JPH02106678A - 熱交換装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、氷を浮遊貯留した氷蓄熱槽内の冷水との熱交
換によって低温エネルギーを得る熱交換装置に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の熱交換装置としては、次のように構成さ
れていた。

第５図は、従来の熱交換装置の構成を示す縦断面図であ
り、冷媒配管０１の途中に連通接続した熱交換用容器０
２内にジグザグ状に熱交換用配管０３が設けられ、その
熱交換用配管０３の入口部と氷蓄熱槽０４とが冷水循環
ポンプ０５を介装した冷水供給管０６を介して連通接続
されるとともに、熱交換用配管０３の出口部と氷蓄熱槽
０４の上部に設けたノズル０７とが戻し配管０８を介し
て連通接続されている。

氷蓄熱槽０４には、ポンプ０９を介装した水返送管０１
０と水供給管Ｏ１ｌとを介して製氷機０１２が連通接続
されている。

このような構成により、夜間などに製氷［０１２で生成
した氷を氷蓄熱槽０４に浮遊貯留しておき、その水によ
って得られる低温の冷水を熱交換用容器０２に供給し、
その冷水との熱交換により、低温エネルギーを冷媒に伝
達するようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の熱交換装置では、熱交換用容器０
２が高圧圧力容器で構成されているために大きな耐圧強
度が要求され、その熱交換用容器０２として、肉厚の大
きいもので構成しなければならず、材料費が高くなる欠
点があり、また、全体的に大型化して重量が増大し、そ
の荷重を支える架台や構造体にも強度が要求され、熱交
換用容器０２およびそれに付帯する設備が高価になると
ともに設面スペースが大になる欠点があった。

そのうえ、所期の耐圧性を備えているかどうかを高圧を
かけて検査する必要も生し、製作に手間を要してより一
層高価になる欠点があった。

本発明に係る第１の熱交換装置は、このような事情に濯
みてなされたものであって、小型かつ軽量で安価に構成
できるようにすることを目的とし、そして、本発明に係
る第２の熱交換装置は、冷水と熱交換用配管とを良好に
接触するとともに、熱交換後の水と氷とを良好に接触さ
せて熱交換効率を向上できるようにすることを目的とす
る。

く課題を解決するだめの手段〉 本発明に係る第１の熱交換装置は、このような目的を達
成するために、氷を浮遊貯留する氷蓄熱槽の氷浮遊面の
上方に冷媒の熱交換用配管を設け、その熱交換用配管に
氷蓄熱槽内の冷水を供給する冷水供給手段を付設して構
成する。

そして、本発明に係る第２の熱交換装置は、上述のよう
な目的を達成するために、第１の熱交換装置の構成に加
え、冷水供給手段によって供給された冷水を溜める水溜
め部を設けるとともに、その水溜め部に熱交換用配管を
浸漬し、かつ、水溜め部の底部に、溜められた冷水を浮
遊した氷上に流下供給する多数の小孔を形成して構成す
る。

く作用〉 本発明に係る第１の熱交換装置の構成によれば、冷媒の
熱交換用配管そのものを氷蓄熱槽の上方に配置し、その
熱交換用配管に氷蓄熱槽内の冷水を供給し、氷蓄熱槽に
蓄えられた低温エネルギーを熱交換用配管内の冷媒に伝
達することができる。

そして、本発明に係る第２の熱交換装置の構成によれば
、氷蓄熱槽内の冷水を水溜め部に溜め、その水溜め部内
で熱交換用配管内の冷媒に低温エネルギーを伝達し、そ
して、多数の小孔をｊｍシて、熱交換された水を氷上に
針状に流下し、水と確実に接触させて冷水に還元するこ
とができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

く第１実施例〉 第１図は、本発明に係る熱交換装置の第１実施例を用い
て構成した冷媒自然循環式冷房システムを示す全体シス
テム構成図、第２図は第１実施例の全体縦断面図、第３
図はその平面図である。

これらの図において、１は、微細な氷を製造する製水殿
、２は、製氷機ｌで得られた微細な氷を供給して浮遊貯
留する氷蓄熱槽をそれぞれ示し、その製氷機１と氷蓄熱
槽２のいずれもが、ビルＢの屋上に設置されている。

氷蓄熱槽２の上部には、冷房用凝縮器として作用する熱
交換装置３が設置され、循環ポンプ４Ｊと冷水供給管４
ｂとで構成される冷水供給手段４により、氷蓄熱槽２に
蓄えられている冷水を熱交換装置３にＷｉ環供給するよ
うに構成されている。

