CN1314577A - 蓄热蛇管结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于蓄热蛇管组件的预定阵列导管和回路,以使相邻的回路或回路组之间的至少某些垂直通道经过致冷蛇管,从而将更多的冰接解表面面积提供给传热流体,以便在设计或过量形成冰的状态下将流体的温度保持在约为预定的出口温度,并提供这样一种装置,它能对冰停止在蓄热蛇管组件上的形成进行监测和控制。

Description

蓄热蛇管结构

本发明涉及具有换热导管的蓄热蛇管组件(thermal storage coilassemblies)并涉及诸如用于冷却和冷冻积存容内蓄热流体的致冷蛇管之类的换热器结构。具体地说，提出了用于在蓄热蛇管组件内固态流体过量形成之后更便于使诸如冰之类的固态蓄热流体溶化的蛇管结构，这种蛇管结构能使蓄热流体输出有适当的低温，以满足通常的系统致冷要求。

蓄热蛇管组件提供一种供在以后使用的将致冷能力积存起来的工具。这种蛇管组件具有诸如水之类的状态可以变化的蓄热流体，这种流体可被冷冻而形成诸如冰之类的固态。此外，本文中的蓄热流体以水为积存流体的具体实例并将冰作为它的固态。这种蓄热设备的一个通常应用形式使用通常来自傍晚和夜间的较低成本的电能，从而能在充满诸如水之类的蓄热流体的大容器或箱内形成并积存起一批诸如冰之类的固态蓄热流体。这种冰-水混合物会保持至对其积存起来的致冷能力有所需要，通常在诸如白天之类的高需求高能量成本的时间内有这种需要。在一种典型的操作中，从积存箱内抽出低温蓄热流体并将其抽过换热器以便吸收热量，然后低温流体返回至蓄热蛇管组件箱，从而因所保留的冰的溶化而被冷却。积存起来的致冷能力的一个示例性应用是局域致冷操作，这种操作正成为被更广泛接受的致冷实践形式。这种局域致冷操作一般具有多个换热器，它们与一单个的蓄热设施相连。区域致冷应用中的蓄热蛇管组件的大量不同用户需要物理空间和能量的最大利用率。

不受监控或不适当受控的蓄热蛇管组件会形成过多的积存固态流体或冰。也就是说，蓄热或冰积存器箱在大多数情况下包含有多个制冷蛇管，以便冷却和冷冻箱内的水或其它流体。在积存或形成循环过程中，对流体进行冷却直至在各导管中出现了冰。所述导管通常按等距的第一间隙垂直相分隔并按等距的第二间隙水平地相分隔，上述第一和第Z间隙可以相等。先有技术蛇管的通常结构具有等距的间隙，这种结构会加速垂直的冰跨接和水平的冰跨接。

上述分隔间隙在操作上是必需的，从而能提供用于制冰导管之间的空间并提供导管与积存起来的冰的套筒之间的用于流体流动的通路，以便重新获得积存起来的致冷能力。但是，周知的是，冰或其它蓄热流体在导管或回路中的不受控制的增加或过量形成会或者可能导致形成在相邻导管上的冰的水平跨接。积存在流体箱内的冰的总量对上述应用来说足够用了，但是，在过量形成冰之后，从所说的箱内抽出的蓄热流体的温度可能是不适当的，这是因为，仅有所形成的单块冰块的周边能与循环蓄热流体相接触。

作为提高所积存的能量或致冷能力的重用率的方法，一般在冷积存箱的底部处提供对空气进行激励的方法。空气经由相邻的导管与冰块之间的垂直间隙向上行进。但是，单块或固体冰块的形成会消除相邻导管与其上的冰之间的分隔间隙，这就会阻止空气和流体从冰块中流过。受限空气和流体流的结果是降低了致冷能力的重用率，这是因为，致冷能力的重用局限于冰块的外表面，从而会产生从蓄热箱中抽出的有较高且不大有用温度的蓄热致冷流体。提高效率的其它尝试有时会使用极端的措施来溶化冰块诸如将高压水喷布到单体冰块上以使冰溶化。

具有单块冰块的形成有过量的冰的状态是普遍的并且是重复出现的状态。经常出现是因为诸如不平衡的流体流速、不适当的措施或错误的控制。尽管存在有可用于测定给定箱内形成的冰的量的监控技术和设备，但更一般的实用形式是在视觉上监测容器的体积。另一种方法使用了以冰的体积的变化为基础的流体高度监测器，但是，具体对含有很小流体高度变化的小体积容器来说这些设备并不可靠。

