JPH0379937A

JPH0379937A - 銅管コイルを用いた氷蓄熱槽

Info

Publication number: JPH0379937A
Application number: JP21570989A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Numajiri; 沼尻　文哉
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1991-04-04

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、蓄熱式空調システムに用いられる氷蓄熱槽
に関する。

［従来の技術１図面を参照して氷蓄熱空調システムの各種方式を説明す
る。第４図は、直膨方式といわれる方式のフローチャー
トを示し、氷蓄熱槽４内の銅製あるいは鋼製のコイル４
ａは膨張弁３および屋外熱交換器（凝縮器）２を介して
圧縮機１に連結され、冷媒をコイル４ａ内に流して氷蓄
熱槽４内の水５の一部を結氷させて蓄熱を行なう。一方
２放熱は氷蓄熱槽４に室内空調器８を水ポンプ９を介し
て連結し、氷になっていない水５を循環させて行なうも
のである。

第５図はブライン方式のフローチャートを示し、氷蓄熱
槽４のコイル４ａは冷媒／ブライン熱交換器７にブライ
ンポンプ１０を介して連結され、上記冷媒／ブライン熱
交換器７の一次側は熱膨張弁３．屋外熱交換器（凝縮器
）２を介して圧縮機１に連結されている。したがって、
この例の場合、氷蓄熱槽４を冷媒／ブライン熱交換器７
でブライン６を冷却し、その冷熱をコイル４ａ内に流し
て氷蓄熱槽４内の水５を製氷して蓄熱する。

一方、放熱は上記第４図の場合と同様に氷になっていな
いこの水５を水ポンプ９により室内空調器８に循環させ
て空調を行なうものである。

このように、氷蓄熱槽４として、−Ｍに、プラスチック
ス製あるいは金属製の中空管をコイル状に巻回したコイ
ルブロックを氷蓄熱槽内の水中に埋設し、中空管中に冷
媒またはブラインを流通して管の外表面に氷を形成させ
る形式の氷蓄熱槽が用いられている。

この場合、室内空調器（放熱器）には水槽中の水を循環
させて空調を行なうので、水槽中の水を完全に氷にはで
きない。結氷率（ＩＰＦ＝ＩｃｅＰａｃｋｉｎｇ　Ｆａ
ｃｔｏｒ）はせいぜい数十％止りである。

また、中空管として銅管を用いた場合には、氷が発達し
て隣接する銅管を橋絡させるようになると、銅管に異常
なストレスが加わり銅管を変形する危険が生じると共に
、橋絡部分の生じ方にょっては循環水の流れが不均衡に
なって、解氷が均一に行なわれなく、蓄熱槽としての機
能が低下してしまう。

さらに第６図に示すフローチャートは、直膨方式の一種
で、第４図、第５図に示すブライン方式のように氷蓄熱
槽４内の水５を循環させて空調するのではなく、氷蓄熱
槽４を通過した冷媒と圧縮機１からの冷媒を三方弁１１
を介して混合して適温の冷媒温度にし、室内空調器８に
流して空調すものである。なお、符号１２はバイパス弁
である。この例の場合は、氷蓄熱槽４のコイル４ａには
冷媒が直接流れるので金属製が望ましく、また、氷蓄熱
槽４内の水５は流通させないので、それを１００％近く
まで氷化することが可能である。

そこで、水槽中の水を循環するのではなく、蓄熱槽の中
空管中の冷媒またはブラインを直接室内空調機に流通さ
せる方式にすれば、蓄熱槽中の水は流通しないので、結
氷の王台は関係なくなり、蓄熱槽中の水を１００％結氷
させることも原理的には可能となる。１００％結氷のと
きには銅管間を氷が完全に橋絡する。銅管は機械的には
ある程度は耐えられるが、氷の膨張時の応力が多数回繰
り返して加えられると、クラック、変形等を生じること
になる。そこで、結氷率（ＩＰＦ）を８０％以上に高め
るには、銅管への機械的応力を緩和する何らかの手段が
必要になる。

［発明が解決しようとする課題］ところで、このような氷蓄熱槽では、中空管としてポリ
エチレン管が用いられている。これはボッエチレンは伸
びが大きい材料なので、氷による繰り返し応力に耐えら
れるためである。しかし、管内に炭化水素系、フロン系
冷媒を流すものでは、冷媒の種類によってはプラスチッ
ク管では管外に漏れる危険性がある。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、冷
媒ガスの透過の虞れのない銅管を蓄熱槽の中空管に用い
、結氷率が８０％以上の効率のよい氷蓄熱槽を提供する
ことを目的とする。

