JPH10339590A - Plate type heat exchanger - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷媒の偏流に起因する過冷却水の温度分布の
不均一さを是正し、過冷却状態を安定化させる。
【解決手段】 四隅部に開口(61)〜(64)が形成された伝
熱プレート(P) に、溝面(65)及び平滑面(67)を設ける。
第3開口(63)は水の流入口となり、第2開口(62)は水の
流出口となる。溝面(65)は、第3開口(63)から第2開口
(62)へ向かう方向に順に成形された第1溝面(65a) 、第
2溝面(65b) 及び第3溝面(65c) から成る。第1溝面(6
5a)と第2溝面(65b)との間に第1平滑面(67a)を、第2
溝面(65b)と第3溝面(65c)との間に第2平滑面(67b)を
設ける。溝面(65)において温度が不均一となった水は、
平滑面(67)において水同士が熱交換を行い、その温度分
布が均一化する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To correct unevenness in temperature distribution of supercooled water caused by drift of refrigerant and to stabilize a supercooled state. A heat transfer plate (P) having openings (61) to (64) at four corners is provided with a groove surface (65) and a smooth surface (67).
The third opening (63) serves as an inlet for water, and the second opening (62) serves as an outlet for water. The groove surface (65) extends from the third opening (63) to the second opening.
The first groove surface (65a), the second groove surface (65b), and the third groove surface (65c) formed in order in the direction toward (62). First groove surface (6
5a) and the second groove surface (65b), the first smooth surface (67a)
A second smooth surface (67b) is provided between the groove surface (65b) and the third groove surface (65c). The water with uneven temperature on the groove surface (65)
Water exchanges heat on the smooth surface (67), and the temperature distribution becomes uniform.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プレート式熱交換
器に係り、特に、過冷却水の生成に適したプレート式熱
交換器に関する。The present invention relates to a plate heat exchanger, and more particularly to a plate heat exchanger suitable for producing supercooled water.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、空気調和装置や冷凍装置、冷
蔵装置などにおいて、各種の熱交換器が使用されてい
る。それらの熱交換器のうち、プレート式熱交換器は、
熱通過率が大きくコンパクトな熱交換器として知られて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, various heat exchangers have been used in air conditioners, refrigeration units, refrigeration units, and the like. Among those heat exchangers, the plate heat exchanger is
It is known as a compact heat exchanger having a large heat transfer rate.
【0003】図9に示すように、一般的に、プレート式
熱交換器は、複数枚の略矩形状の伝熱プレート(e) を積
層することにより構成されている。これらの伝熱プレー
ト(e) の四隅部には、開口(a)〜(d)が設けられている。
熱交換を行う各流体の流路は、積層された伝熱プレート
(e) の間に交互に形成されている。各開口(a)〜(d)の周
囲は伝熱プレート(e) の積層方向のいずれか一方に膨出
し、隣り合う伝熱プレート(e) の膨出部分同士が当接し
ている。As shown in FIG. 9, a plate heat exchanger is generally constructed by stacking a plurality of substantially rectangular heat transfer plates (e). Openings (a) to (d) are provided at four corners of these heat transfer plates (e).
The flow path of each fluid that performs heat exchange is a stacked heat transfer plate
(e) are alternately formed. The periphery of each of the openings (a) to (d) swells in one of the lamination directions of the heat transfer plates (e), and the swelling portions of the adjacent heat transfer plates (e) are in contact with each other.
【0004】そして、伝熱プレート(e) の上記開口(a)
〜(d)は、熱交換を行う2流体の流入口(a),(c) 及び流
出口(b),(d) を構成している。また、各伝熱プレート
(e) の中央部には、流体の伝熱を促進する溝面(f) が成
形されている。The opening (a) of the heat transfer plate (e) is
(D) constitute the inlets (a) and (c) and the outlets (b) and (d) of the two fluids that perform heat exchange. Also, each heat transfer plate
In the center of (e), a groove surface (f) for promoting heat transfer of the fluid is formed.
【0005】流入口(a) から流入した一方の流体は、溝
面(f) を通過しながら他方の流体と熱交換を行う。そし
て、熱交換を行った後、流出口(b) から流出する。One of the fluids flowing from the inlet (a) exchanges heat with the other fluid while passing through the groove surface (f). After the heat exchange, it flows out from the outlet (b).
【0006】このように、熱交換を行う2流体は、伝熱
プレート(e) の表面近傍を流れる。しかも、溝面(f) に
よって流れを乱されながら流れるので、伝熱が促進さ
れ、効率的な熱交換を行う。[0006] As described above, the two fluids performing the heat exchange flow near the surface of the heat transfer plate (e). In addition, since the flow is disturbed by the groove surface (f), heat transfer is promoted, and efficient heat exchange is performed.
【0007】ところで、例えば特開平4−251177
号公報に開示されているように、従来より、冷房負荷の
ピーク時における電力需要の軽減およびオフピーク時に
おける電力需要の拡大を図ることに鑑みて、いわゆるダ
イナミック式の氷蓄熱式空気調和装置が用いられてい
る。この種の空気調和装置では、冷房負荷のオフピーク
時に、スラリー状の氷を生成して蓄熱槽に貯蔵してお
き、冷房負荷のピーク時に、この氷を冷熱源として利用
する。By the way, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-251177
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, conventionally, in view of reducing the power demand at the time of the peak of the cooling load and expanding the power demand at the off-peak time, a so-called dynamic ice storage type air conditioner is used. Have been. In this type of air conditioner, when the cooling load is off-peak, slurry ice is generated and stored in a heat storage tank, and the ice is used as a cooling heat source during the peak of the cooling load.
【0008】このようなスラリー状の氷は、過冷却水の
過冷却状態を解消することにより生成される。一般に、
過冷却水は、低温の水を冷媒回路を流れる冷媒の蒸発潜
熱を利用して冷却することにより、生成される。[0008] Such slurry ice is generated by eliminating the supercooled state of the supercooled water. In general,
Supercooled water is generated by cooling low-temperature water using latent heat of vaporization of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、冷媒回路に
設けられた蒸発器では、一般に、冷媒は気液二相状態で
流入する。プレート式熱交換器を上記空気調和装置の過
冷却水生成用の蒸発器として用いた場合、液冷媒とガス
冷媒とではその比重が異なるため、その流路内では、冷
媒は偏流を生じやすい。このような冷媒の偏流が原因と
なり、プレート式熱交換器では以下のような課題があっ
た。In the evaporator provided in the refrigerant circuit, the refrigerant generally flows in a gas-liquid two-phase state. When the plate heat exchanger is used as the evaporator for generating supercooled water in the air conditioner, the specific gravity of the liquid refrigerant is different from that of the gas refrigerant, so that the refrigerant tends to drift in the flow path. Due to such refrigerant drift, the plate-type heat exchanger has the following problems.
【0010】図9に模式的に示すように、冷媒流入口
(a) から流入した気液二相冷媒は、冷媒流出口(b) に向
かって流通する。ここで、気液二相冷媒のうちのガス冷
媒は、気泡となって冷媒流路を流通する。ガス冷媒は液
冷媒に比べて比重が軽いため、冷媒流入口(a) の上方の
領域を流れやすい。その結果、気液二相状態で流入した
冷媒は、液冷媒とガス冷媒とが不均一に混じり合った偏
りのある流れとなる。[0010] As schematically shown in FIG.
The gas-liquid two-phase refrigerant flowing from (a) flows toward the refrigerant outlet (b). Here, the gas refrigerant of the gas-liquid two-phase refrigerant flows in the refrigerant channel as bubbles. Since the gas refrigerant has a lower specific gravity than the liquid refrigerant, it easily flows in the region above the refrigerant inlet (a). As a result, the refrigerant that has flowed in the gas-liquid two-phase state has an uneven flow in which the liquid refrigerant and the gas refrigerant are mixed unevenly.
【0011】周知のように、液冷媒は熱伝達率が大きい
のに対し、ガス冷媒は熱伝達率が小さい。また、液冷媒
は熱交換を行うことにより蒸発するので、熱流束が大き
い。As is well known, liquid refrigerant has a high heat transfer coefficient, whereas gas refrigerant has a low heat transfer coefficient. In addition, since the liquid refrigerant evaporates by performing heat exchange, the heat flux is large.
