JPH01252837A - 換熱法と換熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｔＪＬヒΦ−利」トゆ分、野− 本発明は換熱技術、特に容器内で作られる氷を利用する
換熱装置と換熱法１．：、関連する。

従−來ノと技−術− 空気調和などの目的でピークエネルギー期間外に生成さ
れた氷に低温空気を供給する型式の換熱装置は公知であ
る。この種の換熱装置の一型式では、塩水ブライン又は
エチレングリコールのような冷媒液は水のような凍結可
能な換熱液のプール内に浸漬した水路を通して流動され
る。水のプールなどは容器内に閉じ込められ、又冷媒水
路はプールに浸漬された複数の管通路を有する蛇管型式
である。複数の冷媒水路は通常、プール内に並行に詰め
込まれ、流入ヘッダと流出ヘッダ間に接続され、これら
のヘッダは１個又は２個以上の熱交換器内で冷媒液は製
氷サイクル間に冷却され、供給サイクル間に加温される
。この換熱液は通常。

温度の層化を防止するため少なくとも操作中の一定期間
攪拌される。

製氷サイクル間に、プール内の換熱液の凝固点以下の温
度にある低温冷媒液は機械的冷凍によって連続的に熱交
換器（通常［チラー」と呼ばれる）内で作られ、水路を
経て流入ヘッダに流入し、流出ヘッダから流出してチラ
ーにに戻る。換熱液は包囲外被（エンベロープ）型式の
水路内で凍結し次第に凍結液体（通常水）の厚さを増加
する。並行な隣接水路上の外被が相互に接触する直前に
最適換熱性能が得られる。しかし一定量の未凍結液体は
通常、容器の壁及び隣接する凍結外被間自由、即ち凍結
しないで存在し、この自由な液体は凝固点に近い温度で
平衡する。

供給サイクル間に、換熱液は、例えば、空気調和システ
ムの部品として使用される熱交換器に循環される。この
熱交換器で冷媒は加温され、換熱装置内の水路に戻され
、ここで冷凍外被によって冷却される。しかし各外被が
内部で融解して冷媒水路の周囲に液体スリーブを形成す
ると、この液体スリーブは換熱液凝固点以」二の温度に
と昇し、水路表面を残りの凍結外被から部分的に絶縁す
る温度に達する。このため流出ヘッダから流出する換熱
液の温度（換熱液の凝固点以上の温度）は−時的に」二
昇するから、換熱液の凝固点に近い温度の冷媒液を連続
的に排出することができない換熱装置の性能のため、換
熱装置の設計パラメータは低下する。この後者の状態は
たとえ一時的であっても一定時間継続し、凍結外被は液
体スリーブの対流によって開放され、外被外部の撹拌液
体も管表面を冷却する。この状態は、容器内の自由液体
の浮力効果で凍結外被を充分に上昇し、氷を管表面の下
部に押しつける。

Ｉが　　しよ　と　る 従って供給サイクルの初期の段階で管と凍結外被との間
に生成される液体スリーブの効果を除去することが極め
て重要である。しかし、従来では液体スリーブの効果を
除去する装置は提案されなかった。

本発明の主目的は、換熱液の凝固点より僅かに高い均一
な温度で換熱装置から連続的に冷媒液を得る改良された
方法と装置を提供することにある。

本発明の他の一目的は、供給サイクルを通して換熱装置
から流出する液体冷媒の温度を均一化する改良された方
法と装置を提供することにある。

本発明の他の一目的は、蓄氷装置からほぼ一定温度の低
温液体冷媒を供給する改良された方法と装置を提供する
ことにある。

本発明の他の一目的は、未凝固、即ち自由な換熱液中に
浸漬され、かつ氷が発生した水路を通る液体冷媒の流動
通路に連結された補助導管を有する蓄氷換熱装置を提供
することにある。

更に本発明の他の一目的は、自由換熱液で冷却された導
管内の蓄氷装置を通る液体冷媒の流動通路に選択的に通
路を加える方法を提供することにある。

本発明の他の一目的は、自由換熱液中に浸漬され、かつ
氷が発生した管から部分的に冷却された液体冷媒を受取
るように連結された補助導管を有する蓄氷装置を提供す
ることにある。

を　　　るこめの− 本発明による換熱法では、換熱液の貯蔵区域内に形成さ
れた１個又は２個以上の主流動通路に冷温の冷媒液を通
すことによって蓄積サイクル間に凍結液体を生成かつ貯
蔵して、前記主流動通路の周囲に凍結液体の外被（エン
ベロープ）が生成される。この換熱法は、増加流動通路
を外被によって冷却された換熱液中に浸漬し、供給サイ
クル間、外被内の主流動通路を通して比較的高温の冷媒
液を流し、更に冷媒液を増加流動通路を通して流す過程
を含む。

主流動通路に対する増加流動通路は補助区域内にあり、
換熱液は少なくとも上記供給サイクル間上記補助区域内
に導入される。供給サイクル間、増加流動通路は換熱液
中の浸漬から除去される。

