JP2004522126A

JP2004522126A - 震動式熱交換装置

Info

Publication number: JP2004522126A
Application number: JP2002567763A
Authority: JP
Inventors: キチョンキム; デゥファンキム
Original assignee: 朴相海
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2004-07-22
Also published as: US20040140083A1; WO2002068891A1

Abstract

本発明は、冷媒と蓄熱流体間の熱交換により前記蓄熱流体の氷スラリーを形成する熱交換装置に関する。本発明の熱交換装置１は、前記冷媒が通過する冷媒チェンバー１０と，前記冷媒が熱を吸収するように前記冷媒チェンバー１０により包囲された状態で前記蓄熱流体が通過する一つ以上の熱伝達管２０と、前記熱伝達管２０に挿入装着された状態で震動して前記熱伝達管２０の内壁に形成された前記蓄熱流体の凍結被膜を離脱させる震動部材３０と，前記震動部材３０を震動させる震動手段４０とを含む。前記震動部材３０としては、螺旋形震動部材３０Ａ、スプリング形震動部材３０Ｂ、螺旋翼形震動部材３０Ｃ、円板翼形震動部材３０Ｄ、または上下翼形震動部材３０Ｅを使用することができる。前記震動手段４０は、震動モーター４１、前記震動モーター４１に連結され震動を伝達する多数の震動伝達ロッド４２、及び前記震動部材３０が装着され前記震動伝達ロッド４２の震動を前記震動部材３０に伝達する震動板４３を含む。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換装置に関し、より詳しくは深夜時間の剰余電気を利用して蓄熱流体の氷スラリーを形成し、電力負荷の大きい昼間に上記氷スラリーを利用して冷房をする氷蓄熱システムに適用できる震動式熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、加熱器、冷却器、蒸発器、凝縮器などには、互いに隔離された二つ以上の流体間で熱を交換して、目的とする流体を冷却または加熱する熱交換装置を包含している。かかる熱交換装置は、その使用目的によって極めて多様な構造を有するが、基本的に蓄熱流体が循環される部分と前記蓄熱流体から熱を奪ったり熱を加える冷媒または熱媒が循環される部分とを含む。蓄熱流体と，冷媒または熱媒は熱伝導率の高い素材（例えば、銅の熱伝達管など）を境にして循環する構造になっている。
【０００３】
このような熱交換装置を使用するシステムの一つとして、電気料が低廉な深夜時間帯の剰余電気を利用して蓄熱流体の氷スラリーを生成して蓄熱槽に貯蔵し、電気料が高く電力負荷も大きい時間帯に蓄熱槽の氷スラリーを利用して冷房をする氷蓄熱システムが開発されている。かかる氷蓄熱システムはエネルギー費用節減の対策の一つとして広く関心の対象となっている。
【０００４】
図９は、従来の基本的な氷蓄熱システムの概略図である。図示の通り、氷蓄熱システム１００は冷却塔１１０、冷却器１２０、熱交換機１３０、蓄熱槽１４０、熱交換機１５０及び室内機１６０などを含む構成になっている。本氷蓄熱システム１００の稼働には深夜電力と昼間の一般電力が交互に使用される。
【０００５】
即ち、電気料金が低い深夜時間には冷却器１２０と熱交換機１３０を稼働させ熱交換機１３０のコイル１３１に冷媒を循環させ蓄熱流体の氷スラリーを形成して蓄熱槽１４０に貯蔵する。そして、電気料金の高い昼間には熱交換機１５０と室内機１６０を稼働させて氷スラリーを解氷して室内機１６０で冷房をする。
【０００６】
かかる氷蓄熱システム１００における問題点の一つは、コイル１３１の外部表面に蓄熱流体の凍結被膜が生成され、該凍結被膜の断熱作用により熱伝達効率が低くなり、結果として氷スラリーの生成効率が低下するということである。
【０００７】
