JPH11294801A - 蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽 - Google Patents
蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽Info
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- JPH11294801A JPH11294801A JP10102260A JP10226098A JPH11294801A JP H11294801 A JPH11294801 A JP H11294801A JP 10102260 A JP10102260 A JP 10102260A JP 10226098 A JP10226098 A JP 10226098A JP H11294801 A JPH11294801 A JP H11294801A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/14—Thermal energy storage
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷媒溜まりや油の溜まりによる冷凍サイクル
の成績係数や冷却能力の低下が少なく、氷充填率の高い
蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽を提供する。 【解決手段】 蓄熱媒体である水を充填した円筒型蓄熱
槽1内に蓄熱用熱交換器を配置し、この蓄熱用熱交換器
を介して、冷凍サイクルからの冷媒の熱を、蓄熱槽内の
蓄熱媒体に蓄冷・蓄熱する蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽
において、前記蓄熱槽内に配置される蓄熱用熱交換器
は、螺旋状に複数巻きした螺旋状配管2を、少なくとも
4セット以上、蓄熱槽1内の円筒形空間をその回転軸を
中心に均等に4以上に分割して得られる空間内に、複数
の螺旋状配管セット2、2…の螺旋中心が、その回転軸
を中心とする円周上に等角度で配置され、かつ、螺旋状
の配管2は、前記分割して得られる断面扇状の空間内に
納まる円筒形状空間の空間に沿って、当該円筒形状空間
の半径rの略半分r/2の位置になるように配置されて
いる
の成績係数や冷却能力の低下が少なく、氷充填率の高い
蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽を提供する。 【解決手段】 蓄熱媒体である水を充填した円筒型蓄熱
槽1内に蓄熱用熱交換器を配置し、この蓄熱用熱交換器
を介して、冷凍サイクルからの冷媒の熱を、蓄熱槽内の
蓄熱媒体に蓄冷・蓄熱する蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽
において、前記蓄熱槽内に配置される蓄熱用熱交換器
は、螺旋状に複数巻きした螺旋状配管2を、少なくとも
4セット以上、蓄熱槽1内の円筒形空間をその回転軸を
中心に均等に4以上に分割して得られる空間内に、複数
の螺旋状配管セット2、2…の螺旋中心が、その回転軸
を中心とする円周上に等角度で配置され、かつ、螺旋状
の配管2は、前記分割して得られる断面扇状の空間内に
納まる円筒形状空間の空間に沿って、当該円筒形状空間
の半径rの略半分r/2の位置になるように配置されて
いる
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコンな
どに用いられる、蓄熱用熱交換器を介して蓄冷・蓄熱が
可能な蓄熱媒体を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調
和装置に関し、特に、かかる蓄熱式空気調和装置の蓄熱
槽の改良された構造に関する。
どに用いられる、蓄熱用熱交換器を介して蓄冷・蓄熱が
可能な蓄熱媒体を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調
和装置に関し、特に、かかる蓄熱式空気調和装置の蓄熱
槽の改良された構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば水等の、蓄冷・蓄熱の可能
な蓄熱媒体を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調和装
置は、例えば、特開平2−223770号公報などによ
り既に知られている。すなわち、かかる従来技術になる
蓄熱式空気調和装置では、その蓄熱槽内において、槽内
の蓄熱媒体に蓄冷、蓄熱を行う蓄熱用熱交換器の冷却通
路を、一般的に、鉛直方向に蛇行して形成することが一
般的に行われている。
な蓄熱媒体を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調和装
置は、例えば、特開平2−223770号公報などによ
り既に知られている。すなわち、かかる従来技術になる
蓄熱式空気調和装置では、その蓄熱槽内において、槽内
の蓄熱媒体に蓄冷、蓄熱を行う蓄熱用熱交換器の冷却通
路を、一般的に、鉛直方向に蛇行して形成することが一
般的に行われている。
【0003】図9には、かかる従来技術になる蓄熱式空
気調和装置における蓄熱槽とその冷凍サイクル図を示
す。なお、この図において、上記の蓄熱槽は符号109
により示されており、この蓄熱槽109の内部には、蓄
熱用熱交換器110蓄熱媒体としての水Wが充満されて
いると共に、上記蓄熱用熱交換器としての冷却管110
aが、鉛直方向に蛇行して形成され、配置されている。
また、この図中において、符号101は主冷媒回路を、
符号102は圧縮機を、符号103は室外熱交換器を、
符号104は弁を、符号105は室内熱交換器を、符号
