JPH0339838A - 蓄熱槽 - 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〕 この発明はオフィスビル、病院等の大規模な空気調和設
備の熱源蓄熱用に使用される蓄熱槽に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来より、この種の空気調和設備としては、水を取り込
んで氷に生成する製氷機と、その氷を貯える蓄熱槽と、
この蓄熱槽に貯えられた氷又は製氷機から発生する温水
によって熱交換を行う熱交換機とを備えており、前記蓄
熱槽に貯えた氷を熱交換機に送って冷房作用をなすとと
もに、製氷機で製氷中に発生する温水を前記熱交換機に
送って暖房作用をなすようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記蓄熱槽は建物の地下等にその一部を利用
してコンクリートで形成されているのが一般的なので、
もともと充分な保温対策が取られていないという問題点
がある。

従って、本発明は充分な保温効果を得ることができる蓄
熱槽を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、少なくとも槽本体の
側面にその形状に沿った保温層を設け、この保温層の表
面を内部に保温部材を有する複数のパネル体で覆ったと
いう手段を採用している。

〔作用〕

槽本体の側面には保温層と、パネル体に設けられた保温
部材とによって外部から遮断された空間部が設けられる
とともに、その空間部内には前記保温層及び保温部材が
充填されているので、蓄熱槽内に貯えられた熱がこの部
分を通って外部に逃げにくくなり、保温効果が向上する
。

また、前記保温部材と保温層との間に空気層を設ければ
、前記保温効果はさらに向上する。

〔実施例〕

以下、この発明を具体化した一実施例を第１図〜第１８
図に従って説明する。

先ず、本実施例の空気調和設備の概略を説明すると、第
２図に示すように、この設備は水を取り込んでスラリー
状の氷（以下、単に氷という）Ｒに生成する製氷機２と
、この氷Ｒを貯える蓄熱槽１と、蓄熱槽１に貯えられた
氷Ｒを取り込んで熱交換を行う空調機３とを備えており
、蓄熱槽１と製氷機２とには蓄熱槽１内の水を図示しな
いポンプによって製氷機へ取り込むための吸水管４と、
製氷機２で生成した氷を再び蓄熱槽内へ送り込むための
吐出管５とが各々接続されている。前記蓄熱槽１と空調
機３とには図示しないポンプによって蓄熱Ｍｌから氷を
取り込むための供給管６が接続されており、前記空調機
３には熱交換が終わって温度の高くなった水を再び蓄熱
槽１に戻すための送水管７が接続されている。

前記蓄熱槽１は第３図、第「図に示すように、槽内平断
面形状が略円形となる円筒状に形成され、ビルの屋上に
設けられた３条のベースコンクリート８に対して支持枠
９を介して支持固定されている。

前記支持枠９は第１図、第７図に示すように、ベースコ
ンクリート８上に載置されるとともに、上部フランジ部
９ｅ及び下部フランジ部９ｆを備えた断面積チャンネル
状で全体が円筒状に形成された鋼材よりなる周縁部９ａ
と、この周縁部９ａ内に一定間隔をおいて架設された複
数本の断面横巾状の鋼材よりなる弧部９ｂと、これらの
弧部９ｂ間にこの弧部９ｂと直交するように一定の間隔
をおいて架設された複数本の断面逆り状の補強部９Ｃと
から構成されており、前記補強部９ｃ、弧部９ｂ及び周
縁部９ａの各上端面は同一平面を形成するようになって
いる。前記周縁部９ａは４分割されるとともに、図示は
しないが互いの端部を突き合わせて内側から補強部材を
当ててボルトとナツトにより一体化されている。前記突
き合わせ部分の略中間部となる周縁部９ａの前記下部フ
ランジ部９ｒと対向する部分には前記周縁部９ａの軸心
方向内方へ延びる板状の固定部９ｄが取着されており、
この固定部９ｄにおいて前記ベースコンクリート８から
突出された基礎ボルト１０に対してナツト止めすること
によって前記支持枠９がベースコンクリート８に対して
支持固定されるようになっている。