蓄積サイクル間、上記増加流動通路から主流動通路に冷
媒液の流動方向が変更される。増加流動通路を流れる冷
媒液は、外被内の主流動通路を通る冷媒液の流動の後に
流動する。

本発明による換熱法は、換熱液の貯蔵区域内の水路を通
る１個又は２個以上の主流動通路に低温の冷媒液を通す
ことによって上記水路の周囲に凍結液体の外被を発生さ
せる蓄積サイクル間に凍結液体を生成しかつ貯蔵する。

この換熱法は、蓄積サイクル間に上記貯蔵区域内に一定
量の未凍結液体を維持する過程、主流動通路を補助区域
内に配置された導管によって延長する過程、及び冷媒液
の少なくとも１つを上記導管に流動させ、供給サイクル
間のみ未凍結液体を貯蔵区域から補助区域に流動させ、
凍結液体を冷媒液を冷却するのに使用する過程、を含む
。

貯蔵区域内の未凍結液体内に導管が配置され、供給サイ
クル間に冷媒液が導管に流入する。補助区域内に導管が
配置され、上記供給サイクル間のみ補助区域に未凍結液
体が導入される。補助区域は貯蔵区域の上方にあり、未
凍結液体は補助区域に上昇される。容器内に含まれる凍
結可能な換熱液プール中に浸漬させた水路を通して液体
冷媒が流動され、蓄積サイクル間に水路に沿って凍結液
体が生成され、供給サイクル間に凍結液体が融解する。

この換熱装置は未凍結液体内に浸漬できる補助導管及び
補助導管を蓄積サイクル間機能停止させる手段を含む。

補助導管は常に容器内に上記プールに浸漬され、導管を
機能不能にする手段は供給サイクル間に補助導管から液
体冷媒の流れの方向を変える機能を有する。導管を機能
不能にする手段は複数の弁のシステムを含む。水路と補
助導管の一端は第１．流出ヘッダに相互連結され、補助
導管の他端は第２流出ヘッダに連結される。第１弁と第
２弁はそれぞれ第１及び第２流出ヘッダに連結されこれ
らのヘッダの一つからの排出量を制限する。補助導管が
蓄積サイクル間凍結可能な換熱液のプールの外側に配置
され、上記手段は未凍結液体を供給サイクルの間のみ導
管に接触するように移動する。

補助導管は水路の上方に配置され、」〕記手段は未凍結
液体を上昇して導管を浸漬する。上記手段は導管を含む
別個のタンクに連結されたポンプを含む。上記手段は容
器内に、導管を浸漬するため−に記プールのレベルを」
−Ｈする膨張可能なブラッダを含む。上記手段は溜めと
、容器に連結されたポンプとを有し、未凍結液体を容器
と溜めとの間で移動し、導管に対してプールのレベルを
」−Ｈ又は下降する。本発明の実施例による換熱装置は
内部に導管を有する別個のタンクを含み、上記手段は、
容器とタンクを連結するバイブと、これらの間で未凍結
液体を循環さぜるポンプとを含む。

また、本発明による換熱装置では、容器内に閉じ込めら
れた換熱液プール中に浸漬された１個又は２個以−トの
水路に低温冷媒液振通すことによって蓄積サイクル間に
凍結液体を生成かつ貯慮し、水路の周囲に凍結液体の外
被を生成し、一定量の未凍結液体を一ヒ記容器内に残す
。この換熱装置は、冷媒液を受け入れるため水路に連続
的に接続され。

かつ換熱液プールに接続された区域内に配置された補助
導管、凍結液体が冷媒液を冷却するのに使用される供給
サイクル間のみ、冷媒液の少なくとも一つ及び未凍結液
体を上記区域に流動させる手段、を含む。

本発明による換熱装置は、容器内に含まれる凍結可能な
換熱液プールに浸漬された複数の導管として連結された
管を通して液体冷媒を流動させ、蓄積サイクル間、複数
の導管に沿って凍結液体を生成すると共に、供給サイク
ル間に上記凍結液体を融解する。この換熱装置は、プー
ルに浸漬された複数の補助導管と、複数の補助導管を連
続し、て導管に接続Ｉ７、供給サイクル間に冷媒液を受
け取り、かつ蓄積サイクル間に導管から補助導管を遮断
し、凍結液体を導管上にのみ生成し、又供給サイクル間
に、導管周囲の凍結液体によって冷却された容器内の未
凍結液体を利用して、供給サイクル間に上記導管から上
記補助導管を通して流れる冷媒を冷却する弁装置とを含
む。

弁装置は、少なくとも第】流出ヘッダと第２流出ヘッダ
とに分割された複数部分構成のマニホールドを含む。導
管は第１流出ヘッダに連結され、補助導管は第１流出ヘ
ッダと第２流出ヘッダとの間に接続され、弁装置は更に
第１流出ヘッダと流出管どの間に接続された第１弁、及
び第２流出ヘッダと上記流出間との間に接続された第２
弁を有する。

