JP2000249373A - 蓄熱冷却塔用冷却コイル装置 - Google Patents
蓄熱冷却塔用冷却コイル装置Info
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Classifications
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 蓄熱冷却塔用冷却コイル装置の占有面積を減
少しかつ熱交換効率を改善する。 【解決手段】 冷却コイル装置24は、冷却塔10の縦軸と
ハウジングとの間の各平面に配置されたＶ型状のコイル
管回路32,60を備えかつ多層で複数の冷却コイル積層体2
6を持つ。縦軸と直角な各平面内に配された各扇形部に
コイル管回路が設けられ、コイル管回路の入口ポート4
6,出口ポート52はマニホルド48,54に連結され、コイル
管回路を通して冷媒流体が循環して冷却塔10内の相転移
流体を冷却し、複数のコイル管回路は、垂直方向に整列
配置され、好ましくは第１のコイル管回路である一方の
Ｕ型セグメントは、他方のコイル管回路に対して間隙を
もって垂直方向に整列配列され、冷却流の冷却能力をよ
り均一に分散し、各コイル管回路上又は近辺の相転移流
体をより均一的に結晶化又は凝固させる。
少しかつ熱交換効率を改善する。 【解決手段】 冷却コイル装置24は、冷却塔10の縦軸と
ハウジングとの間の各平面に配置されたＶ型状のコイル
管回路32,60を備えかつ多層で複数の冷却コイル積層体2
6を持つ。縦軸と直角な各平面内に配された各扇形部に
コイル管回路が設けられ、コイル管回路の入口ポート4
6,出口ポート52はマニホルド48,54に連結され、コイル
管回路を通して冷媒流体が循環して冷却塔10内の相転移
流体を冷却し、複数のコイル管回路は、垂直方向に整列
配置され、好ましくは第１のコイル管回路である一方の
Ｕ型セグメントは、他方のコイル管回路に対して間隙を
もって垂直方向に整列配列され、冷却流の冷却能力をよ
り均一に分散し、各コイル管回路上又は近辺の相転移流
体をより均一的に結晶化又は凝固させる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却システムの蓄
流貯蔵塔に関する。特に、本発明は、比較的密集した土
地の一区画に通常垂直に配置されかつ相転移流体を備え
た円筒型の製氷蓄熱式冷却塔装置用の管コイル装置を提
供するものである。管コイル装置は、平面図では円形状
断面の一部を構成しかつ冷却塔の幾何学的扇形状を充填
するように構成される。前記冷却塔の各扇形部に前記複
数の管コイル装置を使用すると、協同して冷却塔の通常
円形の平坦な断面を充填する。本発明による複数のコイ
ルを垂直方向に積層して配置し又は従来の長方形型の蓄
熱コイルの代わり使用してもよい。冷却コイル組立体
は、長方形型コイル以上により完全に又はより効率的
に、利用可能な冷却塔の容積を充填し、より完全に円筒
型冷却塔の内部蓄体積を活用する。管コイル内を搬送さ
れる冷媒流体によって冷却塔内の相転移流体（一般に
水）を蓄熱体へと凝固してもよい。前記凝固過程では、
相転移流体の温度変化並びに液相状態と固相状態の相転
移間の膨張及び収縮に伴う蓄熱用相転移流体の体積の変
化のみならず冷却塔の膨張及び収縮並びに操作上構造に
関する問題が発生する。管コイル装置は、平面図上でほ
ぼ三角形か又は楔形である。いくつかの楔形の管コイル
装置を円筒型冷却塔の横断面積内に配置して一体操作す
ると、より十分に横断面積を利用することができる。従
って、冷却塔内の利用可能な容積は管コイル装置により
より十分に充填され、製氷式蓄冷塔の構造体の利用可能
な蓄熱容量をより有効に使用することができる。
流貯蔵塔に関する。特に、本発明は、比較的密集した土
地の一区画に通常垂直に配置されかつ相転移流体を備え
た円筒型の製氷蓄熱式冷却塔装置用の管コイル装置を提
供するものである。管コイル装置は、平面図では円形状
断面の一部を構成しかつ冷却塔の幾何学的扇形状を充填
するように構成される。前記冷却塔の各扇形部に前記複
数の管コイル装置を使用すると、協同して冷却塔の通常
円形の平坦な断面を充填する。本発明による複数のコイ
ルを垂直方向に積層して配置し又は従来の長方形型の蓄
熱コイルの代わり使用してもよい。冷却コイル組立体
は、長方形型コイル以上により完全に又はより効率的
に、利用可能な冷却塔の容積を充填し、より完全に円筒
型冷却塔の内部蓄体積を活用する。管コイル内を搬送さ
れる冷媒流体によって冷却塔内の相転移流体（一般に
水）を蓄熱体へと凝固してもよい。前記凝固過程では、
相転移流体の温度変化並びに液相状態と固相状態の相転
移間の膨張及び収縮に伴う蓄熱用相転移流体の体積の変
化のみならず冷却塔の膨張及び収縮並びに操作上構造に
関する問題が発生する。管コイル装置は、平面図上でほ
ぼ三角形か又は楔形である。いくつかの楔形の管コイル
装置を円筒型冷却塔の横断面積内に配置して一体操作す
ると、より十分に横断面積を利用することができる。従
って、冷却塔内の利用可能な容積は管コイル装置により
より十分に充填され、製氷式蓄冷塔の構造体の利用可能
な蓄熱容量をより有効に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】冷却塔は、クーラ及びエアコンによく使
用される。前記冷却塔装置は、凝縮器、蒸発器又は給水
塔を含む。また、円形状の横断面を有する垂直に高い冷
却塔は、水又は液体を貯蓄する産業で使用され公知であ
る。しかし、製氷式蓄冷装置では、冷却塔構造体は一般
には使用されず、冷却塔構造体の高さは従来では比較的
低い高さに限られていた。特に、６個の熱交換コイルを
積層した最大高さで又は垂直方向に約１２.２m（４０フ
ィート）の垂直限界で製氷式蓄冷塔が従来建設されるこ
とが多かった。しかしながら、高さ限界の歴史的な背景
は特に公知ではないが、製氷式蓄熱装置の組立体は垂直
方向より横方向又は水平方向の構造体として開発されて
きた。このように、一般に利用される製氷式蓄冷装置の
構造体及び容量は、わずか６個の熱交換蓄熱コイルの積
層体分高さに限られていた。しばしば水平に連続して配
置され組立てられる複数の熱交換コイルユニットは、通
常工場で組立てられるコイルモジュールである。前記蓄
熱ユニットの歴史的組立法では、建造及び保守が容易で
あったが、利用可能な土地の垂直利用を最大化するもの
ではなかった。
用される。前記冷却塔装置は、凝縮器、蒸発器又は給水
塔を含む。また、円形状の横断面を有する垂直に高い冷
却塔は、水又は液体を貯蓄する産業で使用され公知であ
る。しかし、製氷式蓄冷装置では、冷却塔構造体は一般
には使用されず、冷却塔構造体の高さは従来では比較的
低い高さに限られていた。特に、６個の熱交換コイルを
積層した最大高さで又は垂直方向に約１２.２m（４０フ
ィート）の垂直限界で製氷式蓄冷塔が従来建設されるこ
とが多かった。しかしながら、高さ限界の歴史的な背景
は特に公知ではないが、製氷式蓄熱装置の組立体は垂直
方向より横方向又は水平方向の構造体として開発されて
きた。このように、一般に利用される製氷式蓄冷装置の
構造体及び容量は、わずか６個の熱交換蓄熱コイルの積
層体分高さに限られていた。しばしば水平に連続して配
置され組立てられる複数の熱交換コイルユニットは、通
常工場で組立てられるコイルモジュールである。前記蓄
熱ユニットの歴史的組立法では、建造及び保守が容易で
あったが、利用可能な土地の垂直利用を最大化するもの
ではなかった。
【０００３】ある公知の製氷式蓄熱構造体は、約７.６
２m（２５フィート）の高さで３.６６m（１２フィー
ト）未満の直径を有する。この公知の構造体では、冷却
塔に使用する複数の冷却コイルセグメントは、１.２２m
（約４フィート）の高さを有する環状体である。前記環
状体のコイルは、組立体工場で製造された後、現場で組
み立てられる。しかしながら、貨物輸送の容量及び能力
による積込み規制の問題が寸法上の限定事項となる。従
って、高さと直径の両面から冷却塔構造体の形態が制限
される。製氷式蓄冷装置は、オフィスビル、学校、病院
等の様々な用途で利用される。製氷式蓄熱技術は、エネ
ルギコストがより安価な時間に冷却能力が供給されかつ
貯蓄されるため、冷却能力を蓄えられる比較的経済的な
エネルギ保存装置として開発されてきた。例えば、電気
料金と消費者需要とが日中より低い夜間に氷が製造され
る。貯蔵された氷の冷却能力を利用して、通常電気料金
と電力需要の高い間にオフィスビル、学校、病院、銀行
等の設備を冷却する。
２m（２５フィート）の高さで３.６６m（１２フィー
ト）未満の直径を有する。この公知の構造体では、冷却
塔に使用する複数の冷却コイルセグメントは、１.２２m
（約４フィート）の高さを有する環状体である。前記環
状体のコイルは、組立体工場で製造された後、現場で組
み立てられる。しかしながら、貨物輸送の容量及び能力
による積込み規制の問題が寸法上の限定事項となる。従
って、高さと直径の両面から冷却塔構造体の形態が制限
される。製氷式蓄冷装置は、オフィスビル、学校、病院
等の様々な用途で利用される。製氷式蓄熱技術は、エネ
ルギコストがより安価な時間に冷却能力が供給されかつ
貯蓄されるため、冷却能力を蓄えられる比較的経済的な
エネルギ保存装置として開発されてきた。例えば、電気
料金と消費者需要とが日中より低い夜間に氷が製造され
る。貯蔵された氷の冷却能力を利用して、通常電気料金
と電力需要の高い間にオフィスビル、学校、病院、銀行
等の設備を冷却する。
【０００４】製氷式蓄冷ユニットの操作モードは、装置
及び用途の型式に依存する。製氷式蓄冷装置は、ハウジ
ングに収容された水等の相転移流体及び相転移流体中に
浸漬された複数の熱交換コイルとを通常備えている。熱
交換コイルは冷媒回路に連絡され、冷媒回路から冷媒流
体が熱交換コイルに流れる。冷媒流体は相転移流体を冷
却し、冷却サイクルの間に蓄熱ハウジング内の熱交換コ
イル上に氷を形成する。ハウジング内の全相転移流体が
本質的に結晶固体、即ち氷になるか又は流体凝固点若し
くはその温度近くに達するまで、熱交換コイルの周囲に
氷が形成される。その後、熱交換コイル及び冷却塔内の
氷を通じて暖かい相転移流体を通過させるように形成さ
れた氷塊に熱的負荷をかけるまで氷塊は保持される。別
法として、冷却のために暖い冷媒流体をコイルに通過さ
せることもできる。暖い冷媒流体を冷却して、熱交換
器、蒸発器、凝縮器、過冷却器若しくは低温の冷却剤又
は作動流体を必要とする他の装置の熱的負荷体に搬送し
てもよい。暖い相転移流体の温度低下により氷塊の少く
とも一部が融解し、冷却塔内に収容された相転移流体の
温度は、要求又は熱負荷に依存して最終的に融解-凝固
温度より高く上昇する。別法として、冷却塔内で冷却さ
れた流体を付属の操作ユニットの冷却に利用することも
できる。冷却サイクル又は冷凍サイクルを反復して再度
凍結した流体を生成し、後に蓄冷エネルギを利用するこ
ともできる。
及び用途の型式に依存する。製氷式蓄冷装置は、ハウジ
ングに収容された水等の相転移流体及び相転移流体中に
浸漬された複数の熱交換コイルとを通常備えている。熱
交換コイルは冷媒回路に連絡され、冷媒回路から冷媒流
体が熱交換コイルに流れる。冷媒流体は相転移流体を冷
却し、冷却サイクルの間に蓄熱ハウジング内の熱交換コ
イル上に氷を形成する。ハウジング内の全相転移流体が
本質的に結晶固体、即ち氷になるか又は流体凝固点若し
くはその温度近くに達するまで、熱交換コイルの周囲に
氷が形成される。その後、熱交換コイル及び冷却塔内の
氷を通じて暖かい相転移流体を通過させるように形成さ
れた氷塊に熱的負荷をかけるまで氷塊は保持される。別
法として、冷却のために暖い冷媒流体をコイルに通過さ
せることもできる。暖い冷媒流体を冷却して、熱交換
器、蒸発器、凝縮器、過冷却器若しくは低温の冷却剤又
は作動流体を必要とする他の装置の熱的負荷体に搬送し
てもよい。暖い相転移流体の温度低下により氷塊の少く
とも一部が融解し、冷却塔内に収容された相転移流体の
温度は、要求又は熱負荷に依存して最終的に融解-凝固
温度より高く上昇する。別法として、冷却塔内で冷却さ
れた流体を付属の操作ユニットの冷却に利用することも
できる。冷却サイクル又は冷凍サイクルを反復して再度
凍結した流体を生成し、後に蓄冷エネルギを利用するこ
ともできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】公知の典型的な大型製
氷式蓄熱システムは主要都市部に配置され、商業地区の
多数のビルに冷凍水を提供する。大型製氷式蓄熱システ
ムは、隔離された位置又はビルの複数階に配置された別
個の独立型ユニットとして中心位置に連続的に配置され
た複数の大型製氷式氷蓄熱ユニットを備えている。蓄熱
ユニットの集合体では、骨格構造の周囲に取り付けた外
面構造体により操作装置を覆う。しかしながら、前記組
立体又はシステムは、全ての相転移流体を保持する単一
の多層冷却塔ではなく、単体の冷却塔内に保持される複
数の熱交換コイルセグメントを備えていない。前記中央
配置型の冷凍水システムは、比較的近くに冷却水の多数
の使用者が居住する商業地区及び主要都市部に適用され
る。公知の単一大型製氷式蓄熱装置は、広い敷地に分配