【0012】一方、上記冷媒と熱交換を行って冷却され
る水は、液体であるため、流路内において偏りの少ない
比較的均一な流れとなる。従って、この水は、冷媒によ
って不均一に冷却されることになる。そのため、流路内
の水は、図10に示すように、温度分布に偏りを生ず
る。On the other hand, the water cooled by performing heat exchange with the refrigerant is a liquid, and therefore has a relatively uniform flow with less deviation in the flow path. Therefore, this water is unevenly cooled by the refrigerant. As a result, the water in the flow path has a bias in the temperature distribution as shown in FIG.
【0013】ところで、過冷却水は、一定の限界温度以
下になるとその過冷却状態を解消する。さらに、過冷却
が解消して氷化した部分は、種氷となって、他の過冷却
水の過冷却状態を解消する要因となる。そのため、過冷
却水の過冷却状態を維持するためには、すべての領域を
上記限界温度よりも高温に維持する必要がある。When the temperature of the supercooled water drops below a certain limit temperature, the supercooled state is eliminated. Further, the portion that has been supercooled and iced becomes seed ice, which is a factor for eliminating the supercooled state of other supercooled water. Therefore, in order to maintain the supercooled state of the supercooled water, it is necessary to maintain all the regions at a temperature higher than the limit temperature.
【0014】一方、過冷却水を効率よく生成するために
は、水の平均温度をできるだけ低温にすることが望まし
い。従って、過冷却状態を維持しつつ効率よく過冷却水
を生成するためには、熱交換器内の過冷却水の温度を均
一化することが好ましい。例えば、平均温度が−3℃の
過冷却水を生成する場合には、局所的に−4℃以下の領
域を有するような温度分布が不均一な状態よりも、すべ
ての領域が−3℃の均一な状態の方が好ましい。限界温
度が−4℃だと仮定すると、このような不均一な状態で
は、−4℃以下の領域で氷化が起こるからである。On the other hand, in order to efficiently generate supercooled water, it is desirable to make the average temperature of the water as low as possible. Therefore, in order to efficiently generate the supercooled water while maintaining the supercooled state, it is preferable to equalize the temperature of the supercooled water in the heat exchanger. For example, when supercooled water having an average temperature of −3 ° C. is generated, all regions have a temperature of −3 ° C., compared to a state in which the temperature distribution is locally non-uniform and has a region of −4 ° C. or less. A uniform state is preferred. This is because, assuming that the limit temperature is −4 ° C., in such a non-uniform state, icing occurs in a region of −4 ° C. or less.
【0015】ところが、上述の通り、従来のプレート式
熱交換器では、冷媒の偏流により、過冷却水の温度分布
が不均一になっていた。そのため、過冷却解消による流
路の閉塞を防止するため、過冷却水の最も低温領域の温
度を、上記限界温度よりも高温にする必要があった。そ
の結果、過冷却水の平均温度を低くすることができず、
スラリー状の氷の生成効率を向上することに限界があっ
た。However, as described above, in the conventional plate heat exchanger, the temperature distribution of the supercooled water has been uneven due to the drift of the refrigerant. Therefore, in order to prevent blockage of the flow path due to elimination of the supercooling, the temperature of the lowest temperature region of the supercooled water needs to be higher than the above-mentioned limit temperature. As a result, the average temperature of the supercooled water cannot be lowered,
There is a limit to improving the efficiency of producing slurry ice.
【0016】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、冷媒の偏流に起因す
る熱媒体の温度分布の不均一を是正し、熱媒体の過冷却
状態を安定化させることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to correct the non-uniformity of the temperature distribution of the heat medium due to the drift of the refrigerant and to reduce the supercooled state of the heat medium. It is to stabilize.
【0017】[0017]
【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、熱媒体の流路に、熱媒体同士が混合して
熱交換を行う部分を設けることとした。このことによ
り、当該部分以外の部分で熱媒体の温度分布が不均一と
なったとしても、当該部分において熱媒体同士が熱交換
を行うので、その温度分布は均一化される。In order to achieve the above object, according to the present invention, a portion for performing heat exchange by mixing heat media with each other is provided in a heat medium flow path. Thus, even if the temperature distribution of the heat medium becomes non-uniform in a portion other than the portion, the heat medium exchanges heat in the portion, so that the temperature distribution is made uniform.
【0018】具体的には、請求項1に記載の発明が講じ
た手段は、積層された複数の伝熱プレート(P) 間に、熱
媒体が流れる熱媒体流路(B) と、冷媒が流れる冷媒流路
(A)とが交互に形成され、熱媒体と冷媒との間で熱交換
を行わせるプレート式熱交換器において、上記伝熱プレ
ート(P) は、熱媒体と冷媒との熱交換を促進させる伝熱
促進溝(53a,53b,54a,54b) が設けられた主熱交換部(65)
と、上記熱媒体通路(B) 内において、上記主熱交換部(6
5)を流通した熱媒体を混合させて該熱媒体同士を熱交換
させることにより、熱媒体の流れ方向と直交する方向の
温度分布を均一化させる温度分布解消部(67)とを備えて
いる構成としたものである。More specifically, the means of the first aspect of the present invention is to provide a heating medium flow path (B) through which a heating medium flows between a plurality of stacked heat transfer plates (P); Flowing refrigerant channel
(A) are alternately formed, and in the plate heat exchanger that performs heat exchange between the heat medium and the refrigerant, the heat transfer plate (P) promotes heat exchange between the heat medium and the refrigerant. Main heat exchange section (65) provided with heat transfer promotion grooves (53a, 53b, 54a, 54b)
And the main heat exchange section (6) in the heat medium passage (B).
5) a temperature distribution eliminating section (67) for mixing the heat medium circulated through the heat medium and exchanging heat between the heat medium to make the temperature distribution in a direction orthogonal to the flow direction of the heat medium uniform. It is configured.
【0019】上記発明特定事項により、熱媒体は、主熱
交換部(65)において、冷媒と活発に熱交換を行う。そし
て、主熱交換部(65)で温度分布が不均一になったとして
も、温度分布解消部(67)において熱媒体同士が混合して
熱交換を行うので、その温度分布が均一化される。その
ため、例えば蓄熱媒体を過冷却する際には、蓄熱媒体の
平均の過冷却度を高めることができ、その過冷却状態が
安定する。従って、効率の良い製氷動作が行われること
になる。According to the above-mentioned invention specific matter, the heat medium actively exchanges heat with the refrigerant in the main heat exchange section (65). And even if the temperature distribution becomes non-uniform in the main heat exchange unit (65), the temperature distribution is uniform because the heat medium is mixed and heat exchanged in the temperature distribution eliminating unit (67). . Therefore, for example, when supercooling the heat storage medium, the average degree of supercooling of the heat storage medium can be increased, and the supercooled state is stabilized. Therefore, an efficient ice making operation is performed.
【0020】請求項2に記載の発明が講じた手段は、請
求項1に記載のプレート式熱交換器において、伝熱プレ
ート(P) には、溝面(65)と平滑面(67)とが熱媒体の流れ
方向に交互に形成され、主熱交換部の伝熱促進溝(53a,5
3b,54a,54b) は、上記溝面(65)によって構成されている
一方、温度分布解消部は、上記平滑面(67)によって構成
されている構成としたものである。According to a second aspect of the present invention, in the plate heat exchanger according to the first aspect, the heat transfer plate (P) has a groove surface (65) and a smooth surface (67). Are alternately formed in the flow direction of the heat medium, and the heat transfer promoting grooves (53a, 5
3b, 54a, 54b) are configured by the groove surface (65), while the temperature distribution eliminating section is configured by the smooth surface (67).
【0021】上記発明特定事項により、熱媒体及び冷媒
は、溝面(65)によって流れが乱され、互いの熱交換が促
進される。一方、平滑面(67)においては、温度分布の異
なる熱媒体同士が混じり合うので、それらは熱交換を行
い、温度分布は均一化する。溝面(65)と平滑面(67)と
は、熱媒体の流れ方向に交互に形成されているので、熱
媒体は、溝面(65)及び平滑面(67)を交互に流れることに
なる。その結果、溝面(65)において温度分布が不均一に
なった熱媒体は、その後平滑面(67)を流れて温度分布が
均一化される。そのため、不均一の程度が大きくなる前
に均一化されることになり、熱媒体の温度分布は確実に
均一化される。According to the above aspect of the present invention, the flow of the heat medium and the refrigerant is disturbed by the groove surface (65), and the mutual heat exchange is promoted. On the other hand, on the smooth surface (67), since heat media having different temperature distributions are mixed with each other, they perform heat exchange, and the temperature distribution becomes uniform. Since the groove surface (65) and the smooth surface (67) are formed alternately in the flow direction of the heat medium, the heat medium alternately flows through the groove surface (65) and the smooth surface (67). . As a result, the heat medium having a non-uniform temperature distribution on the groove surface (65) flows on the smooth surface (67) thereafter, and the temperature distribution is made uniform. Therefore, the temperature distribution is uniformed before the degree of non-uniformity increases, and the temperature distribution of the heat medium is surely uniformized.