一方、ビルＢの各階Ｆ・・・の各部屋それぞれなどに、
送風ファン５、冷房用熱交換器６を備えた個別空気調和
機７が設けられている。

前記熱交換装置３の冷媒の熱交換用配管３ａと冷房用熱
交換器６・・・それぞれとが、受液器８とヘッダー９．
９を介装した冷媒配管１０．１０を介して連通接続され
るとともに、熱交換用配管３ａ、冷房用熱交換器６・・
・および冷媒配管１０．１０にわたり、冷房用熱交換器
６での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化するととも
に、熱交換装置３での凝縮により蒸気から液体に相変化
する冷媒が密閉状態で封入されている。

受液器８は、冷房用熱交換器６・・・それぞれよりも高
い位置に設置され、熱交換装置３での凝縮により蒸気か
ら液体に相変化された冷媒が冷房用熱交換器６に流下供
給されるとともに、冷房用熱交換器６での熱交換に伴っ
て液体から蒸気に相変化された冷媒が上昇して熱交換装
置３に戻されるに足るヘッド差が備えられ、冷房運転に
際して、莫気と液体との相変化により、冷媒が熱交換装
置３と冷房用熱交換器６との間で自然的に循環流動する
ように構成されている。

前記冷媒としてはフロンガスＲ−２２が用いられる。こ
れは、水素、塩素を含んでいて対’ｔＲＶＡで分解する
ために、オゾン層を破壊する虞の無い利点を有している
。

冷媒配管１０の冷房用熱交換器６・・・それぞれへの人
口箇所には、冷媒液流入量を調節する流量制御弁１１と
、冷媒液流入を阻止する開閉弁１２とが設けられている
。

上記流量制御弁１１は、個別空気調和機７への戻り空気
の温度など、要するに、被冷房空間の温度を感知する室
温センサ（図示せず）による感知温度と設定温度との比
較結果に基づいて開度を自動的に制御され、被冷房空間
の温度を設定温度に維持するように構成されている。

また、開閉弁１２は、冷媒配管ＩＯの冷房用熱交換器６
・・・それぞれからの出口箇所に設けられて冷媒液を感
知する液感知センサ（図示せず）からの液感知信号や運
転停止信号などに応答して自動的に閉じるように制御さ
れ、リキッドバックや運転停止時における冷房用熱交換
器６への不測の流入を防止するように構成されている。

氷蓄熱槽２の氷浮遊面Ｓよりも上方箇所に、多数の小孔
１３・・・を形成したパンチングメタルなどの有孔板１
４が設けられ、前記冷水供給管４ｂの先端に付設された
ノズル４ｃ・・・から供給される冷水を溜める水溜め部
１５が形成され、その水溜め部１５内に前記熱交換用配
管３ａが浸漬されている。

熱交換用配管３ａは、水溜め部１５への入口側の方が出
口側よりも高くなるように設けられ、熱交換に伴って凝
縮液化した冷媒液が流下しやすいように構成されている
。

氷蓄熱槽２の熱交換用配管３ａの出口側に近い箇所に、
その上端が熱交換用配管３ａとノズル４Ｃ・・・との中
間レヘルで開口し、かつ、下端側か底壁近くで開口する
ようにオーバーフロー管１６が設けられ、そして、循環
ポンプ４ａによるノズル４ｃ・・・からの冷水供給量が
小孔１３・・・を通して流下する水用よりも多い量に設
定されており、冷水供給に伴い、有孔板１４からオーバ
ーフロー管１６の上端の位ｎまでの深さで冷水が貯留さ
れるように構成されている。

これらの構成により、ノズル４Ｃ・・・から供給されて
水溜め部１５に貯留された冷水との熱交換により冷媒に
低温エネルギーを伝達し、その熱交換後の水を水上に針
状に流下供給して氷と良好に接触できるようになってい
る。

また、熱交換用配管３ａの冷媒入口側および出口側それ
ぞれの端部は、水ｍ熱槽２の周壁よりも外方に突出され
るとともに、その端部それぞれに接続用フランジ１７が
付設されている。

水ｍ熱槽２のオーバーフロー管１６よりも遠い側には、
ポンプ室１８が一体連接されるとともに、その底部に循
環ポンプ４ａが据え付は固定されている。

また、オーバーフロー管１６の下端に近い箇所に、氷蓄
熱槽２を貫通して、調水Ｊ！１１に給水する給水ポンプ
１９を介装した給水管２ｏに連通接続する第１のバイブ
２１と、製氷機」からの氷を供給する氷供給管２２に連
通接続される第２のパ・イブ２３とが一体的に設けられ
るとともに、第１および第２のパイプ２１．２３それぞ
れの氷蓄熱槽２外の端部には接続用フランジ２４が付設
されている。

このように、氷蓄熱槽２と熱交換装置３とポンプ室１８
とが予め一体化されてユニントとして構成され、更には
、循環ポンプ４ａも予め据え付けられているため、上述
したような冷房システムを構築するときに、このユニン
トに対して、冷媒配管１０．１０、給水管２０および氷
供給管２２それぞれを連通接続するだけで良く、スペー
スをとらずに設置工事を極めて効率良く行うことができ
る利点を有している。

