JPH10170171A - 熱交換要素を収納するための容器 - Google Patents

熱交換要素を収納するための容器

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JPH10170171A
JPH10170171A JP9148219A JP14821997A JPH10170171A JP H10170171 A JPH10170171 A JP H10170171A JP 9148219 A JP9148219 A JP 9148219A JP 14821997 A JP14821997 A JP 14821997A JP H10170171 A JPH10170171 A JP H10170171A
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tank
spiral
tube
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outside
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器を構成するためにその熱交換要素を
収納するに適した容器を提供する。 【解決手段】 一方が他方の内側に配置される内側タン
クと外側タンクとからなり、それらが断熱材によって分
離され、内側タンクの外側は凸状断面の補強リングによ
り拘束されてなる平行かつ垂直な壁を有する熱交換要素
を収納するのに適する剛体の容器。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換器を構成する
ためにその熱交換要素を収納するに適した容器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のビルディングの冷暖房システム用の熱交換器は、一般
的に多数の平行熱交換パイプが通っている相変化媒体が
充満している容器からなっている。相変化媒体は通常は
水をベースにしており、冷気を貯蔵、放出するために水
と氷との間で相変化する。典型的には熱交換要素を構成
しているチューブは入口マニホールドと出口マニホール
ドの間においてコイル状に配列されている。
【０００３】従来の熱交換要素は、コイルの上下相対位
置を保持するための垂直に配置されたスペーサー要素を
有している。それらのチューブは、相変化媒体全体にわ
たる温度勾配を最小にすべく相互に近接されかつ前方へ
流れるチューブが後方へ流れるチューブの間に介在させ
られている。この方法により、氷が相変化媒体全体にわ
たって一時に形成されるとともに、水を上方へ押しやる
よう意図されている。このようにして容器の壁体に圧力
が加えられるのを防いでいる。しかしながら実際面で、
容器はしばしばある程度の膨張を許すように可撓性材料
で製造される。
【０００４】熱交換要素は慣習上、プラスティックチュ
ーブをコイル状に巻いて製造されている。これは時間が
かかるだけでなくやっかいな操作であり、またコイルを
均等間隔にかつつぶれやねじれを生ずることなく巻くこ
とはほとんど不可能に近い。不均等な間隔は、相変化媒
体に温度勾配を生じさせ、ねじれはコイル内に受け入れ
がたい圧力降下を生じさせる。さらに、プラスティック
チューブはそれぞれが１００ｍぐらいのチューブを保持
しているスプールから取出されるが、チューブはスプー
ルに巻かれていたときその形状が記憶されてしまうの
で、チューブがスプールに巻かれていたときの形状に戻
ろうとする傾向の原因となる。この傾向はチューブを熱
交換要素に望まれるコイル形状に巻くことをさらにむず
かしく、また望ましいコイル形状に保持することを非常
にむずかしくする。
【０００５】熱交換器の製造において、さらに直面する
問題は、その要素はその浮力により動くことを防止する
ために容器内にしっかりと固定されることが望まれると
いうことである。その固定手段は、水が綿密に監視され
ることなく容器にしばしば注入されるときに、熱交換器
の機能を維持するために十分に強固なものでなければな
らない。
【０００６】その他に多くの問題が従来の熱交換器や熱