された多数の製氷式蓄熱ユニットを水平に配置し、横方
向に広いか又は長く６個以下の熱交換セグメント分の高
さを有する一般に低い外形又は低い高さで建造される複
数の組立体である。これらは、比較的小さい敷地に垂直
に突出する構造体ではない。カーター等名義のアメリカ
特許第４,８３１,８３１号明細書は、典型的な蓄熱ユニ
ットを示す。本明細書に記載しないが、垂直方向又は水
平方向の複数のユニットの建造に必要な配管、マニホル
ド、連結装置及び弁は公知である。
氷式蓄熱システムは主要都市部に配置され、商業地区の
多数のビルに冷凍水を提供する。大型製氷式蓄熱システ
ムは、隔離された位置又はビルの複数階に配置された別
個の独立型ユニットとして中心位置に連続的に配置され
た複数の大型製氷式氷蓄熱ユニットを備えている。蓄熱
ユニットの集合体では、骨格構造の周囲に取り付けた外
面構造体により操作装置を覆う。しかしながら、前記組
立体又はシステムは、全ての相転移流体を保持する単一
の多層冷却塔ではなく、単体の冷却塔内に保持される複
数の熱交換コイルセグメントを備えていない。前記中央
配置型の冷凍水システムは、比較的近くに冷却水の多数
の使用者が居住する商業地区及び主要都市部に適用され
る。公知の単一大型製氷式蓄熱装置は、広い敷地に分配
された多数の製氷式蓄熱ユニットを水平に配置し、横方
向に広いか又は長く６個以下の熱交換セグメント分の高
さを有する一般に低い外形又は低い高さで建造される複
数の組立体である。これらは、比較的小さい敷地に垂直
に突出する構造体ではない。カーター等名義のアメリカ
特許第４,８３１,８３１号明細書は、典型的な蓄熱ユニ
ットを示す。本明細書に記載しないが、垂直方向又は水
平方向の複数のユニットの建造に必要な配管、マニホル
ド、連結装置及び弁は公知である。
【０００６】製氷式蓄冷ユニットは、特定の冷却剤流
量、規定の入口温度及び出口温度のみならず、冷凍トン
時間に換算して一定の潜熱蓄熱容量を有することもあ
る。特定の寸法及び操作質量又は重量を有する蓄熱ユニ
ットは、タンク、コイル、絶縁材、外部パネル、カバ
ー、空気ポンプ及び空気分配器を有することもある。蓄
熱ユニットの使用には、(1)氷形成、(2)連結された冷却
負荷の冷却に伴う氷の形成、(3)氷のみの利用による冷
却、(4)冷凍機のみによる冷却、(5)冷凍機と氷との組み
合わせ冷却、の代表例を含む多数の操作モードが存在す
る。そこで、本発明の目的は、最小の占有面積を占めか
つ熱交換効率の高い蓄熱冷却塔用冷却コイル装置を提供
することを目的とする。本発明の他の目的は、全ての前
記作動が可能であり、遠隔地の複数のユーザ又は冷却負
荷にも連結できる大容量の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置
を提供することにある。
量、規定の入口温度及び出口温度のみならず、冷凍トン
時間に換算して一定の潜熱蓄熱容量を有することもあ
る。特定の寸法及び操作質量又は重量を有する蓄熱ユニ
ットは、タンク、コイル、絶縁材、外部パネル、カバ
ー、空気ポンプ及び空気分配器を有することもある。蓄
熱ユニットの使用には、(1)氷形成、(2)連結された冷却
負荷の冷却に伴う氷の形成、(3)氷のみの利用による冷
却、(4)冷凍機のみによる冷却、(5)冷凍機と氷との組み
合わせ冷却、の代表例を含む多数の操作モードが存在す
る。そこで、本発明の目的は、最小の占有面積を占めか
つ熱交換効率の高い蓄熱冷却塔用冷却コイル装置を提供
することを目的とする。本発明の他の目的は、全ての前
記作動が可能であり、遠隔地の複数のユーザ又は冷却負
荷にも連結できる大容量の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ほぼ円筒形の冷却塔(10)
内に収容される蓄熱相転移流体を通って冷媒流体を移送
する本発明の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置(24)では、冷
却塔(10)は、縦軸(18)と、縦軸(18)を横切るほぼ円形の
横断面と、外部表面及び内部表面を有しかつ蓄熱相転移
流体を収容する冷却塔(10)の容積を形成するハウジング
(12)とを有する。冷却塔(10)は、縦軸(18)を通りハウジ
ング(12)と交差する複数の半径(36, 38)を有すると共
に、縦軸(18)及びハウジング(12)と交差する複数の横断
面と、ハウジング(12)と各隣接する半径(36, 38)との交
差点間に延伸する弦部(37)とを有する。各扇形部(29)内
に配置される冷却コイル装置(24)は、流体を移送する中
央通路(23)と、第１のコイル端部(44, 68)及び第２のコ
イル端部(50, 70)とを有する複数のコイル管回路(32, 6
0)と、コイル管回路(32, 60)が接続された少くとも１つ
の入口ポート(46, 72)及び少なくとも一つの出口ポート
(52, 66)とを有する複数のマニホルド(48, 54)とを有す
る。各コイル管回路(32, 60)は各扇形部(29)内に設けら
れかつ連続的に蛇状に連結された複数のＵ型セグメント
(32a, 60a)を形成し、各隣接するＵ型セグメント(32a,
60a)間に複数の開放端部(40, 62)と、開放端部(40, 62)
の近傍に閉鎖端部(42, 64)が形成される。各Ｕ型セグメ
ント(32a, 60a)の対向する開放端部(40, 62)と閉鎖端部
(42, 64)との間には弦部(37)と平行な分離距離(l)を有
し、Ｕ型セグメント(32a, 60a)の分離距離(l)の長さは
第１のマニホルド(48)から扇形部(29)の弦部(37)に向か
って増加する。隣接する半径(36, 38)の一方の近傍に配
置された各開放端部(40, 62)及び閉鎖端部(42, 64)は、
扇形部(29)を形成する隣接する半径(36, 38)の他方の近
傍に配置される。
内に収容される蓄熱相転移流体を通って冷媒流体を移送
する本発明の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置(24)では、冷
却塔(10)は、縦軸(18)と、縦軸(18)を横切るほぼ円形の
横断面と、外部表面及び内部表面を有しかつ蓄熱相転移
流体を収容する冷却塔(10)の容積を形成するハウジング
(12)とを有する。冷却塔(10)は、縦軸(18)を通りハウジ
ング(12)と交差する複数の半径(36, 38)を有すると共
に、縦軸(18)及びハウジング(12)と交差する複数の横断
面と、ハウジング(12)と各隣接する半径(36, 38)との交
差点間に延伸する弦部(37)とを有する。各扇形部(29)内
に配置される冷却コイル装置(24)は、流体を移送する中
央通路(23)と、第１のコイル端部(44, 68)及び第２のコ
イル端部(50, 70)とを有する複数のコイル管回路(32, 6
0)と、コイル管回路(32, 60)が接続された少くとも１つ
の入口ポート(46, 72)及び少なくとも一つの出口ポート
(52, 66)とを有する複数のマニホルド(48, 54)とを有す
る。各コイル管回路(32, 60)は各扇形部(29)内に設けら
れかつ連続的に蛇状に連結された複数のＵ型セグメント
(32a, 60a)を形成し、各隣接するＵ型セグメント(32a,
60a)間に複数の開放端部(40, 62)と、開放端部(40, 62)
の近傍に閉鎖端部(42, 64)が形成される。各Ｕ型セグメ
ント(32a, 60a)の対向する開放端部(40, 62)と閉鎖端部
(42, 64)との間には弦部(37)と平行な分離距離(l)を有
し、Ｕ型セグメント(32a, 60a)の分離距離(l)の長さは
第１のマニホルド(48)から扇形部(29)の弦部(37)に向か
って増加する。隣接する半径(36, 38)の一方の近傍に配
置された各開放端部(40, 62)及び閉鎖端部(42, 64)は、
扇形部(29)を形成する隣接する半径(36, 38)の他方の近
傍に配置される。
【０００８】本発明の実施の形態では、第１の半径(36)
と第２の半径(38)は協同して隣接する半径(36, 38)の対
を形成し、各横断面内の隣接する各半径(36, 38)の対
は、各半径(36, 38)間のハウジング(12)と協同して特定
の領域を有する平面状の扇形部(29)を各横断面に形成す
る。各平面上の扇形部(29)はハウジング(12)の内部表面
から縦軸(18)に向かい先細のテーパ部を形成し、各扇形
部(29)内の隣接する半径(36, 38)の間に形成される弦部
(37)は扇形部(29)の最大長さを有する。各コイル管回路
(32, 60)の第１のコイル端部(44, 68)は、第１のマニホ
ルド(48)及び第２のマニホルド(54)の一方の入口ポート
(46, 72)及び出口ポート(52, 66)の一方に連結され、各
コイル管回路(32, 60)の第２のコイル端部(50, 70)は、
第１のマニホルド(48)及び第２のマニホルド(54)の他方
の入口ポート(46, 72)及び出口ポート(52, 66)の他方に
連結される。第１のマニホルド(48)は縦軸(18)の近傍に
配置され、第２のマニホルド(54)はハウジング(12)の内
部表面の近傍に配置され、第１のマニホルド(48)及び第
２のマニホルド(54)は縦軸(18)にほぼ平行に配置され
る。各扇形部(29)は、第１のマニホルド(48)と第２のマ
ニホルド(54)に対して直角に交差する。
と第２の半径(38)は協同して隣接する半径(36, 38)の対
を形成し、各横断面内の隣接する各半径(36, 38)の対
は、各半径(36, 38)間のハウジング(12)と協同して特定
の領域を有する平面状の扇形部(29)を各横断面に形成す
る。各平面上の扇形部(29)はハウジング(12)の内部表面
から縦軸(18)に向かい先細のテーパ部を形成し、各扇形
部(29)内の隣接する半径(36, 38)の間に形成される弦部
(37)は扇形部(29)の最大長さを有する。各コイル管回路
(32, 60)の第１のコイル端部(44, 68)は、第１のマニホ
ルド(48)及び第２のマニホルド(54)の一方の入口ポート
(46, 72)及び出口ポート(52, 66)の一方に連結され、各
コイル管回路(32, 60)の第２のコイル端部(50, 70)は、
第１のマニホルド(48)及び第２のマニホルド(54)の他方
の入口ポート(46, 72)及び出口ポート(52, 66)の他方に
連結される。第１のマニホルド(48)は縦軸(18)の近傍に
配置され、第２のマニホルド(54)はハウジング(12)の内
部表面の近傍に配置され、第１のマニホルド(48)及び第
２のマニホルド(54)は縦軸(18)にほぼ平行に配置され
る。各扇形部(29)は、第１のマニホルド(48)と第２のマ
ニホルド(54)に対して直角に交差する。
【０００９】各Ｕ型セグメント(32a, 60a)は、弦部(37)
とハウジング(12)の内部表面との間に幅が減少する分離
区域を備えている。縦軸(18)に沿って垂直に整列されか
つ互いに平行な複数の横断面と、各扇形部(29)に配置さ
れかつ蛇形状を有する複数のコイル管回路(32, 60)とが
設けられる。各横断面は、第１の半径(36, 38)及び第２
の半径(36, 38)を有し、各半径(36, 38)はハウジング(1
2)と協同して第１の扇形部(29)に平行な平面状の扇形部
(29)を形成する。第１のマニホルド(48)及び第２のマニ
ホルド(54)は冷媒流体が流れる複数の入口ポート(46, 7
2)及び出口ポート(52, 66)有する。各扇形部(29)内に設
けられた各第１のコイル端部(44, 68)の入口ポート(46,
72)及び出口ポート(52, 66)の一方は、第１のマニホル
ド(48)及び第２のマニホルド(54)の一方に連結され、各
扇形部(29)内に設けられた各第２のコイル端部(50, 70)
の入口ポート(46, 72)及び出口ポート(52, 66)の他方
は、第１のマニホルド(48)及び第２のマニホルド(54)の
他方に連結される。複数の扇形部(29)と、扇形部(29)内
のコイル管回路(32, 60)と、縦軸(18)の近傍に位置する
一方の第１のマニホルド(48)及びハウジング(12)の近傍
に位置する他方の第２のマニホルド(54)は、協同して冷
却層を形成する。
とハウジング(12)の内部表面との間に幅が減少する分離
区域を備えている。縦軸(18)に沿って垂直に整列されか
つ互いに平行な複数の横断面と、各扇形部(29)に配置さ
れかつ蛇形状を有する複数のコイル管回路(32, 60)とが
設けられる。各横断面は、第１の半径(36, 38)及び第２
の半径(36, 38)を有し、各半径(36, 38)はハウジング(1
2)と協同して第１の扇形部(29)に平行な平面状の扇形部
(29)を形成する。第１のマニホルド(48)及び第２のマニ
ホルド(54)は冷媒流体が流れる複数の入口ポート(46, 7
2)及び出口ポート(52, 66)有する。各扇形部(29)内に設
けられた各第１のコイル端部(44, 68)の入口ポート(46,
72)及び出口ポート(52, 66)の一方は、第１のマニホル
ド(48)及び第２のマニホルド(54)の一方に連結され、各
扇形部(29)内に設けられた各第２のコイル端部(50, 70)