本発明によるマニホールドは、複数の凍結管及び複数の
補助導管を有し、換熱装置に使用される複数部分を構成
する。このマニホールドは、凍結管と導管の１側面に連
結される面板、側面の反対側面で面板から伸び出す少な
くとも１個の分割壁、面板と分割壁との間を連結しかつ
一力のヘッダは全導管の排出端のみを受け、他方のヘッ
ダは上記導管の流入端及び上記の複数の凍結管の流出端
の両名を受ける包囲壁である少なくとも２個のヘッダを
含む。

制御弁は、２個のヘッダに別々に接続さハ、複数の凍結
管から導管を経て送られる液体流を調節する。凍結管の
流入端部を受ける少なくとも１個の第３ヘッダを形成す
る別の包囲壁、及び該第３ヘッダを液体冷媒源に接続す
る手段が設けられる。

作−ＪＪＬ 本発明では、蓄積サイクル間に予め生成された凍結外被
で包囲されている主流動通路を、冷媒液が通る供給サイ
クル間に、自由換熱液に曝露さ、ｂる冷媒液に対して流
動通路を増加することによって自由換熱液による冷媒の
冷却を助長することができる。

自由換熱液中に浸漬された増加流動通路、及び凍結外被
で包囲された主流動通路を流れる冷媒液の蓄積効果によ
って冷媒液温度をほぼ自由液の温度まで有効に低下し、
又蓄積サイクル間、凍結外被は、後熱液中に常時浸漬さ
れている水路を通る主流動通路上の冷却された冷媒のみ
によって生成される。好適にはこの冷却補助は、自由後
熱液中に浸漬された導管内に連続的に冷媒液を通すこと
によって行われ、この自由換熱液は凍結外被によって冷
却されるから冷媒液の温度は自由換熱液の温度に近くな
る。

上記の方法を実施する装置は、容器内に閉じ込められた
後熱液プール内に浸漬された冷媒水路に補助導管を設け
ること、及び補助導管を、凍結外被が冷媒水路玉出生成
される期間内はこの外被生成を不能にするように機能さ
せる装置を設けることによって達成される。

本発明の好適実施例では、冷媒液の増加流動通路は、後
熱容器内の液体プール区域を通り、この区域は凍結外被
から離れており、換言すれば各増加流動通路は容器内に
ありかつ外被又は凍結外被生成区域から離れている。し
かし各増加流動通路は後熱容器の内部又は外部にあるが
通常の後熱液プールからは離れており、又冷媒液が容器
内の凍結液体で冷却される低温供給期間だけ自由液を増
加流動通路に接触させる。

供給サイクル間に、蓄積サイクルで冷媒循環水路の表面
で後熱液を凍結する型式の換熱装置から排出する液体冷
媒は、最初この供給期間の初期に凍結温度に近づき、次
に融解換熱液のスリーブ又は環状体が水路と凍結外被と
の間で生成するにつれて温度が上昇することが判明して
いる。本発明によれば、未凍結液体（本明細書中では自
由換熱液と称する）の一定量と凍結液体（本明細書中で
は氷と称する）との接触を換熱装置内で維持すること、
及び上記供給期間の間だけ、自由後熱液内に浸漬された
補助区域を通して液体冷媒（好適には外被が発生した水
路を通過後）に対して増加流動通路を設けることによっ
て上記の不都合な温度上昇を低下又は防止できることが
判明した。

上記のように増加流動通路を設けることによって、液体
冷媒は自由換熱液によって更に冷却され、又この後熱液
は換熱装置内に存在する氷によって冷却され、又各増加
流動通路は適当に長さを変えるか、又は液体冷媒と後熱
液との間の熱伝達の表面を変更することによって適当に
調整され、液体冷媒の温度を自由液体及び氷の温度より
僅かに高い温度にすることができる。

上記の補助区域は、氷が凍結する水路、及び氷の生成が
起こらない水路を除外する。この補助区域は、凍結要の
水路が配置されている後熱液プールから流出する後熱液
の流れの内部、又はこの流れと直接接続してこれを受け
取る区域でもよいが、この補助区域は氷を生成する機能
を有する水路を含んではならない、又低温供給サイクル
間のみ。

自由換熱液を上記の補助区域に流すことによって。

この補助区域を上記のプールから分離することも可能で
ある。

好適には上記の増加流動通路は主流動通路の連続延長部
としてもよく、又種々の方法１例えば液体冷媒を定期的
に水路出口から別の方向に流したり、又後熱液内に常時
浸漬された補助導管を通して流したり、更に又液体冷媒
を、上記の供給サイクル間のみ自由後熱液中に浸漬され
た補助導管を通して連続的に流す方法などによって行わ
れる。