106は冷媒配管を示している。
気調和装置における蓄熱槽とその冷凍サイクル図を示
す。なお、この図において、上記の蓄熱槽は符号109
により示されており、この蓄熱槽109の内部には、蓄
熱用熱交換器110蓄熱媒体としての水Wが充満されて
いると共に、上記蓄熱用熱交換器としての冷却管110
aが、鉛直方向に蛇行して形成され、配置されている。
また、この図中において、符号101は主冷媒回路を、
符号102は圧縮機を、符号103は室外熱交換器を、
符号104は弁を、符号105は室内熱交換器を、符号
106は冷媒配管を示している。
【0004】また、従来、蓄冷・蓄熱の可能な蓄熱媒体
を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調和装置における
上記蓄熱用熱交換器のその他の構造としては、例えば、
特開昭62−123234号公報などにも既に知られて
おり、この従来技術になる蓄熱式空気調和装置では、そ
の蓄熱槽内において、槽内の蓄熱媒体に蓄冷・蓄熱を行
う蓄熱用熱交換器の冷却通路を、鉛直方向にコイル状に
して形成している。添付の図10には、前記公報に示さ
れたかかる従来技術になる蓄熱式空気調和装置における
蓄熱槽が示されており、この図において、断熱壁を有す
る蓄氷タンク23内には、コイル状の金属の流体管路2
4を配設し、水25を収容せしめている。
を内蔵する蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調和装置における
上記蓄熱用熱交換器のその他の構造としては、例えば、
特開昭62−123234号公報などにも既に知られて
おり、この従来技術になる蓄熱式空気調和装置では、そ
の蓄熱槽内において、槽内の蓄熱媒体に蓄冷・蓄熱を行
う蓄熱用熱交換器の冷却通路を、鉛直方向にコイル状に
して形成している。添付の図10には、前記公報に示さ
れたかかる従来技術になる蓄熱式空気調和装置における
蓄熱槽が示されており、この図において、断熱壁を有す
る蓄氷タンク23内には、コイル状の金属の流体管路2
4を配設し、水25を収容せしめている。
【0005】また、符号26、27はこの流体管路24
の入口及び出口である。このような構造によれば製氷運
転時において、入口26より流体管路24に導かれた低
温流体はこの流体管路24を介して水と熱交換を行い、
結氷せしめた後に出口27からでる。冷房運転時におい
ては、入口26から流体管路24内に導かれる室内流体
は結氷した水25と熱交換を行う。これにより氷が融解
し、室温流体は0℃に近い流体となって出口27に導か
れ、ここから冷房器へ送り込まれるのである。
の入口及び出口である。このような構造によれば製氷運
転時において、入口26より流体管路24に導かれた低
温流体はこの流体管路24を介して水と熱交換を行い、
結氷せしめた後に出口27からでる。冷房運転時におい
ては、入口26から流体管路24内に導かれる室内流体
は結氷した水25と熱交換を行う。これにより氷が融解
し、室温流体は0℃に近い流体となって出口27に導か
れ、ここから冷房器へ送り込まれるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、以下のような問題が生じる。ま
ず、上記図9に示した構造の蓄熱用熱交換器では、冷却
運転時には低温であるため、冷媒液の容積(比容積)が
小さくなり、冷媒液の流速が低下する。そのため、蓄熱
用熱交換気の冷却管110a内において、その配管U字
部の箇所に、冷媒溜まりや油溜まりが生じ、冷却能力が
著しく低下する。また、蓄熱用熱交換器の冷却管110
aは、一般に、数十メートルの長さを要する。そのた
め、上記図7に示した配管方式(すなわち、鉛直方向蛇
行方式)では、上記にその問題点を指摘したU字部を多
く有することとなり、そのため、上記の問題点が顕著と
なる。
従来技術においては、以下のような問題が生じる。ま
ず、上記図9に示した構造の蓄熱用熱交換器では、冷却
運転時には低温であるため、冷媒液の容積(比容積)が
小さくなり、冷媒液の流速が低下する。そのため、蓄熱
用熱交換気の冷却管110a内において、その配管U字
部の箇所に、冷媒溜まりや油溜まりが生じ、冷却能力が
著しく低下する。また、蓄熱用熱交換器の冷却管110
aは、一般に、数十メートルの長さを要する。そのた
め、上記図7に示した配管方式(すなわち、鉛直方向蛇
行方式)では、上記にその問題点を指摘したU字部を多
く有することとなり、そのため、上記の問題点が顕著と
なる。
【0007】さらに、上記図9に示した従来技術では、
かかる蓄熱槽内における蓄熱用熱交換器の配管(冷却管
110a)の実用的な構造、設置方法、あるいは、固定
方法については示されていない。また、上記図7の従来
技術では、氷蓄熱システムの設計における重要な要素で
ある氷充填率(IPF:ice packing factor)について
は、全く考慮されていない。
かかる蓄熱槽内における蓄熱用熱交換器の配管(冷却管
110a)の実用的な構造、設置方法、あるいは、固定
方法については示されていない。また、上記図7の従来
技術では、氷蓄熱システムの設計における重要な要素で
ある氷充填率(IPF:ice packing factor)について
は、全く考慮されていない。
【0008】一方、上記図10に示した従来技術におい
ても、蓄氷タンク内において製氷時、流体管路に接して
いる水から結氷が始まり、氷相が形成される。ところ
で、氷相では、蓄熱媒体である水はその熱伝導が比較的
不良であるため、この氷の厚みが増加するにつれて熱の
授受が妨げられ、蓄氷タンク内に未結氷部が残存してし
まう。一般に、このタイプの蓄氷タンク内の氷充填率
(IPF)は約20%程度と考えられており、このこと
から、蓄氷タンク容量の約80%が遊休状態にあるとい
える。
