JP7208770B2 - Heat exchanger and heat exchanger defrosting method - Google Patents
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Description
本開示は、熱交換器及び熱交換器のデフロスト方法に関する。 The present disclosure relates to heat exchangers and methods of defrosting heat exchangers.
冷凍庫やフリーザに設けられるエアクーラなどの熱交換器にフィンチューブ式熱交換器が用いられる。フィンチューブ式熱交換器は放熱フィンなどに霜が付きやすく、フィン間に形成された霜層によって空気流が閉塞されるため、頻繁にデフロスト運転が必要になる。そこで、本発明者等は、フィンや伝熱管に付着した霜を昇華して除去するデフロスト方法を提案している(特許文献1)。このデフロスト方法は、着霜を昇華させ空気流に乗って飛散させるため、融解水が発生しない。従って、融解水を熱交換器から取り除く作業が不要になると共に、エアクーラの運転を継続しながらデフロストできる利点がある。 Fin-tube heat exchangers are used in heat exchangers such as air coolers provided in freezers and freezers. A finned-tube heat exchanger is prone to frost on the radiation fins, etc., and the frost layer formed between the fins obstructs the air flow, requiring frequent defrost operation. Therefore, the present inventors have proposed a defrosting method of sublimating and removing frost adhering to fins and heat transfer tubes (Patent Document 1). This defrost method does not generate melted water because the frost is sublimated and scattered by the air flow. Therefore, there is an advantage that the operation of removing the melted water from the heat exchanger is not required, and defrosting can be performed while the air cooler continues to operate.
流れ方向最上流側伝熱管の伝熱面は熱伝達率が高く、かつ被冷却気体に含まれるミスト(液体及び固体)が慣性力により最上流側伝熱管やフィンの先端部分に衝突するために、集中して着霜が生じ、かつ着霜の成長が早くなる現象が起こる。従って、他の部位に比べこれらの部位で霜層の成長により早く冷却空気流路が閉塞するため、被冷却空気と伝熱管を流れる冷却媒体との熱交換が阻害されるという問題がある。 The heat transfer surface of the most upstream heat transfer tube in the flow direction has a high heat transfer coefficient, and the mist (liquid and solid) contained in the gas to be cooled collides with the most upstream heat transfer tube and the tip of the fin due to inertial force. , a phenomenon occurs in which frost formation is concentrated and the growth of frost formation is accelerated. Therefore, since the cooling air flow path is blocked earlier by the growth of the frost layer at these parts than at other parts, there is a problem that the heat exchange between the air to be cooled and the cooling medium flowing through the heat transfer tubes is hindered.
一実施形態は、上流側伝熱管やフィンの上流側先端部分に付着した霜が成長して冷却気体流路が閉塞するのを防止すると共に、効率的なデフロスト運転を行うことで、デフロスト運転により伝熱管やフィンに加えられた熱により稼働中の熱交換器の熱効率が低下するのを抑制することを目的とする。 In one embodiment, the frost adhered to the upstream heat transfer tubes and the upstream tip portions of the fins is prevented from growing and clogging the cooling gas flow path, and an efficient defrost operation is performed. An object of the present invention is to suppress deterioration in thermal efficiency of a heat exchanger in operation due to heat applied to heat transfer tubes and fins.
(1)一実施形態に係る熱交換器は、
被冷却気体が流れる気体流路と、
前記気体流路内に設けられる複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管のうち、前記被冷却気体の流れ方向の上流側領域に位置する1以上の上流側伝熱管又は前記上流側伝熱管の外周に設けられた放熱部材のうち少なくとも一方の霜層付着面温度を0℃未満でかつ前記被冷却気体よりも高温に維持するための上流側加熱部と、
を備える。
(1) A heat exchanger according to one embodiment,
a gas flow path through which the gas to be cooled flows;
a plurality of heat transfer tubes provided in the gas flow path;
Frost layer on at least one of the plurality of heat transfer tubes, one or more upstream heat transfer tubes positioned in an upstream region in the flow direction of the gas to be cooled, or a heat radiating member provided on the outer periphery of the upstream heat transfer tubes an upstream heating unit for maintaining the adhesion surface temperature below 0°C and higher than the gas to be cooled;
Prepare.
上記(1)の構成によれば、上記上流側加熱部によって、上流側伝熱管又は上流側伝熱管の外周に設けられた放熱部材(以下「上流側放熱部材」とも言う。)の表面温度を上記温度範囲に調節することで(上流側加熱)、上流側伝熱管又は上流側放熱部材に付着した霜を昇華させ飛散させることができる。これによって、上流側伝熱管及び上流側放熱部材によって形成される伝熱面(以下「上流側伝熱面」とも言う。)において霜層の成長を抑制し、霜層による伝熱面周囲の気体流路の閉塞を抑制できる。上流側加熱を常時又はかなりの頻度で行うことで、上流側伝熱面の霜層付着面温度を被冷却気体よりわずかに高い温度にするだけで霜層の成長を抑制し、霜層による伝熱面周囲の気体流路の閉塞を抑制でき、省エネが可能になる。
なお、上流側伝熱管及び上流側放熱部材のうち、上記温度範囲に維持されない部位があるとしても、その部位は0℃以上にならないように温度維持されることを前提とする。0℃以上になる部位があると、その部位で融解水が発生するからである。
According to the above configuration (1), the surface temperature of the upstream heat transfer tube or the heat dissipating member provided on the outer periphery of the upstream heat transfer tube (hereinafter also referred to as "upstream heat dissipating member") is increased by the upstream heating unit. By adjusting the temperature within the above range (upstream heating), frost adhering to the upstream heat transfer tubes or the upstream heat radiating member can be sublimated and scattered. This suppresses the growth of a frost layer on the heat transfer surface formed by the upstream heat transfer pipe and the upstream heat radiation member (hereinafter also referred to as "upstream heat transfer surface"), and the frost layer prevents gas around the heat transfer surface. Blockage of the flow path can be suppressed. By performing upstream heating all the time or at a considerable frequency, the temperature of the upstream heat transfer surface on which the frost layer adheres is slightly higher than the temperature of the gas to be cooled. It is possible to suppress clogging of the gas flow path around the hot surface and to save energy.
Even if there is a portion of the upstream heat transfer tube and the upstream heat radiation member that is not maintained within the above temperature range, it is assumed that the temperature of that portion is maintained so as not to exceed 0°C. This is because, if there is a portion where the temperature is 0° C. or higher, melt water is generated at that portion.
(2)一実施形態では、前記(1)の構成において、
前記複数の伝熱管は、前記気体流路内において、前記気体流路における前記流れ方向と直交する第1方向に沿って延在し、かつ、前記流れ方向及び前記第1方向に直交する第2方向に沿って配列された複数の前記伝熱管により形成される伝熱管列が、前記流れ方向に複数並ぶように配列され、
前記上流側伝熱管は、少なくとも前記流れ方向の最上流側の前記伝熱管列に属する1以上の前記伝熱管を含む。
ここで、「最上流側伝熱管列」とは、最上流側に設けられた1列又は複数の伝熱管列を含むことを意味する。
上記(2)の構成によれば、被冷却気体の流れ方向(以下単に「流れ方向」とも言う。)の最上流側伝熱管列を重点的に上記温度範囲に加熱できる。これによって、霜が急成長しやすい最上流側伝熱管列の霜層の成長を抑制し、上流側伝熱面周囲の気体流路の閉塞を抑制できる。
(2) In one embodiment, in the configuration of (1),
The plurality of heat transfer tubes extend in the gas flow channel along a first direction orthogonal to the flow direction in the gas flow channel, and extend in a second direction orthogonal to the flow direction and the first direction. A plurality of heat transfer tube rows formed by the plurality of heat transfer tubes arranged along the direction are arranged so as to be aligned in the flow direction,
The upstream heat transfer tubes include at least one or more heat transfer tubes belonging to the most upstream heat transfer tube row in the flow direction.
Here, the term “most upstream heat transfer tube row” means including one or more heat transfer tube rows provided on the most upstream side.
According to the above configuration (2), the most upstream heat transfer tube row in the flow direction of the gas to be cooled (hereinafter also simply referred to as "flow direction") can be heated to the above temperature range intensively. As a result, it is possible to suppress the growth of a frost layer on the most upstream heat transfer tube row, where frost tends to grow rapidly, and to suppress the clogging of the gas flow path around the upstream heat transfer surface.
(3)一実施形態では、前記(2)の構成において、
前記複数の伝熱管のうちデフロスト対象管をデフロストするためのデフロストユニット
を備え、
前記気体流路は、前記第2方向に並ぶ複数の流路領域を含み、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路領域に夫々対応し、かつ、同一の前記流路領域内において前記流れ方向にて互いに隣接する2以上の前記伝熱管列に属する複数の前記伝熱管により形成される複数の伝熱管グループを含み、
前記デフロストユニットは、前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループの前記伝熱管を前記デフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成される。
(3) In one embodiment, in the configuration of (2),
A defrost unit for defrosting a defrost target tube among the plurality of heat transfer tubes,
the gas flow channel includes a plurality of flow channel regions aligned in the second direction;
The plurality of heat transfer tubes respectively correspond to the plurality of flow path regions and belong to two or more heat transfer tube arrays adjacent to each other in the flow direction in the same flow direction region. comprising a plurality of heat transfer tube groups formed by
The defrosting unit is configured to selectively defrost the heat transfer tubes of one or more heat transfer tube groups among the plurality of heat transfer tube groups as defrosting target tubes.
上記(3)の構成によれば、各伝熱管グループの霜の成長の違いに応じてデフロストを行う順序を適宜選択することで、各伝熱管グループにおける気体流路の閉塞を防止しながら、効率的なデフロストを行うことができると共に、上流側の霜付着面から剥離した霜が流れ方向下流側の伝熱面に再付着するのを抑制できる。このデフロスト運転と上流側加熱とを併用することで、伝熱面周囲の気体流路の閉塞を効果的に防止できる。 According to the above configuration (3), by appropriately selecting the order of defrosting according to the difference in frost growth in each heat transfer tube group, the gas flow path in each heat transfer tube group is prevented from being clogged, and the efficiency is reduced. It is possible to effectively defrost, and it is possible to suppress reattachment of frost that has separated from the upstream frost adhered surface to the heat transfer surface downstream in the flow direction. By using the defrost operation and the upstream heating together, it is possible to effectively prevent clogging of the gas flow path around the heat transfer surface.
