JP3072209B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

蓄熱装置

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JP3072209B2
JP3072209B2 JP5125714A JP12571493A JP3072209B2 JP 3072209 B2 JP3072209 B2 JP 3072209B2 JP 5125714 A JP5125714 A JP 5125714A JP 12571493 A JP12571493 A JP 12571493A JP 3072209 B2 JP3072209 B2 JP 3072209B2
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正昭 田中
武 清水
明 兵藤
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松下冷機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2511Evaporator distribution valves

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蓄熱式冷蔵庫等の蓄熱装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、深夜電力の有効利用ないし電力需
要のピークカットによる平準化等の観点より蓄熱式冷蔵
庫等に用いられる蓄熱装置が特開平1−219466号
公報に示されるごとく考えられている。
【0003】以下、図面を参照しながら上述した従来の
蓄熱装置の一例について説明する。図4において、蓄冷
装置1は、偏平面をもつ熱交換器チューブ2と、蓄熱材
を封入した2個蓄熱容器3、4と、これらの蓄熱容器3
と4を仕切る2枚の波形プレート5、6とからなってい
る。
【0004】冷却手段である熱交換器チューブ2は、冷
媒を流す2枚の互いに対向する偏平通路2a、2bと、
これらの通路を互いに接続する断面U字状通路2cから
成っている。熱交換器チューブ2の一端には、冷媒を取
り入れる入り口パイプ12が設けられ、他端には熱交換
器チューブ2内を循環した冷媒を排出する出口パイプ1
3が設けられている。蓄熱材容器3、4は熱交換面とし
て偏平面7a、7bを有している。
【0005】波形プレート5、6は、蓄熱容器をいれる
ため凹部の空間を有するコ字状に曲折された構成になっ
ている。波形プレート5、6の波形面5b、6bはほぼ
同一形状のもので、波形面5b、6bが嵌合するように
合わさった状態であり波形面5bと6bとの隙間に逃が
し空間11を形成している。熱交換器チューブ2の偏平
面8につば部5a、6aがろう付けまたは図示しない固
定用金具により固定されている。
【0006】本構成において、蓄熱時は入り口パイプ1
2から冷媒を取り入れ、熱交換器チューブ2内の偏平通
路2b、断面U字状通路2c、偏平通路2aと循環させ
ることで偏平面7aにて熱交換させて行い、凍結による
体積膨張を逃がし空間11により吸収し、融解は全体に
通風させて行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、凍結時の体積膨張の逃がしは波形プレー
ト5、6により制限される。また、融解時における熱交
換面積が小さく、主として蓄熱材表面から波形プレート
5、6または熱交換器チューブ2を介して間接的に放熱
するため熱交換の効率が悪くなるという問題点があっ
た。
【0008】本発明は上記課題に鑑み、凍結時の体積膨
張の逃がしを制限なく行えるようにし、蓄熱器の高効率
化を行い、蓄熱材に蓄熱された蓄熱エネルギーを有効に
使用できる蓄熱装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、内部に蓄熱材を充填し、一表面が凍結するた
めの凍結用熱交換面として偏平面であり凍結用熱交換面
の裏表面が融解するための融解用熱交換部として複数の
突起を有した蓄熱器と、前記蓄熱材を凍結させる冷却板
を備え、蓄熱した熱の取り出しを前記融解用熱交換部に
て前記偏平面に平行に流体通過することで行われ、前記
突起は流体通過方向に平行な断面が円または楕円となる
円柱形状または頭部を切った円すい形状であり、突起の
配列は千鳥配列あるいは碁盤配列であり、前記冷却板は
前記蓄熱材の凍結用熱交換面と偏平面で接触している。
【0010】さらに、蓄熱器の凍結用熱交換面から突起
