JPH0339840A - 氷蓄熱設備 - 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、各種空調装置の冷熱源等として用いられる
もので、詳しくは、蓄熱用の冷媒を氷・液混相の状態で
貯留するための蓄熱槽と、冷熱消費部からの戻り冷媒液
を前記蓄熱槽内の貯留部の上面に散布するための散布手
段とを設けてある氷蓄熱設備に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の氷蓄熱設備では、前記散布手段を構成す
るに、第７図に示すように、満水状態に供給されてくる
戻り冷媒液を長手方向に分散形成した多数の噴射孔（１
４ａ）から噴射する散布管（１５）の複数を、蓄熱槽（
１）内の貯留物の上方箇所に分散させて配置していた。

また、第８図に示すように、前記の散布管（１４）を貯
留物の上方箇所に縦軸芯周りに回転自在に設け、その散
布管（１４）を駆動するモータ等のアクチュエータ（１
５）を設けたものも知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来技術によるときは、次のような問題が
あった。

つまり、散布管内の圧力（以下管内圧力と称する。）が
散布管の全長にわたって等しいと、散布管に形成した噴
射孔の全てから等しく戻り冷媒液を噴射できるのである
が、散布管への戻り冷媒液の供給圧で戻り冷媒液を噴射
孔から強制的に噴射させるため、噴射孔からの戻り冷媒
液の噴射によりその噴射孔よりも下流側の管内圧力が上
流側の管内圧力よりも低くなる圧力降下現象が生じる。

従って、その噴射孔からの戻り冷媒液の噴射による下流
側の管内圧力の降下を補正しないと、管内圧力が下流側
はど低くなり、その結果、噴射孔からの噴射量が下流側
の噴射孔からのものほど少なくなり、貯留物の上面全体
に戻り冷媒液を均等に分散させることができなくなる。

そして、このように戻り冷媒液の散布にむらが生じると
、貯留物の上層を形成する氷層の全体を戻り冷媒液の散
布により等しく融解できず、戻り冷媒液の散布量が多い
箇所では氷の細分化が進むものの、散布量が少ない箇所
では、氷が大きな塊となって、氷と戻り冷媒液との接触
面積が小さいことにより戻り冷媒液の冷却効率が低いも
のとなる。このことは、蓄熱の取出し効率が低下Ｉ７、
例えば、夜間に蓄熱し、昼間にその蓄熱を用いて冷房を
行なう場合、冷房負荷に見合った速度で蓄熱を取出せず
に良好な冷房を行えない反面、使用後も蓄熱槽内に氷、
つまり、蓄熱が残っていあといった無駄が生じる。

そこで、散布管の内径を下流側はど小にする等して、管
内圧力の降下を補正する必要が生じるのであるが、この
ような補正は、技術的に非常にむずかｌ、　（てコスト
が高く付く割には、精度良く達成することがむすかし７
く、現状においては実施されることが少ない。

しかも、後者の従来技術によるときは、散布管を駆動す
るモ・−夕等のアクチエエータが要ることから、メンテ
ナンスも含め、コストが高く付く。

本発明は、以上の点に着目したものであって、その目的
は、蓄熱の取出し効率を安価に向上しようとする点にあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による氷蓄熱設備の特徴構成は、前記散布手段を
構成するに、前記貯留物の上方箇所に、自由表面を形成
させる状態で前記戻り冷媒液を受容するための受容部を
、貯留物の上面の全域又はほぼ全域を覆う状態に配設し
、その受容部の底部の全域に、受容冷媒液を滴下させる
ための複数の孔を均等又はほぼ均等に分散させて形成し
てある点にある。

そして、前記氷蓄熱設備では、前記蓄熱槽内のうち貯留
物を貯留している貯留部に前記受容部から戻り冷媒液を
オーバーフローさせて受容部での液深さを設定以下に維
持するためのオーバーフロー通路を設けてあることが好
ましい。

〔作　用〕

上記の特徴構成によれば、受容部に受容された戻り冷媒
液は、自由表面を有することにより、その深さに相当す
る圧力をもって、底板の孔から滴下する。そして、受容
部の底板を水平に設置することにより、複数の孔夫々に
おける液深さを同−又はほぼ同一にすることができるた
め、複数の孔夫々から戻り冷媒液を滴下させる圧力を均
等又はほぼ均等にでき、複数の孔夫々からの戻り冷媒液
の滴下量を等しく又はほぼ等しくできる。このように戻
り冷媒液の滴下量が等しい又はほぼ等Ｉ１．い複数の孔
を底板の全面に均等又はほぼ均等に分散させて形成する
ことにより、貯留物の上面の全体に対して孔を均等又は
ほぼ均等に分散配置させであるため、貯留物の上面に戻
り冷媒液を均等又はほぼ均等に散布することができる。