図１０は、凍結被膜による熱伝達効率低下を改善した従来の熱交換機の概略図であり、図１１は図１０の断面図である。図示の通り、熱交換機２００は冷媒が通過する外管２１０、蓄熱流体が通過する内管２２０及び内管２２０の内面に生成された凍結被膜を掻き出すワイパー２３０を包含する。このような構成によれば，外管２１０を循環する冷媒が蒸発しながら内管２２０を循環する蓄熱流体が氷スラリーになる。この際、内管２２０の内面に形成された凍結被膜はワイパー２３０の回転で除去され、したがって、凍結被膜による熱伝達効率の低下を減らすことができる。しかし、図１０と図１１の熱交換機２００の場合、凍結被膜による熱伝達効率低下をある程度減らせるが、構造的に外管２１０内に多数の内管２２０を装着し難いため大容量化が困難でありその性能に限界がある。
【０００８】
他の従来の熱交換機として、軌道（ｏｒｂｉｔａｌ）運動するホイップロッド（ｗｈｉｐｒｏｄ）を備えた図１２に示した熱交換機３００がある。本熱交換機３００は、蒸発管３１０、多数の熱伝達管３２０、多数のカウンタークランク（ｃｏｕｎｔｅｒｃｒａｎｋ）３３０とホイップロッド３４０、駆動板３５０、偏心クランク３６０及び駆動モーター３７０を包含する構成になっている。
【０００９】
本熱交換機３００において、低温の冷媒が蒸発管３１０を通じて移動しながら蒸発する間、熱伝達管３２０を通過する蓄熱流体が冷却される。このとき、駆動モーター３７０の作動、偏心クランク３６０の回動、駆動板３５０の軌道運動、駆動板３５０の孔３５１とカウンタークランク３３０の突出部３３１の結合を通じたカウンタークランク３３０の回転を経て、カウンタークランク３３０の偏心位置にかかっているそれぞれのホイップロッド３４０が所定の軌跡に沿って軌道運動をする。軌道運動をするホイップロッド３４０は熱伝達管３２０の内壁を掻き出すことになり、結局、各熱伝達管３１０の内壁に凍りついた蓄熱流体は熱伝達管３２０から離脱して氷スラリー状態で内壁を沿って流下する。
【００１０】
このような図１２の熱交換機３００は一つの蒸発管３１０に多数の熱伝達管３１０を装着しているため、熱伝達性能が向上し生成される氷スラリーの量も従来のものに比して増加するメリットがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図１２の熱交換機３００は多数の熱伝達管３２０内に位置した多数のホイップロッド３４０を同時に軌道運動させるため、駆動モーター３７０、偏心クランク３６０、駆動板３５０、多数のカウンタークランク３３０及び多数のホイップロッド３４０に繋がる極めて複雑で精巧なホイップロッド駆動手段を備えなければならないので、熱交換機の構造が極めて複雑で関連部品等の故障が頻繁に起こるという問題点があった。
【００１２】
特に、ホイップロッド３４０はプラスチック合成樹脂になったカウンタークランク３３０にぶら下がっている状態でカウンタークランク３３０の回動により軌道運動し、駆動板３５０の駆動力がその孔３５１とカウンタークランク３３０の突出部３３１の結合を通じてカウンタークランク３３０の円運動に伝達されるので、カウンタークランク３３０に大きな荷重がかかる。したがって、カウンタークランク３３０と駆動板３５０の破損による作動中断が頻繁に発生し、最終的に生産される蓄熱流体の氷スラリーの品質にも問題がある場合があった。
【００１３】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，深夜時間帯の低価の剰余電気を利用して蓄熱流体の氷スラリーを生成して蓄熱槽に貯蔵しておいて、電力負荷が大きく電気料も高い昼間に蓄熱槽の氷スラリーを利用して冷房をする氷蓄熱システムに適合な熱交換装置の提供にある。
【００１４】
本発明の別の目的は、熱伝達管の内壁に形成される蓄熱流体の凍結被膜を効果的に除去するのは勿論、関連部品に無理な荷重を与えずに部品破損による作動中断の問題も著しく減らせる氷蓄熱システムに特に適合な熱交換装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，本発明の熱交換装置は熱伝達管の内壁に凍結された蓄熱流体の被膜を震動する部材により離脱、破砕及び流下させ、熱伝達管の熱伝達効率を高めることを特徴とする。
