JP4547769B2 - 氷蓄熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱装置に関し、特に、蓄熱槽内の蓄熱媒体の氷化物を空気の泡により撹拌して伝熱管周りの伝熱を促進させるようにしたものに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の氷蓄熱装置はよく知られており、内部に蓄熱媒体としての例えば水が充満された蓄熱槽と、この蓄熱槽内の水に浸漬され、内部をブライン等の熱媒体が流れる伝熱管とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管内の熱媒体から冷熱を水（蓄熱媒体）に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すように構成されている。
【０００３】
ところで、上記利用運転時に冷熱を効果的に取り出すためには、蓄熱槽内の氷化物を安定して融解させることが必要であり、特に、急速に冷熱を取り出すピークカット運転等に対応するために重要となる。そこで、本願の出願人は、前に、蓄熱槽内の伝熱管周りに空気を吐出させる複数の空気吐出孔が開口されたヘッダを設け、利用運転時に、このヘッダに空気を供給して空気吐出孔から空気を吐出させることにより、伝熱管とその周りの氷化物との間に強制対流を生じさせて氷化物を撹拌し、伝熱管周りの熱伝達を促進させることを提案している（特願平１１―２６３１０７号明細書及び図面参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記提案のものでも全く問題がないわけではなく、改良の余地があった。すなわち、蓄熱槽内においてヘッダ全体に亘り均一に吐出させて空気の泡が伝熱管の全体に届くようにするには、空気吐出孔の内径をできるだけ小さくして圧力損失を生じさせる必要がある。ところが、空気の吐出が停止した後は蓄熱冷媒の水が空気吐出孔からヘッダ内に浸入（逆流）して所定の基準水位まで溜まるようになり、このような水の浸入が空気吐出の後に絶えず繰り返されるので、上記のように小径の空気吐出孔を設けた場合、その小径の空気吐出孔に水中の異物や水の析出物（例えば炭酸カルシウム）等が詰まってしまい、複数の空気吐出孔が徐々に閉塞していくことで、終には空気を蓄熱槽内全体に均一に吐出させることが困難になり、所期の目的が得られなくなる虞れがある。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄熱槽内の空気吐出孔から吐出させる場合に、その吐出部分の構造に改良を加えることで、空気吐出孔からの空気吐出の終了状態では蓄熱槽内の水中の異物等が空気吐出孔に浸入しないようにして、空気吐出孔の閉塞を長期間に亘り安定して防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、内部に蓄熱媒体が充満された蓄熱槽（１）と、この蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体に浸漬され、内部を熱媒体が流れる伝熱管（２）とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管（２）内の熱媒体から冷熱を蓄熱媒体に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにした氷蓄熱装置において、小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口されたヘッダ（１６）と、利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）とを設ける。そして、上記各空気吐出孔（１７）を蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面（蓄熱媒体の上面）よりも上側位置に開口させ、各空気吐出孔（１７）から吐出された空気を蓄熱槽（１）内に導いて上記伝熱管（２）周りに吐出させる分流配管（２２），（２２），…を設ける。
【０００７】
上記の構成によれば、利用運転時に空気供給手段（２０）を作動させると、ヘッダ（１６）の複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が吐出される。この空気吐出孔（１７），（１７），…は小径孔からなるので、空気はヘッダ（１６）全体に亘り均一に吐出される。この各空気吐出孔（１７）から吐出された空気は分流配管（２２）を介して蓄熱槽（１）内に供給されて伝熱管（２）周りに吐出される。このことで、蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）とその周りの氷化物との間に強制対流が生じて、融解した氷化物が撹拌され、伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【０００８】
そして、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口しているので、上記空気供給手段（２０）が作動停止して各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止しても、蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体は分流配管（２２）内に蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面と同じ高さ位置まで浸入するのみで、それからさらに蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口している空気吐出孔（１７）まで進まず、このことで空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体に没入することはなく、よって空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体中の異物や蓄熱媒体の析出物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の発明の前提と同様の氷蓄熱装置において、伝熱管（２）周りに空気を吐出させる小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が上部に開口されたヘッダ（１６）と、利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）とを設ける。そして、上記ヘッダ（１６）を上側のみから空間をあけてかつ下端がヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置するように覆い、上記空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気を上記空間に溜めた後に上記下端から蓄熱槽（１）内に漏出させるカバー（２６）を設ける。
【００１０】
このことで、利用運転時に空気供給手段（２０）を作動させると、ヘッダ（１６）上部の複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が吐出され、この各空気吐出孔（１７）から吐出された空気はヘッダ（１６）上部を覆うカバー（２６）内においてヘッダ（１６）との間の空間に溜まった後に、そのカバー（２６）の、ヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置する下端から抜け出して蓄熱槽（１）内に供給される。
【００１１】
そして、上記空気供給手段（２０）が作動停止して各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体が上記カバー（２６）内においてヘッダ（１６）との間の空間に溜まった空気を空気吐出孔（１７）からヘッダ（１６）内に押し戻しながら浸入するが、そのカバー（２６）内に浸入した蓄熱媒体の表面位置がヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置に達すると、その空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体により閉じられるので、それ以上、蓄熱媒体表面がカバー（２６）内で上昇せず、カバー（２６）内においてヘッダ（１６）との間の空間にその最上端位置からヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置まで空気が残留する。このことで、蓄熱媒体中の異物等が空気吐出孔（１７）内に入り難くなり、空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体中の異物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明の氷蓄熱装置において、カバー（２６）内部の空間は、カバー（２６）の両端位置とヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ位置する仕切部材（２７），（２７），…により仕切られている構成とする。
【００１３】