【0022】請求項3に記載の発明が講じた手段は、請
求項2に記載のプレート式熱交換器において、溝面(65)
は、伝熱プレート(P) の長手方向に順に成形された互い
に独立な第1溝面(65a) 、第2溝面(65b) 及び第3溝面
(65c) から構成される一方、平滑面(67)は、上記第1溝
面(65a) と上記第2溝面(65b) との間に形成された第1
平滑面(67a) と、該第2溝面(65b) と上記第3溝面(65
c) との間に形成された第2平滑面(67b) とから構成さ
れている構成としたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a plate type heat exchanger according to the second aspect, wherein the groove surface (65) is provided.
Are a first groove surface (65a), a second groove surface (65b), and a third groove surface formed independently of each other in the longitudinal direction of the heat transfer plate (P).
(65c), while the smooth surface (67) has a first surface formed between the first groove surface (65a) and the second groove surface (65b).
The smooth surface (67a), the second groove surface (65b) and the third groove surface (65
c) and a second smooth surface (67b) formed between them.
【0023】上記発明特定事項により、具体的な構成に
より、溝面(65)と平滑面(67)とが、熱媒体の流れ方向に
交互に形成されることになる。According to the above-mentioned specific features of the invention, the groove surface (65) and the smooth surface (67) are alternately formed in the flow direction of the heat medium by a specific configuration.
【0024】請求項4に記載の発明が講じた手段は、請
求項2または3のいずれか一つに記載のプレート式熱交
換器において、溝面(65)は、平板状の伝熱プレート(P)
の一部を波板状に成形することにより構成されている一
方、平滑面(67)は、上記伝熱プレート(P) の平板面によ
り構成されている構成としたものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the plate type heat exchanger according to any one of the second and third aspects, wherein the groove surface (65) has a flat heat transfer plate ( P)
Is formed by corrugating a part of the heat transfer plate (P), while the smooth surface (67) is formed by the flat plate surface of the heat transfer plate (P).
【0025】上記発明特定事項により、具体的かつ簡易
な構成により、溝面(65)及び平滑面(67)が得られること
になる。According to the above-mentioned specific features of the invention, the groove surface (65) and the smooth surface (67) can be obtained with a specific and simple configuration.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0027】−空気調和装置(10)の構成− 実施形態1に係るプレート式熱交換器(50)が搭載された
空気調和装置(10)は、冷媒循環回路(20)と水循環回路(3
0)とから構成されている。-Configuration of Air Conditioner (10)-The air conditioner (10) equipped with the plate heat exchanger (50) according to the first embodiment includes a refrigerant circulation circuit (20) and a water circulation circuit (3).
0).
【0028】冷媒循環回路(20)は、圧縮機(21)、四路切
換弁(22)、室外熱交換器(23)、室外電動膨張弁(EV-1)、
室内電動膨張弁(EV-2)、室内熱交換器(24)、及びアキュ
ムレータ(25)が、冷媒配管(26)によって接続されて構成
される可逆運転自在なメイン冷媒回路(27)を備えてい
る。さらに、冷媒循環回路(20)には、蓄熱冷媒回路(2
a)、種氷回路(2b)、及びホットガス回路(2c)が設けられ
ている。The refrigerant circuit (20) includes a compressor (21), a four-way switching valve (22), an outdoor heat exchanger (23), an outdoor electric expansion valve (EV-1),
An indoor electric expansion valve (EV-2), an indoor heat exchanger (24), and an accumulator (25) are provided with a reversible operable main refrigerant circuit (27) configured by being connected by a refrigerant pipe (26). I have. Further, the refrigerant circulation circuit (20) has a heat storage refrigerant circuit (2
a), a seed ice circuit (2b), and a hot gas circuit (2c) are provided.
【0029】蓄熱冷媒回路(2a)は、後述する冷蓄熱運転
時に冷媒が循環する回路であって、一端がメイン冷媒回
路(27)の室外熱交換器(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(25)との
間に接続されている。この蓄熱冷媒回路(2a)には、第1
電磁弁(SV-1)、予熱器(11)、蓄熱電動膨張弁(EV-3)、本
実施形態に係るプレート式熱交換器(50)、及び第2電磁
弁(SV-2)が順に設けられている。The heat storage refrigerant circuit (2a) is a circuit through which the refrigerant circulates during a cold heat storage operation, which will be described later. The other end is connected between the four-way switching valve (22) and the accumulator (25). The heat storage refrigerant circuit (2a) has a first
The solenoid valve (SV-1), the preheater (11), the heat storage electric expansion valve (EV-3), the plate heat exchanger (50) according to the present embodiment, and the second solenoid valve (SV-2) are sequentially arranged. Is provided.
【0030】種氷回路(2b)は、水循環回路(30)において
種氷を生成させ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)とプレート式熱
交換器(50)との間に、他端がプレート式熱交換器(50)と
第2電磁弁(SV-2)との間に接続されている。この種氷回
路(2b)には、キャピラリーチューブ(CP)及び種氷生成器
(13)が順に設けられている。The seed ice circuit (2b) is a circuit for generating seed ice in the water circulation circuit (30). One end of the seed ice circuit (2b) is connected to the heat storage electric expansion valve (EV-3) in the heat storage refrigerant circuit (2a). The other end is connected between the heat exchanger (50) and the plate-type heat exchanger (50) and the second solenoid valve (SV-2). The seed ice circuit (2b) includes a capillary tube (CP) and a seed ice generator.
(13) are provided in order.
【0031】ホットガス回路(2c)は、蓄熱槽(31)に蓄え
られた氷を利用する冷房運転時等に圧縮機(21)の吐出冷
媒をプレート式熱交換器(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)とプレート式熱交換器(50)と
の間に接続され、第3電磁弁(SV-3)を備えている。The hot gas circuit (2c) supplies a refrigerant discharged from the compressor (21) to the plate heat exchanger (50) during a cooling operation or the like utilizing ice stored in the heat storage tank (31). And
One end is on the discharge side of the compressor (21), and the other end is a heat storage refrigerant circuit (2a).
And a third solenoid valve (SV-3) connected between the second solenoid valve (SV-2) and the plate heat exchanger (50).
【0032】以上が冷媒循環回路(20)の構成である。The configuration of the refrigerant circuit (20) has been described above.
【0033】一方、水循環回路(30)は、図2に示すよう
に、蓄熱槽(31)、ポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(3
3)、プレート式熱交換器(50)、及び過冷却解消器(34)が
水配管(35)によって順に接続されて構成されている。On the other hand, as shown in FIG. 2, the water circulation circuit (30) includes a heat storage tank (31), a pump (32), a preheater (11), and a mixer (3).
3), a plate-type heat exchanger (50), and a supercooler (34) are sequentially connected by a water pipe (35).
【0034】このように、プレート式熱交換器(50)は、
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
冷却状態にまで冷却する過冷却熱交換器として用いられ
る。As described above, the plate heat exchanger (50)
Heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the refrigerant circulation circuit (20) and the water flowing through the water circulation circuit (30), and is used as a supercooling heat exchanger that cools the water to a supercooled state during the cold storage operation.
【0035】予熱器(11)は、冷媒循環回路(20)を流れる
冷媒によって蓄熱槽(31)から流れてきた氷水を加熱し
て、水配管(35)を流れる氷片を融解する熱交換器であ
る。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。種氷生成器(13)は、水
配管(35)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)を流れる
冷媒によって冷却氷化し、それを種氷として過冷却解消
器(34)に向かって供給する。過冷却解消器(34)は、種氷
生成器(13)で生成された種氷とプレート式熱交換器(50)
で生成された過冷却水とを撹拌して、その過冷却状態を
解消する。The preheater (11) heats the ice water flowing from the heat storage tank (31) by the refrigerant flowing through the refrigerant circulation circuit (20), and melts the ice chips flowing through the water pipe (35). It is. The mixer (33) stirs the water and ice heated by the preheater (11) to promote melting of the ice. The seed ice generator (13) cools part of the water flowing through the water pipe (35) with the refrigerant flowing through the refrigerant circulation circuit (20) and turns it into seed ice toward the supercooling canceller (34). Supply. The subcooling eliminator (34) is a plate-type heat exchanger (50) with the seed ice generated by the seed ice generator (13).