交換要素、そしてそれらの製造に伴なっている。たとえ
ば組立中の部品の耐圧テストは困難であり、したがって
高価な予備テストを要することになる。
【０００７】本発明は熱交換器を構成するためにその熱
交換要素を収納するに適した容器を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】熱交換要素の製造法の一
例によれば、（ａ）変形可能なプラスティック材のチュ
ーブを押し出す工程、（ｂ）チューブを、硬化する前に
実質上平面内に横たえながら連続したうず巻形に巻く工
程、（ｃ）そのうず巻き形状を保持するために、チュー
ブのうず巻を少なくとも１本の間隔棒の長手方向に沿っ
て係止する工程、（ｄ）多数のチューブのうず巻を上下
方向に１個ずつ配列する工程、（ｅ）各うず巻の一端を
入口マニホールドへ連結し、他端を出口マニホールドに
連結する工程からなる熱交換要素の製造法が提供され
る。
【０００９】チューブはＰＶＣ、ナイロン、あるいは他
の適切な材料から製造できるが、とくにポリエチレンの
ペレットから押し出すのが好ましい。
【００１０】チューブは巻かれる前に冷却され、そして
チューブ温度が４０℃から６０℃程度の間に巻き付け台
上で巻かれるのが好ましい。
【００１１】間隔棒は放射状に延設するのが好ましく、
またその長手方向にチューブの外径を配置するのにふさ
わしいサイズのノッチが設けられるのが好ましい。ひと
たびチューブ１個の完全なうず巻が間隔棒に沿ったノッ
チに係止されると、歯止め棒がすべてのノッチを閉止す
るように取り付けられ、そしてこのようにしてうず巻は
巻き付け台から取り外すことができ、容易に取り扱うこ
とができる。歯止め棒は、初めチューブの若干の調整が
可能なように間隔棒に係止され、しかるのちもはやチュ
ーブの動きを許さない非可逆的な係止状態に導かれるの
が好ましい。
【００１２】間隔棒は負荷拡散のためにその下面が広げ
られているのが好ましい。
【００１３】うず巻の横方向の動きを制止するためにそ
の端に棒が上方向に延伸されている剛体の台の上にうず
巻が載置される。可搬式の構造とするために２番目の剛
体の台がそれらの棒の上端と連結されている。
【００１４】うず巻は時計方向と反時計方向に交互に巻
かれ、それらが上下方向に組になって配列されるのが好
ましい。１個の管路を形成するために、各組の内端は相
互に連結されており、下側のうず巻の外端は入口マニホ
ールドに連結され、上側のうず巻の外端は出口マニホー
ルドに連結されている。これは熱交換流体が両うず巻に
おいて同一方向に流れ、そしてこのようにしてこの管路
は方向転換による圧力降下を呈することがないという利
点を有している。
【００１５】熱交換器は、前記において概説された方法
で構成された要素を容器の中、好ましくは底部に固定し
て製造しうる。
【００１６】その容器は断熱材をガラス繊維製の内板お
よび外板ではさみこんだもので構成されているのが好ま
しい。
【００１７】熱交換要素の一例によれば、熱交換要素中
を循環する流体と容器中の相変化媒体との間で熱交換を
行なうタイプの熱交換要素が提供され、その要素が、そ
れぞれが実質的に平坦なうず巻状に配置された数多くの
可撓性あるチューブから構成されており、それぞれのう
ず巻が上下方向に１個ずつ水平に配置され、そのチュー
ブをそのうず巻形状に保持するために、少なくとも１個
の独立した実質的に水平な間隔棒の長手方向に沿ってそ
のうず巻状のチューブが係止され、その独立したうず巻
が上下方向の動きを防止するためのいかなる剛性を有す
る手段にも拘束されておらず、各うず巻の一端が入口マ
ニホールドに連結され、他端が出口マニホールドに連結
されている。
【００１８】各うず巻の中心に空間があり、それによっ
てうず巻の中心線に沿って要素の中心部に円柱状の空間
が形成されるのが好ましい。
【００１９】可撓性を有するチューブは、熱的、化学的
安定性および機械的強度の面からポリエチレンからつく
られるのが好ましい。しかしながらチューブはＰＶＣ、
ナイロンまたは他の適切な材料からつくられてもよい。
【００２０】間隔棒は各うず巻について放射状に延設さ
れており、その長手方向に沿ってチューブの外径と同じ