こうすれば、各空気吐出孔（１７）から吐出された空気をカバー（２６）内の空間において仕切部材（２７），（２７）間の空間に貯めた後に蓄熱槽（１）内に供給することができ、仕切部材（２７）がない場合のように複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気が集合された後に蓄熱槽（１）内に供給されるようなことがなくなり、カバー（２６）内の空気の蓄熱槽（１）内への供給を均一に行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明では、上記請求項１の発明の前提と同様の氷蓄熱装置において、伝熱管（２）周りに空気を吐出させる小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が上部に開口されたヘッダ（１６）と、利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）と、上記ヘッダ（１６）の全体を空間をあけて覆うように該ヘッダ（１６）と一体的に設けられ、かつ上部に空気供給孔（２９），（２９），…が開口されたカバー（２６）と、上記ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）とカバー（２６）上端部の空気供給孔（２９）とを通る鉛直面を横切るように延びて、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の間の空間を区画する案内部材（３０）とを備えている構成とする。
【００１５】
このことで、請求項２の発明と同様の作用効果を奏することができる。また、ヘッダ（１６）がカバー（２６）内に一体的に配置されて両者が２重構造となるので、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の蓄熱槽（１）への取付けや取扱いを容易に行うことができる。
【００１６】
請求項５の発明では、上記請求項２〜４のいずれか１つの発明の氷蓄熱装置において、空気供給手段（２０）の作動停止時に空気配管（１９）を閉じる弁手段（２４）を設ける。こうすれば、請求項２の発明の効果が相乗的に得られるようになり、空気吐出孔（１７）の詰まりをさらに有効に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図５は本発明の実施形態１に係る氷蓄熱装置の全体構成を示し、（１）は内部に蓄熱媒体としての水が充満された蓄熱槽であって、この蓄熱槽（１）内には内部を熱媒体としてのブラインが流れる伝熱管（２）が蓄熱槽（１）内の水に浸漬された状態で配置収容されている。この伝熱管（２）は、ブライン配管（３）を介してブラインチラー等の冷熱源（４）と負荷側熱交換器（５）とに接続されていて、これら伝熱管（２）、ブライン配管（３）、冷熱源（４）及び負荷側熱交換器（５）により閉回路のブラインサイクルが形成されている。ブライン配管（３）の途中にはブラインサイクルでブラインを循環させるための循環ポンプ（６）が配設されている。また、ブラインサイクルには、負荷側熱交換器（５）をバイパスしかつ第１開閉弁（８）を有する熱交換器バイパス通路（９）と、蓄熱槽（１）（その伝熱管（２））をバイパスしかつ第２開閉弁（１０）を有する蓄熱槽バイパス通路（１１）とが接続され、上記熱交換器バイパス通路（９）への分岐部よりも下流側と負荷側熱交換器（５）との間のブライン配管（３）には第３開閉弁（１２）が配設されており、循環ポンプ（６）の作動によるブラインの循環により、蓄熱運転時には、第１開閉弁（８）を開きかつ第２及び第３開閉弁（１０），（１２）を閉じることで、冷熱源（４）の冷熱をブラインに伝えて蓄熱槽（１）に運び、この蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）内のブラインから冷熱を水に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、第１及び第２開閉弁（８），（１０）を閉じかつ第３開閉弁（１２）を開くことで、蓄熱槽（１）内の氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにしている。
【００１８】
そして、上記利用運転時に蓄熱槽（１）内部の伝熱管（２）周りに空気を吐出させて蓄熱槽（１）内の融解した氷化物を撹拌させて伝熱管（２）周りの熱伝達を促進させるための空気吐出装置（１５）が設けられている。この空気吐出装置（１５）は、図１〜図３に示すように（尚、これらの図には伝熱管（２）を省略している）、蓄熱槽（１）外の上部に位置するヘッダ（１６）を備えている。このヘッダ（１６）は、図４に拡大して示すように略密閉円筒状のもので、その側部には小径孔（例えば内径０．５ｍｍのもの）からなる複数（図示例では５つ）の空気吐出孔（１７），（１７），…が所定間隔をあけて開口している。すなわち、この蓄熱槽（１）外の上部に位置するヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は、蓄熱槽（１）内の水面（上面）よりも上側位置に開口している。
【００１９】
図２に示すように、ヘッダ（１６）の一端部には蓄熱槽（１）外に位置する空気配管（１９）の下流端部が接続され、この空気配管（１９）の途中には空気供給手段としてのエアポンプ（２０）が配設されており、氷蓄熱装置の利用運転時に、このエアポンプ（２０）の作動により空気を空気配管（１９）を介してヘッダ（１６）に送給してその各空気吐出孔（１７）から吐出させることで、その空気を後述の分流配管（２２）により蓄熱槽（１）内部の伝熱管（２）周りに吐出させるようにしている。
【００２０】
さらに、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）にはそれぞれ分流配管（２２）の上流端部（上端部）が気密状に連通されている。この各分流配管（２２）は下側に向かって蓄熱槽（１）内に延びていて、その下流端部（下端部）は蓄熱槽（１）内の底部に開口しており、ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気をそれぞれ各分流配管（２２）を介して蓄熱槽（１）内に導き、その下流端部から蓄熱槽（１）内の水の底部に供給して伝熱管（２）周りに吐出させるようにしている。
【００２１】
したがって、この実施形態においては、氷蓄熱装置の利用運転時、図１及び図２に示す如く、エアポンプ（２０）が作動して空気が圧送され、このエアポンプ（２０）からの空気は空気配管（１９）を通ってヘッダ（１６）に供給されてその空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出される。このヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気は、対応する分流配管（２２）を介して蓄熱槽（１）内の底部に導かれて吐出される。
【００２２】
そのとき、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は小径孔からなるので、その各空気吐出孔（１７）での圧力損失により、ヘッダ（１６）の長さ方向全体に亘って複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が均一に吐出される。このことで、蓄熱槽（１）内に均一に空気が吐出されることとなり、この吐出空気による泡により蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）とその周りの氷化物との間に強制対流が生じて、融解した氷化物が撹拌され、伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【００２３】
そして、上記エアポンプ（２０）が作動停止してヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、図３に示すように、蓄熱槽（１）内の水が分流配管（２２），（２２），…を介してヘッダ（１６）内に逆流しようとする。しかし、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は蓄熱槽（１）内の水面よりも上側位置に開口しているので、蓄熱槽（１）内の水は各分流配管（２２）内に蓄熱槽（１）の水面と同じ高さ位置まで逆流するのみで、それからさらに蓄熱槽（１）の水面よりも上側位置に開口している空気吐出孔（１７）までは浸入しない。このことで各空気吐出孔（１７）が水没することはなく、各空気吐出孔（１７）が水中の異物や水の析出物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【００２４】
（参考形態１）
図６及び図７は参考形態１を示し（尚、この参考形態１、以下の参考形態２及び各実施形態では、図１〜図５と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、ヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７），…からの空気吐出の停止状態でヘッダ（１６）内の空気がエアポンプ（２０）側に抜け出るのを阻止するようにしたものである。
【００２５】
すなわち、この参考形態では、ヘッダ（１６）は蓄熱槽（１）内下部に配置されて水に浸漬され、その上端部に複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口している。このヘッダ（１６）の一端部に接続されている空気配管（１９）は、蓄熱槽（１）内を上方に延びた後に蓄熱槽（１）上端を越えて蓄熱槽（１）外に位置し、この空気配管（１９）の途中にエアポンプ（２０）が配設されている。尚、実施形態１の如き分流配管（２２），（２２），…は設けられていない。
【００２６】
そして、上記空気配管（１９）においてエアポンプ（２０）下流側で蓄熱槽（１）外に位置する部分には、弁手段としてのエア開閉弁（２４）が配設されており、このエア開閉弁（２４）は、エアポンプ（２０）の作動時には開く一方、エアポンプ（２０）の作動停止時に閉じるようになっている。その他の構成は上記実施形態１と同様である。
【００２７】
したがって、この参考形態においては、氷蓄熱装置の利用運転時、図６に示すように、空気配管（１９）のエア開閉弁（２４）は開いている。この状態で、エアポンプ（２０）の作動により空気が圧送されると、このエアポンプ（２０）からの空気は、空気配管（１９）を通って蓄熱槽（１）内のヘッダ（１６）に供給された後、その空気吐出孔（１７），（１７），…から直接に蓄熱槽（１）内に供給されて伝熱管（２）周りに吐出される。このヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの吐出空気により、上記実施形態１と同様に、蓄熱槽（１）内の融解した氷化物が撹拌されて伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【００２８】
これに対し、図７に示すように、エアポンプ（２０）が作動停止してヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、上記エア開閉弁（２４）が閉じる。このエア開閉弁（２４）の閉弁により、ヘッダ（１６）内の空気が空気配管（１９）を経てエアポンプ（２０）へ抜け出すのは阻止され、ヘッダ（１６）内に空気が残留した状態となる。その結果、蓄熱槽（１）内の水が各空気吐出孔（１７）からヘッダ（１６）内に浸入しようとしても、その浸入はヘッダ（１６）内に残留した空気により阻止される。このことで空気吐出孔（１７）が水中の異物や水の析出物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【００２９】
（参考形態２）
図８は参考形態２を示し、図６及び図７に示す参考形態１の構造では、ヘッダ（１６）の上端部に空気吐出孔（１７），（１７），…を開口させているのに対し、空気吐出孔（１７），（１７），…をヘッダ（１６）の下端部に鉛直下向きに開口させたものである。こうすれば、エアポンプ（２０）の作動停止に伴うエア開閉弁（２４）の閉弁状態で、ヘッダ（１６）内に水が浸入するのを防止することができる。
【００３０】
すなわち、図６及び図７に示す参考形態１の如く、ヘッダ（１６）の上端部に上向きに開口している空気吐出孔（１７），（１７），…の内径が小さいか、或いは図８に示す参考形態２のように、ヘッダ（１６）の下端部に空気吐出孔（１７），（１７），…を、下向きに開口していると、エアポンプ（２０）の作動停止に伴うエア開閉弁（２４）の閉弁時に、ヘッダ（１６）内の空気が各空気吐出孔（１７）から蓄熱槽（１）内に漏れ出て、その代わりに蓄熱槽（１）内の水がヘッダ（１６）内に浸入することはない。
【００３１】
また、上記エア開閉弁（２４）に代えて、空気がエアポンプ（２０）からヘッダ（１６）へ向かう空気流のみを許容しその逆の流れは阻止する逆止弁を設けてもよい。
【００３２】
（実施形態２）
図９〜図１２は実施形態２を示し、蓄熱槽（１）内に配置されるヘッダ（１６）周辺部の構造を変えたものである。すなわち、この実施形態では、上記図８の参考形態２と同様に、ヘッダ（１６）は蓄熱槽（１）内下部に配置され、そのヘッダ（１６）の上端部に複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口している。尚、図８の参考形態２とは異なり、空気配管（１９）の途中にエア開閉弁（２４）は配設されていない。
【００３３】
そして、図１０及び図１１に示すように、上記ヘッダ（１６）の上側には、上記の如く上端部に空気吐出孔（１７），（１７），…を開口せしめたヘッダ（１６）を上側のみから空間をあけて覆うカバー（２６）が配置されている。このカバー（２６）はヘッダ（１６）と略同じ長さの樋形状（断面略円弧状）のもので、ヘッダ（１６）上部に空間をあけて被さるように配置され、カバー（２６）の下端はヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置している。
【００３４】
また、上記カバー（２６）にはその両端位置とヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ位置する複数の仕切部材（２７），（２７），…が一体に形成されている。これら仕切部材（２７），（２７），…のうち、カバー（２６）両端に位置する２つの仕切部材（２７），（２７）は、カバー（２６）の内周面に沿った円弧状の外周縁部を有する略半円板状のもので、カバー（２６）の長さ方向端部に該端部を気密状に閉じるように円弧縁部にて接合され、この各仕切部材（２７）の下端部はヘッダ（１６）の長さ方向端面に気密状に接合されている。一方、その他の仕切部材（２７），（２７），…は、基本的に上記と同様の略半円板状のものであるが、各々の下端部の中央が円筒状ヘッダ（１６）の外周面上半部に沿うように円弧状に切り欠かれており、その切欠部にヘッダ（１６）の外周面上半部が嵌合され、かつ切欠部周縁部とヘッダ（１６）の上部とは気密状に接合されている。このことで、カバー（２６）はヘッダ（１６）に対し仕切部材（２７），（２７），…を介して一体的に接合されている。
【００３５】
この実施形態では、氷蓄熱装置の利用運転時の初期状態で、図１２（ａ）に示すように、ヘッダ（１６）の内部やカバー（２６）の内部はいずれも蓄熱槽（１）内の水が充満している。この状態から、エアポンプ（２０）の作動により空気がヘッダ（１６）内に圧送されると、図１２（ｂ）に示す如く、このエアポンプ（２０）からの空気は空気配管（１９）を通って蓄熱槽（１）内のヘッダ（１６）に供給され、その上端部の空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出される。図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、このヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気はカバー（２６）内に溜まってカバー（２６）内の水面が押し下げられる。そして、カバー（２６）内の空気が一杯になると、図１２（ｅ）に示すように、その空気はカバー（２６）内から溢れてカバー（２６）ないし仕切部材（２７）の各下端部から蓄熱槽（１）内に漏出され、伝熱管（２）周りに吐出される。この漏出空気により蓄熱槽（１）内の融解した氷化物が撹拌されて伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【００３６】
そのとき、上記カバー（２６）内部が複数の仕切部材（２７），（２７），…で仕切られ、この各仕切部材（２７）は、カバー（２６）の両端位置とヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ配置されているので、各空気吐出孔（１７）から吐出された空気をカバー（２６）内において仕切部材（２７），（２７）間の空間に貯めた後に蓄熱槽（１）内に供給することができ、仕切部材（２７）がない場合のように複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気が集合されて蓄熱槽（１）内に供給されるようなことがなくなり、カバー（２６）内の空気を蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）周りへ均一に吐出供給することができる。
【００３７】
この後、エアポンプ（２０）が作動停止してヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、図１２（ｆ）に示すように、カバー（２６）ないし仕切部材（２７）の各下端部から蓄熱槽（１）内への空気の漏出が停止する。その後、図１２（ｇ）に示す如く、カバー（２６）内に水が浸入してカバー（２６）内の水面が上昇し、このことでカバー（２６）内の空気が各空気吐出孔（１７）を経てヘッダ（１６）内に逆流する。
【００３８】
そして、図１２（ｈ）に示す如く、上記カバー（２６）内を上昇する水面の位置がヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）の高さ位置に達すると、その空気吐出孔（１７）が水により閉じられるので、それ以上、水面がカバー（２６）内で上昇せず、図１２（ｉ）に示すように、ヘッダ（１６）内に水が浸入しても、カバー（２６）内にその最上端位置からヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置まで空気が残留する。このことで、水中の異物等が空気吐出孔（１７）内に入り難くなり、空気吐出孔（１７）が水中の異物により詰まるのを有効に防止できる。
【００３９】
尚、上記のように、ヘッダ（１６）の上側にカバー（２６）が配置されている構成において、図９に仮想線にて示すように、エアポンプ（２０）とヘッダ（１６）との間の空気配管（１９）に、エアポンプ（２０）の作動停止時に閉じるエア開閉弁（２４）（逆止弁でもよい）を配設することもできる。こうすれば、エアポンプ（２０）の作動停止時にエア開閉弁（２４）が閉じるので、そのエア開閉弁（２４）の閉弁によりヘッダ（１６）内ないしカバー（２６）内の空気がそのまま残留するようになり（図１２（ｆ）の状態に保持される）、ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）が水に触れることがなく、水中の異物は勿論のこと水の浸入による析出物も空気吐出孔（１７）内に付着しなくなり、空気吐出孔（１７）の詰まりをさらに有効に防止することができる。
【００４０】
（実施形態３）
図１３は実施形態３を示し、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の構造を変えたものである。すなわち、図１３（ａ）に示す例では、カバー（２６）はヘッダ（１６）の周りを同心状に取り囲んでヘッダ（１６）全体を覆うように配置された密閉円筒状のものとされ、その上端部に複数の空気供給孔（２９），（２９），…がヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７），（１７），…と上下に対応して開口している。また、ヘッダ（１６）の一側部には板状の案内部材（３０）の一端部（下端部）が気密状に接合され、この案内部材（３０）は、ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）とカバー（２６）上端部の空気供給孔（２９）とを通る鉛直面を横切るように延び、その他端部はヘッダ（１６）の他側部側のカバー（２６）内周面に気密状に接合されている。
【００４１】
一方、図１３（ｂ）に示す例では、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）はいずれも密閉角筒状のもので、カバー（２６）はヘッダ（１６）の周りを同心状に取り囲んでヘッダ（１６）全体を覆うように配置されている。その他の構造は上記図１３（ａ）に示す例と略同様である。
【００４２】
そして、いずれの例でも、ヘッダ（１６）外周面とカバー（２６）内周面との間には、上記実施形態２と同様に、ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気を各空気吐出孔（１７）毎に分離保持するための機能を持つ仕切部材（２７），（２７），…が設けられている。
【００４３】
したがって、この実施形態の場合、エアポンプ（２０）の作動によりヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が吐出されると、この吐出空気は、カバー（２６）内においてヘッダ（１６）外周面及び案内部材（３０）により区画された空間に溜まり、その後にヘッダ（１６）の下側を潜って案内部材（３０）の上側に移動し、カバー（２６）上部の空気供給孔（２９），（２９），…から蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）周りに吐出される。
【００４４】
そして、エアポンプ（２０）の作動停止によりヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７），…からの空気の吐出が停止すると、カバー（２６）内に水が浸入し、カバー（２６）内においてヘッダ（１６）外周面及び案内部材（３０）により区画された空間での水面が上昇するが、この水面の位置がヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）の高さ位置に達すると、その空気吐出孔（１７）が水により閉じられ、それ以上、水面がカバー（２６）内で上昇せず、上記カバー（２６）内においてヘッダ（１６）外周面及び案内部材（３０）により区画された空間に、その最上端位置からヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置まで空気が残留する。このことで、実施形態３と同様に、水中の異物等が空気吐出孔（１７）内に入り難くなって、空気吐出孔（１７）が水中の異物により詰まるのを有効に防止できる。
【００４５】
また、ヘッダ（１６）がカバー（２６）内に一体的に配置されて両者が２重構造となっているので、実施形態２の構造に比べ、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の蓄熱槽（１）への取付けや取扱いを容易に行うことができる。
【００４６】
尚、以上の各実施形態では、熱媒体としてブラインを用いているが、ブライン以外のものを用いてもよい。すなわち、本発明は熱媒体、伝熱管（２）の材質、システム等に関係なく効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項１の発明によると、氷蓄熱装置において、小径孔からなる複数の空気吐出孔が開口されたヘッダと、利用運転時にヘッダに空気配管を介して空気を供給して空気吐出孔から空気を吐出させる空気供給手段とを設け、空気吐出孔を蓄熱槽の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口させ、この空気吐出孔から吐出された空気を蓄熱槽内に導いて蓄熱槽内の伝熱管周りに吐出させる分流配管を設けたことにより、利用運転時にヘッダの複数の空気吐出孔から空気をヘッダ全体に亘って均一に吐出させて蓄熱槽内に導き、蓄熱槽内の伝熱管周りの融解した氷化物を撹拌して伝熱管周りの熱伝達を促進することができるとともに、空気吐出孔からの空気の吐出の停止時に、空気吐出孔の蓄熱媒体への没入を阻止して空気吐出孔の蓄熱媒体中の異物や蓄熱媒体の析出物等による閉塞を有効に防止することができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、ヘッダの上部に空気吐出孔を開口させ、このヘッダを上側のみから空間をあけてかつ下端がヘッダの上下中央部と下端部との間に位置するように覆い、空気吐出孔から吐出された空気をヘッダとの間の空間に溜めた後に下端から蓄熱槽内に漏出させる覆うカバーを設けたことにより、空気吐出孔からの空気の吐出の停止時に、カバー内に最上端位置からヘッダの空気吐出孔の高さ位置まで空気を残留させて、蓄熱媒体中の異物等を空気吐出孔内に入り難くでき、空気吐出孔の異物等による閉塞を有効に防止することができる。
【００４９】
請求項３の発明によると、カバー内部の空間を、カバーの両端位置とヘッダの空気吐出孔間に対応する位置とにそれぞれ位置する仕切部材により仕切るようにしたことにより、各空気吐出孔から吐出された空気をカバー内の空間において仕切部材間の空間に貯めた後に蓄熱槽内に供給して、カバー内の空気の蓄熱槽内への供給を均一に行うことができる。
【００５０】
請求項４の発明によれば、カバーを、ヘッダの全体を空間をあけて覆うようにヘッダと一体的に設け、その上部に空気供給孔を開口させ、ヘッダ上端部の空気吐出孔とカバー上端部の空気供給孔とを通る鉛直面を横切るように延びてヘッダ及びカバー間の空間を区画する案内部材を設けたことにより、空気吐出孔の異物等による閉塞を有効に防止しつつ、ヘッダの蓄熱槽への取付けや取扱いを容易に行うことができる。
【００５１】
請求項５の発明によれば、請求項２〜４のいずれか１つの発明の氷蓄熱装置における空気供給手段の作動停止時に空気配管を閉じる弁手段を設けたことにより、空気吐出孔の閉塞をさらに有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ運転状態を概略的に示す正面断面図である。
【図２】 氷蓄熱装置を概略的に示す側面断面図である。
【図３】 実施形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ停止状態を示す図１相当図である。
【図４】 ヘッダの拡大斜視図である。
【図５】 氷蓄熱装置の全体構成を示す回路図である。
【図６】 参考形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ運転状態を示す図１相当図である。
【図７】 参考形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ停止状態を示す図１相当図である。
【図８】 参考形態２の氷蓄熱装置を示す図１相当図である。
【図９】 実施形態２の氷蓄熱装置を示す図１相当図である。
【図１０】 ヘッダ及びカバーの拡大断面図である。
【図１１】 ヘッダ及びカバーの拡大斜視図である。
【図１２】 エアポンプの運転時から運転停止時までのヘッダ内部及びカバー内部の状態を示す断面図である。
【図１３】 実施形態３に係るヘッダ及びカバーを示す図１０相当図である。
【符号の説明】
（１） 蓄熱槽
（２） 伝熱管
（１５） 空気吐出装置
（１６） ヘッダ
（１７） 空気吐出孔
（１９） 空気配管
（２０） エアポンプ（空気供給手段）
（２２） 分流配管
（２４） エア開閉弁（弁手段）
（２６） カバー
（２７） 仕切部材
（３０） 案内部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱装置に関し、特に、蓄熱槽内の蓄熱媒体の氷化物を空気の泡により撹拌して伝熱管周りの伝熱を促進させるようにしたものに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の氷蓄熱装置はよく知られており、内部に蓄熱媒体としての例えば水が充満された蓄熱槽と、この蓄熱槽内の水に浸漬され、内部をブライン等の熱媒体が流れる伝熱管とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管内の熱媒体から冷熱を水（蓄熱媒体）に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すように構成されている。
【０００３】
ところで、上記利用運転時に冷熱を効果的に取り出すためには、蓄熱槽内の氷化物を安定して融解させることが必要であり、特に、急速に冷熱を取り出すピークカット運転等に対応するために重要となる。そこで、本願の出願人は、前に、蓄熱槽内の伝熱管周りに空気を吐出させる複数の空気吐出孔が開口されたヘッダを設け、利用運転時に、このヘッダに空気を供給して空気吐出孔から空気を吐出させることにより、伝熱管とその周りの氷化物との間に強制対流を生じさせて氷化物を撹拌し、伝熱管周りの熱伝達を促進させることを提案している（特願平１１―２６３１０７号明細書及び図面参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記提案のものでも全く問題がないわけではなく、改良の余地があった。すなわち、蓄熱槽内においてヘッダ全体に亘り均一に吐出させて空気の泡が伝熱管の全体に届くようにするには、空気吐出孔の内径をできるだけ小さくして圧力損失を生じさせる必要がある。ところが、空気の吐出が停止した後は蓄熱冷媒の水が空気吐出孔からヘッダ内に浸入（逆流）して所定の基準水位まで溜まるようになり、このような水の浸入が空気吐出の後に絶えず繰り返されるので、上記のように小径の空気吐出孔を設けた場合、その小径の空気吐出孔に水中の異物や水の析出物（例えば炭酸カルシウム）等が詰まってしまい、複数の空気吐出孔が徐々に閉塞していくことで、終には空気を蓄熱槽内全体に均一に吐出させることが困難になり、所期の目的が得られなくなる虞れがある。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄熱槽内の空気吐出孔から吐出させる場合に、その吐出部分の構造に改良を加えることで、空気吐出孔からの空気吐出の終了状態では蓄熱槽内の水中の異物等が空気吐出孔に浸入しないようにして、空気吐出孔の閉塞を長期間に亘り安定して防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、内部に蓄熱媒体が充満された蓄熱槽（１）と、この蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体に浸漬され、内部を熱媒体が流れる伝熱管（２）とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管（２）内の熱媒体から冷熱を蓄熱媒体に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにした氷蓄熱装置において、小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口されたヘッダ（１６）と、利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）とを設ける。そして、上記各空気吐出孔（１７）を蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面（蓄熱媒体の上面）よりも上側位置に開口させ、各空気吐出孔（１７）から吐出された空気を蓄熱槽（１）内に導いて上記伝熱管（２）周りに吐出させる分流配管（２２），（２２），…を設ける。
【０００７】
上記の構成によれば、利用運転時に空気供給手段（２０）を作動させると、ヘッダ（１６）の複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が吐出される。この空気吐出孔（１７），（１７），…は小径孔からなるので、空気はヘッダ（１６）全体に亘り均一に吐出される。この各空気吐出孔（１７）から吐出された空気は分流配管（２２）を介して蓄熱槽（１）内に供給されて伝熱管（２）周りに吐出される。このことで、蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）とその周りの氷化物との間に強制対流が生じて、融解した氷化物が撹拌され、伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【０００８】
そして、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口しているので、上記空気供給手段（２０）が作動停止して各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止しても、蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体は分流配管（２２）内に蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面と同じ高さ位置まで浸入するのみで、それからさらに蓄熱槽（１）の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口している空気吐出孔（１７）まで進まず、このことで空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体に没入することはなく、よって空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体中の異物や蓄熱媒体の析出物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の発明の前提と同様の氷蓄熱装置において、伝熱管（２）周りに空気を吐出させる小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が上部に開口されたヘッダ（１６）と、利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）とを設ける。そして、上記ヘッダ（１６）を上側のみから空間をあけてかつ下端がヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置するように覆い、上記空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気を上記空間に溜めた後に上記下端から蓄熱槽（１）内に漏出させるカバー（２６）を設ける。
【００１０】
このことで、利用運転時に空気供給手段（２０）を作動させると、ヘッダ（１６）上部の複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が吐出され、この各空気吐出孔（１７）から吐出された空気はヘッダ（１６）上部を覆うカバー（２６）内においてヘッダ（１６）との間の空間に溜まった後に、そのカバー（２６）の、ヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置する下端から抜け出して蓄熱槽（１）内に供給される。
【００１１】
そして、上記空気供給手段（２０）が作動停止して各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体が上記カバー（２６）内においてヘッダ（１６）との間の空間に溜まった空気を空気吐出孔（１７）からヘッダ（１６）内に押し戻しながら浸入するが、そのカバー（２６）内に浸入した蓄熱媒体の表面位置がヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置に達すると、その空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体により閉じられるので、それ以上、蓄熱媒体表面がカバー（２６）内で上昇せず、カバー（２６）内においてヘッダ（１６）との間の空間にその最上端位置からヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置まで空気が残留する。このことで、蓄熱媒体中の異物等が空気吐出孔（１７）内に入り難くなり、空気吐出孔（１７）が蓄熱媒体中の異物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明の氷蓄熱装置において、カバー（２６）内部の空間は、カバー（２６）の両端位置とヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ位置する仕切部材（２７），（２７），…により仕切られている構成とする。
【００１３】
こうすれば、各空気吐出孔（１７）から吐出された空気をカバー（２６）内の空間において仕切部材（２７），（２７）間の空間に貯めた後に蓄熱槽（１）内に供給することができ、仕切部材（２７）がない場合のように複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気が集合された後に蓄熱槽（１）内に供給されるようなことがなくなり、カバー（２６）内の空気の蓄熱槽（１）内への供給を均一に行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明では、上記請求項１の発明の前提と同様の氷蓄熱装置において、伝熱管（２）周りに空気を吐出させる小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が上部に開口されたヘッダ（１６）と、利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）と、上記ヘッダ（１６）の全体を空間をあけて覆うように該ヘッダ（１６）と一体的に設けられ、かつ上部に空気供給孔（２９），（２９），…が開口されたカバー（２６）と、上記ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）とカバー（２６）上端部の空気供給孔（２９）とを通る鉛直面を横切るように延びて、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の間の空間を区画する案内部材（３０）とを備えている構成とする。
【００１５】
このことで、請求項２の発明と同様の作用効果を奏することができる。また、ヘッダ（１６）がカバー（２６）内に一体的に配置されて両者が２重構造となるので、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の蓄熱槽（１）への取付けや取扱いを容易に行うことができる。
【００１６】
請求項５の発明では、上記請求項２〜４のいずれか１つの発明の氷蓄熱装置において、空気供給手段（２０）の作動停止時に空気配管（１９）を閉じる弁手段（２４）を設ける。こうすれば、請求項２の発明の効果が相乗的に得られるようになり、空気吐出孔（１７）の詰まりをさらに有効に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図５は本発明の実施形態１に係る氷蓄熱装置の全体構成を示し、（１）は内部に蓄熱媒体としての水が充満された蓄熱槽であって、この蓄熱槽（１）内には内部を熱媒体としてのブラインが流れる伝熱管（２）が蓄熱槽（１）内の水に浸漬された状態で配置収容されている。この伝熱管（２）は、ブライン配管（３）を介してブラインチラー等の冷熱源（４）と負荷側熱交換器（５）とに接続されていて、これら伝熱管（２）、ブライン配管（３）、冷熱源（４）及び負荷側熱交換器（５）により閉回路のブラインサイクルが形成されている。ブライン配管（３）の途中にはブラインサイクルでブラインを循環させるための循環ポンプ（６）が配設されている。また、ブラインサイクルには、負荷側熱交換器（５）をバイパスしかつ第１開閉弁（８）を有する熱交換器バイパス通路（９）と、蓄熱槽（１）（その伝熱管（２））をバイパスしかつ第２開閉弁（１０）を有する蓄熱槽バイパス通路（１１）とが接続され、上記熱交換器バイパス通路（９）への分岐部よりも下流側と負荷側熱交換器（５）との間のブライン配管（３）には第３開閉弁（１２）が配設されており、循環ポンプ（６）の作動によるブラインの循環により、蓄熱運転時には、第１開閉弁（８）を開きかつ第２及び第３開閉弁（１０），（１２）を閉じることで、冷熱源（４）の冷熱をブラインに伝えて蓄熱槽（１）に運び、この蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）内のブラインから冷熱を水に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、第１及び第２開閉弁（８），（１０）を閉じかつ第３開閉弁（１２）を開くことで、蓄熱槽（１）内の氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにしている。
【００１８】
そして、上記利用運転時に蓄熱槽（１）内部の伝熱管（２）周りに空気を吐出させて蓄熱槽（１）内の融解した氷化物を撹拌させて伝熱管（２）周りの熱伝達を促進させるための空気吐出装置（１５）が設けられている。この空気吐出装置（１５）は、図１〜図３に示すように（尚、これらの図には伝熱管（２）を省略している）、蓄熱槽（１）外の上部に位置するヘッダ（１６）を備えている。このヘッダ（１６）は、図４に拡大して示すように略密閉円筒状のもので、その側部には小径孔（例えば内径０．５ｍｍのもの）からなる複数（図示例では５つ）の空気吐出孔（１７），（１７），…が所定間隔をあけて開口している。すなわち、この蓄熱槽（１）外の上部に位置するヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は、蓄熱槽（１）内の水面（上面）よりも上側位置に開口している。
【００１９】
図２に示すように、ヘッダ（１６）の一端部には蓄熱槽（１）外に位置する空気配管（１９）の下流端部が接続され、この空気配管（１９）の途中には空気供給手段としてのエアポンプ（２０）が配設されており、氷蓄熱装置の利用運転時に、このエアポンプ（２０）の作動により空気を空気配管（１９）を介してヘッダ（１６）に送給してその各空気吐出孔（１７）から吐出させることで、その空気を後述の分流配管（２２）により蓄熱槽（１）内部の伝熱管（２）周りに吐出させるようにしている。
【００２０】
さらに、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）にはそれぞれ分流配管（２２）の上流端部（上端部）が気密状に連通されている。この各分流配管（２２）は下側に向かって蓄熱槽（１）内に延びていて、その下流端部（下端部）は蓄熱槽（１）内の底部に開口しており、ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気をそれぞれ各分流配管（２２）を介して蓄熱槽（１）内に導き、その下流端部から蓄熱槽（１）内の水の底部に供給して伝熱管（２）周りに吐出させるようにしている。
【００２１】
したがって、この実施形態においては、氷蓄熱装置の利用運転時、図１及び図２に示す如く、エアポンプ（２０）が作動して空気が圧送され、このエアポンプ（２０）からの空気は空気配管（１９）を通ってヘッダ（１６）に供給されてその空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出される。このヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気は、対応する分流配管（２２）を介して蓄熱槽（１）内の底部に導かれて吐出される。
【００２２】
そのとき、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は小径孔からなるので、その各空気吐出孔（１７）での圧力損失により、ヘッダ（１６）の長さ方向全体に亘って複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が均一に吐出される。このことで、蓄熱槽（１）内に均一に空気が吐出されることとなり、この吐出空気による泡により蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）とその周りの氷化物との間に強制対流が生じて、融解した氷化物が撹拌され、伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【００２３】
そして、上記エアポンプ（２０）が作動停止してヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、図３に示すように、蓄熱槽（１）内の水が分流配管（２２），（２２），…を介してヘッダ（１６）内に逆流しようとする。しかし、上記ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）は蓄熱槽（１）内の水面よりも上側位置に開口しているので、蓄熱槽（１）内の水は各分流配管（２２）内に蓄熱槽（１）の水面と同じ高さ位置まで逆流するのみで、それからさらに蓄熱槽（１）の水面よりも上側位置に開口している空気吐出孔（１７）までは浸入しない。このことで各空気吐出孔（１７）が水没することはなく、各空気吐出孔（１７）が水中の異物や水の析出物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【００２４】
（参考形態１）
図６及び図７は参考形態１を示し（尚、この参考形態１、以下の参考形態２及び各実施形態では、図１〜図５と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、ヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７），…からの空気吐出の停止状態でヘッダ（１６）内の空気がエアポンプ（２０）側に抜け出るのを阻止するようにしたものである。
【００２５】
すなわち、この参考形態では、ヘッダ（１６）は蓄熱槽（１）内下部に配置されて水に浸漬され、その上端部に複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口している。このヘッダ（１６）の一端部に接続されている空気配管（１９）は、蓄熱槽（１）内を上方に延びた後に蓄熱槽（１）上端を越えて蓄熱槽（１）外に位置し、この空気配管（１９）の途中にエアポンプ（２０）が配設されている。尚、実施形態１の如き分流配管（２２），（２２），…は設けられていない。
【００２６】
そして、上記空気配管（１９）においてエアポンプ（２０）下流側で蓄熱槽（１）外に位置する部分には、弁手段としてのエア開閉弁（２４）が配設されており、このエア開閉弁（２４）は、エアポンプ（２０）の作動時には開く一方、エアポンプ（２０）の作動停止時に閉じるようになっている。その他の構成は上記実施形態１と同様である。
【００２７】
したがって、この参考形態においては、氷蓄熱装置の利用運転時、図６に示すように、空気配管（１９）のエア開閉弁（２４）は開いている。この状態で、エアポンプ（２０）の作動により空気が圧送されると、このエアポンプ（２０）からの空気は、空気配管（１９）を通って蓄熱槽（１）内のヘッダ（１６）に供給された後、その空気吐出孔（１７），（１７），…から直接に蓄熱槽（１）内に供給されて伝熱管（２）周りに吐出される。このヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの吐出空気により、上記実施形態１と同様に、蓄熱槽（１）内の融解した氷化物が撹拌されて伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【００２８】
これに対し、図７に示すように、エアポンプ（２０）が作動停止してヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、上記エア開閉弁（２４）が閉じる。このエア開閉弁（２４）の閉弁により、ヘッダ（１６）内の空気が空気配管（１９）を経てエアポンプ（２０）へ抜け出すのは阻止され、ヘッダ（１６）内に空気が残留した状態となる。その結果、蓄熱槽（１）内の水が各空気吐出孔（１７）からヘッダ（１６）内に浸入しようとしても、その浸入はヘッダ（１６）内に残留した空気により阻止される。このことで空気吐出孔（１７）が水中の異物や水の析出物等により詰まるのを有効に防止することができる。
【００２９】
（参考形態２）
図８は参考形態２を示し、図６及び図７に示す参考形態１の構造では、ヘッダ（１６）の上端部に空気吐出孔（１７），（１７），…を開口させているのに対し、空気吐出孔（１７），（１７），…をヘッダ（１６）の下端部に鉛直下向きに開口させたものである。こうすれば、エアポンプ（２０）の作動停止に伴うエア開閉弁（２４）の閉弁状態で、ヘッダ（１６）内に水が浸入するのを防止することができる。
【００３０】
すなわち、図６及び図７に示す参考形態１の如く、ヘッダ（１６）の上端部に上向きに開口している空気吐出孔（１７），（１７），…の内径が小さいか、或いは図８に示す参考形態２のように、ヘッダ（１６）の下端部に空気吐出孔（１７），（１７），…を、下向きに開口していると、エアポンプ（２０）の作動停止に伴うエア開閉弁（２４）の閉弁時に、ヘッダ（１６）内の空気が各空気吐出孔（１７）から蓄熱槽（１）内に漏れ出て、その代わりに蓄熱槽（１）内の水がヘッダ（１６）内に浸入することはない。
【００３１】
また、上記エア開閉弁（２４）に代えて、空気がエアポンプ（２０）からヘッダ（１６）へ向かう空気流のみを許容しその逆の流れは阻止する逆止弁を設けてもよい。
【００３２】
（実施形態２）
図９〜図１２は実施形態２を示し、蓄熱槽（１）内に配置されるヘッダ（１６）周辺部の構造を変えたものである。すなわち、この実施形態では、上記図８の参考形態２と同様に、ヘッダ（１６）は蓄熱槽（１）内下部に配置され、そのヘッダ（１６）の上端部に複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口している。尚、図８の参考形態２とは異なり、空気配管（１９）の途中にエア開閉弁（２４）は配設されていない。
【００３３】
そして、図１０及び図１１に示すように、上記ヘッダ（１６）の上側には、上記の如く上端部に空気吐出孔（１７），（１７），…を開口せしめたヘッダ（１６）を上側のみから空間をあけて覆うカバー（２６）が配置されている。このカバー（２６）はヘッダ（１６）と略同じ長さの樋形状（断面略円弧状）のもので、ヘッダ（１６）上部に空間をあけて被さるように配置され、カバー（２６）の下端はヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置している。
【００３４】
また、上記カバー（２６）にはその両端位置とヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ位置する複数の仕切部材（２７），（２７），…が一体に形成されている。これら仕切部材（２７），（２７），…のうち、カバー（２６）両端に位置する２つの仕切部材（２７），（２７）は、カバー（２６）の内周面に沿った円弧状の外周縁部を有する略半円板状のもので、カバー（２６）の長さ方向端部に該端部を気密状に閉じるように円弧縁部にて接合され、この各仕切部材（２７）の下端部はヘッダ（１６）の長さ方向端面に気密状に接合されている。一方、その他の仕切部材（２７），（２７），…は、基本的に上記と同様の略半円板状のものであるが、各々の下端部の中央が円筒状ヘッダ（１６）の外周面上半部に沿うように円弧状に切り欠かれており、その切欠部にヘッダ（１６）の外周面上半部が嵌合され、かつ切欠部周縁部とヘッダ（１６）の上部とは気密状に接合されている。このことで、カバー（２６）はヘッダ（１６）に対し仕切部材（２７），（２７），…を介して一体的に接合されている。
【００３５】
この実施形態では、氷蓄熱装置の利用運転時の初期状態で、図１２（ａ）に示すように、ヘッダ（１６）の内部やカバー（２６）の内部はいずれも蓄熱槽（１）内の水が充満している。この状態から、エアポンプ（２０）の作動により空気がヘッダ（１６）内に圧送されると、図１２（ｂ）に示す如く、このエアポンプ（２０）からの空気は空気配管（１９）を通って蓄熱槽（１）内のヘッダ（１６）に供給され、その上端部の空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出される。図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、このヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気はカバー（２６）内に溜まってカバー（２６）内の水面が押し下げられる。そして、カバー（２６）内の空気が一杯になると、図１２（ｅ）に示すように、その空気はカバー（２６）内から溢れてカバー（２６）ないし仕切部材（２７）の各下端部から蓄熱槽（１）内に漏出され、伝熱管（２）周りに吐出される。この漏出空気により蓄熱槽（１）内の融解した氷化物が撹拌されて伝熱管（２）周りの熱伝達が促進される。
【００３６】
そのとき、上記カバー（２６）内部が複数の仕切部材（２７），（２７），…で仕切られ、この各仕切部材（２７）は、カバー（２６）の両端位置とヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ配置されているので、各空気吐出孔（１７）から吐出された空気をカバー（２６）内において仕切部材（２７），（２７）間の空間に貯めた後に蓄熱槽（１）内に供給することができ、仕切部材（２７）がない場合のように複数の空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気が集合されて蓄熱槽（１）内に供給されるようなことがなくなり、カバー（２６）内の空気を蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）周りへ均一に吐出供給することができる。
【００３７】
この後、エアポンプ（２０）が作動停止してヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）からの空気の吐出が停止すると、図１２（ｆ）に示すように、カバー（２６）ないし仕切部材（２７）の各下端部から蓄熱槽（１）内への空気の漏出が停止する。その後、図１２（ｇ）に示す如く、カバー（２６）内に水が浸入してカバー（２６）内の水面が上昇し、このことでカバー（２６）内の空気が各空気吐出孔（１７）を経てヘッダ（１６）内に逆流する。
【００３８】
そして、図１２（ｈ）に示す如く、上記カバー（２６）内を上昇する水面の位置がヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）の高さ位置に達すると、その空気吐出孔（１７）が水により閉じられるので、それ以上、水面がカバー（２６）内で上昇せず、図１２（ｉ）に示すように、ヘッダ（１６）内に水が浸入しても、カバー（２６）内にその最上端位置からヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置まで空気が残留する。このことで、水中の異物等が空気吐出孔（１７）内に入り難くなり、空気吐出孔（１７）が水中の異物により詰まるのを有効に防止できる。
【００３９】
尚、上記のように、ヘッダ（１６）の上側にカバー（２６）が配置されている構成において、図９に仮想線にて示すように、エアポンプ（２０）とヘッダ（１６）との間の空気配管（１９）に、エアポンプ（２０）の作動停止時に閉じるエア開閉弁（２４）（逆止弁でもよい）を配設することもできる。こうすれば、エアポンプ（２０）の作動停止時にエア開閉弁（２４）が閉じるので、そのエア開閉弁（２４）の閉弁によりヘッダ（１６）内ないしカバー（２６）内の空気がそのまま残留するようになり（図１２（ｆ）の状態に保持される）、ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）が水に触れることがなく、水中の異物は勿論のこと水の浸入による析出物も空気吐出孔（１７）内に付着しなくなり、空気吐出孔（１７）の詰まりをさらに有効に防止することができる。
【００４０】
（実施形態３）
図１３は実施形態３を示し、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の構造を変えたものである。すなわち、図１３（ａ）に示す例では、カバー（２６）はヘッダ（１６）の周りを同心状に取り囲んでヘッダ（１６）全体を覆うように配置された密閉円筒状のものとされ、その上端部に複数の空気供給孔（２９），（２９），…がヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７），（１７），…と上下に対応して開口している。また、ヘッダ（１６）の一側部には板状の案内部材（３０）の一端部（下端部）が気密状に接合され、この案内部材（３０）は、ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）とカバー（２６）上端部の空気供給孔（２９）とを通る鉛直面を横切るように延び、その他端部はヘッダ（１６）の他側部側のカバー（２６）内周面に気密状に接合されている。
【００４１】
一方、図１３（ｂ）に示す例では、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）はいずれも密閉角筒状のもので、カバー（２６）はヘッダ（１６）の周りを同心状に取り囲んでヘッダ（１６）全体を覆うように配置されている。その他の構造は上記図１３（ａ）に示す例と略同様である。
【００４２】
そして、いずれの例でも、ヘッダ（１６）外周面とカバー（２６）内周面との間には、上記実施形態２と同様に、ヘッダ（１６）の各空気吐出孔（１７）から吐出された空気を各空気吐出孔（１７）毎に分離保持するための機能を持つ仕切部材（２７），（２７），…が設けられている。
【００４３】
したがって、この実施形態の場合、エアポンプ（２０）の作動によりヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７），…から空気が吐出されると、この吐出空気は、カバー（２６）内においてヘッダ（１６）外周面及び案内部材（３０）により区画された空間に溜まり、その後にヘッダ（１６）の下側を潜って案内部材（３０）の上側に移動し、カバー（２６）上部の空気供給孔（２９），（２９），…から蓄熱槽（１）内の伝熱管（２）周りに吐出される。
【００４４】
そして、エアポンプ（２０）の作動停止によりヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７），…からの空気の吐出が停止すると、カバー（２６）内に水が浸入し、カバー（２６）内においてヘッダ（１６）外周面及び案内部材（３０）により区画された空間での水面が上昇するが、この水面の位置がヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）の高さ位置に達すると、その空気吐出孔（１７）が水により閉じられ、それ以上、水面がカバー（２６）内で上昇せず、上記カバー（２６）内においてヘッダ（１６）外周面及び案内部材（３０）により区画された空間に、その最上端位置からヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７）の高さ位置まで空気が残留する。このことで、実施形態３と同様に、水中の異物等が空気吐出孔（１７）内に入り難くなって、空気吐出孔（１７）が水中の異物により詰まるのを有効に防止できる。
【００４５】
また、ヘッダ（１６）がカバー（２６）内に一体的に配置されて両者が２重構造となっているので、実施形態２の構造に比べ、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の蓄熱槽（１）への取付けや取扱いを容易に行うことができる。
【００４６】
尚、以上の各実施形態では、熱媒体としてブラインを用いているが、ブライン以外のものを用いてもよい。すなわち、本発明は熱媒体、伝熱管（２）の材質、システム等に関係なく効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項１の発明によると、氷蓄熱装置において、小径孔からなる複数の空気吐出孔が開口されたヘッダと、利用運転時にヘッダに空気配管を介して空気を供給して空気吐出孔から空気を吐出させる空気供給手段とを設け、空気吐出孔を蓄熱槽の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口させ、この空気吐出孔から吐出された空気を蓄熱槽内に導いて蓄熱槽内の伝熱管周りに吐出させる分流配管を設けたことにより、利用運転時にヘッダの複数の空気吐出孔から空気をヘッダ全体に亘って均一に吐出させて蓄熱槽内に導き、蓄熱槽内の伝熱管周りの融解した氷化物を撹拌して伝熱管周りの熱伝達を促進することができるとともに、空気吐出孔からの空気の吐出の停止時に、空気吐出孔の蓄熱媒体への没入を阻止して空気吐出孔の蓄熱媒体中の異物や蓄熱媒体の析出物等による閉塞を有効に防止することができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、ヘッダの上部に空気吐出孔を開口させ、このヘッダを上側のみから空間をあけてかつ下端がヘッダの上下中央部と下端部との間に位置するように覆い、空気吐出孔から吐出された空気をヘッダとの間の空間に溜めた後に下端から蓄熱槽内に漏出させる覆うカバーを設けたことにより、空気吐出孔からの空気の吐出の停止時に、カバー内に最上端位置からヘッダの空気吐出孔の高さ位置まで空気を残留させて、蓄熱媒体中の異物等を空気吐出孔内に入り難くでき、空気吐出孔の異物等による閉塞を有効に防止することができる。
【００４９】
請求項３の発明によると、カバー内部の空間を、カバーの両端位置とヘッダの空気吐出孔間に対応する位置とにそれぞれ位置する仕切部材により仕切るようにしたことにより、各空気吐出孔から吐出された空気をカバー内の空間において仕切部材間の空間に貯めた後に蓄熱槽内に供給して、カバー内の空気の蓄熱槽内への供給を均一に行うことができる。
【００５０】
請求項４の発明によれば、カバーを、ヘッダの全体を空間をあけて覆うようにヘッダと一体的に設け、その上部に空気供給孔を開口させ、ヘッダ上端部の空気吐出孔とカバー上端部の空気供給孔とを通る鉛直面を横切るように延びてヘッダ及びカバー間の空間を区画する案内部材を設けたことにより、空気吐出孔の異物等による閉塞を有効に防止しつつ、ヘッダの蓄熱槽への取付けや取扱いを容易に行うことができる。
【００５１】
請求項５の発明によれば、請求項２〜４のいずれか１つの発明の氷蓄熱装置における空気供給手段の作動停止時に空気配管を閉じる弁手段を設けたことにより、空気吐出孔の閉塞をさらに有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ運転状態を概略的に示す正面断面図である。
【図２】 氷蓄熱装置を概略的に示す側面断面図である。
【図３】 実施形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ停止状態を示す図１相当図である。
【図４】 ヘッダの拡大斜視図である。
【図５】 氷蓄熱装置の全体構成を示す回路図である。
【図６】 参考形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ運転状態を示す図１相当図である。
【図７】 参考形態１の氷蓄熱装置のエアポンプ停止状態を示す図１相当図である。
【図８】 参考形態２の氷蓄熱装置を示す図１相当図である。
【図９】 実施形態２の氷蓄熱装置を示す図１相当図である。
【図１０】 ヘッダ及びカバーの拡大断面図である。
【図１１】 ヘッダ及びカバーの拡大斜視図である。
【図１２】 エアポンプの運転時から運転停止時までのヘッダ内部及びカバー内部の状態を示す断面図である。
【図１３】 実施形態３に係るヘッダ及びカバーを示す図１０相当図である。
【符号の説明】
（１） 蓄熱槽
（２） 伝熱管
（１５） 空気吐出装置
（１６） ヘッダ
（１７） 空気吐出孔
（１９） 空気配管
（２０） エアポンプ（空気供給手段）
（２２） 分流配管
（２４） エア開閉弁（弁手段）
（２６） カバー
（２７） 仕切部材
（３０） 案内部材
Claims (5)
- 内部に蓄熱媒体が充満された蓄熱槽（１）と、該蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体に浸漬され、内部を熱媒体が流れる伝熱管（２）とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管（２）内の熱媒体から冷熱を蓄熱媒体に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにした氷蓄熱装置において、
小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が開口されたヘッダ（１６）と、
利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）とを備え、
上記各空気吐出孔（１７）は蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体表面よりも上側位置に開口しており、
上記各空気吐出孔（１７）から吐出された空気を蓄熱槽（１）内に導いて上記伝熱管（２）周りに吐出させる分流配管（２２），（２２），…が設けられていることを特徴とする氷蓄熱装置。 - 内部に蓄熱媒体が充満された蓄熱槽（１）と、該蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体に浸漬され、内部を熱媒体が流れる伝熱管（２）とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管（２）内の熱媒体から冷熱を蓄熱媒体に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにした氷蓄熱装置において、
上記伝熱管（２）周りに空気を吐出させる小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が上部に開口されたヘッダ（１６）と、
利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）と、
上記ヘッダ（１６）を上側のみから空間をあけてかつ下端がヘッダ（１６）の上下中央部と下端部との間に位置するように覆い、上記空気吐出孔（１７），（１７），…から吐出された空気を上記空間に溜めた後に上記下端から蓄熱槽（１）内に漏出させるカバー（２６）とを備えたことを特徴とする氷蓄熱装置。 - 請求項２の氷蓄熱装置において、
カバー（２６）内部の空間は、カバー（２６）の両端位置とヘッダ（１６）の空気吐出孔（１７），（１７）間に対応する位置とにそれぞれ位置する仕切部材（２７），（２７），…により仕切られていることを特徴とする氷蓄熱装置。 - 内部に蓄熱媒体が充満された蓄熱槽（１）と、該蓄熱槽（１）内の蓄熱媒体に浸漬され、内部を熱媒体が流れる伝熱管（２）とを備え、蓄熱運転時には、伝熱管（２）内の熱媒体から冷熱を蓄熱媒体に伝達して氷化物を生成する一方、利用運転時には、氷化物を融解させて冷熱を取り出すようにした氷蓄熱装置において、
上記伝熱管（２）周りに空気を吐出させる小径孔からなる複数の空気吐出孔（１７），（１７），…が上部に開口されたヘッダ（１６）と、
利用運転時に上記ヘッダ（１６）に空気配管（１９）を介して空気を供給して空気吐出孔（１７），（１７），…から空気を吐出させる空気供給手段（２０）と、
上記ヘッダ（１６）の全体を空間をあけて覆うように該ヘッダ（１６）と一体的に設けられ、かつ上部に空気供給孔（２９），（２９），…が開口されたカバー（２６）と、
上記ヘッダ（１６）上端部の空気吐出孔（１７）とカバー（２６）上端部の空気供給孔（２９）とを通る鉛直面を横切るように延びて、ヘッダ（１６）及びカバー（２６）の間の空間を区画する案内部材（３０）とを備えていることを特徴とする氷蓄熱装置。 - 請求項２〜４のいずれか１つの氷蓄熱装置において、
空気供給手段（２０）の作動停止時に空気配管（１９）を閉じる弁手段（２４）を備えたことを特徴とする氷蓄熱装置。
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