂ヘリンボーン形状となっている。また、図９及び
図１０から解るように、互いに隣接する伝熱プレート
(a,b) 同士は、このヘリンボーン形状（山部と谷部の延
長方向）が異なっている。このように、互いに波型形状
の異なる伝熱プレート(a,b)が交互に多数枚重ね合わさ
れ（図９参照）、波形状部分同士の接触部やプレート外
周縁同士が、ろう付けにより一体的に接合されてプレー
ト間に流体通路が形成されている。そして、これら各伝
熱プレート(a,b) 同士の間に形成された流体通路は、高
温側流体通路と低温側流体通路とが伝熱プレートを介し
て交互に形成されており、この各通路を流れる流体同士
が熱交換するようになっている。
【０００８】上述のような波板形状によって各流体通路
が形成されているために、各流体通路において流体が撹
拌されながら流通し、流体通路の全体に亘って均一で且
つ高い熱貫流率で熱交換を行うことができる。
が形成されているために、各流体通路において流体が撹
拌されながら流通し、流体通路の全体に亘って均一で且
つ高い熱貫流率で熱交換を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な氷蓄熱装置における過冷却水生成用の熱交換器に上記
従来のプレート型熱交換器をそのまま使用した場合に
は、以下に述べるような課題がある。
な氷蓄熱装置における過冷却水生成用の熱交換器に上記
従来のプレート型熱交換器をそのまま使用した場合に
は、以下に述べるような課題がある。
【００１０】製氷動作時に、流体通路の全体に亘って均
一で且つ高い熱貫流率で熱交換が行われるため、熱交換
器の出口部分での水温調整が難しい。つまり、熱交換器
の出口部分においても高い熱貫流率で熱交換が行われて
いるために、この部分での流体の流量等が僅かに変化し
ただけでも出口水温が変化してしまい、所望の水温を得
るには、高い精度で流体の流量調整等を行う必要があ
る。
一で且つ高い熱貫流率で熱交換が行われるため、熱交換
器の出口部分での水温調整が難しい。つまり、熱交換器
の出口部分においても高い熱貫流率で熱交換が行われて
いるために、この部分での流体の流量等が僅かに変化し
ただけでも出口水温が変化してしまい、所望の水温を得
るには、高い精度で流体の流量調整等を行う必要があ
る。
【００１１】また、特に、熱交換器の出口部分では過冷
却状態の水が撹拌されることになるので、この撹拌に伴
う衝撃により過冷却状態が解消しやすくなっており、こ
の状態で上述したように水温が必要以上に低下した場合
には過冷却が解消してしまって、過冷却解消部以外の部
分で氷が生成されてしまう。このため、製氷動作が安定
して行われないばかりでなく、この氷が伝熱プレートに
付着して成長することによる凍結が生じ、製氷動作が不
能になってしまったり、プレートが塑性変形してしまう
等といった不具合を招くことになる。
却状態の水が撹拌されることになるので、この撹拌に伴
う衝撃により過冷却状態が解消しやすくなっており、こ
の状態で上述したように水温が必要以上に低下した場合
には過冷却が解消してしまって、過冷却解消部以外の部
分で氷が生成されてしまう。このため、製氷動作が安定
して行われないばかりでなく、この氷が伝熱プレートに
付着して成長することによる凍結が生じ、製氷動作が不
能になってしまったり、プレートが塑性変形してしまう
等といった不具合を招くことになる。
【００１２】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、プレート型熱交換器の伝
熱プレートの波形状を改良することにより、熱交換器出
口側の流体温度制御を容易にし、また、過冷却水生成熱
交換器として使用した場合であっても、その内部での凍
結による不具合を回避することにある。
で、その目的とするところは、プレート型熱交換器の伝
熱プレートの波形状を改良することにより、熱交換器出
口側の流体温度制御を容易にし、また、過冷却水生成熱
交換器として使用した場合であっても、その内部での凍
結による不具合を回避することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、流体の流通路の上流側部分では流体を乱
れた状態で流す一方、下流側部分では乱れの小さい状態
で流すようにし、これによって、上流側部分では高い熱
貫流率を確保し、且つ下流側部分での単位流路長さ当た
りの温度変化を小さくするようにした。
に、本発明は、流体の流通路の上流側部分では流体を乱
れた状態で流す一方、下流側部分では乱れの小さい状態
で流すようにし、これによって、上流側部分では高い熱
貫流率を確保し、且つ下流側部分での単位流路長さ当た
りの温度変化を小さくするようにした。
【００１４】具体的に、請求項１に係る発明が講じた手
段は、複数枚の伝熱プレート(53 〜58) が重ね合わされ
て該伝熱プレート(53 〜58) 間に流体通路(A,B) が形成
され、互いに隣り合う流体通路(A,B) を流れる流体同士
が伝熱プレート(53 〜58) を介して熱交換を行うプレー
ト型熱交換器を前提としている。そして、互いに熱交換
を行う流体が流れる各流体通路(A,B) のうち少なくとも
一方の流体が流れる流体通路(B) に、流体流通上流側に
おいて該流体を乱れの大きな状態で流通させる領域(I)
と、該領域(I) よりも下流側に位置して流体を乱れの小
さな状態で流通させる領域(II)とを備えさせた構成とし
ている。
段は、複数枚の伝熱プレート(53 〜58) が重ね合わされ
て該伝熱プレート(53 〜58) 間に流体通路(A,B) が形成
され、互いに隣り合う流体通路(A,B) を流れる流体同士
が伝熱プレート(53 〜58) を介して熱交換を行うプレー
ト型熱交換器を前提としている。そして、互いに熱交換
を行う流体が流れる各流体通路(A,B) のうち少なくとも
一方の流体が流れる流体通路(B) に、流体流通上流側に
おいて該流体を乱れの大きな状態で流通させる領域(I)
と、該領域(I) よりも下流側に位置して流体を乱れの小
さな状態で流通させる領域(II)とを備えさせた構成とし
ている。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載のプ
レート型熱交換器において、互いに隣り合う流体通路
(A,B) に、第１流体及び第２流体を夫々流通させ、この
両者の熱交換により、第２流体を過冷却状態まで冷却す
るように構成する。そして、少なくとも第２流体の流体
通路(B) に乱れの大きな状態で流体を流通させる領域
(I) と乱れの小さな状態で流体を流通させる領域(II)と
を備えさせた構成としている。
レート型熱交換器において、互いに隣り合う流体通路
(A,B) に、第１流体及び第２流体を夫々流通させ、この
両者の熱交換により、第２流体を過冷却状態まで冷却す
るように構成する。そして、少なくとも第２流体の流体
通路(B) に乱れの大きな状態で流体を流通させる領域
(I) と乱れの小さな状態で流体を流通させる領域(II)と
を備えさせた構成としている。
【００１６】これらの特定事項により、例えば水と冷媒
との間で熱交換を行って水を過冷却状態にするための熱
交換器として本発明のものを使用し、水（第２流体）の
流通路に乱れの大きな領域(I) と乱れの小さな領域(II)
とを備えさせるようにすれば、乱れの大きな領域(I) で
は水が急速に冷却され、一方、乱れの小さな領域(II)で
は徐々に冷却されることになる。つまり、流通路(B) の
下流側部分での温度変化を少なくすることで熱交換器(5
0)出口部分での温度調整が容易に行い得る。また、過冷