因此，希望提供一种在出现过量冰时能接触比单块冰块的周边更大的积存冰表面的手段和方法。

本发明提供了一种这样的致冷蛇管结构，它使用了可变的间距对齐，包括在蛇管阵列中使用至少一个通风或流体流动通道，并且，相邻管导之间的分隔间隙比其余导管分隔间隙大。此外，还业已注意到，随着蛇管阵列宽度有少量的增加，这种少量增加约为百分之三，可提供另一种结构来适应通风分隔间隙。在设计或百分之百冰形成循环范围之外，多少会减少外露的冰表面。这种减少会使得制冷压缩机处的抽吸压力或温度多少有所下降，可利用这一点来确定预定制冰循环的结束。可用传感到的温度的变化来关闭蓄热蛇管组件。排放端口制冷流体的温度的变化或该端口对致冷蛇管的入口抽吸压力的变化是冰形成循环或过量形成起超出最大能力的百分之十以上的冰的的标志。蓄热箱内冰表面面积的减少会影响蓄热流体，这种影响可用于对致冷循环进行控制。在溶化或重要循环过程中保持与蓄热流体相接触的外露冰表面面积会提供有适当低温的蓄热流体，以满足正常的致冷循环的需要。

在附图的中，相同的标号表示相同的部件，附图中：

图1是典型的先有技术的蓄热器应用的概略图；

图2是一典型的先有技术的蛇管结构的斜视端视图，所述蛇管结构带有环形头部端部以及在这些端部之间延伸的导管系统；

图2A是图2所示的蛇管组件的侧剖图；

图2B是沿图2A中蛇管组件的线2B-2B的端视图；

图2C是沿图2A中蛇管组件的线2C-2C的端视图；

图3是图2A中沿3-3线的蛇管结构的蛇管构成的在蛇管上有预定或100％冰形成的示例性先有技术概略结构的剖面图；

图3A是图3A中蛇管和冰形成结构的放大的4×4剖面；

图3B作为阻塞垂直分隔间隙的示意图是图3A中蛇管结构的局部图，所述蛇管结构上约有百分之十的过量冰形成；

图3C说明了蛇管结构中的导管上的预定或典型的冰形成；

图4是一蛇管结构的处于剖面图形式的第一示例性实施例，其中带有相邻导管的成对蛇管结构中的多个独立导管密集地对齐并具有第一分隔间隙，但交替成对的回路具有第二和更大的分隔间隙，该间隙位于相邻成对的回路之间；

图4A是图4中蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面。

图5说明了图4中结构的另一个示例性实施例，该实施例具有更狭窄的第一分隔间隙和更宽的第二分隔间隙；

图5A是图5中蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面；

图6说明了图4中结构的第二示例性实施例，该实施例具有更宽的第一分隔间隙和更狭窄的第二分隔间隙；

图6A是图6中蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面；

图7是图4中结构的另一个示例性实施例，其中，相邻导管之间的第一分隔间隙是逐渐增大的，并且，第二分隔间隙在标称上更为狭窄；

图7A是图7中蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面；

图8说明了图4中结构的再一个示例性实施例，其中，第一分隔在相邻的成对导管之间是标称相等的，相邻的成对蛇管之间的第二分隔间隙多少是更为狭窄的，并且，有足够宽度的第三分隔间隙居中地设置在中心的成对相邻蛇管之间；

图8A是图8中包括增大的中心分隔间隙在内的蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面；

图9说明了图6中结构的另一个示例性实施例，它带有一增大的中心分隔间隙；

图9A是图9中蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面，但不包括增大的中心分隔间隙；

图10说明了本发明的另一个示例性实施例，其中，有多个图4的相邻回路形成在一起，以提供成组的回路，相邻的成组回路之间有明显的分隔间隙；

图10A是图10中蛇管和冰形成结构的放大的4×4剖面，但不包括增大的中心分隔间隙；

图11说明了图4的总体结构，其中，第二分隔间隙再次位于在相邻的成对蛇管与多个形成起来的成对蛇管之间，以提供图10的成组结构，并且，上述总体结构包括位于相邻的成组形成起来的成对蛇管或导管之间的增大分隔间隙；

