(57)【要約】【課題】複数の流路に熱媒体として超臨界流体を流すようにした熱交換器において、複数の流路間での偏流を抑制することで、熱交換器全体の熱交換性能の低下を抑制する。【解決手段】超臨界流体を熱媒体とする熱交換器であって、被加熱流体が導入されるハウジングと、前記ハウジングの内部に並列に設けられ、前記超臨界流体が流れる複数の流路と、前記複数の流路の上流端に連通する入口流路と、前記複数の流路の下流端に連通する出口流路と、前記複数の流路の各々に前記超臨界流体の流れ方向に沿って設けられる１段又は複数段のオリフィスと、を備える。【選択図】図１
2017141979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体を熱媒体とする熱交換器であって、
被加熱流体が導入されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に並列に設けられ、前記超臨界流体が流れる複数の流路と、
前記複数の流路の上流端に連通する入口流路と、
前記複数の流路の下流端に連通する出口流路と、
前記複数の流路の各々に前記超臨界流体の流れ方向に沿って設けられる１段又は複数段のオリフィスと、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記複数の流路は前記超臨界流体の流れ方向に沿って波形に形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記複数の流路の各々は前記被加熱流体の流れ方向に沿って延在すると共に、前記複数の流路は前記被加熱流体の流れ方向と交差する方向に並列に配置され、
前記入口流路及び前記出口流路は前記複数の流路が延在する方向と交差する方向に延在し、
前記入口流路の少なくとも両端で前記入口流路に連通する熱媒体供給路と、
前記出口流路の少なくとも両端で前記出口流路に連通する超臨界流体排出路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記複数の流路は、
流路を形成するための孔及び前記オリフィスを形成するための溝が形成された第１の板状体と、
前記第１の板状体の一方の面に接合され、前記孔の一方の開口を塞ぐ第２の板状体と、
前記第１の板状体の他方の面に接合され、前記孔の他方の開口を塞ぐと共に、前記溝の開口を塞ぐ第３の板状体と、
で形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記孔は両面エッチングで形成されることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記溝は片面エッチングで形成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の流路は、断面の直径が１ｍｍ以下の微細流路であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
熱媒体が循環する循環路と、
前記循環路に設けられたヒートポンプサイクル構成機器と、
を備え、
前記ヒートポンプサイクル構成機器は、
前記熱媒体を圧縮して高温高圧の超臨界流体とするための圧縮機と、
前記超臨界流体を熱媒体とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器で熱交換後の前記熱媒体を減圧させるための膨張部と、
前記膨張部で減圧された前記熱媒体と熱源媒体とを熱交換して気化させるための蒸発器と、
を備えることを特徴とするヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超臨界流体を被加熱流体とする熱交換器及び該熱交換器を備えるヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥機などに使用される空気加熱用の熱交換器として、蒸気や電気ヒータを用いたエロフィンタイプのフィンチューブ式熱交換器が多く用いられている。ヒートポンプシステムに組み込まれた空気加熱用熱交換器は、銅管とアルミフィンを用いたフィンチューブ式熱交換器が用いられている。
ヒートポンプシステムに組み込まれた熱交換器では、被加熱流体を高温に加熱するために、熱媒体として熱伝導率が高い超臨界流体を用いる場合がある。