本明細書中の用語「管」　（管類及び導管）及び「氷」
は流体冷媒の主流動通路に使用する物理的水路及び後熱
液の凍結状態をそれぞれ意味するものとする。勿論、上
記の流動通路は、管の他に公知の構造体、例えば一定間
隔分離した複数のプレート、プレス加工し溶接した複数
のプレートなどから選択することができ、又後熱液は水
又は他の公知の凍結可能な液体及び固体と液体との間で
相変化を起こす時に融解熱を発生する溶液から選択する
ことができる。

スーＪＬ二釘 以下、本発明の実施例を第１図〜第９図について説明す
る。上記の方法を実施する装置の好適実施例を第１図〜
第３図に示す。従来の換熱装置と同様に本発明の装置は
容＠２０、絶縁壁２２、底部２４及び上部カバー２６を
有する。カバー２６は容器２０内に接近できるように取
外し可能である。

換熱液のブール３０は容器内に維持さｈ、通常蛇管型式
の複数の凍結管３６は容器内に配置されかつブール３０
内に浸漬される。凍結管３６は流入管７３８と流出管４
０に連結し、これらの管は図示しない冷媒システムに連
結でき、チラー等の熱交換器と空気調和装置を含む。

上記の装置の構成要素自体は本発明の必須要件ではない
。これらの要素は正常動作間は、低温の液体冷媒をナラ
−（図面省略）から流入管３８を経て受け取り、これを
凍結管３６を経て流出管４０に送ってチラーに戻す製氷
／蓄積サイクルの開作動する。このサイクル間、低温冷
媒はブール３０内の換熱液を凍結管３６の周囲で凝固さ
せ、各凍結管の周囲に氷の外被を蓄積形成する０通常、
もし換熱液が撹拌されると、並行で垂直の蛇管回路上の
隣接凍結管３６−トの氷外被間に接触が起こる時点の直
前までは氷の凍結は起こらず、又蓄積サイクルは、容器
の上部と底部及び氷の外被の間に一定量の未凍結液体が
残る状態に達した時点で完了する。

次に供給サイクルが液体冷媒の流出管４０から図示しな
い空気調和装置への循環で始まり、この空気調和装置で
冷媒は加温（熱を吸収）１．て流入管３８を経て凍結管
３６に戻り、ここで周囲の氷外被によって液体冷媒は冷
却される９勿論６−に記のチラー、後熱装置及び空気調
和装置は、間欠的及び交代的サイクル動作及び重複動作
を行うにの後者の場合は、チラーと後熱装置は同時かつ
連続的（又は並行）に液体冷媒を冷却してピーク要求管
空気調和装置の熱負荷を処理する。

本発明によれば、この後熱装置は補助導管５０を増加す
ることによ−）で機能が改善され、この補助導管は、供
給サイクル間のみ、未凍結間熱液との接触による後熱装
置内の冷却に用いる液体冷媒の通路を延長する機能を与
える。これは、補助導管５０が氷外被生成の機能を有せ
ず、この条件は従来の装置の欠陥を克服する性能を破る
点で重要である。

第１図〜第３図に示す実施例では補助導管５０は蛇管３
６のバンク、即ち整列体の上方に２列の水平並行部とし
て配置され、換熱液ブール３０は導管５０の上方のレベ
ルに保持される。熱伝導表面区域を最大にするため、好
適には第３図に示すようにフィン５２を導管５０に設け
、導管５０は滑らかな壁の導管、波形導管又は溝付導管
を使用してもよい。

第３図に示すように、容器２０の上端には、流入管３８
に流入ヘッダ６０によ−って蛇管３６が接続され、この
流入ヘッダ６０は３部構成マニホールドの下方コンパー
トメントを形成する０図示の装置では複数の管で３６が
容器２０の下方で蛇管上に走ってＦ方のマニホールド６
４に達し、管３６の別の蛇管コースがマニホールド６４
から上方に伸び出して第１流出ヘッダ６６に達し、ヘッ
ダ６６は３部構成のマニホールド６２の中央フンパー１
−メン１−である、蛇管３６の別のコースは隣接コース
に向流液体流動を与える。この構成では氷の捨積速度は
蛇管の流動部分に沿って減少する傾向があるから、氷の
厚さの変動を補償する。少なくとも】個のエルボ管６８
が第１流出ヘッダ６６から第１制御井７０を経て、流出
ｇ４０に接続されたＴ型継手７２に達する。第１制御井
７０が開放すると、流入管３８とヘッダ６０を経て導入
された液体冷媒は管６８と弁７０を経て直接流出管４０
に流れる。

補助導管５０は凍結管３６の端部付近の第１流出ヘッダ
６６に接続される。勿論、導管５０は水平導管間の垂直
距離の少なくとも約半分であるから、凍結管３６の最上
導管上の氷外被より上方にある。導管５０は凍結管３６
の」１方で換熱液プール３０の上方レベルを通って伸び
出して第２流出ヘッダ８０に連結される。ヘッダ８０は
図示の実施例では３部構成のマニホールド６２の最」ニ
コンパートメントの型式として構成される。第２エルボ
管８２と第２制御弁８４は第２流出ヘッダとＴ型継手７
２との間で連結され、結局流出管４０に連結される。第
２図及び第３図に示するように、弁８４が開放されると
液体冷媒は導管５０を経て流出管４０に流入する。

