TW455671B - Thermal storage coil arrangement - Google Patents

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B7 455671 五、發明說明（） 發明夕頜域 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁> 本發明係關於一種熱儲存盤管設備’它有熱交換管子 ，以及關於熱交換裝置’如用來冷卻及冷凍在熱儲存槽 中之熱儲存流體所用之冷卻盤管。更具體地’盤管設備 用來在確認儲存盤管設備中之固態流體已過度形成之後 ，最好促進，如冰之固態熱儲存流體的溶解，此盤管設 備可使熱儲存流體輸出保持在夠低之溫度’以符合一般 系統冷卻之需求。 先前枝術說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 熱儲存盤管設備提供了一種儲存冷卻能力，以供後來 使用之裝置。盤管設備有相變化之熱儲存流體，如水， 此流體可被冷凍成如冰之固態。進一步公開文件中之熱 儲存流體均以水爲儲存流體，而冰爲其固態。此種熱儲 存設備之經常應用，通常係使用較低成本，如使用傍晚 及晚上之時間之電能，以產生及儲存如冰之固態熱儲存 流體，在一個充滿如水之熱儲存流體之大槽或室中。此 冰-水混合物被保留到其儲存之冷卻能力被需要時，此需 求通常是在白天遭遇高能源成本。在典型之操作中，低 溫之熱儲存流體從儲存室中被抽出，以泵抽取經由熱交 換器以吸收熱，並且然後回到熱儲存盤管設備室，將保 留的冰溶解而被冷卻。儲存冷卻能力之應用例是地域性 操作，已逐漸成爲更廣泛可接受之冷卻應用。這些地域 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 45 567 t A7 Β7_ 五、發明說明（） 性冷卻操作一般有多個熱交換器連到單一熱儲存設備。 在一個地域性冷氣應用中，熱儲存盤管設備不同使用者 之大數量，需要實體空間及能源之最大使用。 未監視或不適當控制之熱儲存盤管設備會使儲存之固 態流體或冰過度地形成。即，熱儲存或冰儲存室最通常 連有很多冷凍盤管，以用來冷卻或冷凍水或室中之其他 熱儲存流體。在儲存或冰形成循環中，流體被冷卻直到 冰在每一個管子中形成。各管子以第一相等間隔而垂直 地隔開，並且以第二相等間隔而水平地隔開，該第一及 第二相等間隔可相同。通常先前技術之盤管設計有相等 間隔，此等設計卻可促進垂直之冰架橋（bridging)及水平 之冰架橋》 上述隔開間隙是一種操作上之需要，用來在形成冰之 管子之間提供空間，並且提供管子與儲冰套（sleeve)之間 流體流動的路徑，以再捕捉儲存之冷卻能力。但是，習 知上，冰，或其他熱儲存流體在管路或迴路上未受控制 的生長或過度形成（overbuild)，會造成完全的水平冰架 橋形成在相鄰管子上。在冰形成之後’儲存在流體室之 冰的總量足夠應用之需，但是，從室中抽取之熱儲存流 體溫度可能不足夠，因爲僅形成之單塊冰（m〇n〇lithiC)之 周圍可接觸到循環之熱儲存流體° —種攪動方法，一般是用空氣’被提供在冰儲存室之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） II---1---- I. -—III· — I - « — — iitili (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4 5 56 7 1 13? 五、發明說明（） 底部，做爲一種強化儲存能源或冷卻能力之復原 (Γ e c ο V e r y)。此空氣向上移動經過相鄰管子與冰塊質量之 間的垂直間隙。但是’單塊或固態冰之成長消除了相鄰 管子與冰塊質量之間的垂直隔開間隙’而阻止了空氣流 及流體流通過冰塊質量。此被限制之空氣流及流體流造 成了冷卻能力復原之減少，因爲冷卻能力復原是受限於 冰塊質量之外表面積，它在較高但是較不可用之溫度下 ，產生從熱儲存室抽取之熱儲存冷卻流體。爲了進一步 嘗試以改善效率，有時使用極端的方法去溶解冰塊，例 如噴灑高壓水到單塊冰上以溶解冰。 冰過度形成之情形及單塊冰是平常及定期重覆發生之 情形。由於許多情況如不平衡流體流量，不足夠之測量 或功能錯誤之控制，因而它乃是平常的事件。雖然有許 多監控技術及設備可用來測量冰在已知的室中所成長之 體積》較通常使用的仍是以視覺來檢視槽之體積爲主。 另外之方法是根據冰之體積變化來做監視用之流體水位 監視器的使用，但是這些裝置並不可靠，特別是對流體 高度變化很小之淺體積槽時。 故，希望能提供一種裝置或方法，比冰過度形成時之 單塊冰更可接近（access)已儲存冰塊之更多表面。 發明之扼耍說明 本發明提供一種使用可變間隙距離排列的冷卻盤管設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i 裝-----=—J—訂---------線— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 備，它加入了使用至少一個在盤管管列中之通風或流體 流通道，其相鄰管子之間的隔開間隙比其他管子之隔開 間隙較大。另外，亦須提及者，以管列寬度上小小的增 加，如約增加3%時，另一設備可被提供來容納通風之隔 開間隙。