却状態の水は乱れの小さな状態であるので、撹拌作用に
よる過冷却の解消が抑制される。
との間で熱交換を行って水を過冷却状態にするための熱
交換器として本発明のものを使用し、水（第２流体）の
流通路に乱れの大きな領域(I) と乱れの小さな領域(II)
とを備えさせるようにすれば、乱れの大きな領域(I) で
は水が急速に冷却され、一方、乱れの小さな領域(II)で
は徐々に冷却されることになる。つまり、流通路(B) の
下流側部分での温度変化を少なくすることで熱交換器(5
0)出口部分での温度調整が容易に行い得る。また、過冷
却状態の水は乱れの小さな状態であるので、撹拌作用に
よる過冷却の解消が抑制される。
【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１記載のプ
レート型熱交換器において、伝熱プレート(53 〜58)
を、一方向に膨出するように湾曲された第１湾曲部(81)
と他方向に膨出するように湾曲された第２湾曲部(82)と
が交互に形成された波型に形成する。また、互いに隣接
する伝熱プレート(53 〜58) 同士の第１湾曲部(81,81,
…) と第２湾曲部(82,82, …) とを互いに対向させて、
この各プレート(53 〜58) 間に流体流路(A,B) を形成す
る。そして、互いに隣り合う流体通路(A,B) に、第１流
体及び第２流体を夫々流通させ、この両者の熱交換によ
り、第２流体を過冷却状態まで冷却するように構成す
る。更に、伝熱プレート(53 〜58) における乱れの大き
な状態で流体を流通させる領域(I) の形成部分にプレー
ト長手方向に対して所定の角度を存した方向に延びるヘ
リンボーン型の突起を形成する一方、乱れの小さな状態
で流体を流通させる領域(II)の形成部分にプレート長手
方向に延びる突起を形成した構成としている。
レート型熱交換器において、伝熱プレート(53 〜58)
を、一方向に膨出するように湾曲された第１湾曲部(81)
と他方向に膨出するように湾曲された第２湾曲部(82)と
が交互に形成された波型に形成する。また、互いに隣接
する伝熱プレート(53 〜58) 同士の第１湾曲部(81,81,
…) と第２湾曲部(82,82, …) とを互いに対向させて、
この各プレート(53 〜58) 間に流体流路(A,B) を形成す
る。そして、互いに隣り合う流体通路(A,B) に、第１流
体及び第２流体を夫々流通させ、この両者の熱交換によ
り、第２流体を過冷却状態まで冷却するように構成す
る。更に、伝熱プレート(53 〜58) における乱れの大き
な状態で流体を流通させる領域(I) の形成部分にプレー
ト長手方向に対して所定の角度を存した方向に延びるヘ
リンボーン型の突起を形成する一方、乱れの小さな状態
で流体を流通させる領域(II)の形成部分にプレート長手
方向に延びる突起を形成した構成としている。
【００１８】この特定事項により、各流体流路(A,B) 及
びこの各流体流路(A,B) に乱れの大きな状態で流体を流
通させる領域(I) と乱れの小さな状態で流体を流通させ
る領域(II)を形成するための具体構成が得られることに
なる。
びこの各流体流路(A,B) に乱れの大きな状態で流体を流
通させる領域(I) と乱れの小さな状態で流体を流通させ
る領域(II)を形成するための具体構成が得られることに
なる。
【００１９】請求項４記載の発明は、上記請求項２また
は３記載のプレート型熱交換器において、第１流体は、
第２流体との間で熱交換を行って蒸発する冷媒とし、第
２流体を水とした構成としている。
は３記載のプレート型熱交換器において、第１流体は、
第２流体との間で熱交換を行って蒸発する冷媒とし、第
２流体を水とした構成としている。
【００２０】この特定事項により、各流体流路(A,B) を
流れる流体が具体化できる。
流れる流体が具体化できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２２】−蓄熱式空気調和装置(10)− まず、本発明の熱交換器(50)を用いた蓄熱式空気調和装
置(10)について説明する。
置(10)について説明する。
【００２３】図１に示すように、蓄熱式空気調和装置(1
0)は、冷媒が循環する冷媒循環回路(20)と、水が循環す
る水循環回路(30)とを備える。始めに、上記冷媒循環回
路(20)と水循環回路(30)とを順に説明する。
0)は、冷媒が循環する冷媒循環回路(20)と、水が循環す
る水循環回路(30)とを備える。始めに、上記冷媒循環回
路(20)と水循環回路(30)とを順に説明する。
【００２４】−冷媒循環回路(20)− 冷媒循環回路(20)は、圧縮機(21)と、四路切換弁(22)
と、室外熱交換器(23)と、室外電動膨張弁(EV-1)及び室
内電動膨張弁(EV-2)と、室内熱交換器(24)と、アキュム
レータ(25)とが冷媒配管(26)によって順に接続されて成
る可逆運転可能なメイン冷媒回路(27)を備えている。そ
して、上記室内熱交換器(24)及び室内電動膨張弁(EV-2)
が室内ユニットに設けられる一方、圧縮機(21)等の他の
要素機器が室外ユニットに設けられている。
と、室外熱交換器(23)と、室外電動膨張弁(EV-1)及び室
内電動膨張弁(EV-2)と、室内熱交換器(24)と、アキュム
レータ(25)とが冷媒配管(26)によって順に接続されて成
る可逆運転可能なメイン冷媒回路(27)を備えている。そ
して、上記室内熱交換器(24)及び室内電動膨張弁(EV-2)
が室内ユニットに設けられる一方、圧縮機(21)等の他の
要素機器が室外ユニットに設けられている。
【００２５】更に、上記冷媒循環回路(20)には、蓄熱冷
媒回路(2a)と、氷核回路(2b)と、ホットガス通路(2c)と
が設けられている。蓄熱冷媒回路(2a)は、冷蓄熱運転時
や冷蓄熱利用の冷房運転時などに冷媒が循環する回路で
あって、一端が室外熱交換器(23)と室外電動膨張弁(EV-
1)との間に、他端が四路切換弁(22)とアキュムレータ(2
5)との間に接続されると共に、第１電磁弁(SV-1)と、予
熱器(11)と、膨張機構である蓄熱電動膨張弁(EV-3)と、
過冷却熱交換器(50)と、第２電磁弁(SV-2)とが順に接続
されて構成されている。
媒回路(2a)と、氷核回路(2b)と、ホットガス通路(2c)と
が設けられている。蓄熱冷媒回路(2a)は、冷蓄熱運転時
や冷蓄熱利用の冷房運転時などに冷媒が循環する回路で
あって、一端が室外熱交換器(23)と室外電動膨張弁(EV-
1)との間に、他端が四路切換弁(22)とアキュムレータ(2
5)との間に接続されると共に、第１電磁弁(SV-1)と、予
熱器(11)と、膨張機構である蓄熱電動膨張弁(EV-3)と、
過冷却熱交換器(50)と、第２電磁弁(SV-2)とが順に接続
されて構成されている。
【００２６】上記氷核回路(2b)は、後述する水循環回路
(30)において氷核を生成するための回路であって、一端
が蓄熱冷媒回路(2a)における蓄熱電動膨張弁(EV-3)と過
冷却熱交換器(50)との間に、他端が過冷却熱交換器(50)
と第２電磁弁(SV-2)との間に接続されると共に、キャピ
ラリチューブ(CP)と氷核生成器(13)が順に接続されて構
成されている。
(30)において氷核を生成するための回路であって、一端
が蓄熱冷媒回路(2a)における蓄熱電動膨張弁(EV-3)と過
冷却熱交換器(50)との間に、他端が過冷却熱交換器(50)
と第２電磁弁(SV-2)との間に接続されると共に、キャピ
ラリチューブ(CP)と氷核生成器(13)が順に接続されて構
成されている。
【００２７】上記ホットガス通路(2c)は、冷蓄熱利用の