の入口ポート(46, 72)及び出口ポート(52, 66)の他方
は、第１のマニホルド(48)及び第２のマニホルド(54)の
他方に連結される。複数の扇形部(29)と、扇形部(29)内
のコイル管回路(32, 60)と、縦軸(18)の近傍に位置する
一方の第１のマニホルド(48)及びハウジング(12)の近傍
に位置する他方の第２のマニホルド(54)は、協同して冷
却層を形成する。
【００１０】各横断面は、複数の平面状の扇形部(29)
と、各扇形部(29)に配置されかつ蛇形状を有するコイル
管回路(32, 60)と、各扇形部(29)内で縦軸(18)の近傍に
配置される第１のマニホルド(48)と、各扇形部(29)内で
ハウジング(12)の内部表面の近傍に配置される第２のマ
ニホルド(54)とを有する。各扇形部(29)の各コイル管回
路(32, 60)第１のコイル端部(44, 68)は、第１のマニホ
ルド(48)の入口ポート(46)及び出口ポート(68)の一方に
接続される。各扇形部(29)の各コイル管回路(32,60)第
２のコイル端部(50, 70)は、第２のマニホルド(54)の入
口ポート(72)及び出口ポート(52)の他方に接続される。
各扇形部(29)の第１のマニホルド(48)及び第２のマニホ
ルド(54)に連結される複数の平行なコイル管回路(32, 6
0)は、協同して冷却コイル層を形成する。各Ｕ型セグメ
ント(32a, 60a)の各開放端部(40, 62)は、扇形部(29)を
形成する第１の半径(36)及び第２の半径(38)の一方の近
傍に配置され、Ｕ型セグメント(32a, 60a)の閉鎖端部(4
2, 64)は扇形部(29)を形成する第１の半径(36)及び第２
の半径(38)の他方の近傍に配置される。隣接する各Ｕ型
セグメント(32a, 60a)の隣接する閉鎖端部(42, 64)と開
放端部(40, 62)は、第１の半径(36)及び第２の半径(38)
のうち同一の半径(36, 38)の近傍に位置する。
と、各扇形部(29)に配置されかつ蛇形状を有するコイル
管回路(32, 60)と、各扇形部(29)内で縦軸(18)の近傍に
配置される第１のマニホルド(48)と、各扇形部(29)内で
ハウジング(12)の内部表面の近傍に配置される第２のマ
ニホルド(54)とを有する。各扇形部(29)の各コイル管回
路(32, 60)第１のコイル端部(44, 68)は、第１のマニホ
ルド(48)の入口ポート(46)及び出口ポート(68)の一方に
接続される。各扇形部(29)の各コイル管回路(32,60)第
２のコイル端部(50, 70)は、第２のマニホルド(54)の入
口ポート(72)及び出口ポート(52)の他方に接続される。
各扇形部(29)の第１のマニホルド(48)及び第２のマニホ
ルド(54)に連結される複数の平行なコイル管回路(32, 6
0)は、協同して冷却コイル層を形成する。各Ｕ型セグメ
ント(32a, 60a)の各開放端部(40, 62)は、扇形部(29)を
形成する第１の半径(36)及び第２の半径(38)の一方の近
傍に配置され、Ｕ型セグメント(32a, 60a)の閉鎖端部(4
2, 64)は扇形部(29)を形成する第１の半径(36)及び第２
の半径(38)の他方の近傍に配置される。隣接する各Ｕ型
セグメント(32a, 60a)の隣接する閉鎖端部(42, 64)と開
放端部(40, 62)は、第１の半径(36)及び第２の半径(38)
のうち同一の半径(36, 38)の近傍に位置する。
【００１１】各扇形部(29)に配置された蛇状の冷却コイ
ル装置(24)は、ほぼＶ形の平面外形を有する。コイル管
回路(32, 60)の蛇管形状は扇形部(29)の領域の少なくと
も７０％を占有する。第１及び第２の半径(36, 38)は各
平面上で６０度、９０度又は４５度の何れかの角度間隔
で配置される。各扇形部(29)は、隣接する各半径(36,3
8)により等角度間隔で分割され、各平面内に複数の扇形
部(29)を形成する。ハウジング(12)は、頂部(19)、底部
(21)及び頂部(19)と底部(21)との間の各扇形部(29)内で
縦軸(18)に沿って配列されると共に、ハウジング(12)内
の冷却コイル装置(24)となる複数の冷却コイル積層体(2
6)とを有する。冷却塔(10)は、冷媒流体の温度を低下さ
せる冷却装置と、冷却装置から第１のマニホルド(48)又
は第２のマニホルド(54)に第１の温度の冷媒流体を供給
する供給手段と、
ル装置(24)は、ほぼＶ形の平面外形を有する。コイル管
回路(32, 60)の蛇管形状は扇形部(29)の領域の少なくと
も７０％を占有する。第１及び第２の半径(36, 38)は各
平面上で６０度、９０度又は４５度の何れかの角度間隔
で配置される。各扇形部(29)は、隣接する各半径(36,3
8)により等角度間隔で分割され、各平面内に複数の扇形
部(29)を形成する。ハウジング(12)は、頂部(19)、底部
(21)及び頂部(19)と底部(21)との間の各扇形部(29)内で
縦軸(18)に沿って配列されると共に、ハウジング(12)内
の冷却コイル装置(24)となる複数の冷却コイル積層体(2
6)とを有する。冷却塔(10)は、冷媒流体の温度を低下さ
せる冷却装置と、冷却装置から第１のマニホルド(48)又
は第２のマニホルド(54)に第１の温度の冷媒流体を供給
する供給手段と、
【００１２】冷却コイル装置(24)を通過しかつ第１のマ
ニホルド(48)又は第２のマニホルド(54)から第１の温度
より高温の第２の温度に加熱された冷媒流体を冷却装置
に戻す環流手段とを有する。更に、冷却塔(10)は、相転
移流体を外部装置に排出する排出手段と、相転移流体を
外部装置から冷却塔(10)内に戻す環流手段とを有する。
コイル管回路(32, 60)は、冷媒流体を供給する供給手段
に第１のマニホルド(48)及び第２のマニホルド(54)の供
給口(52, 66)を連結させ、冷媒流体を冷却装置に環流す
る環流手段に第１のマニホルド(48)及び第２のマニホル
ド(54)の戻り口(46, 72)を連結させる連結手段とを含
む。冷却装置及びマニホルド(48, 54)の出口ポート(52,
66)からコイル管回路(32, 60)に第１の温度で流入する
冷媒流体は、入口ポート(46, 72)からマニホルド(48, 5
4)を通り、冷媒流体環流手段に送られ、コイル管回路(3
2, 60)を通る冷媒流体は相転移流体の温度を低減して低
温蓄冷を行う。
ニホルド(48)又は第２のマニホルド(54)から第１の温度
より高温の第２の温度に加熱された冷媒流体を冷却装置
に戻す環流手段とを有する。更に、冷却塔(10)は、相転
移流体を外部装置に排出する排出手段と、相転移流体を
外部装置から冷却塔(10)内に戻す環流手段とを有する。
コイル管回路(32, 60)は、冷媒流体を供給する供給手段
に第１のマニホルド(48)及び第２のマニホルド(54)の供
給口(52, 66)を連結させ、冷媒流体を冷却装置に環流す
る環流手段に第１のマニホルド(48)及び第２のマニホル
ド(54)の戻り口(46, 72)を連結させる連結手段とを含
む。冷却装置及びマニホルド(48, 54)の出口ポート(52,
66)からコイル管回路(32, 60)に第１の温度で流入する
冷媒流体は、入口ポート(46, 72)からマニホルド(48, 5
4)を通り、冷媒流体環流手段に送られ、コイル管回路(3
2, 60)を通る冷媒流体は相転移流体の温度を低減して低
温蓄冷を行う。
【００１３】各平面内の各Ｕ型セグメント(32a, 60a)
は、複数の直線部(32b, 60b)と、閉鎖端部(42, 64)及び
開放端部(40, 62)と、隣接する直線部(32b, 60b)の間に
形成される間隙とを備えている。閉鎖端部(42, 64)は、
各平面内で隣接する複数のＵ型セグメント(32a, 60a)の
開放端部(40, 62)の近傍に配置され、対向する開放端部
(40, 62)と閉鎖端部(42, 64)の間に形成される分離距離
(l)を有する間隙が各Ｕ型セグメント(32a, 60a)に形成
される。各Ｕ型セグメント(32a, 60a)の三角形を構成す
る底辺となる弦部(37)と頂点となる第１のマニホルド(4
8)との間で底辺に向かって分離距離(l)の長さが増加す
る。垂直にかつ互いにほぼ平行に配列された複数の平面
内に配列された管長により、管長の冷却コイル積層体(2
6)が形成され、垂直方向に配列された各コイル管回路(3
2, 60)に垂直方向に互いに隣接する直線部(32b, 60b)が
設けられ、直線部(32b, 60b)は、Ｕ型セグメント(32a,
60a)の垂直方向に隣接する間隙に整列する。
は、複数の直線部(32b, 60b)と、閉鎖端部(42, 64)及び
開放端部(40, 62)と、隣接する直線部(32b, 60b)の間に
形成される間隙とを備えている。閉鎖端部(42, 64)は、
各平面内で隣接する複数のＵ型セグメント(32a, 60a)の
開放端部(40, 62)の近傍に配置され、対向する開放端部
(40, 62)と閉鎖端部(42, 64)の間に形成される分離距離
(l)を有する間隙が各Ｕ型セグメント(32a, 60a)に形成
される。各Ｕ型セグメント(32a, 60a)の三角形を構成す
る底辺となる弦部(37)と頂点となる第１のマニホルド(4
8)との間で底辺に向かって分離距離(l)の長さが増加す
る。垂直にかつ互いにほぼ平行に配列された複数の平面
内に配列された管長により、管長の冷却コイル積層体(2
6)が形成され、垂直方向に配列された各コイル管回路(3
2, 60)に垂直方向に互いに隣接する直線部(32b, 60b)が
設けられ、直線部(32b, 60b)は、Ｕ型セグメント(32a,
60a)の垂直方向に隣接する間隙に整列する。
【００１４】本発明によれば、横方向に非常に制限され
た区域に設けられた製氷式蓄冷塔を構成する冷却塔(10)
は、巨大な商業設備に経済的に蓄冷エネルギを供給でき
る垂直型の製氷式蓄冷システムを構成することができ
る。冷却塔(10)は、垂直積層配列状態に保持される冷却
回路網として冷却塔(10)内に配列されかつ固定される複
数の熱交換コイルのＵ型セグメント(32a, 60a)を備えて
いる。冷却塔(10)の垂直軸(18)のような頂点から平面上
外側にはり出て、平面状に配置された各Ｕ型セグメント
(32a, 60a)を有する複数の蛇形のコイル管回路(32, 60)
に匹敵する三次元的配列構造を形成することができる。
平面状に配置される複数のコイル管回路(32, 60)を垂直
に積層し、複数の平行平面上に積層状態で配置されるコ
イル管回路(32, 60)を形成できる。平面上で楔形状又は
ほぼ三角形として垂直高さを有する個々の冷却コイル積
層体(26)を特徴付けることができる。冷却コイル積層体
(26)内に設けられる各コイル管回路(32, 60)は、互いに
垂直方向に重ね合わせられるが、隣接するコイル管回路
(32, 60)の各列は、コイル管回路(32, 60)の配列内で互
い違いに配列されるため、垂直方向に隣接するコイル管
回路(32, 60)に対し直線的整合からずれている。冷却コ
イル積層体(26)は、一定の高さを有しかつ平面上でほぼ
前記三角形状又はＶ形状を有する一区画又は楔状の冷却
コイル積層体(26)として形成される。Ｕ型セグメント(3
2a, 60a)の各端部は、冷却塔(10)の縦軸(18)の近傍又は
冷却塔(10)の外壁の近傍に設けられたマニホルド(48, 5
4)に連結される。垂直に配列された冷却コイル積層体(2
6)により、冷却塔(10)内で冷却コイル積層体(26)の膨張
と縮みに対応して限定的な動作に自由度が与えられる。
また、冷却塔(10)では、熱交換操作又は装置の作動を停
止させずに、相互に連結されたＵ型セグメント(32a, 60
a)の分離、保守及び修理を行うことができる。
た区域に設けられた製氷式蓄冷塔を構成する冷却塔(10)
は、巨大な商業設備に経済的に蓄冷エネルギを供給でき
る垂直型の製氷式蓄冷システムを構成することができ
る。冷却塔(10)は、垂直積層配列状態に保持される冷却
回路網として冷却塔(10)内に配列されかつ固定される複
数の熱交換コイルのＵ型セグメント(32a, 60a)を備えて
いる。冷却塔(10)の垂直軸(18)のような頂点から平面上
外側にはり出て、平面状に配置された各Ｕ型セグメント
(32a, 60a)を有する複数の蛇形のコイル管回路(32, 60)
に匹敵する三次元的配列構造を形成することができる。
平面状に配置される複数のコイル管回路(32, 60)を垂直
に積層し、複数の平行平面上に積層状態で配置されるコ
イル管回路(32, 60)を形成できる。平面上で楔形状又は
ほぼ三角形として垂直高さを有する個々の冷却コイル積
層体(26)を特徴付けることができる。冷却コイル積層体
(26)内に設けられる各コイル管回路(32, 60)は、互いに
垂直方向に重ね合わせられるが、隣接するコイル管回路
(32, 60)の各列は、コイル管回路(32, 60)の配列内で互
い違いに配列されるため、垂直方向に隣接するコイル管
回路(32, 60)に対し直線的整合からずれている。冷却コ
イル積層体(26)は、一定の高さを有しかつ平面上でほぼ
前記三角形状又はＶ形状を有する一区画又は楔状の冷却