サイズのノッチが設けられているのが都合がよい。歯止
め棒が各間隔棒の上部に係止され、チューブが移動する
のを防いでいるのが都合がよい。間隔棒の底部はある程
度荷重を分散させるために広げられている。
【００２１】要素は剛体の台に支持されているのが好ま
しい。垂直な棒がその台の端の周囲から延設され、第２
の剛体の台に連結されて可撓性を有するチューブを収納
する強固な枠体を構成している。入口と出口のマニホー
ルドは要素の側面に垂直方向に立設されているのが好ま
しい。
【００２２】うず巻は交互に時計方向と反時計方向に巻
かれ、上下に１個ずつ組になっているのが好ましい。そ
の各組の内端は共に連結されており、下側のうず巻の外
端は入口マニホールドに連結され、上側のうず巻の外端
は出口マニホールドに連結されている。この方法により
時計方向、反時計方向の両うず巻ともに熱交換流体は同
一方向に流れる。その２個のうず巻の連結もまた鋭角を
呈する必要はなく、真直にさえなしうる。このようにし
て流れ方向の急激な転換により生じる圧力降下が防止さ
れる。加うるにチューブや相互接続にはわずかな応力し
か発生しない。
【００２３】入口と出口との間の圧力降下を減少させる
ために大きな直径を有する要素においては各層ごとに２
以上のうず巻を同心状に設けるのが都合がよいであろ
う。これを実現するために１組のうず巻を巻いて、その
長さの中間点で切断してもよい。各うず巻の内側部分と
外側部分の中の流れは反対方向となるようにそのうず巻
の組の外側部分はあらかじめ連結されており、内側部分
の内端は相互に連結され、そして内側部分の切断端は入
口と出口のマニホールドに連結されている。しかしなが
らその外側部分の組を通る流れは同一方向に維持され、
内側部分の組を通る流れもまた同一方向に維持され、そ
して各ループを通る同一方向の流れを維持することにつ
いての前述の利点は維持される。さらに各うず巻の内側
部分と外側部分の流れが反対であることは熱交換流体の
一方向のみの流れにより生ずるジャイロスコープ効果を
打ち消すのに役立つ。
【００２４】熱交換器は剛体構造でかつ平行な壁面を有
し、前述の要素が取り付けられた容器で構成されている
のが好ましい。
【００２５】そのような容器はガラス繊維からつくられ
るのが好ましく、そして要素はその容器の底部に取り付
けられているのが好ましい。
【００２６】本発明によれば、熱交換器を収納するのに
適した強固な容器が提供され、その容器は垂直方向の平
行な壁を有しており、かつガラス繊維製の内側タンクと
外側タンクから構成されており、外側タンクの中に内側
タンクが配置され、それらは断熱材料によって隔てられ
ており、内側タンクの外側は凸状断面の補強リングによ
り拘束されている。
【００２７】外側タンクの底部は、その中央部がほどよ
く凹状にされており、その凹部と内側タンクとの間に１
枚の舶用板材（Marine ply）が設けられている。またＯ
リングを配置するのに適した円環状の波紋部が内側タン
クの内面の舶用板材のすぐ上の部分に形成されてもよ
い。この方法によって内蔵物の流出に対して容器の底部
をシールしつつ容器の舶用板材を貫通して外側から内側
へ孔を開けることができる。
【００２８】凸状リングはＣ形状の断面を有しているの
が好ましい。
【００２９】各タンクの側面と底部の接合部はアールが
とられているのが好ましい。
【００３０】両タンクの側面の上端部はシールリングが
配設されており、それらをシールしているのが都合がよ
い。
【００３１】断熱材は膨張させられたポリスチレンであ
るのが好ましく、そして該ポリスチレンは、舶用板材に
よって占められた部分を除く両タンク壁面と底部のあい
だの空間全域に充填されている。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下の添付図面１〜１３を参照し
つつ例示として本発明の熱交換要素を収納するための容
器を説明する。
【００３３】図１について、回転可能な回転台１が、プ
ラスティック押出器からその回転台へ連続したチューブ
３を供給するためのノズル２に近接して配置されてい
る。その回転台の上側には巻かれるコイルの最大直径に
ほぼ等しく設計された放射状に伸びる一連のアルミニウ