在設計範圍之外或者1 00%形成之冰循環中’曝 露的冰表面積成可量度性地減少。此減少造成冷媒壓縮 機處之吸入壓力或溫度成可量度性地降低’此可被用來 確認所要的冰形成循環之終了 °感測到的溫度變化可被 用來關閉熱儲存盤管設備。排出口中冷媒流體之溫度變 化，或在冷卻盤管入口處之入口吸入壓力變化爲冰形成 循環，或者冰過度之形成約在滿載能力之上10% ’之指 標。在熱儲存室中冰表面積之減少在熱儲存流體上有一 個效應，並且此效應可被用來控制冷卻循環。在溶解或 復原循環時，曝露之冰表面積之保留用來接觸熱儲存流 體可提供在足夠低溫下之熱儲存流體，以符合通常冷卻 循環之需要。 圖示之簡單說明 在下列許多圖中，相同符號係指相同的元件，並且圖 中： 第1圖是典型先前技術熱儲存應用之示意圖； 第2圖是典型先前技術具有迴路狀之頭管端及延伸在 末端之間的配管之盤管構造的斜視端圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公釐） -----------— ---------f 訂·-----!線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 455671 A7 455671 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（） 第2A圖是如第2圖中之裝置的冷卻裝置中之盤管設備 的側視圖； 第2B圖是第2A圖中盤管設備沿著2B-2B線截取之端 視圖； 第2C圖是第2A圖中盤管設備沿著2C-2C線截取之端 視圖； 第3圖是沿著第2 A圖中線3 - 3截取之先前技術盤管構 造之盤管具有所要或1 0 0 °/❶冰形成之示意設備一個例子 之橫剖面圖； 第3A圖是第3圖中盤管之放大4x4剖面，以及冰形成 構造； 第3B圖是第3圖中盤管構造之取段之圖’顯示在盤管 構造上超過1 〇 %之冰形成’以說明垂直間隙之阻塞； 第3C圖顯示所要的或典型的冰形成在盤管構造之管子 上； 第4圖是第一實施例的盤管設備之橫剖面圖，它具有 較大數目之單管在成對之盤管設備中’其相鄰管子緊密 地排列，並且有第一·隔開間隔’但是另·對迴路在相鄰 成對之迴路中有第二及較大之隔開間隔； 第5圖顯示第4圖構造之第二實施例，具有較寬的第 --隔開間隔，以及有較窄的第二隔開間隔； 第5A圖是第5圖中盤管之放大4x4剖面，以及冰形成 ------------T 裝----l· — — —訂---------線·〜 (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 4-5 56 7 1 A7 B7 五、發明說明（） 構造； 第6圖顯不第5圖構造之另一個實施例I具有一個放 大中心隔開間隙； 第6A圖是第6圖中盤管之放大4x4剖面，以及冰形成 構造，但是不包括放大中心隔開間隙； 第7圖顯示本發明另一實施例，其中多個第4圖之相 鄰迴路結合以提供迴路群，在相鄰迴路群之間具有很大 之隔開間隙； 第7A圖是第7圖中盤管之放大4x4剖面，以及冰形成 構造，但是不包括放大中心隔開間隙； 第8圖是出口溫度對可用之冰表面積之曲線圖； 第9圖是被冷卻（chilled)流體對冰之百分比的曲線圖； 第1 〇圖是冰管管列之平面圖，具有機械隔開件，以用 來提供放大之隔開間隙； 第Π 圖顯示在相鄰管子之間提供機械隔開之另一個 實施例，它提供了垂直隔開間隙。 本發明較佳實施例之詳細說明 第1圖是熱儲存裝置10連到一個外部熱交換器12。裝 置1 0有冷卻水塔1 4連到凝縮器及水泵1 6。乙二醇冷卻 器1 8及其槽15及泵20被連到熱儲存槽24中之冷卻盤 管設備2 2，其中以水在槽室2 6中做爲儲存流體。盤管 22被連到入口 32’用來輸入冷凍流體，以及出口 34用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------I--^裝 ----r I I l ^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 5 6 7 1 a7 ___B7_________ 五、發明說明（） 來使溫暖之冷媒排出或回流到乙二醇冷卻器（chiller) 18 ，它可包含一個壓縮機。具體之冷媒及冷凍單元或冷卻 器1 8並不個別限於乙二醇或圖中所顯示的構造，而是設 計上之選擇。冷卻器1 8提供冷卻之乙二醇經槽1 5而被 泵啷到冷卻盤管設備22，以冷卻或冷凍槽24中之熱儲 存流體。 在此例中之冰-水泵3 6連接在熱交換器1 2與槽室26 之間，用來傳送冷卻之熱儲存流體到熱交換器1 2，並且 將流體經管線40回流到槽室26。在一個應闬實例中， 冰水機泵42將冷卻後之流體從熱交換器1 2連通到空氣 調和裝置4 4。 第1圖包括有溫度感測器4 6連到在排出口 34下游之 冷媒回流配管48 *以監視排出冷媒之溫度或壓力。在此 圖中1感測器46經由導線47連到控制CPU 50 ’它由導 線5 2連到泵1 6，並且由導線5 4而連到泵2 0，以啓動或 停止泵1 6及泵20之運轉，並且因而開始或停止熱儲存 槽24中冰之形成。此圖及控制CPU 50做爲控制裝置之 使用僅爲例子，而非本發明之限制。 