そのため、貯留物中の氷層のうち上層部分が浮力と自重
とで多数の氷片が押し同められて塊状に結氷している蓄
熱状態で空調等の冷熱消費が開始された場合であっても
、それに伴なう戻り冷媒液により、塊状の上層部分の全
体を均等又は均等に融解させて、貯留物を水液混相の状
態にすることができる。

しかも、底板に孔が分散形成された受容部を設けるだけ
で良いため、メンテナンスに労力が要る駆動部や可動部
が不要である。

特に、オーバーフロー通路を設けると、受容した戻り冷
媒液の自由表面を冷媒液の戻り量の変動にかかわらず維
持できるため、蓄熱槽から冷熱消費部への冷媒取出し量
を自由に調整できる合理的な取出し形態としながらも、
前述した貯留物への戻り冷媒液の均−又はほぼ均一な散
布を実現できる。また、冷熱消費部との間での冷媒液の
循環、つまり、冷熱の取出しを長時間停止したとき、受
容部の底板に形成の孔に張−りた残留冷媒液が凍結して
孔が閉塞し、前記冷熱の取出しの再開時に冷媒液の循環
阻害や受容部の圧力上昇による底板の変形等を起すと考
えられるが、オーバーフロー通路の存在により、冷媒液
の循環を保証できることはもちろん、底板上には供給さ
れた温かい戻り冷媒液により孔に張った氷が融解して短
時間のうちに正常運転に入ることができる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、貯留物の上面全体に戻り冷媒液
を均等又はほぼ均等に散布して、氷層全体を均−又はほ
ぼ均一に融解することにより、戻り冷媒液全体の氷との
接触面積を増大させて、戻り冷媒液の氷による冷却、つ
まり、蓄熱の取出しを効率良く行え、しかも、そのため
の構成が底板に孔が形成された受容部を設けるだけのも
のであることにより、安価に実施でき、その上、メンテ
ナンスも容易な氷蓄熱設備を提供できるようになった。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

氷蓄熱設備は、第１図に示すように、蓄熱用の冷媒を氷
・液混相の状態で貯留するための蓄熱槽（１）と、冷熱
消費部（Ａ）からの戻り冷媒液を前記蓄熱槽（１）内の
貯留物の上面に散布するための散布手段と、製氷機（Ｂ
）からの氷・液混相冷媒を蓄熱槽（１）に供給するため
の冷媒供給手段とを設け、前記蓄熱槽（１）に、前記冷
熱消費部（Ａ）に冷媒を取出すための第１冷媒取出口（
ｌａ）と製氷機（Ｂ）に冷媒を取出すための第２冷媒取
出口（１ｂ）とを形成して構成してある。

前記蓄熱槽（１）は、その軸芯を上下向きとさせる円筒
状のものであり、底部近くに前記第１冷媒取出口（１ａ
）と第２冷媒取出口（１ｂ〉とが形成されている。

前記散布手段は、貯留物の上方箇所に、自由表面を形成
させる状態で戻り冷媒液を受容するための受容部（２）
を、貯留物の上面の全域を覆う状態に配設し、その受容
部（２）の底板（２Ａ）に、受容冷媒液を滴下させるた
めの複数の孔（２ａ）をほぼ均等に分散させて形成した
手段である。

前記受容部（２）の底板（２Ａ）は、蓄熱槽（１）内を
上下に仕切る大きさのもので、水平姿勢に配設されてい
る。つまり、受容部（２）は、蓄熱槽（１）の上部空間
をもって構成されている。

かつ、底板（２Ａ）は、その中心部を鉛直姿勢で上下に
貫通する状態で前記蓄熱槽（１）の底部に立設した支柱
（３）と蓄熱槽（１）の側板とに支持されており、フレ
ーム（２Ａ＋）と前記の孔（２ａ）を形成した有孔板（
２Ａ２）とから構成されている。加えて、底板（２Ａ）
は、複数箇所に底板（２Ａ）下部を点検するための点検
口部を備えており、点検口部は、前記有孔板（２Ａ、）
に形成した点検口（４Ａ）と、それを開閉するための把
手（４ａ）付きの蓋（４Ｂ）とから成る。もちろん、前
記蓋（４Ｂ）には、閉塞状態で底板（２Ａ）の一部とし
、て作用するよう前記の孔（２ａ）が分散形成されてい
る。

前記支柱（３）のうち、蓄熱槽（１）の貯留物の上面と
前記底板（２Ａ）との中間よりも下方に位置し、かつ、
蓄熱槽（１）の底部に脚（３Ａ）を介して支持される下
半部は、外側管（３Ｂ）に内側管（３Ｃ）を挿入し、そ
れら外側管（３Ｂ）と内側管（３Ｃ）の間に断熱材（３
Ｄ）（発泡ポリスチレン等）を充填した構造に構成され
ている。前記内側管（３Ｃ）の上下両端は開口しており
、外側管（３Ｂ）と内側管（３Ｃ）との上端は、それら
外側管（３Ｂ）と内側管（３Ｃ）との間の上端を閉塞す
るフランジ（３Ｅ）により連結されている。