冷房運転時等に圧縮機(21)の吐出冷媒を過冷却熱交換器
(50)に供給する回路であって、一端が圧縮機(21)の吐出
側に、他端が蓄熱冷媒回路(2a)における第２電磁弁(SV-
2)と過冷却熱交換器(50)との間に接続され、第３電磁弁
(SV-3)を備えている。
冷房運転時等に圧縮機(21)の吐出冷媒を過冷却熱交換器
(50)に供給する回路であって、一端が圧縮機(21)の吐出
側に、他端が蓄熱冷媒回路(2a)における第２電磁弁(SV-
2)と過冷却熱交換器(50)との間に接続され、第３電磁弁
(SV-3)を備えている。
【００２８】−水循環回路(30)− 上記水循環回路(30)は、図２に示すように、蓄熱槽(31)
と、ポンプ(32)と、予熱器(11)と、混合器(33)と、過冷
却熱交換器(50)と、過冷却解消部(34)とが水配管(35)に
よって熱媒体である水の循環（図２の矢印参照）が可能
に順に接続されて構成されている。
と、ポンプ(32)と、予熱器(11)と、混合器(33)と、過冷
却熱交換器(50)と、過冷却解消部(34)とが水配管(35)に
よって熱媒体である水の循環（図２の矢印参照）が可能
に順に接続されて構成されている。
【００２９】そして、本発明に係る上記過冷却熱交換器
(50)は、後述するように、プレート型熱交換器であっ
て、冷媒循環回路(20)を流れる冷媒と水循環回路(30)を
流れる水との間で熱交換を行わせ、冷蓄熱運転時には水
を過冷却状態まで冷却するように構成されている。
(50)は、後述するように、プレート型熱交換器であっ
て、冷媒循環回路(20)を流れる冷媒と水循環回路(30)を
流れる水との間で熱交換を行わせ、冷蓄熱運転時には水
を過冷却状態まで冷却するように構成されている。
【００３０】上記予熱器(11)は、二重管型熱交換器であ
って、内側管の外側を冷媒が、内側管の内側を水が流
れ、蓄熱槽(31)から流れてきた氷水を加熱して、水配管
(35)を流れる氷を融解するように構成されている。
って、内側管の外側を冷媒が、内側管の内側を水が流
れ、蓄熱槽(31)から流れてきた氷水を加熱して、水配管
(35)を流れる氷を融解するように構成されている。
【００３１】上記氷核生成器(13)は、過冷却熱交換器(5
0)の下流側に位置して水配管(35)に取り付けられ、水配
管(35)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)の冷媒によ
り冷却氷化し、それを氷核として過冷却解消部(34)に向
かって供給するように構成されている。
0)の下流側に位置して水配管(35)に取り付けられ、水配
管(35)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)の冷媒によ
り冷却氷化し、それを氷核として過冷却解消部(34)に向
かって供給するように構成されている。
【００３２】上記混合器(33)及び過冷却解消部(34)は、
何れも中空円筒状の容器より構成され、接線方向に導入
した水が旋回流となるように構成されている。そして、
上記混合器(33)は、予熱器(11)で加熱された水と氷とを
撹拌して氷の融解を促進させる一方、過冷却解消部(34)
は、氷核生成器(13)で生成された氷核と過冷却熱交換器
(50)で生成された過冷却水とを撹拌して過冷却を解消す
るように構成されている。
何れも中空円筒状の容器より構成され、接線方向に導入
した水が旋回流となるように構成されている。そして、
上記混合器(33)は、予熱器(11)で加熱された水と氷とを
撹拌して氷の融解を促進させる一方、過冷却解消部(34)
は、氷核生成器(13)で生成された氷核と過冷却熱交換器
(50)で生成された過冷却水とを撹拌して過冷却を解消す
るように構成されている。
【００３３】−過冷却熱交換器(50)− 次に、過冷却熱交換器(50)について説明する。
【００３４】図３（熱交換器の分解斜視図）に示すよう
に、過冷却熱交換器(50)はプレート型のもので成ってい
る。詳しくは、２枚のフレーム(51,52) の間に複数枚の
伝熱プレート(53 〜58) が重ね合わされ、この伝熱プレ
ート(53 〜58) 間に流体通路(A,B) を形成している。
に、過冷却熱交換器(50)はプレート型のもので成ってい
る。詳しくは、２枚のフレーム(51,52) の間に複数枚の
伝熱プレート(53 〜58) が重ね合わされ、この伝熱プレ
ート(53 〜58) 間に流体通路(A,B) を形成している。
【００３５】以下、これら各伝熱プレート(53 〜58) の
形状及び該各伝熱プレート(53 〜58) によって形成され
る各流路(A,B) について図３〜図５を用いて説明する。
形状及び該各伝熱プレート(53 〜58) によって形成され
る各流路(A,B) について図３〜図５を用いて説明する。
【００３６】伝熱プレート(53 〜58) は、金属製の平板
がプレス加工によって波板状に形成されて成る。また、
これら伝熱プレート(53 〜58) は、波形状の異なる第１
タイプのプレート(53,55,57)と第２タイプのプレート(5
4,56,58)とが交互に重ね合わされ、これらがろう付けに
より一体的に接合されている。尚、図４は第１タイプの
プレート(53)が最も手前側に位置している状態で伝熱プ
レート(53 〜55) が重ね合わされた状態を、図５は第２
タイプのプレート(54)を夫々示している。
がプレス加工によって波板状に形成されて成る。また、
これら伝熱プレート(53 〜58) は、波形状の異なる第１
タイプのプレート(53,55,57)と第２タイプのプレート(5
4,56,58)とが交互に重ね合わされ、これらがろう付けに
より一体的に接合されている。尚、図４は第１タイプの
プレート(53)が最も手前側に位置している状態で伝熱プ
レート(53 〜55) が重ね合わされた状態を、図５は第２
タイプのプレート(54)を夫々示している。
【００３７】先ず、第１タイプのプレート(53)について
説明する。図４に示すように、このプレート(53)は、四
隅部に、流体の流通経路を形成するための開口(61 〜6
4) が形成されていると共に、その他の部分は波板状に
形成されている。この波形状としては、波を形成する山
部（図４における太線部分）と谷部（図４における細線
部分）とが交互に形成されている。そして、このプレー
ト(53)は、流体の流通方向（図４の上下方向）の中間位
置よりも上流側部分（下側部分）と下流側部分（上側部
分）とで波形状が異なっている。
説明する。図４に示すように、このプレート(53)は、四
隅部に、流体の流通経路を形成するための開口(61 〜6
4) が形成されていると共に、その他の部分は波板状に
形成されている。この波形状としては、波を形成する山
部（図４における太線部分）と谷部（図４における細線
部分）とが交互に形成されている。そして、このプレー
ト(53)は、流体の流通方向（図４の上下方向）の中間位
置よりも上流側部分（下側部分）と下流側部分（上側部
分）とで波形状が異なっている。
【００３８】この波形状について詳しく説明すると、上
流側部分の波形状としては、従来の伝熱プレートと同様
に山部と谷部の延長方向が、図４の右方向に向うにした
がって上側に傾斜するように配設された上方傾斜部(53
a) と、下側に傾斜するように配設された下方傾斜部(53
b) とが交互に形成された所謂ヘリンボーン形状となっ
ている。
流側部分の波形状としては、従来の伝熱プレートと同様
に山部と谷部の延長方向が、図４の右方向に向うにした
がって上側に傾斜するように配設された上方傾斜部(53
a) と、下側に傾斜するように配設された下方傾斜部(53