ム部材４が設けられており、その寸法は典型的には約３
ｍである。
【００３４】図２は図１の回転台の側面図を示し、また
水平面に対して傾斜していることを示している。回転台
１は第２回転台１ａとともに運搬器５に取り付けられて
おり、押出器の連続運転のために全体が垂直軸６のまわ
りに回転自在となっている。
【００３５】チューブをガイドするために、チューブ３
を巻く前に間隔棒７がアルミニウム部材４の上面に取り
付けられる。間隔棒７は図３および図４に描かれてい
る。それらにはチューブ３の外径と同じ寸法のノッチ８
がその長手方向に沿って設けられているのがわかる。間
隔棒の底部９は若干荷重を分散させるために広げられて
おり、ノッチとノッチとの間の直立部の上部は鉤状１０
にされている。
【００３６】ポリスチレンを使用するばあい、ペレット
が押出器の中で溶かされ、約６００℃で冷却槽に押し出
され、巻き付け台１に巻かれる前にノズル２へ供給され
る。プラスティック材料が４０℃から６０℃の温度のと
き、すなわち硬化してしまう前にチューブは間隔棒７の
ノッチへ外側から内側に向って巻かれる。これはプラス
ティックチューブが所望のうず巻状に硬化されることを
意味する。いったん１個の完全なうず巻が巻き付け台１
に巻かれるとチューブは切断される。つぎのうず巻が、
すばやくもう１個の巻き付け台１ａに置かれ反対方向に
巻かれうる。
【００３７】いったん１個の完全なうず巻が間隔棒７に
置かれると、うず巻のループがノッチからはずれぬよう
に各間隔棒の上面に歯止め棒１１が取り付けられる。歯
止め棒１１は図４にその断面が示されており、２組の鉤
部１２、１３を有している。この段階では下側の鉤部１
２のみが間隔棒の鉤部１０と係合している。いったんす
べての歯止め棒が所定場所におさまると、チューブのう
ず巻を全体としてその形状を損うことなく取り扱うこと
ができる。しかし間隔棒に対するチューブの若干の動き
は可能である。各うず巻に対し６本か８本の放射状に配
置された間隔棒と歯止め棒の組合わせが好ましい。うず
巻はその中心またはその軸まで完全にいきわたっている
のではなく、その中心部にうず巻の直径の１／１０〜１
／４程度の直径を有する空間を残して終っている。
【００３８】いったん歯止め棒が取り付けられると、う
ず巻は巻き付け台から持ち上げられて剛体面に置かれ
る。歯止め棒はそこで第２鉤部13まで差し込まれる。い
ったん歯止め棒がその第２鉤部まで係合されると、うず
巻全体は堅固になり歯止め棒の下でコイルが滑ることを
防止する。
【００３９】うず巻が持ち上げられて図５に平面図で示
されているビスケット（bisket）１４に設置される。
【００４０】ビスケット１４は、うず巻が配設される支
持台を提供するために鋼鉄製（または他の適切な材料）
の腕１６が取り付けられた剛体の中央円板１５からな
る。垂直棒１７が、うず巻の横への動きを抑制するため
に腕１６の外端部より延設されている。中央円板１５に
は中心孔１８が設けられ、その中心孔の上部にはナット
１９が取り付けられ、そのナットの上部全体を覆ってド
ーム２０が設けられている。ナット１９の上端とドーム
２０との間には、ボルトの先端が出られるように適当な
空間が設けられている。
【００４１】ビスケット１４に乗せられる他の各うず巻
は反対方向に巻かれている。うず巻各組の内端は集めら
れて連結され、１個の完全な往きおよび戻り流れ管路を
構成する。
【００４２】チューブは、ナイロンのようなプラスティ
ック材料または金属製のベンド、なだらかに曲げられた
ベンド、または直管継手によって適宜連結されてもよ
い。チューブ連結部材はプラスティックまたは金属製の
環状圧縮クリップ２２によってチューブとの間がシール
されている。しかし完全に円周にわたって締めるかまた
は圧縮するようなプラスティック製ラチエットクリップ
が用いられるのが好ましい。小さな偏平な断面を持つク
リップは避けるべきである。なぜならそのクリップとチ
ューブとの間のその偏平な断面の端部にあたるところに
霜および氷ができ、それによりチューブに損傷を与える
氷の隆起を生じ、リークを生ずるからである。
【００４３】各管路を成形しているうず巻の各組の外端