例えば、特許文献１には、超臨界状態の熱媒体を用いて大きい温度差で外部流体を加熱する熱交換器を備えるヒートポンプシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５２７５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィンチューブ式熱交換器で空気の大温度差加熱を行う場合、熱媒体流路の数を増加させて加熱性能を高めることができる。熱伝導率が高い超臨界状態の熱媒体を複数の流路に供給する場合、動粘性が小さい超臨界流体は流路での圧力損失が小さいため、複数の流路間で偏流が起こりやすくなる。これによって、各流路で熱媒体の流量に差が生じ、熱交換器の出口で温度ムラが生じ、熱交換器の加熱性能が低下する場合がある。
【０００５】
本発明の少なくとも一実施形態は、上記課題に鑑み、複数の流路に熱媒体として超臨界流体を流すようにした熱交換器において、複数の流路間での偏流を抑制することで、熱交換器全体の熱交換性能の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係る熱交換器は、
超臨界流体を熱媒体とする熱交換器であって、
被加熱流体が導入されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に並列に設けられ、前記超臨界流体が流れる複数の流路と、
前記複数の流路の上流端に連通する入口流路と、
前記複数の流路の下流端に連通する出口流路と、
前記複数の流路の各々に前記超臨界流体の流れ方向に沿って設けられる１段又は複数段のオリフィスと、
を備える。
上記（１）の構成によれば、超臨界流体が流れる上記複数の流路の各々に上記オリフィスを備えることで、複数の流路では超臨界流体の圧力損失が大きくなるため、他の要因による各流路間の圧力損失の差を相殺できる。これによって、複数の流路間で起こる偏流を抑制できるため、各流路間で超臨界流体の流量差をなくし、熱交換器全体の熱交換性能の低下を抑制できる。
また、超臨界流体を熱媒体として用いることで、被加熱流体を加熱する過程で、凝縮過程が存在しないため、放熱に伴い連続的な温度変化をすることから、大温度差加熱（例えば、１００℃→２００℃）においては、エクセルギ損失が小さい高効率の加熱を行うことができる。
【０００７】
（２）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、
前記複数の流路は前記超臨界流体の流れ方向に沿って波形に形成される。
上記（２）の構成によれば、超臨界流体の流路を波形に形成することで、各流路を流れる超臨界流体の圧力損失をさらに増加できる。そのため、複数の流路間の圧力損失差をさらに相殺できるため、複数の流路間の偏流をさらに効果的に抑制できる。
【０００８】
（３）幾つかの実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記複数の流路の各々は前記被加熱流体の流れ方向に沿って延在すると共に、前記複数の流路は前記被加熱流体の流れ方向と交差する方向に並列に配置され、
前記入口流路及び前記出口流路は前記複数の流路が延在する方向と交差する方向に延在し、
前記入口流路の少なくとも両端で前記入口流路に連通する熱媒体供給路と、
前記出口流路の少なくとも両端で前記出口流路に連通する熱媒体排出路と、
をさらに備える。
上記（３）の構成によれば、上記熱媒体供給路は入口流路の少なくとも両端に連通することで、入口流路の延在方向において、熱媒体供給路から各流路までの距離を平均化でき、各流路の入口までの熱媒体（超臨界流体）の圧力損失の差を低減できる。同様に、上記熱媒体排出路は出口流路の少なくとも両端に連通することで、出口流路の延在方向において、熱媒体供給路から各流路までの距離を平均化でき、各流路の出口から熱媒体排出路に至る熱媒体の圧力損失の差を低減できる。
これによって、入口流路から出口流路に至るまでの複数の流路間の圧力損失の差をさらに低減できるので、複数の流路を流れる熱媒体の偏流を効果的に抑制できる。
【０００９】
（４）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記複数の流路は、
流路を形成するための孔及び前記オリフィスを形成するための溝が形成された第１の板状体と、
前記第１の板状体の一方の面に接合され、前記孔の一方の開口を塞ぐ第２の板状体と、
前記第１の板状体の他方の面に接合され、前記孔の他方の開口を塞ぐと共に、前記溝の開口を塞ぐ第３の板状体と、
で形成される。
上記（４）の構成によれば、上記複数の流路を上記第１〜第３の板状体を重ね合わせることで、簡易かつ低コストに形成できる。また、この扁平で簡素な板状体を被加熱流体の流路に間隔を置いて並べることで、多数の流路を被加熱流体に面して配置できる。このように、多数の流路を形成できることで、熱交換器の熱交換性能を向上できる。