前記脚（３Ａ）は、前記内側管（３Ｃ）の下端部に挿入
するとともに、内側管（３Ｃ）の下端面を受止める取付
板（３Ａｌ）の２枚を平面視で十字状に配置した状態で
前記蓄熱槽（１）の底部への取付台板（３Ａｔ）に固着
し、もって、内側管（３Ｃ）の下端開口（３ａ）を蓄熱
槽（１）内に開放させた状態で下半部を位置決め支持す
るように構成されている。

他方、前記支柱（３）のうち上半部は、前記外側管（３
Ｂ）と同径で、かつ、前記底板（２Ａ）を支持する支持
管（３Ｆ）から成る。前記支持管（３Ｆ）の上下両端は
開口しており、この支持管（３Ｆ）は、前記下半部の上
端と底板（２Ａ）との中間にその下端を位置させる状態
で配置され、その配置状態で下端側を前記下半部に支持
さている。前記支持管（３Ｆ）の下半部への支持構造は
、前記支持管（３Ｆ）の下端部に挿入するとともに、支
持管（３Ｆ）の下端面を受止める支持板（３Ｇ）の複数
を周方向に間隔を隔った配置で前記フランジ（３Ｅ）に
連設し、もって、支持管（３Ｆ）の下端開口（３ｂ）と
内側管（３Ｃ）の上端開口（３ｃ）とをともに蓄熱槽（
１）内に連通させる状態で支持するように構成されてい
る。

そして、前記支持管（３Ｆ）には、前記受容部（２）か
ら戻り冷媒液を支持管（３Ｆ）内にオーバーフローさせ
て受容部（２）での液深さを設定以下に維持するための
オーバーフロー口（６）が形成されている。つまり、支
持管（３Ｆ）および内側管（３ｃ）の内部をもって、蓄
熱槽（１）のうち貯留物を貯留する貯留部、具体的には
蓄熱槽（１）の底部近くへのオーバーフロー通路（７〉
が形成されている。もちろん、前記支持管（３Ｆ）の下
端とフランジ（３Ｅ）との間も、貯留物のうち上層の氷
層上に留った戻り冷媒液をオーバーフロー通路（７）に
オーバーフローさせてその氷層上の貯留戻り冷媒液の表
面を設定レベル以下に保持するオーバーフロー口（８）
として作用するのみならず、オーバーフロー通路（７）
のうち断熱材（３Ｄ）で囲まれている部分内の冷媒液が
凍結した場合において、受容部（２）からオーバーフロ
ーした冷媒液を貯留部に排出するための口としても作用
する。

加えて、支持管（３Ｆ）の内部は、その上端開口（３ｄ
）が大気に開放していること、オーバーフロー口（６）
、（７）を介して受容部（２）および貯留部に連通して
いることにより、受容部（２）および貯留部の内部を大
気圧とする導圧通路としても機能する。

更に、前記支持管（３）には、冷媒戻り配管（９）の２
つの吐出管（９Ａ）からの戻り冷媒液を受容し、底部に
分散形成した複数の孔（１０ａ）から前記受容部（２）
に滴下供給する散水パン（１０）が同芯状に取付けられ
ている。

なお、前記断熱材（３１））としては、蓄熱に伴ってオ
ーバーフロー通路（７）内の冷媒液が周りの冷媒液で凍
結するのを防止できる断熱性を有することが好ましい。

前記冷媒供給手段は、蓄熱槽（１）内の底部近くに、水
平姿勢の複数の供給管（１１）を横方向に間隔を隔てて
平行に配置し、それら供給管（１１）の夫々に、管長手
方向に沿ったスリット状の供給口（ｌｌａ）を管長手方
向に間隔を隔てて形成し、もって、氷・液混相冷媒を薄
層の層流として蓄熱槽（１）の貯留物内に供給するよう
に構成されている。

（１２）は蓄熱槽（１）の蓋であり、（１３）は、外側
管（３Ｂ）と内側管（３Ｃ）とにフランジ（３Ｅ）を溶
接する際の発熱による断熱材（３Ｄ）の破損を防止する
ための遮熱材（石綿等）である。

