(57)【要約】【課題】三つの流体間で熱交換を行う熱併給兼放熱用熱交換器であって、コンパクトに形成すること。【解決手段】伝熱性隔壁４を介してチューブ１内を第１流路５と第２流路６とに分離し、チューブ１の外面にフィン２を配置する。そして第１流路５に第１流体７を流通させ、第２流路６に第２流体８を流通させ、それらの外面にファン３による空気流９を流通させる。そして各流体の少なくとも二者間に熱交換を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブ(1) と、その外面に固定された複数のフィン(2) と、チューブ(1) およびフィン(2) 外面に起風するファン(3) と、を有し、
夫々のチューブ(1) は伝熱性隔壁(4) を介して第１流路(5) と第２流路(6) とを有し、
第１流路(5) に第１流体(7) が流通すると共に、第２流路(6) に第２流体(8) が流通し、第１流体(7) および第２流体(8) ならびに、前記ファン(3) による空気流(9) との間の少なくとも二者間に熱交換が行なわれる熱併給兼放熱用熱交換器。
【請求項２】
前記第１流体(7) と、第２流体(8) と、前記ファン(3) による空気流(9) のうち何れか一つの流体を任意に選択して、その流体を停止または流通することができるように構成した熱併給兼放熱用熱交換器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１流路(5) に第１流体(7) として高温流体が常時流通し、
前記第２流路(6) には、第２流体(8) として被加熱用流体が適宜時期に流通し、
前記ファン(3) は、少なくとも前記第２流体(8) が流通しないときに、駆動される熱併給兼放熱用熱交換器。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第１流路(5) に第１流体(7) として低温の冷媒が流通し、
前記第２流路(6) に第２流体(8) として被冷却用流体が流通し、
その被冷却用流体とファン(3) による空気流(9) との少なくとも一方が冷却媒体として利用される熱併給兼放熱用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コジェネレーションシステム等の熱併給システムにおいて、熱の需要が少ない時期には、パワーユニットからの発熱を大気中に放出し、熱需要の多いときにはその熱を充分利用できるようにした熱併給兼放熱用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱併給兼放熱用熱交換器は、図８に示す如く構成されていた。即ち、発熱源11を通過する第１循環路23を設け、貯湯器12にポンプ13を介して第２循環路24を設ける。そして発熱源11から高温流体を第１流体７として第１循環路23にポンプ13を介して流通させると共に、第２循環路24に水を第２流体８としてポンプ13を介して循環させる。そして第１流体７と第２流体８との熱交換を行う第１熱交換器21を設けると共に、第１流体７を冷却する第２熱交換器22を別個に設け、そのコアにファン３を対向させていた。そして給湯の必要なときには、一例として第１熱交換器21のみを利用し、貯湯器12内の水を温める。
【０００３】
なお、第１熱交換器21のみでは第１流体７の冷却が不十分な場合にはファンモータ26を駆動し、第２熱交換器22でさらに第１流体７を冷却していた。
また、給湯を殆ど必要としない時期には、第１熱交換器21を停止し、第２熱交換器22を働かせ、第１流体７をファンで冷却し、第２熱交換器から流出する空気流を大気に放熱していた。
なお、発熱源11としてはエンジンや燃料電池その他が存在する。一例としてエンジンにおいては、高温の冷却水が発熱源11から流出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱併給兼放熱用熱交換器は、第１熱交換器21と第２熱交換器22との二つの熱交換器を必要とし、装置全体が大型化すると共にそのランニングコストも高くならざるを得なかった。
そこで本発明は、この種熱交換器のコンパクト化を図ると共に、ランニングコストを低下させることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、複数のチューブ(1) と、その外面に固定された複数のフィン(2) と、チューブ(1) およびフィン(2) 外面に起風するファン(3) と、を有し、  夫々のチューブ(1) は伝熱性隔壁(4) を介して第１流路(5) と第２流路(6) とを有し、
第１流路(5) に第１流体(7) が流通すると共に、第２流路(6) に第２流体(8) が流通し、第１流体(7) および第２流体(8) ならびに、前記ファン(3) による空気流(9) との間の少なくとも二者間に熱交換が行なわれる熱併給兼放熱用熱交換器である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、前記第１流体(7) と、第２流体(8) と、前記ファン(3) による空気流(9) のうち何れか一つの流体を任意に選択して、その流体を停止または流通することができるように構成した熱併給兼放熱用熱交換器である。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記第１流路(5) に第１流体(7) として高温流体が常時流通し、
前記第２流路(6) には、第２流体(8) として被加熱用流体が適宜時期に流通し、
前記ファン(3) は、少なくとも前記第２流体(8) が流通しないときに、駆動される熱併給兼放熱用熱交換器である。
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記第１流路(5) に第１流体(7) として低温の冷媒が流通し、
前記第２流路(6) に第２流体(8) として被冷却用流体が流通し、
その被冷却用流体とファン(3) による空気流(9) との少なくとも一方が冷却媒体として利用される熱併給兼放熱用熱交換器である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器の要部説明図であり、図２は同熱交換器の原理図である。また、図３はその熱交換器10の要部斜視図である。
この例では、一本のチューブ１内に伝熱性隔壁４を設け、チューブ１内を第１流路５と第２流路６とに二分する。そして第１流路５に発熱源11からの高温流体を第１流体７として流通させ、第２流路６に水を流通させる。