コイル積層体(26)として形成される。Ｕ型セグメント(3
2a, 60a)の各端部は、冷却塔(10)の縦軸(18)の近傍又は
冷却塔(10)の外壁の近傍に設けられたマニホルド(48, 5
4)に連結される。垂直に配列された冷却コイル積層体(2
6)により、冷却塔(10)内で冷却コイル積層体(26)の膨張
と縮みに対応して限定的な動作に自由度が与えられる。
また、冷却塔(10)では、熱交換操作又は装置の作動を停
止させずに、相互に連結されたＵ型セグメント(32a, 60
a)の分離、保守及び修理を行うことができる。
【００１５】垂直方向に６個までの現在の利用制限を超
えて多数のＵ型セグメント(32a, 60a)の組立を一般に制
限する垂直型の製氷式蓄冷塔に関する物理的拘束条件が
初期のシステムでは考慮されてきた。前記従来技術の拘
束条件には、増加する垂直方向の質量負荷及び支柱高さ
からの流体圧力が明らかに含まれる。冷却塔(10)は、相
転移流体及びＵ型セグメント(32a, 60a)を保持する。し
かしながら、操作システムに特有の内部作用と共に、蓄
熱システムの操作要因には、液体から固体間の膨張-収
縮変化、流体流、氷塊の除去又は移動、相転移流体及び
冷媒流体の運搬、及び保守間でも操作を中断しない設備
を考慮しなければならない。多くの蓄熱構造体のよう
に、ポンプ、圧縮機及び溜め等の大部分の機械的作動要
素は冷却塔(10)の外側に配置される。
えて多数のＵ型セグメント(32a, 60a)の組立を一般に制
限する垂直型の製氷式蓄冷塔に関する物理的拘束条件が
初期のシステムでは考慮されてきた。前記従来技術の拘
束条件には、増加する垂直方向の質量負荷及び支柱高さ
からの流体圧力が明らかに含まれる。冷却塔(10)は、相
転移流体及びＵ型セグメント(32a, 60a)を保持する。し
かしながら、操作システムに特有の内部作用と共に、蓄
熱システムの操作要因には、液体から固体間の膨張-収
縮変化、流体流、氷塊の除去又は移動、相転移流体及び
冷媒流体の運搬、及び保守間でも操作を中断しない設備
を考慮しなければならない。多くの蓄熱構造体のよう
に、ポンプ、圧縮機及び溜め等の大部分の機械的作動要
素は冷却塔(10)の外側に配置される。
【００１６】本発明では、保持装置によって冷却コイル
積層体(26)の列内に各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を効果
的に分離させて、個々の冷却コイル積層体(26)を配列内
の分離位置に制限しながら、垂直方向及び水平方向に限
定的に各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を移動することがで
きる。液相の相転移材料の流体流動は制限されないが、
各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を流れる凍結した結晶状物
質と、各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を通過して流れる液
相との間の円滑な熱移動を阻害する流路の変更及び目詰
まりを防止するため、冷却コイル積層体(26)間での粒子
結晶の移動は抑制される。また、本発明の構成により、
冷却塔(10)の横断面積のうち各コイル管回路(32, 60)の
占有する利用百分率が増加し、熱交換に要する冷却塔(1
0)の容積比率を増加することができる。冷却塔(10)の高
さ又は直径を増加せずに、冷却塔(10)の利用可能容積を
増加することにより、冷却塔の作動効率が向上し、利用
可能な敷地面積を一層有効に活用することができる。本
発明では、同一サイズの冷却塔(10)のコイル管回路(32,
60)の占有面積を増加できるため、作動効率、熱交換効
率が向上し、特定の冷却能力に対して冷却塔(10)を小型
化することができ、機械的冷却装置をより少ない時間で
操作すれば、同一冷却能力を達成することができる。効
率改善の特定値は、個々の状況により異なる。
積層体(26)の列内に各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を効果
的に分離させて、個々の冷却コイル積層体(26)を配列内
の分離位置に制限しながら、垂直方向及び水平方向に限
定的に各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を移動することがで
きる。液相の相転移材料の流体流動は制限されないが、
各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を流れる凍結した結晶状物
質と、各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を通過して流れる液
相との間の円滑な熱移動を阻害する流路の変更及び目詰
まりを防止するため、冷却コイル積層体(26)間での粒子
結晶の移動は抑制される。また、本発明の構成により、
冷却塔(10)の横断面積のうち各コイル管回路(32, 60)の
占有する利用百分率が増加し、熱交換に要する冷却塔(1
0)の容積比率を増加することができる。冷却塔(10)の高
さ又は直径を増加せずに、冷却塔(10)の利用可能容積を
増加することにより、冷却塔の作動効率が向上し、利用
可能な敷地面積を一層有効に活用することができる。本
発明では、同一サイズの冷却塔(10)のコイル管回路(32,
60)の占有面積を増加できるため、作動効率、熱交換効
率が向上し、特定の冷却能力に対して冷却塔(10)を小型
化することができ、機械的冷却装置をより少ない時間で
操作すれば、同一冷却能力を達成することができる。効
率改善の特定値は、個々の状況により異なる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による蓄熱冷却塔用
冷却コイル装置の実施の形態を図１〜図１４について説
明する。図１に示す典型的な冷却塔(10)は、半球形の屋
根(14)を有しかつ内部空洞(16)を形成する円筒形のハウ
ジング(12)を有する。コンクリート基礎(20)の上に取り
付けられる冷却塔(10)のコンクリート基礎(20)は好適な
冷却塔(10)の体積と比較して比較的制限された土地の一
区画上にほぼ冷却塔(10)の敷地を形成する。図５に示す
ように、供給導管(22)はハウジング(12)の近傍に配置さ
れ、ハウジング(12)の縦軸(18)とほぼ同軸でかつハウジ
ング(12)の中央には環流導管(23)が設けられる。平面図
ではハウジング(12)は円形状外形を有するが、その円形
状外形は、半径(36, 38)及びハウジング(12)によって区
切られた扇形部(29)のように多数の楔状扇形部に分割さ
れる。図４に示すように、各扇形部(29)は、扇形部(29)
内に設けられかつ積み重ねられた複数の冷却コイル積層
体(26)を有する。冷却コイル積層体(26)は冷却コイルの
組立体である。しかしながら、扇形部(29)及び冷却コイ
ル積層体(26)に必要な構成要素はほぼ同一であるから、
冷却塔(10)の扇形部(29)に設けられた単一の冷却コイル
積層体(26)についてのみ説明するが、この説明は各冷却
塔扇形部(29)及び冷却コイル積層体(26)にも同様に適用
できる。本明細書で使用する用語「コイル」は、蛇管コ
イルのように円筒状及びヘアピンコイルのようにヘアピ
ン状等の種々の形態に管を曲げ加工した成形品をいう。
冷却コイル装置の実施の形態を図１〜図１４について説
明する。図１に示す典型的な冷却塔(10)は、半球形の屋
根(14)を有しかつ内部空洞(16)を形成する円筒形のハウ
ジング(12)を有する。コンクリート基礎(20)の上に取り
付けられる冷却塔(10)のコンクリート基礎(20)は好適な
冷却塔(10)の体積と比較して比較的制限された土地の一
区画上にほぼ冷却塔(10)の敷地を形成する。図５に示す
ように、供給導管(22)はハウジング(12)の近傍に配置さ
れ、ハウジング(12)の縦軸(18)とほぼ同軸でかつハウジ
ング(12)の中央には環流導管(23)が設けられる。平面図
ではハウジング(12)は円形状外形を有するが、その円形
状外形は、半径(36, 38)及びハウジング(12)によって区
切られた扇形部(29)のように多数の楔状扇形部に分割さ
れる。図４に示すように、各扇形部(29)は、扇形部(29)
内に設けられかつ積み重ねられた複数の冷却コイル積層
体(26)を有する。冷却コイル積層体(26)は冷却コイルの
組立体である。しかしながら、扇形部(29)及び冷却コイ
ル積層体(26)に必要な構成要素はほぼ同一であるから、
冷却塔(10)の扇形部(29)に設けられた単一の冷却コイル
積層体(26)についてのみ説明するが、この説明は各冷却
塔扇形部(29)及び冷却コイル積層体(26)にも同様に適用
できる。本明細書で使用する用語「コイル」は、蛇管コ
イルのように円筒状及びヘアピンコイルのようにヘアピ
ン状等の種々の形態に管を曲げ加工した成形品をいう。
【００１８】図４に図示するように、冷却塔(10)の内部
空洞(16)内には第１のマニホルド(48)に対し垂直に配列
された複数の冷却コイル積層体(26)が設けられ、冷却コ
イル積層体(26)は冷媒流体の供給導管(22)と冷媒流体の
環流導管(23)とを連結する。冷却コイル積層体(26)は、
ほぼＩ形構造材及び交差筋かい（ブレース）を構成する
冷却塔フレーム構造体に固定される。図２に示すよう
に、冷却塔フレーム構造体は、垂直に配置された複数の
柱(13)と、水平に配置された複数の梁(15)とを３次元の
格子状に配列し連結して構成され、金網(25)及び冷却コ
イル積層体(26)を支持する。図２は、垂直に配置された
柱(13)と水平に配置された梁(15)とが交差する部分的セ
クションとして、内部空洞(16)内に配置された矩形のコ
イル積層体(27)の代表的な配列構造を示すが、この配列
構造の例は一つの例示に過ぎず、本発明を限定するもの
ではない。公知のように、冷却コイル積層体(26)の各層
間に図４に示す金網(25)を配置して氷晶の浮游を制限す
ることができる。ほぼ円筒状の内部空洞(16)内に充填さ
れた通常水である相転移流体は、凍結又は冷却され、蓄
冷エネルギを蓄えることができる。相転移流体浴内で、
冷却コイル積層体(26)は、相転移流体内に冷媒流体を通
過させて層転移流体を冷却する。図３は、円筒型冷却塔
(10)の内部空洞(16)内に配置された従来の冷却コイル積
層体(27)の平面図を示す。従来の冷却コイル積層体(27)
は細長いほぼ矩形又は長方形に形成され、種々の長さの
多数のユニットで構成され、円筒形の内部空洞(16)の断
面積のうち最大の割合を占めた。その後、従来の複数の
冷却コイル積層体(27)は、垂直配列構造体に垂直に組立
てられ又は積層された。
空洞(16)内には第１のマニホルド(48)に対し垂直に配列
された複数の冷却コイル積層体(26)が設けられ、冷却コ
イル積層体(26)は冷媒流体の供給導管(22)と冷媒流体の
環流導管(23)とを連結する。冷却コイル積層体(26)は、
ほぼＩ形構造材及び交差筋かい（ブレース）を構成する
冷却塔フレーム構造体に固定される。図２に示すよう
に、冷却塔フレーム構造体は、垂直に配置された複数の
柱(13)と、水平に配置された複数の梁(15)とを３次元の
格子状に配列し連結して構成され、金網(25)及び冷却コ
イル積層体(26)を支持する。図２は、垂直に配置された
柱(13)と水平に配置された梁(15)とが交差する部分的セ
クションとして、内部空洞(16)内に配置された矩形のコ
イル積層体(27)の代表的な配列構造を示すが、この配列
構造の例は一つの例示に過ぎず、本発明を限定するもの
ではない。公知のように、冷却コイル積層体(26)の各層
間に図４に示す金網(25)を配置して氷晶の浮游を制限す
ることができる。ほぼ円筒状の内部空洞(16)内に充填さ
れた通常水である相転移流体は、凍結又は冷却され、蓄
冷エネルギを蓄えることができる。相転移流体浴内で、
冷却コイル積層体(26)は、相転移流体内に冷媒流体を通
過させて層転移流体を冷却する。図３は、円筒型冷却塔
(10)の内部空洞(16)内に配置された従来の冷却コイル積
層体(27)の平面図を示す。従来の冷却コイル積層体(27)
は細長いほぼ矩形又は長方形に形成され、種々の長さの
多数のユニットで構成され、円筒形の内部空洞(16)の断
面積のうち最大の割合を占めた。その後、従来の複数の
冷却コイル積層体(27)は、垂直配列構造体に垂直に組立
てられ又は積層された。
【００１９】円筒型冷却塔の典型的な従来の冷却コイル
配列構造体では、冷却コイル積層体(27)は、利用できる
冷却塔の断面積の約６１%を占有したに過ぎなかった。
利用可能な全冷却スペースを冷却コイルで占有するとは
言えなかった。従って、利用できる冷却コイルに加え
て、外部に設けられた複数の圧縮蒸発装置によって過剰
な電気的かつ機械的工程を実施して、冷却コイル積層体
(27)から離間した冷却塔内部空洞(16)の内部領域を冷却
しなければならなかった。高使用頻度期間の間、冷却コ
イル積層体(27)の近傍でない内部領域を完全に凍結でき
ない場合もあった。これは、塔容積の利用できる冷却能
力の非効率的使用又は冷凍若しくは冷却コイル装置に対