前記支持枠９上には第１図、第８図に示すように、前記
上部フランジ部９ｅを含む直径と略同−の直径をなす遮
蔽部材としてのステンレス製の基板１１が載置されてお
り、この基板１１上には枠体１２がｉ置されている。前
記枠体１２は前記周縁部９ａの上部フランジ部９ｅと同
心円状をなす木製の本体側周縁部１３ａと、同本体側周
縁部１３ａ内における前記弧部９ｂ及び補強部９ｃに対
応する位置において、互いに直交するように配置された
同じく木製の本体側監部１３ｂ及び本体側補強部１３ｅ
とから構成されており、これらはそれぞれ内角柱状の木
材にて形成されている。前記枠体１２内において前記本
体側監部１３ｂ及び本体側補強部１３ｅによって区画さ
れた空間部には発泡スチレン樹脂製の保温材１４が充填
されており、この保温材１４、本体側周縁部１３ａ、本
体側補強部１３ｃ及び本体側監部１３ｂの各上端面は同
一平面を形成している。

前記枠体１２上には正十二角形状をなす底面としてのス
テンレス製の底板１５がｉａｚされており、この底板１
５、前記枠体１２及び基板ＩＪによって囲まれる空間部
が前記枠体１２外部と遮断されるようになっている。

前記底板１５の外縁を構成する各辺部１５ａより所定長
さ内方へ離れた部分には筒状をなすステンレス製の槽本
体１６が載置されている。前記槽本体１６は第５図に示
すように、同径で最上段のものが他の３つのものの半分
の高さに形成された合計四段のステンレス製の円筒を積
み重ねることによって形成されている。各円筒はそれら
の接合部分となる槽本体１６の外側面において、互いに
当接するフランジ部１７が等間隔をおいてクサビ止め溶
接されるともに、槽本体１６の内面側において、その突
き合わせ部分が溶接固定されている。

前記槽本体１６はその下端を前記底板１５に対し溶接固
定されるとともに、前記下端外周にはその軸心方向外方
へ向かう断面り字状の固定部材１８が溶接固定されてお
り、この固定部材１８と前記上部フランジ部９ｅこの間
にボルト１９を貫通してナフト２０止めすることによっ
て支持枠９に対して蓄熱槽１が連結固定されるようにな
っている。なお、図示はしないが、固定部材１８には一
定の間隔をおいて補強用リブが設けられている。

前記底板１５の外縁を構成する各辺部１５ａと前記基板
１１の外縁との間には第１図に示すように、支持板２１
が連結されている。同支持板２１は前記辺部１５ａから
上方に延びる垂立片２１ａと、同じく辺部１５ａから斜
め下方に延びる斜状片２１ｂとからなり、同斜状片２１
ｂの先端部は基板１１と前記本体側周縁部１３ａとの間
に挟着固定されている。前記支持板２１の斜状片２１ｂ
、底板１５及び本体側周縁部１３ａにより囲まれる空間
部には発泡スチレン樹脂製の保温材２２が充填されてい
る。なお、支持板２１の垂立片２１ａの内側、すなわち
槽本体１６と対応する側には後述する保温パネル２３の
うち最下部の保温パネル２３の下端部が位置決め支持さ
れている。

前記槽本体１６の側面には第１図、第３図、第４図に示
すように、その形状に沿って吹き付けられた発泡スチレ
ン樹脂による保温層としてのラギング１ｉ２４が施され
ており、その表面には複数個のステンレス製のパネル体
としての保温パネル２３が前記槽本体１６の側面全体を
覆うように密着して取付けられている。前記保温パネル
２３は第１１図、第１２図に示すように、前記底板１５
の各辺部１５ａと同一長さの正面正四角形状に形成され
ており、その中央部にはほぼ半球状をなす凸部２３ａが
形成されている。前記保温パネル２３の両縁部は内側に
折曲形成されており、第４図に示すように、各パネル２
３が槽本体１６の側面を覆うように配置されたとき、各
パネル２３の描く軌跡が略円状を描くようになっている
。前記保温パネル２３の槽本体１６側となる内側には第
１図、第９図、第１０図に示すように、前記槽本体１６
の側面形状に沿うように湾曲形成された発泡ポリエチレ
ン樹脂製の保温部材２５が嵌合されており、前記槽本体
１６と保温パネル２３との間に外部から遮断された空間
部を形成するようになっている。