(4)一実施形態では、前記(3)の構成において、
前記デフロストユニットは、複数の前記伝熱管列のうち前記流れ方向の最上流側の前記伝熱管列のみを前記デフロスト対象管として選択的にデフロストするように構成される。
上記(4)の構成によれば、流れ方向最上流側の伝熱管列のみをデフロスト対象管として選択的にデフロストすることで、霜が急成長しやすい最上流側伝熱管列を優先してデフロストでき、これによって、最上流側伝熱管列の気体流路の閉塞を抑制できる。
(4) In one embodiment, in the configuration of (3),
The defrosting unit is configured to selectively defrost only the most upstream heat transfer tube row in the flow direction as the defrost target tube among the plurality of heat transfer tube rows.
According to the above configuration (4), by selectively defrosting only the heat transfer tube row on the most upstream side in the flow direction as the defrosting target tube, the most upstream heat transfer tube row where frost tends to grow rapidly is preferentially defrosted. As a result, clogging of gas flow paths in the most upstream heat transfer tube array can be suppressed.
(5)一実施形態では、前記(1)~(4)の何れかの構成において、
前記上流側伝熱管はデフロスト流体のみを供給可能に構成される。
上記(5)の構成によれば、上流側伝熱管はデフロスト流体の供給のみ行われ、通常の冷却運転は行われない。この上流側伝熱管に昇華デフロストが可能な温度のデフロスト流体を供給することで、霜の急成長を抑制できる上流側加熱を行うことができる。また、上流側伝熱管は冷却運転を行わないので、常時上流側加熱を行うことができ、これによって、常時霜層の成長を抑制できる。
(5) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (4),
The upstream heat transfer tube is configured to be able to supply only the defrosting fluid.
According to the above configuration (5), only the defrosting fluid is supplied to the upstream heat transfer tube, and normal cooling operation is not performed. By supplying a defrost fluid having a temperature at which sublimation defrost is possible to the upstream heat transfer tubes, it is possible to perform upstream heating capable of suppressing rapid growth of frost. In addition, since the upstream heat transfer pipe does not perform cooling operation, it is possible to perform upstream heating at all times, thereby suppressing the growth of the frost layer at all times.
(6)一実施形態では、前記(1)~(5)の何れかの構成において、
前記上流側加熱部は、前記上流側伝熱管又は前記放熱部材を加熱するように構成される。
上記(6)の構成によれば、上流側加熱部によって上流側伝熱管又は上流側放熱部材を着霜の昇華が可能な温度に加熱することで、上流側伝熱面に付着した霜を昇華させ飛散除去できる。この実施形態では、デフロスト流体の供給とは別な手段で上流側加熱が可能になる。
(6) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (5),
The upstream heating section is configured to heat the upstream heat transfer tube or the heat radiating member.
According to the above configuration (6), the upstream heat transfer tube or the upstream heat radiation member is heated by the upstream heating unit to a temperature at which frost formation can be sublimated, thereby sublimating the frost adhering to the upstream heat transfer surface. Let the splatter be removed. This embodiment allows for upstream heating by means other than the supply of defrost fluid.
(7)一実施形態では、前記(1)~(6)の何れかの構成において、
前記上流側加熱部は、前記上流側伝熱管に霜の付着面温度を0℃未満でかつ前記被冷却気体の温度より高い温度に維持可能なデフロスト流体を供給可能なデフロスト流体供給部を含む。
上記(7)の構成によれば、上記デフロスト流体供給部から上流側伝熱管に供給されるデフロスト流体によって、上流側伝熱面の加熱が可能になる。なお、デフロスト流体による上流側加熱と上流側加熱部による上流側加熱との併用が可能である。
(7) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (6),
The upstream heating section includes a defrost fluid supply section capable of supplying a defrost fluid capable of maintaining the temperature of the frosted surface of the upstream heat transfer tube at less than 0° C. and higher than the temperature of the gas to be cooled.
According to the above configuration (7), the upstream heat transfer surface can be heated by the defrost fluid supplied from the defrost fluid supply section to the upstream heat transfer tube. Note that the upstream heating by the defrost fluid and the upstream heating by the upstream heating section can be used together.
(8)一実施形態では、前記(1)~(7)の何れかの構成において、
前記上流側加熱部は、前記上流側伝熱管又は上流側放熱部材の少なくとも一方の霜層付着面温度と前記被冷却気体との温度差を0℃を超え10℃以下に維持するように構成される。
上記(8)の構成によれば、上流側霜層付着面温度と被冷却気体との温度差を0℃を超え10℃以下に維持するため(微温加熱)、上流側加熱に要する熱量を低減できる。
(8) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The upstream heating unit is configured to maintain a temperature difference between the temperature of the frost layer adhering surface of at least one of the upstream heat transfer pipe or the upstream heat radiation member and the gas to be cooled to be more than 0°C and 10°C or less. be.
According to the above configuration (8), the temperature difference between the upstream frost layer adhesion surface temperature and the gas to be cooled is maintained at more than 0 ° C. and 10 ° C. or less (low temperature heating), so the amount of heat required for upstream heating is reduced. can.
(9)一実施形態では、前記(1)~(8)の何れかの構成において、
前記放熱部材は、前記複数の伝熱管が貫通又は接触するように前記気体流路内にて前記流れ方向に沿って設けられる板状放熱部材で構成される。
上記(9)の構成によれば、上記板状放熱部材を備えることで伝熱面積が増加し、熱交換器の伝熱性能を向上できる。また、上記板状放熱部材は被冷却気体の流れ方向に沿って設けられるので、被冷却気体の乱れを抑制できる。被冷却気体の乱れが抑制された板状放熱部材の表面には、板状放熱部材の表面に近づくほど温度が徐々に低くなる温度境界層が形成される。この温度境界層の形成によって伝熱面の熱伝達率が減少するため、板状放熱部材の表面に形成される霜層の成長を抑制できる。逆に温度境界層を乱すような構成(例えばルーバーフィン等)とすると、熱伝達率が上昇し霜の成長が促進される。これを利用して、霜を成長させたい場所、させたくない場所、つまり各所の霜の成長量を熱交換量やデフロスト間隔と関連させて最適に設計することができる.
(9) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (8),
The heat dissipating member is a plate-like heat dissipating member provided along the flow direction in the gas flow path so that the plurality of heat transfer tubes penetrate through or come into contact with each other.
According to the above configuration (9), the provision of the plate-shaped heat radiating member increases the heat transfer area and improves the heat transfer performance of the heat exchanger. Further, since the plate-shaped heat radiating member is provided along the flow direction of the gas to be cooled, disturbance of the gas to be cooled can be suppressed. A temperature boundary layer is formed on the surface of the plate-shaped heat radiating member where the turbulence of the gas to be cooled is suppressed. Since the heat transfer coefficient of the heat transfer surface decreases due to the formation of this temperature boundary layer, it is possible to suppress the growth of a frost layer formed on the surface of the plate-shaped heat radiating member. Conversely, if a structure (for example, louver fins) that disturbs the temperature boundary layer is used, the heat transfer rate increases and frost growth is promoted. Using this, it is possible to optimally design the areas where frost should grow and the areas where frost should not grow, that is, the amount of frost growth at each location in relation to the amount of heat exchange and the defrost interval.
(10)一実施形態では、前記(1)~(9)の何れかの構成において、
前記放熱部材は、前記放熱部材の前記流れ方向先端部分と下流側部位との間に、前記流れ方向先端部分と前記下流側部位との間の伝熱を抑制する断熱域を有する。
上記(10)の構成によれば、上記断熱域を有するため、上流側加熱部によって該先端部分に加えられる熱が放熱部材の下流側部位に伝わって下流側部位で行っている冷却運転の冷却効率を低下させるのを抑制できる。
(10) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (9),
The heat radiating member has a heat insulating region between the flow direction tip portion and the downstream portion of the heat radiating member for suppressing heat transfer between the flow direction tip portion and the downstream portion.
According to the configuration (10), since the heat insulating region is provided, the heat applied to the tip portion by the upstream heating portion is transmitted to the downstream portion of the heat radiating member, and the cooling of the cooling operation performed at the downstream portion is performed. A decrease in efficiency can be suppressed.
(11)一実施形態では、前記(3)又は(4)の構成において、
前記放熱部材は、
前記複数の伝熱管グループのうち前記流れ方向上流側に配置された上流側伝熱管グループと前記上流側伝熱管グループより前記流れ方向下流側に配置された下流側伝熱管グループとを跨るように配置されると共に、
前記放熱部材の前記上流側伝熱管グループと前記下流側伝熱管グループとの間の部位に、前記上流側伝熱管グループと前記下流側伝熱管グループとの間の伝熱を抑制する断熱域を有する。
(11) In one embodiment, in the configuration of (3) or (4),
The heat dissipation member is
Arranged so as to straddle an upstream heat transfer tube group arranged on the upstream side in the flow direction among the plurality of heat transfer tube groups and a downstream heat transfer tube group arranged on the downstream side in the flow direction from the upstream heat transfer tube group Along with being
A heat insulating region for suppressing heat transfer between the upstream heat transfer tube group and the downstream heat transfer tube group is provided in a portion of the heat dissipation member between the upstream heat transfer tube group and the downstream heat transfer tube group. .