【００１６】
具体的に、本発明の熱交換装置は、冷媒が通過する冷媒チェンバー(ｃｈａｍｂｅｒ)と、前記冷媒が熱を吸収していくように前記冷媒チェンバーにより取り囲まれた状態で蓄熱流体が通過する一つ以上の熱伝達管と、前記熱伝達管に挿入装着された状態で震動して前記熱伝達管の内壁に形成された前記蓄熱流体の凍結被膜を離脱させる震動部材と、前記震動部材を震動させる震動手段と，を包含する。氷スラリーは冷媒と蓄熱流体との間の熱交換に基づいて形成される。
【００１７】
前記震動部材としては、螺旋形震動部材、スプリング形震動部材、螺旋翼形震動部材、円板翼形震動部材、または上下翼形震動部材を適用することができる。
【００１８】
望ましくは前記震動手段は、震動モーター、前記震動モーターに連結され震動を伝達する震動伝達ロッド（ｒｏｄ）、及び前記震動伝達ロッドの震動を前記震動部材に伝達する震動板を包含する。
【００１９】
望ましくは前記震動部材は、前記熱伝達管の上段に装着される連結スリーブを媒介して前記震動板に連結することができる。
【００２０】
望ましくは前記螺旋形震動部材及び前記スプリング形震動部材の内部には補強ボルトが挿入されて前記震動部材の伸縮を防止させてもよい。また。前記補強ボルトには少なくとも一つの水遮断板が含まれてもよい。
【００２１】
望ましくは、前記熱伝達管の内壁には前記蓄熱流体氷スラリーの凍結を最少化するための非粘着性素材を塗布することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば，冷媒と蓄熱流体間の熱交換により蓄熱流体の氷スラリーを形成する熱交換装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
以下の実施形態は本発明の震動式熱交換装置を例示的に説明するものであって本発明の範囲を制限するものではない。
【００２５】
図１と図２に示した通り、本実施形態にかかる熱交換装置１は、冷媒チェンバー１０、冷媒チェンバー１０に収容する多数の熱伝達管２０、前記熱伝達管２０に対応する複数の震動部材３０、及び前記震動部材３０を震動させる震動手段４０を基本的に包含する。
【００２６】
冷媒チェンバー１０は、冷媒が通過しながら相変化（例えば、蒸発など）を起こすチェンバーである。望ましくは冷媒チェンバー１０は、図１及び図２に例示した通り、上下が閉鎖された円筒形になっている。冷媒チェンバー１０の下側には冷媒入口１１が形成されていて、その上側には冷媒出口１２が形成されている。
【００２７】
低温の冷媒は冷媒入口１１から流入され冷媒チェンバー１０の中で蒸発（相変化）を起こしながら周辺の熱気を吸収し、冷媒出口１２を通じて排出する。例示した図面で冷媒入口１１を冷媒出口１２の下側に配置するのは冷媒が冷媒チェンバー１０に留まる時間を延長して熱交換時間を延長するためである。
【００２８】
冷媒チェンバー１０の内部には多数の熱伝達管２０が装着されており、冷媒チェンバー１０の上側には蓄熱流体を熱伝達管２０に流入する上部チェンバー２が装着されている。冷媒チェンバー１０の下側には蓄熱流体氷スラリーが集まる下部チェンバー３が装着されている。下部チェンバー３に集まった蓄熱流体氷スラリーは蓄熱漕（図示せず）に流れていく。
【００２９】
熱伝達管２０は冷媒チェンバー１０を上下に横切って上板１３と下板１４の間に装着され冷媒チェンバー１０により囲まれている。熱伝達管２０は熱伝導率が高い材質（例えば、銅管など）で形成されている。図７で熱伝達管２０の外壁に形成された屈曲は冷媒との接触面積を増加させ熱伝達効率を高めるためのものである。
【００３０】