b) とが交互に形成された所謂ヘリンボーン形状となっ
ている。
【００３９】一方、下流側部分の波形状としては、山部
と谷部の延長方向が鉛直方向とされている。また、この
上流側部分と下流側部分との境界部では、波板の山部同
士及び谷部同士が連続するように折曲げられている。
と谷部の延長方向が鉛直方向とされている。また、この
上流側部分と下流側部分との境界部では、波板の山部同
士及び谷部同士が連続するように折曲げられている。
【００４０】一方、図５に示すように、第２タイプのプ
レート(54)も上記第１タイプのプレート(53)と同様に、
四隅部に、流体の流通経路を形成するための開口(61 〜
64)が形成されていると共に、その他の部分は波板状に
形成されている。そして、この第２タイプのプレート(5
4)は、上流側部分における波形状が第１タイプのものと
異なっている。
レート(54)も上記第１タイプのプレート(53)と同様に、
四隅部に、流体の流通経路を形成するための開口(61 〜
64)が形成されていると共に、その他の部分は波板状に
形成されている。そして、この第２タイプのプレート(5
4)は、上流側部分における波形状が第１タイプのものと
異なっている。
【００４１】詳しく説明すると、この上流側部分もヘリ
ンボーン形状に形成されているが、山部と谷部の延長方
向が、第１タイプのものと異なっている。即ち、上述し
た第１タイプのプレート(53)は、図４に示すように、左
端から、上方傾斜部(53a) 、下方傾斜部(53b) の順でヘ
リンボーン形状が構成されているのに対し、第２タイプ
のプレート(54)は、図５に示すように、左端から、下方
傾斜部(54b) 、上方傾斜部(54a) の順でヘリンボーン形
状が構成されている。また、この第２タイプのプレート
(54)の下流側部分の山部と谷部の延長方向は上記第１タ
イプのものと同様に鉛直方向に設定されている。
ンボーン形状に形成されているが、山部と谷部の延長方
向が、第１タイプのものと異なっている。即ち、上述し
た第１タイプのプレート(53)は、図４に示すように、左
端から、上方傾斜部(53a) 、下方傾斜部(53b) の順でヘ
リンボーン形状が構成されているのに対し、第２タイプ
のプレート(54)は、図５に示すように、左端から、下方
傾斜部(54b) 、上方傾斜部(54a) の順でヘリンボーン形
状が構成されている。また、この第２タイプのプレート
(54)の下流側部分の山部と谷部の延長方向は上記第１タ
イプのものと同様に鉛直方向に設定されている。
【００４２】次に、各伝熱プレート(53 〜58) の配設状
態について説明する。図３において最も手前側に位置す
る第１タイプのプレートとしての第１プレート(53)は、
各開口(61 〜64) の周囲を囲むようにシール部(71)が形
成されている。このシール部(71)は、各開口(61 〜64)
の周囲がフレーム(51)に向かって突出して成っており、
この突出部で成るシール部(71)がフレーム(51)に当接す
ることで、この各開口(61 〜64) の周囲をシールしてい
る。
態について説明する。図３において最も手前側に位置す
る第１タイプのプレートとしての第１プレート(53)は、
各開口(61 〜64) の周囲を囲むようにシール部(71)が形
成されている。このシール部(71)は、各開口(61 〜64)
の周囲がフレーム(51)に向かって突出して成っており、
この突出部で成るシール部(71)がフレーム(51)に当接す
ることで、この各開口(61 〜64) の周囲をシールしてい
る。
【００４３】また、上記第１プレート(53)と図３におい
て手前から２番目に位置する第２タイプのプレートとし
ての第２プレート(54)との間には図３において左下に位
置する第１開口(61)の周囲と右上に位置する第２開口(6
2)の周囲とを囲むようにシール部(72)が形成されてい
る。つまり、この第１プレート(53)と第２プレート(54)
との間では、図３において右下に位置する第３開口(63)
と左上に位置する第４開口(64)との間で流体（水）の流
通が可能となっている。一方、上記第２プレート(54)
と、これに図３の奥側に隣接する第３プレート(55)との
間には第３開口(63)の周囲と第４開口(64)の周囲とを囲
むようにシール部(73)が形成されている。つまり、この
第２プレート(54)と第３プレート(55)との間では、第１
開口(61)と第２開口(62)との間で流体（冷媒）の流通が
可能となっている。このようにして隣合う流路に異なる
流体（水、冷媒）が流れるように第１タイプの伝熱プレ
ート(53,55,57)と第２タイプの伝熱プレート(54,56,58)
とが交互に重ね合わされ、これらが一体的にろう付けさ
れている。このろう付け部分は、上述した各シール部(7
1,72,73)及び各伝熱プレート(53 〜58) の周縁部等であ
る。図６は、各伝熱プレート(53 〜57) の上流側領域
(I) での重なり合い状態を示している。このような重な
り合い状態における流体の流通状態について説明する
と、例えば、第１プレート(53)と第２プレート(54)との
間に形成される流路では、この流路断面において第１プ
レート(53)に近い領域（図６において上側の領域）を流
れる流体は、第２プレート(54)の山部を乗り越えなが
ら、この第１プレート(53)の山部の延長方向に沿って流
れる。一方、第２プレート(54)に近い領域（図６におい
て下側の領域）を流れる流体は、第１プレート(53)の谷
部（下方への突出部）を乗り越えながら、この第２プレ
ート(54)の山部の延長方向に沿って流れる。つまり、こ
の上流側領域が本発明でいう流体を乱れの大きな状態で
流通させる領域(I) となり、下流側領域が流体を乱れの
小さな状態で流通させる領域(II)となっている。
て手前から２番目に位置する第２タイプのプレートとし
ての第２プレート(54)との間には図３において左下に位
置する第１開口(61)の周囲と右上に位置する第２開口(6
2)の周囲とを囲むようにシール部(72)が形成されてい
る。つまり、この第１プレート(53)と第２プレート(54)
との間では、図３において右下に位置する第３開口(63)
と左上に位置する第４開口(64)との間で流体（水）の流
通が可能となっている。一方、上記第２プレート(54)
と、これに図３の奥側に隣接する第３プレート(55)との
間には第３開口(63)の周囲と第４開口(64)の周囲とを囲
むようにシール部(73)が形成されている。つまり、この
第２プレート(54)と第３プレート(55)との間では、第１
開口(61)と第２開口(62)との間で流体（冷媒）の流通が
可能となっている。このようにして隣合う流路に異なる
流体（水、冷媒）が流れるように第１タイプの伝熱プレ
ート(53,55,57)と第２タイプの伝熱プレート(54,56,58)
とが交互に重ね合わされ、これらが一体的にろう付けさ
れている。このろう付け部分は、上述した各シール部(7
1,72,73)及び各伝熱プレート(53 〜58) の周縁部等であ
る。図６は、各伝熱プレート(53 〜57) の上流側領域
(I) での重なり合い状態を示している。このような重な
り合い状態における流体の流通状態について説明する
と、例えば、第１プレート(53)と第２プレート(54)との
間に形成される流路では、この流路断面において第１プ
レート(53)に近い領域（図６において上側の領域）を流
れる流体は、第２プレート(54)の山部を乗り越えなが
ら、この第１プレート(53)の山部の延長方向に沿って流
れる。一方、第２プレート(54)に近い領域（図６におい