【００１０】
（５）幾つかの実施形態では、前記（４）の構成において、
前記孔は両面エッチングで形成される。
上記（５）の構成によれば、上記孔を両面エッチングで形成することで、微細流路を正確に形成できる。
【００１１】
（６）幾つかの実施形態では、前記（４）又は（５）の構成において、
前記溝は片面エッチングで形成される。
上記（６）の構成によれば、上記溝を片面エッチングで形成することで、簡単かつ正確にオリフィスを形成できる。また、この溝によって流路にオリフィスを形成し、このオリフィスで流路を支持することで、流路の強度を増すことができ、これによって、高圧の超臨界流体に対する耐久性を向上できる。
【００１２】
（７）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、
前記複数の流路は、断面の直径が１ｍｍ以下の微細流路である。
上記（７）の構成によれば、上記複数の流路を断面の直径が１ｍｍ以下の所謂「マイクロチャンネル」と称される微細流路であるため、超臨界流体の流路を狭いスペースに多数列形成できるため、熱交換器全体としての熱交換量を増加できると共に、熱交換器をコンパクト化でき、かつ熱媒体の保有量を低減できる。さらに、複数の流路を微細流路とすることで、高圧の超臨界流体に対する耐久性を向上できる。
また、オリフィスを微細流路に形成することで、圧力損失増加効果を向上できる。
【００１３】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るヒートポンプシステムは、
熱媒体が循環する循環路と、
前記循環路に設けられたヒートポンプサイクル構成機器と、
を備え、
前記ヒートポンプサイクル構成機器は、
前記熱媒体を圧縮して高温高圧の超臨界流体とするための圧縮機と、
前記超臨界流体を熱媒体とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器で熱交換後の前記熱媒体を減圧させるための膨張部と、
前記膨張部で減圧された前記熱媒体と熱源媒体とを熱交換して気化させるための蒸発器と、
を備える。
上記（８）の構成によれば、上記熱交換器において、超臨界流体が流れる複数の流路の各々に上記オリフィスを備えることで、各流路を流れる超臨界流体の圧力損失を増加させ、これによって、各流路間で起こる偏流を抑制でき、熱交換器全体の熱交換性能の低下を抑制できる。
また、超臨界流体を熱媒体として用いることで、被加熱流体を加熱する過程で、凝縮過程が存在しないため、放熱に伴い連続的な温度変化をすることから、大温度差加熱においては、エクセルギ損失が小さい高効率の加熱を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、超臨界流体が流れ並列に配置された複数の流路を有する熱交換器において、複数の流路間で偏流を抑制し、熱交換器全体の熱交換性能の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図２】一実施形態に係る熱交換器の側面図である。
【図３】一実施形態に係る熱交換器のＡ部を拡大した正面図である。
【図４】一実施形態に係る板状体の一面を示す正面図（図３中のＢ−Ｂ視）である。
【図５】一実施形態に係る板状体の他面を示す正面図（図３中のＣ−Ｃ視）である。
【図６】一実施形態に係る板状体の一部を拡大した正面図である。
【図７】図６中のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】図６中のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図９】（Ａ）は比較例に係る超臨界流体の圧力損失を示すグラフであり、（Ｂ）及び（Ｃ）は実施形態に係る超臨界流体の圧力損失を示すグラフである。
【図１０】一実施形態に係るヒートポンプシステムの系統図である。
【図１１】一実施形態に係るヒートポンプシステムのモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１７】
本発明の幾つかの実施形態に係る熱交換器１０は、図１〜図３に示すように、超臨界流体を熱媒体とし、超臨界流体によって被加熱流体Ｆｈを加熱するものである。熱交換器１０は被加熱流体Ｆｈ被加熱流体が導入されるハウジング１２を備える。
図４及び図５に示すように、ハウジング１２の内部に熱媒体として超臨界流体が流れる複数の流路１４が互いに並列に設けられる。また、複数の流路１４の上流端に連通する入口流路１６と、複数の流路１４の下流端に連通する出口流路１８とを備える。さらに、複数の流路１４の各々に超臨界流体の流れ方向に沿って設けられる１段又は複数段のオリフィス２０を備える。
【００１８】
流路を流れる流体の流量Ｑは、次式（ｉ）に示すように、圧力損失の１／２乗に比例する。
Ｑ＝ＣＡ・ΔＰ１／２                （ｉ）
ここで、ＣＡは流量常数であり、ΔＰは圧力損失である。
上記構成によれば、複数の流路１４の各々にオリフィス２０を備えることで、複数の流路１４を流れる超臨界流体の圧力損失が大きくなるため、他の要因による各流路間の圧力損失の差を相殺できる。これによって、複数の流路１４間で起こる偏流を抑制できるため、各流路間で超臨界流体の流量差をなくし、熱交換器全体の熱交換性能の低下を抑制できる。
また、超臨界流体を熱媒体として用いることで、被加熱流体Ｆｈを加熱する過程で、凝縮過程が存在しないため、放熱に伴い連続的な温度変化をすることから、大温度差加熱（例えば、１００℃→２００℃）においては、エクセルギ損失が小さい高効率の加熱を行うことができる。
【００１９】
図示した実施形態では、図５に示すように、オリフィス２０は超臨界流体の流れ方向に沿って複数段に設けられている。
【００２０】
幾つかの実施形態では、図４〜図６に示すように、複数の流路１４は超臨界流体Ｆｓの流れ方向に沿って波形に形成される。
このように、超臨界流体Ｆｓの流路１４を波形に形成することで、各流路を流れる超臨界流体Ｆｓの圧力損失をさらに増加できる。これによって、複数の流路１４間の圧力損失差をさらに相殺でき、複数の流路１４間の偏流をさらに効果的に抑制できる。
図示した実施形態では、被加熱流体Ｆｃの流れ方向と超臨界流体Ｆｓの流れ方向とは互いに交流となるように設定される。これによって、熱交換する被加熱流体Ｆｃと超臨界流体Ｆｓとの熱交換時の温度差を大きくできるので、熱交換量を増加できる。
【００２１】
幾つかの実施形態では、図４〜図６に示すように、複数の流路１４の各々は被加熱流体Ｆｃの流れ方向に沿って延在すると共に、複数の流路１４は被加熱流体Ｆｃの流れ方向と交差する方向に並列に配置される。また、図４及び図５に示すように、入口流路１６及び出口流路１８は被加熱流体Ｆｃの流れ方向と交差する方向に延在する。
そして、図４に示すように、超臨界流体Ｆｓの供給路２２が入口流路１６の少なくとも両端で入口流路１６に連通し、超臨界流体Ｆｓの排出路２４が出口流路１８の少なくとも両端で出口流路１８に連通している。
このように、供給路２２が入口流路１６の少なくとも両端に連通することで、入口流路１６の延在方向において、供給路２２から各流路１４までの距離を平均化でき、入口流路１６から各流路１４の入口に至るまでの超臨界流体の圧力損失の差を低減できる。同様に、排出路２４は出口流路１８の少なくとも両端に連通することで、出口流路１８の延在方向において、各流路１４の出口から排出路２４の入口に至るまでの超臨界流体の圧力損失の差を低減できる。
これによって、複数の流路１４の各々を流れる超臨界流体の圧力損失の差を低減できるので、複数の流路１４間の超臨界流体の偏流を抑制できる。
【００２２】
図示した実施形態では、図４及び図５に示すように、複数の流路１４は被加熱流体Ｆｃの流れ方向と直交する方向（図１中矢印ｗ方向。以下「熱交換器幅方向」とも言う。）に並列に配置される。また、入口流路１６及び出口流路１８は被加熱流体Ｆｃの流れ方向と直交する方向に延在する。
また、図１、図２及び図４に示すように、供給路２２が入口流路１６の両端２か所で入口流路１６に連通し、排出路２４は出口流路１８の両端２か所で出口流路１８に連通している。
供給路２２は被加熱流体Ｆｈの流れ方向上流端のハウジング１２の上面で熱交換器幅方向（被加熱流体Ｆｈの流路の幅方向）両端に設けられた供給部２６に開口すると共に上下方向に延在し、上下方向に複数存在する入口流路１６の各々に連通する。
排出路２４は被加熱流体Ｆｃの流れ方向下流端のハウジング１２の上面で熱交換器幅方向両端に設けられた排出部２８に開口すると共に上下方向に延在し、上下方向に複数存在する出口流路１８の各々に連通する。
【００２３】
幾つかの実施形態では、図３に示すように、複数の流路１４は、互いに積層される第１の板状体３０、第２の板状体３２及び第３の板状体３４で構成される。
第１の板状体３０は、図７及び図８に示すように、超臨界流体が流れる複数の流路１４を形成するための孔（貫通孔）３６及びオリフィス２０を形成するための溝３８が形成されている。
第２の板状体３２は、第１の板状体３０の一方の面に接合され、孔３６の一方の開口を塞ぐ。第３の板状体３４は第１の板状体３０の他方の面に接合され、孔３６の他方の開口を塞ぐと共に、溝３８の開口を塞ぐ。
かかる構成によれば、複数の流路１４を第１〜第３の板状体３０，３２及び３４を重ね合わせた偏平な積層体４０で低コストに構成できる。また、この簡素な積層体４０を被加熱流体Ｆｃの流路に間隔を置いて並べることで、多数の流路１４を配置できるため、熱交換器１０の熱交換性能を向上できる。
【００２４】
図示した実施形態では、図１及び図３に示すように、第１〜第３の板状体３０，３２及び３４は実質的に同一の大きさで四角形状を有する。第２の板状体３２及び第３の板状体３４には孔及び溝が形成されていない。
また、多数の積層体４０が上下方向に間隔を置いて配置され、各積層体４０の間に波形の放熱フィン４２が介装されている。第１〜第３の板状体３０，３２及び３４は、例えば、互いに拡散接合で接合され、放熱フィン４２の両端は上下に位置する積層体４０に、例えば、ロウ付けで接合される。
各積層体４０の間には、熱交換器１０の幅方向両端にスペーサ４４が介装され、図２に示すように、ハウジング１２の側面はスペーサ４４で密閉されている。
【００２５】
例示的な実施形態では、孔３６は両面エッチングで形成される。
これによって、超臨界流体Ｆｓが流れる流路１４を多数の微細流路として正確に形成できる。
【００２６】
例示的な実施形態では、溝３８は片面エッチングで形成される。
これによって、流路１４を多数の微細流路として形成したとき、オリフィス２０の形成が容易になり、また、オリフィス２０を正確に形成できる。また、溝３８によって流路１４にオリフィス２０を形成し、このオリフィス２０で流路１４を支持することで、流路１４の強度を増すことができ、これによって、高圧の超臨界流体Ｆｓに対する耐久性を向上できる。
【００２７】
例示的な実施形態では、流路１４及びオリフィス２０は、断面の直径が１ｍｍ以下の微細流路に形成される。
このように、流路１４を断面の直径が１ｍｍ以下の所謂「マイクロチャンネル」と称される微細流路で形成するため、流路１４を狭いスペースに多数列形成でき、これによって、熱交換器全体としての熱交換量を増加できる。さらに、複数の流路を微細流路とすることで、高圧の超臨界流体Ｆｓに対する耐久性を向上できる。
また、オリフィス２０を同様の微細流路で構成することで、圧力損失増加効果を向上できる。
【００２８】
図９は、被加熱流体Ｆｃに面して熱交換器１０のハウジング１２の幅方向に並列に配置された多数の流路１４における超臨界流体の圧力損失を模式的に示すグラフである。図中、ΔＰ１は入口流路１６における超臨界流体の圧力損失を示し、ΔＰ２は流路１４における超臨界流体の圧力損失を示し、ΔＰ３は出口流路１８における超臨界流体の圧力損失を示す。
【００２９】
図９（Ａ）は、供給路２２が入口流路１６の一端に１か所連通し、排出路２４が出口流路１８の一端に１か所連通した場合であって、流路１４にオリフィス２０が設けられておらず、かつ流路１４が被加熱流体Ｆｈの流れ方向に波形でなく直線状に延在する例（比較例）を示す。
この比較例では、入口流路１６及び出口流路１８において、熱交換器幅方向で圧力勾配が発生し、各流路１４間で圧力損失差が生じる。また、流路１４における超臨界流体の圧力損失が小さいため、各流路１４間の圧力損失差が相殺されない。そのため、各流路１４の超臨界流体Ｆｓの流量に大きな差が生じ、偏流が発生する。この偏流によって熱交換器１０の出口で被加熱流体Ｆｈの温度ムラが発生し、熱交換性能が低下するおそれがある。
【００３０】
図９（Ｂ）は、供給路２２が入口流路１６の一端に１か所連通し、排出路２４が出口流路１８の一端に１か所連通した場合であって、流路１４にオリフィス２０が設けられる例（一実施形態）を示す。
この実施形態では、流路１４における圧力損失が大きくなっているため、入口流路１６と出口流路１８との間で各流路１４間の圧力損失差は、図９（Ａ）と比べて減殺されている。従って、各流路１４間での偏流は抑制され、熱交換器１０の出口で温度ムラは発生しにくくなっている。
【００３１】
図９（Ｃ）は、供給路２２が入口流路１６の両端２か所で連通し、排出路２４が出口流路１８の両端２か所で連通している場合であって、流路１４にオリフィス２０が設けられる例（一実施形態）を示す。
この実施形態では、入口流路１６及び出口流路１８における各流路１４間の圧力損失差が減少している。従って、各流路１４間における入口流路１６から出口流路１８までの圧力損失の差は、図９（Ｂ）に示す実施形態よりもさらに相殺される。従って、各流路１４間の偏流の発生は起こりにくくなっている。