なお、前記保温パネル２３は槽本体１６の側面から突出
形成された取付ボルト２３ｂに対してナツト止めされて
いる。

槽本体１６の下部側面には第２図〜第６図に示すように
、製氷機２と連結される前記吸水管４と、空調機３へ連
結される前記供給管６が貫設されるとともに、作業者の
確認可能な高さの位置に槽内部点検用の二重ガラス構造
の下部点検口２６が設けられている。同じく槽本体１６
の下部側面の前記吸水管４及び供給管６よりも上方とな
る位置には製氷機２から延設された前記吐出管５が貫通
されている。

前記吐出管５は第４図に示すように、先端が閉塞された
４本のパイプからなり、嵌入された蓄熱槽１内において
互いに平行に配列され、各パイプの周面上側にはパイプ
の長手方向に一定の間隔をおいて上向きの長孔２７が複
数個形成されている。

同長孔２７は吐出される氷Ｒの流速による槽内下部にお
ける乱流を防止するため、同長孔２７から吐出される氷
Ｒが１ｍ上昇するとその流速による周囲への影響がなく
なるようにその孔部分が計算して求めた大きさに形成さ
れている。

因に、この実施例においてはパイプ断面積を５Ｏａａ、
氷Ｒのパイプ向流量Ｑを１４０　ｊ！　／　ｍ　ｉ　ｎ
とし、同パイプに幅’ｌｃｓ、長さ５０ｃ１１の長孔２
７を３箇所設けている。従って、長孔２７により構成さ
れる吐出孔の面積Ａは、 Ａ−（０，５Ｘ０．０２）Ｘ３−０．０３ｒｒｒと求め
られ、同吐出孔からの氷Ｒの初流速ｖＯは、Ｖｏ−Ｑ／
Ａ から０．０７８ｍ／ｓと求められる。そして、ここから
静止流体内における粉流定数を３．５（実験値）として
、吐出孔からの距離χが１ｍの位置での氷Ｒの流速Ｕｍ
を求めると、 Ｕｍ＝　（３，５ＸＵｏ）／ｌｘじ賞丁下〒＝２．７３
Ｘ１０　　ｍ／ｓ よって、長孔２７から吐出された氷Ｒは１ｍ上昇した位
置ではその流速により槽内周囲への影響を与えることの
ない層流となる。

なお、前記吐出管５は各バイブ先端部を底板１５から立
設した支持棒２８により水平状態に固定支持されている
。

槽本体１６の中間部−側面には第１３図、第１４図に示
すように、第一転倒防止部材２９の先端が溶接固定され
、同第−転倒防止部材２９はその基端がコンクリート梁
Ａにボルト着されている。

槽本体１６に対し前記第一転倒防止部材２９と１８０度
反対間であって同槽本体１６の上端近傍の一側面には第
二転倒防止部材３０の先端が溶接固定され、同第二転倒
防止部材３０はその基端がコンクリート梁Ｂにボルト着
されている。そして、前記梁Ａよりも梁Ｂの方が槽本体
１６の外周面に対して離間して設けられているため、第
一転倒防止部材２９のアーム部２９ａよりも第二転倒防
止部材３０のアー・ム３０ａの方が長く形成されている
。

槽本体１６の上部側面、すなわち最上段の円筒部分には
第３図、第５図、第６図に示すように、前記下部点検口
２６と同様の上部点検口３１が設けられており、槽本体
１６の平断面略中心点を通り水平方向に延びる直線が同
本体１６の上部側面と交差する二位置には光センサ用窓
３２が設けられている。前記最上段の円筒部分には熱交
換後の水を送るために空調機３から配設された送水管７
と、冷媒給水管３３が貫通されている。

槽本体１６の上端縁には断面すげ傘状の天板３４が嵌合
され、その周縁部が槽本体Ｉ６に対し溶接固定されてい
る。同天板３４の上面には第６図に示すように、中央に
後述する支柱３５の上端部が露出し、同支柱３５を中心
として四方に内部点検入口としてのマンホール３６が設
けられてイル。