て下側の領域）を流れる流体は、第１プレート(53)の谷
部（下方への突出部）を乗り越えながら、この第２プレ
ート(54)の山部の延長方向に沿って流れる。つまり、こ
の上流側領域が本発明でいう流体を乱れの大きな状態で
流通させる領域(I) となり、下流側領域が流体を乱れの
小さな状態で流通させる領域(II)となっている。
【００４４】このようにして、各伝熱プレート(53 〜5
8) 同士の間に流路が形成され、各伝熱プレート(53 〜5
8) の波型形状は上述の如く形成されているので、各流
路(A,B) において上流側部分では流体が乱れの大きな状
態で流通する一方、下流側部分では流体が乱れの小さな
状態で流通するようになっている。
8) 同士の間に流路が形成され、各伝熱プレート(53 〜5
8) の波型形状は上述の如く形成されているので、各流
路(A,B) において上流側部分では流体が乱れの大きな状
態で流通する一方、下流側部分では流体が乱れの小さな
状態で流通するようになっている。
【００４５】更に、一方（図３の手前側）のフレーム(5
1)には、上記各開口(61 〜64) に対応して配管(75 〜7
8) が接続されている。第１開口(61)に対応した配管(7
5)は冷媒導入配管、第２開口(62)に対応した配管(76)は
冷媒導出配管、第３開口(63)に対応した配管(77)は水導
入配管、第４開口(64)に対応した配管(78)は水導出配管
である。
1)には、上記各開口(61 〜64) に対応して配管(75 〜7
8) が接続されている。第１開口(61)に対応した配管(7
5)は冷媒導入配管、第２開口(62)に対応した配管(76)は
冷媒導出配管、第３開口(63)に対応した配管(77)は水導
入配管、第４開口(64)に対応した配管(78)は水導出配管
である。
【００４６】このような構成であるために、各伝熱プレ
ート(53 〜58) の間に形成されている流体流路(A,B)
は、冷媒流通路(A) と水流通路(B) とが交互に形成され
ている。つまり、冷媒は、図３に実線で示す矢印のよう
に、冷媒導入配管(75)を経て各第１開口(61,61, …) よ
り冷媒流通路(A,A) を流れ、その後、各第２開口(62,6
2, …) を経て冷媒導出配管(76)より導出されるように
なっている。同様に、水は、図３に破線で示す矢印のよ
うに、水導入配管(77)を経て各第３開口(63,63, …) よ
り水流通路(B) を流れ、その後、各第４開口(64,64,
…) を経て水導出配管(78)より導出されるようになって
いる。このようにして、伝熱プレート(53 〜58) を介し
て冷媒と水とが熱交換を行うように構成されている。
尚、この図３では乱れの大きな領域(I) と乱れの小さな
領域(II)との境界部分を一点鎖線で示している。
ート(53 〜58) の間に形成されている流体流路(A,B)
は、冷媒流通路(A) と水流通路(B) とが交互に形成され
ている。つまり、冷媒は、図３に実線で示す矢印のよう
に、冷媒導入配管(75)を経て各第１開口(61,61, …) よ
り冷媒流通路(A,A) を流れ、その後、各第２開口(62,6
2, …) を経て冷媒導出配管(76)より導出されるように
なっている。同様に、水は、図３に破線で示す矢印のよ
うに、水導入配管(77)を経て各第３開口(63,63, …) よ
り水流通路(B) を流れ、その後、各第４開口(64,64,
…) を経て水導出配管(78)より導出されるようになって
いる。このようにして、伝熱プレート(53 〜58) を介し
て冷媒と水とが熱交換を行うように構成されている。
尚、この図３では乱れの大きな領域(I) と乱れの小さな
領域(II)との境界部分を一点鎖線で示している。
【００４７】−運転動作− 次に、上述した蓄熱式空気調和装置(10)の運転動作につ
いて説明する。まず、過冷却熱交換器(50)を用いた冷蓄
熱運転について説明する。
いて説明する。まず、過冷却熱交換器(50)を用いた冷蓄
熱運転について説明する。
【００４８】−冷蓄熱運転− この運転モードでは、図７に示すように、四路切換弁(2
2)が実線側に切り換えられ、蓄熱電動膨張弁(EV-3)が所
定開度に調整される一方、他の電動膨張弁(EV-1 ，EV-
2) を閉鎖する。また、第１及び第２電磁弁(SV-1 ，SV-
2) は開口し、第３電磁弁(SV-3)は閉鎖している。
2)が実線側に切り換えられ、蓄熱電動膨張弁(EV-3)が所
定開度に調整される一方、他の電動膨張弁(EV-1 ，EV-
2) を閉鎖する。また、第１及び第２電磁弁(SV-1 ，SV-
2) は開口し、第３電磁弁(SV-3)は閉鎖している。
【００４９】この状態において、冷媒循環回路(20)で
は、圧縮機(21)から吐出した冷媒は、図７に矢印で示す
ように、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。その後、この冷媒は、蓄熱電動膨張弁(EV-3)で減圧
した後、過冷却熱交換器(50)で水と熱交換して蒸発し、
この水を過冷却状態( 例えば−２℃) まで冷却する。そ
の後、上記冷媒はアキュムレータ(25)を経て圧縮機(21)
に吸入される。
は、圧縮機(21)から吐出した冷媒は、図７に矢印で示す
ように、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。その後、この冷媒は、蓄熱電動膨張弁(EV-3)で減圧
した後、過冷却熱交換器(50)で水と熱交換して蒸発し、
この水を過冷却状態( 例えば−２℃) まで冷却する。そ
の後、上記冷媒はアキュムレータ(25)を経て圧縮機(21)
に吸入される。
【００５０】また、本運転にあっては、冷媒の一部が、
蓄熱電動膨張弁(EV-3)の下流側から氷核回路(2b)に分流
し、キャピラリチューブ(CP)により減圧した後、氷核生
成器(13)で蒸発して、アキュムレータ(25)を経て圧縮機
(21)に吸入される。この氷核生成器(13)において、冷媒
は、水配管(35)を流れる水と熱交換し、氷塊を水配管(3
5)の内壁面に生成する。
蓄熱電動膨張弁(EV-3)の下流側から氷核回路(2b)に分流
し、キャピラリチューブ(CP)により減圧した後、氷核生
成器(13)で蒸発して、アキュムレータ(25)を経て圧縮機
(21)に吸入される。この氷核生成器(13)において、冷媒
は、水配管(35)を流れる水と熱交換し、氷塊を水配管(3
5)の内壁面に生成する。
【００５１】一方、水循環回路(30)では、ポンプ(32)を
駆動することにより、水を循環させる。蓄熱槽(31)から
流出した水は、ポンプ(32)を経て、予熱器(11)で加熱さ
れた後、混合器(33)で撹拌される。その後、この水は過
冷却熱交換器(50)で冷媒と熱交換して冷却され、所定の
過冷却状態になって過冷却熱交換器(50)から流出する。
そして、熱交換器(50)から流出した過冷却状態の水は、
氷核生成器(13)において更に冷却され、氷塊を水配管(3
5)の内壁面に生成する。その後、この氷塊の周囲で氷核
が生成され、この氷核を含んだ過冷却水は過冷却解消部
(34)に供給される。そして、過冷却解消部(34)におい
て、氷核と過冷却水とが撹拌され、蓄熱用のスラリー状
の氷が生成されて蓄熱槽(31)に回収貯留される。
駆動することにより、水を循環させる。蓄熱槽(31)から
流出した水は、ポンプ(32)を経て、予熱器(11)で加熱さ
れた後、混合器(33)で撹拌される。その後、この水は過
冷却熱交換器(50)で冷媒と熱交換して冷却され、所定の
過冷却状態になって過冷却熱交換器(50)から流出する。