ても、蓄氷タンク内において製氷時、流体管路に接して
いる水から結氷が始まり、氷相が形成される。ところ
で、氷相では、蓄熱媒体である水はその熱伝導が比較的
不良であるため、この氷の厚みが増加するにつれて熱の
授受が妨げられ、蓄氷タンク内に未結氷部が残存してし
まう。一般に、このタイプの蓄氷タンク内の氷充填率
(IPF)は約20%程度と考えられており、このこと
から、蓄氷タンク容量の約80%が遊休状態にあるとい
える。
【0009】そこで、本発明では、上記の従来技術にお
ける問題点に鑑み、蓄氷タンク内の氷充填率(IPF)
を考慮した、すなわち、この氷充填率を向上させること
により蓄氷タンク容量の遊休状態を解消し、もって、蓄
熱槽内における蓄熱用熱交換器である螺旋状配管内での
冷媒溜まりや油の溜まりがなくなり、かつ、氷充填率
(IPF)を向上することにより、COP(Co-efficie
nt of Performance、冷凍サイクルの成績係数)や冷却
能力の低下の少ない蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽を提供
することを目的とする。
ける問題点に鑑み、蓄氷タンク内の氷充填率(IPF)
を考慮した、すなわち、この氷充填率を向上させること
により蓄氷タンク容量の遊休状態を解消し、もって、蓄
熱槽内における蓄熱用熱交換器である螺旋状配管内での
冷媒溜まりや油の溜まりがなくなり、かつ、氷充填率
(IPF)を向上することにより、COP(Co-efficie
nt of Performance、冷凍サイクルの成績係数)や冷却
能力の低下の少ない蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的を達成するため、蓄熱媒体を充填した円筒型蓄熱槽
内に蓄熱用熱交換器を配置し、前記蓄熱用熱交換器を介
して、冷凍サイクルからの冷媒の熱を、前記蓄熱槽内の
蓄熱媒体に蓄冷・蓄熱する蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽
において、前記蓄熱槽内に配置される前記蓄熱用熱交換
器は、螺旋状に複数巻きした配管を、少なくとも4セッ
ト以上、前記蓄熱槽内の円筒形空間をその回転軸を中心
に均等に4以上に分割して得られる空間内に、前記複数
の配管セットの螺旋中心が、前記回転軸を中心とする円
周上に等角度で配置され、かつ、前記螺旋状の配管は、
前記分割して得られる空間内に納まる円筒形状空間の空
間に沿って、当該円筒形状空間の半径の略半分の位置に
なるように配置されている蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽
が提供される。
目的を達成するため、蓄熱媒体を充填した円筒型蓄熱槽
内に蓄熱用熱交換器を配置し、前記蓄熱用熱交換器を介
して、冷凍サイクルからの冷媒の熱を、前記蓄熱槽内の
蓄熱媒体に蓄冷・蓄熱する蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽
において、前記蓄熱槽内に配置される前記蓄熱用熱交換
器は、螺旋状に複数巻きした配管を、少なくとも4セッ
ト以上、前記蓄熱槽内の円筒形空間をその回転軸を中心
に均等に4以上に分割して得られる空間内に、前記複数
の配管セットの螺旋中心が、前記回転軸を中心とする円
周上に等角度で配置され、かつ、前記螺旋状の配管は、
前記分割して得られる空間内に納まる円筒形状空間の空
間に沿って、当該円筒形状空間の半径の略半分の位置に
なるように配置されている蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽
が提供される。
【0011】また、本発明によれば、上記に記載した蓄
熱式空気調和装置の蓄熱槽において、前記蓄熱槽内の円
筒形空間をその回転軸を中心に均等に分割する分割数を
6以下とする。
熱式空気調和装置の蓄熱槽において、前記蓄熱槽内の円
筒形空間をその回転軸を中心に均等に分割する分割数を
6以下とする。
【0012】また、本発明によれば、上記に記載の蓄熱
式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管セッ
ト群の上方に設けられ、前記冷凍サイクルに連結された
バルブからの冷媒を分配して、前記螺旋状配管セット群
の配管へ導くための分配器と、前記螺旋状配管セット群
の配管からの冷媒を集合し、冷凍サイクルへ導くための
分配器とを有してなる。
式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管セッ
ト群の上方に設けられ、前記冷凍サイクルに連結された
バルブからの冷媒を分配して、前記螺旋状配管セット群
の配管へ導くための分配器と、前記螺旋状配管セット群
の配管からの冷媒を集合し、冷凍サイクルへ導くための
分配器とを有してなる。
【0013】また、本発明によれば、上記に記載の蓄熱
式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管と、
その配管群からの冷媒を集合し、冷凍サイクルへ導くた
めの分配器とを接続する配管を、前記蓄熱槽の中心部に
おいて、蓄熱槽の下方より上方へ配設する。
式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管と、
その配管群からの冷媒を集合し、冷凍サイクルへ導くた
めの分配器とを接続する配管を、前記蓄熱槽の中心部に
おいて、蓄熱槽の下方より上方へ配設する。
【0014】また、本発明によれば、上記に記載の蓄熱
式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管の螺
旋中心部に、前記螺旋状配管と、その配管群からの冷媒
を集合し、冷凍サイクルへ導くための分配器とを接続す
