(57)【要約】【課題】熱交換器から流出して温調対象側に流れる流体の温度のバラツキを簡易的に抑制することができる流体通流装置を提供する。【解決手段】実施の形態にかかる流体通流装置１は、熱交換器２０で熱交換が行われた流体を通流させる流路１０を備える。流路１０は、熱交換器２０の下流側に、流体を流出させる熱交換器２０の流体出口部２０Ｂの流路断面積よりも大きい流路断面積を有する拡大管１６１を含む下流側主配管部材１６を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器で熱交換が行われた流体を通流させる流路を備え、
前記流路は、前記熱交換器の下流側に、前記流体を流出させる前記熱交換器の出口部の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する拡大管を含む配管部材を備える、流体通流装置。
【請求項２】
前記熱交換器の出口部は円筒状又は円形の穴であり、前記拡大管は円筒状であり、
前記拡大管の直径は、前記熱交換器の出口部の直径の１．１倍以上である、請求項１に記載の流体通流装置。
【請求項３】
前記拡大管の直径は、前記熱交換器の出口部の直径の１．４倍以上２．２倍以下である、請求項１に記載の流体通流装置。
【請求項４】
前記配管部材は、前記拡大管の中心軸線に交差する方向に延びる流出管をさらに含み、
前記流体は、前記拡大管から前記流出管へ流れる、請求項１乃至３のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項５】
前記流出管の流路断面積は、前記拡大管の流路断面積よりも小さい、請求項４に記載の流体通流装置。
【請求項６】
前記流出管は、前記拡大管の中心軸線に対して９０度の角度をなす、請求項４又は５に記載の流体通流装置。
【請求項７】
前記流出管は、Ｕ字状に形成されている、請求項４乃至６のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項８】
前記配管部材は、複数の前記流出管を含む、請求項４乃至７のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項９】
前記配管部材は、前記拡大管の中心軸線の方向に並ぶように接続される２つの前記流出管を含むとともに、前記拡大管の内部の温度を検出する温度センサを含み、
前記温度センサは、前記拡大管の中心軸線の方向における２つの前記流出管の間の中心位置上で、前記拡大管の内部の温度を検出する、請求項４乃至８のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項１０】
前記配管部材は、前記熱交換器の出口部と前記拡大管とを接続する入口管をさらに含む、
請求項１乃至９のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項１１】
前記配管部材は、前記拡大管の中心軸線が水平方向と平行になるように配置される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項１２】
前記熱交換器は、プレート式熱交換器である、請求項１乃至１１のいずれかに記載の流体通流装置。
【請求項１３】
熱交換器で熱交換が行われた流体を通流させる流路の一部を構成する配管部材であって、
前記流体を流出させる前記熱交換器の出口部の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する拡大管を備える、配管部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器で温調した流体を温調対象側に通流させる流体通流装置及びそれに用いられる配管部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器で温調した流体により温調対象を温調する装置が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される装置では、ポンプで通流させたブラインを熱交換器に通し、その後、複数の温調対象側に送るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９０９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような装置では、通流させる流体の流量が大きい場合に、熱交換後の流体の温度にバラツキが生じ易くなる。