前記天板３４の上面におけるマンホール３６の両側には
槽内温度検知用サーモバイブと検知用予備孔３８とがそ
の上端を露出させている。前記天板３４の上面には図示
はし７ないが前記槽本体１６側面と同様に発泡スチレン
樹脂によるラギング層が施され、その上には第３図に示
すように、ステンレス製の被覆板３９ａが被覆されてい
る。前記被覆板３９ａの上面周縁部（こは手摺り３９が
設けられ、開平摺り３９にはこの手摺り３９に連結され
た手摺りはしご４０が槽本体１６の一側面に沿って下方
へ延設されている。

また、蓄熱槽１内の中央部には第４図、第５図、第１５
図に示すように、底板工５から天板３４を貫通する筒状
の支柱３５が立設されている。同支柱３５と平行に蓄熱
槽１内の一側部には槽内の温度検知用サーモバイブ３７
が底面１５から天板３４を貫通して立設されている。前
記支柱３５の天板３４より上方に露出した上端部には通
気孔４１が設けられる乙ともに、支柱３５下端部の底Ｉ
Ｎ　１５に対して同文柱３５を固定支持する支持部材４
２との接合部分には開口４３が形成されている。

蓄熱Ｉ！ｉｉ内において前記支柱３５の上部には第１５
図〜第１８図に示すように、槽本体１６内周面と水平状
態で密着嵌合する主散水板４４が取着され、同主散水板
４４よりさらに上部には断面が盆状であって主散水板４
４に比較して小径に形成された開数水板４５がその中央
部で取着されている。前記主散水板４４は前記槽本体１
６の上部側面に設けられた上部点検口３１及び光センサ
用窓３２の設置位置より上方であって、同じく給水管３
３及び送水管７の貫通位置よりも下方に位置し、槽本体
１６の内周面間に架設したアングル４６上にスポット溶
接されている。前記開数水板４５の上方には蓄熱槽１内
において二叉に分岐された送水管７の注水口７ａが注水
可能に配置されている。

前記支柱３５における主散水板４４と開数水板４５との
間にはオーバーフロー孔４７が設けられている。この実
施例では主散水板４４より１０ｅｍ上方の位置に設けら
れている。前記支柱３５には前記主散水板４４の直近下
方の位置に連通孔４８が設けられている。そして、前記
通気孔４１、オーバーフロー孔４７、連通孔４８及び開
口４３は相互に連通状態となっており、支柱３５はオー
バーフローパイプ及び槽本体１６内の負圧調節用パイプ
としての機能もはたすようになっている。前記支柱３５
は前記連通孔４８と開口４３との間の部分に内筒４９が
形威され、同文柱３５内周面と内筒４９の外周面との間
隙には発泡ポリウレタン樹脂５０が充填されて二重構造
となっている。

前記主散水板４４は蓄熱槽１の平面形状を分割して形成
されて１０枚のパンチングボード５１から構成され、各
パンチングボード５１間の接合面及び槽本体１６の内周
面との接合面はスポット溶接されている。

なお、５２は前記支柱３５を貫通させるための支柱貫通
孔であり、５３は温度検知用のサーモパイプ貫通用孔、
５４は予備用の貫通孔である。また、５５は前記マンホ
ール３６の下方に位置する点検孔である。

前記主散水板４４を構成する各パンチングボード５１に
は上方から小径の断面テーバ状に形威された主滴下孔５
６が設けられている。この主滴下孔５６は蓄熱槽１内の
水面へ水を均一に滴下させるための孔であり、前記送水
管７より開数水板４５を介して主散水板４４上に注入さ
れ滞留した水が水位を４Ｎ〜１０ｃｍの間に保って均一
滴下がはかれるようにその孔の大きさと数が計算されて
いる。

因に、この実施例では主散水板４４の直径りを３．５５
（ｉｎ、主滴下孔５６の径を６ｆｌとし、散水量Ｑを最
大で２２００１７ｍ１ｎ、最小で４４Ｑｌ／ｍｌｎと設
定した場合の前記均一滴下をするための主滴下孔５６を
次のように配置している。