图11A是图11中蛇管和冰形成结构的放大的4×6剖面，但不包括增大的分隔间隙或通道；

图12是出口温度与可用的冰表面积的百分比的曲线图；

图13是冷却流体与冰的百分比的曲线图；

图14是制冰导管阵列的平面图，所述阵列带有用以提供增大的分隔间隙的机械分隔件；

图15说明了用以提供相邻导管之间机械分隔从而提供垂直分隔间隙的另一个实施例。

图1是一与外部换热器12相连的蓄热设备10的概略图。设备10具有与冷凝器相连的致冷塔14以及水泵16。带有桶形件15和泵20的乙二醇冷却器18与蓄热容器24内的致冷蛇管结构22相连，蓄热容器24的容器箱26内有作为积存流体的水。通风线路28能提供通风并激励容器24内的流体。蛇管22在用于输入制冷流体的入口32和用于排放或使热的制冷剂返回至可包括压缩机的乙二醇冷却器18的出口34处相连。具体的制冷剂和制冷器或冷却器18并不分别局限于乙二醇或所说明的结构，而是在设计上可加以选择的。冷却器18使冷乙二醇经过桶形件15，乙二醇被抽至导管阵列22，以便冷却或冷冻容器24内的蓄热流体。

这一实例中的冰一水泵36连在换热器12与容器箱26之间，以便将冷却的蓄热流体传给换热器12并使流体通过线路40返回容器箱26。在一个示例性的应用中，冷却水泵42将冷却的流体从换热器12传至空气处理设备44。

图1包括温度或传感器的传感器46，它在排放出口34的下游处与制冷剂返回线路48相连，以监控排放的制冷剂的温度或压力。在本图中，传感器46通过线路47与控制CPU50相连，CPU50通过线路52与泵16相连并通过线路54与泵20相连，以便启动或停止泵16和泵20的操作并且启动或停止冰在容器24内的形成。以上说明以及将CPU50用作控制装置仅仅是示例性的并且对本发明不构成限制。

在本技术中使用蓄热蛇管组件10是周知的。通常用蓄热蛇管组件10来为高需求时间提供按需的致冷能力。在非需求峰值的时间内通常是在头天晚间通过重新形成冰或其它状态可变的蓄热流体来生成并积累被积存起来的致冷能力或蓄热能力。一般从容器24的箱26中抽出流体并使其经过换热器12或其它使用装置44来重用积存起来的致冷能力。

以斜视端视图的方式显示出了图2中的蛇管结构22，该结构如在图2A中能更清楚地看到的那样带有连接导管62的端部61或63的弯头60。头部58具有入口端口65和排放端口67，端口65和67通过线路48与冷却器18和泵20相连。图2A和2C中的上部头部58和下部头部59说明了蛇管结构22，该结构具体用于下述蛇管填加结构，这种蛇管填加结构带有用于填加有来自顶部和底部头部的乙二醇的交替回路的其它回路，以便更有效地包封容器24内的冰，如图3C所示。图2、2A、2B、2C、3、3A、3B和3C中的特定结构是示例性的而不是限制性的。在图3中，垂直相郐的导管62之间的垂直跨接是周知且被接受的实践形式，而相邻的垂直回路68与76之间的水平跨接则在这种结构中是不希望有的状态。

在本技术中蓄热蛇管组件10是周知的。通常用蓄热蛇管组件10来为高需求时间提供按需的致冷能力。在非需求峰值的时间内通常是在头天晚间通过重新形成冰或其它状态可变的蓄热流体来生成并积累被积存起来的致冷能力或蓄热能力。一般从容器24的箱26中抽出流体并使其经过换热器12或其它使用装置44来重用所积存起来的致冷能力。

重复出现的问题或蓄热蛇管组件10的用户和设计者所关心的问题是被抽出的蓄热致冷剂流体的温度。冰-水泵36处的这种流体温度一般希望是34° F或以下，以便能使致冷剂对使用装置44有最大的效果。在蓄热流体从箱26中循环经过设备44或换热器12之后，受热的蓄热流体会返回到箱26，从而被冷却至34°F，以便在设备44或换热器12中重用。但是，周知的是，循环蓄热流体的冷却速率取决于可用的积存冰的量及其可用的接触表面面积。所以，在箱26中，蛇管结构22被设计成有最大设计能力，以容纳导管62之间的流体流。最佳的是，所述可用的冰接触表面面积能提供比箱26内处于冰过量形成状态下的单块冰块的外表面大的外露冰接触表面。导管62在图中被示为有圆形截面，但是，本说明书适用于多种导管截面，从而导管的形状是没有限制的。此外，正如在换热器技术中周知的那样，可将导管形状设置成板状或板形。