第】−図〜第３図に示す実施例の装置は、低温供給すイ
クル間作動し、第２弁８４を閉じ第１７０を開放し、流
入管３８を経て供給（図面で省略されているチラー装置
から）された低温液体冷媒は第１流出ヘッダ６６とエル
ボ管６８を経て流出管４０に流出し、補助導管５０には
流れない。従って氷はプール３０内で凍結管３６上での
み生成され、導管５０及び導管５０が内部で伸び出して
いるプール３０の区域では氷は生成されない。

上記の低温供給サイクル間、第１制御弁７０は閉じ第２
弁８４は開いている。この状態では第１流出マニホール
ド６６からエルボ管６８を経て液体冷媒が流出すること
は阻止され、冷媒は導管５０を経て第２流出ヘッダ８０
に流入すると共に、エルボ管８２を経て流出管４０に流
入する。氷は換熱サイクル間は導管５０の周囲に生成さ
れず、これらの導管は、下部の凍結管３６上の氷で冷却
された未凝固後熱液中に浸漬された状態を維持する。

温度の層状化を最小限にすると共に氷の均一な蓄積と融
解を促進するため、上記の各サイクルの少なくとも一部
で換熱液プールを撹拌する撹拌装置が設けられているこ
とに注意すべきである。第１図において容器底部の空気
供給要ポンプ１００と接続用ホース１０２として撹拌装
置を示す。

各ヘッダ６０．６６及び８０は物理的に分離した水路で
よいが、コンパクト構造と経済的見地から第３図に示す
ような組合せ構造が極めて望ましい。３部分構成のマニ
ホールド６２は耐食性金属の対称構造でよく、各管部材
に対する複数の開口部を有する単一の面板１１０を含む
。各導管は１側部で他側部から伸び出す分割壁１１２．
１１４に接続され、第１流入ヘッダ６０と第２流入ヘッ
ダ８０をそれぞれ形成する外側折曲壁１１６．１１８と
、第１流出ヘッダ６６を形成するボックスプレート１２
０とを有する。

本発明の一変型を第４図〜第６図に示す。図中第１図〜
第３図に示す箇所と同−又は類似の部品には同一の参照
数字にダッシュを付して使用する。

この実施例では増加補助導管１５０は凍結管３６′の最
下段導管の下方で容器２０’の底部を横切って配置され
る。凍結管３６′の別のコースが独立して流入管３８″
に接続され、凍結管３６′の隣接コース内の向流液体冷
媒流を与える。

第４図〜第６図の実施例では、下方マニホールド６４′
は壁１６０によって水平に、上方流入チャンバ１６２と
下方チャンバ１６４とに分割される。凍結管３６′の別
コースの端部はそれぞれチャンバ１６２と１６４に連結
される。第１延長管１６６は流入チャンバ１６２と流入
管３８′との間に連結される。第２延長管１６８は流出
チャンバ１６４．第１流出ヘッダ６６′から伸び出すエ
ルボ管６８′との間に連結される。流入チャンバ１６２
に連結された凍結管３６′のこれらのコースは蛇管型式
で上方に伸びかつ第１流出チヤン八６６′に連結される
。凍結管３６′の流出チャンバ１６４に連結された別の
コースは同様に流入へラダ６０’から下方に伸び出して
いる。最後の増加補助導管１５０は、換熱液プール３０
の底部を水平に横切る凍結管３６′の下方で流出チャン
バ１６４から伸び出し、垂直の昇水管によって単一の上
方導管１５８に連結され、導管１５８は複数の導管５０
’の間でこの導管から一定距離離れ、第２流出へラダ８
０’内に伸び出ている。ソレノイド作動などによる制御
弁７０’、８４′が作動した場合には、前記実施例と同
様の流動が発生する。

詳説すれば、換熱サイクル間は制御弁７０′が開き、弁
８４′が閉じて低温液体冷媒は流入ヘッダ６０’と流入
チャンバ１６２の両者に送られる。

低温液体冷媒は凍結管３６′の交代コースを通って逆方
向に流れ、流出チャンバ１６４と第１流出ヘッダ６６′
に達し、従って管１６８と６８′を通って直接、流出管
４０′に達する（弁８４′が閉じると導管５０’と１５
０内の流動は遮断される）。

同様に低温供給サイクル間は、弁７０′が閉じ弁８４′
が開いているから、低温液体冷媒は管１６８を経て流出
チャンバ１６４に流出することはなく、また、管６８′
を経て第１流出ヘッダ６６′に達することもない。従っ
て、導管１５０（及び１５８）と５０′によって得られ
る延長通路を強制的に流動し、第２流出ヘッダ８０′と
管８２′を通って流出管４０′に流出する。上記の構成
ではプール３０′の底部の未凍結液体が利用される。未
凍結液体は凍結管３６′状の結氷域を通って対流するこ
とはなく、また、長い゛補助導管を通るため効率が上昇
すると思われる。