すなわち、流量係数Ｃを０．７６（実験値）、−１１；
　　　ユ 主滴下孔５６の面積Ａを２．８３Ｘ１０　　ｍ、主散水
板４４上の水位高さＨをＯ，ｉｎとして主滴下孔５６の
単位当りの散水量Ｑｌを・ Ｑ、−ＣＡ杵］〒 から求め、次に主滴下孔５６の数Ｎを、Ｎ−Ｑ／Ｑ　　
から求めている。その計算の結果はＱ、＝１．８０７處
／ｍ・ｉｎ、Ｎ＝１２１７個である。そして、さらに第
１７図に示すような配置パターンでのピッチＰを、 Ｄ−１，１５ＰＮ　　を用いて求め、各主滴下孔５６間
のピッチＰを９０ｉｎとしている。

なお、前記のように計算上水められる孔の数は１２２２
個であるが、スポット溶接された各パンチングボード５
１の隙間から漏れることを考慮し、実際には１０９６個
の主滴下孔５６が設けられている。

また、前記主散水板４４上に設けられた開数水板４５に
は送水管７の注水口７ａより注水され滞留した水を主敗
水ｖｉ、４４へ滴下するための断面テーパ状の開演下孔
５７が１２個設けられており５、＝、の開演下孔５７は
前記主滴下孔５６よりも径が大きく形威されている。

次に、上記のように構成された空気調和設備の作用・効
果につい′Ｃ説明する。

先ず、給水管３３から給水された蓄熱槽１内に貯えられ
た水は吸水管４を介して製氷機２へ送られる。製氷機２
により生成された氷Ｒが吐出管５の長孔２７を介して蓄
熱槽１内下部へ吐出される。

突出される氷Ｒは長孔２７から１ｍ上昇すると流速がほ
ぼＯとなり、その後は水と氷Ｒとの比重差により層流で
上方へ流動する。従って、蓄熱層１内下部に乱流は起き
ず、また氷Ｒは上方へ流動するので吐出管５の下方には
常に冷水が貯留される。

このとき、前記吐出管５は先端が閉塞されたパイプの周
面上側に長平方向に上向きの長孔２７を一定間隔おいて
形威し、氷Ｒを吐出管５の先端から主流速のままで吹き
出すことなく、その長孔２７から上方へ主流速を抑制し
て吐出するようにしているので、蓄熱槽１内に乱流を起
こさず、層流で氷Ｒを上方へ流動させることができる。

従って、槽内高温部と低温部との混合を防ぎ、適切な温
度分布を維持できるとともに、吐出管５の下方に常に冷
水を貯留できるので熱使用効率を上げることができる。

この状態から供給管６を介して蓄熱槽１内下部の冷水が
空調機３へ送られる。このとき前記蓄熱Ｎ１は槽内形状
が円筒状となっているので、槽内の氷Ｒ及び冷水は全体
的に流動しその一部が停滞することはなく、槽内容量を
１００％有効に利用することができる。しかも、円筒状
とすることにより、同一容積なら槽本体ｉ６を高くする
ことによって設置面積を小さくできるとともに、槽内湯
度分布を上下で高温部、低温部に分けられるので、ムラ
のない温度分布で良好な熱交換が実現できる。

また、吸水管４又は供給管６を介してＮ熱槽１内下部の
冷水が槽外へ送り出されると、これに伴い槽内水位が下
がる。すると槽内の水面上空間は負圧となるが通気孔４
１及び連通孔４８を介して外気と連通され負圧調整がさ
れる。

空調機３を経て温度の高くなった水が送水管７の注水口
７ａを介して開数水板４５上へ注水されると、その水は
開演下孔５７から主散水板４４上−１滴下されるととも
に、主散水板４４上に滞留した水は主滴下孔５６から槽
内全面に均一に滴下される。このとき、前記開数水板４
５と主散水板４４との二段構造による滴下構造を用いた
ので、蓄熱槽１内の水面全体により安定的で均一に滴下
させることができ、その結果、槽内上部の氷Ｒと滴下さ
れた温かい水との間で均一に効率よく速やかに熱交換を
行うことができる。

主散水板４４上に滞留する水が滴下能力を越える所定高
さ以上（この実施例ではｉｏａｍである）の水位に達す
ると、支柱３５のオーバーフロー孔４７からオバーフロ
ー水が支柱３５内を通り蓄熱槽１内下部の冷水側に開口
４３を経て流出されるので、主散水板４４を通して常に
適切な滴下状態を維持させることができる。