可用的冰表面面积的数量取决于蓄热流体在箱26的导管62上的固化量，包括垂直或水平相邻的导管62之间的冰跨接形式。尽管应保持导管62上的冰块90之间的分隔，但是，周知的是，通过使用通风器28或其它装置，可以包容垂直的蓄热流体流，以使箱26中的流体温度降低。所以，作为保持箱126内有温度有所降低的流体的一种方法，一般认为更为关键的是使水平相邻的导管62之间保持有垂直通路或通道。即使是在垂直相郐的导管62之间有冰的跨接，保持有垂直的通路也会提供适当的冰接触表面面积。

尽管冰接触表面面积的量取决于固化量及其对所述通路的影响，但是，就冰溶化时间而言，热能提取速率会对蓄热蛇管组件10的整体能力产生影响。这种提取速率的效果在本技术中是周知的，但除了作为最终结构的自然结论以外，并不是本发明的一部分。但是，在许多应用中，约为34° F的预定蓄热流体出口温度是预定的温度。

图3说明了图2所示的蛇管结构22的典型代表性截面概观。蛇管结构22具有多个导管62，它们在结构22内通常是平行的，但是，也可以使用其它的结构。图4、6、6A、9和10中的导管62是上述回路填充结构的一部分，以便沿相反方向将制冷流体从诸如冷却器18之类的制冷装置中提供给相邻的导管62。图3C说明了形成在导管62上的由固化蓄热流体构成的最终的冰。从相反方向或导管端部形成的思想能使导管62上有更均匀的冰块，从而使箱26的体积的利用率达到最大，这种技术在本技术中是周知的。与此相似，使用回路填充的结构是周知的并在图3中连同使用头部58和59以夹持住导管62并传送来自冷却器18或其它制冷剂设备的制冷剂流体一道作了显示。

如上所述，图3说明了导管62在箱26内的有序结构或阵列22。由周知组件构成的阵列22的剖面图提供了呈均匀结构的导管62。一般地说，结构22的第一回路或列68和第二回路或列76提供了一系列成行导管70和成列导管72，相邻的行导管与列导管的中心之间有均匀的分隔间隙84。在图3中，相邻导管列68和76的导管中心之间的水平分隔间隙是结构22的基本上均匀的跨度71。

在图3A中，应该注意，垂直分隔间隙或距离73小于水平间隙84。在这种参照系统或先有技术的图中，请注意导管阵列22带有均匀的冰结构90，但是，在列72和80的垂直方向上，相邻导管62之间的固化体具有融合或跨接的间隙73。跨跃阵列宽度71的垂直相邻的列72和80之间的垂直通路或通道88对通道88中的流体流保持开放。冰结构90或导管62之间的宽度被标注为图3A中的间隙81。

对百分之百或最大冰生成能力的冰形成来说，上述冰形成结构是预定的或是设计上的特征。此后，蓄热蛇管组件10特别是冰冷却器18应停止固化-再生成过程。但是，周知的是，只要冷却器18继续操作，则导管62上就继续会有冰形成。这种继续的冰形成会处于较低的形成速度并且可能在通道88上形成完整的跨接形式，从而会形成所谓的单块冰，如图3B所示。冰的跨接会减少或消除阵列22内的相邻导管62之间的所有蓄热流体流，并且，箱26内的蓄热流体会主要沿蛇管阵列22的外缘并在该外缘周围诸如在侧壁96和98、顶部95、底部97和未示出的端壁处流动。这就能最大限度地减少流体流过通道88和阵列22的能力并降低将热量传给正由水-泵36传给设备44或换热器12的蓄热流体的效率，这是因为，从结构特征角度看，可用的冰接触表面面积业已急剧下降。由于有上述热传递效率损失，与设备44相通连的蓄热流体的温度会增加。温度升高的蓄热流体会降低换热器12或设备44的效率，这就可能需要使用辅助的致冷装置或其它靠这种装置获得预定的操作效率的装置。因此，在冰过量形成之后，应该在包括冰过量形成在内的所有状态下使至少某些通道88保持对流体通路开放，以便保持有更可用的冰接触表面面积，从而获得并保持较低的蓄热流体温度，如图12所示。更具体地说，在达到或超过了最大设计能力的冰形成之后，就与蓄热流体的接触而言，应使至少某些可用的表面面积是可用的。如上所述，通常使用的对冰形成进行监控以避免通道88跨接的方法业已包括了对容器箱26内流体高度的视觉检查或测量或冰的厚度控制。

本发明使冰在箱26内按有用于过量状态的容隙来形成，这就能使得流体在至少某些通道88内流动。具体地说，通道88在至少某些通常垂直回路68和76之间保持开启，图3中的通道88会保持预定的约百分之三十的外露冰表面接触面积，以便维持向流动的蓄热流体的预定热传递。