上記(11)の構成によれば、板状放熱部材は、上流側伝熱管グループと下流側伝熱管グループとに跨るように配置されるため、流れ方向先端部分を除き温度境界層を連続的に延在できる。これによって、流れ方向先端部分以外の領域全体で着霜の成長を抑制できる。また、上流側伝熱管グループと下流側伝熱管グループとの間に上記断熱域を有するので、上流側加熱を行うとき、又は上流側伝熱管グループ又は下流側伝熱管グループの一方でデフロストを行うとき、上流側加熱又はデフロスト運転により伝熱管や放熱部材に加えられた熱が冷却運転中の他方の伝熱管グループに伝わって冷却効率を低下させるのを抑制できる。 According to the above configuration (11), the plate-shaped heat-radiating member is arranged so as to straddle the upstream heat-transfer tube group and the downstream heat-transfer tube group, so that the temperature boundary layer is continuously formed except for the tip portion in the flow direction. can be extended. As a result, it is possible to suppress the growth of frost formation in the entire region other than the leading end portion in the flow direction. Further, since the heat insulating region is provided between the upstream heat transfer tube group and the downstream heat transfer tube group, when performing upstream heating, or when performing defrosting in either the upstream heat transfer tube group or the downstream heat transfer tube group Also, it is possible to prevent the heat applied to the heat transfer tubes and the heat dissipating member by the upstream heating or defrosting operation from being transmitted to the other heat transfer tube group during the cooling operation, thereby reducing the cooling efficiency.
(12)一実施形態に係る熱交換器のデフロスト方法は、
被冷却気体が流れる気体流路と、前記気体流路内に設けられる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管のうち、前記被冷却気体の流れ方向の上流側領域に位置する1以上の上流側伝熱管又は前記上流側伝熱管の外周に設けられた放熱部材のうち少なくとも一方の霜層付着面温度を0℃未満かつ前記被冷却気体よりも高温に維持するための上流側加熱部と、を備える熱交換器のデフロスト方法であって、
前記熱交換器の稼働中において、前記上流側加熱部によって前記上流側伝熱管又は前記放熱部材のうち少なくとも一方の霜層付着面温度を常時0℃未満かつ前記被冷却気体よりも高温に維持する上流側加熱ステップを備える。
ここで、「常時」とは、冷却運転時間の50~100%の時間上記上流側加熱ステップを行うことを言う。
(12) A method of defrosting a heat exchanger according to one embodiment includes:
a gas channel through which a gas to be cooled flows; a plurality of heat transfer tubes provided in the gas channel; an upstream heating unit for maintaining a frost layer adhered surface temperature of at least one of the side heat transfer tubes and the heat dissipating members provided on the outer periphery of the upstream heat transfer tubes at less than 0° C. and higher than the temperature of the gas to be cooled; A method of defrosting a heat exchanger comprising:
During operation of the heat exchanger, the upstream heating unit maintains the frost layer adhesion surface temperature of at least one of the upstream heat transfer tube and the heat radiating member at a temperature lower than 0° C. and higher than the gas to be cooled at all times. An upstream heating step is provided.
Here, "always" means that the upstream heating step is performed for 50 to 100% of the cooling operation time.
上記(12)の方法によれば、上記上流側加熱ステップを常時行い、上流側伝熱面の温度を昇華デフロストが可能な温度に調節することで(上流側加熱)、上流側伝熱面に付着した霜を昇華させ飛散させることができる。これによって、上流側伝熱面において霜層の成長を抑制し、霜層による伝熱面周囲の気体流路の閉塞を抑制できる。 According to the method (12), the upstream heating step is always performed, and the temperature of the upstream heat transfer surface is adjusted to a temperature at which sublimation defrost is possible (upstream heating), so that the upstream heat transfer surface Adhered frost can be sublimated and scattered. As a result, it is possible to suppress the growth of the frost layer on the upstream heat transfer surface and suppress the clogging of the gas flow path around the heat transfer surface by the frost layer.
(13)一実施形態では、前記(12)の方法において、
前記複数の伝熱管は、前記気体流路内において、前記気体流路における前記被冷却気体の流れ方向と直交する第1方向に沿って延在し、かつ、前記流れ方向及び前記第1方向に直交する第2方向に沿って配列された複数の前記伝熱管により形成される伝熱管列が、前記流れ方向に複数並ぶように配列され、
前記熱交換器は、前記複数の伝熱管のうちデフロスト対象管をデフロストするためのデフロストユニットを備え、
前記気体流路は、前記第2方向に並ぶ複数の流路領域を含み、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路領域に夫々対応し、かつ、同一の前記流路領域内において前記流れ方向にて互いに隣接する2以上の前記伝熱管列に属する複数の前記伝熱管により形成される複数の伝熱管グループを含み、
前記デフロストユニットは、前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループの前記伝熱管を前記デフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成され、
前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループ毎にデフロストするデフロストステップを備える。
(13) In one embodiment, in the method of (12),
The plurality of heat transfer tubes extend in the gas flow path along a first direction orthogonal to a flow direction of the gas to be cooled in the gas flow path, and extend in the flow direction and the first direction. A plurality of heat transfer tube rows formed by the plurality of heat transfer tubes arranged along the orthogonal second direction are arranged so as to be aligned in the flow direction,
The heat exchanger includes a defrost unit for defrosting a defrost target tube among the plurality of heat transfer tubes,
the gas flow channel includes a plurality of flow channel regions aligned in the second direction;
The plurality of heat transfer tubes respectively correspond to the plurality of flow path regions and belong to two or more heat transfer tube arrays adjacent to each other in the flow direction in the same flow direction region. comprising a plurality of heat transfer tube groups formed by
The defrosting unit is configured to selectively defrost the heat transfer tubes of one or more of the heat transfer tube groups among the plurality of heat transfer tube groups as the defrosting target tubes,
A defrosting step of defrosting one or more heat transfer tube groups among the plurality of heat transfer tube groups is provided.
上記(13)の方法によれば、各伝熱管グループの霜の成長の違いに応じてデフロストを行う順序を適宜選択することで、各伝熱面における気体流路の閉塞を防止しながら、効率的なデフロストを行うことができると共に、付着面から剥離した霜が流れ方向下流側の伝熱面に再付着するのを抑制できる。このデフロスト運転と上流側加熱とを併用することで、伝熱面周囲の気体流路の閉塞を効果的に防止できる。 According to the above method (13), by appropriately selecting the order of defrosting according to the difference in the growth of frost on each heat transfer tube group, the gas flow path on each heat transfer surface is prevented from being clogged, and the efficiency is reduced. It is possible to effectively defrost, and it is possible to suppress reattachment of frost that has separated from the adhering surface to the heat transfer surface on the downstream side in the flow direction. By using the defrost operation and the upstream heating together, it is possible to effectively prevent clogging of the gas flow path around the heat transfer surface.
(14)一実施形態では、前記(13)の方法において、
前記デフロストユニットは、複数の前記伝熱管列のうち前記流れ方向最上流側の前記伝熱管列のみを前記デフロスト対象管として選択的にデフロストするように構成され、
前記デフロストステップは、前記流れ方向最上流側の前記伝熱管列のみを前記デフロスト対象管として選択的にデフロストするステップを含む。
上記(13)の方法によれば、デフロストステップにおいて、最上流側伝熱管列のみを選択的に加熱できるので、上流側伝熱面を重点的にデフロストできる。これによって、霜が急成長しやすい最上流側伝熱管列の霜層の成長を抑制し、上流側伝熱面周囲の気体流路の閉塞を抑制できる。
(14) In one embodiment, in the method of (13),
The defrost unit is configured to selectively defrost only the heat transfer tube row on the most upstream side in the flow direction among the plurality of heat transfer tube rows as the defrost target tube,
The defrosting step includes selectively defrosting only the heat transfer tube row on the most upstream side in the flow direction as the defrosting target tube.
According to the above method (13), in the defrosting step, only the most upstream heat transfer tube row can be selectively heated, so that the upstream heat transfer surface can be defrosted intensively. As a result, it is possible to suppress the growth of a frost layer on the most upstream heat transfer tube row, where frost tends to grow rapidly, and to suppress the clogging of the gas flow path around the upstream heat transfer surface.
一実施形態では、前記(13)又は(14)の方法において、
前記デフロストステップにおいて、
すべての前記伝熱管グループを1回デフロストするに要する1デフロスト時間を前記伝熱管の少なくとも一部に付着する着霜量が許容上限値に達する限界時間以内とし、該1デフロスト時間から前記伝熱管グループの各々のデフロスト実施時間間隔を割り振る。
上記方法によれば、上記限界時間を少なくとも一部の伝熱面で被冷却気体の流れが閉塞しない上限値に設定することで、各伝熱管グループにおいて被冷却気体の閉塞が生じないようにかつ効率的にデフロストを実施できる。
In one embodiment, in the method (13) or (14),
In the defrosting step,
One defrost time required to defrost all the heat transfer tube groups once is set to be within a limit time for the frost amount adhering to at least a part of the heat transfer tubes to reach an allowable upper limit, and the heat transfer tube group is started from the one defrost time. Allocate a defrost execution time interval for each of
According to the above method, by setting the limit time to an upper limit value that does not block the flow of the gas to be cooled on at least part of the heat transfer surfaces, the blockage of the gas to be cooled does not occur in each heat transfer tube group, and Defrost can be performed efficiently.
(15)一実施形態では、前記(13)又は(14)の方法において、
前記デフロストステップにおいて、
前記流れ方向上流側に配置された前記伝熱管グループがデフロスト対象となったとき、前記流れ方向を逆向きにする。
上記(15)の方法によれば、流れ方向上流側に配置された伝熱管グループをデフロストするとき、被冷却気体の流れ方向を逆向きにすることで、付着面から剥離した霜が下流側の伝熱管に再付着するのを抑制できると共に、上流側で処理することを可能とする。また、先端部分に付着した霜を効率的に除去できる。さらに、デフロスト時に加えられる熱によって昇温した被冷却気体が一度上流側に戻って混合され、他の伝熱管グループに流入するため、熱交換器後流の温度むらを抑制できる。
(15) In one embodiment, in the method of (13) or (14),
In the defrosting step,
When the heat transfer tube group arranged on the upstream side in the flow direction is to be defrosted, the flow direction is reversed.
According to the above method (15), when the heat transfer tube group arranged on the upstream side in the flow direction is defrosted, the flow direction of the gas to be cooled is reversed so that the frost separated from the adhering surface is removed on the downstream side. To suppress redeposition to a heat transfer tube and to enable treatment on the upstream side. Also, the frost adhering to the tip portion can be removed efficiently. Furthermore, since the gas to be cooled whose temperature is raised by the heat applied during defrosting returns to the upstream side once, is mixed, and flows into another heat transfer tube group, it is possible to suppress temperature unevenness downstream of the heat exchanger.