熱儲存盤管設備1 〇之使用爲此技術所習知。熱儲存盤 管設備1 0經常被用來對高需求期間提供需求側之冷卻 能力。儲存之冷卻能力或熱儲存能力被產生或累積在需 求時間之離峰段，通常在半夜’是使槽24中室26之冰- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — It —--I I---Γ--I ^ 111111111 (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 4556 7 1 A7 B7 五、發明說明（） 或其他相變化熱儲存流體再生而爲之，並且傳送到熱交 換器1 2或其他末端使用裝置44。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2圖中之盤管設備2 2以斜向端視圖被顯示其回流彎 管60與管子62之末端61或63接合，如第2A圖中更淸 楚顯示。頭管58有入U 65及出LJ 67，這些出入口 65 及67經管線48而被連到冷卻器18及泵20。第2A及 2C圖中之上頭管58及下頭管59顯示盤管設備22具體 地被用在下述之盤管進給構造中，其中具有從頂及底部 頭管進給乙二醇之選擇性迴路用之每一個其他迴路，以 更有效地將冰塡入槽24中，如第3C圖所示。第 2,2A，2B,2C3,3A，3B及3C圖中之具體設備僅爲說明例而 非限制。在第3圖中，垂直相鄰管子62之間的垂直架橋 爲已知並被接受之實際情形，而相鄰垂直迴路68及76 之間的水平架橋在此構造中則非所要者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 熱儲存盤管設備1 〇 —個重現性或者使用者關心的問題 在於抽取出之熱儲存冷卻流體的溫度。在冰-水泵36之 此流體溫度一般希望在34T或以下，以使末端使用裝置 44之冷卻效果達到最大。在熱儲存流體從室26經裝置 44或熱交換器1 2循環之後，被加熱之熱儲存流體回到 室26被冷卻到34下，以被再使用於裝置44或熱交換器 12中。但是，已知被循環之熱儲存流體之冷卻速率完全 取決於可用之冰質量，以及其可用之接觸表面積故’ -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4556 71 A7 B7 五、發明說明（） 在室26中，盤管設備22被設計成設計滿載或最大能力 ，以容納相鄰管子62之間的流體流。最好可用的冰接觸 表面積，比室26中冰過度形成時只有單塊冰之表面積， 更能多提供了曝露之冰接觸表面積。管子62在圖中爲圓 形剖面，但是此敘述適用於許多管子剖面，並且因而管 子形狀不是一個限制。另外，管子形狀可被提供爲扳狀 ，如先前技術習知之熱交換器。 可用冰接觸表面積之量，視熱儲存流體在室26中之管 子62上固化之量而定，它可包括垂直及水平相鄰管子62 之間的冰架橋。雖然希望保持管子62上之冰質量之間的 隔開，習知上，經由通風裝置2 8或其他裝置之使用，垂 直之熱儲存流體流可被容納，以提供室26中之流體溫度 降低。故，一般被認爲更關鍵性的，還是保持相鄰管子 62之間的垂直通道或水平走道做爲一種裝置，以保持室 26流體流之溫度降低。維持這些垂直通道會提供足夠的 冰接觸表面積，即使在垂直相鄰管子62之間的冰架橋形 成之後。 雖然冰接觸表面積之量是視固態化之量，及其結構上 在提及之通道上之衝擊而定，可抽取之熱能速率會以冰 溶解時間爲條件，而衝擊熱儲存盤管設備1 0之整體能力 。這些速率效應爲此技術中所習知，但是不是本發明之 一部份，除了做爲最終結構之自然結果之外。但是，約 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------ 裝-----„— — —訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4 5 56 7 1 B7 五、發明說明（） 爲3 4 °F之所要熱儲存流體出口溫度，在許多應用中爲所 要溫度。 (請先閱讀背*之注意事項再填寫本頁) 第3圖顯示第2圖所示盤管設備22之典型橫剖面代表 。盤管設備22有多個管子62，它們一般與設備22平行 ，但是另外之構造亦可被使用。第4,5,5 A,6及7圖爲迴 路-進給構造之一部份，上面已述及，它從冷凍裝置，如 冷卻器1 8而沿著反向提供冷媒流體到相鄰管子62。最 終在管子62上形成之固化熱儲存流體的冰被顯示於第 3C圖中。從反向或管端形成冰之觀念，在管子62上提 供了更均勻的冰質量，以使室26體積之使用最大化’並 且此技術爲習知。同樣地，迴路-進給裝置之使用爲已知 ，並且顯示在第3圖中隨著頭管58及59之使用，以拘 束管子62，並且將冷媒流體從冷卻器18或其他冷媒裝 置傳送冷媒流體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上述，第3圖顯示室26中管子62之管列（array)22 的次序配置。從已知設備之管列22的橫剖面圖提供了均 勻配置之管子62。一般’此設備22之第一迴路或排 (column) 68，及第二迴路或列（row)76提供了一系列之 列7 0或排7 2，相鄰之排及列管子中心之間有均勻之隔 開間隙84。