在图4中，带有导管62的第一回路68和第二回路76在本发明的这一第一示例性实施例中再次被设置成阵列66的组件，这就表现出与前述阵列22有相同的总体结构。在这一结构中，相邻的第一回路68和第二回路76对或回路组100紧密地排列成垂直的列72，列72和80中的相邻的成对导管62之间的第一分隔间隙104小于图3中先有技术阵列22的均匀的第一分隔间隙84。

在图4的实施例中，由回路68和76构成的相邻回路对100被通道或通路102所分隔，通道或通路102比先有技术的阵列22的第一通道88要宽。在一个示例性的结构中，分隔间隙104相对第一分隔间隙84宽度减少约百分之三十。但是，通道88的宽度81超过宽度103两倍，以提供相邻回路对100之间的通道102。

如图4所示，同心的冰形成体会在每个回路对中的相邻导管62之间按最大冰形成能力跨越垂直和水平的分隔距离。但是，通道102会按上述通道88宽度的两倍以上开启。

有序的阵列66会使得通道102向流体流开放，从而使通道102即使在过量形成的状态下也能向来自通风器28的气流开放。在操作中，随着冰在导管62上的形成，冰对导管62有隔绝的效果，这就会降低来自冷却器18的制冷剂对蓄热器的致冷速度。因此，会降低冰形成速度，并且，对冷却器压缩机的影响是降低了冷却器18处的抽吸压力和制冷剂温度并降低了冷却器18处的乙二醇温度。这些参数作为预定冰形成体的测度值与最大设计能力的冰形成有关。但是，冷却器18的继续运转会导致冰在导管62和回路对100上的继续形成。由于通道102的宽度103为先有技术的宽度的两倍且冰形成的速度业已减少，故尽管通道88的宽度81在长度上有所减少，但即使在冰过量形成的状态下通道102也会保持对流体流开放。保持通道102开放会因有更大量的冰表面接触面积而保持有预定的温度，以便从循环的蓄热流体中进行热传递。

在又一个实施例中，相邻列72和80的导管62在标称上彼此更紧密地对齐，也就是说，作为一个实例，通道宽度104可比图4中的宽度减少约百分之七。这种结果使通道102的宽度103和大小增加约百分之十五，这就能进一步提高阵列66保持有足够的冰接触表面面积的能力。这还能在冰过量形成的状态下阻止冰形成体跨越通道102。

图6和6A说明了图4结构的又一个实施例。图6中的蛇管结构22在设计冰形成方面具有图3的结构中所述垂直通道102的数量的一半。这就使得容器24中每立方英尺有更多磅的冰，这通常称为冰填充效率，并且，这还应通过相对先前的结构减少至百分之五十而允许有较少量的激励用空气。在上述图中，列68和76中的相邻导管62之间的分隔间隙104比图4中的导管横向位移多约百分之三十。因此，通道102和宽度103在宽度上减少约百分之十五，但是，即使在过量形成的状态下，通道102也会保持于开放状态。此外，增加了的宽度104需要更多的能量以提供冰的跨接，并且，可以包括最大能力时的空隙105。在流体流至装置44或对积存的热能力有其它要求期间冰溶化之后，空隙105可为流体流开启通道104。在这一实例中，应该注意，冰柱90或相邻的导管62一接触或跨接，冰的传热表面面积就会减少一半。在冰形成到导管62上期间，冰的截面直径的增加会提高冰相对导管62内来自冷却器18的制冷剂与箱26内蓄热流体之间传热能力的绝热系数。因此，冰在导管62上的增长速度会显著且迅速减少，如图13所示。对冷却器的影响能力、抽吸压力和温度以及乙二醇温度迅速下降。可以监控能力的这种迅速下降以便以比先有技术方法更精确的方式注意到冰形成循环的结束。

列68和76的相邻导管62之间的通道104的宽度变化的另一个实例具有通道宽度104，它比图4中导管62之间的宽度宽约百分之七。这就会导致通道102和宽度103变窄约百分之四，但是，这种重新排序会减少各回路对100中相邻导管62之间的过量形成或跨接速度。这种结构会继续保持百分之三十的最小预定传热表面面积。

尽管上述实施例说明了带有共用通道宽度102的成对相邻导管62组的变化形式，但是，应该认识到，所说的宽度在各个列68和76或导管62上的冰形成或溶化的速度之类的不同操作状态下会有所变化。此外，具体的宽度在设计上是可选择的或者受制于来自于蓄热器应用的规格要求，但是，所说的排序和布局通常可应用于这种结构。