する過剰な負荷となると考えられる。従って、内部空洞
(16)の横断面領域又は垂直領域を冷却コイル積層体(26)
で最大限に占有することが、内部空洞(16)の横断面及び
垂直容積の両方を充填して役立てられる冷却能力の最も
好適な利用状態であると思われる。冷却コイル積層体(2
7)を支持する適切な構造枠組みによって内部空洞(16)の
垂直方向容積を占有できるが、冷却コイル積層体(27)の
水平方向レイアウト、即ち横断面領域は熱交換技術での
未解決の問題であった。
配列構造体では、冷却コイル積層体(27)は、利用できる
冷却塔の断面積の約６１%を占有したに過ぎなかった。
利用可能な全冷却スペースを冷却コイルで占有するとは
言えなかった。従って、利用できる冷却コイルに加え
て、外部に設けられた複数の圧縮蒸発装置によって過剰
な電気的かつ機械的工程を実施して、冷却コイル積層体
(27)から離間した冷却塔内部空洞(16)の内部領域を冷却
しなければならなかった。高使用頻度期間の間、冷却コ
イル積層体(27)の近傍でない内部領域を完全に凍結でき
ない場合もあった。これは、塔容積の利用できる冷却能
力の非効率的使用又は冷凍若しくは冷却コイル装置に対
する過剰な負荷となると考えられる。従って、内部空洞
(16)の横断面領域又は垂直領域を冷却コイル積層体(26)
で最大限に占有することが、内部空洞(16)の横断面及び
垂直容積の両方を充填して役立てられる冷却能力の最も
好適な利用状態であると思われる。冷却コイル積層体(2
7)を支持する適切な構造枠組みによって内部空洞(16)の
垂直方向容積を占有できるが、冷却コイル積層体(27)の
水平方向レイアウト、即ち横断面領域は熱交換技術での
未解決の問題であった。
【００２０】冷却コイル積層体(26)は、冷却塔(10)等の
円筒型冷却塔の利用可能な断面積のうち少くとも７０%
を利用する。特に図５は、ほぼ縦軸(18)からハウジング
(12)に向かって延伸する連続的な第１のコイル管回路(3
2)を備えた冷却コイル積層体(26)の平面図を示す。第１
のコイル管回路(32)は、開放端部(40)と閉鎖端部(42)と
を有しかつ平坦な蛇形状に形成された複数のＵ型セグメ
ントを有する。第１のコイル管回路(32)は、第１のマニ
ホルド(48)の戻り口（入口ポート）(46)に連結される第
１の管端部(44)を有し、第１のマニホルド(48)の戻り口
(46)側は冷却環流導管(23)に接続される。同様に、第１
のコイル管回路(32)に設けられた第２の管端部(50)は、
第２のマニホルド(54)の供給口（出口ポート）(52)の流
体供給側、即ち供給導管(22)に接続される。図４の立面
図及び図６の横断面図は、冷却供給導管(22)及び冷却環
流導管(23)のマニホルド連結構造を示す。図７及び図８
は、代表的な第１のコイル管回路(32)のマニホルド連結
構造を明示する。
円筒型冷却塔の利用可能な断面積のうち少くとも７０%
を利用する。特に図５は、ほぼ縦軸(18)からハウジング
(12)に向かって延伸する連続的な第１のコイル管回路(3
2)を備えた冷却コイル積層体(26)の平面図を示す。第１
のコイル管回路(32)は、開放端部(40)と閉鎖端部(42)と
を有しかつ平坦な蛇形状に形成された複数のＵ型セグメ
ントを有する。第１のコイル管回路(32)は、第１のマニ
ホルド(48)の戻り口（入口ポート）(46)に連結される第
１の管端部(44)を有し、第１のマニホルド(48)の戻り口
(46)側は冷却環流導管(23)に接続される。同様に、第１
のコイル管回路(32)に設けられた第２の管端部(50)は、
第２のマニホルド(54)の供給口（出口ポート）(52)の流
体供給側、即ち供給導管(22)に接続される。図４の立面
図及び図６の横断面図は、冷却供給導管(22)及び冷却環
流導管(23)のマニホルド連結構造を示す。図７及び図８
は、代表的な第１のコイル管回路(32)のマニホルド連結
構造を明示する。
【００２１】図５に示すコイル積層体(26)では、第１の
コイル管回路(32)と同様に、ほぼ縦軸(18)からハウジン
グ(12)へと延伸する連続的な第２のコイル管回路(60)を
点線で示す。第２のコイル管回路(60)もまた開放端部(6
2)及び閉鎖端部(64)を有しかつ平坦な蛇形状に形成され
た複数のＵ型セグメントを有する。第２のコイル管回路
(60)は、第１のマニホルド(48)の供給口（出口ポート）
(68)に連結される第１の管端部(66)と、第２のマニホル
ド(54)の戻り口（入口ポート）(72)に連結された第２の
管端部とを有する。図５の平面図では、第２のコイル管
回路(60)の開放端部(62)及び閉鎖端部(64)は第１のコイ
ル管回路(32)の開放端部(40)及び閉鎖端部(42)に垂直に
実質的に整列する。第２のコイル管回路(60)は第１のコ
イル管回路(32)に対し垂直方向に整列して配置される
が、第２のコイル管回路(60)は反復して隣り合う第１の
コイル管回路(32)の間に形成される開口部に整列するコ
イル長さを備えるのに対し、同様に第１のコイル管回路
(32)は反復して隣り合う第２のコイル管回路(60)の間に
形成される開口部に整列するコイル長さを有する。図
４、図６及び図８に示すように、第１のコイル管回路(3
2)と第２のコイル管回路(60)とを重複して、交互に又は
互い違いに配列させることにより、第１のコイル管回路
(32)と第２のコイル管回路(60)との間に互い違いの有効
な空間を与えると共に、第１のコイル管回路(32)で冷却
コイル積層体(26)の上部レベルを構成し、第２のコイル
管回路(60)で冷却コイル積層体(26)の下部レベルを構成
して、冷却コイル積層体(26)の垂直高さにより上部コイ
ル回路(77)と下部コイル回路(76)との間を実質的に充填
する。
コイル管回路(32)と同様に、ほぼ縦軸(18)からハウジン
グ(12)へと延伸する連続的な第２のコイル管回路(60)を
点線で示す。第２のコイル管回路(60)もまた開放端部(6
2)及び閉鎖端部(64)を有しかつ平坦な蛇形状に形成され
た複数のＵ型セグメントを有する。第２のコイル管回路
(60)は、第１のマニホルド(48)の供給口（出口ポート）
(68)に連結される第１の管端部(66)と、第２のマニホル
ド(54)の戻り口（入口ポート）(72)に連結された第２の
管端部とを有する。図５の平面図では、第２のコイル管
回路(60)の開放端部(62)及び閉鎖端部(64)は第１のコイ
ル管回路(32)の開放端部(40)及び閉鎖端部(42)に垂直に
実質的に整列する。第２のコイル管回路(60)は第１のコ
イル管回路(32)に対し垂直方向に整列して配置される
が、第２のコイル管回路(60)は反復して隣り合う第１の
コイル管回路(32)の間に形成される開口部に整列するコ
イル長さを備えるのに対し、同様に第１のコイル管回路
(32)は反復して隣り合う第２のコイル管回路(60)の間に
形成される開口部に整列するコイル長さを有する。図
４、図６及び図８に示すように、第１のコイル管回路(3
2)と第２のコイル管回路(60)とを重複して、交互に又は
互い違いに配列させることにより、第１のコイル管回路
(32)と第２のコイル管回路(60)との間に互い違いの有効
な空間を与えると共に、第１のコイル管回路(32)で冷却
コイル積層体(26)の上部レベルを構成し、第２のコイル
管回路(60)で冷却コイル積層体(26)の下部レベルを構成
して、冷却コイル積層体(26)の垂直高さにより上部コイ
ル回路(77)と下部コイル回路(76)との間を実質的に充填
する。
【００２２】冷却コイル積層体(26)を通過して縦軸(18)
を含む半径方向面のような冷却コイル積層体(26)と交差
する垂直平面では、第１のコイル管回路(32)及び第２の
コイル管回路(60)の輪郭は図６に示す結晶配列に類似す
る多数の点として現れる。第１のコイル管回路(32)と第
２のコイル管回路(60)との垂直に交互の複数の列は、上
部コイル回路(77)と下部コイル回路(76)との間に図６に
示す平面内で繰り返される。下部コイル回路(76)は、図
４に示す配列で上から偶数番号のコイル回路として示す
第２のコイル管回路(60)と同様の構成を有する。この場
合、図４に示す配列で上から奇数番号として第１のコイ
ル管回路(32)を示す。第１のマニホルド(48)は、縦軸(1
8)の近傍に配置された冷却コイル積層体(26)の径方向内
側面に沿って垂直に配置され、第２のマニホルド(54)
は、供給導管(22)の近傍に配置された冷却コイル積層体
(26)の外側面に沿って垂直に配置される。図４及び図６
では、供給導管(22)からの冷媒流体はマニホルド(48, 5
4)の供給側面(49)に連絡し、同様に環流導管(23)はマニ
ホルド(48, 54)の環流側面(55)に連結する。各マニホル
ド(48, 54)から第１のコイル管回路(32)、第２のコイル
管回路(60)を通って流れる冷媒流体は、各供給口(66, 5
2)から他のマニホルドの戻り口(46, 72)に移動する。第
１のコイル管回路(32)、第２のコイル管回路(60)内の冷
媒流体は互いに反対の方向に流れる。供給導管(22)及び
環流導管(23)への図示する特定の接続配置は例示であ
り、本発明を限定するものではない。
を含む半径方向面のような冷却コイル積層体(26)と交差
する垂直平面では、第１のコイル管回路(32)及び第２の
コイル管回路(60)の輪郭は図６に示す結晶配列に類似す
る多数の点として現れる。第１のコイル管回路(32)と第
２のコイル管回路(60)との垂直に交互の複数の列は、上
部コイル回路(77)と下部コイル回路(76)との間に図６に
示す平面内で繰り返される。下部コイル回路(76)は、図
４に示す配列で上から偶数番号のコイル回路として示す
第２のコイル管回路(60)と同様の構成を有する。この場
合、図４に示す配列で上から奇数番号として第１のコイ
ル管回路(32)を示す。第１のマニホルド(48)は、縦軸(1
8)の近傍に配置された冷却コイル積層体(26)の径方向内
側面に沿って垂直に配置され、第２のマニホルド(54)
は、供給導管(22)の近傍に配置された冷却コイル積層体
(26)の外側面に沿って垂直に配置される。図４及び図６
では、供給導管(22)からの冷媒流体はマニホルド(48, 5
4)の供給側面(49)に連絡し、同様に環流導管(23)はマニ
ホルド(48, 54)の環流側面(55)に連結する。各マニホル
ド(48, 54)から第１のコイル管回路(32)、第２のコイル
管回路(60)を通って流れる冷媒流体は、各供給口(66, 5
2)から他のマニホルドの戻り口(46, 72)に移動する。第
１のコイル管回路(32)、第２のコイル管回路(60)内の冷
媒流体は互いに反対の方向に流れる。供給導管(22)及び
環流導管(23)への図示する特定の接続配置は例示であ
り、本発明を限定するものではない。
【００２３】互い違いに配置される第１のコイル管回路
(32)と第２のコイル管回路(60)では冷媒流体を反対方向
に流動させることにより、内部空洞(16)内の第１のコイ
ル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)上に均一厚さ
の氷が形成される。理想的には、図１４に示すように第
１のコイル管回路(32)と第２のコイル管回路(60)上に氷
が形成されるとよい。ドライアイスにより示す冷媒流体
流は、第１のコイル管回路(32)又は第２のコイル管回路
(60)に−５.５６℃（華氏２２°）で流入し、第１のコ
イル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)の周囲に傾
斜状又は円錐状の氷晶を形成して−２.２２℃（華氏２
８°）で流出する。この傾斜面を有する氷晶は第１のコ
イル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)の各入口で
は直径が大きく、出口では直径が小さい第１のコイル管
回路(32)及び第２のコイル管回路(60)の各周囲に氷晶が
内部空洞(16)内で形成されるとき、傾斜面を有するテー
パ状の氷塊がほぼ円滑に又は均一に成長し、冷媒流体と
相転移流体との間で熱交換が最大限に行われる結果、冷
媒流体の冷却能力又はエネルギを効率的に利用できる。
（以下加入）また、隣接して配置された第１のコイル管
回路(32)と第２のコイル管回路(60)とを反対方向に冷媒
流体が流れるので、全体的に氷塊の厚さが均一になり、
熱交換効率を更に改善することができる。
(32)と第２のコイル管回路(60)では冷媒流体を反対方向
に流動させることにより、内部空洞(16)内の第１のコイ
ル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)上に均一厚さ
の氷が形成される。理想的には、図１４に示すように第
１のコイル管回路(32)と第２のコイル管回路(60)上に氷
が形成されるとよい。ドライアイスにより示す冷媒流体
流は、第１のコイル管回路(32)又は第２のコイル管回路
(60)に−５.５６℃（華氏２２°）で流入し、第１のコ
イル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)の周囲に傾