る配管を配設する。
式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管の螺
旋中心部に、前記螺旋状配管と、その配管群からの冷媒
を集合し、冷凍サイクルへ導くための分配器とを接続す
る配管を配設する。
【0015】さらに、本発明によれば、上記に記載の蓄
熱式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管の
螺旋内に、その螺旋方向に平行に2本の固定用フレーム
を配置し、前記固定用フレームを、前記螺旋状配管のセ
ット群の上部と下部に、円筒形蓄熱槽の中心近傍を中心
として円形に成形したフレームに固定し、このようにし
て形成されたフレームを、前記蓄熱式空気調和装置の蓄
熱槽と数本のフレームで固定した。
熱式空気調和装置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管の
螺旋内に、その螺旋方向に平行に2本の固定用フレーム
を配置し、前記固定用フレームを、前記螺旋状配管のセ
ット群の上部と下部に、円筒形蓄熱槽の中心近傍を中心
として円形に成形したフレームに固定し、このようにし
て形成されたフレームを、前記蓄熱式空気調和装置の蓄
熱槽と数本のフレームで固定した。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。図3には、本発
明の実施の形態になる蓄熱式空気調和装置における蓄熱
槽とその冷凍サイクル図を示す。なお、この図において
は、蓄熱槽は符号1により示されており、また、この蓄
熱槽1の内部には、上記と同様に、蓄熱用熱交換器の蓄
熱媒体としての水が充満されていると共に、上記蓄熱用
熱交換器としての冷却管が形成され、配置されている。
また、この図中において、符号101は主冷媒回路を、
符号102は圧縮機を、符号103は室外熱交換器を、
符号104は弁を、符号105は室内熱交換器を、そし
て、符号106は冷媒配管を示している。
て、添付図面を参照しながら説明する。図3には、本発
明の実施の形態になる蓄熱式空気調和装置における蓄熱
槽とその冷凍サイクル図を示す。なお、この図において
は、蓄熱槽は符号1により示されており、また、この蓄
熱槽1の内部には、上記と同様に、蓄熱用熱交換器の蓄
熱媒体としての水が充満されていると共に、上記蓄熱用
熱交換器としての冷却管が形成され、配置されている。
また、この図中において、符号101は主冷媒回路を、
符号102は圧縮機を、符号103は室外熱交換器を、
符号104は弁を、符号105は室内熱交換器を、そし
て、符号106は冷媒配管を示している。
【0017】図1には、本発明の一実施の形態になる蓄
熱式空気調和装置用の蓄熱槽1と、その内部に収納され
て配置される配管2(冷却管)の配置構造を示す平面断
面図が示されており、また、図2には、上記図1の蓄熱
槽の縦断面面が示されている。
熱式空気調和装置用の蓄熱槽1と、その内部に収納され
て配置される配管2(冷却管)の配置構造を示す平面断
面図が示されており、また、図2には、上記図1の蓄熱
槽の縦断面面が示されている。
【0018】これらの図にも明らかなように、この蓄熱
槽1は外形を円筒状に形成され、この円筒型蓄熱槽1の
内部には、蓄熱媒体としての水が充満されていると共
に、その上部には、分配器3と分配器4が設置されてい
る。また、これらの分配器3と分配器4の間には、途中
が螺旋状に複数巻きした配管2が、4セット以上、並列
に配置されている。なお、本実施の形態は、これら途中
が螺旋状に複数巻きした配管2のセット数を6とした例
を示すものである(但し、上記図2の縦断面面には、6
セットの内の1セットの配管2だけが示されている)。
槽1は外形を円筒状に形成され、この円筒型蓄熱槽1の
内部には、蓄熱媒体としての水が充満されていると共
に、その上部には、分配器3と分配器4が設置されてい
る。また、これらの分配器3と分配器4の間には、途中
が螺旋状に複数巻きした配管2が、4セット以上、並列
に配置されている。なお、本実施の形態は、これら途中
が螺旋状に複数巻きした配管2のセット数を6とした例
を示すものである(但し、上記図2の縦断面面には、6
セットの内の1セットの配管2だけが示されている)。
【0019】次に、上記の螺旋状配管2の単体の構造を
図4と図5に示す。図4は、この螺旋状配管2の単体の
正面図を示し、図5はその平面図を示す。これらの図か
らも明らかなように、この配管2は、その上部を略
「U」字状に湾曲し、その中央部を螺旋状に複数巻きす
ると共に、その下部を上方に略「L」字状に湾曲して形
成されている。
図4と図5に示す。図4は、この螺旋状配管2の単体の
正面図を示し、図5はその平面図を示す。これらの図か
らも明らかなように、この配管2は、その上部を略
「U」字状に湾曲し、その中央部を螺旋状に複数巻きす
ると共に、その下部を上方に略「L」字状に湾曲して形
成されている。
【0020】また、図1により、上記螺旋状配管2と分
配器4の間の接続配管は、螺旋状配管2の螺旋中心部を
中心として形成される三角形の頂点の位置に垂直に延長
して配設した接続配管5と、蓄熱槽1の中心部におい
て、蓄熱槽の下方より上方へ配設した接続配管7により
形成されている。そして、これら複数セット(本例では
6セット)の配管2からなる配管群により、蓄熱槽1内
に充填される蓄熱媒体である水に蓄冷あるいは蓄熱を行
う蓄熱用熱交換機を形成している。また、図中の符号
8、9は接続配管を、符号10、11はバルブを示して
いる。
配器4の間の接続配管は、螺旋状配管2の螺旋中心部を
中心として形成される三角形の頂点の位置に垂直に延長
して配設した接続配管5と、蓄熱槽1の中心部におい
て、蓄熱槽の下方より上方へ配設した接続配管7により
形成されている。そして、これら複数セット(本例では