在第3圖中，相鄰之管列68及76之管子中 心之間有水平隔開間隙8 4均勻地橫跨設備2 2之寬度7 1 〇 12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 455671 ____B7____ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注^►項再填寫本頁) 在第3 A圖中，須提及者爲，垂直隔開間隙或距離73 比水平隔開間隙84小。在此參考或先前技術之圖中.管 子管列22具有均勻的冰形成90，但是在列72及80之 垂直方向，相鄰管子62之間的固態化質量有突出或架橋 之間隙7 3。橫跨管列寬度7〗之垂直相鄰的列7 2及8 0 之間的垂直通道或走道88保持流體流在此走道88中開 放。冰形成90與管子62之間的寬度即爲第3A圖中之間 隙81。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此上方-冰-形成之構造爲100%或滿載能力冰戍長之冰 形成所要或設計特徵。隨後|熱儲存盤管設備1 0以及具 體之冰冷卻器I 8會中止固態化再生程序。但是，只要冷 卻器1 8連續運轉時，連續地冰就會在管子62上成長。 此種連續地冰成長會在較慢的速率下進行，並且會完成 橫越通道88之架橋，以形成所謂的單塊，如第3B圖所 示。此冰架橋減少或消除了管子管列22中相鄰管子62 之間的所有熱儲存流體，與起初沿著盤管管列22之周圍 ，例如在側壁96及98，頂部95，底部97及圖未示之端 壁，流動之室26中的熱儲存流體。此可減少了流體流經 通道88及管子管列22之能力，並且減少了熱傳遞到被 冰泵3 6唧打到裝置44或熱交換器1 2的熱儲存流體之有 效性，因爲可用的冰接觸表面積已急遽地從設計特徵上 減少之故。由於熱傳遞之有效性損失，通到裝置4 4的熱 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 455671 B7____ 五、發明說明（） 儲存流體之溫度增加。由於溫度升高，熱儲存流體減少 了裝置44或熱交換器12的效率，因而須要使用輔助冷 卻裝置或其他設備來達成所要的操作性能。因而在冰過 度形成發生之後，無論如何希望能至少保持通道88被打 開以使流體流通，以維持更多可用的冰接觸表面積，使 熱儲存流體的溫度維持較低溫度，如第8圖所示。更具 體地’在設計最大値或滿載能力之冰形成到達或超過之 後希望能保持至少一些可用的冰接觸表面積與熱儲存流 體接觸。如上述，用來監控冰形成以避免通道88產生架 橋一般所用的方法，包括視覺檢視，或槽室2 6中之流體 水位測量，或冰厚度控制。 本發明提供室2 6中之冰形成，使其在冰過度形成情況 下有容差而可維持流體在至少一些通道8 8屮流動。具體 上’通道8 8在至少一些垂直迴路6 8及76之間保持開 放，在第3圖中之通道88會維持在所要的約30%曝露冰 接觸表面積，以用來維持所要之熱傳遞到流動之熱儲存 流體。 在第4圖中，具有管子62之第一迴路68及第二迴路 76再次被做爲本發明第一說明用實施例之管列66元件 ，它看起來與上述之管列22有相同構造。在此構造中， 相鄰的第一迴路68及第二迴路76對，或迴路組100緊 密地排列在垂直列72及80中，其相鄰成對的垂直列72 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先間讀背面之注項再填寫本頁) ί 裝-----^丨訂------- --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 45 567 1 _B7__ 五、發明說明（） 及80中之管子62之間的第一隔開間隙1 〇4，比第3圖 中之先前技術管列22之均勻第一隔開間隙84要小。 在此第4圖之實施例中，迴路68及76之相鄰對100 被通道1 〇 2隔開，它是比先前技術管列2 2之第一通道8 8 寬。在…個設備之例子中，隔開間隙1 0 4在寬度上被減 少，從第一隔開間隙8 4減少約3 0 %。但是，通道8 8之 寬度8 1比寬度1 03大兩倍1以提供相鄰迴路對1 00之間 的通道102。 如第4圖所示，集中的冰形成會使每一個迴路對1 00 中管子6 2之間的垂直及水平隔開距離，在最大或滿載冰 形成時產生架橋。但是，通道102在超過上述通道88兩 倍時仍保持開放。 有次序的管列66，即使在冰過度形成時，亦保持通道 1 02之流體流開放，並且結果對從通風裝置28來之空氣 流開放。在操作中，因爲冰在管子6 2上形成’冰在管子 62上提供了絕熱效應，它將會由冷卻器18來的冷媒而 減少熱儲存流體之冷卻速率。故’冰形成速率被減少’ 並且在冷卻器壓縮機上的效應爲’冷卻器18之吸入壓力 及冷媒溫度減少，以及冷卻器1 8處之乙二醇溫度降低。 這些參數設計之滿載冰形成有相關’而可做爲所要冰 形成之量測。但是，冷卻器1 8之連續操作會造成在管子 62及迴路對100上之連續的冰形成。因爲現在通道1〇2 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------ 裝-----=----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 455671 __B7_ 五、發明說明（） 之寬度1 〇 3爲先前技術寬度之兩倍，並且冰形成速率已 被減少，通道1 02即使在冰過度形成時，亦保持對流體 流開放，雖然通道8 8之寬度8 1在長度上減少。