そして、熱交換器(50)から流出した過冷却状態の水は、
氷核生成器(13)において更に冷却され、氷塊を水配管(3
5)の内壁面に生成する。その後、この氷塊の周囲で氷核
が生成され、この氷核を含んだ過冷却水は過冷却解消部
(34)に供給される。そして、過冷却解消部(34)におい
て、氷核と過冷却水とが撹拌され、蓄熱用のスラリー状
の氷が生成されて蓄熱槽(31)に回収貯留される。
【００５２】本運転時には、予熱器(11)に比較的高温の
冷媒が流れ、仮に氷が水配管(35)に流れても、予熱器(1
1)において加熱されて融解し、過冷却熱交換器(50)に氷
が混入することが回避される。
冷媒が流れ、仮に氷が水配管(35)に流れても、予熱器(1
1)において加熱されて融解し、過冷却熱交換器(50)に氷
が混入することが回避される。
【００５３】この際の過冷却熱交換器(50)内の冷媒およ
び水の流れは、上述したように、各流路の上流側では冷
媒及び水が共に乱れの大きな状態（例えば乱流状態）で
流れているために、高い熱貫流率で熱交換が行われ、水
は急速に冷却され、この領域(I) において例えば０℃ま
で冷却される。
び水の流れは、上述したように、各流路の上流側では冷
媒及び水が共に乱れの大きな状態（例えば乱流状態）で
流れているために、高い熱貫流率で熱交換が行われ、水
は急速に冷却され、この領域(I) において例えば０℃ま
で冷却される。
【００５４】その後、この領域(I) から流れ出た冷媒及
び水は、各々乱れの小さな領域(II)に流れ込み、この領
域(II)において熱交換を行う。ここでは、上述した乱流
領域(I) ほど熱貫流率は高くなく、水は徐々に冷却され
て、この領域(II)の下流端部分では、例えば−２℃まで
冷却される。このようにして過冷却状態となった水は乱
れが小さい状態のまま過冷却熱交換器(50)から流出す
る。
び水は、各々乱れの小さな領域(II)に流れ込み、この領
域(II)において熱交換を行う。ここでは、上述した乱流
領域(I) ほど熱貫流率は高くなく、水は徐々に冷却され
て、この領域(II)の下流端部分では、例えば−２℃まで
冷却される。このようにして過冷却状態となった水は乱
れが小さい状態のまま過冷却熱交換器(50)から流出す
る。
【００５５】このように、水の流通路の下流側領域(II)
では、水温の大幅変動がないので、熱交換器(50)から取
り出される水温の設定を比較的容易に行うことができ
る。また、この部分で過冷却が解消されることも抑制さ
れるので、過冷却熱交換器(50)の内部での凍結の発生が
回避できて安定した過冷却水の生成動作を行うことがで
きる。以上のようにして、過冷却熱交換器(50)を用いた
冷蓄熱運転が行われる。
では、水温の大幅変動がないので、熱交換器(50)から取
り出される水温の設定を比較的容易に行うことができ
る。また、この部分で過冷却が解消されることも抑制さ
れるので、過冷却熱交換器(50)の内部での凍結の発生が
回避できて安定した過冷却水の生成動作を行うことがで
きる。以上のようにして、過冷却熱交換器(50)を用いた
冷蓄熱運転が行われる。
【００５６】次に、蓄熱式空気調和装置(10)の他の運転
動作について概略説明する。
動作について概略説明する。
【００５７】−通常冷房運転− この運転モードでは、冷媒循環回路(20)のみを動作さ
せ、水循環回路(30)は動作を行わない。
せ、水循環回路(30)は動作を行わない。
【００５８】この運転モードでは、四路切換弁(22)が図
１の実線側に切り換えられ、室内電動膨張弁(EV-2)が過
熱度制御され、室外電動膨張弁(EV-1)を全開状態に、蓄
熱電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電
磁弁(SV-1 ，SV-2，SV-3) は共に閉鎖している。
１の実線側に切り換えられ、室内電動膨張弁(EV-2)が過
熱度制御され、室外電動膨張弁(EV-1)を全開状態に、蓄
熱電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電
磁弁(SV-1 ，SV-2，SV-3) は共に閉鎖している。
【００５９】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮
する。その後、この冷媒は室内電動膨張弁(EV-2)で減圧
した後、室内熱交換器(24)で蒸発して、アキュムレータ
(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。この循環動作によ
って、蓄熱式空気調和装置(10)は室内の冷房を行う。
れた冷媒は、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮
する。その後、この冷媒は室内電動膨張弁(EV-2)で減圧
した後、室内熱交換器(24)で蒸発して、アキュムレータ
(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。この循環動作によ
って、蓄熱式空気調和装置(10)は室内の冷房を行う。
【００６０】−冷蓄熱利用冷房運転− この運転モードでは、図８に示すように、四路切換弁(2
2)を実線側に切り換え、室内電動膨張弁(EV-2)を所定開
度に制御し、他の電動膨張弁(EV-1 ，EV-3) を全開にす
る。また、第１及び第３電磁弁(SV-1 ，SV-3) は開口
し、第２電磁弁(SV-2)は閉鎖する。
2)を実線側に切り換え、室内電動膨張弁(EV-2)を所定開
度に制御し、他の電動膨張弁(EV-1 ，EV-3) を全開にす
る。また、第１及び第３電磁弁(SV-1 ，SV-3) は開口
し、第２電磁弁(SV-2)は閉鎖する。
【００６１】この状態で、水循環回路(30)においては、
ポンプ(32)を駆動して冷水を循環する。蓄熱槽(31)内の
冷水はポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(33)を順に経た
後、過冷却熱交換器(50)に流入する。そして過冷却熱交
換器(50)に流入した冷水は、冷媒と熱交換を行い加熱さ
れる。その後、加熱された水は過冷却熱交換器(50)を流
出し、過冷却解消部(34)を経て蓄熱槽(31)に戻る。そし
て、加熱された水は蓄熱槽(31)内に貯留された氷と熱交
換して冷却され、冷水となって、再び蓄熱槽(31)から流
出して水循環回路を循環する。
ポンプ(32)を駆動して冷水を循環する。蓄熱槽(31)内の
冷水はポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(33)を順に経た
後、過冷却熱交換器(50)に流入する。そして過冷却熱交
換器(50)に流入した冷水は、冷媒と熱交換を行い加熱さ
れる。その後、加熱された水は過冷却熱交換器(50)を流
出し、過冷却解消部(34)を経て蓄熱槽(31)に戻る。そし
て、加熱された水は蓄熱槽(31)内に貯留された氷と熱交
換して冷却され、冷水となって、再び蓄熱槽(31)から流
出して水循環回路を循環する。
【００６２】一方、冷媒循環回路(20)においては、圧縮
機(21)から吐出された冷媒は、図８に矢印で示すよう
に、その一部が、四路切換弁(22)を経て室外熱交換器(2
3)に流れ、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。また、他の吐出冷媒は、ホットガス通路(2c)を経て
過冷却熱交換器(50)に流れ、水循環回路(30)を循環する
冷水と熱交換を行って凝縮する。そして、上記室外熱交
換器(23)と過冷却熱交換器(50)で凝縮した冷媒は、合流