このような温度のバラツキは、温調対象に対する温調精度の低下を招き得る。なお、熱交換後の流体をさらにヒータ等により目標の温度に制御し温調精度の低下を抑制してもよいが、この場合には、装置の複雑化や製造コストの増加が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、熱交換器から流出して温調対象側に流れる流体の温度のバラツキを簡易的に抑制することができる流体通流装置及びそれに用いられる配管部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる流体通流装置は、熱交換器で熱交換が行われた流体を通流させる流路を備え、前記流路は、前記熱交換器の下流側に、前記流体を流出させる前記熱交換器の出口部の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する拡大管を含む配管部材を備える。
【０００７】
前記熱交換器の出口部は円筒状又は円形の穴であり、前記拡大管は円筒状であり、前記拡大管の直径は、前記熱交換器の出口部の直径の１．１倍以上でもよい。
【０００８】
前記拡大管の直径は、前記熱交換器の出口部の直径の１．４倍以上２．２倍以下でもよい。
【０００９】
前記配管部材は、前記拡大管の中心軸線に交差する方向に延びる流出管をさらに含み、前記流体は、前記拡大管から前記流出管へ流れてもよい。
【００１０】
前記流出管の流路断面積は、前記拡大管の流路断面積よりも小さくてもよい。
【００１１】
前記流出管は、前記拡大管の中心軸線に対して９０度の角度をなしてもよい。
【００１２】
前記流出管は、Ｕ字状に形成されてもよい。
【００１３】
前記配管部材は、複数の前記流出管を含んでもよい。
【００１４】
前記配管部材は、前記拡大管の中心軸線の方向に並ぶように接続される２つの前記流出管を含むとともに、前記拡大管の内部の温度を検出する温度センサを含み、前記温度センサは、前記拡大管の中心軸線の方向における２つの前記流出管の間の中心位置上で、前記拡大管の内部の温度を検出してもよい。
【００１５】
前記配管部材は、前記熱交換器の出口部と前記拡大管とを接続する入口管をさらに含んでもよい。
【００１６】
前記配管部材は、前記拡大管の中心軸線が水平方向と平行になるように配置されてもよい。
【００１７】
前記熱交換器は、プレート式熱交換器であってもよい。
【００１８】
また、本発明にかかる配管部材は、熱交換器で熱交換が行われた流体を通流させる流路の一部を構成する配管部材であって、前記流体を流出させる前記熱交換器の出口部の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する拡大管を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熱交換器から流出して温調対象側に流れる流体の温度のバラツキを簡易的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる流体通流装置を備える温調システムの概略図である。
【図２】図１に示す流体通流装置が備える熱交換器と配管部材（下流側主配管部材）との接続状態を示す図である。
【図３】図２の矢印ＩＩＩの方向に熱交換器と配管部材（下流側主配管部材）を見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、添付の図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる流体通流装置１を備える温調システムＳの概略図である。温調システムＳは、流体を通流させる流体通流装置１と、流体通流装置１が通流させる流体を温調するための媒体を通流させる温調媒体通流装置２と、温調媒体通流装置２を制御する温調制御部３と、を備えている。