は入口と出口のマニホールド２３、２４に連結される。
【００４４】多くの管路が上下方向に１個ずつ積み重ね
られて、中心線に沿った空間２５を有する円筒形の熱交
換要素を形成する。その要素の重量は、下部のうず巻の
いくつかをつぶすに充分な、たとえば１２００ｋｇ以上
であろう。そのため間隔棒の下面は狭くてはならず下側
のうず巻に負荷を分散することができることが必須であ
る。要素の上端は、垂直棒１７の上端に取り付けられた
第２ビスケット２６によって終了している。高さが３ｍ
以上あるようなある程度大きいサイズの要素では、中間
部のビスケットがさらに安定性を提供するために構成物
中に採用されている。
【００４５】これらの要素のうちの１個を用いて、いか
に完全な熱交換器が構成されているかを述べる前に、チ
ューブの管路に対する数種の好ましい配置について述べ
る。
【００４６】図８に関して、入口マニホールド２３は時
計方向に巻かれたチューブのうず巻２７に連結され、そ
のうず巻の内端２８はすぐ上のうず巻に連結されてい
る。すぐ上のうず巻２９は反時計方向に巻かれ、出口マ
ニホールド２４と連結されている。チューブに充満して
いる空気がすべて自動的に排出され、使用されるガスが
その清浄さを保持されるように管路の出口は入口より高
い位置に設置することが都合がよい。この管路において
は、流れは下側のうず巻へ時計方向に入り、うず巻の内
端２８に向って旋回して流れ、それから上側のうず巻２
９へ上昇し、時計方向の流れを維持しながら出口マニホ
ールド２４に向って流れる。
【００４７】図９は、大直径の要素において好ましい他
の実施例を示す。このばあい、うず巻はいったん巻き付
け台から取り外されると２個に切断される。この切断
は、うず巻を形成するチューブの長さのほぼ半ばでなさ
れる。このばあい各うず巻の外側部分２７′、２９′
は、図８に示されるごとく連結される。しかし内側部分
２７″、２９″は流れが反対方向になるように連結され
る。すなわち入口マニホールド２３からの流れは上層の
うず巻きの内側部分３０の外端へ入り、そのうず巻の内
端３１へ向って反時計方向に旋回して流れ、そして下側
のうず巻の内端３２へ下降し、内側部分の外端３１に向
って反時計方向に旋回し、そこから直接出口マニホール
ド２４に戻る。この配列は各ループの長さを減少させる
ことにより、不要かつ大きい圧力降下（すなわち６０〜
７０ｋＰａ）の発生が防止されるので都合がよい。
【００４８】組立品の半径方向外周端に据えられたマニ
ホールドは数多くの平行な管路に接続されているため排
水や送風によって乾燥することはできない。なぜなら最
初の２〜３の管路は、それが空になるとすぐに供給され
るいかなる圧力に対してもバイパスを提供することにな
るからである。したがって排水装置が設けられており、
その排水装置は図１０に示すように本質的に底部または
逆上弁３５を経由して入口マニホールドの底部に連結さ
れる垂直管３４からなっている。これは外部の容積型ポ
ンプ（positive displacement pump）により要素を空に
することを可能にする。
【００４９】マニホールドはパイプの長手方向に沿って
連結される数多くの栓３６を有する複雑な構造であるこ
とがわかる。そのパイプは銅管から製造されてもよく栓
は典型的には黄銅製である。またマニホールドはプラス
ティック製であってもよい。栓３６は、その一端の外周
にわたって配置されたホース止め鉤３７を有する中空管
からなり、そのホース止め鉤３７によって栓はチューブ
と接続できる。また栓の他端付近にはフランジまたは肩
部３８が設けられ、それにより栓はマニホールドチュー
ブの管壁に貫通されたドリル穴に挿入され、肩部が管壁
に接して支えることにより押し嵌められることができ
る。そして栓はマニホールドにろう付、溶接または他の
方法で連結される。栓は内部殻または閉止壁３９を有し
ている。
【００５０】実際面では、栓はマニホールドに溶接さ
れ、そして適正な溶接を保証するためにマニホールドは
耐圧テストが施される。これは必要なことである。なぜ
なら要素の組立品や部分組立品をリークの修復のために
分解するには莫大な費用がかかるからである。すべての