斜状又は円錐状の氷晶を形成して−２.２２℃（華氏２
８°）で流出する。この傾斜面を有する氷晶は第１のコ
イル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)の各入口で
は直径が大きく、出口では直径が小さい第１のコイル管
回路(32)及び第２のコイル管回路(60)の各周囲に氷晶が
内部空洞(16)内で形成されるとき、傾斜面を有するテー
パ状の氷塊がほぼ円滑に又は均一に成長し、冷媒流体と
相転移流体との間で熱交換が最大限に行われる結果、冷
媒流体の冷却能力又はエネルギを効率的に利用できる。
（以下加入）また、隣接して配置された第１のコイル管
回路(32)と第２のコイル管回路(60)とを反対方向に冷媒
流体が流れるので、全体的に氷塊の厚さが均一になり、
熱交換効率を更に改善することができる。
【００２４】図９、図１２及び図１３は、冷却コイル積
層体(26)の斜面図及び平面図を例示する。図９は、ハウ
ジング(12)と冷却環流管(23)との間に配置された扇形セ
グメントとして冷却コイル積層体(26)を示す。冷却コイ
ル積層体(26)の垂直高さは、例えば、組立体配列内に設
けられる第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回
路(60)の個々のコイル層の数によって決定される。特定
半径の円弧により形成される扇形セグメントは、図１２
に示す約９０°又は図５及び図１３に示す約６０°の頂
角を有する。特定平面上の角度変更は設計上の選択事項
であり、冷却塔直径又は他の機械的要素を拘束すること
もあるが、一定の頂角で形成されたコイル部分及び冷却
コイル積層体(26)により、現在の長方形又は矩形の型コ
イル部に比べて基礎(20)上に設けられた円筒型冷却塔構
造体の敷地に対してより大きな作動面積範囲を得ること
ができる。図５は第２のマニホルド(54)に接続されかつ
図９に示す弦部(37)にほぼ平行な第１のコイル管回路(3
2)の外縁部(34)を示す。別法として、図９に示すように
外縁部(34)を円弧形状(35)に形成して使用すれば外縁部
(34)はハウジング(12)の輪郭により近接しかつ平行とな
るが、第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路
(60)の外縁部(34)を実用的構造として円弧状に形成する
ことは困難である。
層体(26)の斜面図及び平面図を例示する。図９は、ハウ
ジング(12)と冷却環流管(23)との間に配置された扇形セ
グメントとして冷却コイル積層体(26)を示す。冷却コイ
ル積層体(26)の垂直高さは、例えば、組立体配列内に設
けられる第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回
路(60)の個々のコイル層の数によって決定される。特定
半径の円弧により形成される扇形セグメントは、図１２
に示す約９０°又は図５及び図１３に示す約６０°の頂
角を有する。特定平面上の角度変更は設計上の選択事項
であり、冷却塔直径又は他の機械的要素を拘束すること
もあるが、一定の頂角で形成されたコイル部分及び冷却
コイル積層体(26)により、現在の長方形又は矩形の型コ
イル部に比べて基礎(20)上に設けられた円筒型冷却塔構
造体の敷地に対してより大きな作動面積範囲を得ること
ができる。図５は第２のマニホルド(54)に接続されかつ
図９に示す弦部(37)にほぼ平行な第１のコイル管回路(3
2)の外縁部(34)を示す。別法として、図９に示すように
外縁部(34)を円弧形状(35)に形成して使用すれば外縁部
(34)はハウジング(12)の輪郭により近接しかつ平行とな
るが、第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路
(60)の外縁部(34)を実用的構造として円弧状に形成する
ことは困難である。
【００２５】図１０及び図１１は、角度９０°の円弧を
有する冷却コイル積層体(26)の平面図を例示するが、こ
れは本発明への限定ではない。図１０は、第１のマニホ
ルド(48)の戻り口(46)が第１のコイル管回路(32)に接続
されると共に、供給口(66)が第２のコイル管回路(60)に
接続され、第１のコイル管回路(32)のコイル端部(44)と
第２のコイル管回路(60)のコイル端部(68)は物理的に同
一の方向でそれぞれ戻り口(46)と供給口(66)に接続さ
れ、コイル外形を平行回路コイルとして示す。同様に、
第１のコイル管回路(32)のコイル端部(50)と第２のコイ
ル管回路(60)のコイル端部(70)は、第２のマニホルド(5
4)の供給口(52)と戻り口(72)とに同一方向で接続され
る。
有する冷却コイル積層体(26)の平面図を例示するが、こ
れは本発明への限定ではない。図１０は、第１のマニホ
ルド(48)の戻り口(46)が第１のコイル管回路(32)に接続
されると共に、供給口(66)が第２のコイル管回路(60)に
接続され、第１のコイル管回路(32)のコイル端部(44)と
第２のコイル管回路(60)のコイル端部(68)は物理的に同
一の方向でそれぞれ戻り口(46)と供給口(66)に接続さ
れ、コイル外形を平行回路コイルとして示す。同様に、
第１のコイル管回路(32)のコイル端部(50)と第２のコイ
ル管回路(60)のコイル端部(70)は、第２のマニホルド(5
4)の供給口(52)と戻り口(72)とに同一方向で接続され
る。
【００２６】図１１に示す実施の形態では、第１のコイ
ル管回路(32)と第２のコイル管回路(60)とが互いにほぼ
反転した形態又は対称の形状を示し、図１０に示す平行
回路コイルと同様に、第１のコイル管回路(32)のコイル
端部(44)は第１のマニホルド(48)の戻り口(46)に接続さ
れ、第２のコイル管回路(60)のコイル端部(68)は第１の
マニホルド(48)の供給口(66)に接続される。このよう
に、第１のコイル管回路(32)は図１０と同一の相対的位
置に配置され、図１０と同様に第２のコイル管回路(60)
が開放端部(40)と閉鎖端部(42)内に配置される。しかし
ながら、閉鎖端部(64)を有する図１１の第２のコイル管
回路(60)は、図１０の平行回路コイルの位置とは反対の
位置に設けられる。図１１に示す第２のコイル管回路(6
0)のコイル端部(68)は、戻り口(46)に接続された第１の
コイル管回路(32)のコイル端部(44)から離間して第１の
マニホルド(48)から突出する状態で第１のマニホルド(4
8)の供給口(66)に連結される。このように、図１１に示
す第２のコイル管回路(60)の湾曲部は図１０に示す類似
の湾曲部の位置とは逆の位置に変更され、湾曲部の閉鎖
端部(42, 64)及び開放端部(40, 62)の規則的な配列は配
管セグメントの配列順に一つのＵ型セグメントによって
変更される。垂直に積層された冷却コイル積層体(26)で
は、第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路(6
0)を特定する数は、設計事項により決定される。同様
に、セグメントの円弧距離及び平面図に示すコイルセグ
メント形状は、設計上の選択事項である。
ル管回路(32)と第２のコイル管回路(60)とが互いにほぼ
反転した形態又は対称の形状を示し、図１０に示す平行
回路コイルと同様に、第１のコイル管回路(32)のコイル
端部(44)は第１のマニホルド(48)の戻り口(46)に接続さ
れ、第２のコイル管回路(60)のコイル端部(68)は第１の
マニホルド(48)の供給口(66)に接続される。このよう
に、第１のコイル管回路(32)は図１０と同一の相対的位
置に配置され、図１０と同様に第２のコイル管回路(60)
が開放端部(40)と閉鎖端部(42)内に配置される。しかし
ながら、閉鎖端部(64)を有する図１１の第２のコイル管
回路(60)は、図１０の平行回路コイルの位置とは反対の
位置に設けられる。図１１に示す第２のコイル管回路(6
0)のコイル端部(68)は、戻り口(46)に接続された第１の
コイル管回路(32)のコイル端部(44)から離間して第１の
マニホルド(48)から突出する状態で第１のマニホルド(4
8)の供給口(66)に連結される。このように、図１１に示
す第２のコイル管回路(60)の湾曲部は図１０に示す類似
の湾曲部の位置とは逆の位置に変更され、湾曲部の閉鎖
端部(42, 64)及び開放端部(40, 62)の規則的な配列は配
管セグメントの配列順に一つのＵ型セグメントによって
変更される。垂直に積層された冷却コイル積層体(26)で
は、第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路(6
0)を特定する数は、設計事項により決定される。同様
に、セグメントの円弧距離及び平面図に示すコイルセグ
メント形状は、設計上の選択事項である。
【００２７】第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル
管回路(60)、冷却コイル積層体(26)は、冷媒流体運搬機
能により従来の方法で動作される。しかしながら、冷却
コイル積層体(26)に設けられる第１のコイル管回路(32)
及び第２のコイル管回路(60)の規則的配列及びこれらの
垂直方向配置により、同一サイズの冷却塔に対する冷却
能力を増大させることができる。特に、図３に示すよう
に代表的な従来の冷却コイル積層体(27)は、冷却塔の敷
地面積のわずか約６１％に過ぎない。その結果、冷却塔
(10)の内部空洞(16)内の相転移流体媒体を凍結又は冷却
するのにより長い時間とエネルギを必要とした。しかし
ながら、冷却第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル
管回路(60)を冷却塔(10)内に配置し冷却塔(10)内の有効
作動断面積又は有効作動敷地面積を増大させることによ
って、内部空洞(16)内に収容された相転移流体を多量か
つ迅速に第１のコイル管回路(32)、第２のコイル管回路
(60)に密接に接触させることができる。冷却第１のコイ
ル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)を増加したコ
イル面積で内部空洞(16)内に露出して配置することによ
り、より大きなコイル面積が冷却媒体に露出されると共
に、同一の冷却能力又は凍結能力を生ずるのにエネルギ
使用量を減少できるので、相転移流体の急速な凍結並び
に第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)
の冷凍能力及び冷凍効率を向上することができる。本発
明による蓄熱塔用冷却コイル装置では、蓄熱塔の断面積
の少なくとも７０％を活用できるので、前記従来の断面
利用率より約１５％向上する。また、前記９０°配列構
造では、８０％程度の断面利用率に達する。冷却コイル
の適用範囲が増加して、蓄熱塔の効率が向上すれば、増
加した冷却コイルに対する資本支出が僅かに増加しても
経済的に利益があることは明かである。
管回路(60)、冷却コイル積層体(26)は、冷媒流体運搬機
能により従来の方法で動作される。しかしながら、冷却
コイル積層体(26)に設けられる第１のコイル管回路(32)
及び第２のコイル管回路(60)の規則的配列及びこれらの
垂直方向配置により、同一サイズの冷却塔に対する冷却
能力を増大させることができる。特に、図３に示すよう
に代表的な従来の冷却コイル積層体(27)は、冷却塔の敷
地面積のわずか約６１％に過ぎない。その結果、冷却塔
(10)の内部空洞(16)内の相転移流体媒体を凍結又は冷却
するのにより長い時間とエネルギを必要とした。しかし
ながら、冷却第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル
管回路(60)を冷却塔(10)内に配置し冷却塔(10)内の有効
作動断面積又は有効作動敷地面積を増大させることによ
って、内部空洞(16)内に収容された相転移流体を多量か
つ迅速に第１のコイル管回路(32)、第２のコイル管回路
(60)に密接に接触させることができる。冷却第１のコイ
ル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)を増加したコ
イル面積で内部空洞(16)内に露出して配置することによ
り、より大きなコイル面積が冷却媒体に露出されると共
に、同一の冷却能力又は凍結能力を生ずるのにエネルギ
使用量を減少できるので、相転移流体の急速な凍結並び
に第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路(60)
の冷凍能力及び冷凍効率を向上することができる。本発
明による蓄熱塔用冷却コイル装置では、蓄熱塔の断面積
の少なくとも７０％を活用できるので、前記従来の断面
利用率より約１５％向上する。また、前記９０°配列構
造では、８０％程度の断面利用率に達する。冷却コイル
の適用範囲が増加して、蓄熱塔の効率が向上すれば、増
加した冷却コイルに対する資本支出が僅かに増加しても
経済的に利益があることは明かである。
【００２８】図４に例示する冷媒流体を流動させる導管