The supercooled water generated in the above is stirred to eliminate the supercooled state.
【0036】−プレート式熱交換器(50)の構成− 次に、プレート式熱交換器(50)の構成について説明す
る。-Configuration of Plate Type Heat Exchanger (50)-Next, the configuration of the plate type heat exchanger (50) will be described.
【0037】図3の分解斜視図に示すように、プレート
式熱交換器(50)は、2枚のフレーム(51),(52)の間に、
複数枚の伝熱プレート(P) が積層されて構成されてい
る。As shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the plate heat exchanger (50) is provided between two frames (51) and (52).
A plurality of heat transfer plates (P) are stacked.
【0038】伝熱プレート(P) は、金属製の平板から成
り、後述するように、その一部がプレス加工によって波
板状に成形されて溝面(65)を構成している。なお、図3
においては、プレート式熱交換器(50)の全体構成の理解
を容易にするために、波形状の図示は省略している。こ
れら伝熱プレート(P) は、波形状の異なる2種類の伝熱
プレート、すなわち第1タイプの伝熱プレートである第
1プレート(P1)と、第2タイプの伝熱プレートとである
第2プレート(P2)とから構成されている。そして、プレ
ート式熱交換器(50)は、第1プレート(P1)と第2プレー
ト(P2)とが一定の間隔を存して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構成されてい
る。The heat transfer plate (P) is made of a metal flat plate, and as will be described later, a part thereof is formed into a corrugated plate by press working to form a groove surface (65). Note that FIG.
In the figure, in order to facilitate understanding of the entire configuration of the plate heat exchanger (50), illustration of a wave shape is omitted. These heat transfer plates (P) are composed of two types of heat transfer plates having different wave shapes, that is, a first plate (P1), which is a first type of heat transfer plate, and a second plate, which is a second type of heat transfer plate. And a plate (P2). In the plate heat exchanger (50), the first plate (P1) and the second plate (P2) are alternately overlapped with a certain interval, and are integrally joined by brazing. It is configured.
【0039】一方のフレーム(51)には、その四隅部に開
口が形成され、配管(75)〜(78)がそれぞれ接続されてい
る。すなわち、フレーム(51)の左下部には冷媒導入配管
(75)が、左上部には冷媒導出配管(78)が、右下部には水
導入配管(77)が、右上部には水導出配管(76)がそれぞれ
接続されている。Openings are formed at the four corners of one frame (51), and pipes (75) to (78) are connected to each other. That is, the refrigerant introduction pipe is provided at the lower left of the frame (51).
(75), a refrigerant outlet pipe (78) is connected to the upper left, a water inlet pipe (77) is connected to the lower right, and a water outlet pipe (76) is connected to the upper right.
【0040】各伝熱プレート(P) の周縁部(66)は、中央
部に比べて肉厚に形成されており、隣り合う伝熱プレー
ト(P) の周縁部(66)同士がろう付けされることによって
互いに接合されるように形成されている。The peripheral portion (66) of each heat transfer plate (P) is formed thicker than the central portion, and the peripheral portions (66) of adjacent heat transfer plates (P) are brazed to each other. Are formed so as to be joined to each other.
【0041】また、各伝熱プレート(P) には、その四隅
部に開口(61)〜(64)が設けられている。伝熱プレート
(P) の左下部には第1開口(61)が、右上部には第2開口
(62)が、右下部には第3開口(63)が、左上部には第4開
口(64)がそれぞれ設けられている。Each of the heat transfer plates (P) has openings (61) to (64) at four corners thereof. Heat transfer plate
(P) has a first opening (61) at the lower left and a second opening at the upper right.
(62), a third opening (63) is provided at the lower right, and a fourth opening (64) is provided at the upper left.
【0042】伝熱プレート(P) の接合に際して、所定の
開口(61)〜(64)の周囲には、水と冷媒との混合を防止す
るシール部材(71)が挟まれる。具体的には、冷媒流路
(A) を形成する面には、第3開口(63)及び第2開口(62)
の周囲にシール部材(71)が挟まれている。一方、水流路
(B) を形成する面には、第1開口(61)及び第4開口(64)
の周囲にシール部材(71)が挟まれている。つまり、伝熱
プレート(P) の間には、水流路(B) に冷媒が流入せず、
かつ冷媒流路(A) に水が流入しないように、所定の開口
(61)〜(64)の周囲を覆うシール部材(71)が設けられてい
る。その結果、第1開口(61)は各冷媒流路(A) への冷媒
流入口を構成し、第4開口(64)は冷媒流出口を構成す
る。一方、第3開口(63)は各水流路(B) への水流入口(6
3a) を構成し、第2開口(62)は水流出口(62a) を構成す
る。また、伝熱プレート(P) を積層することにより、冷
媒導入配管(75)に通じる冷媒分流通路(91)が第1開口(6
1)とシール部材(71)とにより区画形成され、冷媒導出配
管(78)に通じる冷媒合流通路(94)が第4開口(64)とシー
ル部材(71)とにより区画形成される。また、水導入配管
(77)に通じる水分流通路(93)が第3開口(63)とシール部
材(71)とにより区画形成され、水導出配管(76)に通じる
水合流通路(92)が第2開口(62)とシール部材(71)とによ
り区画形成される。At the time of joining the heat transfer plate (P), a seal member (71) for preventing mixing of water and the refrigerant is sandwiched around predetermined openings (61) to (64). Specifically, the refrigerant flow path
A third opening (63) and a second opening (62) are formed on the surface forming (A).
Is surrounded by a seal member (71). Meanwhile, the water channel
The surface forming (B) has a first opening (61) and a fourth opening (64).
Is surrounded by a seal member (71). That is, no refrigerant flows into the water flow path (B) between the heat transfer plates (P),
In order to prevent water from flowing into the refrigerant flow path (A),
A seal member (71) covering the periphery of (61) to (64) is provided. As a result, the first opening (61) forms a refrigerant inlet to each of the refrigerant flow paths (A), and the fourth opening (64) forms a refrigerant outlet. On the other hand, the third opening (63) has a water inlet (6) for each water flow path (B).
3a), and the second opening (62) forms a water outlet (62a). Further, by stacking the heat transfer plates (P), the refrigerant distribution passages (91) leading to the refrigerant introduction pipes (75) have the first openings (6).
1) and a sealing member (71), and a refrigerant merging passage (94) leading to the refrigerant outlet pipe (78) is defined by the fourth opening (64) and the sealing member (71). Also, water introduction piping
A water flow passage (93) leading to the water (77) is defined by the third opening (63) and the sealing member (71), and a water merging passage (92) leading to the water lead-out pipe (76) has a second opening (62). ) And the sealing member (71).
【0043】上記のような構成により、各伝熱プレート
(P) の間には、冷媒流路(A) と水流路(B) とが交互に形
成されている。つまり、図3に示す実線矢印のように、
冷媒は冷媒導入配管(75)から冷媒分流通路(91)に導入さ
れ、各第1開口(61,61,…)を経て冷媒流路(A,A,…)に流
入する。冷媒流路(A,A,…)を通過した冷媒は、各第4開
口(64,64,…)を通じて冷媒合流通路(94)に流出し、冷媒
導出配管(78)から導出されるようになっている。同様
に、水は、図3に破線矢印のように、水導入配管(77)か
ら水分流通路(93)に導入され、各第3開口(63,63,…)か
ら水流路(B,B,…)に流入する。その後、各第2開口(62,
62,…)を経て水合流通路(92)に流出し、水導出配管(76)
から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(P)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。With the above configuration, each heat transfer plate
Between (P), refrigerant flow paths (A) and water flow paths (B) are alternately formed. That is, as shown by the solid arrow in FIG.