溶接が完璧であるばあい、栓の閉止壁３９は開孔され、
１組のチューブのうず巻がこれらの栓に連結される。そ
の連結部は耐リークなどのために耐圧テストが施され
る。
【００５１】熱交換要素を収納するのに適した本発明の
容器について図１２を参照しながら説明する。
【００５２】熱交換器容器は内側ガラス繊維タンク４１
と外側ガラス繊維タンク４２とからなり、それらは平面
図におけるよう円環状になっているのが好ましい。タン
クは、その壁が実質的に垂直かつ平行となるように２個
に分かれて製造されているのが好ましく、そしてその２
個はガラス繊維のマットによって既知の方法で接続され
ている。
【００５３】外側タンクの中央部の４３で示す部分は内
部側へ凹状にされている。膨張したポリウレタンフォー
ムの円板状の皿４４が外部タンクの底部内に、タンクの
壁から凹部にわたって設けられている。その凹部の上に
舶用板材のブロック４５が設けられている。そして内側
タンク４１が外側タンク４２の中へ配設されている。ポ
リウレタンフォーム４６が内側タンクと外側タンクとの
壁間に充填されている。
【００５４】内側タンクの外壁は、ポリウレタンフォー
ムが壁間に充填されるときにタンクが変形することを防
止するためにＣ形状の断面を有する補強バンド４７によ
り拘束されている。シールリング４８が内側と外側タン
クの壁間の上端を閉止している。
【００５５】この方法によって強固で断熱された容器が
構成され、水または他の重い液体が充満されることがで
きる。
【００５６】４個の金属製ブラケットが外側タンク４２
の床と接する部分の内側４９と外側５０に取り付けられ
ているのが好ましい。内側と外側のブラケットはタンク
壁を介してボルト５１とナット５２により相互にボルト
止めされている。タンクがクレーンで持ち上げられるこ
とができるようにフック５３もそのボルト５１によって
タンクの外側に取り付けられうる。または押して移動す
ることができるよう車輪組立体５４をタンクの外側に取
り付けうる。車輪組立体の車輪５５はネジ部材５６に取
り付けられているのが好ましく、そのネジ部材は、車輪
構造54を容器に取り付けたあとで車輪がねじ降ろされて
接地するようにスリーブ５７を通って延設されている。
１個の完全な熱交換器は、それが空のときに１７００ｋ
ｇ以上の重量であるため、これらの搬送用装置が必要で
ある。
【００５７】内側タンクはその中心軸と同心にガラス繊
維製の波紋部５８が形成されているのが好ましく、その
上にＯリング５９が充分なシリコンまたはシールに適し
た他の非硬化剤と共に埋設されてもよい。孔６０がタン
クの底部の中心部に設けられており、熱交換要素が持ち
上げられてタンクの内側へ降ろされ、そして３／４イン
チの鋼製のボルト６１が孔６０に挿入され、そして要素
の底部のビスケット組立品に取り付けられたナット１９
に螺入されて締め付けられる。この方法によりボルト６
１は要素を容器の底部にしっかりと取り付けた状態で保
持する。Ｏリング５９はビスケットの中央円板15に対し
てシールし、相変化媒体が孔６０を通してリークするこ
とを防止している。重い亜鉛メッキされた鋼板６２を補
強のために外側タンクの底部にはめ（glassed into）て
もよい。
【００５８】熱交換器を完成させるために、同様の構造
の上側部分が容器の残りの部分に設けられる。
【００５９】熱交換器が大きければそれだけ製造および
使用のコストが高くなることは、経験が示している。し
たがって、たとえば３ｍの直径で、３ｍの高さまでの熱
交換器を製造するのが望ましい。そのような熱交換器は
１２００ＫＷ時を超える蓄熱容量を有するであろう。
【００６０】いったん熱交換器が所望の位置に据付けら
れると、それは使用に供せられる。これは相変化媒体を
注意深く容器に充填すること、および同時に行なう熱交
換流体を要素に充填することを含むのが好ましい。しか
しながら、しばしば妥当な使用方法がとられず、たとえ
ば監視が不十分か、またはまったくない状態で消火ホー
スによって注水されたりすることがわかっている。要素
のチューブが容器と同時に充填されないばあいは、要素
が浮き上るようになり、数千キログラムの上方向のスラ
スト荷重が発生する。したがって、３／４インチのボル