第４図〜第６図の装置は更に変型することが可能で、特
に氷の隣接外被の間に凍結せずに残留する縦方向空間内
の蛇管３６の交代コース間に１個又は２個以上の導管を
配置するとき、フィンのない導管を使用する場合に変型
が容易である。

第７図は第１図〜第３図の実施例の一変型を示す、この
装置では凍結管３６″のバンク、即ち層は容１２０”の
底部から離れているから、氷の蓄積サイクル間に凍結管
の下方に未凍結換熱液が一定量残留する。プール３０″
の上方レベルは凍結管３６″の上方導管を包むが補助導
管５０″には達しない、可撓性で膨張できるブラッダ、
即ち袋１８０が容器底壁２４″に固着され、加圧ガス源
、例えば空気や二酸化炭素＠（通常空気ポンプ）１８４
、三方弁１８６を経て底壁２４″とブラッダ１８０との
間の空間に接続される。弁１８６は排出ポートを有し、
ブラッダ１８０からガスを放出できる０作動間、ブラッ
ダ１８０は低温供給サイクル間に膨張し、下方の氷外被
に接触するから未凍結後熱液面のレベルを容器２０″内
で上昇し補助導管５０がこれに浸漬される。この氷蓄積
サイクル間に昇を作動してブラッダ１．８０を排気する
と、ブラッダは換熱液の重量で押し潰され、導管５０″
の下方にプール３０″のレベルを下降する。

他の動作は第１図〜第３図の実施例と同様であるが、後
熱サイクル間に導管５０″は後熱液内に浸漬されず、従
って氷が生成されないから、凍結管３６″と導管５０″
を直接接続し、液体冷媒を。

後熱サイクル間も低温供給サイクル間でも流動させるこ
とが可能である。

第８図に示す実施例では、凍結管３６”’を各補助導管
５０”’の直接延長部を構成し、各導管は容器２０”’
とは物理的に分離されたタンク１゜９０内に配置される
。導管５０”’は］−列又は２列以上でよく、これらの
列は排出へラダ８０”’が端部にあり、これに流出管４
０”’が取付けられる。容器２０”’の下方レベルとタ
ンク】、９０はパイプ１９２．１９４で相互連結され、
換熱液はこれらの間を循環する。パイプ１９２内のポン
プが作動すると、液体はタンク１９０から吸引され、パ
イプ１．９４内の二方弁１９８が作動すると容器２０”
’からの換熱液の流動が遮断される。

従って低温冷媒が管３６”’と導管５０”’を経て流動
している後熱サイクル間は弁１９８が閉じ、ポンプ１９
６が作動してタンク１９０をからにする。従って、導管
５０”’上には氷は生成されない。また、低温供給サイ
クル間は弁１９８が開いてポンプ１９６が連続的に作動
し、タンク］、９０を経て未凍結後熱液中に浸漬される
導管５０”’を横切って容器２０”’から未凍結換熱液
を循環させる。

第８図に示す実施例のタンク１９０は、例えば容器２０
”’に対して何れかの片側に移動することができる。ま
た、容器２０”’の上方にタンク】９０を移動してもよ
く、この場合はポンプ１９６は低温供給サイクル間のみ
容器２０”’がら逆にタンク１９０に換熱液を送る。弁
１９８は省略してもよく、タンク１９０を重力によって
後熱サイクル間に換熱液をからにするように排水する。

更に別の実施例を第９図に示す、この実施例は第１図及
び第７図の実施例と類似するが凍結管：３６は補助導管
５０に直接接続され、この導管は流出ヘッダ８０から連
続的に排出し、別の溜め２゜Ｏは弁２０２と排出管２０
４によって、最上列の凍結管３６と最下列の導管５０と
の間で、容器壁２２の換熱液プール内の１点に連結され
る。Ｌ記の溜めは、再供給管２０６、ポンプ２０８及び
容器２０に、好適には底部２４で連結される。後熱サイ
クル間、換熱液の一部は開放した弁２０２を経て溜め２
００に排出され、ここで弁２１０を閉じることによって
供給される。従って換熱液プール３０の上方レベルは導
管５０の下方に維持され、この導管上に氷が生成される
ことはない。

低温供給サイクル間に、弁２０２が閉じ弁２１０が開き
ポンプ２０８が一定時間作動し液体を溜め２００から容
器２０に戻し、未凍結換熱液のレベルを、最上列の導管
５０の上方の位置まで上昇する。この構成は、溜め２０
０の位置を容器２０に対して変更しかつ弁類とポンプを
再配置し、後熱液をポンプで引き出し、これを重力流に
よって容器２０に戻すように変更することもできる。