The refrigerant is introduced from the refrigerant introduction pipe (75) into the refrigerant distribution passage (91), and flows into the refrigerant flow paths (A, A,...) Through the first openings (61, 61,...). The refrigerant that has passed through the refrigerant flow paths (A, A,...) Flows out through the fourth openings (64, 64,...) Into the refrigerant merging passage (94), and is drawn out from the refrigerant outlet pipe (78). Has become. Similarly, water is introduced into the water flow passage (93) from the water introduction pipe (77) as shown by the dashed arrow in FIG. 3, and the water flow passages (B, B, B) from each of the third openings (63, 63,...). ,…). Then, each second opening (62,
62, ...) and flows out to the water merging passage (92), and the water outlet pipe (76)
Is derived from Thus, the refrigerant and the water are configured to exchange heat via the heat transfer plate (P).
【0044】次に、本発明の特徴となる伝熱プレート
(P) の構成について説明する。上述したように、伝熱プ
レート(P) は、第1プレート(P1)と第2プレート(P2)と
から構成されている。まず、第1プレート(P1)について
説明する。Next, a heat transfer plate which is a feature of the present invention.
The configuration of (P) will be described. As described above, the heat transfer plate (P) includes the first plate (P1) and the second plate (P2). First, the first plate (P1) will be described.
【0045】図4に示すように、第1プレート(P1)に
は、溝面(65)と平滑面(67)とが設けられている。As shown in FIG. 4, the first plate (P1) is provided with a groove surface (65) and a smooth surface (67).
【0046】溝面(65)は、冷媒及び水の流れの乱れを大
きくし、それらの熱交換を促進する主熱交換部を構成し
ている。この溝面(65)の溝形状は、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た波形状となっている。この波
形状は、山部と谷部の延長方向が、図4の右方向に向か
うにしたがって上側に傾斜するように成形された上方傾
斜部(53a) と、下側に傾斜するように成形された下方傾
斜部(53b) とが交互に形成されたいわゆるヘリンボーン
形状となっている。溝面(65)は、第1プレート(P1)の長
手方向に間欠的に設けられた第1溝面(65a) 、第2溝面
(65b) 及び第3溝面(65c) から構成されている。The groove surface (65) constitutes a main heat exchange section for increasing the turbulence of the flow of the refrigerant and water and promoting heat exchange between them. The groove shape of the groove surface (65) is a wave shape in which peaks (thick line portions in FIG. 4) and valleys (thin line portions in FIG. 4) forming a wave are alternately formed. This corrugated shape is formed so that the extension direction of the peaks and valleys is inclined upward to the right in FIG. 4 and the upper inclined portion (53a) is inclined downward. And a downwardly inclined portion (53b). The groove surface (65) includes a first groove surface (65a) intermittently provided in the longitudinal direction of the first plate (P1), and a second groove surface.
(65b) and a third groove surface (65c).
【0047】平滑面(67)は、温度分布の不均一な水同士
を混合させて熱交換させ、その温度分布を均一化させる
温度分布解消部を構成している。この平滑面(67)は、伝
熱プレート(P) の表面に矩形上に形成された第1平滑面
(67a) 及び第2平滑面(67b)から構成されている。第1
平滑面(67a) は、第1溝面(65a) と第2溝面(65b) との
間に設けられ、第2平滑面(67b) は、第2溝面(65b) と
第3溝面(65c) との間に設けられている。つまり、溝面
(65)は、伝熱プレート(P) の長手方向、言い換えると水
の流れ方向に向かって間欠的に設けられている。従っ
て、溝面(65)と平滑面(67)とは、伝熱プレート(P) の長
手方向に向かって交互に形成されている。The smooth surface (67) constitutes a temperature distribution eliminating section for mixing water having non-uniform temperature distribution with each other and exchanging heat to make the temperature distribution uniform. This smooth surface (67) is a first smooth surface formed in a rectangular shape on the surface of the heat transfer plate (P).
(67a) and a second smooth surface (67b). First
The smooth surface (67a) is provided between the first groove surface (65a) and the second groove surface (65b), and the second smooth surface (67b) is formed between the second groove surface (65b) and the third groove surface. (65c). That is, the groove surface
(65) is provided intermittently in the longitudinal direction of the heat transfer plate (P), in other words, in the flow direction of water. Therefore, the groove surface (65) and the smooth surface (67) are alternately formed in the longitudinal direction of the heat transfer plate (P).
【0048】一方、図5に示すように、第2プレート(P
2)も、第1プレート(P1)と同様に、四隅部に開口(61)〜
(64)が形成されているとともに、その他の部分に溝面(6
5)及び平滑面(67)が形成されている。この第2プレート
(P2)の溝面(65)の形状は、山部と谷部の延長方向が第1
プレート(P1)のものと異なっている。すなわち、上述し
た第1プレート(P1)では、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プレート(P2)で
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。その他の形状は、第1プレート(P1)と同様であ
る。On the other hand, as shown in FIG.
2), similarly to the first plate (P1), openings (61) to
(64) is formed, and the groove surface (6
5) and a smooth surface (67) are formed. This second plate
The shape of the groove surface (65) of (P2) is such that the extension direction of the peaks and valleys is the first.
It is different from the plate (P1). That is, in the above-described first plate (P1), as shown in FIG. 4, the herringbone shape is configured in the order of the upper inclined portion (53a) and the lower inclined portion (53b) from the left end, while In the plate (P2), as shown in FIG. 5, from the left end, a downward inclined portion (54b),
The herringbone shape is formed in the order of the upper inclined portion (54a). Other shapes are the same as those of the first plate (P1).
【0049】−運転動作− 次に、空気調和装置(10)の運転動作(冷蓄熱運転動作)
について説明する。-Operation- Next, the operation of the air conditioner (10) (cold heat storage operation).
Will be described.
【0050】蓄熱槽(31)にスラリー状の氷を蓄える冷蓄
熱運転では、図1に示すように、四路切換弁(22)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) は閉鎖さ
れる。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。In the cold heat storage operation in which the slurry ice is stored in the heat storage tank (31), the four-way switching valve (22) is switched to the solid line side as shown in FIG. Is adjusted to a predetermined opening degree, while the other electric expansion valves (EV-1, EV-2) are closed. The first and second solenoid valves (SV-1, SV-2) are open, and the third solenoid valve (SV-3) is closed.
【0051】この状態において、冷媒循環回路(20)で
は、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、図1に実線矢印
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、プレート式熱交換器(50)内で水と熱交換し
て蒸発し、この水を過冷却状態にまで冷却する。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。In this state, in the refrigerant circulation circuit (20), the refrigerant discharged from the compressor (21) exchanges heat with the outside air in the outdoor heat exchanger (23) as shown by a solid line arrow in FIG. To condense. After that, the refrigerant is decompressed by the heat storage electric expansion valve (EV-3), exchanges heat with water in the plate heat exchanger (50), evaporates, and cools the water to a supercooled state. Thereafter, the refrigerant is sucked into the compressor (21) via the accumulator (25).
【0052】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)の下流側から種氷回路(2b)に分流
し、キャピラリチューブ(CP)により減圧された後、種氷
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。この種氷生成器(13)において、冷
媒は、水配管(35)を流れる水と熱交換し、種氷を水配管
(35)の内壁面に生成する。In this operation, a part of the refrigerant is
After being diverted from the downstream side of the heat storage electric expansion valve (EV-3) to the seed ice circuit (2b), the pressure is reduced by the capillary tube (CP), and the pressure is reduced by the seed ice generator (13), and the accumulator (25) Is sucked into the compressor (21). In the seed ice generator (13), the refrigerant exchanges heat with water flowing through the water pipe (35), and the seed ice is removed from the water pipe.
Generated on the inner wall of (35).
【0053】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。図2に示すよう
に、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)で攪拌される。
その後、この水はプレート式熱交換器(50)内で冷媒と熱
交換して冷却され、所定の過冷却状態になってプレート
式熱交換器(50)から流出する。そして、プレート式熱交
換器(50)から流出した過冷却状態の水は、種氷生成器(1
3)において更に冷却され、種氷を水配管(35)の内壁面に
生成する。その後、この種氷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器(34)に供給さ
れる。そして、過冷却解消器(34)において、氷核と過冷
却水とが攪拌され、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。On the other hand, in the water circulation circuit (30), water is circulated by driving the pump (32). As shown in FIG. 2, the water flowing out of the heat storage tank (31) passes through a pump (32),
After being heated by the preheater (11), it is stirred by the mixer (33).
Thereafter, the water is cooled by exchanging heat with the refrigerant in the plate heat exchanger (50), and is cooled to a predetermined supercooled state, and flows out of the plate heat exchanger (50). The supercooled water flowing out of the plate heat exchanger (50) is supplied to the seed ice generator (1).