ト６１が必要なのである。いったん熱交換器が充分に稼
働すると、相変化媒体の密度がチューブと熱交換流体と
の合成された密度とほぼ等しくなり、したがって要素は
上方向または下方向のわずかなスラスト荷重しか受けな
くなる。その熱交換器要素の注目すべき特徴は、うず巻
の垂直方向の動きに対しては上部ビスケットとマニホー
ルドとが連結されていること以外は抑止するものがない
ことである。それぞれに管路を形成するうず巻の組の相
互接続がいくらか抑止となるが、一般的にはうず巻は自
由に浮くことができ、相変化媒体中で各々の位置を見出
す。
【００６１】相変化媒体は水の１〜２倍の密度を有する
塩の水溶液（aqueous-based salt solution）を用いる
のが好ましい。熱交換流体はグリコール水溶液であるの
が好ましい。冷気を保存するために冷熱交換媒体（cold
heat exchange medium）が入口マニホールドへ注入さ
れ出口マニホールドを通って排出される。工程の最初
に、要素の周囲に存在する相変化媒体からすべての顕熱
が取り去られ、その凝固温度まで冷却される。さらに冷
却されるとうず巻の周囲に氷の粒子が形成されるが、そ
の氷は最初にチューブの入口マニホールドに一番近い部
分に形成される。しかしながら、チューブはそれ自体で
いくぶん断熱されており、また一定の間隔で水平配置さ
れていることにより氷は実質的に要素全体にわたって同
時に形成される。氷は要素のチューブの外表面に形成さ
れるので、氷がそのチューブを断熱し、その上にさらに
氷が形成されるのをスローダウンする。このようにして
要素全体にわたる均一な氷の形成が保証される。氷の形
成は要素の周囲から水を排除し、さらにうず巻をその上
下の近接したうず巻から押し離す。このようにして凍結
過程は自動的に要素のうず巻の垂直方向の配列を調整
し、それらの間の均一な分離を保持する。氷の増大は水
平方向ではなく、実質上垂直方向に発生するように制御
されている。したがって、いかなる余分な圧力もタンク
壁には加わらず、結果的にそのタンクは強固な材料で構
成されうることになる。
【００６２】いったん要素の周囲の相変化媒体が全体に
凍結されてもなお２箇所の水の部分が存在する。それは
要素の中央部の円筒状の柱部、および要素の外周と容器
の壁との間の円筒状の水である。もし要素の周囲のすべ
ての相変化媒体の凍結点以下にタンクが冷却されると、
残余の顕熱は中央の柱状の液状相変化媒体から奪い取ら
れ、さらに冷却されるとこの柱状部分も凍結する。これ
は底から上部へ凍結してゆき、そしてオーバーチャージ
されたタンクの中にはチューブの存在しない中央部分が
凸状になった氷の上表面（ice level)が存在するのがわ
かる。
【００６３】中央の柱部の凍結は氷の真の形成条件を的
確に決定するために理想の条件を提供し、このようにし
て真の限界条件を容易に選定することができる。
【００６４】前述の蓄熱容量は要素のチューブを所望に
より、より多くまたはより少なく使用することにより変
化させることができる。これは管路の垂直方向の数量を
単に減少または増加させることにより、あるいは違った
間隔を持つ間隔棒を使用して水平方向の間隔を変化させ
ることにより実施できる。それは簡単に実施できる。な
ぜなら間隔棒はノッチのない状態に作られ、後日ノッチ
が刻まれるからである。
【００６５】いくらかの応用において、氷を確実に急速
形成または急速消散させるために追加のコイルが必要と
なることがある。このコイルはうず巻として、または垂
直チューブの組として要素の中心の空間部内へ、これを
完全に充満させない限り設けてもよい。典型的には４ま
たは５本の１インチ直径のチューブの組を要素の中心付
近に設けることによりほとんど目的が達成されるであろ
う。
【００６６】いくらかの非水相変化媒体が開発されてお
り、これらのうちのいくらかはきわめて高温下で液体と
固体との間で相変化するものである。このことはもし破
壊が起ると相変化媒体は固体のままであり、このばあい
相変化媒体の固体部が外れるように要素の外周または容
器の側面に他の加熱要素（heating elements）を設けて
おく必要があることを意味する。