この例では多数のチューブ１を有し、それらの外面に多数のフィン２が設けられ、そのファン３により起風された空気流９がチューブ１の外面およびフィン２側に流通する。
【００１０】
そして必要に応じて第１流体７と第２流体８との間に熱交換を行い、貯湯器12に蓄熱する。蓄熱の必要のない時期には、第２循環路24のポンプ13を停止させファンモータ26を駆動する。そして発熱源11からの第１流体７をファン３により冷却する。
なお、給湯を必要とするときに、必要に応じファンモータ26を停止させ、第１流体７と第２流体８との熱交換のみを行うことができる。また、同時にファン３を駆動して第１流体７を冷却することもできる。
【００１１】
図３はそのような熱交換器10の具体例である。この例では、多数の並列されたプレート型のフィン２に多数のチューブ１が貫通する。夫々のチューブ１の端部間は連結され、全体として蛇行状に曲折される。チューブ１内は伝熱性隔壁４によって二分され、チューブ１内は第１流路５と第２流路６とに分離されている。そして第１流路５に第１流体７を流通し、第２流路６に第２流体８を流通し、両流体間で熱交換を行うことができる。
なお、必要に応じて第２流体８の流通を阻止し、第１流体７とファン３による空気流との間に熱交換を行うことができる。
【００１２】
次に、図４及び図５は熱交換器10としてプレート型のものを使用した例である。この例では、少なくとも一対の皿状プレートを重ね合わせてエレメントを形成し、内部に伝熱性隔壁４を介して第１流路５と第２流路６とを形成すると共に、一対づつの第１連通孔15及び第２連通孔16を設ける。そして複数のエレメントをその両端部にスペーサ25を介して積層する。このスペーサ25には、一対づつの第１連通孔15，第２連通孔16が形成されている。
【００１３】
そして第１連通孔15を介し各エレメントの第１流路５に第１流体７を流通させ、第２流路６に第２連通孔16を介して第２流体８を流通させる。そして図４では図示しないファンにより各エレメントの外面及びフィン２の外面に空気流９を流通させ、第１流体７と第２流体８と空気流９とのうち、任意の二つの流体間または三つの流体間に熱交換を行うものである。
【００１４】
次に、図６及び図７は熱交換器10の他の例を示す要部斜視図であって、この例は一対の偏平チューブの平坦面を互いにろう付け手段により重ね合わせてチューブ１を形成し、一方側の偏平チューブ内に第１流路５を他方側のそれに第２流路６を形成する。このような偏平チューブの対をフィン２を介して並列させる。そして図７に示す如く、第２流路６を構成する偏平チューブを第２ヘッダ18に連通させると共に、第１流路５を構成する偏平チューブの両端を夫々第１ヘッダ17に連通させる。
【００１５】
さらに第１ヘッダ17に第１パイプ19を連通させると共に、第２ヘッダ18に第２パイプ20を連通させる。そして第１流体７を第１パイプ19を介して各第１流路５に流通させると共に、第２パイプ20及び第２ヘッダ18を介して各第２流路６に第２流体８を流通させる。さらに各チューブの外面側及びフィン２にファンによる空気流９を流通させるものである。
上記の例では、第１流体７として高温流体を用いたが、それの代わりに低温の冷媒を流通させ、第２流体８に非冷却用流体として水を用い、さらにファン３による空気流９を空調用に利用することができる。
さらには、第２流体８を蓄熱槽に導き、それを冷却媒体として他に利用することができる。
【００１６】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器は、三つの流体間に同時に熱交換をすることができると共に、任意の二つの流体間の熱交換を一つの熱交換器で行うことができる。
従って、コンパクトな熱交換器で必要に応じた熱交換が可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の本発明は、第１流体７と第２流体８とファン３による空気流９のうち、何れか一つの流体を任意に選択して、その流体を停止または流通することができるように構成したから、時期に応じて必要とする流体を必要な温度で取り出すことができる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、第１流路５に高温流体が常時流通し、第２流路６に被加熱用流体が適宜時期に流通し、ファン３は少なくとも第２流体８が流通しないときに駆動されるものである。従って、被加熱用流体が必要なときにはファン３を停止して高温流体との熱交換を行うことができると共に、ファン３を駆動しつつ高温流体との間に熱交換を行うこともできる。
また、第２流体８を不要とする場合には、ファン３によって第２流体８を冷却することができる。
【００１９】
請求項４に記載の本発明は、第１流路５に低温の冷媒が流通し、第２流路６に被冷却用流体が流通し、その被冷却用流体とファンによる空気流との少なくとも一方が冷却媒体として利用されるものである。
従って、必要に応じいずれかの冷却媒体を利用することができると共に、両者の冷却媒体を利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱併給兼放熱用熱交換器の説明図。
【図２】同熱交換器の原理図。
【図３】同熱交換器の要部斜視図。
【図４】本発明の熱併給兼放熱用熱交換器の他の例を示す斜視略図。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面略図。
【図６】本発明の熱併給兼放熱用熱交換器のさらに他の例を示す要部斜視図。
【図７】同熱交換器の端部における縦断面斜視図。
【図８】従来型の熱併給兼放熱用熱交換器の原理図。
【符号の説明】
１  チューブ
２  フィン
３  ファン
４  伝熱性隔壁
５  第１流路
６  第２流路
７  第１流体
８  第２流体
９  空気流
10  熱交換器
11  発熱源
12  貯湯器
13  ポンプ
14  開閉弁
15  第１連通孔
16  第２連通孔
17  第１ヘッダ
18  第２ヘッダ
19  第１パイプ
20  第２パイプ
21  第１熱交換器
22  第２熱交換器
23  第１循環路
24  第２循環路
25  スペーサ
26  ファンモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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