另一个实施例使回路对100中的相邻导管62更紧密地对齐以提供通道或间隙104的更为狭窄的尺寸。此外，分隔宽度103还做得更为狭窄，从而能在总体上降低通道102的宽度。但是，提供宽度约为宽度103两倍的中央加大通道110可包容通道宽度102和104的减少。当流体流过通道受阻或受限时，这种加大的通道110即使在极度过量形成的状态下也能使流体流过阵列66。所述结构总会使流体接触到更多的冰表面面积，以保持比单块冰块低的流体温度。所述流速会继续保持34° F以下的预定流体温度并且会提高单块冰块的溶化速度，从而能使通道102重新向流体和气流开放。

图9和9A示出了在总体上与图4和6的阵列66相类似的结构性阵列66，它带有位于相邻组120之间的大通道128。在这种结构中，各回路对100的导管62之间的通道104增加约百分之三十。这种增加会再次导致冰柱90之间最大设计能力时的空隙105。但是，通道102的宽度减少约百分之十七，分隔宽度103减少约百分之十四。通过使通道宽度110在两个实施例中保持大致相等以继续使流体流过阵列66从而能反映出所说的减少。尽管图4、6和9中只说明了两个回路对100，每个回路对100仅有两个相邻的回路68、76，但是，应该认识到，每组100中回路对100中回路对100可以有3个或更多的更紧密相邻的回路68、76。使用仅有两个回路来进行说明是为了便于说明和理解，而不是为了限制所使用的回路68、76的数量。

在一第三种结构中，图10和图10A中由蛇管60和76的导管62构成的多个导管组120设置成彼此紧密相邻。在各个组120中，在相邻的导管62或冰柱90之间设置与图3中通道88相类似的狭窄通道122。尽管相邻导管中心之间的通道宽度104仅为约百分之三，但狭窄通道122例如比通道88窄约百分之三十。图10中说明的组102具有垂直的六列导管62和回路68及76。阵列126中的三个组120配备有宽的通道128，它们位于相邻的组120之间，用于比较目的的通道128仅比所述第三结构中的中央宽通道128窄约百分之三十五。这种结构可适应于过量形成状态并且在这种过量形成状态下比先有技术的设备有更多的用于传热的冰表面接触面积。可以看出，减少了导管62的总量，但在增加的通道宽度和安全性或宽的宽度的情况下与先有技术有等价的数目，以便在适当考虑流体流的情况下适应冰的过量形成。即使在冰过量形成时，结构120中的相邻导管62之间也会出现空隙105。

在又一个实施例中，多组成对导管62配备有如上所述的导管对100，它们之间的通道102与相邻的导管对100紧密成对，以提供多导管结构。这种多导管结构120具有宽的通道128，它们位于相邻的结构120之间。在阵列126的这种结构中，通道宽度102和宽度103总是与上述第三结构的通道宽度102和宽度103大致相等。但是，尽管认识到蛇管68和76的相邻导管62的冰柱90很易于跨接，但通过更密集地组装导管对100，总能将增加的导管62提供给阵列126。最终的最大设计能力结构会为流体流提供多个通道102和128，通道128会在冰过量形成状态下再次提供防止阻止流体流动的安全边界。

在图14中，两对相邻的回路68和76带有一分隔件130，它嵌在这两对回路之间，分隔件130提供了加宽或加大的分隔间隙132。这些间隙132被认为是适于使蓄热流体流过回路68、76，以适应可接受的蓄热流体水的出口温度。分隔件或插入件130一般由热传导率低的材料构成，以防止冰跨越分隔件130。

图15说明了在竣工蛇管中插入间隔件140，用间隔件140将至少一对相邻的蛇管68和76分隔开，间隔件140由诸如塑料之类低传导率材料制成。另外，也可用中空的间隔件或带孔的间隔件来保持增大的分隔间隙。此外，中空的间隔件140可用作空气管以便将空气或其它流体传导至蛇管底部97，从而更有力地激励流体。在较后的时候使用间隔件被认为是在组装电镀钢管时特别有益处。

在图1中，作为阵列66和126中冰形成状态变化的度量方法，所说明的控制电路能测定入口抽吸压力或入口流体温度。在图13中，依照本发明，在冰形成的最大能力时单个蛇管乙二醇或抽吸温度的变化会急剧下降，这就能为传感器46的传感提供参数。传感到的信号可被提供给控制装置50，以便停止进一步的冰形成并保持通道102或128。

尽管仅示出和说明了本发明的具体实施例，但是，很清楚，这并不要限制本文所述的发明的范围。

Claims (16)