6セット)の配管2からなる配管群により、蓄熱槽1内
に充填される蓄熱媒体である水に蓄冷あるいは蓄熱を行
う蓄熱用熱交換機を形成している。また、図中の符号
8、9は接続配管を、符号10、11はバルブを示して
いる。
【0021】すなわち、上記の構成において、上記のバ
ルブ10から流入してきた冷媒は、接続配管8を介して
蓄熱槽1内に配置された分配器3へ流入し、ここで、分
配器3により分配された後、蓄熱用熱交換器を形成する
上記複数セットの螺旋状配管2の上端へ導かれる。その
後、上記螺旋状配管2を流下した冷媒は、接続配管5を
通ってその末端に設けられた分配器4において集合し、
さらに、接続配管9を介して他方のバルブ11から流出
することとなる。そして、上記図3に示した冷凍サイク
ルからの冷媒がこれら螺旋状配管2及び接続配管5を通
過する際に、上記蓄熱槽1の内部に充満されている蓄熱
媒体としての水に蓄冷・蓄熱することは、従来の蓄熱式
空気調和装置用蓄熱槽と同様である。
ルブ10から流入してきた冷媒は、接続配管8を介して
蓄熱槽1内に配置された分配器3へ流入し、ここで、分
配器3により分配された後、蓄熱用熱交換器を形成する
上記複数セットの螺旋状配管2の上端へ導かれる。その
後、上記螺旋状配管2を流下した冷媒は、接続配管5を
通ってその末端に設けられた分配器4において集合し、
さらに、接続配管9を介して他方のバルブ11から流出
することとなる。そして、上記図3に示した冷凍サイク
ルからの冷媒がこれら螺旋状配管2及び接続配管5を通
過する際に、上記蓄熱槽1の内部に充満されている蓄熱
媒体としての水に蓄冷・蓄熱することは、従来の蓄熱式
空気調和装置用蓄熱槽と同様である。
【0022】また、図6には、上記の実施の形態になる
蓄熱槽1において、前記複数の螺旋状配管2を配置して
固定するための固定枠が示されている。すなわち、この
固定枠は、前記螺旋状配管2の螺旋(水平)方向に平行
に2つの円環状固定用フレーム14、14を前記螺旋状
配管2のセット群の上部及び下部付近に配置し、これら
円環状固定用フレーム14、14間に複数の固定フレー
ム15、15…を配置して構成される。そして、上記の
実施の形態になる蓄熱槽1では、円筒形蓄熱槽1の中心
軸近傍を中心として同一円周上に均等に隔離されて配置
された上記固定枠の(複数本の)固定フレーム15、1
5…を、前記螺旋状配管2の螺旋内に挿入して固定して
いる。すなわち、固定枠の円環状固定用フレーム14、
14により、上記螺旋状配管2を含む蓄熱用熱交換器
が、蓄熱槽1内の水平方向に、他方、その固定フレーム
15、15…により、蓄熱槽1内に垂直方向に、蓄熱用
熱交換器が配置されて固定されている。
蓄熱槽1において、前記複数の螺旋状配管2を配置して
固定するための固定枠が示されている。すなわち、この
固定枠は、前記螺旋状配管2の螺旋(水平)方向に平行
に2つの円環状固定用フレーム14、14を前記螺旋状
配管2のセット群の上部及び下部付近に配置し、これら
円環状固定用フレーム14、14間に複数の固定フレー
ム15、15…を配置して構成される。そして、上記の
実施の形態になる蓄熱槽1では、円筒形蓄熱槽1の中心
軸近傍を中心として同一円周上に均等に隔離されて配置
された上記固定枠の(複数本の)固定フレーム15、1
5…を、前記螺旋状配管2の螺旋内に挿入して固定して
いる。すなわち、固定枠の円環状固定用フレーム14、
14により、上記螺旋状配管2を含む蓄熱用熱交換器
が、蓄熱槽1内の水平方向に、他方、その固定フレーム
15、15…により、蓄熱槽1内に垂直方向に、蓄熱用
熱交換器が配置されて固定されている。
【0023】このように、蓄熱槽の蓄熱用熱交換器を上
記のような構造にすることにより、すなわち、上記螺旋
状の冷媒配管2には上述のような上下方向にU字状の湾
曲部がほとんどなくなるため、冷媒溜まりや油の溜まり
がなくなり、この原因による冷却能力の低下がなくな
る。
記のような構造にすることにより、すなわち、上記螺旋
状の冷媒配管2には上述のような上下方向にU字状の湾
曲部がほとんどなくなるため、冷媒溜まりや油の溜まり
がなくなり、この原因による冷却能力の低下がなくな
る。
【0024】なお、本発明によれば、例えば、添付の図
7により原理的に説明すると、前記蓄熱槽1内に配置さ
れる蓄熱用熱交換器では、螺旋状に複数巻きした螺旋状
配管2を、複数本(例えば、4セット、5セット、ある
いは、6セット)、前記蓄熱槽1内の円筒形空間内に配
置するが、その際、まず、その回転軸を中心に、均等に
複数(例えば、4個、5個、6個)に分割する。図7の
例では、半径=Rの円筒形空間を6個に分割する。この
ようにして得られた断面扇状の空間内に螺旋状配管2を
配置することとなるが、その際、各螺旋状配管2は、そ
の螺旋中心が、前記蓄熱槽1の回転軸を中心とする円周
C上に等角間隔(60度)で配置され、かつ、前記螺旋
状の配管2が、前記分割して得られる断面扇状の空間内
に納まる円筒形状空間Dの空間に沿って、その円筒形状
空間の回転軸から、前記円筒形状空間の半径rの略半分
(r/2)の位置になるように配置される。
7により原理的に説明すると、前記蓄熱槽1内に配置さ
れる蓄熱用熱交換器では、螺旋状に複数巻きした螺旋状
配管2を、複数本(例えば、4セット、5セット、ある
いは、6セット)、前記蓄熱槽1内の円筒形空間内に配
置するが、その際、まず、その回転軸を中心に、均等に
複数(例えば、4個、5個、6個)に分割する。図7の
例では、半径=Rの円筒形空間を6個に分割する。この
ようにして得られた断面扇状の空間内に螺旋状配管2を
配置することとなるが、その際、各螺旋状配管2は、そ
の螺旋中心が、前記蓄熱槽1の回転軸を中心とする円周
C上に等角間隔(60度)で配置され、かつ、前記螺旋
状の配管2が、前記分割して得られる断面扇状の空間内
に納まる円筒形状空間Dの空間に沿って、その円筒形状