(22)及び(23)の接続網は冷媒流体供給装置(75)に連結さ
れ、冷媒流体供給装置(75)は第１のコイル管回路(32)及
び第２のコイル管回路(60)の各々に冷媒流体を搬送し
て、第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路(6
0)の周囲の相転移流体を冷却し凍結する。第１のコイル
管回路(32)、第２のコイル管回路(60)又は冷却装置の各
配管、バルブ制御及び冷媒流体の循環構造は当業者に公
知であるから、図示を省略する。冷却コイル積層体(26)
の個々のコイルセグメントには、絞り弁及びオリフィス
のみならず連結マニホルド(48, 54)が設けられる。供給
流体立ち管に連結された供給流体導管は冷凍機及び製氷
式蓄冷技術では公知であるから特に図示しないが、冷却
塔(10)の通路を通って垂直に配置された供給流体導管に
より相転移流体を内部空洞(16)の頂部(19)に設けられた
分配管に送出してもよい。扇柱状の冷却コイル積層体(2
6)上に長さ方向に配設された配管網である分配管には複
数の孔又はノズルが設けられ、均一に冷却コイル積層体
(26)上に内部空洞(16)の全断面にわたり相転移流体を孔
又はノズルを通じて散布することができる。均一流体の
散布により一層均一な熱伝達を行いかつ相転移流体の凝
固を促進することを助長するので、凝固物質内に形成さ
れた空洞部又は未充填部が長期間保持されたり、局部的
に急速に氷が溶解することを防ぐことが期待される。
(22)及び(23)の接続網は冷媒流体供給装置(75)に連結さ
れ、冷媒流体供給装置(75)は第１のコイル管回路(32)及
び第２のコイル管回路(60)の各々に冷媒流体を搬送し
て、第１のコイル管回路(32)及び第２のコイル管回路(6
0)の周囲の相転移流体を冷却し凍結する。第１のコイル
管回路(32)、第２のコイル管回路(60)又は冷却装置の各
配管、バルブ制御及び冷媒流体の循環構造は当業者に公
知であるから、図示を省略する。冷却コイル積層体(26)
の個々のコイルセグメントには、絞り弁及びオリフィス
のみならず連結マニホルド(48, 54)が設けられる。供給
流体立ち管に連結された供給流体導管は冷凍機及び製氷
式蓄冷技術では公知であるから特に図示しないが、冷却
塔(10)の通路を通って垂直に配置された供給流体導管に
より相転移流体を内部空洞(16)の頂部(19)に設けられた
分配管に送出してもよい。扇柱状の冷却コイル積層体(2
6)上に長さ方向に配設された配管網である分配管には複
数の孔又はノズルが設けられ、均一に冷却コイル積層体
(26)上に内部空洞(16)の全断面にわたり相転移流体を孔
又はノズルを通じて散布することができる。均一流体の
散布により一層均一な熱伝達を行いかつ相転移流体の凝
固を促進することを助長するので、凝固物質内に形成さ
れた空洞部又は未充填部が長期間保持されたり、局部的
に急速に氷が溶解することを防ぐことが期待される。
【００２９】部空洞(16)の底部(21)から排出導管(71)を
通って内部空洞(16)内にある液体状態の相転移流体を外
部装置に搬送して、され有効な冷却に使用することがで
きる。使用済みの相転移流体は、供給導管(73)を通って
内部空洞(16)に実質的に環流される。熱交換器又は過冷
却器等のように相転移流体の冷却能力を利用する方法は
多数存在するが、これらの装置の使用は公知である。主
要な操作モードでは、垂直型ハウジング(12)は、従来の
製氷式蓄熱装置に類似する製氷貯蔵設備としての作用が
ある。しかしながら、複数の冷却コイル積層体(26)を垂
直に配列しかつ水平に並置して構成される高架構造体
は、新規な流体移送性、熱伝導性及び構造指数限界を確
立するであろう。図４は、流体を移送できかつ構造上の
制約を与える構造として垂直方向に積層した隣り合う冷
却コイル積層体(26)間にステンレス製、亜鉛メッキを有
する鋼鉄製網又は金網(25)を例示する。網目又は金網(2
5)は、冷却コイル積層体(26)を通過して内部空洞(16)内
で自由に浮游する結晶物質の大きさを有効に制限する。
結晶物質の運動を制限することにより、内部空洞(16)の
頂部(19)に向かう結晶物質の浮游運動、類似する浮遊結
晶又は氷状材料の塊状凝集並びに冷却コイル積層体(26)
の配列内での流体流動及び熱伝達の抑制を制限し、最小
化する。
通って内部空洞(16)内にある液体状態の相転移流体を外
部装置に搬送して、され有効な冷却に使用することがで
きる。使用済みの相転移流体は、供給導管(73)を通って
内部空洞(16)に実質的に環流される。熱交換器又は過冷
却器等のように相転移流体の冷却能力を利用する方法は
多数存在するが、これらの装置の使用は公知である。主
要な操作モードでは、垂直型ハウジング(12)は、従来の
製氷式蓄熱装置に類似する製氷貯蔵設備としての作用が
ある。しかしながら、複数の冷却コイル積層体(26)を垂
直に配列しかつ水平に並置して構成される高架構造体
は、新規な流体移送性、熱伝導性及び構造指数限界を確
立するであろう。図４は、流体を移送できかつ構造上の
制約を与える構造として垂直方向に積層した隣り合う冷
却コイル積層体(26)間にステンレス製、亜鉛メッキを有
する鋼鉄製網又は金網(25)を例示する。網目又は金網(2
5)は、冷却コイル積層体(26)を通過して内部空洞(16)内
で自由に浮游する結晶物質の大きさを有効に制限する。
結晶物質の運動を制限することにより、内部空洞(16)の
頂部(19)に向かう結晶物質の浮游運動、類似する浮遊結
晶又は氷状材料の塊状凝集並びに冷却コイル積層体(26)
の配列内での流体流動及び熱伝達の抑制を制限し、最小
化する。
【００３０】冷却塔(10)は、既存の蓄熱装置で利用され
る垂直に配置される冷却コイル積層体(26)の数の少なく
とも２倍の数で複数の冷却コイル積層体(26)を保持でき
る幅が狭くかつ細長い構造体、特にハウジング(12)を提
供する。操作の際に、冷却塔(10)は従来と同様の方法で
作動され、低電力料金で低冷却剤要求期間、即ち一般に
は夜間に、冷却コイル積層体(26)上又は周囲で内部空洞
(16)内の相転移流体を凍結させて蓄冷を行う。各冷却コ
イル積層体(26)は、適切な流量制御弁を備えた冷媒流体
供給管(22)及び冷媒環流管(23)に連結される。その後、
高電力料金で高使用期間、一般には日中に熱交換過程を
通して冷却すべき冷却流体を循環させることにより蓄熱
されたエネルギ又は冷却液を使用するか又は熱交換器等
の負荷に内部空洞(16)内の相転移流体を連絡し、供給導
管(22)を通して内部空洞(16)の頂部(19)に送り再使用し
てもよい。冷却及び凍結に際し、内部空洞(16)内の相転
移物質は内部空洞(16)内で膨張する。各冷却コイル積層
体(26)は、相転移流体の氷形成過程で膨張し、反対に溶
解過程で収縮する。冷却コイル積層体(26)の膨張と同時
に、構造部材である支柱(13)と梁(15)も膨張又は収縮す
ると思われるが、冷却コイル積層体(26)の配列の捩れ又
はハウジング(12)の障害とならずに、ハウジング(12)及
び図示しない公知の連結部材によって前記膨張及び収縮
を吸収しなければならない。冷却塔(10)の高さは、構造
体の高さに関連する不安定性及び相転移流体の質量等現
在公知の物理的限界により制限される可能性がある。し
かしながら、支柱(13)及び梁(15)によって示す冷却塔の
特定の高さ及び構造体枠組みは、本発明の一部を構成し
ない。
る垂直に配置される冷却コイル積層体(26)の数の少なく
とも２倍の数で複数の冷却コイル積層体(26)を保持でき
る幅が狭くかつ細長い構造体、特にハウジング(12)を提
供する。操作の際に、冷却塔(10)は従来と同様の方法で
作動され、低電力料金で低冷却剤要求期間、即ち一般に
は夜間に、冷却コイル積層体(26)上又は周囲で内部空洞
(16)内の相転移流体を凍結させて蓄冷を行う。各冷却コ
イル積層体(26)は、適切な流量制御弁を備えた冷媒流体
供給管(22)及び冷媒環流管(23)に連結される。その後、
高電力料金で高使用期間、一般には日中に熱交換過程を
通して冷却すべき冷却流体を循環させることにより蓄熱
されたエネルギ又は冷却液を使用するか又は熱交換器等
の負荷に内部空洞(16)内の相転移流体を連絡し、供給導
管(22)を通して内部空洞(16)の頂部(19)に送り再使用し
てもよい。冷却及び凍結に際し、内部空洞(16)内の相転
移物質は内部空洞(16)内で膨張する。各冷却コイル積層
体(26)は、相転移流体の氷形成過程で膨張し、反対に溶
解過程で収縮する。冷却コイル積層体(26)の膨張と同時
に、構造部材である支柱(13)と梁(15)も膨張又は収縮す
ると思われるが、冷却コイル積層体(26)の配列の捩れ又
はハウジング(12)の障害とならずに、ハウジング(12)及
び図示しない公知の連結部材によって前記膨張及び収縮
を吸収しなければならない。冷却塔(10)の高さは、構造
体の高さに関連する不安定性及び相転移流体の質量等現
在公知の物理的限界により制限される可能性がある。し
かしながら、支柱(13)及び梁(15)によって示す冷却塔の
特定の高さ及び構造体枠組みは、本発明の一部を構成し
ない。
【００３１】本発明の実施の形態では下記の作用効果が
得られる。 [１] 蓄熱冷却塔用冷却コイル装置(24)の高架構造体を
立体的に構成できる。 [２] 最小占有面積で大きな容量の冷却塔(10)が得られ
る。 [３] 熱交換効率を向上できる。 [４] 熱交換に要するエネルギ使用量を節減できる。 [５] 冷却塔(10)の断面利用効率を向上できる。 [６] 冷却塔(10)内に収容する冷却コイル積層体(26)の
数を増加できる。 [７] 各冷却コイル積層体(26)間に複数のレベルで金網
(25)を公知の方法で設けると、金網(25)により氷状物質
の浮遊を阻止し、冷却塔(10)の頂部に向かう氷状物質を
堰き止めるので、冷却塔(10)の動作は形成される氷状物
質により妨げられない。 [８] 氷形成、連結された冷却負荷の冷却に伴う氷の形
成、氷のみの利用による冷却、冷凍機のみによる冷却、
冷凍機と氷との組み合わせ冷却を少なくとも行うことが
できる。 [９] 垂直に配列された冷却コイル積層体(26)により、
冷却塔(10)内で冷却コイル積層体(26)の膨張と縮みに対
応して限定的な動作に自由度が与えられる。 [１０] 熱交換操作又は装置の作動を停止させずに、相
互に連結されたＵ型セグメント(32a, 60a)の分離、保守
及び修理を行うことができる。 [１１] 保持装置によって冷却コイル積層体(26)の列内
に各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を効果的に分離させて、
個々の冷却コイル積層体(26)を配列内の分離位置に制限
しながら、垂直方向及び水平方向に限定的に各Ｕ型セグ
メント(32a, 60a)を移動することができる。 [１２] 冷却塔(10)の高さ又は直径を増加せずに、冷却
塔(10)の利用可能容積を増加することができる。
得られる。 [１] 蓄熱冷却塔用冷却コイル装置(24)の高架構造体を
立体的に構成できる。 [２] 最小占有面積で大きな容量の冷却塔(10)が得られ
る。 [３] 熱交換効率を向上できる。 [４] 熱交換に要するエネルギ使用量を節減できる。 [５] 冷却塔(10)の断面利用効率を向上できる。 [６] 冷却塔(10)内に収容する冷却コイル積層体(26)の
数を増加できる。 [７] 各冷却コイル積層体(26)間に複数のレベルで金網
(25)を公知の方法で設けると、金網(25)により氷状物質
の浮遊を阻止し、冷却塔(10)の頂部に向かう氷状物質を
堰き止めるので、冷却塔(10)の動作は形成される氷状物
質により妨げられない。 [８] 氷形成、連結された冷却負荷の冷却に伴う氷の形
成、氷のみの利用による冷却、冷凍機のみによる冷却、
冷凍機と氷との組み合わせ冷却を少なくとも行うことが
できる。 [９] 垂直に配列された冷却コイル積層体(26)により、
冷却塔(10)内で冷却コイル積層体(26)の膨張と縮みに対
応して限定的な動作に自由度が与えられる。 [１０] 熱交換操作又は装置の作動を停止させずに、相
互に連結されたＵ型セグメント(32a, 60a)の分離、保守
及び修理を行うことができる。 [１１] 保持装置によって冷却コイル積層体(26)の列内
に各Ｕ型セグメント(32a, 60a)を効果的に分離させて、
個々の冷却コイル積層体(26)を配列内の分離位置に制限
しながら、垂直方向及び水平方向に限定的に各Ｕ型セグ
メント(32a, 60a)を移動することができる。 [１２] 冷却塔(10)の高さ又は直径を増加せずに、冷却
塔(10)の利用可能容積を増加することができる。
【００３２】本発明は、前記特定の実施の形態について
説明したが、前記実施の形態は例示に過ぎず本発明に対
する限定ではなく、請求項の範囲は従来の技術が許容す
る限り広く解釈すべきものである。
説明したが、前記実施の形態は例示に過ぎず本発明に対
する限定ではなく、請求項の範囲は従来の技術が許容す
る限り広く解釈すべきものである。
【００３３】
【発明の効果】前記の通り、本発明では、最小の占有面
積を占めかつ熱交換効率が高く、遠隔地の複数のユーザ
