JPH05126369A

JPH05126369A - 氷蓄熱装置

Info

Publication number: JPH05126369A
Application number: JP3290137A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Harukawa; 恒雄春川
Original assignee: K II CORP KK
Current assignee: K II CORP KK
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で、蓄熱効率に優れ、小型・軽量
化された氷蓄熱装置を提供することである。【構成】水槽内部に冷媒用の配管４を同一形状のパイ
プ５により蛇行状に設ける。冷媒の供給管２と回収管３
とは隣接して設ける。この時、供給側配管４ａの隣接す
るパイプ間に回収側配管４ｂのパイプを等距離となる位
置に配設する。これにより、水槽容積が有効利用され蓄
熱効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒配管の配管経路を
改良することにより、効率の向上を可能とした氷蓄熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エネルギー有効利用の一つと
して、氷蓄熱装置が使用されている。この氷蓄熱装置
は、深夜電力などのエネルギーコストの低い時間や余剰
エネルギーが生じた時間に、水槽内部の冷却水を凍結し
ておき、エネルギーを必要とする時には、この凍結した
冷却水を溶解させて冷水を得て、これを利用するもので
ある。

【０００３】この氷蓄熱装置は、通常水槽内に冷媒配管
を蛇行状に配設しておき、余剰電力などを利用して作っ
た低温の冷媒を配管内に循環させ、配管外周に氷を生成
させる。一方、冷水を必要とする場合には、水槽に付設
した循環手段を使用して氷と接触した冷水を取り出して
いる。

【０００４】この場合、従来の氷蓄熱装置では、冷媒配
管を冷媒の供給側から排出側にかけて同一の間隔で蛇行
状に配設していた。すると、配管内に供給された冷媒
は、その供給側は温度が低いが、排出側になると水槽内
の水に熱を奪われた結果、温度が高くなっている。その
ため、配管の外周に付着生成する氷の厚さも、供給側の
配管ほど厚くなっている。

【０００５】出願人の実験によれば、次の表に示す通
り、一般に、冷媒配管外周に付着する氷の厚さは、配管
内部の冷媒の温度と比例しており、低温の冷媒ほど氷も
厚くなる。

【０００６】

【表１】

【０００７】従って、配管内部に冷媒を循環させると、
温度の低い冷媒の供給側の配管ほど氷が厚く付着し、排
出側の３配管ほど薄く付着する。また、この付着する氷
の厚さは、冷媒の温度が一定の場合には、幾ら時間をか
けてもそれ以上の厚さにならないことも、実験から確認
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水槽内から
冷水を取り出す場合には、冷水と氷との接触面積が多い
ほど冷水の取り出し効率が良い。従って、配管に付着し
た氷と、隣接する配管の氷との間には、氷が最大に付着
した場合でも一定の隙間があることが望ましい。そのた
め、従来の氷蓄熱装置では、供給側の配管を基準とし
て、氷が最も厚く付着した場合でも冷水が通過接触でき
るような隙間が残されるように、隣接する配管との間隔
を決定していた。具体的には、配管内に−７°Ｃの冷媒
が供給されるとすると、その氷の最大厚さは３７．８ｍ
ｍとなるので、その氷の表面と隣接する配管に付着する
氷の表面との間に冷水の流通する間隔５ｍｍを考慮し
て、隣接する配管の位置を決定し、残りの全配管の間隔
も、この供給側の配管の間隔に合わせて決定していた。

【０００９】このような従来技術では、冷媒の温度が高
く付着する氷の薄い排出側の配管部分では、配管外周が
完全に氷結した状態でも、氷と氷との間に水が存在する
大きな隙間が残されている。しかし、このように最大氷
結時であっても水槽内部に余分な水が残っていること
は、水槽内部での氷の体積の割合が少く、水槽容積をそ
の最大限まで蓄熱のために利用できないことを意味す
る。

【００１０】その結果、従来の装置では、所定の蓄熱量
を確保するためにはどうしても水槽容積が大きくなり、
内部の冷却水容量も考慮すると、装置全体が大型で重量
のあるものとなり、設置スペースや場所などの制限が生
じる。特に、最近のような用地難では、装置を建物の屋
上などに設置することも検討されているが、従来のよう
に大型で重量のある装置では、そのような要請に答える
ことは不可能であった。

【００１１】このような問題点を解決する一手段とし
て、冷媒配管の排出側ほど蛇行する配管の間隔を狭くす
ることが考えられる。確かにこの手段によれば、氷の薄
い排出側配管の間にできる水の通る隙間を小さくするこ
とができ、水槽内における氷結体積の割合を向上させる
ことが可能となる。しかし、この手段は、蛇行状の配管
として屈曲半径の異なる複数種類のＵ字形パイプを用意
しなければならず、配管の製作、組立てが面倒になり、
実用的とは言えない。