空間の回転軸から、前記円筒形状空間の半径rの略半分
(r/2)の位置になるように配置される。
【0025】以上のようにして、その内部に螺旋状配管
2を含む蓄熱用熱交換器が配置された蓄熱槽1における
IPFの向上について説明する。上記の構造になる蓄熱
槽1では、上記螺旋状冷媒配管2内に冷却冷媒が通流し
て蓄冷(製氷)運転する場合、蓄熱槽1内の蓄熱媒体と
しての水が凍り始めるが、その場合、上記螺旋状配管2
の周囲から製氷され、上方から見ると円環状に着氷し
て、徐々に、その円環の幅が増大していき、最終的には
円筒状に製氷する。
2を含む蓄熱用熱交換器が配置された蓄熱槽1における
IPFの向上について説明する。上記の構造になる蓄熱
槽1では、上記螺旋状冷媒配管2内に冷却冷媒が通流し
て蓄冷(製氷)運転する場合、蓄熱槽1内の蓄熱媒体と
しての水が凍り始めるが、その場合、上記螺旋状配管2
の周囲から製氷され、上方から見ると円環状に着氷し
て、徐々に、その円環の幅が増大していき、最終的には
円筒状に製氷する。
【0026】ここで、図7にも示すように、蓄熱槽1の
内周半径をR、螺旋状配管2のセット数をn、そして、
螺旋状配管2の周囲に製氷される製氷面積の半径をrと
する。さらに、水の密度を1000kg/m2、氷の密
度を917kg/m2とすると、単位高さ当たりの蓄熱
槽1内の水と氷の重量は、以下の式ように表される。 水の重量=(πR2−nπr2)×1000[kg] 氷の重量=nπr2×917[kg] よって、IPFは(I/(W+I))×100[%]と
なる。また、幾何学的には、 r/R=sin(π/n)/(1+sin(π/n)) の関係が成立する。なお、ここでθ=2π/n(ここ
で、n=4、5、6)、r=lsinθ、R=l+rで
ある。
内周半径をR、螺旋状配管2のセット数をn、そして、
螺旋状配管2の周囲に製氷される製氷面積の半径をrと
する。さらに、水の密度を1000kg/m2、氷の密
度を917kg/m2とすると、単位高さ当たりの蓄熱
槽1内の水と氷の重量は、以下の式ように表される。 水の重量=(πR2−nπr2)×1000[kg] 氷の重量=nπr2×917[kg] よって、IPFは(I/(W+I))×100[%]と
なる。また、幾何学的には、 r/R=sin(π/n)/(1+sin(π/n)) の関係が成立する。なお、ここでθ=2π/n(ここ
で、n=4、5、6)、r=lsinθ、R=l+rで
ある。
【0027】これにより、コイル分割数である螺旋状配
管2のセット数nを横軸に、縦軸には計算したIPFを
示すと、図8に示すような関係が得られる。そして、本
発明では、このIPFの値が65%以上となるn値、す
なわち、n=4、5、6となるように設定したものであ
る。
管2のセット数nを横軸に、縦軸には計算したIPFを
示すと、図8に示すような関係が得られる。そして、本
発明では、このIPFの値が65%以上となるn値、す
なわち、n=4、5、6となるように設定したものであ
る。
【0028】また、上述のような円筒型蓄熱槽1では、
特に、氷の解氷時には、氷が常に蓄冷槽(蓄熱槽)1の
上層部に集まるため、水温の上がりやすい蓄冷槽1の上
層部温度を下げることができ、さらに、解氷して水温が
3℃前後になった水は密度が高くなるため、蓄冷槽下層
部へ対流する。このような現象により、蓄冷槽内の冷水
が効率よく撹拌されて、蓄冷槽内の水の温度分布が均一
になるため、効率の良い氷の潜熱利用が可能となる。加
えて、固定フレーム15により蓄熱用熱交換器2を蓄熱
槽1内に固定でき、蓄熱用熱交換器である螺旋状配管2
の配管周囲に製氷した氷の浮力により、熱交換器が蓄熱
槽内で浮上するのを防止することができる。
特に、氷の解氷時には、氷が常に蓄冷槽(蓄熱槽)1の
上層部に集まるため、水温の上がりやすい蓄冷槽1の上
層部温度を下げることができ、さらに、解氷して水温が
3℃前後になった水は密度が高くなるため、蓄冷槽下層
部へ対流する。このような現象により、蓄冷槽内の冷水
が効率よく撹拌されて、蓄冷槽内の水の温度分布が均一
になるため、効率の良い氷の潜熱利用が可能となる。加
えて、固定フレーム15により蓄熱用熱交換器2を蓄熱
槽1内に固定でき、蓄熱用熱交換器である螺旋状配管2
の配管周囲に製氷した氷の浮力により、熱交換器が蓄熱
槽内で浮上するのを防止することができる。
【0029】また、上述のような円筒型蓄熱槽1では、
蓄熱用熱交換器を従来の一本の蛇行配管ではなく、分配
器により、4〜6の多パス(複数の冷媒配管に分岐)す
る熱交換器とするための具体的手段を提供するものであ
る。すなわち、このような多パス、螺旋状配管の構造と
することでU字部が減少し、冷媒溜まりや油の溜まりが
なくなる。同時に、1パスあたりの配管長が短くなるた
め、配管内の圧力損失も減少することから、従来のよう
に、配管が数十メートルにも達することによる配管内に
おける圧力損失増大の問題も低減される。
蓄熱用熱交換器を従来の一本の蛇行配管ではなく、分配
器により、4〜6の多パス(複数の冷媒配管に分岐)す
る熱交換器とするための具体的手段を提供するものであ
る。すなわち、このような多パス、螺旋状配管の構造と
することでU字部が減少し、冷媒溜まりや油の溜まりが
なくなる。同時に、1パスあたりの配管長が短くなるた
め、配管内の圧力損失も減少することから、従来のよう
に、配管が数十メートルにも達することによる配管内に
おける圧力損失増大の問題も低減される。
【0030】また、上記本発明の蓄熱式空気調和装置の
蓄熱槽では、上記の構成により分配器を小さくすること
ができ、配管の本数が多い場合にも省スペースの分岐構
造とすることができる、特に、円筒型蓄熱式の空気調和
装置用の蓄熱槽に適した構造を提供することが可能とな
る。さらに、上記の実施の形態によれば、特に、蓄熱用
熱交換器を上記の構造とすることで、冷媒配管2にU字