上記の構成によれば、受容部（２）内の戻り冷媒液は、
各社（２ａ）からその液深さに相当する圧力と自由表面
に作用する大気圧とをもって滴下し、底板（２Ａ）が水
平であることにより、全ての孔（２ａ）から等しく滴下
する。その結果、貯留物の上面全体に戻り冷媒を均等に
分散することができるのである。しかも、支持管（３Ｆ
）のオーバーフロー口（７）の存在により、底板（２Ａ
）の孔（２ａ〉に異物による目詰りが生じた場合でも、
蓄熱槽（１）における貯留部への冷媒液の戻しを保証で
きる。その上、氷が１枚の層状物となっている場合、受
容部（２）から散布した戻り冷媒液がその層状物の上方
に留り、貯留部へ戻されなくなるが、そのような場合で
あっても、オーバーフロー口（８）の存在により、その
層状物上の留り冷媒液を蓄熱槽（１）の底部近くに戻す
ことができる。加えて、散水パン（１０）を設けてある
ため、底板（２Ａ）への冷媒液の落下圧力の平均化を図
って、底板（２Ａ）の孔（２ａ）からの滴下を安定させ
ることができる。

因に、底板（２Ａ）の直径（Ｄ）を３５５０ｍｍ、孔（
２ａ）の径を６ｍとし、冷媒液の流量（Ｑ）を最小で４
４０１　／ｍｉｎ、最大で２２００　（１／ｍｉｎと設
定し、最大流量時に受容部（２）での液深さ（Ｈ）を１
００閣に保つように設定した場合、全面で均一に滴下す
るための孔（２ａ）の配置仕様は次のようになる。

つまり、Ｑを２２００１　／ｍ１ｎＳＨを１００Ｍとし
てＱ＝ＣＡｌｉ「から面積（Ａ）を求め、その面積（Ａ
）と孔（２ａ）の直径とから孔（２ａ）の個数（Ｎ）を
計算し、第６図に示すような配置パターンでのピッチ（
Ｐ）を、Ｄ＝　１．１５ＰＮ’・５を用いて求める。そ
の結果は、Ｎ＝　１０９６、Ｐ＝９０ｍｍである。

〔別実施例〕

以下、本発明の別実施例を示す。

〔ｌ〕上記実施例では、蓄熱槽（１）として、耐圧性に
勝れ、しかも、冷媒液の滞留のない円筒形、つまり、横
断面形状円形の内部を備えたものを示したが、冷媒液の
滞留をなくして蓄熱槽（１）内での冷媒液の流動をスム
ーズに行なわせることで効率の良い蓄熱および蓄熱取出
し、のみを考えた場合には、横断面形状円筒の内部を備
えていれば良く、外部の形状は問わない。もちろん、蓄
熱槽（１）としては、角型等、他の形状のものであって
も良い。また、蓄熱槽（１）としては、円錐台や角錐台
等、横断面積が高さによって異なる形状に内部が形成さ
れたものであっても良い。要するに、蓄熱槽（１）の形
状、構造は適宜変更可能である。

〔２〕上記実施例では、支柱（３）内に形成したオーバ
ーフロー通路（７）の貯留部側の開口を支柱（３）の下
端開口（３ａ）とした、つまり、貯留部の下部に形成し
たが、貯留部側の開口は貯留部の上部にのみ設けても良
い。

〔３〕上記実施例では、オーバーフロー通路（７）を支
柱（３）内に形成させて部材の兼用化を図ったが、オー
バーフロー通路（７）は支柱（３）とは別に形成しても
良い。

〔４〕尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利に
する為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面
の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図の実施例を示し、第１図は全体の縦断
面図、第２図は要部の縦断面図、第３図、第４図は要部
の横断平面図、第５図は要部の切欠き斜視図、第６図は
孔の配置図である。 第７図、第８図は従来例を示す要部の縦断面図と横断底
面図である。 （１）・・・・・・蓄熱槽、（Ａ）・・・・・・冷媒消
費部、（２）・・・・・・受容部、（２Ａ）・・・・・
・底板、（２ａ）・・・・・・孔、（７）・・・・・・
オーバーフロー通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蓄熱用の冷媒を氷・液混相の状態で貯留するための
   蓄熱槽（１）と、冷熱消費部（Ａ）からの戻り冷媒液を
   前記蓄熱槽（１）内の貯留部の上面に散布するための散
   布手段とを設けてある氷蓄熱設備であって、前記散布手
   段を構成するに、前記貯留物の上方箇所に、自由表面を
   形成させる状態で前記戻り冷媒液を受容するための受容
   部（２）を、貯留物の上面の全域又はほぼ全域を覆う状
   態に配設し、その受容部（２）の底部（２Ａ）の全域に
   、受容冷媒液を滴下させるための複数の孔（２ａ）を均
   等又はほぼ均等に分散させて形成してある氷蓄熱設備。 ２、前記蓄熱槽（１）内のうち貯留物を貯留している貯
   留部に前記受容部（２）から戻り冷媒液をオーバーフロ
   ーさせて受容部（２）での液深さを設定以下に維持する
   ためのオーバーフロー通路（７）を設けてある請求項１
   記載の氷蓄熱設備。