幾つかの実施形態によれば、上流側伝熱面に付着した霜により気体流路が閉塞するのを防止できると共に、効率的なデフロスト運転が可能になるため、デフロスト運転により伝熱管やフィンに加えられた熱が熱交換器の熱効率に及ぼす影響を軽減することができる。 According to some embodiments, it is possible to prevent the gas flow path from being clogged by frost adhering to the upstream heat transfer surface, and to enable efficient defrost operation. The effect of added heat on the thermal efficiency of the heat exchanger can be reduced.
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。
Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present invention, but merely illustrative examples.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
図1は、一実施形態に係る熱交換器10(10A)の斜視図であり、図2は、別な実施形態に係る熱交換器10(10B)の一部を示す平面図である。熱交換器10(10A、10B)のケーシング12は、被冷却空気aから流入する前面及び流出する後面は開放されており、ファン14などの稼働によってケーシング12の内部を通る被冷却空気aの流路が形成される。ケーシング12の内部に冷却空気流路に面して複数の伝熱管16が設けられる。なお、図1ではファン14(14a、14b、14c)はケーシング12の流れ方向下流側に配置されているが、ケーシング12の流れ方向上流側に配置し、押込み型のファンとして稼働させてもよい。ケーシング12に対して熱交換器10(10B)では、伝熱管16の外周に放熱部材40が設けられる。図1に示す熱交換器10(10A)には、放熱部材40が図示されていないが、放熱部材40は設けられてもよいし、あるいは設けられていなくてもよい。
FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger 10 (10A) according to one embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing part of a heat exchanger 10 (10B) according to another embodiment. The
図3~図5に示すように、熱交換器10は上流側加熱部50(50a、50b、50c)を備え、上流側加熱部50によって、複数の伝熱管16のうち、被冷却空気aの流れ方向上流側領域に位置する1つ以上の上流側伝熱管16(16a)の霜層付着面温度、又は上流側伝熱管16(16a)の外周に設けられた上流側放熱部材40(40a)の霜層付着面温度のうち、少なくとも一方を0℃未満でかつ被冷却空気aよりも高温に維持することができる。
なお、上流側伝熱管16(16a)及び上流側放熱部材40(40a)のうち、上記温度範囲に維持されない部位がある場合、その部位は0℃以上にならないように温度維持される。0℃以上になる部位があると、その部位で霜の融解水が発生するからである。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
If there is a portion of the upstream heat transfer pipe 16 (16a) and the upstream heat radiation member 40 (40a) that is not maintained within the above temperature range, the temperature of that portion is maintained so as not to exceed 0°C. This is because, if there is a portion where the temperature is 0° C. or higher, water from melting frost is generated at that portion.
熱交換器10の冷却運転中に、上流側加熱部50によって、常時上流側伝熱管16(16a)又は上流側放熱部材40(40a)の表面温度を昇華デフロストが可能な上記温度範囲に調節する。これによって、上流側伝熱管16(16a)及び上流側放熱部材40(40a)によって形成される上流側伝熱面に付着した霜を昇華させ飛散させることができるため、上流側伝熱面の霜層の成長を抑制し、霜層による伝熱面周囲の空気流路の閉塞を抑制できる。また、この上流側加熱は、常時行うことで、霜層付着面温度を被冷却空気aよりわずかに高い温度にするだけで(微温加熱)、上流側伝熱面の霜層の成長を抑制し、霜層による伝熱面周囲の気体流路の閉塞を抑制できる。
During the cooling operation of the
一実施形態では、図1に示す熱交換器10(10A)を構成する複数の伝熱管16は、冷却空気流路内において、被冷却空気aの流れ方向と直交する方向(矢印b方向。以下「第1方向」とも言う。)に沿って延在し、かつ、被冷却空気aの流れ方向及び第1方向に直交する方向(矢印c方向。以下「第2方向」とも言う。)に沿って配列された複数の伝熱管16により形成される伝熱管列が、流れ方向に複数並ぶように配列される。上流側伝熱管16(16a)は、少なくとも流れ方向の最上流側の伝熱管列に属する1つ以上の伝熱管を含む。
In one embodiment, the plurality of
熱交換器10の冷却運転中に、上流側加熱部50によって少なくとも流れ方向の最上流側の伝熱管列に属する1つ以上の伝熱管を上記温度範囲に選択的に調節することで、最上流側伝熱管列に形成される伝熱面に付着した霜を重点的に昇華させ飛散させることができる。これによって、霜が急成長しやすい最上流側伝熱管列の霜層の成長を抑制し、伝熱面周囲の冷却空気流路の閉塞を抑制できる。
During the cooling operation of the
一実施形態では、図3に示すように、熱交換器10は、複数の伝熱管16のうちデフロスト対象管をデフロストするためのデフロストユニット18を備える。図1に示すように、冷却空気流路は、第2方向に並ぶ複数の流路領域Fa、Fb及びFcを含み、複数の伝熱管16は、複数の流路領域Fa~Fcに夫々対応し、かつ、同一の流路領域内において流れ方向にて互いに隣接する2以上の伝熱管列に属する複数の伝熱管16により形成される複数の伝熱管グループTa、Tb、Tc、・・・を含む。なお、図1において、流路領域Fb及びFcに複数の伝熱管グループが図示されていないが、流路領域Fb及びFcにおいても流路領域Faと同様に複数の伝熱管グループを含んでいるものとする。デフロストユニット18は、複数の伝熱管グループのうち1つ以上の伝熱管グループの伝熱管16をデフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成される。
In one embodiment, as shown in FIG. 3 , the
一実施形態では、図1に示すように、ファン14(14a、14b、14c)は、各流路領域Fa、Fb及びFcに設けられ、該流路領域毎に被冷却空気aの流れを選択的に形成できる。また、図1に示すように、複数の伝熱管グループTa、Tb、Tcは流れ方向上流側から順に配置され、上流側伝熱管16(16a)は上流側に設けられた伝熱管グループTaを構成する伝熱管群のうち上流側に配置された一部の伝熱管である。 In one embodiment, as shown in FIG. 1, the fans 14 (14a, 14b, 14c) are provided in each flow path area Fa, Fb, and Fc, and select the flow of the air to be cooled a for each flow path area. can be formed Further, as shown in FIG. 1, a plurality of heat transfer tube groups Ta, Tb, and Tc are arranged in order from the upstream side in the flow direction, and the upstream heat transfer tube 16 (16a) constitutes the heat transfer tube group Ta provided on the upstream side. It is a part of the heat transfer tubes arranged on the upstream side of the group of heat transfer tubes.
上記構成において、複数の伝熱管グループのうち1つ以上の伝熱管グループをデフロスト対象管として選択し、選択された伝熱管グループからデフロストを行う。デフロストの順序を適宜選択することで、伝熱管16や放熱部材40の表面に形成される伝熱面周囲の冷却空気流路の閉塞を防止しながら、デフロスト時に付着面から剥離した霜が下流側伝熱面に再付着するのを抑制できる。例えば、複数の流路領域Fa、Fb及びFcのうち同一流路領域の属する伝熱管群においては、上流側及び下流側とも同時にデフロストを行うことで、上流側付着面から剥離した霜層が下流側伝熱面に再付着するのを抑制できる。あるいは、霜層の成長が遅い流れ方向下流側の伝熱管グループほどデフロスト頻度を少なくすることで、デフロスト運転を効率化できる。あるいは、後述するように、伝熱管グループ毎に伝熱面における空気流路の閉塞時間を求めておき、各伝熱管グループの閉塞時間当たり少なくとも1回のデフロスト運転を行うようにする。
In the above configuration, one or more heat transfer tube groups are selected from the plurality of heat transfer tube groups as defrost target tubes, and defrosting is performed from the selected heat transfer tube group. By appropriately selecting the order of defrosting, while preventing the blockage of the cooling air flow path around the heat transfer surface formed on the surface of the
一実施形態では、図3に示すように、冷凍機20は、冷却運転時に伝熱管16に冷媒を供給して被冷却空気aを冷却する。デフロストユニット18は、デフロスト時にデフロスト対象となる伝熱管グループにデフロスト流体を供給する。冷媒回路22を循環する冷媒は、ガス状で圧縮機24に吸入され、圧縮機24で加圧された後、コンデンサ26で冷却されて液化する。コンデンサ26で液化された冷媒液は一旦レシーバ28に貯留された後、膨張弁30を経て減圧される。膨張弁30で減圧された冷媒は、熱交換器10の上流側伝熱管16(16a)及び各伝熱管グループTa、Tb及びTcのうち、デフロスト対象となった伝熱管グループTaを除き、逆止弁32を経て伝熱管グループTb及びTcの伝熱管16に供給され、被冷却空気aを所定の冷却温度に冷却する。被冷却空気aの冷却に供された後の冷媒は冷媒回路22に戻される。
In one embodiment, as shown in FIG. 3, the
デフロスト対象となった伝熱管グループには、上記デフロスト流体として、レシーバ28内の高圧下の冷媒(ガス相部)がバッファタンク45に貯留され、デフロスト流路34を介して供給される。この高圧下の冷媒は温度、圧力等の状態を調整されてバッファタンク45に貯留される。制御部48は、圧力センサ47の検出値が所定値となるように圧力調整弁36の開度を制御し、かつ加熱部46の作動を制御し、デフロスト流路34を流れるデフロスト用冷媒ガスを、デフロスト対象となっている伝熱管グループに送った際,霜の付着面温度を0℃未満で被冷却空気aより高い温度を維持できる状態に調整し,昇華デフロストが可能な状態に調整する。調整されたデフロスト用冷媒ガスはデフロスト対象となった伝熱管グループに送られる。デフロストに供された冷媒ガスは伝熱管内部で凝縮液化した後、キャピラリチューブ38を経て膨張減圧され、低圧冷媒ライン22aに合流する。その後、他の伝熱管グループを経て蒸発ガス化して冷媒回路22に戻される。なお、このキャピラリチューブ38の代わりの減圧機構として電磁弁や膨張弁等の減圧弁を用いてもよい。
High-pressure refrigerant (gas phase) in the
一実施形態では、図3に示すように、上流側加熱部50(50a)は、デフロスト時に、上流側伝熱管16(16a)に霜が付着する伝熱面の温度を0℃未満でかつ被冷却空気aの温度より高い温度に維持可能なデフロスト流体を供給可能なデフロスト流体供給部44を含む。デフロスト流体供給部44は、バッファタンク45及び加熱部46を含む。デフロスト流体供給部44によって、例えば、霜の付着面温度を-2℃~-5℃の温度に維持可能なデフロスト流体を供給する。このデフロスト流体供給部44によって、デフロスト対象となった伝熱管グループに対して、霜の付着面温度を0℃未満でかつ被冷却空気aの温度より高い温度に維持可能なデフロスト流体を供給する。これによって、霜層付着面に付着した霜を昇華させて除去する昇華デフロストが可能になる。
また、着霜の昇華が可能な状態に調整されたデフロスト流体を上流側伝熱管16(16a)に供給することで、上流側加熱が可能になる。構造によって上流側加熱でも対応できない着霜は,デフロスト運転によって対応することができる。
In one embodiment, as shown in FIG. 3 , the upstream heating unit 50 (50a) reduces the temperature of the heat transfer surface on which frost adheres to the upstream heat transfer tube 16 (16a) during defrosting to less than 0° C. A defrost
Further, by supplying the defrost fluid adjusted to a state in which sublimation of frost formation is possible to the upstream heat transfer pipe 16 (16a), upstream heating becomes possible. Frost formation that cannot be dealt with by upstream heating due to the structure can be dealt with by defrosting operation.