It is further cooled in 3), and seed ice is generated on the inner wall surface of the water pipe (35). Subsequently, ice nuclei are formed around the seed ice,
The supercooled water containing the ice nuclei is supplied to the supercooler (34). Then, the ice nuclei and the supercooled water are agitated in the supercooling canceller (34), so that slurry-like ice for heat storage is generated and collected and stored in the heat storage tank (31).
【0054】−プレート式熱交換器(50)内の冷媒及び水
の流れ− 次に、プレート式熱交換器(50)内の冷媒及び水の流れに
ついて、具体的に説明する。-Flow of refrigerant and water in plate heat exchanger (50)-Next, the flow of refrigerant and water in the plate heat exchanger (50) will be specifically described.
【0055】プレート式熱交換器(50)に流入する冷媒
は、気液二相状態の低温冷媒である。この気液二相冷媒
は、図3に実線矢印で示すように、冷媒導入配管(75)を
経て、冷媒分流通路(91)に導入される。そして、この冷
媒分流通路(91)から各第1開口(61,61,…)を通じて各冷
媒流路(A,A,…)に流入する。そして、各冷媒流路(A,A,
…)を上向きに流れ、隣り合う水流路(B,B,…)内の水と
熱交換を行って蒸発し、水を冷却する。蒸発した冷媒
は、各第4開口(64,64,…)を通じて各冷媒流路(A,A,…)
を流出し、冷媒合流通路(94)において合流する。そし
て、冷媒合流通路(94)内の冷媒は、冷媒導出配管(78)を
経てプレート式熱交換器(50)から導出される。The refrigerant flowing into the plate heat exchanger (50) is a low-temperature refrigerant in a gas-liquid two-phase state. The gas-liquid two-phase refrigerant is introduced into the refrigerant distribution passage (91) through the refrigerant introduction pipe (75) as shown by a solid line arrow in FIG. Then, the refrigerant flows from the refrigerant distribution passages (91) into the respective refrigerant flow paths (A, A,...) Through the first openings (61, 61,...). Then, each refrigerant flow path (A, A,
) Flows upward, exchanges heat with water in the adjacent water flow paths (B, B,...), Evaporates, and cools the water. The evaporated refrigerant flows through each of the refrigerant passages (A, A,...) Through each of the fourth openings (64, 64,...).
And merges in the refrigerant merging passage (94). Then, the refrigerant in the refrigerant merging passage (94) is led out of the plate heat exchanger (50) through the refrigerant outlet pipe (78).
【0056】一方、水は、水導入配管(77)を通じて水分
流通路(93)に導入された後、各第3開口(63,63,…)を経
て各水流路(B,B,…)に流入する。水流路(B) において、
水は、第3開口(63)から第2開口(62)に向かって、上向
きに流れる。On the other hand, water is introduced into the water flow passage (93) through the water introduction pipe (77), and then passes through the third openings (63, 63,...) To the respective water passages (B, B,...). Flows into. In the water channel (B),
Water flows upward from the third opening (63) toward the second opening (62).
【0057】図6に示すように、水流入口(63a) から流
入した水は、まず、第1溝面(65a)を流れる。この第1
溝面(65a) において、水と冷媒は、ともに流れが乱さ
れ、活発に熱交換を行う。しかし、冷媒は気液二相状態
であるため、ガス冷媒と液冷媒とが不均一に混ざり合っ
て流れ、冷媒流路(A) 内で偏流となることがある。その
ため、局所的には、専らガス冷媒が存在する領域や専ら
液冷媒が存在する領域が形成される。ガス冷媒と液冷媒
とでは熱伝達率が異なるため、水を冷却する程度が異な
る。そのため、第1溝面(65a) を流れる水にあっては、
冷却の程度の大きい領域と、冷却の程度の小さい領域と
が混在し、その温度分布は不均一となる。具体的には、
冷媒流路(A) 内の専ら液冷媒が流れる領域に隣接する領
域の水は、温度が低くなる。これに対して、専らガス冷
媒が流れる領域に隣接する領域の水は、温度が高くな
る。その結果、水の温度分布は、図6の等温線Aに示す
ような分布となる。このように、水は、不均一な温度分
布を持った状態で第1溝面(65a) から第1平滑面(67a)
に流入する。As shown in FIG. 6, the water flowing from the water inlet (63a) first flows through the first groove surface (65a). This first
In the groove surface (65a), the flow of the water and the refrigerant is both disturbed, and heat exchange is actively performed. However, since the refrigerant is in a gas-liquid two-phase state, the gas refrigerant and the liquid refrigerant may flow non-uniformly and mix, causing a drift in the refrigerant flow path (A). Therefore, an area where gas refrigerant exists exclusively and an area where liquid refrigerant exclusively exists are locally formed. Since the gas refrigerant and the liquid refrigerant have different heat transfer coefficients, the degree of cooling water is different. Therefore, in the water flowing through the first groove surface (65a),
A region having a large degree of cooling and a region having a small degree of cooling are mixed, and the temperature distribution is non-uniform. In particular,
The temperature of the water in the region adjacent to the region where the liquid refrigerant flows exclusively in the refrigerant channel (A) becomes low. On the other hand, the temperature of the water in the region adjacent to the region in which the gas refrigerant flows is high. As a result, the temperature distribution of water has a distribution as shown by the isotherm A in FIG. As described above, the water flows from the first groove surface (65a) to the first smooth surface (67a) in an uneven temperature distribution state.
Flows into.
【0058】第1平滑面(67a) においては、温度の異な
った領域の水同士が合流する。その結果、温度の異なる
水同士が熱交換を行い、水の温度分布は流れ方向に徐々
に均一化される。つまり、等温線Bに示すように、流れ
方向に直交する方向の温度分布が徐々に平準化される。
その結果、第1平滑面(67a) から第2溝面(65b) に流入
する水は、ほぼ均一な温度分布を有する流れとなる。な
お、第1平滑面(67a)においても、水は冷媒によって冷
却されているのは勿論である。On the first smooth surface (67a), water in regions having different temperatures merge with each other. As a result, water having different temperatures performs heat exchange, and the temperature distribution of the water is gradually made uniform in the flow direction. That is, as shown by the isotherm B, the temperature distribution in the direction orthogonal to the flow direction is gradually leveled.
As a result, the water flowing from the first smooth surface (67a) to the second groove surface (65b) becomes a flow having a substantially uniform temperature distribution. It is needless to say that the water is cooled by the refrigerant also on the first smooth surface (67a).
【0059】第1平滑面(67a) を通過した後、水と冷媒
は、第2溝面(65b) において再び活発に熱交換を行う。
そして、等温線Cに示すように、第1溝面(65a) と同様
に、水の温度分布は不均一な状態となる。After passing through the first smooth surface (67a), the water and the refrigerant actively exchange heat again on the second groove surface (65b).
Then, as indicated by the isotherm C, the temperature distribution of water becomes non-uniform, as in the case of the first groove surface (65a).
【0060】その後、第2溝面(65b) から第2平滑面(6
7b) に流入した水は、第1平滑面(67a) と同様にして、
再びその温度分布が均一化される。Thereafter, the second smooth surface (6b) is moved from the second groove surface (65b).
The water flowing into 7b) is the same as the first smooth surface (67a)
The temperature distribution is made uniform again.
【0061】そして、第2平滑面(67b) から第3溝面(6
5c) に流入した水は、再び冷媒と活発に熱交換を行って
冷却された後、過冷却状態を維持したまま水流出口(62
a) から流出する。Then, from the second smooth surface (67b) to the third groove surface (6
5c) is cooled by active heat exchange with the refrigerant again, and then cooled while maintaining the supercooled state.
a).
【0062】各水流出口(62a,62a,…)から各水流路(B,
B,…)を流出した水は、水合流通路(92)で合流した後、
水導出配管(76)を通じてプレート式熱交換器(50)から導
出される。From each water outlet (62a, 62a,...), Each water flow path (B,
B, ...), then merges in the water merging passage (92).
The water is led out of the plate heat exchanger (50) through the water outlet pipe (76).
【0063】以上のようにして、プレート式熱交換器(5
0)を過冷却熱交換器として利用した冷蓄熱運転が行われ
る。As described above, the plate heat exchanger (5
0) is used as a supercooling heat exchanger to perform a cold storage operation.
