JPH11311486A - 氷蓄熱水槽用蒸発器 - Google Patents
氷蓄熱水槽用蒸発器Info
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- JPH11311486A JPH11311486A JP10155115A JP15511598A JPH11311486A JP H11311486 A JPH11311486 A JP H11311486A JP 10155115 A JP10155115 A JP 10155115A JP 15511598 A JP15511598 A JP 15511598A JP H11311486 A JPH11311486 A JP H11311486A
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- Japan
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- ice
- evaporator
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- refrigerant
- diameter
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/021—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 氷蓄熱方式を改良しスタティック方式で直
接冷媒で冷却、しかも蒸発温度を氷点下僅か１℃まで上
げて、極めて高いエネルギー消費効率と９８％以上の氷
体積効率で実用化する。 【構成】 伝熱管に極めて細い内径の直管状のキャピ
ラリーチューブをヘアピン加工したものを極めて多数、
並列に垂直に配置して使用し、内容積の極めて小さい、
伝熱面積の極めて大きい、水面下に没する部分には溶接
箇所が全く無い信頼性の高い、構造簡単な蒸発器を構成
した。
接冷媒で冷却、しかも蒸発温度を氷点下僅か１℃まで上
げて、極めて高いエネルギー消費効率と９８％以上の氷
体積効率で実用化する。 【構成】 伝熱管に極めて細い内径の直管状のキャピ
ラリーチューブをヘアピン加工したものを極めて多数、
並列に垂直に配置して使用し、内容積の極めて小さい、
伝熱面積の極めて大きい、水面下に没する部分には溶接
箇所が全く無い信頼性の高い、構造簡単な蒸発器を構成
した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は近年の電力事情に絡
み、必要度の高まりを見せている空調用などの氷蓄熱式
冷水蓄熱水槽の改良に関する。
み、必要度の高まりを見せている空調用などの氷蓄熱式
冷水蓄熱水槽の改良に関する。
【０００２】
【在来の技術】在来の氷蓄熱の方式にはシャーペット状
の氷を作り、移動貯留してから使用するダイナミック氷
蓄熱方式と、ソリッド状の氷を作り、同じ場所で融解し
て使用するスタティック氷蓄熱方式がある。
の氷を作り、移動貯留してから使用するダイナミック氷
蓄熱方式と、ソリッド状の氷を作り、同じ場所で融解し
て使用するスタティック氷蓄熱方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】前者では熱交換器の
大きさに関しては、水を移動さながら凍結させるため、
あまり大形になることは無いが、水や出来た氷を移動さ
せるためのスペース、機構と動力が必要な上に、移動を
容易にするために氷をシャーペット状態とするので、全
体１００％の水が凍結することは無く、蓄熱水槽の容積
を有効に利用することが出来ない。
大きさに関しては、水を移動さながら凍結させるため、
あまり大形になることは無いが、水や出来た氷を移動さ
せるためのスペース、機構と動力が必要な上に、移動を
容易にするために氷をシャーペット状態とするので、全
体１００％の水が凍結することは無く、蓄熱水槽の容積
を有効に利用することが出来ない。
【０００４】後者では水を移動せずに凍結させるため
に、蓄熱水槽全体に冷却用の伝熱面を配列する必要があ
り、従って、熱交換器が大きくなる傾向にあり、熱交換
器の内容積が大きくなるため、冷媒で直接冷却すること
は、圧縮機との関係上好ましくなく、この問題を回避す
るために、通常、不凍液を介して熱交換を行う事になる
ので、２段の熱交換が必要でその分だけ冷媒の蒸発温度
が低下する結果となる。
に、蓄熱水槽全体に冷却用の伝熱面を配列する必要があ
り、従って、熱交換器が大きくなる傾向にあり、熱交換
器の内容積が大きくなるため、冷媒で直接冷却すること
は、圧縮機との関係上好ましくなく、この問題を回避す
るために、通常、不凍液を介して熱交換を行う事になる
ので、２段の熱交換が必要でその分だけ冷媒の蒸発温度
が低下する結果となる。
【０００５】さらに、不凍液による凍結の場合は不凍液
の入口と出口で温度差があるために凍結管の部所によっ
て、着氷の状態が不均一で異なるとゆう欠点も見られ
た。