図3に示す冷凍機20において、デフロスト流体は、レシーバ28内に貯留され、デフロスト流路34を介して供給される高圧下の冷媒である。この冷媒をデフロスト流体として用いることで、デフロスト熱源を他の熱源から求める必要がなくなる。
In the
一実施形態では、図3に示すように、デフロストユニット18は、複数の伝熱管列のうち流れ方向の最上流側の伝熱管列である上流側伝熱管16(16a)のみをデフロスト対象管として選択的にデフロストするように構成される。
この実施形態によれば、上流側伝熱管16(16a)のみをデフロスト対象管として選択的にデフロストすることで、霜層が急成長しやすい上流側伝熱管16(16a)を優先してデフロストできる。これによって、着霜の成長が顕著な上流側伝熱管16(16a)の着霜の成長を抑制できる。この場合、上流側加熱部50(50a)によってデフロスト流体を着霜の昇華が可能な状態に維持することで、デフロスト運転によって上流側加熱を兼ねることができる。
In one embodiment, as shown in FIG. 3, the
According to this embodiment, by selectively defrosting only the upstream heat transfer pipe 16 (16a) as the defrost target pipe, it is possible to preferentially defrost the upstream heat transfer pipe 16 (16a) in which the frost layer tends to grow rapidly. . As a result, it is possible to suppress the growth of frost formation on the upstream heat transfer tubes 16 (16a) where the growth of frost formation is remarkable. In this case, the upstream heating unit 50 (50a) maintains the defrosting fluid in a state in which sublimation of frost formation is possible, so that the defrosting operation can also serve as the upstream heating.
一実施形態では、図3に示すように、最上流側の伝熱管列である上流側伝熱管16(16a)のみにバッファタンク45からデフロスト流体を供給するデフロスト流路35を備える。上流側伝熱管16(16a)の伝熱管列はデフロスト運転のみ行われ、通常の冷却運転はこの実施形態では行われない。上流側伝熱管16(16a)の伝熱管列に常時昇華デフロストが可能な温度、圧力等の状態のデフロスト流体を供給することで、上流側加熱が可能になる。
一実施形態では、デフロスト時に最上流側の伝熱管列である上流側伝熱管16(16a)の霜層付着面の温度を下流側伝熱管グループの霜層付着面の温度より低くなるように構成される。例えば、デフロスト流路35に設けられた圧力調整弁37によってデフロスト流体の温度,圧力等の状態を制御することで、霜層付着面の温度を調整する。これにより,霜層の成長抑制を効率よく行なうことができる。
In one embodiment, as shown in FIG. 3, a
In one embodiment, during defrosting, the temperature of the frost layer adhered surface of the upstream heat transfer tube 16 (16a), which is the most upstream heat transfer tube row, is configured to be lower than the temperature of the frost layer adhered surface of the downstream heat transfer tube group. be done. For example, the
上流側伝熱管16(16a)でデフロストに供されたデフロスト流体は、キャピラリチューブ38を経て膨張減圧され、低圧冷媒ライン22aに合流する。上流側伝熱管16(16a)には、他の伝熱管グループのように、冷媒回路22から冷媒が流入する分岐ライン23は設けられていない。
The defrost fluid that has been defrosted in the upstream heat transfer tube 16 (16a) is expanded and decompressed through the
図4及び図5に、上流側加熱部50の別な実施形態を示す。上流側加熱部50(50b、50c)は、上流側伝熱管16(16a)又は上流側放熱部材40(40a)を加熱するように構成される。上流側加熱部50(50b、50c)によって上流側伝熱管16(16a)又は上流側放熱部材40(40a)が形成する上流側伝熱面を加温し、昇華デフロストが可能な温度にすることで、上流側伝熱面に付着した霜層Fを昇華させて除去できる。
この実施形態では、デフロスト運転とは別な手段で上流側加熱が可能になる。
4 and 5 show another embodiment of the
In this embodiment, upstream heating is enabled by means other than the defrost operation.
図4に示す上流側加熱部50(50b)は、高周波電流誘導部52を含んで構成される。高周波電流誘導部52は、導線54を介して上流側伝熱管16(16a)に接続される。伝熱管16(16a)の内部には冷凍機20で冷却された冷却媒体rが流れる。高周波電流誘導部52から上流側伝熱管16(16a)に高周波電流Eを流すことで、上流側伝熱管16(16a)の表面温度を昇華デフロストが可能な温度にすることができる。この場合、表皮効果によって霜層Fが付着した上流側伝熱管16(16a)の表面に高周波電流Eを集中させることができるため、霜層Fの加温効果を向上できると共に、高周波電流Eを上流側伝熱管16(16a)の表面に集中させることで、省エネが可能になる。
なお、加温対象を上流側伝熱管16(16a)の代わりに上流側放熱部材40(40a)とし、上流側放熱部材40(40a)に付着した霜層Fを昇華デフロストにより除去するようにしてもよい。
The upstream heating section 50 ( 50 b ) shown in FIG. 4 includes a high-frequency
The object to be heated is the upstream heat radiation member 40 (40a) instead of the upstream heat transfer pipe 16 (16a), and the frost layer F adhering to the upstream heat radiation member 40 (40a) is removed by sublimation defrost. good too.
一実施形態では、図5に示すように、上流側放熱部材40(40a)の表面には、通電部56から電流を流すことで加温する導電性物質層58が形成され、導電性物質層58の内側に電気絶縁層60が形成されている。上流側加熱部50(50b)は、導電性物質層58に導線54を介して電流を流すための通電部56を含んで構成される。デフロスト運転時に、通電部56から導電性物質層58に電流を流して導電性物質層58を加温し、導電性物質層58の表面に付着した霜層Fを0℃未満の温度に昇温させ、霜層Fを昇華させて除去する。この実施形態によれば、導電性物質層58の内側に電気絶縁層60を備えるため、導電性物質層58に集中して電流を流すことができる。また、導電性物質層58の膜厚を可能な限り薄くすることで、加温に必要な電力を節減できる。
なお、本実施形態では、加温対象を上流側放熱部材40(40a)としているが、代わりに上流側伝熱管16(16a)であってもよい。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, a
In this embodiment, the object to be heated is the upstream heat radiation member 40 (40a), but it may be the upstream heat transfer pipe 16 (16a) instead.