の上部までの蓄熱器高さ寸法は、高室温時における任意
の時間帯での蓄熱冷却量で凍結できる高さとする。
【0011】
【作用】本発明の蓄熱装置は、凍結による体積膨張の逃
がしを十分に行え、融解用熱交換部が、蓄熱器表面にて
直接熱交換させ蓄熱した熱を放熱するために熱交換の効
率が良く、突起を複数有することで融解用熱交換部の面
積が大きくなり、更に突起部の後方で流入してきた流体
が渦流となり易く、また、前列の後流が次列に影響を及
ぼし流れの乱れを強め熱伝達を促進することから熱交換
量が大きくなり、非常に効率が良い。
【0012】また、蓄熱器の凍結用熱交換面から突起の
上部までの蓄熱器高さ寸法を高室温時における任意の時
間帯での蓄熱冷却量で凍結できる高さとすることで年間
を通じて任意の時間内で蓄熱器を凍結することができ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明による蓄熱装置の1実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
【0014】図1は本発明の1実施例における蓄熱装置
の斜視図、図2は同実施例の蓄熱式冷蔵庫の冷凍サイク
ル図、図3は同実施例の蓄熱式冷蔵庫の構造を示す断面
図である。
【0015】図1にて、14は蓄熱装置、15は蓄熱
器、16は冷却板、17は冷媒を流す熱交換器冷媒管、
18は流路壁とから成っており、矢印19は蓄熱した熱
を搬送する流体通過方向である。
【0016】蓄熱器15は一表面が凍結用熱交換面の偏
平面15aを持つ平板部15bで囲まれた部分と、前記
偏平面15aの裏面が複数の円柱の突起15cとからな
っており、それぞれ蓄熱材が充填されている。そして、
15dは凍結用熱交換面の偏平面15aから突起上部の
蓄熱器高さ寸法である。
【0017】冷却板16は、一表面にて蛇行して接触面
積を稼だ熱交換器冷媒管17と接触しており、その裏面
にて蓄熱器の偏平面15aと平面で接触している。
【0018】流路壁18は断熱されており、コ字状とな
っており両端が冷却板16の両端の、固定部18a、1
8bにて流体が漏れないように密閉固定されている。
【0019】蓄熱材凍結時すなわち蓄熱時は冷媒を熱交
換器冷媒管17に流し、冷却板16を介して平面にて蓄
熱器15と熱交換させ凍結する。融解時は空気を矢印1
9のように通風させ流路壁18に囲まれた蓄熱装置14
内の蓄熱器突起15cで冷却する。
【0020】図2において、20はコンプレッサであり
コンデンサ21を介して3方電磁弁22に接続される。
さらに、この3方電磁弁22の第1の流出口22aはキ
ャピラリ23、冷却器24、アキュムレータ25を順次
介して前記コンプレッサ20に接続される。また、3方
電磁弁22の第2の流出口22bは、蓄熱装置用キャピ
ラリ26、前記蓄熱装置14を順次介して前記アキュム
レータ25に接続され前記コンプレッサに接続される。
【0021】図3において、27は冷却器用ファン、2
8は蓄熱装置用ファンであり、蓄熱装置14は冷凍室2
9と冷蔵室30の間の仕切壁31と風路構成用断熱材3
2で形成された通風ダクト32a内に固定収納されてい
て、蓄熱装置用ファン28を運転することにより通風ダ
クト入り口32bから空気を吸い込んで、蓄熱装置14
を通して空気を冷却し、冷却した空気を通風ダクト出口
32cから吐き出す。すなわち矢印で示すように空気を
循環させ、冷蔵室30を冷却する。
【0022】また、蓄熱装置14内の蓄熱器15には潜
熱型の蓄熱材が充填されており、前記蓄熱材は蓄熱式冷
蔵庫の冷蔵室30内の低減負荷量に相当する熱を蓄熱で
きるだけの蓄熱材量が入っており、前記蓄熱材量を高室
温時においても限られた時間内で蓄熱(凍結)できるよ
うに蓄熱装置14内の蓄熱器15の凍結用熱交換面の偏
平面15aの面積と凍結用熱交換面の偏平面15aから
突起部の上部までの蓄熱器高さ15dを決定している。
【0023】以上のように構成された蓄熱式冷蔵庫に利
用した蓄熱装置についてその動作を説明する。
【0024】通常冷却時は3方電磁弁22で、コンプレ
ッサ20、3方電磁弁22を介し冷媒を第1の流出口2
2aのみに流し、キャピラリ23、冷却器24、アキュ
ムレータ25を経路しコンプレッサ20に戻すことで冷
却器24にて庫内を所定の温度に冷却する。
【0025】蓄熱利用運転時は、蓄熱装置用ファン28
を運転し、蓄熱装置14内の蓄熱器15に冷凍室29以
外の戻り空気を通風させることで蓄熱器15の冷熱源に
て冷蔵室30を冷却する。前記蓄熱利用運転時は昼間の
電力使用ピークの短時間に行うため効率の良い蓄熱装置
が必要である。ここで、蓄熱器15の融解用熱交換部が
蓄熱器15の表面にて直接熱交換させ蓄熱した熱を放熱
するために熱交換の効率が良く、円柱の突起15cを複
数有することで融解用熱交換部の面積が大きくなり、更
に突起15cの後方で流入してきた流体が渦流となり易
く、また、前列の後流が次列に影響を及ぼし流れの乱れ
を強め熱伝達を促進することから熱交換量が大きくな
り、非常に効率が良い。
【0026】蓄熱運転時すなわち蓄熱器15の凍結時は
3方電磁弁22で第2の流出口22bに冷媒を流すよう
にし、コンプレッサ20、3方電磁弁22、キャピラリ
26、蓄熱装置14、アキュムレータ25を経路しコン
プレッサ20に戻す。この時、蓄熱装置14は熱交換器
冷媒管17より冷却板16にて蓄熱器15の凍結用熱交
換面積の増加を図った偏平面15aで凍結を行う。凍結
用熱交換面が偏平面であることから接触面積が広く熱交
換が良好である。平板部15bの凍結用熱交換面の偏平
面15aの裏面で融解用熱交換部の突起15c以外の部
分と円柱の突起15cの側表面は解放されているため凍
結による体積膨張の逃がしが規制されない。
【0027】また、凍結はの夜間の所定時間の通常冷却
時以外の時間を利用することから凍結時間が限られ、年
間において室温が変化する。そこで、蓄熱器15の凍結
用熱交換面の偏平面15aの面積と偏平面15aから円
柱の突起15cの上部までの蓄熱器高さ寸法15dを高
室温時において任意の時間帯での蓄熱冷却量で凍結でき
る高さとすることで限られた時間内で年間を通じて凍結
できる。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明は、内部に蓄熱材を
充填し、一表面が凍結するための凍結用熱交換面として
偏平面であり凍結用熱交換面の裏表面が融解するための
融解用熱交換部として複数の突起を有した蓄熱器と、前
記蓄熱材を凍結させる冷却板を備え、蓄熱した熱の取り
出しを前記融解用熱交換部にて前記偏平面に平行に流体
通過することで行われ、前記突起は流体通過方向に平行
な断面が円または楕円となる円柱形状または頭部を切っ
た円すい形状であり、突起の配列は千鳥配列あるいは碁
盤配列であり、前記冷却板は前記蓄熱材の凍結用熱交換
面と偏平面で接触している。
【0029】さらに、蓄熱器の凍結用熱交換面から前記
突起の上部までの蓄熱器高さ寸法は、高室温時における
任意の時間帯での蓄熱冷却量で凍結できる高さとする蓄
熱装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における蓄熱装置の斜視図
【図2】同実施例の蓄熱式冷蔵庫の冷凍システム図
【図3】同実施例の蓄熱式冷蔵庫の構造を示す縦断面図
【図4】従来例の蓄熱装置の斜視図
【符号の説明】
14 蓄熱装置 15 蓄熱器 15a 偏平面 15b 平板部 15c 突起 15d 蓄熱器高さ寸法 16 冷却板 19 流体通過方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−228852(JP,A) 特開 平1−219466(JP,A) 特開 平6−123537(JP,A) 実開 昭58−55270(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25D 3/00 F25D 16/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に蓄熱材を充填し、一表面が凍結す
    るための凍結用熱交換面として偏平面である平板部と前
    記平板部の凍結用熱交換面の裏表面に融解するための融
    解用熱交換部として複数の突起を有した蓄熱器と、蓄熱
    材を凍結させるための冷却板とを備え、蓄熱した熱の取
    り出しは前記融解用熱交換部にて前記偏平面に平行に流
    体通過することで行われ、前記突起は流体通過方向に平
    行な断面が円または楕円となる円柱形状または頭部を切
    った円すい形状であり、突起の配列は千鳥配列あるいは
    碁盤配列であり、前記冷却板は前記蓄熱材の凍結用熱交
    換面と偏平面で接触している蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 蓄熱器の凍結用熱交換面から突起の上部
    までの蓄熱器高さ寸法は、高室温時における任意の時間
    帯での蓄熱冷却量で凍結できる高さとする請求項1記載
    の蓄熱装置。
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