主散水板４４上の水が全部滴下されると、その際、主滴
下孔５６は残存する水の表面張力により水の幕で塞がれ
る。このとき、同主滴下孔５６は上方が小径の断面テー
バ状となっているので、塞がれるのは主滴下孔５６の上
方の小径部のみであり、その結果、槽内下方からの冷気
により凍結した場合には主滴下孔５６の深さ方向の上方
一部だけが凍結される。従って、新たに温度の高（なっ
た水が主散水板４４上に滴トされると前記凍結は簡単に
解除される。

蓄熱槽１内の水位が主散水板４４の直近下方まで上昇す
ると、すなわち氷Ｒが多量となり体積膨張した氷Ｒが増
え１ぎると、光センサ用窓３２を通して光センサがこれ
を検知し製氷機２の稼動を制限する。

１２ｇ槽１の底板１５にはその底板１５と前記枠体１２
と基板１１とによって同枠体１２の外部から遮断された
空間部が設けられるとともに、その空間部内に保温材１
４を充填したので５゜蓄熱槽ｌ内に貯えられた熱がこの
部分を通って外部に逃げに（くなり、保温効果が向上す
る。また、前記枠体１２として熱１を導率の低い木材を
用い、枠体１２内を複数個の空間部に仕切ることによっ
て前記保温効果をさらに向上させることができるととも
に、木材はコンクリートに比較して柔軟性のある材質な
ので、衝撃を吸収して防振効果をも発揮する。

前記ステンレス製の保温パネル２３は外部からの衝撃に
対し槽本体１６を保護するとともに、槽本体ｉ６のラギ
ングＮ２４と前記保温パネル２３の内側に設けられた保
温部材２５とによって蓄熱槽１内に貯えられた熱の外部
への熱放出を防止して保温効果を向上させることができ
る。さらには１、前記保温部材２５とラギング層２４と
の間に空父層を設けたので、前記保温効果は一層向上さ
れる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば次に示すように変更して具体化することも可能で
ある。

（１）前記本体側弧部１３ｂ及び本体側補強部１３ｃの
本数を任意に変えること。

（２）保温材１４の材質を本実施例の発泡ポリエチレン
樹脂以外のグラスウール等に変えるこ２；。

〔効果〕

以上詳述したように本発明によれば次に示す特有の効果
を特徴する 請求項１の蓄熱槽においては、槽本体の側面を保温層と
内部に保温部材を設けた複数のパネル体とで覆うことに
より、前記槽本体の側面とパネル体との間に空間部を形
威し、しかも、この空間部には前記保温層と保温部材を
設けたので、槽本体内に貯えられた熱がこの部分を通っ
て外部に逃げにくくなり、保温効果を向上させることが
できる。

請求項２の蓄熱槽においては、前記保温層と保温部材の
間にさらに空気層が設けられているので、前記保温効果
をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部を示す蓄熱槽底面の断面図、第２
図は本発明を具体化した空気調和設備の概略図、第３図
は蓄熱槽の正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、
第５図は第３図から保温パネル等の外装を取り除いた正
面図、第６図は第５図の平面図、第７図は支持枠の平面
図、第８図は枠体の平面図、第９図は保温部材の正面図
、第１０図は第９図の平面断面図、第１１図は保温パネ
ルの正面図、第１２図は第１１図の平面断面図、第１３
図は転倒防止部材の取付位置を示す概略側面図、第１４
図は第１３図の平面図、第１５図は蓄熱槽の部分破断断
面図、第１６図は第１５図における主散水板と開数水板
とを示す平面図、第１７図は主散水板の平面図、第１８
図は第１７図の部分拡大断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも槽本体（１６）の側面にその形状に沿っ
   た保温層（２４）を設け、この保温層（２４）の表面を
   内部に保温部材（２５）を有する複数のパネル体（２３
   ）で覆ったことを特徴とする蓄熱槽。 ２、前記パネル体（２３）の保温部材（２５）と前記保
   温層（２４）との間には空間部が形成されている請求項
   第１項に記載の蓄熱槽。