見匪夏羞員 本発明の方法と装置によれば、氷生成及び後熱サイクル
間に冷媒流動通路を形成する凍結管上にのみ後熱液外被
を凍結させ、低温供給サイクル間、凍結外被の外側で冷
却される未凍結後熱液中に浸漬された補助導管を経て有
効流動通路を延長し、低温液体冷媒を供給することによ
って後熱効率を格段に改善する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部を除去した本発明の一実施例を示す後熱装
置の詳細側面図、第２図は第１図の装置の端面図、第３
図は第１図の装置の一部の詳細斜視図、第４図は一部を
除去した本発明の別の実施例の後熱装置の詳細側面図、
第５図は第４図の装置の短面図、第６図は第４図の装置
の一部の詳細図、第７図は本発明の更に別の実施例の側
面図、第８図は本発明の更に別の実施例の平面図、第９
図は本発明の更に別の実施例の側面図である。 ２０、、、容器、　３０．、、後熱液プール。 ３６、、、凍結管、　　３８．、、流入管、　４０゜６
．流出管、　　５０．、、補助導管、　６０．、。 流入ヘッダ、　　６２．、、マニホールド、　６６゜０
．第１流出ヘッダ、　６８．、、エルボ管、７０、、、
第１制御弁、　　８０．、、第２流出ヘッダ、　８４．
、、第２制御弁 二二＝＝匹７− 二＝；】匹８−