1、一种使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，所述蓄热蛇管组件具有：带流体积存箱的外罩；位于上述流体积存箱内的蓄热流体；用于将所述蓄热蛇管组件和所述积存箱内的蓄热流体与用于重用积存起来的热能的外部设备连接起来的装置；用于传送用于所述传热流体的热量的装置；以及，用于将上述传热装置与前述蛇管组件连接起来的装置，所述蛇管组件包括：

多个传热导管，每个导管均具有一纵轴；

所述导管通过上述连接装置与前述传热导管相连，以使所述传热流体经过上述导管；

所述传热导管在前述积存箱内设置成一预定阵列，以使所述传热流体经过上述积存箱，从而降低前述蓄热流体的温度并将热能积存起来；

所述导管的预定阵列设置成多个通常相邻的水平行和垂直列，所述阵列具有与前述纵轴相垂直的截面宽度和高度，所述相邻的导管行和列相配合从而在总体上限定了第一垂直通道和水平通道，它们在所述结构的宽度上位于上述相邻的导管行与列之间；

所述相邻的导管列相配合从而限定了至少一个第一水平分隔间隙距离，该距离在所述阵列截面中位于相邻导管的垂直列的导管轴线之间，并且，所述相邻的行具有至少一个垂直的分隔间隙距离；

所述蓄热流体具有第一流体温度；

所述经过上述导管的传热流体可将前述蓄热流体的第一温度减少至第二温度，以使各导管上的蓄热流体的至少一部分固化；

所述相邻导管列中的至少一对有位于上述一对相邻导管抽线之间的比前述第一分隔间隙距离大的第二水平分隔间隙距离，成列的至少一对导管相配合以限定比前述第一垂直通道宽的第二垂直通道，从而提供至少一个用于所述阵列中的至少一对相邻导管列之间的垂直蓄热流体流的通路，该通路位于固化的蓄热流体之间跨越所述垂直导管列的水平第一分隔间隙距离的跨接处。

2、如权利要求1的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，所述蓄热蛇管组件具有：带流体积存箱的外罩；位于上述流体积存箱内的蓄热流体；所述蛇管组件的特征在于，所述阵列中的垂直导管列设置成组，每组中有至少两个垂直导管列，每组均具有一第三分隔间隙距离，它位于所说的组内的相邻垂直导管列的轴线之间，所说的阵列具有前述由垂直导管列构成的组中的至少两个组，

上述至少两组垂直导管列中的相邻组在靠近前述相邻导管组的位置处具有相邻的垂直导管列，所述相邻组的相靠近的导管列相配合，从而限定了一第四分隔间隙距离，它位于不同导管组的相靠近的相邻列的轴线之间，所述第四分隔间隙距离大于前述第三分隔间隙距离。

3、如权利要求2的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述第二分隔间隙距离与所述第四分隔间隙距离大致相等。

4、如权利要求2的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述第一分隔间隙距离与所述第三分隔间隙距离大致相等。

5、如权利要求2的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述成组的垂直导管列可提供碎冰块(segmentedblocks of ice)，并且，所述第四分隔间隙包括一垂直通道，它位于固化的蓄热流体在各组中的相邻垂直导管列之间的跨接处。

6、如权利要求2的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所说的各个组均具有一第一垂直导管列和一第二垂直导管列，所说的每个组均具有第三分隔间隙距离，它位于上述各组的第一与第二垂直列之间；

所述第四分隔间隙距离在所述阵列的宽度上设置在相邻成组导管之间。

7、如权利要求1的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，该蛇管组件还包括至少一个头部；

所述积存箱内的各个导管均具有一第一端部和一第二端部，所述第一和一第二端部中的至少一个与上述至少一个头部相连；

所述头部具有一入口端口和一出口端口，它们通过前述连接装置连接于用于传热的装置；

所述头部能使前述传热流体与所述导管阵列相通连。

8、如权利要求1的使冷却流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述用于传热的装置是一制冷器，它带有一压缩机以及用于传感冷却流体温度、压缩机抽吸压力以及冷却器负载中的至少一个的装置，所述压缩机带有一排放端口和一入口端口，所述排放端口为前述导管阵列提供冷却流体以降低上述蓄热流体的温度，而所述入口端口则用于在有所降低的第二抽吸压力下接收来自前述导管阵列的冷却流体，上述却流体温度、压缩机抽吸压力以及冷却器负载中的至少一个表示在上述蓄热蛇管组件中前述蓄热流体按设计能力固化情况。