【００６７】叙上の実施例に基づいて述べた方法以外に
も他の数多くの方法を示すことができることは評価され
るべきである。とくに要素と熱交換器が前述の材料以外
の数多くのものから製造できるはずであることがわかる
であろうし、要素と熱交換器の形状も幅広く選択しうる
ことも評価されるべきである。
【００６８】とくにコイルが内側から巻かれることがで
きないという理由はまったく無いし、すでに述べた配列
以外にも間隔棒と歯止め棒の数多くの種類の配列を組み
入れることができ、とくに間隔棒は放射状に配列される
必要もなく、格子状にまたは直径方向（diametricall
y）に配列されうる。たんに１個の入口および出口のマ
ニホールドが述べられたが、もちろんいくつかのマニホ
ールドを要素の周囲または他の都合のよい場所に組み込
みうる。要素全体は前述の枠体以外に他の多くの設計に
よる枠体に収納されてもよい。要素は熱交換器タンクの
内側に前述の好ましい方法以外にも数多くの方法により
取りつけられてもよい。容器は前述の方法以外にも数多
くの方法によって組み立てることができる。本発明の範
囲外ではあるが、熱交換器には剛体のタンクを使用する
必要はなく、またタンクの壁も平行である必要がなく、
そのばあいタンクは一体の材料によって形成されること
ができる。熱交換要素は中央部に空間を有する円筒状で
ある必要はなく、円錐台形（frusto-conical）または他
の都合のよい形状であってもよい。うず巻は円形である
必要はなく、もちろん長円形または他の形に曲げられた
り、あるいはチューブのねじれを防ぐためにかど部につ
いてア―ルがとられた垂直状であってもよい。
【００６９】
【発明の効果】本発明によれば、熱交換器を構成するた
めにその熱交換要素を収納するに適した容器を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換要素を形成するための熱交換要素の製造
法の中で使用される装置の平面図である。
【図２】図１の装置の１組を示す正面図である。
【図３】熱交換要素の中で使用される間隔棒の側面図で
ある。
【図４】図３の間隔棒の端面図であり、熱交換器の中で
使用される歯止め棒をも示す。
【図５】熱交換器の中で使用される台の平面図である。
【図６】図５の台のVI−VI線断面図である。
【図７】枠体と組み合わされた熱交換要素の斜視図であ
る。
【図８】熱交換要素の管路を通る熱伝達媒体の流れ方向
を示す概略図である。
【図９】熱交換要素の管路を通る熱伝達媒体の他の流れ
方向を示す概略図である。
【図１０】排出装置を有する熱交換器のマニホールドを
示す概略図である。
【図１１】図１０のマニホールドに取り付けられる栓
（spigot）の構造を示す概略図である。
【図１２】本発明の容器の一実施例である熱交換器に用
いられる容器の断面図である。
【図１３】熱交換器の平面図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方が他方の内側に配置される内側タン
    クと外側タンクとからなり、それらが断熱材によって分
    離され、内側タンクの外側は凸状断面の補強リングによ
    り拘束されてなる平行かつ垂直な壁を有する熱交換要素
    を収納するのに適する剛体の容器。
  2. 【請求項２】 外側タンクの底部が、その中央部を凹状
    にされており、その凹状部分と内側タンクとの間に舶用
    板材が設けられてなる請求項１記載の剛体の容器。
  3. 【請求項３】 Ｏリングを配設するのに適した環状の波
    紋部が内部タンクの底部の内面であって、舶用板材のす
    ぐ上に該当する部分に設けられてなる請求項２記載の剛
    体の容器。
  4. 【請求項４】 補強リングがＣ状断面を有してなる請求
    項１記載の剛体の容器。
  5. 【請求項５】 組になった金属製ブラケットが外側タン
    クの壁をはさむとともに外側タンクを貫通して延びるボ
    ルトによって取り付けられてなる請求項１記載の剛体の
    容器。
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