通道1 0 2 開放會使所要溫度由於從再循環熱儲存流體之熱傳遞所 用之較大量冰接觸表面積之故，而被維持。 在另一實施例中，相鄰列72及80中之管子62名義上 彼此提供了緊密的排列，亦即通道寬度1 04可比第4圖 中之寬度減少約7%，做爲一個例子。此效應提供了寬度 .1 03及通道1 02尺寸大致增加約1 5%，此進一步增強了 管列66維持足夠的冰接觸表面積的能力。此亦阻止了在 冰過度形成時，橫跨通道1 02之冰形成架橋。 第5及5A圖顯示第4圖構造之另一實施例。第5圖之 盤管設備22在設計冰形成下有第3圖構造中之垂直通道 1 02數目的一半。此使得槽24每立方英呎產生更多的冰 ，此通常被稱爲冰產速（pacing)效率，並且亦使用來攪拌 用之較低量之空氣從先前構造減少多達50%。在這些圖 中，管列68及76相鄰管子62之隔開間隙104橫向位移 ，比第4圖的管子多3 0 %。通道1 〇 2及寬度1 0 3結果減 少約寬度1 5 %，但是通道1 02即使在冰過度形成時，亦 保持開放。另外，變成增加之寬度1 04須要更多之能源 以產生冰架橋，並且它可在設計滿載時潛在地增加無效 的空間1 05。無效的空間1 05，在冰於流體流到裝置44 -16- 表纸張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) "" * --------^---— l·! — 訂-------線 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45567 1 A7 B7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 時，或者在儲存熱能之其他需求時，溶解出之後，可打 開通道1 04對流體流之開放。在此圖中，可了解，一旦 冰柱90或相鄰管子62碰觸或架橋時，冰之熱傳遞表面 積減少一半。在冰形成在管子62上時，冰橫剖面直徑之 成長增加了冰相對於從冷卻器I 8來的管子62中冷媒與 室26中熱儲存流體之間的絕熱因素。故，冰在管子62 上之成長率很顯著地且很快地減少，如第9圖所示。在 冷卻器上的效應是能力，吸入壓力及溫度，以及乙二醇 溫度之急遽降低。這些能力之急遽降低可被監視，可比 先前技術之方法能更精確地記下冰建立循環之終點。 管列68及76相鄰管子62之間的通道104寬度變化之 另一個例子，爲有通道寬度1 04比第4圖中管子62之 間的寬度寬約1 7%。此造成了通道1 〇2及寬度1 〇3減少 約4%，但是此次序重置減少了每一對1〇〇中相鄰管子62 之間的冰過度彤成及架橋速率。此構造會繼續以維持 3 0%最小之所要熱傳遞表面積。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然上述實施例顯示具有共同通道寬度1 02的相鄰管 子62之成對組的變化，它被認爲這些寬度會在變化的操 作條件下產生變化，如冰形成速率，或在個別管列68及 76或管子62上之溶解速率。另外，具體寬度可爲設計 選定，或者由熱儲存應用之規格所策動’但是排序及配 置一般可被應用到此種構造。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公釐） A7 B7 45 56 7 1 五、發明說明（） 一個另外之實施例有成對100之相鄰管子62更緊密地 排列著’以提供通道或間隙1 〇 4之更窄尺寸。另外，隔 開寬度1 亦做成更窄，以減少通道1 〇2之寬度。但是 ，通道102及104寬度之減少，可由寬度爲約兩倍寬度 1 03的中心及擴大通道I 1 0之提供而容納。此擴大通道 1 1 〇提供了流體流經過管列66，即使在極端地冰過度形 成的情況時，當流體流被阻止或限制通過通道1 02。此 構造使流體接觸更多之冰接觸表面積，以比單塊冰更能 維持較低流體溫度。此流量會 '連續以維持所要流體溫度 在3 4 °F以下，並且增加此單塊冰之溶出速率，以使通道 102對及空氣流重開。 第6及6A圖顯示結構管列66, 一般與第4及5圖之管 列66相同，具有相鄰管群120之間的大通道128。在此 構造中，每一對1 0 0之管子6 2之間的通道1 〇4增加約 3 0%。此增加再度造成冰柱90之間的設計滿載能力之無 效的空間1 0 5。但是，通道1 0 2寬度減少約1 7 % ’並且 隔開寬度1 03減少約1 4。/。。此種減少再度被維持通道寬 度Π 0約在兩個實施例中相等，以連續提供通過管列66 之流體流。僅有兩個迴路之顯示的使用’是爲了說明及 了解容易，不是限制使用迴路68,76之數目。 在第三構造中，盤管68,76之管子62之多組120在第7 及7A圖中被設成彼此靠近。在每一組120中’窄通道 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衮 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