の入口と出口で温度差があるために凍結管の部所によっ
て、着氷の状態が不均一で異なるとゆう欠点も見られ
た。
【０００６】伝熱面積を大きくせずに、冷媒ガスの蒸発
温度を低く設定して、直接的に冷媒で冷却を行う方法も
あるが、いずれにしても、スタティック方式では蒸発温
度の低下により、エネルギー消費効率が低かった。
温度を低く設定して、直接的に冷媒で冷却を行う方法も
あるが、いずれにしても、スタティック方式では蒸発温
度の低下により、エネルギー消費効率が低かった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はスタティック方
式のこれらの欠点を改良して、伝熱面積を十分大きくと
りながら、熱交換器の内容積を小さくすることによっ
て、冷媒で直接的に冷却凍結を行うことができるように
した。
式のこれらの欠点を改良して、伝熱面積を十分大きくと
りながら、熱交換器の内容積を小さくすることによっ
て、冷媒で直接的に冷却凍結を行うことができるように
した。
【０００８】具体的には在来殆ど冷凍サイクルでは絞り
装置の一種としか考えられなかった直径の細いキャピラ
リーチューブを熱交換器の伝熱管として使用した。
装置の一種としか考えられなかった直径の細いキャピラ
リーチューブを熱交換器の伝熱管として使用した。
【０００９】
【作用】在来の不凍液による伝熱管は１６ｍｍ程度の直
径のものが多く見られるが、この伝熱管を１０ｍ使用す
る代わりに、直径１．６ｍｍのキャピラリーチューブ１
００ｍを使用すれば、伝熱管の伝熱面積は同一で、断面
積は１／１００となり、従って、内容積は１／１０と極
端に小さくすることができる。元来、キャピラリーチュ
ーブは直径１ｍｍ以下のものも市販の商品には多用され
ていることは周知の通りで、冷媒の伝熱管に使用するた
めに技術的な問題点は基本的にはあり得ない。この原理
で必要な伝熱面積と、圧縮機とのバランスのとれる熱交
換器の内容積とを組み合わせ実現することができる。
径のものが多く見られるが、この伝熱管を１０ｍ使用す
る代わりに、直径１．６ｍｍのキャピラリーチューブ１
００ｍを使用すれば、伝熱管の伝熱面積は同一で、断面
積は１／１００となり、従って、内容積は１／１０と極
端に小さくすることができる。元来、キャピラリーチュ
ーブは直径１ｍｍ以下のものも市販の商品には多用され
ていることは周知の通りで、冷媒の伝熱管に使用するた
めに技術的な問題点は基本的にはあり得ない。この原理
で必要な伝熱面積と、圧縮機とのバランスのとれる熱交
換器の内容積とを組み合わせ実現することができる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図面に沿って説明する。
【図１】は本発明によるキャピラリーチューブを使用し
た実際の蒸発器の見上げ図で、氷蓄熱水槽から取り出し
た状態を示す。図中１は内径１．２ｍｍ、外径２．０ｍ
ｍのキャピラリーチューブで５ｍのものを中央で７．５
ｍｍの半径に１８０゜曲げて、ヘアピン状に加工したも
ので、底部スペーサー２によって、その間隔を１８ｍｍ
に正確に保たれ、上部をそれぞれ直径１２ｍｍの冷媒ガ
ス分岐ヘッダー３、冷媒液分岐ヘッダー４とを介して、
さらに直径２８ｍｍの冷媒ガス主ヘッダー５、冷媒液主
ヘッダー６に接続されている。
た実際の蒸発器の見上げ図で、氷蓄熱水槽から取り出し
た状態を示す。図中１は内径１．２ｍｍ、外径２．０ｍ
ｍのキャピラリーチューブで５ｍのものを中央で７．５
ｍｍの半径に１８０゜曲げて、ヘアピン状に加工したも
ので、底部スペーサー２によって、その間隔を１８ｍｍ
に正確に保たれ、上部をそれぞれ直径１２ｍｍの冷媒ガ
ス分岐ヘッダー３、冷媒液分岐ヘッダー４とを介して、
さらに直径２８ｍｍの冷媒ガス主ヘッダー５、冷媒液主
ヘッダー６に接続されている。
【００１１】なお、両分岐ヘッダーは別の構造物によっ
て、水平に１５．５ｍｍの間隔を保って保持されてい
て、上から見た場合はキャピラリーチューブは一辺が１
８ｍｍの正三角形の頂点に位置して、千鳥配列となって
いる。
て、水平に１５．５ｍｍの間隔を保って保持されてい
て、上から見た場合はキャピラリーチューブは一辺が１
８ｍｍの正三角形の頂点に位置して、千鳥配列となって
いる。
【００１２】キャピラリーチューブの平行度を確実にす
るため、途中の高さに、スペーサーを設けることも場合
によっては有効である。
るため、途中の高さに、スペーサーを設けることも場合
によっては有効である。
【００１３】このような構造で１．２ｍ×１．２ｍ×
２．６ｍｈ、水深２．３５ｍ、貯水容量３３８０ｌｉ
ｔ．の氷蓄熱水槽一杯に収納すると６６列、７７行の規
模で、ヘアピンの本数は２５４１本、伝熱面積は８０ｍ
２にも及び、逆にその内容積は僅か１４．３ｌｉｔ．
で、７．５ｋｗの全密閉圧縮機と何らの問題も無く組み
合わせることが可能である。
２．６ｍｈ、水深２．３５ｍ、貯水容量３３８０ｌｉ
ｔ．の氷蓄熱水槽一杯に収納すると６６列、７７行の規
模で、ヘアピンの本数は２５４１本、伝熱面積は８０ｍ
