JPH037833A - 熱輸送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばビルの冷房、地域冷房などにおいて
、冷媒を負荷に搬送する熱輸送装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来の熱輸送装置は、例えば氷蓄熱技術（「冷凍」第６
２＠、第７１４号、昭和６２年４月号）に記載されてい
る。第４図にその一例として従来の熱輸送装置の構成図
を示す。

図において、（１）は氷と水を蓄える蓄熱器、（２）は
蓄熱器（１１から冷水を取り出すポンプ、（３）は負荷
である熱交換器、（４ａ）、　（４ｂ）はそれぞれ配管
で水の輸送路である。（５）は蓄熱器（１）の下層部に
設けられた取水口、（５０）は氷、（１００）　　は製
氷器であり、図中矢印は氷の輸送方向を示している。

深夜電力を利用して製氷器（１００）にて作られた氷（
５０）を貯蔵する蓄熱器（１）、蓄熱器（１）から冷媒
である冷水を取り出すポンプ（２）、冷水からの冷熱を
とり出す熱交換器（３）から構成されている。熱交換器
（３）と蓄熱器（１１との間は配管（４ａ）、　（４ｂ
）で接合されている。高層ビルの冷房や地域冷房などで
はこの配管（４ａ）、　（４ｂ）が数１００ｍ〜数−に
及ぶ。

ポンプ（２）は、氷（５０）などの固体が通過するとシ
ール部分が摩耗し漏水、破損の原因となるため、蓄熱器
（１１の取水口（５）は下層部に取り付けられると同時
にフィルターが設けられている。氷（５０）は水に比べ
て密度が小さいため、蓄熱器（１）内では、氷は上層部
に、冷水は下層部に位置している。

第４図において、空調機器である熱交換器（３）へ蓄熱
器（１）内に蓄えられた氷を除く冷水を搬送する場合、
蓄熱器（１）の下層部にある冷水を取水口（５）からポ
ンプ（２）で取り出し、配管（４ａ）を介して熱交換器
（３）へ搬送し、ここで冷風をとり出した後、配管（４
ｂ）を介して蓄熱器ｆｉｌへ戻すことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の熱輸送装置は上記のように構成されており、配管
（４ａ）、　（４ｂ）の長さが極めて長くなるため、上
記の様に冷水のみを流す場合、ポンプ（２）の搬送動力
が大きくなり空調のための使用電力の約１７３を占める
場合があるという問題点があった。

この発明は、以上のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ポンプの搬送動力を低減させることのでき
る熱輸送装置を得るためになされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る熱輸送装置は、氷と水を蓄える蓄熱器、
この蓄熱器内の水をポンプでノズルに導いて蓄熱器内の
氷を吸入する噴射ポンプ、この噴射ポンプから導出され
る氷と水の混和流を負荷に搬送する第１配管、負荷から
蓄熱器へ水を搬送する第２配管を備えたものである。

〔作　用〕

この発明における熱輸送装置では、ポンプは冷水のみを
流し、その途中に噴射ポンプを設けて氷の多い水を吸引
する。噴射ポンプから負荷へ導く配管内に、氷の混在し
た冷水を流すようにしており、氷の潜熱輸送によって冷
水の循環量が軽減され、ポンプの搬送動力が低減される
ことになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例による熱輸送装置を示す構
成図である０図において、（６０）は噴射ポンプで、ノ
ズル（７）、混合室（８）、デイフユーザ（９）から成
る。第１配管（４ａ）は噴射ポンプ（６０）から導出さ
れる氷と水の混和流を負荷である熱交換器（３）に搬送
し、第２配管（４ｂ）は熱交換器（３）から蓄熱器（１
１へ水を搬送する。

蓄熱器（１）の下層部の冷水を取り出す取水口（５）か
らポンプ（２）で冷水を汲み出し、ノズル（７）から噴
出させる。この噴出に際し、混合室（８）は圧力が低く
なって蓄熱器（１）の上層部にある氷（５０）は混合室
（８）内に冷水とともに吸い込まれる。そして、デイフ
ユーザ（９）を経て、氷と冷水の混和流が配管（４ａ）
を流れる。熱交換器（３）内で氷は融解し、配管（４ｂ
）内は水のみ又は水と融解しなかった氷の混和流が流れ
ることになる。