-n n^OJ1 i n n ϋ I t 1 .1 I I I I ϋ I I I I I I I I I n I I I n ϋ I 45567 1 A7 B7 五、發明說明（、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 122與第3圖之通道88相同，被設在相鄰管子62或冰 柱9 0之間。窄通道1 2 2 ’例如，約比通道8 8設在相鄰 管子62之間’雖然相鄰管子中心之間的通道寬度1 〇4僅 約3°/。。第7圖中顯示之組120有管子62及迴路68及76 之六個垂直列。管列1 26中之二組1 20設有相鄰組1 20 之間寬的通道1 2 8 ’此做爲比較用之通道1 2 8爲僅比該 第三構造中之中心寬通道更窄35%。此構造中容納冰過 度形成條件到兩種之中，並且在此種冰過度形成狀態下 ，提供比先前技術裝置更多的冰接觸表面積用來做熱傳 遞。可看出^管子6 2總數有減少，但是，與先前技術言 是同等數目，且具有強化通道寬度及安全寬度可容納冰 形成*而仍可提供足夠的空間給流體流動。即使在冰過 度形成時，無效的空間1 會出現在設備1 20中之相鄰 管子6 2之間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在另一個實施例中，多組成對之管子62設有如上述之 管對100,及管對之間的通道102緊密地與相鄰管對100 成對，以提供多管子設備丨2〇。這些多管子設備120有 寬的通道1 28在相鄰設備1 20之間。在管列1 26之結構 中，通道寬度1 02及寬度1 03約等於上述第三構造之通 道寬度102及寬度103。但是，當更緊密地設備管對1〇〇 時’加入的管子62會提供到管列1 2 6，雖然被認爲盤管 68及76之相鄰管子62之冰柱90更易於產生架橋。最 -19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4556 7 1 A7 B7 五、發明說明（） 終設計滿載構造仍提供多個通道1 02及1 28給流體流動 ，此通道1 2 8再度可對冰過度形成時阻止流體流動提供 了安全邊際之對策。 第10圖中，兩對相鄰迴路68及76之間有區隔件130 ，此區隔件1 3 0提供加寬且擴大的隔開間隙1 3 2。這些 間隙1 32被認爲足以提供熱儲存流體流通過迴路68及76 ，以容納可接受的熱儲存流體或是水出口溫度。區隔件 或插入件1 3 0 —般是以低熱傳導度材料製成，以阻止冰 架橋橫跨此區隔件130而形成。 第Π圖顯不隔開件140插入與盤管結合.，並至少有一 對相鄰盤管68及76由隔開件140而分隔開，它亦是由 如塑膠之低熱傳導度材料製成。另外，中空之隔開件或 有穿孔之隔開件亦可被用來維持擴大的隔開間隙。除此 之外，中空之隔開件140可被用來做爲空氣導管，以引 導空氣到盤管底部97，或其他流體中，以用來劇烈地攪 動流體。隔開件使用在後者時，被認爲在鍍辞鐵管之製 造時特別有效。 在第1圖中，顯示之控制電路使入U吸入壓力或入口 流體溫度之測量，可做爲管列6 6及1 2 6中冰形成狀況變 化的對策。在第9圖中，本發明中提供一個參數用來以 感測器46感測，故在冰形成滿載能力時之單盤管乙二醇 或吸入溫度戲劇性地降低。此感測信號可被提供到控制 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------I! 裝-----!----訂·-------- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 455671 A7 B7 五、發明說明（） 裝置5 0以停止進一步之冰形成，並且維持通道1 02或 1 2 8暢通。 雖然僅本發明之具體實施例被顯示及敘述，很明顯地 在此敘述之本發明範圍內並沒有限制。 符號簡單說明： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0… 熱儲存裝置 ]2… 外部熱交換器 14... 冷卻水塔 15.. 槽 1 6… 水泵 1 8… 乙二醇冷卻器 20… 泵 22…. 冷卻盤管設備 24… 熱儲存槽 26… 槽室 2 8 通風裝置2 8 3 2，.· 入口 34 · 出口 3 6… 冰-水泵 4 0··· 管線 42… 冰水機泵 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

裝-----^----訂·----— 11 I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