２にも及び、逆にその内容積は僅か１４．３ｌｉｔ．
で、７．５ｋｗの全密閉圧縮機と何らの問題も無く組み
合わせることが可能である。
【００１４】しかも、キャピラリーチューブの表面に着
氷発達して、氷の厚さ僅か８ｍｍで隣同志のキャピラリ
ーチューブの氷と接する事になり、約９．３ｍｍの厚さ
に凍結すれば貯水量の１００％を凍結させるに至り、２
５４１本のキャピラリーチューブの全体の体積３９．８
ｌｉｔ．を除く、３３４０ｌｉｔ．９８．８％が凍結す
る。
氷発達して、氷の厚さ僅か８ｍｍで隣同志のキャピラリ
ーチューブの氷と接する事になり、約９．３ｍｍの厚さ
に凍結すれば貯水量の１００％を凍結させるに至り、２
５４１本のキャピラリーチューブの全体の体積３９．８
ｌｉｔ．を除く、３３４０ｌｉｔ．９８．８％が凍結す
る。
【００１５】さらに、本実施例では十分な伝熱面積があ
る上に、氷の厚さが薄いので、蓄熱完了直前の時点でも
氷点より僅かに１．０℃以下の温度差で運転が可能で、
即ち、蒸発温度は氷点下１．０℃以上で運転出来、エネ
ルギー消費効率も究めて高い。
る上に、氷の厚さが薄いので、蓄熱完了直前の時点でも
氷点より僅かに１．０℃以下の温度差で運転が可能で、
即ち、蒸発温度は氷点下１．０℃以上で運転出来、エネ
ルギー消費効率も究めて高い。
【００１６】
【図２】は前記の実施例の蒸発器の分岐ヘッダーの直下
に、キャピラリーチューブの列に沿って、キャピラリー
チューブの列の間隙に９ｍｍの散水管７を設置して、冷
却負荷を処理するために蓄熱水槽から取り出して使用
し、温度の上昇した戻り冷水を散水管７の上面に多数を
開口した散水穴８から下方の氷に全面的に平均に散水し
て氷の融解の潜熱を有効に活かして、氷点に極めて近い
低温で冷水の取り出しが出来るようにした実施例を示し
ている。
に、キャピラリーチューブの列に沿って、キャピラリー
チューブの列の間隙に９ｍｍの散水管７を設置して、冷
却負荷を処理するために蓄熱水槽から取り出して使用
し、温度の上昇した戻り冷水を散水管７の上面に多数を
開口した散水穴８から下方の氷に全面的に平均に散水し
て氷の融解の潜熱を有効に活かして、氷点に極めて近い
低温で冷水の取り出しが出来るようにした実施例を示し
ている。
【００１７】
【発明の効果】実施例の項に説明した通り本発明による
キャピラリーチューブの蒸発器は、熱交換器の内容積を
小さく、伝熱面積を大きくすることを可能にした結果、
氷蓄熱をスタティック方式で、しかも、冷媒ガスで直接
冷却することが可能となるため、蒸発温度を高くして、
エネルギー消費効率を３０％程度も高くすることができ
た。
キャピラリーチューブの蒸発器は、熱交換器の内容積を
小さく、伝熱面積を大きくすることを可能にした結果、
氷蓄熱をスタティック方式で、しかも、冷媒ガスで直接
冷却することが可能となるため、蒸発温度を高くして、
エネルギー消費効率を３０％程度も高くすることができ
た。
【００１８】しかも、氷蓄熱水槽の氷の体積効率を極め
て大きく有効に使用出来るようになったばかりでなく、
蓄熱完了時の氷の厚さを薄くすることで熱伝達率を大き
く保つ事が出来，この面でも省エネルギーを図ることが
出来た。
て大きく有効に使用出来るようになったばかりでなく、
蓄熱完了時の氷の厚さを薄くすることで熱伝達率を大き
く保つ事が出来，この面でも省エネルギーを図ることが
出来た。
【００１９】また、極めて多数のキャピラリーチューブ
を並列に使用するので、１本の直径は小さいが、全体の
冷媒の流れによる圧力損失はゼロに近く、適正な冷媒充
填量を採れば、熱交換器の隅々まで、同一の温度が得ら
れて、着氷が均一となった。
を並列に使用するので、１本の直径は小さいが、全体の
冷媒の流れによる圧力損失はゼロに近く、適正な冷媒充
填量を採れば、熱交換器の隅々まで、同一の温度が得ら
れて、着氷が均一となった。
【００２０】請求項２の散水管は、温度が上昇して戻っ
てくる冷水を冷媒ヘッダーとキャピラリーチューブの間
隙を巧みに利用して氷の上方から氷全体に効果的に平均
に散水し、底部から取り出す冷水の温度を氷点に極めて
近い低温に保つことが出来る。
てくる冷水を冷媒ヘッダーとキャピラリーチューブの間
隙を巧みに利用して氷の上方から氷全体に効果的に平均
に散水し、底部から取り出す冷水の温度を氷点に極めて
近い低温に保つことが出来る。
【００２１】さらに、本発明による蒸発器の構造は、蓄
熱水槽の水面下に没する処には、溶接部分が全く無いた
め、信頼性が高いばかりでなく、キャピラリーチューブ
の本数が多いため溶接箇所は多いが、一直線上に集中し
ているため、自動溶接が極めて容易で、加工性に極めて
優れている。
熱水槽の水面下に没する処には、溶接部分が全く無いた
め、信頼性が高いばかりでなく、キャピラリーチューブ
の本数が多いため溶接箇所は多いが、一直線上に集中し
ているため、自動溶接が極めて容易で、加工性に極めて
優れている。
【００２２】このように、本発明によれば、氷蓄熱方式
のエネルギー消費効率を高め、蓄熱水槽の省スペースと