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. （１）換熱液の貯蔵区域内に形成された１個又は２個以
   上の主流動通路に冷温の冷媒液を通すことによって蓄積
   サイクル間に凍結液体を生成かつ貯蔵して、前記主流動
   通路の周囲に凍結液体の外被を生成する凍結液体の換熱
   法において、 供給サイクル間、上記外被内の上記主流動通路を通して
   比較的高温の冷媒液を流し、更に上記外被によって冷却
   された換熱液中に浸漬された増加流動通路を通して上記
   冷媒液を流す過程、 を含むことを特徴とする換熱法。
2. （２）主流動通路に対する上記増加流動通路は補助区域
   内にあり、又換熱液は少なくとも上記供給サイクル間上
   記補助区域内に導入される請求項（１）に記載の換熱法
   。
3. （３）上記供給サイクル間、上記増加流動通路を換熱液
   中の浸漬から除去する過程を含む請求項（１）に記載の
   換熱法。
4. （４）上記蓄積サイクル間、冷媒液を上記増加流動通路
   から主流動通路に流動方向を変える過程を含む請求項（
   １）に記載の換熱法。
5. （５）上記増加流動通路を流れる冷媒液は、上記外被内
   の主流動通路を通る冷媒液の流動の後に流動する請求項
   （１）に記載の換熱法。
6. （６）換熱液の貯蔵区域内の水路を通る１個又は２個以
   上の主流動通路に低温の冷媒液を通すことによって上記
   水路の周囲に凍結液体の外被を発生させる蓄積サイクル
   間に凍結液体を生成しかつ貯蔵する換熱法において、 上記蓄積サイクル間に上記貯蔵区域内に一定量の未凍結
   液体を維持する過程、 上記主流動通路を補助区域内に配置された導管によって
   延長する過程、及び 上記冷媒液の少なくとも１つを上記導管に流動させ、供
   給サイクル間のみ上記未凍結液体を上記貯蔵区域から上
   記補助区域に流動させ、上記凍結液体を冷媒液の冷却に
   使用する過程。 を含むことを特徴とする換熱法。
7. （７）上記貯蔵区域内の未凍結液体内に上記導管を配置
   する過程、及び上記供給サイクル間に上記冷媒液を上記
   導管に流す過程を含む請求項（６）に記載の換熱法。
8. （８）補助区域内に上記導管を配置する過程、及び上記
   未凍結換熱液を上記供給サイクル間のみ上記補助区域に
   導入する過程を含む請求項（６）に記載の換熱法。
9. （９）上記補助区域は上記貯蔵区域の上方にあり、又上
   記未凍結換熱液は上記補助区域に上昇される請求項（８
   ）に記載の換熱法。
10. （１０）容器内に含まれる凍結可能な換熱液プール中に
    浸漬させた水路を通して液体冷媒を流動させ、蓄積サイ
    クル間に上記水路に沿って凍結換熱液を生成しかつ供給
    サイクル間に凍結換熱液を融解する換熱装置において、 未凍結換熱液内に浸漬できる補助導管、及び上記補助導
    管を上記蓄積サイクル間機能停止させる手段、 を含む換熱装置。
11. （１１）上記補助導管は常に容器内の上記プールに浸漬
    され、又該導管を機能不能にする手段は上記供給サイク
    ル間上記補助導管から液体冷媒の流れの方向を変える請
    求項（１０）に記載の換熱装置。
12. （１２）上記導管を機能不能にする手段は複数の弁を含
    む装置である請求項（１１）に記載の換熱装置。
13. （１３）上記水路と上記補助導管の一端は第１流出ヘッ
    ダに相互連結され、又上記補助導管の他端は第２流出ヘ
    ッダに連結された請求項（１１）に記載の換熱装置。
14. （１４）第１弁と第２弁がそれぞれ上記第１及び第２流
    出ヘッダに連結され、これらのヘッダの一つからの排出
    量を制限する請求項（１３）に記載の換熱装置。
15. （１５）上記補助導管が上記蓄積サイクル間凍結可能な
    換熱液のプールの外側に配置され、上記手段は未凍結換
    熱液を供給サイクルの間のみ上記導管に接触するように
    移動する請求項（１０）に記載の換熱装置。
16. （１６）上記補助導管は上記水路の上方に配置され、上
    記手段は未凍結換熱液を上昇して上記導管を浸漬する請
    求項（１５）に記載の換熱装置。
17. （１７）上記手段は上記導管を含む別個のタンクに連結
    されたポンプを含む請求項（１６）に記載の換熱装置。
18. （１８）上記手段は上記容器内に、上記導管を浸漬する
    ため上記プールのレベルを上昇する膨張可能なブラッダ
    を含む請求項（１６）に記載の換熱装置。
19. （１９）上記手段は溜めと、上記容器に連結されたポン
    プとを有し、未凍結液体を上記容器と溜めとの間で移動
    し、上記導管に対して上記プールのレベルを上昇又は下
    降する請求項（１６）に記載の換熱装置。
20. （２０）内部に上記導管を有する別個のタンクを含み、
    上記手段は、上記容器とタンクを連結するパイプと、こ
    れらの間で未凍結換熱液を循環させるポンプとを含む請
    求項（１５）に記載の換熱装置。
21. （２１）容器内に閉じ込められた換熱液プール中に浸漬
    された１個又は２個以上の水路に低温冷媒液を通すこと
    によって蓄積サイクル間に凍結液体を生成かつ貯蔵し、
    上記水路の周囲に凍結液体の外被を生成し、一定量の未
    凍結液体を上記容器内に残す換熱装置において、 冷媒液を受け入れるため上記水路に連続的に接続され、
    かつ上記換熱液プールに接続された区域内に配置された
    補助導管、 上記凍結液体が冷媒液を冷却するのに使用される供給サ
    イクル間のみ、上記冷媒液及び未凍結液体の少なくとも
    一つを上記区域に流動させる手段、を含むことを特徴と
    する換熱装置。
22. （２２）容器内に含まれる凍結可能な換熱液プールに浸
    漬された複数の導管として連結された管を通して液体冷
    媒を流動させ、蓄積サイクル間、複数の導管に沿って凍
    結液体を生成すると共に、供給サイクル間に上記凍結液
    体を融解する換熱装置において、 上記のプールに浸漬された複数の補助導管と、上記複数
    の補助導管を連続して上記の導管に接続し、上記の供給
    サイクル間に冷媒液を受け入れ、かつ上記蓄積サイクル
    間に上記導管から上記補助導管を遮断し、凍結液体を上
    記導管周囲に生成し、又供給サイクル間に、上記導管周
    囲の凍結液体によって冷却された容器内の未凍結液体を
    利用して、上記供給サイクル間に上記導管から上記補助
    導管を通して流れる冷媒を冷却する弁装置、 を含むことを特徴とする換熱装置。
23. （２３）上記弁装置は、少なくとも第１流出ヘッダと第
    ２流出ヘッダとに分割された複数部分構成のマニホール
    ドを含み、上記導管は上記第１流出ヘッダに連結され、
    又上記補助導管は上記第１流出ヘッダと第２流出ヘッダ
    との間に接続され、該弁装置は更に、上記第１流出ヘッ
    ダと流出管との間に接続された第１弁、及び上記第２流
    出ヘッダと上記流出間との間に接続された第２弁を有す
    る請求項（２２）に記載の換熱装置。
24. （２４）複数の凍結管及び複数の補助導管を有し、換熱
    装置に使用される複数部分構成の上記マニホールドは、 上記の凍結管と導管の１側面に連結される面板、該側面
    の反対側面で上記面板から伸び出す少なくとも１個の分
    割壁、 上記面板と分割壁との間を連結しかつ一方のヘッダは上
    記の全導管の排出端のみを受け、他方のヘッダは上記導
    管の流入端及び上記の複数の凍結管の流出端の両者を受
    ける包囲壁である少なくとも２個のヘッダ、 を含むマニホールド。
25. （２５）上記２個のヘッダに別々に接続され、上記の複
    数の凍結管から上記導管を経て送られる液体流を調節す
    る制御弁を含む請求項（２４）に記載の換熱装置。
26. （２６）上記凍結管の流入端部を受ける少なくとも１個
    の第３ヘッダを形成する別の包囲壁、及び該第３ヘッダ
    を液体冷媒源に接続する手段を含む請求項（２４）に記
    載の換熱装置。