ί556 7 J 五、發明說明（） 4 4··* 空氣調和裝置 4 6." 感測器 4 7·.· 導線 4 8*.· 冷媒回流配管 5 0… 控制C P U 52… 導線 5 4-.· 導線 5 S… 上頭管 S 9… 下頭管 60 回流彎管 6 [… 末端 62 管子 6 3… 末端 6 5… 入口 6 6… 管列 67- 出口 6 S " 第一迴路 7 0.·. 列 72…. 排 7 3·" 間隙8 1 7 6.·. 第二迴路 8 0·*· 垂直排 -22- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - — III·---訂·---- I I I I _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 45 56 7 1 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7五、發明說明（） 8 1- 間隙 84… 第一隔開間隙 8 8 ·- 通道 90 · 冰形成90 95… 頂部95 96,98…側壁 97… 底部97 1 0 0… 迴路組 1 02 ... 通道 1 02 103… 寬度 104… 第一隔開間隙 105··· 無效的空間1 05 1 1 0… 擴大通道 120… 管子設備120 122··· 狹窄通道 126.·· 管列 12 8··· 通道 I 3 0… 區隔件 132-· 隔開間隙 14 0··· 隔開件 -i —I— -Jill·--- —-------I (請先閱讀背面之注吾3事項再填寫本頁) -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 455671 六、申請專利範圍 1. 一種盤管設備，用來使熱傳遞流體通到熱儲存盤管設 備，具有一個外殼及其含有流體儲存室，在該室中之 熱儲存流體，連結該熱儲存盤管設備及該室中之熱儲 存流體到一個外部裝置以使該被儲存熱能復原使用之 裝置，使該熱傳遞流體的熱被傳遞之裝置，以及用來 連接該熱傳遞裝置到該盤管設備的裝置’該盤管設備 包括： 多個熱傳遞管子’每一個該管子有縱軸’ 該管子由該連接裝置連到該熱傳遞裝置’以用來使 該熱傳遞流體經該管子而相通’ 該熱傳遞管子在該室中配置成平面管列（array) ’以 用來使該熱傳遞流體經該室相通’以減少該熱儲存流 體之溫度，並且儲存熱能； 該平面配置管子之管列配置在相鄰水平列及垂直排 ，該管列有一個橫剖面寬度及高度橫向於該縱軸’該 相鄰之管列及排配合以形成橫跨該設備寬度該相鄰 管列及排之間的第一垂直通道及水平通道’ 該相鄰之管排配合，以在該管列橫剖面中該相鄰之 管排之該管子軸心之間’形成至少一個第一水平隔 開間隙，並且該相鄰列具有至少一個垂直隔開間隙 距離； I 該熱儲存流體有第一流體溫度； -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表--------訂---------線J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45567 1 § D8 六、申請專利範圍 該熱傳遞流體經該管子流通可作用來減少該熱儲存 流體之該第一流體溫度到第二溫度，以在每一個管子 上固化至少一部份該熱儲存流體； 至少一對該相鄰排之管子在該一對相鄰管子的軸心 之間，有第二水平隔開間隙比該第…水平隔開間隙大 ，該至少一對成排之管子互相配合以形成比該第一 垂直通道寬之第二垂直通道，則在橫跨該管子垂直排 之第一隔開間隙固化之熱儲存流體之間產生架橋時 ，可以提供至少一個通道給在該管列中該至少一對 該管排之間的垂直熱儲存流體流。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2.如申請專利範圍第1項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，該盤管設備具有一個外殼及 其含有流體儲存室，在該室中之熱儲存流體，其中在 該管列中該管子之該垂直排被配置成群，在每一個群 中至少有兩個該管子之該垂直排，每一個該群中’在 該群中管子之相鄰垂直排軸心之間有第三隔開間隙距 離，該管列中有至少兩個該管子之該垂直排之該群’ 至少兩組管子之該垂直排之相鄰群具有·個相鄰管 子之垂直排靠近該管子相鄰群，該相鄰群之管子之該 靠近之排配合以在該不同群管子之該靠近相鄰排的軸 心之間，形成第四隔開間隙距離，該第四隔開間隙距 離大於該第三隔開間隙距離。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ABCD 4 5 5 6 7 1 六、申請專利範圍 3. 如申請專利範圍第2項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備’其中該第二隔開間隙及該第 四隔開間隙距離大致相等。 4. 如申請專利範圍第2項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該第一隔開間隙及該第 三隔開間隙距離大致相等。 5. 如申請專利範圍第2項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該群垂直排之管子可作 用以提供冰之分段之塊，並且該第四隔開間隙距離在 每一群管子之該相鄰垂直排之間固化之熱儲存流體上 產生架橋處加入一個垂直通道。 6. 如申請專利範圍第2項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中每一該群有管子之第一 垂直排及第二垂直排，每一該群在每一該該群有管子 之第一及第二垂直排之間有該第三隔開間隙距離。 7. 