軽量化を廉価にしかも信頼性も高くして実現できる。
のエネルギー消費効率を高め、蓄熱水槽の省スペースと
軽量化を廉価にしかも信頼性も高くして実現できる。
【００２３】
【図１】は本発明による氷蓄熱水槽用の蒸発器の実施例
の外観見上げ図を示し、
の外観見上げ図を示し、
【図２】は戻り冷水の散水管を取り付けた実施例の断面
図を示す。
図を示す。
１．キャピラリーチューブ ２．底部スペーサー ３．冷媒ガス分岐ヘッダー ４．冷媒液分岐ヘッダー ５．冷媒ガス主ヘッダー ６．冷媒液主ヘッダー ７．散水管 ８．散水穴
Claims (2)
- 【請求項 １】冷媒ガス圧縮機による冷凍サイクルを作
動させて氷蓄熱を行う氷蓄熱水槽に用いる冷媒の蒸発器
において、内径３．０ｍｍ以下の銅またはアルミなどの
金属製の直管キャピラリーチューブをヘアピン状に曲げ
て、その湾曲部分を下端に置き、垂直に５００本以上を
並列に配列し、前記ヘアピンの上端部分の双方それぞれ
液ヘッダーとガスヘッダーに接続して氷蓄熱水槽内に設
置する氷蓄熱水槽用蒸発器。 - 【請求項 ２】請求項１の蒸発器において、液ヘッダー
並びにガスヘッダーの直下にキャピラリーチューブの列
に平行して、同列の間隙に、蓄熱水槽から取り出して冷
却負荷の処理に使用し、温度の上昇した戻り冷水の散水
管を配置した事を特色とする請求項１の氷蓄熱水槽用蒸
発器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10155115A JPH11311486A (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 氷蓄熱水槽用蒸発器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10155115A JPH11311486A (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 氷蓄熱水槽用蒸発器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11311486A true JPH11311486A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=15598921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10155115A Pending JPH11311486A (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 氷蓄熱水槽用蒸発器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11311486A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350088A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Denso Corp | 熱交換器 |
| CN107504848A (zh) * | 2017-10-10 | 2017-12-22 | 贺迈新能源科技（上海）有限公司 | 一种换热管的交错叠加结构 |
| CN110285621A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-27 | 李传炉 | 一种制冰机的蒸发器 |
-
1998
- 1998-04-27 JP JP10155115A patent/JPH11311486A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350088A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Denso Corp | 熱交換器 |
| CN107504848A (zh) * | 2017-10-10 | 2017-12-22 | 贺迈新能源科技（上海）有限公司 | 一种换热管的交错叠加结构 |
| CN110285621A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-27 | 李传炉 | 一种制冰机的蒸发器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050329 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050329 |
|
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|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071017 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080318 |