部がなくなるため、冷媒溜まりや油の溜まりがなくな
り、この原因による冷却能力の低下がなくなると同時
に、分岐した配管の一本当たりの長さが分岐しない場合
に較べて短くなるので、配管2内の圧力損失が少なくな
るので、COP(Co-efficient of Performance、冷凍
サイクルの成績係数)の低下や冷却能力の低下が、配管
の分岐がない場合に較べると少なくなる。
蓄熱槽では、上記の構成により分配器を小さくすること
ができ、配管の本数が多い場合にも省スペースの分岐構
造とすることができる、特に、円筒型蓄熱式の空気調和
装置用の蓄熱槽に適した構造を提供することが可能とな
る。さらに、上記の実施の形態によれば、特に、蓄熱用
熱交換器を上記の構造とすることで、冷媒配管2にU字
部がなくなるため、冷媒溜まりや油の溜まりがなくな
り、この原因による冷却能力の低下がなくなると同時
に、分岐した配管の一本当たりの長さが分岐しない場合
に較べて短くなるので、配管2内の圧力損失が少なくな
るので、COP(Co-efficient of Performance、冷凍
サイクルの成績係数)の低下や冷却能力の低下が、配管
の分岐がない場合に較べると少なくなる。
【0031】さらに、上記の実施の形態によれば、円筒
型蓄熱槽においても、前記蓄熱用熱交換器を4〜6の多
パスの熱交換器(上記では6パス)とすることで、IP
Fを向上することができる。
型蓄熱槽においても、前記蓄熱用熱交換器を4〜6の多
パスの熱交換器(上記では6パス)とすることで、IP
Fを向上することができる。
【0032】
【発明の効果】以上にも詳細に述べたように、本発明の
蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽によれば、蓄熱槽内におけ
る蓄熱用熱交換器である螺旋状配管内での冷媒溜まりや
油の溜まりがなくなり、かつ、氷充填率(IPF)を向
上することにより、COP(Co-efficient of Performa
nce、冷凍サイクルの成績係数)や冷却能力の低下の少
ない蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽を提供することが可能
となる。
蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽によれば、蓄熱槽内におけ
る蓄熱用熱交換器である螺旋状配管内での冷媒溜まりや
油の溜まりがなくなり、かつ、氷充填率(IPF)を向
上することにより、COP(Co-efficient of Performa
nce、冷凍サイクルの成績係数)や冷却能力の低下の少
ない蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽を提供することが可能
となる。
【図1】本発明の実施の形態になる蓄熱式空気調和装置
の蓄熱槽の内部構造を示す上面断面図である。
の蓄熱槽の内部構造を示す上面断面図である。
【図2】上記本発明の実施の形態になる蓄熱式空気調和
装置の蓄熱槽の内部構造を示す側面断面図である。
装置の蓄熱槽の内部構造を示す側面断面図である。
【図3】上記本発明の実施の形態になる蓄熱式空気調和
装置のシステム構成を示すブロック図である。
装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図4】上記蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽における蓄熱
用熱交換器の螺旋配管の正面図である。
用熱交換器の螺旋配管の正面図である。
【図5】上記蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽における蓄熱
用熱交換器の螺旋配管の上面図である。
用熱交換器の螺旋配管の上面図である。
【図6】上記蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽における蓄熱
用熱交換器の螺旋配管の固定フレームの構造を示す斜視
図である。
用熱交換器の螺旋配管の固定フレームの構造を示す斜視
図である。
【図7】上記本発明の蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽にお
ける螺旋配管の配置構造とるIPFの向上原理を説明す
る説明図である。
ける螺旋配管の配置構造とるIPFの向上原理を説明す
る説明図である。
【図8】上記本発明の蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽にお
ける螺旋配管のセット数とIPFの関係を示す図であ
る。
ける螺旋配管のセット数とIPFの関係を示す図であ
る。
【図9】従来技術における蓄熱槽を備えた蓄熱式空気調
和装置の冷凍サイクル図を示すシステム図である。
和装置の冷凍サイクル図を示すシステム図である。
【図10】上記従来技術とは他の従来技術における蓄熱
式空気調和装置の蓄熱槽である。
式空気調和装置の蓄熱槽である。
1 蓄熱槽 2 螺旋状配管 3、4 分配器 5、7、8、9 接続配管 10、11 バルブ 14、15 フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 幸夫 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 長沢 喜好 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 岩田 博 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 黒川 惠兒 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目1番82号 九州電力株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 蓄熱媒体を充填した円筒型蓄熱槽内に蓄