【００２３】
流体通流装置１は、流体を通流させる流路１０と、流路１０が通流させる流体と温調媒体通流装置２が通流させる媒体とを熱交換させる熱交換器２０と、を備え、熱交換器２０によって温調された流体により温調対象Ｔ１，Ｔ２を温調するようになっている。本実施の形態では、流路１０が熱交換器２０の下流側で二又に分岐しており、流体は第１温調対象Ｔ１と第２温調対象Ｔ２とに別々に送られる。
【００２４】
流体通流装置１が流路１０で通流させる流体は、本実施の形態では液体であり、より具体的にはブラインである。ただし、流路１０で通流させる流体は、水等であってもよい。
【００２５】
流路１０は、流体の流れ方向に見て、熱交換器２０の上流側に配置される上流側流路１０Ｕと、熱交換器２０の下流側に配置される下流側流路１０Ｄと、を有する。
【００２６】
上流側流路１０Ｕの下流端は、熱交換器２０の流体入口部２０Ａに接続され、上流側流路１０Ｕの上流端は、第１温調対象Ｔ１に対する温調を完了した流体を受け入れる第１上流端と、第２温調対象Ｔ２に対する温調を完了した流体を受け入れる第２上流端と、を含む。
【００２７】
下流側流路１０Ｄの上流端は、熱交換器２０の流体出口部２０Ｂに接続され、下流側流路１０Ｄの下流端は、熱交換器２０で温調された流体を第１温調対象Ｔ１側に供給する第１下流端と、熱交換器２０で温調された流体を第２温調対象Ｔ２側に供給する第２下流端と、を含む。
【００２８】
上流側流路１０Ｕは、本実施の形態において、タンク１１と、タンク１１と熱交換器２０との間に配置される上流側主配管部材１２と、タンク１１と第１温調対象Ｔ１との間に配置される第１戻し配管部材１３と、タンク１１と第２温調対象Ｔ２との間に配置される第２戻し配管部材１４と、を有する。
【００２９】
タンク１１は流体通流装置１で通流させる流体を貯留可能である。上流側主配管部材１２上には、流体を通流させるための駆動力を発生されるポンプ１５が設けられている。なお、ポンプ１５の設置位置は特に限られるものではなく、例えば下流側流路１０Ｄ側に設けられてもよい。
【００３０】
下流側流路１０Ｄは、熱交換器２０の流体出口部２０Ｂに接続される下流側主配管部材１６と、下流側主配管部材１６と第１温調対象Ｔ１との間に配置される第１供給配管部材１７と、下流側主配管部材１６と第２温調対象Ｔ２との間に配置される第２供給配管部材１８と、を有する。ここで、本発明でいう配管部材は、下流側主配管部材１６に対応するものである。
【００３１】
熱交換器２０は、上述したように上流側流路１０Ｕの下流端が接続される流体入口部２０Ａ及び下流側流路１０Ｄの上流端が接続される流体出口部２０Ｂを有する。さらに熱交換器２０は、温調媒体通流装置２が通流させる媒体を受け入れる媒体入口部２０Ｃ及び流体通流装置１側の流体との熱交換を完了した媒体を流出させる媒体出口部２０Ｄを有している。
【００３２】
本実施の形態において、熱交換器２０は液冷のプレート式熱交換器として構成されているが、熱交換器２０はシェルアンドチューブ式熱交換器でもよいし、空冷の熱交換器であってもよい。
【００３３】
温調媒体通流装置２は、熱交換器２０の媒体入口部２０Ｃに接続される上流側流路３１と、熱交換器２０の媒体出口部２０Ｄに接続される下流側流路３２と、上流側流路３１に設けられた流量調整弁３３と、を有している。流量調整弁３３の形式は特に限られるものではないが、本実施の形態ではモータバルブが採用されている。
【００３４】
温調媒体通流装置２が通流させる媒体は液体であり、具体的には水であるが、特に限られるものではなく、ブラインであってもよい。なお、温調媒体通流装置２が通流させる媒体は気体、例えば空気であってもよく、この場合、熱交換器２０は空冷の熱交換器であってもよい。
【００３５】
温調制御部３は、温調媒体通流装置２の流量調整弁３３に電気的に接続されるとともに、下流側主配管部材１６に設けられた温度センサ１９に電気的に接続されている。温調制御部３は、温度センサ１９が検出する下流側主配管部材１６内の流体の温度に応じて流量調整弁３３の開度を制御し、温度センサ１９が検出する温度が目標の温度となるように温調媒体通流装置２から熱交換器２０に供給する媒体の流量を調整する。