又は冷却負荷にも連結できる大容量の蓄熱冷却塔用冷却
コイル装置が得られる。
積を占めかつ熱交換効率が高く、遠隔地の複数のユーザ
又は冷却負荷にも連結できる大容量の蓄熱冷却塔用冷却
コイル装置が得られる。
【図１】 冷却塔及び基礎の正面図
【図２】 冷却コイルを支持する垂直方向の支柱及び水
平方向の梁により構成される内部格子状支持網の部分斜
視図
平方向の梁により構成される内部格子状支持網の部分斜
視図
【図３】 従来の冷却コイル装置の外形を示す図１の２
−２線に沿う断面図
−２線に沿う断面図
【図４】 冷却コイル積層体を示す図１の３−３線に沿
う部分拡大図
う部分拡大図
【図５】 頂角６０°のコイル輪郭扇形部を有する冷却
コイル積層体の並列型回路の平面図
コイル積層体の並列型回路の平面図
【図６】 図５の５−５線に沿う冷却コイル積層体の垂
直断面図
直断面図
【図７】 コイルとマニホルドとの連結状態を示す概略
図
図
【図８】 図７のコイル装置のコイルとマニホルドとの
連結状態を示す概略図
連結状態を示す概略図
【図９】 冷却コイル積層体の組立体外形を示す斜視図
【図１０】 頂角９０°の並列型回路コイル組立体を示
す平面図
す平面図
【図１１】 頂角９０°の反転型回路コイル組立体を示
す平面図
す平面図
【図１２】 図１０及び図１１に示す頂角９０°の回路
の概略平面図
の概略平面図
【図１３】 図５に示す頂角６０°の回路の概略平面図
【図１４】 冷媒流体による代表的なコイル上に形成さ
れる氷パターンの典型例を示す概略図
れる氷パターンの典型例を示す概略図
(10)・・冷却塔、(12)・・ハウジング、(18)・・縦軸、
(19)・・頂部、(21)・・底部、(23)・・中央通路、(24)
・・冷却コイル装置、(26, 27)・・冷却コイル積層体、
(29)・・扇形部、(32, 60)・・コイル管回路、(32a, 60
a)・・Ｕ型セグメント、(36, 38)・・半径、(37)・・弦
部、(40, 62)・・開放端部、(42, 64)・・閉鎖端部、(4
4, 66)・・第１の端部、(46, 72)・・入口ポート、(48)
・・第１のマニホルド・・、(50, 70)・・第２の端部、
(52, 66)・・出口ポート、(54)・・第２のマニホルド
(19)・・頂部、(21)・・底部、(23)・・中央通路、(24)
・・冷却コイル装置、(26, 27)・・冷却コイル積層体、
(29)・・扇形部、(32, 60)・・コイル管回路、(32a, 60
a)・・Ｕ型セグメント、(36, 38)・・半径、(37)・・弦
部、(40, 62)・・開放端部、(42, 64)・・閉鎖端部、(4
4, 66)・・第１の端部、(46, 72)・・入口ポート、(48)
・・第１のマニホルド・・、(50, 70)・・第２の端部、
(52, 66)・・出口ポート、(54)・・第２のマニホルド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エム・マッカロー アメリカ合衆国21228メリーランド州カト ンスビル、クロスビー・ロード418 (72)発明者 グレン・ダブリュー・スミス アメリカ合衆国21771メリーランド州マウ ント・エアリー、ロング・コーナー・ロー ド700
Claims (13)
- 【請求項１】 ほぼ円筒形の冷却塔内に収容される蓄熱
相転移流体を通って冷媒流体を移送する冷却コイル装置
において、 冷却塔は、縦軸と、縦軸を横切るほぼ円形の横断面と、
外部表面及び内部表面を有しかつ蓄熱相転移流体を収容
する冷却塔の容積を形成するハウジングとを有し、 冷却塔は、縦軸を通りハウジングと交差する複数の半径
を有すると共に、縦軸及びハウジングと交差する複数の
横断面と、ハウジングと各隣接する半径との交差点間に
延伸する弦部とを有し、 各扇形部内に配置される冷却コイル装置は、流体を移送
する中央通路と、第１のコイル端部及び第２のコイル端
部とを有する複数のコイル管回路と、コイル管回路が接
続された少くとも１つの入口ポート及び少なくとも一つ
の出口ポートとを有する複数のマニホルドとを有し、 各コイル管回路は各扇形部内に設けられかつ連続的に蛇
状に連結された複数のＵ型セグメントを形成し、各隣接
するＵ型セグメント間に複数の開放端部と、開放端部の
近傍に閉鎖端部が形成され、 各Ｕ型セグメントの対向する開放端部と閉鎖端部との間
には弦部と平行な分離距離を有し、Ｕ型セグメントの分
離距離の長さは１個のマニホルドから扇形部の弦部に向
かって増加し、 隣接する半径の一方の近傍に配置された各開放端部及び
閉鎖端部は、扇形部を形成する隣接する半径の他方の近
傍に配置されることを特徴とする蓄熱冷却塔用冷却コイ
ル装置。 - 【請求項２】 第１の半径と第２の半径は協同して隣接
する半径の対を形成し、各横断面内の隣接する各半径の
対は、各半径間のハウジングと協同して特定の領域を有
する平面状の扇形部を各横断面に形成し、各平面上の扇
形部はハウジングの内部表面から縦軸に向かい先細のテ
ーパ部を形成し、各扇形部内の隣接する半径の間に形成
される弦部は扇形部の最大長さを有する請求項１に記載
の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置。 - 【請求項３】 各コイル管回路の第１のコイル端部は、
第１のマニホルド及び第２のマニホルドの一方の入口ポ
ート及び出口ポートの一方に連結され、各コイル管回路
の第２のコイル端部は、第１のマニホルド及び第２のマ
ニホルドの他方の入口ポート及び出口ポートの他方に連
結され、 第１のマニホルドは縦軸の近傍に配置され、第２のマニ
ホルドはハウジングの内部表面の近傍に配置され、第１
のマニホルド及び第２のマニホルドは縦軸にほぼ平行に
配置され、 各扇形部は、第１のマニホルドと第２のマニホルドに対
して直角に交差する請求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却
コイル装置。 - 【請求項４】 各Ｕ型セグメントは、弦部とハウジング
の内部表面との間に幅が減少する分離区域を備えた請求
項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置。 - 【請求項５】 縦軸に沿って垂直に整列されかつ互いに
平行な複数の横断面と、 各扇形部に配置されかつ蛇形状を有する複数のコイル管
回路とを備え、 各横断面は、第１の半径及び第２の半径を有し、各半径
はハウジングと協同して第１の扇形部に平行な平面状の
扇形部を形成し、 第１のマニホルド及び第２のマニホルドは冷媒流体が流
れる複数の入口ポート及び出口ポート有し、 各扇形部内に設けられた各第１のコイル端部の入口ポー
ト及び出口ポートの一方は、第１のマニホルド及び第２
のマニホルドの一方に連結され、各扇形部内に設けられ
た各第２のコイル端部の入口ポート及び出口ポートの他
方は、第１のマニホルド及び第２のマニホルドの他方に
連結され、 複数の扇形部と、扇形部内のコイル管回路と、縦軸の近
傍に位置する一方の第１のマニホルド及びハウジングの
近傍に位置する他方の第２のマニホルドは、協同して冷
却層を形成する請求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイ
ル装置。 - 【請求項６】 各横断面は複数の平面状の扇形部と、 各扇形部に配置されかつ蛇形状を有するコイル管回路
と、 各扇形部内で縦軸の近傍に配置される第１のマニホルド
と、 各扇形部内でハウジングの内部表面の近傍に配置される
第２のマニホルドとを有し、 各扇形部の各コイル管回路第１のコイル端部は、第１の
マニホルドの入口ポート及び出口ポートの一方に接続さ
れ、 各扇形部の各コイル管回路第２のコイル端部は、第２の
マニホルドの入口ポート及び出口ポートの他方に接続さ
れ、 各扇形部の第１のマニホルド及び第２のマニホルドに連
結される複数の平行なコイル管回路は、協同して冷却コ
イル層を形成する請求項３に記載の蓄熱冷却塔用冷却コ
イル装置。 - 【請求項７】 各Ｕ型セグメントの各開放端部は、扇形
部を形成する第１の半径及び第２の半径の一方の近傍に
配置され、Ｕ型セグメントの閉鎖端部は扇形部を形成す
る第１の半径及び第２の半径の他方の近傍に配置され、 隣接する各Ｕ型セグメントの隣接する閉鎖端部と開放端
部は、第１の半径及び第２の半径のうち同一の半径の近
傍に位置する請求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル
装置。 - 【請求項８】 各扇形部に配置された蛇状の冷却コイル
装置は、ほぼＶ形の平面外形を有し、コイル管回路の蛇
管形状は扇形部の領域の少なくとも７０％を占有する請
求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置。 - 【請求項９】 第１及び第２の半径は各平面上で６０
度、９０度又は４５度の何れかの角度間隔で配置される
請求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置。 - 【請求項１０】 各扇形部は、隣接する各半径により等
角度間隔で分割され、各平面内に複数の扇形部を形成す
る請求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置。 - 【請求項１１】 ハウジングは、頂部、底部及び頂部と
底部との間の各扇形部内で縦軸に沿って配列されると共
に、ハウジング内の冷却コイル装置となる複数の冷却コ
イル積層体とを有する請求項６に記載の蓄熱冷却塔用冷
却コイル装置。 - 【請求項１２】 冷却塔は、冷媒流体の温度を低下させ
る冷却装置と、冷却装置から第１のマニホルド又は第２
のマニホルドに第１の温度の冷媒流体を供給する供給手
段と、 冷却コイル装置を通過しかつ第１のマニホルド又は第２
のマニホルドから第１の温度より高温の第２の温度に加
熱された冷媒流体を冷却装置に戻す環流手段とを有し、 更に、冷却塔は、相転移流体を外部装置に排出する排出
手段と、相転移流体を外部装置から冷却塔内に戻す環流
手段とを有し、 コイル管回路は、冷媒流体を供給する供給手段に第１の
マニホルド及び第２のマニホルドの供給口を連結させ、
冷媒流体を冷却装置に環流する環流手段に第１のマニホ
ルド及び第２のマニホルドの戻り口を連結させる連結手
段とを含み、 冷却装置及びマニホルドの出口ポートからコイル管回路
に第１の温度で流入する冷媒流体は、入口ポートからマ
ニホルドを通り、冷媒流体環流手段に送られ、コイル管
回路を通る冷媒流体は相転移流体の温度を低減して低温
蓄冷を行う請求項１に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル装
置。 - 【請求項１３】 各平面内の各Ｕ型セグメントは、複数
の直線部と、閉鎖端部及び開放端部と、隣接する直線部
の間に形成される間隙とを備え、 閉鎖端部は、各平面内で隣接する複数のＵ型セグメント
の開放端部の近傍に配置され、 対向する開放端部と閉鎖端部の間に形成される分離距離
を有する間隙が各Ｕ型セグメントに形成され、 各Ｕ型セグメントの三角形を構成する底辺となる弦部と
頂点となる第１のマニホルドとの間で底辺に向かって分
離距離の長さが増加し、 垂直にかつ互いにほぼ平行に配列された複数の平面内に
配列された管長により、管長の冷却コイル積層体が形成
され、垂直方向に配列された各コイル管回路に垂直方向
に互いに隣接する直線部が設けられ、直線部は、Ｕ型セ
グメントの垂直方向に隣接する間隙に整列する請求項５
に記載の蓄熱冷却塔用冷却コイル装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/256,522 US6138746A (en) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Cooling coil for a thermal storage tower |
| US09/256522 | 1999-02-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249373A true JP2000249373A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=22972543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048273A Pending JP2000249373A (ja) | 1999-02-24 | 2000-02-24 | 蓄熱冷却塔用冷却コイル装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6138746A (ja) |
| EP (1) | EP1031808A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000249373A (ja) |
| CN (1) | CN1264813A (ja) |
| CA (1) | CA2281183C (ja) |
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