して室内電動膨張弁(EV-2)で減圧された後、室内熱交換
器(24)で蒸発し、室内空気を冷却した後、アキュムレー
タ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。
機(21)から吐出された冷媒は、図８に矢印で示すよう
に、その一部が、四路切換弁(22)を経て室外熱交換器(2
3)に流れ、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。また、他の吐出冷媒は、ホットガス通路(2c)を経て
過冷却熱交換器(50)に流れ、水循環回路(30)を循環する
冷水と熱交換を行って凝縮する。そして、上記室外熱交
換器(23)と過冷却熱交換器(50)で凝縮した冷媒は、合流
して室内電動膨張弁(EV-2)で減圧された後、室内熱交換
器(24)で蒸発し、室内空気を冷却した後、アキュムレー
タ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。
【００６３】以上の動作によって、蓄熱槽(31)内に貯留
された氷の冷熱を利用した室内冷房運転が行われる。
された氷の冷熱を利用した室内冷房運転が行われる。
【００６４】−通常暖房運転− この運転モードでは、水循環回路(30)は動作させず、冷
媒循環回路(20)のみを動作させる。
媒循環回路(20)のみを動作させる。
【００６５】この運転モードでは、四路切換弁(22)を図
１の破線側に切り換え、室外電動膨張弁(EV-1)を所定開
度に制御し、室内電動膨張弁(EV-2)を全開状態に、蓄熱
電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電磁
弁(SV-1 ，SV-2，SV-3) は共に閉鎖している。
１の破線側に切り換え、室外電動膨張弁(EV-1)を所定開
度に制御し、室内電動膨張弁(EV-2)を全開状態に、蓄熱
電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電磁
弁(SV-1 ，SV-2，SV-3) は共に閉鎖している。
【００６６】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室内熱交換器(24)に流れて室内空気と熱交
換して凝縮し、室内空気を加熱する。その後、この冷媒
は、室外電動膨張弁(EV-1)で減圧した後、室外熱交換器
(23)で外気と熱交換して蒸発する。その後、冷媒はアキ
ュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。このよ
うな冷媒の循環動作によって室内の暖房を行う。
れた冷媒は、室内熱交換器(24)に流れて室内空気と熱交
換して凝縮し、室内空気を加熱する。その後、この冷媒
は、室外電動膨張弁(EV-1)で減圧した後、室外熱交換器
(23)で外気と熱交換して蒸発する。その後、冷媒はアキ
ュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。このよ
うな冷媒の循環動作によって室内の暖房を行う。
【００６７】以上が蓄熱式空気調和装置(10)の運転動作
である。
である。
【００６８】以上説明したように、本形態の構成によれ
ば、流体の流通路(A,B) の上流側を乱れの大きな領域
(I) とし、下流側を乱れの小さな領域(II)とすること
で、上流側領域(I) において水を急速に冷却する一方、
下流側領域(II)では徐々に冷却するようにしている。こ
のため、水の流通路(B) の下流側部分での温度変化を少
なくすることで熱交換器(50)出口部分での温度調整を容
易に行うことができる。また、過冷却状態の水は整流状
態であるので、撹拌作用による過冷却の解消が抑制さ
れ、安定した製氷動作を行うことができる。
ば、流体の流通路(A,B) の上流側を乱れの大きな領域
(I) とし、下流側を乱れの小さな領域(II)とすること
で、上流側領域(I) において水を急速に冷却する一方、
下流側領域(II)では徐々に冷却するようにしている。こ
のため、水の流通路(B) の下流側部分での温度変化を少
なくすることで熱交換器(50)出口部分での温度調整を容
易に行うことができる。また、過冷却状態の水は整流状
態であるので、撹拌作用による過冷却の解消が抑制さ
れ、安定した製氷動作を行うことができる。
【００６９】また、上述した各実施形態では、各伝熱プ
レートにおける冷媒及び水を流通させるための開口の周
囲及びプレート周縁部をろう付けによってシールするよ
うにしたが、溶接やガスケットによりシールするものに
適用してもよい。
レートにおける冷媒及び水を流通させるための開口の周
囲及びプレート周縁部をろう付けによってシールするよ
うにしたが、溶接やガスケットによりシールするものに
適用してもよい。
【００７０】また、本発明に係るプレート型熱交換器(5
0)は、製氷のための過冷却水生成用に限らず、その他、
種々の用途に使用される熱交換器として適用可能であ
る。
0)は、製氷のための過冷却水生成用に限らず、その他、
種々の用途に使用される熱交換器として適用可能であ
る。
【００７１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下に
述べるような効果が発揮される。請求項１及び２記載の
発明によれば、プレート型熱交換器に対し、流体が流れ
る各流体通路の流体流通上流側を乱れの大きな領域と
し、下流側を乱れの小さな領域としたために、流通路の
下流側部分での温度変化を少なくすることで熱交換器出
口部分での温度調整を容易に行うことができる。また、
この流体を過冷却状態に冷却するものとして熱交換器を
使用した場合であっても、過冷却流体が撹拌されること
によって過冷却が解消してしまうといったことが回避で
きる。このため、熱交換器の凍結が回避されることにな
り、特に、過冷却解消動作を利用して製氷動作を行うよ
うにした装置に本プレート型熱交換器を適用した場合に
は、このプレート型熱交換器の本来の利点、つまり、コ
ンパクト化や高効率化を維持しながら製氷動作を良好に
行うことができる。
述べるような効果が発揮される。請求項１及び２記載の
発明によれば、プレート型熱交換器に対し、流体が流れ
る各流体通路の流体流通上流側を乱れの大きな領域と
し、下流側を乱れの小さな領域としたために、流通路の
下流側部分での温度変化を少なくすることで熱交換器出
口部分での温度調整を容易に行うことができる。また、
この流体を過冷却状態に冷却するものとして熱交換器を
使用した場合であっても、過冷却流体が撹拌されること
によって過冷却が解消してしまうといったことが回避で
きる。このため、熱交換器の凍結が回避されることにな
り、特に、過冷却解消動作を利用して製氷動作を行うよ
うにした装置に本プレート型熱交換器を適用した場合に
は、このプレート型熱交換器の本来の利点、つまり、コ
ンパクト化や高効率化を維持しながら製氷動作を良好に
行うことができる。
【００７２】請求項３記載の発明によれば、伝熱プレー
トにおける乱れの大きな領域の形成部分にヘリンボーン
型の突起を形成する一方、乱れの小さな領域の形成部分
に流体流通方向に延びる突起を形成した。これにより、
各通路部を形成するための具体構成が得られ、プレート
型熱交換器の実用性の向上を図ることができる。
トにおける乱れの大きな領域の形成部分にヘリンボーン
型の突起を形成する一方、乱れの小さな領域の形成部分
に流体流通方向に延びる突起を形成した。これにより、
各通路部を形成するための具体構成が得られ、プレート
型熱交換器の実用性の向上を図ることができる。