し課題を解決するための手段］氷蓄熱槽は蚊とり線香状あるいはすだれ状のものを多数
重ねてコイルブロックを形成する。中空管としての銅管
に、結氷時の応力が加わらないようにするため′には、
先ず、同一平面上にある銅管間が氷で完全に橋絡しない
ようにする必要がある０部分的に橋絡しても、膨張力の
逃げしるがあればストレスは大幅に緩和される。そのた
めに、空腔または気泡をもったプラスチックスシートを
銅管間に挿入すればよい。シート状の物体の挿入が困難
な場合には、中空のプラスチックスチューブを多数本上
下方向に銅管に沿って、あるいは織物の縦糸のように銅
管にからめて挿入する。また、氷は銅管の外周でまず結
氷するが、水は対流するので橋絡は水槽の上面から先に
発生しがちである。橋絡部分が次第に増大していくと、
氷化時の膨張によりコイルブロック全体が上に押し上げ
られるようになるので、銅管コイルの配管取付口は結氷
によって生じるコイルブロックの移動を吸収できる構造
とする必要がある。

［実　施　例］以下、図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。第１
図は、一実施例を示す氷蓄熱槽の円筒コイルブロックの
横断面構造を示す断面図で、銅管１３は外側と内側の端
部を出入口となるヘッダー１４．１４’　に連結してス
パイラル状に巻回して構成される。このスパイラル状銅
管１３は多数上下方向に存在する。そして、このスパイ
ラル状の銅管１３と銅管１３との間に中空のプラスチッ
クスシートあるいは気泡中に水が浸入しない独立気泡の
発泡プラスチックスシート１５をやはりスパイラル状に
挟んで構成される。そして、図示しないがポリエチレン
製またはＦＲＰ製で表面を断熱材で被覆した蓄熱槽に挿
入してこの発明の氷蓄熱槽は形成される。

スパイラル状の銅管１３内に冷媒が流れると、まず銅管
１３の外表面に氷ができる。この氷は円筒状に生長して
厚みが増加して行き、ついには銅管１３間を橋絡する。

一方、４°Ｃ以下では低温はど水の比重は軽いので、橋
絡は、まず、コイルの最上面のスパイラル部で起り、次
々に下のスパイラル部に順次伝わって行く、スパイラル
部での橋絡は同時に起るので、このとき膨張の応力が銅
管１３に作用する。

もし、銅管１３間に隔壁を置いて氷が一体になるのを防
げれば、この応力は分散されるし、この隔壁が体積変化
を吸収できれば銅管の歪は生じない。

したがって、同一平面内にある銅管■３同志がプラスチ
ックスシート１５で分離されているので、氷により橋絡
されることなく銅管工３に変形や応力が加わるのが防止
される。このプラスチックスシートは、スパイラルの間
にすべて入り、縦方向にも作用する。

なお、上記の例では銅管１３は完全スパイラル状のもの
について説明したが、これは中心で折り返して連続した
多数段のコイルに形成してもよい。

次に、第２図に基づいて第２実施例を説明する。この例
では、氷蓄熱槽を構成する銅管コイルブロックは人出ロ
ヘッダ−１４，１４’の間に銅管１３ａを蛇行するよう
に形成し、銅管１３ａと銅管１３ａとの間に中空あるい
は独立発泡のプラスチックスのシート１５ａを多数枚挿
入して構成する。そして、このような銅管１３ａを積層
して図示しない蓄熱槽内に挿入し、入口ヘッダ−１４お
よび出口ヘッダ−１４′同志をそれぞれ連結してこの例
の氷蓄熱槽は形成される。したがって、この例の場合も
同一平面内にある銅管１３ａ同志はプラスチックスシー
ト１５ａで分離されるので、水ができても橋絡すること
がなく、銅管１３ａに変形や応力が加わることがない。

プラスチックスシートの材質としては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステルなどが
考えられ、シート厚は銅管の隙間の約１０％がよい。ま
た、プラスチックスシートは、第７図（Ａ）に示すよう
に空腔１７を有する中空シート１５ａか、第７図（Ｂ）
に示すように独立気泡１８を有する発泡プラスチックス
シート１５ｂが使用される。この独立気泡１８はお互い
に連絡しない気泡である。

次に、第３図に基づいて第３実施例を説明する。この例
の氷蓄熱槽を構成する銅管コイルブロックは、上記第１
図に示すスパイラル状あるいは第２図に示す平面蛇行状
のちのであってちいずれでもよいが、銅管１３ｂと銅管
１３ｂの間を中空のプラスチックスチューブ１６により
銅管１３ｂを横糸とする織物のように織り込んで構成し
たものである。したがって、この例の場合も銅管１３ｂ
と銅管１３ｂとの間は部分的に分離されることになり、
水の形成によっても銅管１３ｂ同志が橋絡されることは
ない。

プラスチックスチューブはやはりポリエチレン、ポリプ
ロピレン１ポリエステルなどでよく、丸チューブで太さ
１〜３ｍｍ径程度のものでよい。内部には水が入らない
ようにする。

なお、これらの実施例の銅管コイルブロックを有する氷
蓄熱槽では、上から結氷が行なわれるので、銅管コイル
全体が上下方向の応力を受ける。

このため、ヘッダーにつながる冷媒の蓄熱槽への出入口
配管を上下方向に微小移動できるように構成しておくこ
とが望ましい。

第８図に氷蓄熱槽の銅管コイルブロックを可動に取付け
る配管口構造の例を示す、配管２０が出入口とも氷蓄熱
槽の上部に設けられているときには、第８図（Ａ）に示
すように氷蓄熱槽４にゴム製のブラケット１９を付け、
このブラケット１９で配管２０を保持すれば、銅管コイ
ルブロックの銅管４ａに変位があっても吸収できる。ま
た、銅管コイルブロックの銅管４ａと配管２０の両方ま
たは片方が氷蓄熱槽の底部近くの壁４にある場合には、
第８図（Ｂ）に示すようにベローズ２１を持ったコネク
ター２２を用いることができる。さらに、第８図（Ｃ）
に示すように、銅管コイルブロックの銅管４ａの端部に
コルゲート２３を付けることで変位を吸収することがで
きる。

［発明の効果］以上説明したとおり、この発明の銅管コイルを用いた氷
蓄熱槽は、蓄熱槽の水量が１００％近く結氷可能となり
、小さな蓄熱槽でち大きな熱量の貯蔵が可能となる。ま
た、簡単な方法で銅管への応力集中を緩和しているので
、コストが安く、長寿命の氷蓄熱槽となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の氷蓄熱槽の銅管コイル
ブロックの横断面構成を示す断面図、第２図は、この発
明の第２実施例の氷蓄熱槽の銅管コイルブロックの横断
面構成を示す断面図、第３図は、この発明の第３実施例
の氷蓄熱槽の銅管コイルブロックの縦断面の一部構成を
示す断面図、第４図は、直膨式蓄熱空調システムのフローチャート、
第５図は、ブライン式蓄熱空調システムのフローチャー
ト、第６図は、直膨式蓄熱空調システムで冷媒を直接空調器
に循環する場合のフローチャート、第７図（Ａ）、（Ｂ
）は、それぞれプラスチックスシートの一例を示し、（
Ａ）は空腔のあるシート、（Ｂ）は独立気泡のシートの
断面図、第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、銅管コイル
ブロックが可動な配管口構造を説明するための側面図で
ある。１・・・圧縮機２・・・屋外熱交換器（凝縮器）３・・・膨張弁４・・・氷蓄熱槽４ａ・・・コイル５・・・水（氷）６・・・ブライン７・・・冷媒／ブライン熱交換器８・・・室内空調器９・・・水ポンプ１０・・・ブラインポンプ１１・・・三方弁１２・・・バイパス弁１３、Ｌ３ａ、１３ｂ・・・銅管コイルチックスシート１６・・・中空プラスチックスチューブ７・・・空腔８・・・独立気泡９−・・ゴム製ブラケッＯ・・・配管１・・・ベローズ２・・・コネクター３・・・コルゲートト

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銅管コイルブロックを蓄熱槽内の水中に埋没させ
た形式の氷蓄熱槽において、同一平面内にある銅管同志が氷により完全に橋絡されな
いように、内部に空腔を有するプラスチックス材を銅管
間に挿入したことを特徴とする氷蓄熱槽。
（２）プラスチックス材として、中空シートあるいは独
立気泡発泡シートを用いた請求項（１）記載の氷蓄熱槽
。
（３）プラスチックス材として、中空プラスチックスチ
ューブを多数本銅管間に上下方向に挿入した請求項（１
）記載の氷蓄熱槽。
（４）銅管コイル全体のブロックが槽中で上下方向に微
少移動できるような出入口配管取付構造を持った請求項
（１）記載の氷蓄熱槽。