【００１２】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決し、簡単な構造で、蓄熱効率に優れ、小型・軽量
化された氷蓄熱装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明は、水槽と、水槽に対する冷水の循
環手段と、水槽内部に蛇行状に配設された冷媒配管と、
冷媒配管に対する冷媒の循環手段を備えた氷蓄熱装置に
おいて、前記冷媒配管を同一形状の単位パイプを蛇行状
に組み合わせて構成し、前記冷媒配管の経路を、冷媒の
供給側と冷媒の排出側とが隣接して配置されるようにし
たことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記のような構成を有する本発明の氷蓄熱装置
では、配管が同一形状のパイプによって構成されている
ので、配管の製作、組立てが容易である。また、配管は
氷の厚い冷媒供給側と氷の薄い冷媒排出側とが隣接して
設けられているので、平均すると隣接するパイプ間の氷
全体の厚さは、配管のどの部分でもほぼ等しくなる。そ
の結果、隣接する配管の間隔を一定としても、配管経路
のどの部分でも、氷と氷との間に冷水が通過するのに必
要にして十分な一定の隙間が生じることになり、水槽内
が完全に氷結した場合に余分な隙間が解消され、水槽容
積の有効利用が図れる。

【００１５】

【実施例】

（１）代表的な実施例以下、本発明の一実施例を図面により具体的に説明す
る。

【００１６】図１は水槽１内部に設けられた冷媒用の供
給管及び回収管を示す要部平面図である。冷媒用の供給
管２は水槽の上部側縁部近傍に水平方向に配設されてい
る。回収管３は、供給管２の下方近傍に平行して配設さ
れている。これらの管２，３は、水槽１外部の図示しな
い冷媒の循環手段に接続されている。また、水槽１内部
には、図示しない冷水の循環手段が設けられている。

【００１７】冷媒用の供給管２および回収管３には、水
槽１内部側の水平方向に、複数の開口部が一定間隔で設
けられている。回収管の各開口部は、供給管２に設けら
れた各開口部の中間部となる位置に設けられている。こ
れらの各開口部には、図２に示す様に、冷媒用配管４と
してＪ字形パイプ５の直管部分５ａの端部が接続されて
いる。このＪ字形パイプ５は、直管部分５ａが水平方向
に、曲管部分５ｂが垂直方向下方となるように配設され
ている。この曲管部分５ｂには、前記パイプ５と同一形
状のＪ字形パイプ５の直管端部５ａが同様に接続されて
いる。この様にして、同一形状のＪ字形パイプ５が組み
合わされて、垂直方向下方に一定間隔の蛇行状態で配設
されている。この様に配設された配管４は、水槽下面近
傍で、供給管からの配管とそれに隣接する回収管からの
配管が、Ｕ字形パイプ６により接続されている。

【００１８】すなわち、冷媒用の配管４の配設経路は、
供給管２の開口部から一定間隔の蛇行状態で下方に向か
う供給側配管４ａが、水槽下面近傍で折り返し、蛇行状
態で上方に向かう回収側配管４ｂに接続されて一本の配
管４となっている。この様な配管４が供給管および回収
管の各開口部に設けられ、水槽全体に配管４が配設され
た状態となっている。

【００１９】ところで、上方に向かう回収側配管４ｂの
直管部分５ａは、下方に向かう供給側配管の隣接する２
本の直管部分５ａと等距離となる位置に配設されてい
る。したがって、冷媒用回収管３の取り付け位置は、前
記配管の直管部分５ａの２本間の中間点となる距離だけ
供給管２よりも下方に設けられている。

【００２０】なお、水槽内部には補強枠７が設けられ、
上記各配管４が保持されている。また、配管４に使用す
るパイプ５は水槽に合わせた形状および長さのＪ字形と
することができる。

【００２１】以上の様な構成を有する本実施例の氷蓄熱
装置では、余剰電力などを利用して作った低温の冷媒
が、水槽外部の図示しない冷媒の循環手段から供給管２
に供給される。この冷媒は、供給管２から各開口部を介
して水槽内に配設された配管４に供給され、配管４の配
設経路に沿って蛇行状に供給側配管を上方から下方に、
さらに回収側配管を下方から上方に流れて、回収管３に
排出され、冷媒の循環手段に戻る。この時、水槽１内部
では、この冷却された冷媒によって配管４の外周に氷が
生成されてくる。この氷は、温度の低い冷媒の供給管２
側に近い配管部分ほど厚く付着し、回収管３側に近い配
管４部分ほど薄く付着する。ここで、水槽内部の冷媒供
給管２と回収管３が隣接して設けられ、これらに接続さ
れる供給側配管４ａと回収側配管４ｂとが隣接して交互
に配設されているので、隣接するパイプ５間の氷全体の
厚さは、配管４全体のどの部分でもほぼ等しくなる。