【００７３】請求項４記載の発明では、プレート型熱交
換器において熱交換する流体を、冷媒と水に設定してい
る。この特定事項により、各通路部を流れる流体が具体
化でき、特に、水を一旦過冷却状態まで冷却した後、こ
の過冷却を解消して製氷動作を行うようにした装置に本
プレート型熱交換器を適用した場合には製氷動作を良好
に行うことができる。
換器において熱交換する流体を、冷媒と水に設定してい
る。この特定事項により、各通路部を流れる流体が具体
化でき、特に、水を一旦過冷却状態まで冷却した後、こ
の過冷却を解消して製氷動作を行うようにした装置に本
プレート型熱交換器を適用した場合には製氷動作を良好
に行うことができる。
【図１】蓄熱式空気調和装置の冷媒循環回路および水循
環回路を示す図である。
環回路を示す図である。
【図２】水循環回路を示す図である。
【図３】プレート型熱交換器の分解斜視図である。
【図４】第１タイプの伝熱プレートを示す図である。
【図５】第２タイプの伝熱プレートを示す図である。
【図６】乱れの大きな領域での各プレートの状態を示す
図である。
図である。
【図７】冷蓄熱運転時の冷媒循環動作を示す蓄熱式空気
調和装置の回路図である。
調和装置の回路図である。
【図８】冷蓄熱利用運転時の冷媒循環動作を示す蓄熱式
空気調和装置の回路図である。
空気調和装置の回路図である。
【図９】従来の伝熱プレートを示す図４相当図である。
【図１０】従来の伝熱プレートを示す図５相当図であ
る。
る。
(50) 過冷却熱交換器（プレート型熱交換器） (53 〜58) 伝熱プレート (A) 冷媒流路 (B) 水流路 (I) 乱れの大きな領域 (II) 乱れの小さな領域
Claims (4)
- 【請求項１】 複数枚の伝熱プレート(53 〜58) が重ね
合わされて該伝熱プレート(53 〜58) 間に流体通路(A,
B) が形成され、互いに隣り合う流体通路(A,B) を流れ
る流体同士が伝熱プレート(53 〜58) を介して熱交換を
行うプレート型熱交換器において、 互いに熱交換を行う流体が流れる各流体通路(A,B) のう
ち少なくとも一方の流体が流れる流体通路(B) は、流体
流通上流側において該流体を乱れの大きな状態で流通さ
せる領域(I) と、該領域(I) よりも下流側に位置して流
体を乱れの小さな状態で流通させる領域(II)とを備えて
いることを特徴とするプレート型熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１記載のプレート型熱交換器にお
いて、 互いに隣り合う流体通路(A,B) には、第１流体及び第２
流体が夫々流通しており、この両者の熱交換により、第
２流体を過冷却状態まで冷却するように構成されてい
て、 少なくとも第２流体の流体通路(B) に乱れの大きな状態
で流体を流通させる領域(I) と乱れの小さな状態で流体
を流通させる領域(II)とが備えられていることを特徴と
するプレート型熱交換器。 - 【請求項３】 請求項１記載のプレート型熱交換器にお
いて、 伝熱プレート(53 〜58) は、板厚方向の一方向に膨出す
るように湾曲された第１湾曲部と他方向に膨出するよう
に湾曲された第２湾曲部とが交互に形成された波型に形
成されており、 互いに隣接する伝熱プレート(53 〜58) 同士の第１湾曲
部と第２湾曲部とが互いに対向されて、この各プレート
(53 〜58) 間に流体流路(A,B) が形成されており、 互いに隣り合う流体通路(A,B) に、第１流体及び第２流
体が夫々流通し、且つこの両者の熱交換により、第２流
体を過冷却状態まで冷却するように構成されていて、 伝熱プレート(53 〜58) における乱れの大きな状態で流
体を流通させる領域(I) の形成部分では、プレート長手
方向に対して所定角度を存した方向に延びるヘリンボー
ン型の突起が形成されている一方、乱れの小さな状態で
流体を流通させる領域(II)の形成部分では、プレート長
手方向に延びる突起が形成されていることを特徴とする
プレート型熱交換器。 - 【請求項４】 請求項２または３記載のプレート型熱交
換器において、 第１流体は、第２流体との間で熱交換を行って蒸発する
冷媒であり、第２流体は水であることを特徴とするプレ
ート型熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27063996A JPH10122781A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | プレート型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27063996A JPH10122781A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | プレート型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122781A true JPH10122781A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17488895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27063996A Withdrawn JPH10122781A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | プレート型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122781A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011524513A (ja) * | 2008-06-17 | 2011-09-01 | アルファ ラヴァル コーポレイト アクチボラゲット | 熱交換器 |
| JP2014178109A (ja) * | 2009-05-08 | 2014-09-25 | Alstom Technology Ltd | 回転再生式熱交換器のための熱伝達シート |
| JP2016531269A (ja) * | 2013-09-19 | 2016-10-06 | ホーデン ユーケー リミテッド | 洗浄特徴が向上した熱交換素子プロファイル |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP27063996A patent/JPH10122781A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011524513A (ja) * | 2008-06-17 | 2011-09-01 | アルファ ラヴァル コーポレイト アクチボラゲット | 熱交換器 |
| US9518782B2 (en) | 2008-06-17 | 2016-12-13 | Alfa Laval Corporated Ab | Heat exchanger |
| JP2014178109A (ja) * | 2009-05-08 | 2014-09-25 | Alstom Technology Ltd | 回転再生式熱交換器のための熱伝達シート |
| JP2016531269A (ja) * | 2013-09-19 | 2016-10-06 | ホーデン ユーケー リミテッド | 洗浄特徴が向上した熱交換素子プロファイル |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |