JP5167174B2 - 熱交換器及び温度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、温調対象流体を冷却用熱交換器にて冷却し、冷却された温調対象流体を加熱用熱交換器にて加熱して空調対象空間に供給する温度調整装置に用いられる熱交換器、及びこの熱交換器を備えた温度調整装置に関する。

従来の温度調整装置は、例えば、圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器の順に冷媒を循環させる冷凍サイクルを備え、蒸発器を冷却用熱交換器として用いている。そして、蒸発器にて冷媒と温調対象流体とを熱交換させて温調対象流体を冷却し、その冷却された温調対象流体を加熱用熱交換器にて加熱することにより、温調対象流体の温度を目標温度範囲（例えば、目標温度（２０℃）±０．１℃の範囲）内に調整している。そして、温調対象流体は、例えば、空調対象空間に供給する温調対象空気としており、このように温調された目標温度範囲の温調対象空気を空調対象空間に供給するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−３９３４５号公報

例えば、工場等では温度調整装置にて温調対象流体を温調することに加えて、圧縮空気等の温調対象流体とは別の流体を温調したり、各種機器を冷却する等、別の用途でも熱を利用することが求められている場合がある。
そこで、例えば、温度調整装置とは別に熱を発生させる熱源装置を設け、その熱源装置にて発生した熱を別の用途に利用することが考えられる。しかしながら、この場合には、あらたに熱源装置を設けなければならず、設置スペースや配管等の部品点数が増大し構成が大型化するとともに、コストアップを招くことになる。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、温調対象流体を温調することに加えて、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能としながら、構成の小型化を実現することが可能な温度調整装置及びこれに用いられる熱交換器を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る熱交換器は、温調対象流体を冷却用熱交換器にて冷却し、冷却された前記温調対象流体を加熱用熱交換器にて加熱して空調対象空間に供給する温度調整装置に用いられる熱交換器であって、その特徴構成は、
前記冷却用熱交換器にて冷却された前記温調対象流体の一部と第１加熱用流体とを熱交換させ当該温調対象流体の一部を加熱する温調流体用加熱部と、前記冷却された温調対象流体の他部と第２加熱用流体とを熱交換させ当該温調対象流体の他部を加熱する加熱部と、前記加熱部の下流側において、前記加熱部にて加熱された前記温調対象流体の他部と前記温調対象流体とは別の別温調対象流体とを熱交換させ当該別温調対象流体を温調する温調部と、を一体化して備えた前記加熱用熱交換器としての熱交換器である点にある。

本特徴構成によれば、加熱用熱交換器としての熱交換器が、冷却用熱交換器にて冷却された温調対象流体の一部を加熱する温調流体用加熱部と、冷却された温調対象流体の他部を加熱する加熱部と、温調対象流体とは別の別温調対象流体を温調する温調部とを一体として備えているので、この熱交換器により、温調対象流体の一部を加熱して精密に温調することに加えて、温調対象流体の他部の熱を利用して別温調対象流体を温調することができる。これにより、温調対象流体の熱を用いて温調対象流体とは別の流体を温調したり、各種機器を冷却等することができ、温調対象流体を温調することに加えて、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能となる。
しかも、単に、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能とするだけでなく、温調対象流体の一部を第１加熱用流体との熱交換により温調する熱交換器と、温調対象流体の他部を第２加熱用流体との熱交換により加熱する熱交換器と、別温調対象流体を加熱された温調対象流体の他部との熱交換により温調する熱交換器とを、一つの熱交換器にて兼用してこれら熱交換器の構成の小型化を実現することができる。
また、加熱部の下流側（温調対象流体の流れ方向の下流側）に設けられた温調部において、加熱部により加熱された温調対象流体の他部との熱交換により別温調対象流体を温調する。これにより、別温調対象流体を温調対象流体の他部により温調する前に、予め当該温調対象流体の他部を、別温調対象流体を温調するのに適した温度に加熱部にて加熱しておくことにより、別温調対象流体が目標温度となるように温調することができる。
さらに、温調部を通過した温調対象流体の他部を、空調対象空間外に排気させるのではなく、温調流体用加熱部を通過した温調対象流体の一部に混合させて空調対象空間に供給できるので、温調対象流体の他部を空調対象空間外に排気するための排気路等を別途設けなくてもよく、加熱用熱交換器に供給した温調対象流体の全てを空調対象空間へ供給することができ、温度調整装置の構成の小型化を図ることができる。
よって、温調対象流体を精密に温調することに加えて、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能としながら、構成の小型化を実現することが可能な熱交換器を実現することができる。

本発明に係る熱交換器の更なる特徴構成は、前記温調流体用加熱部が、加熱用熱交換器において前記温調対象流体が通流する部位全体に対して５０％以上の割合で設置されている点にある。

本特徴構成によれば、温調流体用加熱部が、加熱用熱交換器において温調対象流体が通流する部位全体に対して５０％以上の割合で設置されているので、加熱用熱交換器を通過する温調対象流体の過半数以上（上記温調対象流体の一部）を温調流体用加熱部にて加熱して、空調対象空間を温調するのに適した温度に精密に温調することができる。一方で、温調部にて別温調対象流体により加熱若しくは冷却される温調対象流体の他部の割合は過半数未満となるので、この温調対象流体の他部を温調流体用加熱部にて温調された温調対象流体の一部に混合させても、空調対象空間に供給される温調対象流体全体の精密な温調を阻害することはない。すなわち、例えば、温調対象流体の一部が温調流体用加熱部から受ける熱量Ｘは３０００〜４０００（Ｗ）程度であり、温調対象流体の他部が温調部から受ける熱量Ｙは１００〜２００（Ｗ）程度であり、熱量Ｘに対する熱量Ｙの比は、Ｙ／Ｘ＝１／３０〜１／２０程度である。
よって、別温調対象流体を温調させるという別の用途に温度調整装置が発生する熱を利用しながら、精密に温調された温調対象流体を空調対象空間の温調用に利用できる。

本発明に係る熱交換器の更なる特徴構成は、前記温調対象流体の通流方向に沿う姿勢で板状のフィンが平行に複数配置され、当該板状のフィンの隣接間に前記温調対象流体が通流可能に構成されるとともに、前記温調流体用加熱部において前記第１加熱用流体が通流する第１伝熱管、前記加熱部において前記第２加熱用流体が通流する第２伝熱管、及び前記温調部において前記別温調対象流体が通流する第３伝熱管のそれぞれを、複数の前記板状のフィンを貫通して当該フィンに対して垂直に配設させて、前記温調流体用加熱部、前記加熱部及び前記温調部のそれぞれを形成し、前記温調流体用加熱部と温調部との並び方向が、前記温調対象流体の通流方向に対して垂直で、かつ前記板状のフィンに対して平行な方向となるように構成されている点にある。

本特徴構成によれば、複数配置された板状のフィンの隣接間を温調対象流体が通流し、温調流体用加熱部と温調部との並び方向が、温調対象流体の通流方向に対して垂直で、板状のフィンに対して平行な方向となるように配置されているので、第１伝熱管を通流する第１加熱用流体と熱交換した後の温調対象流体の一部と、第３伝熱管を通流する別温調対象流体と熱交換した後の温調対象流体の他部との混合が阻害されることがなく、空調対象空間に供給する前に加熱用熱交換器において混合させることができる。

上記目的を達成するための本発明に係る温度調整装置は、温調対象流体を冷却用熱交換器にて冷却し、冷却された前記温調対象流体を加熱用熱交換器にて加熱して空調対象空間に供給する温度調整装置であって、その特徴構成は、
前記加熱用熱交換器として、上記何れか一つの特徴構成を備えた熱交換器を備え、圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器の順に冷媒を循環させる冷凍サイクルを備える構成で、前記蒸発器を通流する前記冷媒を熱源として前記温調対象流体を冷却するとともに、前記圧縮機から吐出する前記冷媒を分岐させ、前記分岐された冷媒の一部を前記加熱用熱交換器における前記温調流体用加熱部を通流する前記第１加熱用流体とし、かつ、前記分岐された冷媒の他部を前記加熱用熱交換器における前記加熱部を通流する前記第２加熱用流体としている点にある。

本特徴構成によれば、温調対象流体を加熱して精密に温調することに加えて、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能となる。しかも、単に、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能とするだけでなく、温調対象流体の一部を第１加熱用流体との熱交換により温調する熱交換器と、温調対象流体の他部を第２加熱用流体との熱交換により加熱する熱交換器と、別温調対象流体を加熱された温調対象流体の他部との熱交換により温調する熱交換器とを、一つの熱交換器にて兼用して温度調整装置の構成の小型化を実現することができる。また、温調流体用加熱部において加熱用熱交換器を通過する温調対象流体の一部を加熱するとともに、加熱部において加熱用熱交換器を通過する温調対象流体の他部を加熱し、この加熱部の下流側（温調対象流体の流れ方向の下流側）に設けられた温調部において、加熱部により加熱された温調対象流体の他部との熱交換により別温調対象流体を温調する。これにより、別温調対象流体を温調対象流体の他部により温調する前に、予め当該温調対象流体の他部を、別温調対象流体を温調するのに適した温度に加熱部にて加熱しておくことにより、別温調対象流体が目標温度となるように温調することができる。さらに、温調部を通過した温調対象流体の他部を、空調対象空間外に排気させるのではなく、温調流体用加熱部を通過した温調対象流体の一部に混合させて空調対象空間に供給できるので、温調対象流体の他部を空調対象空間外に排気するための排気路等を別途設けなくてもよく、加熱用熱交換器に供給した温調対象流体の全てを空調対象空間へ供給することができ、温度調整装置の構成の小型化を図ることができる。加えて、冷凍サイクルを循環する冷媒のみを熱源として、温調対象流体を冷却するとともに、冷却された温調対象流体のうち一部を温調流体用加熱部において加熱し、温調対象流体の他部を加熱部において加熱することができる。なお、この加熱部で加熱された温調対象流体の他部により、別温調対象流体は温調される。これにより、一つの冷凍サイクルを通流する一つの冷媒を熱源として、温調対象流体の温調（冷却・加熱）を行うことができるとともに、別温調対象流体の温調（冷却・加熱）も行うことが可能となり、別途の熱源を設ける必要がなく、温度調整装置の構成の簡略化及び小型化を実現することができる。
よって、温調対象流体を温調することに加えて、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能としながら、構成の小型化を実現することが可能な温度調整装置を実現することができる。

温度調整装置の概略構成図 蒸発器及び加熱用熱交換器の概略斜視図 別実施形態に係る加熱用熱交換器近傍の概略縦断面視図

本発明に係る加熱用熱交換器Ｂ（熱交換器）及びこの加熱用熱交換器Ｂを備えた温度調整装置Ｄの実施形態を図面に基づいて説明する。
この温度調整装置Ｄは、図１に示すように、温調対象流体Ｐを蒸発器４（冷却用熱交換器の一例）にて冷却したのち加熱用熱交換器Ｂにて加熱して目標温度範囲に温調し、空調対象空間Ｋに供給するとともに、温度調整装置Ｄが発生する熱を加熱用熱交換器Ｂにて利用して別温調対象流体Ｑを温調するように構成されている。
また、この温度調整装置Ｄは、温調した温調対象流体Ｐを空調対象空間Ｋに供給して空調対象空間Ｋを温調するとともに、空調対象空間Ｋの温調対象流体Ｐの全てを温度調整装置Ｄに戻して温調するように構成されている。つまり、温度調整装置Ｄと空調対象空間Ｋとの間で温調対象流体Ｐを循環して空調対象空間Ｋを温調するように構成されている。
ここで、例えば、温調対象流体Ｐは、空調対象空間Ｋを温調するために空調対象空間Ｋに供給する温調対象空気が用いられ、別温調対象流体Ｑは、圧縮空気が用いられている。

温度調整装置Ｄは、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３（膨張部の一例）、蒸発器４の順に冷媒Ａ（図中点線矢印参照）を循環させる冷媒回路５を備えた冷凍サイクルＣを備えて構成されている。冷却用熱交換器としての蒸発器４は、膨張された冷媒Ａと温調対象流体Ｐとを熱交換させて温調対象流体Ｐを冷却させるように構成されている。

冷媒回路５には、圧縮機１と凝縮器２との間から分岐されて膨張弁３と蒸発器４との間に合流される分岐合流路７が設けられている。そして、分岐合流路７は、互いに並列状態で接続された第１分岐合流路８と第２分岐合流路９とを備えている。
第１分岐合流路８には、冷媒Ａの流れ方向の上流側から順に、冷媒Ａの断続及び冷媒Ａの流量を調整自在な第１冷媒調整弁１０、加熱用熱交換器Ｂにおける温調対象流体Ｐの一部を加熱する温調流体用加熱部Ｂ１が配設されている。第２分岐合流路９には、冷媒Ａの流れ方向の上流側から順に、冷媒Ａの断続及び冷媒Ａの流量を調整自在な第２冷媒調整弁１１、加熱用熱交換器Ｂにおける温調対象流体Ｐの他部を加熱する加熱部Ｂ２ａが配設されている。なお、図１及び図２では、第１分岐合流路８を通流する冷媒Ａを冷媒Ａ１（第１加熱用流体の一例）とし、第２分岐合流路９を通流する冷媒Ａを冷媒Ａ２（第２加熱用流体の一例）として記載している。

そして、温度調整装置Ｄには、温調対象流体Ｐを送風させる送風ファン６が備えられている。また、温度調整装置Ｄには、温調対象流体Ｐを、送風ファン６、蒸発器４、加熱用熱交換器Ｂ、空調対象空間Ｋ、送風ファン６の順に循環通流させることが可能な通風路（図示せず）が設けられている。よって、この送風ファン６により、通風路内を上記順に温調対象流体Ｐが通流することが可能に構成されている。なお、この通風路の一部、すなわち、蒸発器４と加熱用熱交換器Ｂとの間には、蒸発器４と加熱用熱交換器Ｂとの間の空間を囲繞するダクト１２が設けられている。このダクト１２により、温調対象流体Ｐの通流を阻害しない状態で、蒸発器４にて冷却された温調対象流体Ｐの全量を加熱用熱交換器Ｂに供給することが可能に構成されている。

圧縮空気回路１３は、別温調対象流体Ｑ（圧縮空気）を、加熱用熱交換器Ｂにおける別温調対象流体冷却用の冷却部Ｂ２ｂ（温調部の一例）を介して循環通流させることが可能に構成されている。

次に、図１及び図２に示すように、本発明に係る加熱用熱交換器Ｂは、温調対象流体Ｐ、冷媒Ａ１、冷媒Ａ２及び別温調対象流体Ｑの４つの流体を熱交換対象とするフィン・チューブ熱交換器である。

加熱用熱交換器Ｂは、箱形状の筐体１４内に、温調対象流体Ｐの通流方向に沿う姿勢で板状のフィン１５が平行に複数配置され、板状のフィン１５の隣接間に温調対象流体Ｐが通流可能に構成されている。

加熱用熱交換器Ｂには、温調対象流体Ｐの一部を所望温度に加熱する温調流体用加熱部Ｂ１が設けられている。この温調流体用加熱部Ｂ１は、圧縮機１から吐出され冷媒回路５から分岐合流路７に分岐された冷媒Ａの一部である冷媒Ａ１が通流する第１伝熱管１６が、上記板状のフィン１５に対して垂直な方向となるように配置されて形成されている。そして、温調流体用加熱部Ｂ１は、蒸発器４にて冷却された温調対象流体Ｐの一部と冷媒Ａの一部である冷媒Ａ１とを熱交換させて、温調対象流体Ｐの一部を加熱するように構成されている。

また、加熱用熱交換器Ｂには、温調対象流体Ｐの他部を所望温度に加熱する加熱部Ｂ２ａが設けられている。この加熱部Ｂ２ａは、圧縮機１から吐出され冷媒回路５から分岐合流路７に分岐された冷媒Ａの他部である冷媒Ａ２が通流する第２伝熱管１７が、上記板状のフィン１５に対して垂直な方向となるように配置されて形成されている。そして、加熱部Ｂ２ａは、蒸発器４にて冷却された温調対象流体Ｐの他部と冷媒Ａの他部である冷媒Ａ２とを熱交換させて、温調対象流体Ｐの他部を加熱するように構成されている。
さらに、加熱用熱交換器Ｂには、別温調対象流体Ｑを所望温度に冷却する冷却部Ｂ２ｂが、温調対象流体Ｐの他部を加熱する加熱部Ｂ２ａの下流側（温調対象流体Ｐの通流方向の下流側）に設けられている。この冷却部Ｂ２ｂは、別温調対象流体Ｑが通流する第３伝熱管１８が、上記板状のフィン１５に対して垂直な方向となるように配置されて形成されている。そして、冷却部Ｂ２ｂは、加熱部Ｂ２ａにて加熱された温調対象流体Ｐの他部と別温調対象流体Ｑとを熱交換させて、別温調対象流体Ｑを冷却するように構成されている。したがって、別温調対象流体Ｑを温調対象流体Ｐの他部により冷却する前に、予め温調対象流体Ｐの他部を加熱部Ｂ２ａにて適切に加熱しておくことにより、別温調対象流体Ｑが目標温度となるように冷却することができる。

そして、各伝熱管１６，１７，１８は、平行に並ぶ全ての板状のフィン１５を貫通したのち折り返す形態で、当該フィン１５の長手方向（図２中、上下方向）に連続して配設されている。
加熱用熱交換器Ｂにおける温調流体用加熱部Ｂ１と加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂとの配置関係は、温調流体用加熱部Ｂ１と、加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂとの並び方向が、温調対象流体の通流方向に対して垂直で、板状のフィン１５に対して平行な並び方向となるように配置されている（図２中、上下方向であり、図２では、筐体１４の上部に温調流体用加熱部Ｂ１が、下部に加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂが配置されている）。なお、上述のとおり、加熱部Ｂ２ａと冷却部Ｂ２ｂとの配置関係は、筐体１４の下部で、温調対象流体Ｐの通流方向の上流側に加熱部Ｂ２ａが配置され、下流側に冷却部Ｂ２ｂが配置されている。したがって、加熱用熱交換器Ｂにおけるフィン１５の隣接間において、温調流体用加熱部Ｂ１における第１伝熱管１６を通流する冷媒Ａ１と熱交換した後の温調対象流体Ｐの一部と、冷却部Ｂ２ｂにおける第３伝熱管１８を通流する別温調対象流体Ｑと熱交換した後の温調対象流体Ｐの他部との混合が阻害されることがなく、空調対象空間Ｋに供給する前に加熱用熱交換器Ｂにおいて温調対象流体Ｐを混合させることができる。

また、加熱用熱交換器Ｂにおいて、温調対象流体Ｐが通流する部位全体に対して５０％以上の割合で温調流体用加熱部Ｂ１が設置されている（図２では、温調流体用加熱部Ｂ１が７０％程度の割合で設置されている）ので、加熱用熱交換器Ｂを通過する温調対象流体Ｐの過半数以上（温調対象流体Ｐの一部）を温調流体用加熱部Ｂ１にて加熱して温調することができ、空調対象空間Ｋに供給される温調対象流体Ｐを空調対象空間Ｋを温調するのに適した温度に精密に温調できる。一方で、別温調対象流体Ｑは冷却部Ｂ２ｂにおいて、加熱用熱交換器Ｂを通過する温調対象流体Ｐの他部により冷却されて温調されるが、冷却部Ｂ２ｂにて別温調対象流体Ｑにより加熱される温調対象流体Ｐの他部の割合は温調対象流体Ｐ全体に対して過半数未満となるので、この温調対象流体Ｐの他部を温調流体用加熱部Ｂ１にて温調された温調対象流体Ｐの一部に混合させても、空調対象空間Ｋに供給される温調対象流体Ｐ全体の精密な温調を阻害することはない。すなわち、加熱用熱交換器Ｂ（温調流体用加熱部Ｂ１）を通過した温調対象流体Ｐの一部は、温調対象流体Ｐの他部の合流によりその温度が変化するが、温調対象流体Ｐの他部が冷却部Ｂ２ｂから受ける熱量Ｙは、温調対象流体Ｐの一部が温調流体用加熱部Ｂ１から受ける熱量Ｘに比べて比較的少ないので、温調対象流体Ｐの精密な温調を阻害することはない。例えば、温調対象流体Ｐの一部が温調流体用加熱部Ｂ１から受ける熱量Ｘは３０００〜４０００（Ｗ）程度であり、温調対象流体Ｐの他部が冷却部Ｂ２ｂから受ける熱量は１００〜２００（Ｗ）程度であり、熱量Ｘに対する熱量Ｙの比は、Ｙ／Ｘ＝１／３０〜１／２０程度である。したがって、別温調対象流体Ｑを冷却することにより、温調対象流体Ｐの精密な温調を阻害することはない。これにより、温調対象流体Ｐの他部を温度調整装置Ｄ外に排気させる排気路を設けずに温調対象流体Ｐの全てを空調対象空間Ｋへ供給することができるとともに、別温調対象流体Ｑを冷却しながらも、精密に温調された温調対象流体Ｐにて空調対象空間Ｋを精密に温調するという元々の機能を損なうことがない。

よって、加熱用熱交換器Ｂは、上述のとおり、蒸発器４にて冷却された温調対象流体Ｐの一部を加熱する温調流体用加熱部Ｂ１と、冷却された温調対象流体Ｐの他部を加熱する加熱部Ｂ２ａと、温調対象流体Ｐとは別の別温調対象流体Ｑを冷却する冷却部Ｂ２ｂとを一体として備えているので、温調対象流体Ｐの一部を加熱して精密に温調することに加えて、温調対象流体Ｐの他部の冷熱を利用して別温調対象流体Ｑを冷却することができる。これにより、温調対象流体Ｐの冷熱を用いて温調対象流体Ｐとは別の別温調対象流体Ｑを冷却して、その別温調対象流体Ｑを各種精密加工機器を冷却するために用いることができ、温調対象流体Ｐを温調することに加えて、温度調整装置Ｄが発生する熱を別の用途でも利用可能となる。
しかも、単に、温度調整装置Ｄが発生する熱を別の用途でも利用可能とするだけでなく、温調対象流体Ｐの一部を温調する熱交換器と、温調対象流体Ｐの他部を加熱する熱交換器と、別温調対象流体Ｑを冷却する熱交換器とを、一つの熱交換器にて兼用してこれら熱交換器（加熱用熱交換器Ｂ）の構成の小型化を実現することができる。

なお、温度調整装置Ｄは、空調対象空間Ｋとの間で温調対象流体Ｐを循環して空調対象空間Ｋを温調するように構成されている。例えば、空調対象空間Ｋから温度調整装置Ｄに戻された温調対象流体Ｐの一部を装置外に排気させると、循環させる温調対象流体Ｐの流量を確保するために外気を取り入れる必要がある。この場合には、全く温調されていない外気を取り入れることになり、温調対象流体Ｐを精密に温調し難くなり、空調対象空間Ｋの温調を精密に行い難くなる可能性がある。また、外気には、塵埃等が含まれている場合があり、外気の取り入れにより空調対象空間Ｋのクリーン度が低下する可能性がある。
本発明に係る温度調整装置Ｄでは、空調対象空間Ｋから温度調整装置Ｄに戻された温調対象流体Ｐを蒸発器４にて冷却するとともに、蒸発器４にて冷却された温調対象流体Ｐの全量を加熱用熱交換器Ｂに供給して、主として加熱用熱交換器Ｂにおける温調流体用加熱部Ｂ１にて精密に温調し、空調対象空間Ｋに供給するようにしている。これにより、空調対象空間Ｋから温度調整装置Ｄに戻された温調対象流体Ｐを精密に温調して空調対象空間Ｋに供給することができるので、温調対象流体Ｐの流れとしては、温度調整装置Ｄと空調対象空間Ｋとの間で循環する閉回路とすることができる。よって、外気を取り入れる必要がない又はほとんどなくなり、空調対象空間Ｋの温調を精密に行い難くなる、或いは、空調対象空間Ｋのクリーン度が低下するという問題の発生を防止することができる。

温度調整装置Ｄにおいて、温調対象流体Ｐ及び別温調対象流体Ｑを温調させるときの動作について説明する。
まず、蒸発器４において冷媒Ａと温調対象流体Ｐとを熱交換させて、冷媒Ａにて温調対象流体Ｐを所望温度に冷却する。このとき、例えば、蒸発器４を通過した温調対象流体Ｐの温度を検出する図外の温度センサの検出情報に基づいて、蒸発器４を通流させる冷媒Ａの通流量や送風ファン６による温調対象流体Ｐの送風量等を調整することにより、蒸発器４を通過した温調対象流体Ｐの温度を、例えば１７±１℃程度の所望温度にまで冷却させる。なお、例えば、蒸発器４に供給される温調対象流体Ｐの温度は２２℃程度とされる。

そして、温調対象流体Ｐは、蒸発器４にて冷却されたのちダクト１２を通流して温調対象流体Ｐの全量が加熱用熱交換器Ｂに導入される。
ダクト１２内の上方を通流して加熱用熱交換器Ｂに導入された温調対象流体Ｐ（温調対象流体Ｐの一部）は、温調流体用加熱部Ｂ１にて冷媒Ａ１により所望温度にまで精密に加熱される。例えば、温調流体用加熱部Ｂ１を通過した温調対象流体Ｐの一部の温度を検出する図外の温度センサの検出情報に基づいて第１冷媒調整弁１０の開度等を調整することにより、温調対象流体Ｐの一部を例えば１９．５℃±０．１℃程度の所望温度に温調させる。このとき、例えば、温調流体用加熱部Ｂ１を通過する前の温調対象流体Ｐの一部の温度は、１７℃±１℃程度とされており、温調流体用加熱部Ｂ１を通過したあとの温調対象流体Ｐの温度は、１９．５℃±０．１℃程度とされている。また、温調流体用加熱部Ｂ１に供給される冷媒Ａ１の温度は、７０℃程度とされている。

一方、ダクト１２内の下方を通流して加熱用熱交換器Ｂに導入された温調対象流体Ｐ（温調対象流体Ｐの他部）は、加熱部Ｂ２ａにて冷媒Ａ２により所望温度にまで加熱される。例えば、加熱部Ｂ２ａを通過した温調対象流体Ｐの他部の温度を検出する図外の温度センサの検出情報に基づいて第２冷媒調整弁１１の開度等を調整することにより、温調対象流体Ｐの他部を例えば２０±０．１℃の所望温度に加熱させる。このとき、例えば、加熱部Ｂ２ａに供給される温調対象流体Ｐの他部の温度は、１７℃±１℃程度とされ、加熱部Ｂ２ａを通過したあと、冷却部Ｂ２ｂに供給される温調対象流体Ｐの他部の温度は、２０℃±０．１℃程度とされている。また、例えば、加熱部Ｂ２ａに供給される冷媒Ａ２の温度は、７０℃程度とされている。
そして、加熱部Ｂ２ａにて加熱された温調対象流体Ｐの他部は、冷却部Ｂ２ｂにて別温調対象流体Ｑを所望温度にまで冷却させる。このとき、例えば、加熱部Ｂ２ａを通過したあと、冷却部Ｂ２ｂに供給される温調対象流体Ｐの他部の温度は、２０℃±０．１℃程度とされ、冷却部Ｂ２ｂを通過したあとの温調対象流体Ｐの他部の温度は、２２℃±０．１℃程度とされている。さらに、例えば、冷却部Ｂ２ｂに供給される別温調対象流体Ｑの温度は２２℃とし、冷却部Ｂ２ｂを通過した別温調対象流体Ｑの温度は１８℃とされている。

次に、温調流体用加熱部Ｂ１を通過する、或いは通過した温調対象流体Ｐの一部と、冷却部Ｂ２ｂを通過した温調対象流体Ｐの他部とは、加熱用熱交換器Ｂにおいて、或いは、加熱用熱交換器Ｂを通過したあと空調対象空間Ｋに供給されるまでの間における通風路において混合される。また、温調流体用加熱部Ｂ１を通過した温調対象流体Ｐの一部が温調流体用加熱部Ｂ１から受ける熱量Ｘに対して、冷却部Ｂ２ｂを通過した温調対象流体Ｐの他部が冷却部Ｂ２ｂから受ける熱量は比較的少ない（図２の場合では、熱量Ｘに対する熱量Ｙの比は、Ｙ／Ｘ＝１／３０程度である）。したがって、加熱用熱交換器Ｂを通過した温調対象流体Ｐの一部と他部とが混合された温調対象流体Ｐとなって、空調対象空間Ｋに供給される当該温調対象流体Ｐの温度は、温調対象流体Ｐの他部の影響を殆ど受けることなく、所望の温度である２０℃±０．１℃に精密に温調される。

よって、本発明に係る温度調整装置Ｄでは、温調対象流体Ｐを精密に温調することに加えて、温度調整装置Ｄが発生する熱を別の用途でも利用可能としながら、温度調整装置Ｄの構成の小型化を実現することが可能となる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、加熱用熱交換器Ｂにおける上部に温調流体用加熱部Ｂ１を設け、下部に別温調対象流体用の加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂを設けて構成したが、特にこの構成に限定されるわけではない。
例えば、加熱用熱交換器Ｂにおいて、温調流体用加熱部Ｂ１、加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂの配置を適宜変更することも可能である。例えば、図３に示すように、加熱用熱交換器Ｂの側面視において、当該加熱用熱交換器Ｂにおける上部及び下部に温調流体用加熱部Ｂ１をそれぞれ設け、これら温調流体用加熱部Ｂ１の上下方向間に別温調対象流体用の加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂを設けて構成することもできる。この温調流体用加熱部Ｂ１は、加熱用熱交換器Ｂにおいて温調対象流体Ｐが通流する全体に対して過半数以上の部位に配置されている。なお、この加熱部Ｂ２ａは温調対象流体Ｐの通流方向の上流側、冷却部Ｂ２ｂは下流側に配置されている。
このように構成することにより、加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂを通過した温調対象流体Ｐの他部と、温調流体用加熱部Ｂ１を通過して精密に温調された温調対象流体Ｐの一部とを混合して、温調対象流体Ｐの他部の影響により、空調対象空間Ｋに供給される温調対象流体Ｐの温度が所望温度（２０℃±０．１℃）となることが阻害されないように構成することができる。

（２）上記実施形態では、加熱用熱交換器Ｂにおける別温調対象流体用の加熱部Ｂ２ａ及び冷却部Ｂ２ｂを設けて、当該冷却部Ｂ２ｂにおいて別温調対象流体Ｑを冷却する構成としたが、当該冷却部Ｂ２ｂを、別温調対象流体加熱部Ｂ２ｂ（温調部の一例）として用いて、別温調対象流体Ｑを加熱する構成とすることもできる。この場合、第２冷媒調整弁１１の開度等を調整して加熱部Ｂ２ａに供給される冷媒Ａ２（第２加熱用流体）の流量を調整することにより、加熱部Ｂ２ａを通過する温調対象流体Ｐの他部を加熱する。そして、別温調対象流体加熱部Ｂ２ｂにおいて、加熱部Ｂ２ａにて加熱された温調対象流体Ｐの他部と別温調対象流体Ｑとを熱交換させ、当該別温調対象流体Ｑを加熱する構成とすることができる。
例えば、加熱部Ｂ２ａに供給される温調対象流体Ｐの他部の温度は、１７℃±１℃程度とされ、加熱部Ｂ２ａを通過したあとの、別温調対象流体加熱部Ｂ２ｂに供給される温調対象流体Ｐの他部の温度は、２４℃±０．１℃程度とされ、さらに、別温調対象流体加熱部Ｂ２ｂを通過したあとの温調対象流体Ｐの他部の温度は、２２℃±０．１℃程度とされる。また、例えば、別温調対象流体加熱部Ｂ２ｂに供給される別温調対象流体Ｑの温度は２０℃とし、別温調対象流体加熱部Ｂ２ｂを通過した別温調対象流体Ｑの温度は２２℃とされている。なお、この場合であっても、上記実施形態と同様に、加熱用熱交換器Ｂを通過した温調対象流体Ｐの一部と他部とが混合された温調対象流体Ｐとなって、空調対象空間Ｋに供給される当該温調対象流体Ｐの温度は、温調対象流体Ｐの他部の影響を殆ど受けることなく、所望の温度である２０℃±０．１℃に精密に温調される。

（３）上記実施形態では、蒸発器４を冷却用熱交換器として用いて、蒸発器４を通流する冷媒Ａにより温調対象流体Ｐを直接冷却する構成としたが、この構成に制限されるものではない。すなわち、蒸発器４の冷熱を間接的に熱源として用いて温調対象流体Ｐを冷却することもできる。
例えば、蒸発器４を通流する冷媒Ａと熱交換して冷熱を取得する（冷却される）熱伝達用液体を循環させる液体回路を設け、この液体回路において冷熱を取得した熱伝達用液体と温調対象流体Ｐとを熱交換して、当該温調対象流体Ｐを冷却する冷却用熱交換器を設けるように構成することができる。これにより、蒸発器４において、冷媒Ａにて温調対象流体Ｐを直接冷却させるのではなく、冷媒Ａにて熱伝達用液体を冷却させ、当該熱伝達用液体により間接的に温調対象流体Ｐを冷却することができる。そして、熱伝達用液体は、冷媒と比べて比重が大きいので、熱伝達用液体と温調対象流体Ｐとを熱交換させる際に、熱伝達用液体の温度を均一にすることができる。よって、温調対象流体Ｐを温度むらがなく均一な温度に冷却することができる。

（４）上記実施形態では、第１加熱用流体としての冷媒Ａ１及び第２加熱用流体としての冷媒Ａ２を、同一の冷媒Ａにより構成したが、温調対象流体Ｐを適切に温調（例えば、加熱）することができる構成であれば、この構成に限定されるものではない。例えば、第１加熱用流体及び第２加熱用流体のそれぞれを異なる流体を用いて構成することも可能である。