〈第２実施例〉 第４図は、第２実施例を示す縦断面図であり、冷水供給
管４ｂの先端にノズル４Ｃ・・・を備えさせずに、その
先端を氷蓄熱槽２の水溜め部１５を形成する周壁箇所に
連通接続して構成されている。

他の構成は前述した第１実施例と同しであり、同番号を
付して説明は省略する。

この第２実施例によれば、ノズル４Ｃ・・・を不用にで
きるとともに、水溜め部１５の上方にノズル４Ｃ・・・
を設ける空間を確保せずに済み、前述第１実施例に比べ
、全体構成が簡単でより安価に、かつ、より小型で軽量
にできる利点がある。

上述実施例では、冷房のみを行うシステムへの適用例を
示したが、本発明としては、例えば、個別空気調和機７
・・・それぞれとして暖房用熱交換器を備えたものを用
いるとともに、ビルＢの地下室に設置した暖房用蒸発器
と暖房用熱交換器それぞれとを暖房用冷媒配管を介して
連通接続し、その暖房用蒸発器に製氷８！１１で発生す
る温水を供給するように構成して冷暖房を行うことがで
きるようにしたシステムにも適用できる。

また、本発明としては、上述のような冷媒を自然循環に
よって流動させるタイプの冷房システムに限らず、冷媒
をポンプやコンプレッサーなどにより強制的に循環流動
させるタイプの冷房システムにも通用できる。

本発明に係る第１の熱交換装置としては、前記有孔板１
４による水溜め部１５を設けずに、ノズル４ｃ・・・か
ら熱交換用配管３ａに冷水を供給し、その熱交換用配管
３ａに接触した熱交換後の水をそのまま氷上に流下させ
るように構成するものでも良い。

〈発明の効果〉 本発明に係る第１の熱交換装置によれば、配管構成が、
比較的肉厚が薄くても大きな耐圧強度を得られるという
特性を有していることに着目し、冷媒の熱交換用配管そ
のものを氷蓄熱槽の上方に配置し、そこに氷蓄熱槽から
の冷水を供給するようにして、高圧圧力容器を用いずに
熱交換装置を構成するから、設置のための架台や構造体
を設けるにしてもそれらの強度が小さくて済み、設置の
ための設備費を軽減でき、また、設置スペースが小さく
て設計しやすく、小型かつ軽量で安価にして熱交換装置
を構成できるようになった。

しかも、高圧圧力容器を用いないから、所期の耐圧性を
備えているかどうかを高圧をかけて検査する必要も無く
、容易迅速に製作でき、より一層安価にできるようにな
った。

そのうえ、熱交換用配管を氷浮遊面よりも上方に設けて
氷蓄熱槽内に貯留される氷と接触しないようにするから
、熱交換用配管が氷との接触によって破損することを確
実に回避できる。

そして、例えば、上記第１の熱交換装置を、単純に熱交
換用配管の上方から冷水を供給するように構成するだけ
であると、熱交換用配管に供給された冷水が、熱交換用
配管を伝い、局部的に集中した状態で氷上に流下して氷
蓄熱槽の周壁側に流れ、熱交換後の水を浮遊した氷に充
分に接触できない虞があるが、本発明に係る第２の熱交
換装置の構成によれば、熱交換された水を、多数の小孔
を通し、氷浮遊面全面にわたって水上に針状に流下でき
るから、熱交換後の水と氷とを確実良好に接触させて冷
水に還元し、その冷水を循環して熱交換用配管に供給で
き、熱交換効率を向上できるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る熱交換装置の実施例を示し、第１
図は、第１実施例を用いて構成した冷媒自然循環式冷房
システムを示す全体システム構成図、第２図は第１実施
例の全体縦断面図、第３図はその平面図、第４図は第２
実施例の全体縦断面図、第５図は従来例の縦断面図であ
る。 ２・・・氷蓄熱槽 ３ａ・・・熱交換用配管 ４・・・冷水供給手段 １３・・・小孔 １５・・・水溜め部 Ｓ・・・氷浮遊面 出願人　株式会社　竹　中　工　務　店代理人　弁理士
　　杉　　谷　　　　勉第 図 ３日 第 図 男 「く ］Δ ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）氷を浮遊貯留する氷蓄熱槽の氷浮遊面の上方に冷
   媒の熱交換用配管を設け、前記熱交換用配管に前記氷蓄
   熱槽内の冷水を供給する冷水供給手段を付設したことを
   特徴とする熱交換装置。
2. （２）請求項第（１）項に記載の熱交換装置において、
   前記冷水供給手段によって供給された冷水を溜める水溜
   め部を設けるとともに、その水溜め部に前記熱交換用配
   管を浸漬し、かつ、前記水溜め部の底部に、溜められた
   冷水を浮遊した氷上に流下供給する多数の小孔を形成し
   てある熱交換装置。