【0064】なお、本空気調和装置(10)では、上記の冷
蓄熱運転の他に、四路切換弁(22)や各電磁弁(SV-1,SV-
2,SV-3)等を切り換えることによって、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可能にな
っている。また、冷媒循環回路(20)のみを利用して室内
の空調を行う通常冷房運転や通常暖房運転も可能であ
る。In the air conditioner (10), in addition to the cold storage operation, the four-way switching valve (22) and each solenoid valve (SV-1, SV-
By switching between the SV-2 and the SV-3, etc., it is possible to perform indoor cooling operation using the cold heat of the ice stored in the heat storage tank (31). Further, a normal cooling operation or a normal heating operation for performing indoor air conditioning using only the refrigerant circulation circuit (20) is also possible.
【0065】−プレート式熱交換器(50)の効果− 本プレート式熱交換器(50)によれば、溝面(65)において
温度分布が不均一となった水は、平滑面(67)によってそ
の温度分布が均一化される。そのため、水の過冷却状態
は安定し、より低温まで過冷却状態を維持することが可
能となる。従って、より低温の過冷却水を生成すること
ができ、効率のより製氷動作を行うことが可能となる。-Effects of Plate Type Heat Exchanger- According to the present plate type heat exchanger (50), the water having a non-uniform temperature distribution on the groove surface (65) is removed from the smooth surface (67). This makes the temperature distribution uniform. Therefore, the supercooled state of water is stable, and it is possible to maintain the supercooled state to a lower temperature. Therefore, lower-temperature supercooled water can be generated, and more efficient ice making operation can be performed.
【0066】溝面(65)と平滑面(67)とは、水の流れ方向
に交互に設けられた複数の溝面(65a,65b,65c) と複数の
平滑面(67a,67b) とから構成されているので、伝熱の促
進と水の温度分布の均一化とが交互に繰り返される。そ
のため、水の温度分布が大きく乱れる前にその均一化が
行われるので、温度分布の均一化を確実に行うことがで
きる。また、伝熱の促進と温度分布の均一化とをバラン
スよく行うことができる。The groove surface (65) and the smooth surface (67) are formed by a plurality of groove surfaces (65a, 65b, 65c) and a plurality of smooth surfaces (67a, 67b) provided alternately in the water flow direction. With the configuration, promotion of heat transfer and uniformization of the temperature distribution of water are alternately repeated. For this reason, the temperature distribution of the water is equalized before the temperature distribution is significantly disturbed, so that the temperature distribution can be surely equalized. Further, promotion of heat transfer and uniformization of temperature distribution can be performed in a well-balanced manner.
【0067】平滑面(67)は、平板状の伝熱プレート(P)
の平滑面をそのまま利用することによって構成されてい
る。また、溝面(65)は、伝熱プレート(P) の一部を波板
状に成形することによって構成されている。従って、水
と冷媒との熱交換を促進する主熱交換部と、水流路(B)
内の水同士を熱交換させてその温度分布を均一化させる
温度分布解消部とを、簡易かつ安価に構成することがで
きる。The smooth surface (67) is a flat heat transfer plate (P)
Is used as it is. The groove surface (65) is formed by forming a part of the heat transfer plate (P) into a corrugated plate. Therefore, the main heat exchange section that promotes heat exchange between water and the refrigerant, and the water flow path (B)
It is possible to simply and inexpensively configure a temperature distribution canceling unit for exchanging water between the heat and uniformizing the temperature distribution.
【0068】[0068]
【発明の実施の形態2】実施形態2に係るプレート式熱
交換器(50a) は、実施形態1のプレート式熱交換器(50)
において、第1開口(61)〜第4開口(64)の位置を変更し
たものである。Second Embodiment A plate heat exchanger (50a) according to a second embodiment is different from the plate heat exchanger (50) according to the first embodiment.
, The positions of the first opening (61) to the fourth opening (64) are changed.
【0069】図7は、実施形態2の伝熱プレート(P) の
うちの第1プレート(P3)を表す。図7に示すように、こ
の第1プレート(P3)では、各開口(61)〜(64)は、プレー
トの幅方向の中心位置に設けられている。水流入口とな
る第3開口(63)は、プレートの下端部の中心位置に設け
られている。一方、水流出口(62a) となる第2開口(62)
は、プレートの上端部の中心位置に設けられている。つ
まり、水の出入口は、プレートの中心線上に位置してい
る。言い換えると、水はプレートの中心位置から水流路
(B) に流入し、中心位置から流出するように構成されて
いる。FIG. 7 shows a first plate (P3) of the heat transfer plates (P) of the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the first plate (P3), the openings (61) to (64) are provided at the center position in the width direction of the plate. The third opening (63) serving as a water inlet is provided at a central position of the lower end of the plate. On the other hand, a second opening (62) serving as a water outlet (62a)
Is provided at the center of the upper end of the plate. That is, the water inlet / outlet is located on the center line of the plate. In other words, water flows from the center of the plate to the water flow path
(B) and out of the central position.
【0070】冷媒の流入口となる第1開口(61)は、第3
開口(63)の上方に設けられ、冷媒の流出口となる第4開
口(64)は、第2開口(62)の下方に設けられている。The first opening (61) serving as the refrigerant inlet is provided with the third opening (61).
A fourth opening (64) provided above the opening (63) and serving as a refrigerant outlet is provided below the second opening (62).
【0071】第1開口(61)と第4開口(64)との間には、
実施形態1と同様の溝面(65)及び平滑面(67)が形成され
ている。Between the first opening (61) and the fourth opening (64),
A groove surface (65) and a smooth surface (67) similar to those in the first embodiment are formed.
【0072】図示しない第2プレートは、上記第1プレ
ート(P3)において、溝面(65)の溝形状を異なったものと
したものである。具体的には、第2プレートの溝は、第
1プレート(P3)の溝とそれぞれ交差するように形成され
たヘリンボーン形状から構成されている。つまり、第1
プレート(P3)と第2プレートの溝は、互いの上方傾斜部
(54a) と下方傾斜部(54b) とが交差するように構成され
ている。The second plate (not shown) is different from the first plate (P3) in that the groove shape of the groove surface (65) is different. Specifically, the groove of the second plate has a herringbone shape formed to intersect with the groove of the first plate (P3). That is, the first
The grooves of the plate (P3) and the second plate are inclined upward
(54a) and the downward inclined portion (54b) intersect.
【0073】そして、これら第1プレート(P3)及び第2
プレートを、実施形態1と同様にして交互に積層するこ
とにより、図8に示すような本実施形態2のプレート式
熱交換器(50a) が構成されている。The first plate (P3) and the second plate (P3)
By alternately stacking the plates in the same manner as in the first embodiment, a plate heat exchanger (50a) of the second embodiment as shown in FIG. 8 is configured.
【0074】本プレート式熱交換器(50a) 内の水及び冷
媒の流れは、基本的に、実施形態1のプレート式熱交換
器(50)と同様である。しかし、本プレート式熱交換器(5
0a)においては、それぞれの流入位置及び流出位置がプ
レートの中心位置にあるため、水及び冷媒は、プレート
の幅方向の全体にわたって均一に流れやすい。The flow of water and refrigerant in the plate heat exchanger (50a) is basically the same as that of the plate heat exchanger (50) of the first embodiment. However, this plate type heat exchanger (5
In 0a), since the inflow position and the outflow position are at the center position of the plate, the water and the refrigerant are likely to flow uniformly over the entire width of the plate.
【0075】そのため、水の温度分布はより均一になり
やすく、その過冷却度は一層安定する。従って、より低
温の過冷却水を生成することができ、一層効率の良い製
氷動作を行うことが可能となる。Therefore, the temperature distribution of water tends to be more uniform, and the degree of supercooling is more stable. Therefore, supercooled water at a lower temperature can be generated, and a more efficient ice making operation can be performed.
【0076】−変形例− 上記の実施形態は、本発明に係るプレート式熱交換器を
蓄熱式空気調和装置の過冷却水生成用の熱交換器として
用い、熱媒体に水を使用した実施形態であった。しか
し、本発明に係るプレート式熱交換器は、上記のような
実施形態に限定されるものではなく、熱媒体として、ブ
ライン等の他の流体を用いたものであってもよい。その
場合、熱媒体の温度分布が均一化されることにより、熱
交換の効率が向上する効果を得ることができる。-Modifications- In the above embodiment, the plate heat exchanger according to the present invention is used as a heat exchanger for generating supercooled water in a regenerative air conditioner, and water is used as a heat medium. Met. However, the plate heat exchanger according to the present invention is not limited to the above embodiment, and may use another fluid such as brine as a heat medium. In that case, the effect of improving the efficiency of heat exchange can be obtained by making the temperature distribution of the heat medium uniform.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。As described above, according to the present invention, the following effects are exhibited.