熱用熱交換器を配置し、前記蓄熱用熱交換器を介して、
冷凍サイクルからの冷媒の熱を、前記蓄熱槽内の蓄熱媒
体に蓄冷・蓄熱する蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽におい
て、前記蓄熱槽内に配置される前記蓄熱用熱交換器は、
螺旋状に複数巻きした配管を、少なくとも4セット以
上、前記蓄熱槽内の円筒形空間をその回転軸を中心に均
等に4以上に分割して得られる空間内に、前記複数の配
管セットの螺旋中心が、前記回転軸を中心とする円周上
に等角度で配置され、かつ、前記螺旋状の配管は、前記
分割して得られる空間内に納まる円筒形状空間の空間に
沿って、当該円筒形状空間の半径の略半分の位置になる
ように配置されていることを特徴とする蓄熱式空気調和
装置の蓄熱槽。 - 【請求項2】 前記請求項1に記載した蓄熱式空気調和
装置の蓄熱槽において、前記蓄熱槽内の円筒形空間をそ
の回転軸を中心に均等に分割する分割数を6以下とする
ことを特徴とする蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽。 - 【請求項3】 上記請求項1に記載の蓄熱式空気調和装
置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管セット群の上方に
設けられ、前記冷凍サイクルに連結されたバルブからの
冷媒を分配して、前記螺旋状配管セット群の配管へ導く
ための分配器と、前記螺旋状配管セット群の配管からの
冷媒を集合し、冷凍サイクルへ導くための分配器とを有
してなることを特徴とする蓄熱式空気調和装置の蓄熱
槽。 - 【請求項4】 上記請求項1に記載の蓄熱式空気調和装
置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管と、その配管群か
らの冷媒を集合し、冷凍サイクルへ導くための分配器と
を接続する配管を、前記蓄熱槽の中心部において、蓄熱
槽の下方より上方へ配設する事を特徴とする蓄熱式空気
調和装置の蓄熱槽。 - 【請求項5】 上記請求項1に記載の蓄熱式空気調和装
置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管の螺旋中心部に、
前記螺旋状配管と、その配管群からの冷媒を集合し、冷
凍サイクルへ導くための分配器とを接続する配管を配設
する事を特徴とする蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽。 - 【請求項6】 上記請求項1に記載の蓄熱式空気調和装
置の蓄熱槽において、前記螺旋状配管の螺旋内に、その
螺旋方向に平行に2本の固定用フレームを配置し、前記
固定用フレームを、前記螺旋状配管のセット群の上部と
下部に、円筒形蓄熱槽の中心近傍を中心として円形に成
形したフレームに固定し、このようにして形成されたフ
レームを、前記蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽と数本のフ
レームで固定したことを特徴とする蓄熱式空気調和装置
の蓄熱槽。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10102260A JPH11294801A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10102260A JPH11294801A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11294801A true JPH11294801A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14322634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10102260A Pending JPH11294801A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 蓄熱式空気調和装置の蓄熱槽 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11294801A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113503600A (zh) * | 2020-08-24 | 2021-10-15 | 金美善 | 提高空气冷却效率的冷风机 |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10102260A patent/JPH11294801A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113503600A (zh) * | 2020-08-24 | 2021-10-15 | 金美善 | 提高空气冷却效率的冷风机 |
CN113503600B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-10-11 | 金美善 | 提高空气冷却效率的冷风机 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040526 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041025 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041207 |