【００３２】
幾つかの実施形態に係るヒートポンプシステム５０は、図１０に示すように、熱媒体が循環する循環路５２と、循環路５２に設けられたヒートポンプサイクル構成機器と、を備える。
循環路５２に設けられたヒートポンプサイクル構成機器は、圧縮機５４、上記構成の熱交換器１０と、膨張部５６と、蒸発器５８とを含む。圧縮機５４は熱交換媒体を圧縮して高温高圧の超臨界流体とする。超臨界流体となった熱媒体は熱交換器１０で被加熱流体を加熱する。被加熱流体を加熱した後、熱媒体は膨張部５６で減圧され、その後、蒸発器５８で熱源流体Ｗｈと熱交換して蒸発する。
かかる構成によれば、熱交換器１０は、超臨界流体となった熱媒体が流れる複数の流路１４の各々にオリフィス２０を備えることで、複数の流路１４間の圧力損失の差を相殺できる。これによって、複数の流路１４間で起こる偏流を抑制できるため、熱交換器１０の出口温度ムラを抑制し、熱交換性能の低下を抑制できる。
また、超臨界流体を熱媒体として用いることで、被加熱流体Ｆｈを加熱する過程で、凝縮過程が存在しないため、放熱に伴い連続的な温度変化をすることから、大温度差加熱においては、エクセルギ損失が小さい高効率の加熱を行うことができる。
【００３３】
図示した実施形態では、循環路５２に熱媒体熱交換器６０を備える。熱媒体熱交換器６０は、圧縮機５４入口側の熱媒体と熱交換器１０出口側の熱媒体とを熱交換させ、圧縮機入口側の熱媒体を加熱する。圧縮機５４はモータ６２で回転駆動され、膨張部５６は膨張弁が用いられる。被加熱流体Ｆｈは例えば空気であり、熱源流体Ｗｈは例えば熱源水が用いられる。
図１１は、この実施形態に係るヒートポンプシステムのモリエル線図を示す。図中のａ点〜ｆ点は図１０中に付されたａ〜ｆに対応し、それらの箇所の状態量を示す。図中のΔｈは熱媒体熱交換器６０で熱媒体同士が熱交換するエンタルピ量を示している。
熱媒体として、例えば、ＮＨ３，ＣＯ２、代替フロン、ＨＣ系（例えばノルマルブタン）等、通常ヒートポンプ、冷凍機等に用いられる熱媒体を使用できる。
この実施形態によれば、８０℃前後の比較的低温の熱源水を用いて、１００℃の空気を１８０℃まで加熱する大温度差加熱が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、並列に配置され熱媒体が超臨界流体として流れる複数の流路を備える熱交換器において、複数の流路間で偏流を抑制し、熱交換器全体の加熱性能の低下を抑制でき、例えば、乾燥機などに使用される空気加熱用熱交換器などに適用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１０        熱交換器
１２        ハウジング
１４        流路
１６        入口流路
１８        出口流路
２０        オリフィス
２２        供給路
２４        排出路
２６        供給部
２８        排出部
３０        第１の板状体
３２        第２の板状体
３４        第３の板状体
３６        孔
３８        溝
４０        積層体
４２        放熱フィン
４４        スペーサ
５０        ヒートポンプシステム
５２        循環路
５４        圧縮機
５６        膨張部
５８        蒸発器
６０        熱媒体熱交換器
６２        モータ
Ｆｈ        被加熱流体
Ｆｓ        超臨界流体
Ｗｈ        熱源流体
ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３    圧力損失
【図１】
2017141979.tif 000003
【図２】
2017141979.tif 000004
【図３】
2017141979.tif 000005
【図４】
2017141979.tif 000006
【図５】
2017141979.tif 000007
【図６】
2017141979.tif 000008
【図７】
2017141979.tif 000009
【図８】
2017141979.tif 000010
【図９】
2017141979.tif 000011
【図１０】
2017141979.tif 000012
【図１１】
2017141979.tif 000013