【0078】請求項1に記載の発明によれば、主熱交換
部によって冷媒と熱媒体とが活発に熱交換を行う一方、
温度分布解消部によって、熱媒体の温度分布が均一化さ
れる。そのため、熱媒体の平均の過冷却度を高めること
ができ、その過冷却状態を安定化することができる。そ
の結果、効率の良い製氷動作を行うことができる。According to the first aspect of the present invention, while the refrigerant and the heat medium actively exchange heat with the main heat exchange section,
The temperature distribution of the heat medium is made uniform by the temperature distribution eliminating section. Therefore, the average degree of supercooling of the heat medium can be increased, and the supercooled state can be stabilized. As a result, an efficient ice making operation can be performed.
【0079】請求項2に記載の発明によれば、溝面の溝
が熱媒体及び冷媒の流れを乱すので、それらの熱交換を
促進することができる。一方、平滑面が温度分布の異な
る熱媒体同士を混合させるので、それら熱媒体同士は、
熱媒体流路内において熱交換を行う。そのため、熱媒体
の温度分布を均一化することができる。According to the second aspect of the present invention, since the grooves on the groove surface disturb the flow of the heat medium and the refrigerant, heat exchange between them can be promoted. On the other hand, since the smooth surface mixes the heat media having different temperature distributions, the heat media are
Heat exchange is performed in the heat medium flow path. Therefore, the temperature distribution of the heat medium can be made uniform.
【0080】請求項3に記載の発明によれば、具体的な
構成により、熱媒体の流れ方向に溝面及び平滑面を交互
に形成することができる。According to the third aspect of the present invention, the groove surface and the smooth surface can be alternately formed in the flow direction of the heat medium by a specific configuration.
【0081】請求項4に記載の発明によれば、具体的な
構成により、熱媒体と冷媒との熱交換を促進する溝面
と、熱媒体の温度分布を均一化させる平滑面とを得るこ
とができる。また、これら溝面及び平滑面を、簡易かつ
安価に構成することができる。According to the fourth aspect of the present invention, with a specific configuration, it is possible to obtain a groove surface for promoting heat exchange between the heat medium and the refrigerant and a smooth surface for making the temperature distribution of the heat medium uniform. Can be. Further, the groove surface and the smooth surface can be configured simply and inexpensively.
【図1】空気調和装置の冷媒循環回路図である。FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of an air conditioner.
【図2】空気調和装置の水循環回路図である。FIG. 2 is a water circulation circuit diagram of the air conditioner.
【図3】プレート式熱交換器の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the plate heat exchanger.
【図4】第1プレートの正面図である。FIG. 4 is a front view of a first plate.
【図5】第2プレートの正面図である。FIG. 5 is a front view of a second plate.
【図6】水流路内の水の等温線図である。FIG. 6 is an isotherm diagram of water in a water channel.
【図7】第1プレートの正面図である。FIG. 7 is a front view of a first plate.
【図8】プレート式熱交換器の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a plate heat exchanger.
【図9】従来のプレート式熱交換器内での冷媒の流動図
である。FIG. 9 is a flow diagram of a refrigerant in a conventional plate heat exchanger.
【図10】従来のプレート式熱交換器内での水の等温線
図である。FIG. 10 is an isotherm diagram of water in a conventional plate heat exchanger.
(50) プレート式熱交換器 (61) 第1開口 (62) 第2開口 (63) 第3開口 (64) 第4開口 (65) 溝面 (67) 平滑面 (75) 冷媒導入配管 (76) 水導出配管 (77) 水導入配管 (78) 冷媒導出配管 (91) 冷媒分流通路 (92) 水合流通路 (93) 水分流通路 (94) 冷媒合流通路 (P) 伝熱プレート (P1) 第1プレート (P2) 第2プレート (50) Plate heat exchanger (61) First opening (62) Second opening (63) Third opening (64) Fourth opening (65) Groove surface (67) Smooth surface (75) Refrigerant introduction pipe (76 ) Water outlet pipe (77) Water inlet pipe (78) Refrigerant outlet pipe (91) Refrigerant branch path (92) Water merge path (93) Water flow path (94) Refrigerant merge path (P) Heat transfer plate (P1) First plate (P2) Second plate
Claims (4)
に、熱媒体が流れる熱媒体流路(B) と、冷媒が流れる冷
媒流路(A) とが交互に形成され、熱媒体と冷媒との間で
熱交換を行わせるプレート式熱交換器において、 上記伝熱プレート(P) は、 熱媒体と冷媒との熱交換を促進させる伝熱促進溝(53a,5
3b,54a,54b) が設けられた主熱交換部(65)と、 上記熱媒体通路(B) 内において、上記主熱交換部(65)を
流通した熱媒体を混合させて該熱媒体同士を熱交換させ
ることにより、熱媒体の流れ方向と直交する方向の温度
分布を均一化させる温度分布解消部(67)とを備えている
ことを特徴とするプレート式熱交換器。A heat medium flow path (B) through which a heat medium flows and a refrigerant flow path (A) through which a refrigerant flows are alternately formed between a plurality of stacked heat transfer plates (P). In the plate heat exchanger for performing heat exchange between the heat medium and the refrigerant, the heat transfer plate (P) includes a heat transfer promoting groove (53a, 5a) for promoting heat exchange between the heat medium and the refrigerant.
3b, 54a, 54b) and the heat medium flowing through the main heat exchange section (65) in the heat medium passage (B) by mixing the heat medium with each other. A plate-type heat exchanger, comprising: a temperature distribution eliminating section (67) for making the temperature distribution in a direction orthogonal to the flow direction of the heat medium uniform by exchanging heat.
おいて、 伝熱プレート(P) には、溝面(65)と平滑面(67)とが熱媒
体の流れ方向に交互に形成され、 主熱交換部の伝熱促進溝(53a,53b,54a,54b) は、上記溝
面(65)によって構成されている一方、 温度分布解消部は、上記平滑面(67)によって構成されて
いることを特徴とするプレート式熱交換器。2. The plate type heat exchanger according to claim 1, wherein the heat transfer plate (P) has grooves (65) and smooth surfaces (67) formed alternately in the flow direction of the heat medium. The heat transfer promoting grooves (53a, 53b, 54a, 54b) of the main heat exchange section are constituted by the groove surface (65), while the temperature distribution eliminating section is constituted by the smooth surface (67). A plate-type heat exchanger.
おいて、 溝面(65)は、伝熱プレート(P) の長手方向に順に成形さ
れた互いに独立な第1溝面(65a) 、第2溝面(65b) 及び
第3溝面(65c) から構成される一方、 平滑面(67)は、上記第1溝面(65a) と上記第2溝面(65
b) との間に形成された第1平滑面(67a) と、該第2溝
面(65b) と上記第3溝面(65c) との間に形成された第2
平滑面(67b) とから構成されていることを特徴とするプ
レート式熱交換器。3. The plate-type heat exchanger according to claim 2, wherein the groove surfaces (65) are first groove surfaces (65a) formed independently of each other in the longitudinal direction of the heat transfer plate (P). The smooth surface (67) is composed of the first groove surface (65a) and the second groove surface (65).
b) and a second smooth surface (67a) formed between the second groove surface (65b) and the third groove surface (65c).
A plate-type heat exchanger comprising a smooth surface (67b).
のプレート式熱交換器において、 溝面(65)は、平板状の伝熱プレート(P) の一部を波板状
に成形することにより構成されている一方、 平滑面(67)は、上記伝熱プレート(P) の平板面により構
成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。4. The plate heat exchanger according to claim 2, wherein the groove surface (65) is formed by shaping a part of a flat heat transfer plate (P) into a corrugated plate shape. A flat surface of the heat transfer plate (P), wherein the smooth surface (67) is formed by a flat surface of the heat transfer plate (P).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9152127A JPH10339590A (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Plate type heat exchanger |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9152127A JPH10339590A (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Plate type heat exchanger |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10339590A true JPH10339590A (en) | 1998-12-22 |
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ID=15533658
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JP9152127A Withdrawn JPH10339590A (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Plate type heat exchanger |
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JP (1) | JPH10339590A (en) |
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