以下、この発明によるポンプの搬送動力について説明す
る。

従来の熱輸送装置において、熱輸送量（即ち、熱交換器
（３）での熱交換ｉｔ）をＱ、水の比熱をＣ。

水の循環重量流量をＧ１、熱交換器（３）の水の出入口
温度差を八Ｔとすると、 Ｑ−Ｇ、　　・Ｃ２・ΔＴ となる。

この実施例の場合、配管（４ｂ）を流れる氷を含む水の
全重量流量を０．４、配管（４ｂ）を流れる氷の割合（
Ｇｅｌに対する）をαとすると、 Ｑ−α・ａｍ　　−Ｌ＋ＧＭ　　−ｃｐ　　・ΔＴ−・
−・−・−−＋２１ となる。ここで、Ｌは氷の融解潜熱（８０ｋｃａｌ／呟
）である。

ｉｌ＋、　＋２１式より、 Ｇに　　　　　　Ｃ２・ΔＴ Ｇ、　　　　α・Ｌ＋　　ＣＤ　　・ΔＴ通常の冷房に
おいては、例えばＣ，＝　１ｋｃａｌ／に、　’Ｃ１Δ
Ｔ−５℃程変である。

従って、 Ｇイ　　　　　　５ Ｇ、　　　８０・α＋５ となる。α−０，１とすると、ＧＨ／Ｇ、　−０，ｊ　
８となる。

すなわち、この実施例では水の全循環流量の１０％の氷
を搬送することで、循環流量が従来のものの３８％です
むことがわかる。

配管内の流動損失ΔＰは、液単相の場合、ΔＰ　　　Ｇ
、１ という関係がおおよそ成立し、搬送動力Ｐ、は、Ｐ　ｏ
　　　Ｇ　Ｎ となる、従って、配管（４ｂ）内を液単相で戻す場合こ
の実施例による搬送動力Ｐ、は、約６％程度になる、配
管（４ａ）内は固体と液体が混和で流れるため流動損失
は液単相に比して増大する。ただし、α≦０．１であれ
ば、その増大率は数倍程度である。

なお、氷はシャーベント状の方が流動しやすく有利であ
るが、特にこだわらない。

第２図はこの発明の他の実施例を示す構成図である。熱
交換器（３）の水出口に温度検出器Ｑｌを備え、少なく
とも水出口温度が０℃以上になるようにして、氷が排出
されないように、ポンプ（２）の循環流量を調節してい
る。これは、氷の潜熱が存効に利用されることと、配管
（４ｂ）内を液単相が流れ、流動１員失を増大させない
ためである。また、ポンプ（２）の動力を調節するかわ
りに、氷の通る配管の途中に弁などの調整器α乃を設け
てこれを調節してもよい。

また、配管（４ｂ）を液単相にするためには、熱交換器
（３）の水出口に設けた温度検出器Ｑｌに限るものでは
ない０例えば、配管（４ｂ）を氷が流れるのを検出する
光検出器を設けたり、熱交換器（３）の動作温度を検知
するなどによっても検出できる。また、必ずしも、配管
（４ｂ）内を液単相とする必要もなく、ある程度氷のま
ざった混和流でもよいが、上記に述べたように、５℃程
度の液単相にすると、最も効率良（熱輸送が行なえる。

また、この発明における蓄熱器（１１内では氷（５０）
が完全に内部を満たさないようにする必要がある。

即ち、蓄熱器（１１内の取水口（５）付近には冷水のみ
が存在しなければならない。安全のために、取水口（５
）にフィルターをつけてもよい。

また、蓄熱器！１１内の上層部と下層部を分離するため
に、第３図に示すように、メツシュ、パンチングメタル
などの多孔板αυを分離板として設置してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、氷と水を蓄える蓄熱
器、この蓄熱器内の水をポンプでノズルに導いて、蓄熱
器内の氷を吸入する噴射ポンプ、この噴射ポンプから導
出される氷と水の混和流を負荷に搬送する第１配管、負
荷から蓄熱器へ水を搬送する第２配管を備えることによ
り、搬送用ポンプの破損を防止するとともに、冷熱の搬
送を氷と水の固液混相で行なうことができ、このため、
循環流量を低減し、ポンプの搬送動力を低下させること
ができる熱搬送装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による熱輸送装置を示す構
成図、第２図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第
３図はさらに他の実施例に係る蓄熱器周辺を示す構成図
、第４図は従来の熱輸送装置を示す構成図である。 （１１・・・蓄熱器、（２）・・・ポンプ、（３）・・
・熱交換器、（４ａ）、　（４ｂＬ＝配管、ｆｉ＋−・
・ノズル、（５０）・・・氷、（６０）・・・噴射ポン
プ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 氷と水を蓄える蓄熱器、この蓄熱器内の水をポンプでノ
   ズルに導いて上記蓄熱器内の氷を吸入する噴射ポンプ、
   この噴射ポンプから導出される氷と水の混相流を負荷に
   搬送する第１配管、上記負荷から上記蓄熱器へ水を搬送
   する第２配管を備えた熱輸送装置。