（５）上記実施形態において、別温調対象流体Ｑを圧縮空気としているが、温調対象流体Ｐと別温調対象流体Ｑとは別の流体であればよく、例えば、各種機器を冷却するために用いる冷却水を別温調対象流体Ｑとすることも可能である。これにより、冷却用熱交換器にて取得した冷熱を各種機器を冷却する用途に用いることができる。

（６）上記実施形態では、本発明に係る温度調整装置Ｄとして、空調対象空間Ｋとの間で温調対象流体Ｐを循環して空調対象空間Ｋを温調するものを例示したが、例えば、温度調整装置Ｄは、空調対象空間Ｋとの間で循環される温調対象流体Ｐに外気を取り入れて、その外気を取り入れた温調対象流体Ｐを温調して空調対象空間Ｋに供給するように構成することもでき、温度調整装置Ｄがどのような流体を温調対象流体Ｐとするかについては適宜変更が可能である。

（７）上記実施形態では、加熱用熱交換器Ｂと冷却用熱交換器（蒸発器４）との間に、温調対象流体Ｐの全量を通流させるダクト１２を設けたが、このダクト１２を省略する構成としてもよい。例えば、温調対象流体Ｐの通流方向において冷却用熱交換器と加熱用熱交換器Ｂとが接触或いは近接して配置されている場合等には、上記ダクト１２を省略した構成とすることができる。

本発明は、温調対象流体を温調することに加えて、温度調整装置が発生する熱を別の用途でも利用可能としながら、構成の小型化を実現することが可能な温度調整装置及びこれに用いられる熱交換器に適応可能である。

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 膨張弁（膨張部）
４ 蒸発器（冷却用熱交換器）
１５ フィン
１６ 第１伝熱管
１７ 第２伝熱管
１８ 第３伝熱管
Ａ 冷媒
Ａ１ 冷媒（第１加熱用流体）
Ａ２ 冷媒（第２加熱用流体）
Ｂ 加熱用熱交換器（熱交換器）
Ｂ１ 温調流体用加熱部
Ｂ２ａ 加熱部
Ｂ２ｂ 冷却部、別温調対象流体加熱部（温調部）
Ｃ 冷凍サイクル
Ｄ 温度調整装置
Ｋ 空調対象空間
Ｐ 温調対象流体
Ｑ 別温調対象流体

Claims (4)

1. 温調対象流体を冷却用熱交換器にて冷却し、冷却された前記温調対象流体を加熱用熱交換器にて加熱して空調対象空間に供給する温度調整装置に用いられる熱交換器であって、
   前記冷却用熱交換器にて冷却された前記温調対象流体の一部と第１加熱用流体とを熱交換させ当該温調対象流体の一部を加熱する温調流体用加熱部と、前記冷却された温調対象流体の他部と第２加熱用流体とを熱交換させ当該温調対象流体の他部を加熱する加熱部と、前記加熱部の下流側において、前記加熱部にて加熱された前記温調対象流体の他部と前記温調対象流体とは別の別温調対象流体とを熱交換させ当該別温調対象流体を温調する温調部と、を一体化して備えた前記加熱用熱交換器としての熱交換器。
2. 前記温調流体用加熱部が、前記加熱用熱交換器において前記温調対象流体が通流する部位全体に対して５０％以上の割合で設置されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記温調対象流体の通流方向に沿う姿勢で板状のフィンが平行に複数配置され、当該板状のフィンの隣接間に前記温調対象流体が通流可能に構成されるとともに、
   前記温調流体用加熱部において前記第１加熱用流体が通流する第１伝熱管、前記加熱部において前記第２加熱用流体が通流する第２伝熱管、及び前記温調部において前記別温調対象流体が通流する第３伝熱管のそれぞれを、複数の前記板状のフィンを貫通して当該フィンに対して垂直に配設させて、前記温調流体用加熱部、前記加熱部及び前記温調部のそれぞれを形成し、
   前記温調流体用加熱部と温調部との並び方向が、前記温調対象流体の通流方向に対して垂直で、かつ前記板状のフィンに対して平行な方向となるように構成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 温調対象流体を冷却用熱交換器にて冷却し、冷却された前記温調対象流体を加熱用熱交換器にて加熱して空調対象空間に供給する温度調整装置であって、
   前記加熱用熱交換器として、請求項１から３の何れか一項に記載の熱交換器を備え、
   圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器の順に冷媒を循環させる冷凍サイクルを備える構成で、
   前記蒸発器を通流する前記冷媒を熱源として前記温調対象流体を冷却するとともに、
   前記圧縮機から吐出する前記冷媒を分岐させ、前記分岐された冷媒の一部を前記加熱用熱交換器における前記温調流体用加熱部を通流する前記第１加熱用流体とし、かつ、前記分岐された冷媒の他部を前記加熱用熱交換器における前記加熱部を通流する前記第２加熱用流体としている温度調整装置。

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