【００３６】
温調制御部３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータで構成され、記憶されたプログラムに従い、温度センサ１９からの温度情報に基づいて流量調整弁３３の開度を制御してもよい。
【００３７】
次に、下流側主配管部材１６について詳しく説明する。図２は流体通流装置１が備える熱交換器２０と下流側主配管部材１６との接続状態を示す図であり、図３は図２の矢印ＩＩＩの方向に熱交換器２０と下流側主配管部材１６を見た図である。
【００３８】
図２及び図３に示すように、本実施の形態にかかる下流側主配管部材１６は、熱交換器２０の流体出口部２０Ｂの流路断面積よりも大きい流路断面積を有する拡大管１６１と、流体出口部２０Ｂと拡大管１６１とを接続する入口管１６２と、拡大管１６１の中心軸線Ｃに交差する方向に延びる第１流出管１６３及び第２流出管１６４と、を備えている。
【００３９】
熱交換器２０は、一対の長方形状のカバー２１の間に積層される複数の長方形状のプレート２２を備え、複数のプレート２２は、自身の中の隣り合うプレート２２によって流体通流装置１が通流させる流体の流路又は温調媒体通流装置２が通流させる媒体の流路を形成し、積層方向に、流体通流装置１が通流させる流体の流路と温調媒体通流装置２が通流させる媒体の流路とを交互に形成している。
【００４０】
図２に示すように、流体入口部２０Ａ及び流体出口部２０Ｂは、筒状、具体的に円筒状であり、一対のカバー２１のうちの一方のカバー２１から突出するように設けられている。流体入口部２０Ａに流入した流体は、複数のプレート２２中における対応する複数の流路を通過して、流体出口部２０Ｂから流出する。なお、図２においては、媒体入口部２０Ｃ及び媒体出口部２０Ｄが視認できない状態になっているが、これら媒体入口部２０Ｃ及び媒体出口部２０Ｄも上記一方のカバー２１から突出するように設けられる。本実施の形態では、熱交換器２０が向流型であり、流体入口部２０Ａと媒体出口部２０Ｄが同じ側に配置され、流体出口部２０Ｂと媒体入口部２０Ｃが同じ側に配置されるが、熱交換器２０は並流型でもよい。
【００４１】
流体出口部２０Ｂの流路断面積は、筒状の流体出口部２０Ｂの中心軸線に直交する面における流体出口部２０Ｂの断面積を意味する。また、拡大管１６１は、筒状、具体的に円筒状であり、拡大管１６１の流路断面積は、拡大管１６１の中心軸線に直交する面における拡大管１６１の断面積を意味する。なお、流体出口部２０Ｂは、例えば円形の穴で形成されてもよい。
【００４２】
本実施の形態では、流体出口部２０Ｂと、入口管１６２と、拡大管１６１とが同軸状に接続されており、入口管１６２は拡大管１６１の軸方向における一端部に接続され、拡大管１６１の他端部は閉塞されている。したがって、流体出口部２０Ｂから流出した流体は、拡大管１６１の中心軸線Ｃに沿って拡大管１６１まで流れ、その後、中心軸線Ｃに対して向きを変えて第１流出管１６３及び第２流出管１６４へ流れることになる。
【００４３】
図２において、符号Ｄ１は流体出口部２０Ｂの直径を示し、符号Ｄ２は拡大管１６１の直径を示している。拡大管１６１の直径Ｄ２は、流体出口部２０Ｂの直径Ｄ１の１．１倍以上であることが好ましく、１．４倍以上２．２倍以下であることがより好ましい。本実施の形態では、一例として、直径Ｄ１が４２．７ｍｍであり、直径Ｄ２が７６．３ｍｍであるが、それぞれの寸法は特に限られるものではない。
【００４４】
拡大管１６１は流体出口部２０Ｂから流出した流体の流速を低下させるために設けられている。直径Ｄ２が直径Ｄ１の１．１倍以上であると、流体の流速を大きく低下させることができ、１．４倍以上であると、流体の流速を確実に大きく低下させることができる。一方で、直径Ｄ２が直径Ｄ１よりも過剰に大きいと、過剰に流速が低下して流体が下流側に流れ難くなったり、拡大管１６１が大きくなって周辺の部材にスペースの制約を与えたりする。そのため、直径Ｄ２は直径Ｄ１よりも過剰に大きいことは望ましくなく、直径Ｄ１の２．２倍以下程度であることが望ましい。
【００４５】