9、如权利要求2的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述阵列具有多个垂直导管列，所述垂直导管列设置成三组垂直的导管，

所述第四分隔间隙距离比前述第三分隔间隔距离大约百分之二十五。

10、如权利要求1的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述导管阵列是一具有第一流体流回路和第二流体流回路的双回路阵列；

所述阵列中的导管设置成前述第一回路和第二回路在至少上述垂直列中交替对齐；

所述阵列中的导管具有大致平行的轴线；

所述第一蛇管回路中的传热流体沿向前的第一方向流动；

所述第二蛇管回路中的传热流体沿与上述第一方向相反的第二方向流动，所述相邻导管中的相反流动方向能沿所述流动方向能使流体通常更均匀地固化到所述导管上，以便在前述积存箱中的导管上提供更均匀的固化蓄热流体。

11、如权利要求1的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述预定阵列中的各个导管均具有约为一英寸的截面直径；

所述垂直导管列的纵轴限定了一参照平面；

所述各个成对的列中的相邻列的相邻平面相配合，从而限定了前述相邻的第一与第二参照平面之间的第一分隔间隙；

所述相邻列之间的第一分隔间隙在所述相邻的成对的列之间至少为二又十分之八 $\left(2\frac{8}{10}\right)$ 英寸；

所述第二分隔间隙设置在相邻的成对的垂直列之间，每对导管列均在靠近由相邻的成对垂直平面构成的成对垂直平面之一的位置处具有所述成对垂直平面中的一个，所述相靠近的平面相配合，从而限定了前述第二间隙距离；

所述第二间隙距离在宽度上比前述第一间隙大至少百分之十。

12、如权利要求11的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述第二间隙距离可在比前述第一间隙大约百分之五至百分之五十(5～50％)的范围内延伸；

所述第一间隙在前述二又十分之八英寸至四又十分之二 $(2\frac{8}{10}~$ $4\frac{2}{10})$ 英寸的范围内延伸。

13、如权利要求6的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述各个组均具有一第一垂直导管列和一第二垂直导管列，所说的每个组均具有上述第三分隔间隙距离，它位于上述各组的第一与第二垂直列之间；

所述第四分隔间隙距离在所述阵列的宽度上设置在相邻成组导管之间；

所述预定阵列中的各个导管均具有约为一英寸的截面直径；

所述垂直导管列的纵轴限定了一参照平面；

所述各个成对的列中的相邻列的相邻平面相配合，从而限定了前述相邻的第一与第二参照平面之间的第一分隔间隙；

所述相邻列之间的第一分隔间隙在所述相邻的成对的列之间至少为二又十分之八 $\left(2\frac{8}{10}\right)$ 英寸；

所述第二分隔间隙设置在相邻的成对的垂直列之间，每对导管列均在靠近由相邻的成对垂直平面构成的成对垂直平面之一的位置处具有所述成对垂直平面中的一个，所述相靠近的平面相配合，从而限定了前述第二间隙距离；

所述第二间隙距离在宽度上比前述第一间隙大至少百分之十。

14、如权利要求13的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，所述各个第三分隔间隙与前述第二分隔间隙距离相等；

所述第二分隔间隙距离可在比前述第一间隙大约百分之五至百分之五十的范围内延伸；

所述第一间隙在前述二又十分之八( $2\frac{8}{10}$ ,two and eight tenth)英寸至四又十分之二( $4\frac{2}{10}$ ,four and two tenths)英寸的范围内延伸；

所述第四分隔间隙在比前述第二分隔间隙距离大约百分之十至百分之百的范围内延伸。

15、如权利要求1的使传热流体与蓄热蛇管组件相通连的蛇管组件，其特征在于，该蛇管组件还包括一冷却和制冷回路；

所述制冷回路具有用于对传热流体进行冷却的装置；

用于将上述制冷回路连接于前述蓄热容器的装置以及用于将传热流体传给上述容器以便冷却上述蓄热流体并使传热流体返回至上述制冷回路的蛇管阵列；

用于对上述制冷回路进行控制的装置；

用于传感返回至上述制冷回路的传热流体的温度和抽吸压力的装置；

用于将上述传感装置连接于前述控制装置以便对与所述容器相通连的制冷回路和传热流体进行控制的装置。

16、如权利要求15的蛇管组件，其特征在于，所述传感装置和控制装置可按前述传热流体的温度和线性抽吸压力之一的预定变化终止传热流体流向所述蛇管，从而避免蓄热流体的进一步固化，以保留用于流体流的至少第二分隔间隙通道和所述阵列中的热传递。

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