【００２２】以上の様に、本実施例の氷蓄熱装置では、
冷媒供給側配管４ａおよび冷媒回収側配管４ｂとが同一
形状のＪ字形パイプにより構成され、両配管４ａ，４ｂ
の接続部は一種類のＵ字形パイプ６により接続されるた
め、容易に配管４の製作および組立てを行うことができ
る。さらに、隣接するパイプ間の氷全体の厚さがほぼ等
しくなることより、氷と氷との間がほぼ一定の間隔とな
り、水槽内が完全に氷結した場合に余分な隙間が解消さ
れ、水槽容積の有効利用が図れる。

【００２３】すなわち、本実施例によれば、簡単な構造
で、蓄熱効率に優れ、小型・軽量化された氷蓄熱装置を
提供することができる。

【００２４】（２）他の実施例なお、本発明の氷蓄熱装置は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、具体的な各部材の形状、或いは各々
の取付け位置及び方法は適宜変更可能である。

【００２５】例えば、配管は、Ｊ字形パイプ５により構
成された配管をＵ字形パイプ６接続することに限定され
ず、一方の開口部にまずＩ字形パイプを接続し、その後
Ｊ字形パイプを接続することにより、供給側配管と回収
側配管とが、同一形状のＪ字形パイプにより接続するこ
とが可能となる。また、同一形状のＩ字形パイプと同一
形状のＵ字形パイプを組み合わせることも可能である。

【００２６】さらに、冷媒の供給管２と回収管３を隣接
して配設することに限定されない。例えば、図３に示す
様に、水槽上部の一方の側縁部に供給管２を配設し、こ
の側縁部と対向する側縁部に回収管３を配設する。そし
て、供給管２に設けられた開口部から水槽底面近傍に供
給側配管４ａを、さらに折り返して回収管３の開口部ま
で、供給側配管の中間部に回収側配管４ｂが配設される
ように、同一形状のパイプを蛇行状に組み合わせて設け
る。これにより、前述の実施例と略同一の効果を得るこ
とがてきる。しかも、この場合には、使用するパイプを
すべて同一形状のものだけで接続することも可能であ
る。

【００２７】また、水槽底面近傍で折り返す蛇行状配管
に限定されない。すなわち、図４に示す様に、水槽上部
から底部方向への冷媒下降配管４ｃと、水槽底部から上
部方向への冷媒上昇配管４ｄの２種類の配管を設け、そ
れぞれの配管を隣接させて配設することも可能である。
この場合には、図４の様に１組の供給管２と回収管３と
を同一側面側に設け、他の１組を対面する側面側に設け
る方法の他に、同一側面側に２組とも設ける方法や、１
組の供給管２と回収管３を対角線上となる位置に設ける
方法等が可能である。この様な配管４では、前述の実施
例よりも蓄熱効率を向上することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、冷媒配管
の配管経路を工夫するという簡単な手段により、同一形
状の単位パイプを使用して配管系統を構成することがで
き、しかも水槽容積の有効利用による蓄熱効率を向上、
装置全体の小型・軽量化を可能とした氷蓄熱装置を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に設けられた冷媒用の供給管
及び回収管を示す要部平面図。

【図２】図１の供給管から回収管に設けられた冷媒用配
管を示す正面図。

【図３】回収管の位置を変えた時の冷媒用配管を示す
図。

【図４】供給管と回収管の組み合わせを２組設けた場合
の冷媒用配管を示す図。

【符号の説明】

１ … 水槽２ … 供給管３ … 回収管４ … 冷媒用配管５ … Ｊ字形パイプ６ … Ｕ字形パイプ７ … 補強枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水槽と、水槽に対する冷水の循環手段
と、水槽内部に蛇行状に配設された冷媒配管と、冷媒配
管に対する冷媒の循環手段を備えた氷蓄熱装置におい
て、前記冷媒配管を同一形状の単位パイプを蛇行状に組み合
わせて構成し、前記冷媒配管の経路を、冷媒の供給側と冷媒の排出側と
が隣接して配置されるようにしたことを特徴とする氷蓄
熱装置。