また本実施の形態では、拡大管１６１の中心軸線Ｃが水平方向と平行になるように下流側主配管部材１６が配置されている。これに対し、熱交換器２０は、プレート２２の長手方向が上下方向に沿うように配置され、流体入口部２０Ａ及び流体出口部２０Ｂが上下方向に並ぶ。流体入口部２０Ａは流体出口部２０Ｂよりも上方に位置している。なお、下流側主配管部材１６及び熱交換器２０の配置構成は、実施の形態の態様に限られるものではない。
【００４６】
一方で、第１流出管１６３及び第２流出管１６４は、拡大管１６１の外周面に接続され、当該外周面から突出するように設けられている。
【００４７】
詳しくは、第１流出管１６３及び第２流出管１６４はそれぞれ、拡大管１６１の中心軸線Ｃに対して９０度の角度をなす。なお、第１流出管１６３及び第２流出管１６４が拡大管１６１の中心軸線Ｃに対して傾斜する角度は特に限られるものではない。また、第１流出管１６３及び第２流出管１６４は拡大管１６１の外周面に接続される態様に限られるものではなく、入口管１６２が接続される拡大管１６１の軸方向における一端部とは反対側の他端部に接続されてもよい。この場合、第１流出管１６３及び第２流出管１６４は、拡大管１６１の中心軸線Ｃの方向と同じ方向に延びてもいてもよい。
【００４８】
また図３に示すように、本実施の形態における第１流出管１６３及び第２流出管１６４はそれぞれの上流側端部を拡大管１６１の外周面に水平方向に沿って接続している。第１流出管１６３及び第２流出管１６４はＵ字状であることで、拡大管１６１の外周面から下方に湾曲して延び、それぞれの下流側端部を水平方向に沿って開放させている。なお、このような第１流出管１６３及び第２流出管１６４の形状も特に限られるものではなく、例えばストレート形状でもよい。
【００４９】
また本実施の形態では、第１流出管１６３の流路断面積及び第２流出管１６４の流路断面積がともに、拡大管１６１の流路断面積よりも小さい。しかしながら、このような関係も実施の形態の態様に限られるものでない。
【００５０】
また図２及び図３において、符号１６５は拡大管１６１に設けられた温度センサ１９のセンサ取付用孔を示している。センサ取付用孔１６５は、拡大管１６１の中心軸線Ｃの方向における第１流出管１６３と第２流出管１６４との間の中間位置に設けられ、中心軸線Ｃに対する径方向に拡大管１６１から開口している。
【００５１】
温度センサ１９はセンサ取付用孔１６５に挿入された後、センサ取付用孔１６５内で保持される。これにより、温度センサ１９は拡大管１６１の中心軸線Ｃの方向における２つの第１流出管１６３と第２流出管１６４と間の中心位置上で、拡大管１６１の内部、つまり拡大管１６１の内部の流体の温度を検出するようになっている。
【００５２】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００５３】
温調システムＳによって第１温調対象Ｔ１及び第２温調対象Ｔ２を温調する際には、流体通流装置１のポンプ１５が駆動され、流体が流路１０において通流される。また、温調媒体通流装置２においても媒体が通流され、媒体は熱交換器２０に供給される。そして、熱交換器２０において、流体通流装置１が通流させる流体と温調媒体通流装置２が通流させる媒体との熱交換が行われる。
【００５４】
このとき、流体通流装置１では、熱交換器２０の流体出口部２０Ｂから流出した流体が拡大管１６１に流入した際に流体の流速が低下するとともに流れ方向が変化することで、拡大管１６１内に時間差をもって流入した流体が混合される。これにより、熱交換後の流体の温度が部分的に或いは一過的に所望の温度と相違するような状況が生じた場合であっても、拡大管１６１内の流体の温度は所望の値に近づくようになる。
【００５５】
以上により本実施の形態にかかる流体通流装置１によれば、熱交換器２０から流出して温調対象（Ｔ１，Ｔ２）側に流れる流体の温度のバラツキを簡易的に抑制することができる。
【００５６】
また、下流側主配管部材１６は拡大管１６１の中心軸線Ｃに交差する方向に延びる流出管（１６３，１６４）をさらに含み、流体が拡大管１６１から流出管（１６３，１６４）へ流れる。この場合、拡大管１６１内における流体の滞留時間を長くすることが可能となるため、拡大管１６１内に時間差をもって流入した流体を十分に混合させることができる。これにより、温調対象（Ｔ１，Ｔ２）側に流れる流体の温度のバラツキを効果的に抑制することができるようになる。