一実施形態では、上流側加熱部50は、上流側伝熱管16(16a)又は上流側放熱部材40(40a)の少なくとも一方の霜層付着面温度と被冷却空気aとの温度差を0℃を超え10℃以下に維持するように構成される。この微温加熱によって、昇華によるデフロスト時にデフロスト熱源として必要な熱量を低減できる。
In one embodiment, the
一実施形態では、図2に示すように、複数の伝熱管16が貫通又は接触するように冷却空気流路内にて流れ方向(矢印a方向)に沿って板状の放熱部材40が設けられる。板状の放熱部材40を設けることで、伝熱面積が増加するため、熱交換器10の伝熱性能を向上できる。また、板状の放熱部材40は被冷却空気aの流れ方向に沿って設けられるので、被冷却空気aの乱れを抑制できる。図6Aに示すように、被冷却空気aの乱れが抑制された板状の放熱部材40の表面には、板状の放熱部材40の表面に近づくほど温度が徐々に低くなる温度境界層Btが形成される。この温度境界層の形成によって、伝熱面の熱伝達率が減少し板状放熱部材の表面に形成される霜層の成長を抑制できる。図6Aに温度境界層Btの温度分布を模式的に示している。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, a plate-shaped
一実施形態では、図2に示すように、板状の放熱部材40は、流れ方向に沿って互いに間隔を置いて複数並列に配置される。このように、板状の放熱部材40が被冷却空気aの流れ方向に沿って配置されるため、被冷却空気aの乱れを抑制でき、かつ複数並列に配置されるため、伝熱面積を増加でき伝熱性能を向上できる。また、被冷却空気aの乱れを抑制できるため、板状の放熱部材40の表面に温度境界層Btが形成される。これによって、霜層の成長を抑制できる。
なお、板状の放熱部材40は、平板形状とすることで、被冷却空気aの乱れを最大限に抑制できるが、平板状放熱部材に限られず、コルゲート形状、ルーバ形状又はウェーブ形状の板状放熱部材であってもよい。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, a plurality of plate-shaped
The plate-shaped
一実施形態では、複数の伝熱管16の配置は、被冷却空気aの乱流を形成せずに霜層の成長を抑制し、慣性によるミストの付着に起因する着霜の集中を抑制するという観点から、被冷却空気aの流れに対して千鳥配置とするより格子配置とするのが望ましい。また、伝熱促進の観点からは千鳥配置とするのが望ましく、交換熱量やデフロストサイクル時間の条件等に関連して適宜選択すると良い。
In one embodiment, the arrangement of the plurality of
一実施形態では、図6A及び図6Bに示すように、上流側放熱部材40(40a)の流れ方向先端部分40(40b)と下流側部位との間に、先端部分40(40b)と下流側伝熱管16との間の伝熱を抑制する断熱域62(62a、62b)を有する。断熱域62(62a、62b)を有するため、上流側加熱部50(50b、50c)によって上流側加熱を行うとき、上流側加熱部50から先端部分40(40b)に加えられる熱が冷却運転中の下流側伝熱管16に伝わって冷却効率を低下させるのを抑制できる。
図6A及び図6Bは、上流側伝熱管16(16a)よりさらに上流側に放熱部材40を設けた実施形態を示している。
In one embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, between the flow direction tip portion 40 (40b) of the upstream heat dissipation member 40 (40a) and the downstream portion, the tip portion 40 (40b) and the downstream side It has adiabatic regions 62 (62a, 62b) that suppress heat transfer with the
6A and 6B show an embodiment in which a
図6Aに示す実施形態では、断熱域62(62a)は、被冷却空気aの流れ方向で温度境界層Btが途切れずに維持可能な長さに形成された隙間sで構成される。この隙間sに存在する空気は断熱性を有するので、隙間sを形成することで、断熱域を形成できる。また、隙間sは被冷却空気aの流れ方向で温度境界層Btが途切れずに維持可能な長さに形成されているので、隙間sによって形成された放熱部材40の端部で着霜が促進されることはない。
図6Bに示す実施形態では、断熱域62(62b)は、熱伝導率が小さい物質で構成された断熱域を構成している。この断熱域の表面は被冷却空気aが乱れないように平滑に形成され、かつ他の先端部分40(40b)との間で段差を形成していない。
なお、断熱域62は各伝熱管グループの間に設けられていてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 6A, the heat insulating region 62 (62a) is composed of a gap s formed to have a length that allows the temperature boundary layer Bt to be maintained without interruption in the flow direction of the air to be cooled a. Since the air present in the gap s has heat insulating properties, the formation of the gap s enables the formation of a heat insulating region. Further, since the gap s is formed to have a length that allows the temperature boundary layer Bt to be maintained without interruption in the flow direction of the air to be cooled a, frost formation is promoted at the end of the
In the embodiment shown in FIG. 6B, the insulating zone 62 (62b) constitutes a thermal insulating zone made of a material with low thermal conductivity. The surface of this adiabatic area is formed smooth so that the air to be cooled a is not disturbed, and does not form a step with the other tip portion 40 (40b).
Note that the
一実施形態では、図7A及び図7Bに示すように、放熱部材40は、複数の伝熱管グループのうち流れ方向上流側に配置された上流側伝熱管グループTaと上流側伝熱管グループTaより流れ方向下流側に配置された下流側伝熱管グループTbとを跨るように配置される。そして、放熱部材40の上流側伝熱管グループTaと下流側伝熱管グループTbとの間の部位に、上流側伝熱管グループTaと下流側伝熱管グループTbとの間の伝熱を抑制する断熱域62(62a、62b)を有する。
これらの実施形態によれば、流れ方向先端部分40(40b)を除き温度境界層Btを連続的に延在できる。これによって、流れ方向先端部分40(40b)以外の領域全体で着霜の成長を抑制できる。また、上流側伝熱管グループTaと下流側伝熱管グループTbとの間に断熱域62(62a、62b)を有するので、上流側加熱を行うとき、又は上流側伝熱管グループTa又は下流側伝熱管グループTbの一方でデフロストを行うとき、上流側加熱又はデフロスト運転により伝熱管16や放熱部材40に加えられた熱が冷却運転中の他方の伝熱管グループに伝わって冷却効率を低下させるのを抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the
According to these embodiments, the temperature boundary layer Bt can be continuously extended except for the tip portion 40 (40b) in the flow direction. As a result, the growth of frost formation can be suppressed in the entire region other than the tip portion 40 (40b) in the flow direction. In addition, since the heat insulating region 62 (62a, 62b) is provided between the upstream heat transfer tube group Ta and the downstream heat transfer tube group Tb, when performing upstream heating, or when performing upstream heat transfer tube group Ta or downstream heat transfer tube When defrosting is performed in one group Tb, the heat applied to the
一実施形態では、図1に示すように、複数の伝熱管グループを被冷却空気aの流れ方向に配置するようにしてもよい。例えば、被冷却空気aの流れ方向で2つ以上の伝熱管グループを配置してもよいし、あるいはさらに、最上流側の上流側伝熱管16(16a)を別な伝熱管グループとし、上述のように、最上流側の上流側伝熱管16(16a)を優先してデフロストするようにしてもよい。また、複数の伝熱管グループを上下方向に重ねて配置するようにしてもよい。
また、図8Aに示すように、複数の伝熱管グループTa、Tb及びTcをファン14を中心としてファン14を囲むように円弧状に形成してもよい。複数の伝熱管グループTa、Tb及びTcはこの順序で被冷却空気aの上流側から配置する。図8Bに示す実施形態は、伝熱管群を複数の流路領域Fa、Fb及びFcに分け、各流路領域が複数の伝熱管グループTa、Tb及びTcで構成される例である。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of heat transfer tube groups may be arranged in the flow direction of the air to be cooled a. For example, two or more heat transfer tube groups may be arranged in the flow direction of the air to be cooled a. , the upstream heat transfer tube 16 (16a) on the most upstream side may be preferentially defrosted. Also, a plurality of heat transfer tube groups may be stacked vertically.
Moreover, as shown in FIG. 8A, a plurality of heat transfer tube groups Ta, Tb, and Tc may be formed in an arc shape so as to surround the
一実施形態に係るデフロスト方法は、図9に示すように、熱交換器10の稼働中に、上流側加熱部50によって、まず、上流側伝熱管16(16a)又は上流側放熱部材40(40a)の少なくとも一方の霜層付着面温度を常時0℃未満かつ被冷却空気aよりも高温に維持する(上流側加熱ステップS10)。これによって、上流側伝熱管16(16a)又は上流側放熱部材40(40a)に付着した霜層を昇華させて除去できる。従って、上記温度条件に調節することで、霜層の成長を抑制し、伝熱面における冷却空気流路を常に確保できる。
In the defrosting method according to one embodiment, as shown in FIG. 9, while the
上流側加熱ステップS10では、図3に示すように、上流側加熱が可能なデフロスト流体を伝熱管内に流して上流側伝熱管16(16a)を加熱する場合と、図5、図6A及び図6Bに示すように、上流側放熱部材40(40a)を通電などで加熱する場合と、図4、図7A及び図7Bのように、これらを併用する場合とがある。通電加熱は通電部56から上流側放熱部材40(40a)の導電性物質層58に電流を流して導電性物質層58を加温し、導電性物質層58の表面に付着した霜層Fを0℃未満の温度に昇温させ、霜層Fを昇華させて除去する。
In the upstream heating step S10, as shown in FIG. 3, the upstream heat transfer tube 16 (16a) is heated by flowing a defrost fluid that can be heated upstream into the heat transfer tube, and FIG. As shown in 6B, there is a case where the upstream side heat radiating member 40 (40a) is heated by energization or the like, and a case where these are used together as shown in FIGS. 4, 7A, and 7B. Electric heating heats the
一実施形態では、複数の伝熱管16は、冷却空気流路における被冷却空気aの流れ方向と直交する幅方向(図1中の矢印b方向。第1方向)に沿って延在し、かつ流れ方向及び幅方向に直交する上下方向(図1中の矢印c方向。第2方向)に沿って配列された複数の伝熱管16により形成される伝熱管列が、流れ方向に複数並ぶように配列される。また、図3に示すように、熱交換器10は、複数の伝熱管16のうちデフロスト対象管をデフロストするためのデフロストユニット18を備え、冷却空気流路は、上下方向に並ぶ複数の流路領域Fa、Fb及びFcを含む。複数の伝熱管16は、複数の流路領域Fa~Fcに夫々対応し、かつ同一の流路領域内において流れ方向にて互いに隣接する2以上の伝熱管列に属する複数の伝熱管により形成される複数の伝熱管グループTa、Tb、Tc、・・・を含み、デフロストユニット18は、複数の伝熱管グループのうち1以上の伝熱管グループの伝熱管16をデフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成されている。かかる構成の熱交換器10において、複数の伝熱管グループのうち1つ以上の伝熱管グループ毎にデフロストする(デフロストステップS12)。
In one embodiment, the plurality of
デフロストステップS12によれば、デフロスト時に、各伝熱管グループTa、Tb、Tc、・・・の霜の成長の違いに応じてデフロストを行う順序を適宜選択することで、各伝熱面における冷却空気流路の閉塞を防止しながら、効率的なデフロストを行うことができると共に、付着面から剥離した霜が流れ方向下流側の伝熱面に再付着するのを抑制できる。なお、このデフロスト運転と上流側加熱とを併用することで、伝熱面周囲の気体流路の閉塞を効果的に防止できる。 According to the defrosting step S12, during defrosting, the order of defrosting is appropriately selected according to the difference in frost growth between the heat transfer tube groups Ta, Tb, Tc, . Efficient defrosting can be performed while preventing clogging of the flow path, and reattachment of frost separated from the adhered surface to the heat transfer surface on the downstream side in the flow direction can be suppressed. By using both the defrost operation and the upstream heating, it is possible to effectively prevent clogging of the gas flow path around the heat transfer surface.