蓄熱流体は熱伝達管２０の上段を通じて流入され、熱伝達管２０を通じて流下して熱伝達管２０の下段を通じて流下する。この過程で熱伝達管２０を囲んでいる冷媒チェンバー１０の冷媒に熱を奪われ冷却される。冷却された蓄熱流体は氷スラリーの形態で熱伝達管２０を流下し、該氷スラリーが蓄熱漕に送られ冷房に使われる。
【００３１】
上部チェンバー２は、冷媒チェンバー１０の上板１３の上に設置することができる。上部チェンバー２は内部を観察しえるように透明な素材（例えばアクリルなど）で形成された円筒形のシェル４とトッププレート５とで構成することができる。上部チェンバー２は、多数の装着ボルト６によってトッププレート５と上板１３が連結さた内部であって，上板１３上に設置される。シェル４と上板１３及びシェル４とトッププレート５の間は漏水を防止するためパッキング２ａが挿入される。前記トッププレート５には蓄熱流体を上部チェンバー２に供給するための蓄熱流体供給口７が形成されていて、ここに蓄熱流体供給管８が結合される。
【００３２】
下部チェンバー３は、例えば冷媒チェンバー１０の下板１４にフランジ（ｆｌａｎｇｅ）連結することができる。下部チェンバー３の下側には排出口９が形成されていて、排出口９を通じて蓄熱流体氷スラリーが蓄熱槽に排出される。下部チェンバー３の底面を上記排出口９の側に傾斜させたのは氷スラリーの排出を容易とするためである。
【００３３】
図２では、容易に説明するため冷媒チェンバー１０にただ一つの熱伝達管２０が設置された例を図示したが、冷媒チェンバー１０には図１に図示したように数十個から百個以上まで熱伝達管２０を装着することができる。
【００３４】
上記それぞれの熱伝達管２０には震動部材３０が挿入される。本発明に適用可能な震動部材３０としては、上記震動手段４０により震動させられたときに周りの熱伝達管２０の内壁を反復的に打撃して熱伝達管２０の内壁に凍結した蓄熱流体凍結被膜を離脱及び破砕させて下に流せるものであれば別に限らない。
【００３５】
望ましくは震動部材３０は熱伝達管２０の全長に亘るサイズを有する。また、震動部材３０の外周面は熱伝達管２０の内壁に密着しないが、前記震動手段により震動するとき熱伝達管２０の内壁を打撃し得る程度の直径を有する。
【００３６】
震動部材３０としては、図１、図２、図７及び図８に示したような螺旋形震動部材３０Ａを使用することができる。ここで螺旋形震動部材３０Ａというのは、例えば一般的なコイルスプリング（ｃｏｉｌｓｐｒｉｎｇ）のような線形の素材を螺旋に巻いたヘリカル構造（ｈｅｌｉｃａｌまたはｓｐｉｒａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の部材であって、内部は空洞になっており螺旋間の空間を通じて内部と外部の間に蓄熱流体の移動が自在な構造を意味する。即ち、螺旋形震動部材３０Ａは、その構造がコイルスプリングと類似するが、機能的には弾性を与えるためのものではないのでスプリングの特性である伸縮性（螺旋の上下変位）はできるだけ排除したヘリカル構造である。
【００３７】
望ましくは螺旋形震動部材３０Ａの外側面は熱伝達管２０の内壁の輪郭に対応する輪郭を有するように形成される。かかる構成により熱伝達管２０の内壁を打撃するとき蓄熱流体の凍結皮膜を離脱させる性能を向上させえる。また、熱伝達管２０の内壁に対する効果的な打撃のため螺旋形震動部材３０Ａの外側面に凹凸を形成しえる。
【００３８】
以上のような螺旋形震動部材３０Ａが後述する震動手段４０によって震動するにつれ熱伝達管２０の内壁に形成された蓄熱流体の凍結皮膜は螺旋形震動部材３０Ａの反復的な打撃により離脱及び破砕され下に流れ、この際、螺旋形震動部材３０Ａの螺旋構造は蓄熱流体氷スラリーの流下を誘導する。
【００３９】
前記震動部材３０としては、図３に図示した通り、スプリング形震動部材３０Ｂ、螺旋翼形震動部材３０Ｃ、円板翼形震動部材３０Ｄ、上下翼形震動部材３０Ｅを使用することができる。
【００４０】
図３Ａの前記スプリング形震動部材３０Ｂは、一般的なコイルスプリングを震動部材３０に適用したもので、その外形においては螺旋形震動部材３０Ａと殆ど差がない。螺旋形震動部材３０Ａとスプリング形震動部材部材３０Ｂの差異点は、前者は螺旋形構造の基本特徴である上下の伸縮性を最大限排除したもので、後者は通常のスプリングをそのまま使用して上下伸縮性を排除しなかったという点である。したがって、スプリング形震動部材３０Ｂが震動手段４０により震動するときには、その伸縮性により上下震動が随伴されえる。
【００４１】
図３Ｂの前記螺旋翼形震動部材３０Ｃはロッド３１の周りに螺旋形翼３２を突出形成した震動部材３０であって、前記螺旋形震動部材３０Ａと比較するとき、その内部が空洞ではなくロッド３１になっている点の差がある。
【００４２】
図３Ｃの前記円板翼形震動部材３０Ｄは、ロッド３３の外周に円板状の翼３４を所定の間隔に突出形成した震動部材３０であって、前記螺旋翼形震動部材３０Ｃとは翼が螺旋形ではなく水平した円板形であることが異なる。前記円板翼３４は蓄熱流体の流れを熱伝達管２０側に誘導するように下広上狭の形状に形成するのが望ましい。
【００４３】
図３Ｄの前記上下翼形震動部材３０Ｅは、ロッド３５の外周に上下方向の翼３６を突出形成した震動部材３０であって、翼３６がロッド３５の全長にかけて上下に形成されている点に特徴がある。
【００４４】
以上で例示したような震動部材３０は震動手段４０により震動される。本発明に適用可能な震動手段４０としては，震動部材３０が熱伝達管２０の内壁を反復的に打撃するように震動部材３０を震動させえるものであれば構わない。
【００４５】
使用可能な震動手段４０としては、震動部材３０の上側、例えば、上部チェンバー２の上側に設置された震動モーター４１、震動モーター４１に連結され震動を伝達する震動伝達ロッド４２と、前記震動伝達ロッド４２と震動部材３０の間に連結され震動伝達ロッド４２の震動を震動部材３０に伝達する震動板４３を包含するように構成することができるし、望ましくは震動モーター４１の震動が前記震動部材３０以外に伝達されることを防止する防震手段４４（例えば、防震スプリングなど）を包含することができる。
【００４６】
震動モーター４１はモーターベース４１ａに装着され、モーターベース４１ａには震動伝達ロッド４２（例えば４個）の上段が締結される。震動伝達ロッド４２は前記トッププレート５への震動伝達がないようにトッププレート５をそのまま貫通してその下段が前記震動板４３に締結される。図面符号４５は外部に露出された震動伝達ロッドを被覆する伸縮カバーである。
【００４７】
震動板４３は、その強度を維持する範囲内で、蓄熱流体が上部チェンバー２に最小限の抵抗で滑らかに流入され，多数の熱伝達管２０に対して均等に分配されうる構造で形成されるのが好ましい。
【００４８】
図１、図２及び図４に例示された本実施形態において震動板４３は、上部チェンバー２内に収容できるサイズの円板になっており、ここでは熱伝達管２０に対応する数の熱伝達管装着口４３ａが貫通形成されている。震動部材３０は前記熱伝達管装着口４３ａに装着される。
【００４９】
震動部材３０は震動板４３の熱伝達管装着口４３ａに直接装着することもあるが、連結スリーブ５０を媒介して装着するのが好ましい。連結スリーブ５０としては、図５と図７及び図８に図示した通り、本体５１の下側に震動部材結合突起５２を形成し上側に震動板係止５３を形成したものを適用することができる。連結スリーブ５０は震動板４３と熱伝達管２０の間に装着され、このとき震動部材結合突起５２には震動部材３０が結合され震動板係止５３は震動板４３に形成された熱伝達管装着口４３ａに掛止される。
【００５０】
連結スリーブ５０の本体５１は熱伝達管２０の内部輪郭に対応する外部輪郭を有する円筒状になっている。本体５１の直径はその周りの熱伝達管２０の内壁の間に蓄熱流体が流れる隙間を形成できる程度の直径を有する。本体５１中に流入された蓄熱流体はその下段周りに形成された排出孔５４（例えば４個）から排出される。
【００５１】
震動部材３０として前記螺旋形震動部材３０Ａと前記スプリング形震動部材３０Ｂを適用する場合、震動部材結合突起５２の周りに形成されたネジに震動部材３０Ａ、３０Ｂを螺合固定することができる。また震動部材３０として前記螺旋翼形震動部材３０Ｃ、円板翼形震動部材３０Ｄ及び上下翼形震動部材３０Ｅを適用する場合、その上段の雄ネジ３１ａ、３３ａ、３５ａをこれに対応するように形成された連結スリーブ５０の雌ネジ（図示せず）に螺合固定することができる。
【００５２】
螺旋形震動部材３０Ａは上下の伸縮を排除して製作するとしても、その構造的な特性上スプリングのような上下伸縮を起こすことがある。螺旋形震動部材３０Ａの上下伸縮はその下段部に巻数を増加して螺旋と螺旋間の間隔を狭くし，氷スラリーの排出を妨害する可能性があり、かかる氷スラリー排出妨害は熱伝達管２０の下側に蓄熱流体の氷スラリー塊を蓄積して氷スラリーの円滑な排出を妨害することもある。
【００５３】
かかる理由で、螺旋形震動部材３０Ａには補強ボルト３７を挿入固定してその上下伸縮を防止するのが望ましく、スプリング形震動部材３０Ｂの場合も同様である。
【００５４】
図２、図７及び図８に図示した例を参照すれば、補強ボルト３７は連結スリーブ５０に形成されたボルト孔５５に挿入され、補強ボルト３７の下段は維持構６０により螺旋形震動部材３０Ａの下段に固定される。このため維持構６０の中心には補強ボルト３７が挿入されるボルト孔６１が形成されている。
【００５５】
したがって、ボルト孔５５に補強ボルト３７を挿入し維持構６０のボルト孔６１に補強ボルト３７の下段を挿入したあと、維持構６０の周りのネジに螺旋形震動部材３０Ａの下段を結合したあと、ナット３８を締結すれば、螺旋形震動部材３０Ａが連結スリーブ５０と維持構６０の間で補強ボルト３７により拘束されるので望ましくない上下伸縮を制限することができる。
【００５６】
前記補強ボルト３７には図２に図示の漏斗状（即ち、下広上狭の形状）の水遮断板３９を形成することができる。水遮断板３９を形成すれば蓄熱流体の下降移動に抵抗を与えその流下速度を遅くすることができるし、また蓄熱流体のながれを熱伝達管２０側に誘導して熱伝達効率を高めることができる。
【００５７】
本実施形態にかかる熱交換装置１に使用される熱伝達管２０の内壁には蓄熱流体の凍結付着を最小化する非粘着性素材を塗布して被膜を形成することができる。被膜を形成するために使用可能な非粘着性素材としては、ディュポン社（Ｄｕｐｏｎｔ）の商標名Ｔｅｆｌｏｎ^ＴＭで広く市販されているフッ素樹脂（ＰＴＦＥ；Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＦＥＰ；Ｆｌｕｑｒｉｎａｔｅｄｅｔｈｙｌｅｎｅｐｒｏｐｙｌｅｎｅ重合体等）などがある。これらフッ素樹脂は熱伝達管２０の内壁にコーテイングしたあと焼成することで耐久性をよくして被覆することができる。かかる非粘着性素材の被膜によって熱伝達管２０に形成される蓄熱流体の凍結被膜形成は最小化し，凍結された蓄熱流体被膜は先に説明した震動部材３０により継続的に除去される。
【００５８】
以上で説明した本実施形態にかかる熱交換装置１の作用について説明する。冷媒は、冷媒入口１１から流入し冷媒チェンバー１０を通過して冷媒出口１２から排出される。この過程で冷媒が蒸発して熱伝達管２０から熱が吸収される。
【００５９】
蓄熱流体は蓄熱流体供給管８を通じて上部チェンバー２に流入され、熱伝達管装着口４３ａを通じて連結スリーブ５０内に流れ込む。その後，蓄熱流体は震動板４３周りの隙間４３ｂを通じて下に流れ、続いて連結スリーブ５０の排出孔５４及び連結スリーブ５０と熱伝達管２０間の隙間を通じて熱伝達管２０の中に流入される。熱伝達管２０に流入した蓄熱流体は流下しなから漸次冷却され氷スラリーを形成し，一部の蓄熱流体は熱伝達管２０の内壁に凍結され被膜を形成する。
【００６０】
熱伝達管２０の内壁に形成された蓄熱流体の凍結被膜は震動手段４０により震動する震動部材３０により継続的に打撃され熱伝達管２０から離脱し破砕され下に流れる。したがって、熱伝達管２０に付着された蓄熱流体の凍結被膜が継続的に除去され凍結被膜による熱伝達効率低下を減らすことができる。
【００６１】
熱伝達管２０から排出され下部チェンバー３に至った蓄熱流体の氷スラリーは排出口９を通じて蓄熱槽に送られ，最終的に冷房に使われる。
【００６２】
以上で説明した本実施形態にかかる震動式熱交換装置１は、熱伝達管の内壁に形成される蓄熱流体の凍結被膜が震動部材３０の震動打撃により効果的に離脱され細かく破砕されるので、蓄熱流体の凍結被膜による熱伝達管２０の熱伝達効率低下を最小にするばかりでなく，上記過程により，最終的に生産された蓄熱流体の氷スラリーからは塊状の氷スラリーが除去されるため氷スラリーの品質を向上させる効果がある。
【００６３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は，震動式熱交換装置に適用可能であり，特に熱伝達管の内面から望ましくない凍結した蓄熱流体を除去して熱伝達管の熱伝達効率を向上しえる熱交換装置として、望ましくは冷媒と蓄熱流体間の熱交換により蓄熱流体の氷スラリーを形成する氷蓄熱システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態にかかる震動式熱交換装置の分解斜視図である。
【図２】同実施の形態における震動式熱交換装置の断面図である。
【図３】同実施の形態における震動部材の概略図である。
【図４】同実施の形態における震動板の平面図である。
【図５】同実施の形態における連結スリーブの斜視図である。
【図６】同実施の形態における維持構の斜視図である。
【図７】同実施の形態における連結スリーブの使用状態の断面図である。
【図８】同実施の形態における補強ボルトの例示的な装着状態を示す斜視図である。
【図９】従来の氷蓄熱システムのブロック図である。
【図１０】従来の熱交換機の斜視図である。
【図１１】従来の熱交換機の断面図である。
【図１２】従来の他の例示的な熱交換機の分解斜視図である。

Claims

冷媒と蓄熱流体の間の熱交換により氷スラリーを形成する熱交換装置において、
前記冷媒が通過する冷媒チェンバーと，
前記冷媒が熱を吸収するように前記冷媒チェンバーにより囲まれた状態で前記蓄熱流体が通過する一つ以上の熱伝達管と，
前記熱伝達管に挿入装着された状態で震動して前記熱伝達管の内壁に形成された前記蓄熱流体の凍結被膜を離脱する震動部材と，
前記震動部材を震動させる震動手段と，
を含むことを特徴とする震動式熱交換装置。
前記震動手段は、
外力による上下の変位がないように形成された螺旋形震動部材、上下方向の弾性を有するスプリング形震動部材、ロッドの外周に螺旋形翼が形成された螺旋翼形震動部材、ロッドの外周に円板形翼が形成された円板翼形震動部材、またはロッドの上下方向に上下翼が形成された上下翼形震動部材のいづれかであることを特徴とする請求項１に記載の震動式熱交換装置。
前記震動手段は、
震動モーターと、
前記震動モーターに連結されて震動を伝達する多数の震動伝達ロッドと、
前記震動伝達ロッドの震動を前記震動部材に伝達する震動板と，
を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の震動式熱交換装置。
前記震動部材は、前記熱伝達管の上段に装着された連結スリーブを媒介して前記震動板に連結されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の震動式熱交換装置。
前記螺旋形震動部材および前記スプリング形震動部材の内部に補強ボルトが装着され前記震動部材の伸縮を減少させることを特徴とする請求項２に記載の震動式熱交換装置。
前記補強ボルトには、少なくとも一つの水遮断板が装着されていることを特徴とする請求項５に記載の震動式熱交換装置。
前記熱伝達管の内壁に前記蓄熱流体氷スラリーの凍結を最小化するための非粘着性素材が塗布されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の震動式熱交換装置。