【００５７】
また、流出管（１６３，１６４）の流路断面積は拡大管１６１の流路断面積よりも小さい。この場合、拡大管１６１の流路断面積と流出管（１６３，１６４）の流路断面積とが同じ場合よりも、拡大管１６１内における流体の滞留時間が長くなり得るため、拡大管１６１内に時間差をもって流入した流体をより十分に混合させることが可能となる。これによっても、温調対象（Ｔ１，Ｔ２）側に流れる流体の温度のバラツキをより効果的に抑制することができるようになる。
【００５８】
また、流出管（１６３，１６４）は拡大管１６１の中心軸線Ｃに対して９０度の角度をなす。この場合、拡大管１６１内で流体が受ける圧損の過度の上昇を抑えつつ、拡大管１６１内における流体の滞留時間を長くすることができる。
【００５９】
また、流出管（１６３，１６４）はＵ字状に形成されている。この場合も、拡大管１６１内における流体の滞留時間が長くなり得るため、拡大管１６１内に時間差をもって流入した流体をより十分に混合させることが可能となる。したがって、温調対象（Ｔ１，Ｔ２）側に流れる流体の温度のバラツキをより効果的に抑制することができるようになる。
【００６０】
また、下流側主配管部材１６は複数、具体的に２つの第１流出管１６３及び第２流出管１６４を含んでいる。この場合も、拡大管１６１内における流体の滞留時間が長くなり得るため、拡大管１６１内に時間差をもって流入した流体をより十分に混合させることが可能となる。また、温度のバラツキが抑制された流体を複数の温調対象に供給できる。
【００６１】
また、下流側主配管部材１６は拡大管１６１の中心軸線Ｃの方向に並ぶように接続される２つの第１流出管１６３及び第２流出管１６４を含むとともに、拡大管１６１の内部の温度を検出する温度センサ１９を含む。そして、温度センサ１９は、拡大管１６１の中心軸線Ｃの方向における２つの流出管１６３，１６４の間の中心位置上で、拡大管１６１の内部の温度を検出するようになっている。
【００６２】
この場合、拡大管１６１によって温度のバラツキの影響が抑制された流体の温度を温度センサ１９により検出できる。そして、温度センサ１９で検出した温度に応じて熱交換器２０の制御を行うことで、熱交換器２０における流体の温調精度が向上し、温調対象Ｔ１，Ｔ２に所望の温度の流体を安定的に供給することができるようになる。
【００６３】
また、下流側主配管部材１６は拡大管１６１の中心軸線Ｃが水平方向と平行になるように配置される。この場合、拡大管１６１内で流体が受ける圧損の抑制と、拡大管１６１内での流体の好適な混合とのバランスが良好となる。
【００６４】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、上述の実施の形態には種々の変更が加えられてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
Ｓ…温調システム、１…流体通流装置、２…温調媒体通流装置、３…温調制御部、１０…流路、１０Ｕ…上流側流路、１０Ｄ…下流側流路、１１…タンク、１２…上流側主配管部材、１３…第１戻し配管部材、１４…第２戻し配管部材、１５…ポンプ、１６…下流側主配管部材、１６１…拡大管、１６２…入口管、１６３…第１流出管、１６４…第２流出管、１７…第１供給配管部材、１８…第２供給配管部材、１９…温度センサ、２０…熱交換器、２０Ａ…流体入口部、２０Ｂ…流体出口部、２０Ｃ…媒体入口部、２０Ｄ…媒体出口部、２１…カバー、２２…プレート、３…温調制御部、３１…上流側流路、３２…下流側流路、３３…流量調整弁、Ｔ１…第１温調対象、Ｔ２…第２温調対象、Ｃ…拡大管の中心軸線
【図１】
2020197348.tif 000003
【図２】
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【図３】
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