一実施形態では、デフロストユニット18は、複数の伝熱管列のうち流れ方向最上流側の伝熱管列である上流側伝熱管16(16a)のみをデフロスト対象管として選択的にデフロストするように構成される。そして、デフロストステップS12において、流れ方向の上流側伝熱管16(16a)をデフロスト対象管として選択的にデフロストする(ステップS12a)。
この実施形態によれば、デフロストステップS12において、上流側伝熱管16(16a)をデフロスト対象管として選択的にデフロストすることで、上流側伝熱管16(16a)を優先してデフロストでき、上流側伝熱管16(16a)の着霜の成長を抑制できる。
In one embodiment, the
According to this embodiment, in the defrosting step S12, by selectively defrosting the upstream heat transfer pipe 16 (16a) as the defrosting target pipe, the upstream heat transfer pipe 16 (16a) can be preferentially defrosted. It is possible to suppress the growth of frost on the heat transfer tubes 16 (16a).
一実施形態では、デフロストステップS12において、伝熱管16の少なくとも一部に付着する着霜量が許容値の上限に達する限界時間に合わせて、すべての伝熱管グループを1回デフロストするに要する1デフロスト時間を設定する。そして、この1デフロスト時間から伝熱管グループの各々のデフロスト実施時間間隔を設定する。
この実施形態によれば、上記限界時間を被冷却空気aの流れが複数の放熱部材40間などの隙間を閉塞しない上限値に設定することで、各伝熱管グループにおいて放熱部材40間の冷却空気流路の閉塞が生じないようにかつ効率的にデフロストを実施できる。
In one embodiment, in the defrost step S12, one defrost required to defrost all the heat transfer tube groups once in accordance with the limit time for the frost amount adhering to at least a part of the
According to this embodiment, by setting the limit time to the upper limit value at which the flow of the air to be cooled a does not block the gaps between the plurality of
一実施形態では、複数の伝熱管グループの各々のデフロスト実施時間間隔は、被冷却空気aの流れ方向下流側の伝熱管グループほど着霜の成長は遅くなる傾向にあるため、流れ方向下流側に配置された伝熱管グループほど長く設定される。
この実施形態によれば、デフロスト実施時間間隔を被冷却空気aの流れ方向下流側の伝熱管グループほど長く設定することで、デフロスト運転の頻度を少なくでき、これによって、デフロスト実施中の熱交換器10の冷却効率が低下するのを抑制できる。
In one embodiment, the defrost execution time interval of each of the plurality of heat transfer tube groups is set to the downstream side in the flow direction of the air to be cooled a, because the growth of frost tends to slow down in the heat transfer tube group on the downstream side in the flow direction of the air to be cooled a. The longer the heat transfer tube group, the longer it is set.
According to this embodiment, by setting the defrost implementation time interval to be longer for the heat transfer tube groups downstream in the flow direction of the air to be cooled a, the frequency of the defrost operation can be reduced. 10 can be suppressed from decreasing in cooling efficiency.
一実施形態では、デフロストステップS12において、霜の付着面温度を0℃未満でかつ前記被冷却気体の温度より高い温度に維持可能なデフロスト流体をデフロスト対象となった伝熱管グループの伝熱管16に供給し、該デフロスト流体の保有熱によって伝熱管16に付着した霜を昇華させる(昇華デフロストステップS12b)。上記デフロスト流体は、例えば、図3に示す冷凍機20において、レシーバ28内に貯留され、デフロスト流路34を介して供給される高圧下の冷媒である。
この実施形態によれば、デフロストを行う伝熱管16に対して、霜の付着面温度を0℃未満でかつ被冷却気体の温度より高く維持可能なデフロスト流体を供給することで、付着面に付着した霜を昇華させて除去する昇華デフロストが可能になる。
In one embodiment, in the defrosting step S12, a defrosting fluid capable of maintaining a frost-attached surface temperature below 0° C. and higher than the temperature of the gas to be cooled is applied to the
According to this embodiment, the defrosting fluid capable of maintaining the surface temperature of the frost adhering to less than 0° C. and higher than the temperature of the gas to be cooled is supplied to the
一実施形態では、デフロストステップS12において、複数の伝熱管グループの各々において、被冷却空気aの流れ方向下流側に配置された伝熱管グループほど被冷却空気aとデフロスト流体との温度差は小さく設定される。被冷却空気aとデフロスト流体との温度差が小さいほど、着霜の除去効果は減少する。従って、着霜の成長が遅い流れ方向下流側ほど上記温度差を小さくすることで、着霜除去効果を維持しながら、熱交換器10の冷却効率の低下を抑制できる。
In one embodiment, in the defrosting step S12, in each of the plurality of heat transfer tube groups, the temperature difference between the air to be cooled a and the defrost fluid is set to be smaller as the heat transfer tube group is arranged downstream in the flow direction of the air to be cooled a. be done. The smaller the temperature difference between the air to be cooled a and the defrost fluid, the less the frost removing effect. Therefore, by decreasing the temperature difference toward the downstream side in the flow direction where the growth of frost is slow, it is possible to suppress a decrease in the cooling efficiency of the
一実施形態では、デフロストステップS12において、デフロスト対象となる伝熱管グループが被冷却空気aの流れ方向上流側に配置されているとき、ファン14を逆回転させ、流れ方向を逆向きにする(逆流ステップS12c)。
この実施形態によれば、流れ方向上流側に配置された伝熱管グループをデフロストするとき、被冷却空気aの流れ方向を逆向きにすることで、付着面から剥離した霜が下流側の伝熱管に再付着するのを抑制できると共に、上流側で処理することを可能とする。また、先端部分に付着した霜を効率的に除去できる。さらに、デフロスト時に加えられる熱によって昇温した被冷却気体が一度上流側に戻って混合され、他の伝熱管グループに流入するため、熱交換器10の下流側の温度むらを抑制できる。
In one embodiment, in the defrosting step S12, when the heat transfer tube group to be defrosted is arranged on the upstream side in the flow direction of the air to be cooled a, the
According to this embodiment, when the heat transfer tube group arranged on the upstream side in the flow direction is defrosted, by reversing the flow direction of the air to be cooled a, the frost separated from the adhering surface is transferred to the heat transfer tube on the downstream side. It is possible to suppress the re-adhesion to , and to treat it on the upstream side. Also, the frost adhering to the tip portion can be removed efficiently. Furthermore, since the gas to be cooled whose temperature is raised by the heat applied during defrosting returns to the upstream side once, is mixed, and flows into another heat transfer tube group, temperature unevenness on the downstream side of the
幾つかの実施形態によれば、上流側伝熱管や放熱部材の先端部分に付着した霜が成長して冷却気体流路が閉塞するのを防止できると共に、効率的なデフロスト運転が可能になるため、デフロスト運転により伝熱管やフィンに加えられた熱により冷却運転中の熱交換器の熱効率が低下するのを抑制できる。 According to some embodiments, frost adhering to the upstream heat transfer pipes and the tip portions of the heat radiating members can be prevented from growing and clogging the cooling gas flow path, and efficient defrost operation can be performed. Also, it is possible to prevent the heat applied to the heat transfer tubes and the fins from the heat applied to the heat transfer tubes and the fins during the defrost operation from lowering the thermal efficiency of the heat exchanger during the cooling operation.
10(10A、10B) 熱交換器
12 ケーシング
14 ファン
16 伝熱管
16a 上流側伝熱管
18 デフロストユニット
20 冷凍機
22 冷媒回路
22a 低圧冷媒ライン
23 冷媒分岐路
24 圧縮機
26 コンデンサ
28 レシーバ
30 膨張弁
32 逆止弁
34、35 デフロスト流路
36、37 圧力調整弁
38 キャピラリチューブ
40 放熱部材
40a 上流側放熱部材
40b 先端部分
44 デフロスト流体供給部
45 バッファタンク
46 加熱部
47 圧力センサ
48 制御部
50(50a、50b、50c) 上流側加熱部
52 高周波電流誘導部
54 導線
56 通電部
58 導電性物質層
60 電気絶縁層
62(62a、62b) 断熱域
Bt 温度境界層
F 霜層
Fa、Fb、Fc 流路領域
Ta、Tb、Tc 伝熱管グループ
a 被冷却空気
r 冷却媒体
s 隙間
10 (10A, 10B)
F Frost layer Fa, Fb, Fc Flow path area Ta, Tb, Tc Heat transfer tube group a Air to be cooled r Cooling medium s Gap
Claims (14)
前記気体流路内に設けられる複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管のうち、前記被冷却気体の流れ方向の上流側領域に位置する1以上の上流側伝熱管の外周に設けられた放熱部材と、
前記上流側伝熱管又は前記放熱部材のうち少なくとも一方の霜層付着面温度を0℃未満でかつ前記被冷却気体よりも高温に維持するための上流側加熱部と、
を備え、
前記放熱部材は、前記放熱部材の前記流れ方向先端部分と下流側部位との間に、前記流れ方向先端部分と前記下流側部位との間の伝熱を抑制する断熱域を有し、
前記放熱部材の前記下流側部位とともに下流側伝熱面を形成する1以上の前記伝熱管である下流側伝熱管に冷媒を流して前記被冷却気体の冷却を行いながら、前記上流側加熱部により前記上流側伝熱管又は前記放熱部材の少なくとも一方の前記霜層付着面温度を調節するように構成された
ことを特徴とする熱交換器。 a gas flow path through which the gas to be cooled flows;
a plurality of heat transfer tubes provided in the gas flow path;
a heat radiating member provided on the outer circumference of one or more upstream heat transfer tubes positioned in an upstream region in the flow direction of the gas to be cooled among the plurality of heat transfer tubes ;
an upstream heating unit for maintaining a frost layer adhered surface temperature of at least one of the upstream heat transfer pipe and the heat radiating member at less than 0° C. and higher than the temperature of the gas to be cooled;
with
the heat radiating member has, between the flow direction tip portion and the downstream portion of the heat radiating member, a heat insulating region that suppresses heat transfer between the flow direction tip portion and the downstream portion;
While cooling the gas to be cooled by flowing a refrigerant through one or more downstream heat transfer tubes that form a downstream heat transfer surface together with the downstream portion of the heat radiating member, the upstream heating unit configured to adjust the frost layer adhering surface temperature of at least one of the upstream heat transfer tube or the heat radiation member
A heat exchanger characterized by:
前記上流側伝熱管は、少なくとも前記流れ方向の最上流側の前記伝熱管列に属する1以上の前記伝熱管を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 The plurality of heat transfer tubes extend in the gas flow channel along a first direction orthogonal to the flow direction in the gas flow channel, and extend in a second direction orthogonal to the flow direction and the first direction. A plurality of heat transfer tube rows formed by the plurality of heat transfer tubes arranged along the direction are arranged so as to be aligned in the flow direction,
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the upstream heat transfer tubes include at least one heat transfer tube belonging to the most upstream heat transfer tube row in the flow direction.
を備え、
前記気体流路は、前記第2方向に並ぶ複数の流路領域を含み、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路領域に夫々対応し、かつ、同一の前記流路領域内において前記流れ方向にて互いに隣接する2以上の前記伝熱管列に属する複数の前記伝熱管により形成される複数の伝熱管グループを含み、
前記デフロストユニットは、前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループの前記伝熱管を前記デフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。 A defrost unit for defrosting a defrost target tube among the plurality of heat transfer tubes,
the gas flow channel includes a plurality of flow channel regions aligned in the second direction;
The plurality of heat transfer tubes respectively correspond to the plurality of flow path regions and belong to two or more heat transfer tube arrays adjacent to each other in the flow direction in the same flow direction region. comprising a plurality of heat transfer tube groups formed by
3. The defrost unit is configured to selectively defrost the heat transfer tubes of one or more of the heat transfer tube groups among the plurality of heat transfer tube groups as the defrost target tubes. A heat exchanger as described.
前記複数の伝熱管グループのうち前記流れ方向上流側に配置された上流側伝熱管グループと前記上流側伝熱管グループより前記流れ方向下流側に配置された下流側伝熱管グループとを跨るように配置されると共に、
前記放熱部材の前記上流側伝熱管グループと前記下流側伝熱管グループとの間の部位に、前記上流側伝熱管グループと前記下流側伝熱管グループとの間の伝熱を抑制する前記断熱域を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の熱交換器。 The heat dissipation member is
Arranged so as to straddle an upstream heat transfer tube group arranged on the upstream side in the flow direction among the plurality of heat transfer tube groups and a downstream heat transfer tube group arranged on the downstream side in the flow direction from the upstream heat transfer tube group Along with being
The heat insulating region for suppressing heat transfer between the upstream heat transfer tube group and the downstream heat transfer tube group is provided at a portion of the heat radiating member between the upstream heat transfer tube group and the downstream heat transfer tube group. 5. A heat exchanger according to claim 3 or 4, characterized in that it has a
前記熱交換器の稼働中において、前記上流側加熱部によって前記上流側伝熱管又は前記放熱部材のうち少なくとも一方の霜層付着面温度を常時0℃未満かつ前記被冷却気体よりも高温に維持する上流側加熱ステップを備え、
前記放熱部材は、前記放熱部材の前記流れ方向先端部分と下流側部位との間に、前記流れ方向先端部分と前記下流側部位との間の伝熱を抑制する断熱域を有し、
前記放熱部材の前記下流側部位とともに下流側伝熱面を形成する1以上の前記伝熱管である下流側伝熱管に冷媒を流して前記被冷却気体の冷却を行いながら、前記上流側伝熱管又は前記放熱部材の少なくとも一方の前記霜層付着面温度を調節する
ことを特徴とする熱交換器のデフロスト方法。 a gas channel through which a gas to be cooled flows; a plurality of heat transfer tubes provided in the gas channel; A heat radiating member provided on the outer circumference of the side heat transfer tube and a temperature of the frost layer adhering surface of at least one of the upstream heat transfer tube and the heat radiating member is maintained below 0°C and higher than the gas to be cooled. A defrosting method for a heat exchanger comprising an upstream heating section,
During operation of the heat exchanger, the upstream heating unit maintains the frost layer adhesion surface temperature of at least one of the upstream heat transfer tube and the heat radiating member at a temperature lower than 0° C. and higher than the gas to be cooled at all times. comprising an upstream heating step ,
the heat radiating member has, between the flow direction tip portion and the downstream portion of the heat radiating member, a heat insulating region that suppresses heat transfer between the flow direction tip portion and the downstream portion;
While cooling the gas to be cooled by flowing a refrigerant through one or more downstream heat transfer tubes that form a downstream heat transfer surface together with the downstream portion of the heat radiating member, the upstream heat transfer tube or Adjusting the temperature of the frost layer adhering surface of at least one of the heat radiating members
A method of defrosting a heat exchanger, characterized by:
前記熱交換器は、前記複数の伝熱管のうちデフロスト対象管をデフロストするためのデフロストユニットを備え、
前記気体流路は、前記第2方向に並ぶ複数の流路領域を含み、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路領域に夫々対応し、かつ、同一の前記流路領域内において前記流れ方向にて互いに隣接する2以上の前記伝熱管列に属する複数の前記伝熱管により形成される複数の伝熱管グループを含み、
前記デフロストユニットは、前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループの前記伝熱管を前記デフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成され、
前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループ毎にデフロストするデフロストステップを備えることを特徴とする請求項11に記載の熱交換器のデフロスト方法。 The plurality of heat transfer tubes extend in the gas flow path along a first direction orthogonal to a flow direction of the gas to be cooled in the gas flow path, and extend in the flow direction and the first direction. A plurality of heat transfer tube rows formed by the plurality of heat transfer tubes arranged along the orthogonal second direction are arranged so as to be aligned in the flow direction,
The heat exchanger includes a defrost unit for defrosting a defrost target tube among the plurality of heat transfer tubes,
the gas flow channel includes a plurality of flow channel regions aligned in the second direction;
The plurality of heat transfer tubes respectively correspond to the plurality of flow path regions and belong to two or more heat transfer tube arrays adjacent to each other in the flow direction in the same flow direction region. comprising a plurality of heat transfer tube groups formed by
The defrosting unit is configured to selectively defrost the heat transfer tubes of one or more of the heat transfer tube groups among the plurality of heat transfer tube groups as the defrosting target tubes,
12. The method of defrosting a heat exchanger according to claim 11 , further comprising a defrosting step of defrosting for each of at least one of said heat transfer tube groups out of said plurality of heat transfer tube groups.
前記デフロストステップは、前記流れ方向最上流側の前記伝熱管列のみを前記デフロスト対象管として選択的にデフロストするステップを含むことを特徴とする請求項12に記載の熱交換器のデフロスト方法。 The defrost unit is configured to selectively defrost only the heat transfer tube row on the most upstream side in the flow direction among the plurality of heat transfer tube rows as the defrost target tube,
13. The method of defrosting a heat exchanger according to claim 12 , wherein the defrosting step includes a step of selectively defrosting only the heat transfer tube rows on the most upstream side in the flow direction as the defrosting target tubes.
前記熱交換器の稼働中において、前記上流側加熱部によって前記上流側伝熱管又は前記放熱部材のうち少なくとも一方の霜層付着面温度を常時0℃未満かつ前記被冷却気体よりも高温に維持する上流側加熱ステップを備え、
前記複数の伝熱管は、前記気体流路内において、前記気体流路における前記被冷却気体の流れ方向と直交する第1方向に沿って延在し、かつ、前記流れ方向及び前記第1方向に直交する第2方向に沿って配列された複数の前記伝熱管により形成される伝熱管列が、前記流れ方向に複数並ぶように配列され、
前記熱交換器は、前記複数の伝熱管のうちデフロスト対象管をデフロストするためのデフロストユニットを備え、
前記気体流路は、前記第2方向に並ぶ複数の流路領域を含み、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路領域に夫々対応し、かつ、同一の前記流路領域内において前記流れ方向にて互いに隣接する2以上の前記伝熱管列に属する複数の前記伝熱管により形成される複数の伝熱管グループを含み、
前記デフロストユニットは、前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループの前記伝熱管を前記デフロスト対象管として選択的にデフロストを行うように構成され、
前記複数の伝熱管グループのうち1以上の前記伝熱管グループ毎にデフロストするデフロストステップを備え、
前記デフロストステップにおいて、
前記流れ方向上流側に配置された前記伝熱管グループがデフロスト対象となったとき、前記流れ方向を逆向きにする熱交換器のデフロスト方法。
a gas channel through which a gas to be cooled flows; a plurality of heat transfer tubes provided in the gas channel; an upstream heating unit for maintaining a frost layer adhered surface temperature of at least one of the side heat transfer tubes and the heat dissipating members provided on the outer periphery of the upstream heat transfer tubes at less than 0° C. and higher than the temperature of the gas to be cooled; A method of defrosting a heat exchanger comprising:
During operation of the heat exchanger, the upstream heating unit maintains the frost layer adhesion surface temperature of at least one of the upstream heat transfer tube and the heat radiating member at a temperature lower than 0° C. and higher than the gas to be cooled at all times. comprising an upstream heating step,
The plurality of heat transfer tubes extend in the gas flow path along a first direction orthogonal to a flow direction of the gas to be cooled in the gas flow path, and extend in the flow direction and the first direction. A plurality of heat transfer tube rows formed by the plurality of heat transfer tubes arranged along the orthogonal second direction are arranged so as to be aligned in the flow direction,
The heat exchanger includes a defrost unit for defrosting a defrost target tube among the plurality of heat transfer tubes,
the gas flow channel includes a plurality of flow channel regions aligned in the second direction;
The plurality of heat transfer tubes respectively correspond to the plurality of flow path regions and belong to two or more heat transfer tube arrays adjacent to each other in the flow direction in the same flow direction region. comprising a plurality of heat transfer tube groups formed by
The defrosting unit is configured to selectively defrost the heat transfer tubes of one or more of the heat transfer tube groups among the plurality of heat transfer tube groups as the defrosting target tubes,
A defrosting step of defrosting one or more of the plurality of heat transfer tube groups for each of the heat transfer tube groups,
In the defrosting step,
A defrosting method for a heat exchanger in which the flow direction is reversed when the heat transfer tube group arranged on the upstream side in the flow direction is to be defrosted.
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