如申請專利範圍第1項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，另外包括有至少一個頭管； 在該室中每一該管有第一端及第一端’至少該弟 端及第二端中之一個連到該至少一個頭管； 該頭管有一個入口及一個出口由該連接裝置連到熱 傳遞裝置， 該頭管可作用使該熱傳遞流體通到該管列° -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 I ^1 1 n ^^1 ^^1 fe— UK ^^1 ^^1 Β8 C8 4 5 56 T 1 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8. 如申請專利範圍第1項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該熱傳遞裝置爲一個冷 凍冰水機組具有一個壓縮機及其排出口，用以提供冷 卻流體給該管列以降低該熱儲存流體之溫度，以及一 個入u用來在第二吸入壓力下從該管列接受該冷卻流 體， 用來感測冷卻流體溫度，壓縮機吸入壓力，及冰水 機負荷中至少一項用的裝置，以做爲熱儲存盤管設備 之設計能力下該熱儲存流體固化之指標。 9. 如申請專利範圍第2項之盤管設備’用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該管列有多個管子垂直 排，該垂直排社有三組垂直管1 該第四隔開間隙距離約比該第三隔開間隙距離大 25%。 10. 如申請專利範圍第1項之盤管設備’用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該管列爲兩迴路之管列 ，具有第一流體流動迴路及第二流體流動迴路， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該管列之該管子配置在至少該垂直排中，該第一流 體流動迴路及第二流體流動迴路之交錯之排列中； 該管列之該管子具有平行之軸心’ 在該第一流體流動迴路中之該熱傳遞流體流動在與 該第一方向相反的第二方向上’該相鄰管子中之該相 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 45567 1_g 六、申請專利範圍 反的流動方向使該管子上之該流體在該方向上之固 化更均勻，以提供更均勻固化之熱儲存流體在該室中 之該管子上。 11·如申請專利範圍第1項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該平面管列中之每一該 管子有一個橫剖而直徑約爲1英吋， 該管子縱軸之每一該垂直排形成一個參考平面， 每一該對之排的該相鄰之排之相鄰平面配合，以形 成該相鄰第一及第二參考平面之間的該第一隔開間隙 該相鄰之排之間的該第一隔開間隙在該相鄰對之排 之間至少爲二又十分之八英吋； 該第二隔開間隙被設在該垂直排之該相鄰對之間， 每一該對之排有一個該對垂直面靠近該相鄰成對垂直 面之該對垂直平面中之一，該靠近平面配合以形成該 第二隔開間隙； 該第二隔開間隙之寬度比該第一隔開間隙至少大 10%。 12.如申請專利範圍第11項之盤管設備I用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，其中該第二隔開間隙可延伸 至一個範圍比該第一隔開間隙大約5%到5〇°/。之間； 該第一隔開間隙延伸在一個爲2又8/1 0英吋與4又 -28- 本紙張义度適用尹固國家標準（CNSM4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 455671 六、申請專利範圍 2/10英吋的範圍內。 ia如申請專利範圍第6項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備’其屮每一該組有第一垂直排 及第二垂直排管子’每一該組有該第三隔開間隙距離 在每一該群之每一該第一及第二垂直排之間； 該第四隔開間隙距離被設在管子相鄰群之間橫跨該 管列之該寬度； 該平面管列中之每一該管子有橫剖面直徑約爲1英 吋， 該管子縱軸之每一該垂直排形成一個參考平面’ 每一該對之排的該相鄰之排之相鄰平面配合1以形 成該相鄰第一及第二參考平面之間的該第一隔開間隙 ) 該相鄰之排之間的該第一隔開間隙在該相鄰對之排 之間至少爲二又十分之八英吋： 該第二隔開間隙被設在該垂直排之該相鄰對之間， 每一該對之排有一個該對垂直面靠近該相鄰成對垂直 面之該對垂直平面中之一，該靠近平面配合以形成該 第二隔開間隙； 該第二隔開間隙之寬度比該第一隔開間隙至少大 10%。 14.如申請專利範圍第1 3項之盤管設備，用來使熱傳遞流 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂---------線— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 45567I 六、申請專利範圍 體通到熱儲存盤管設備，其中每一該第三隔開間隙距 離等於該第二隔開間隙距離， 該第二隔開間隙可延伸至一個範圍比該第一隔開間 隙大約5 %到5 0 %之間， 該第·隔開間隙延伸在一個爲2又8/1 0英吋與4又 2/10英吋的範圍內； 該第四隔開間隙可延伸至一個範圍比該第二隔開間 隙大約10%到100%之間。 瓜如申請專利範圍第1項之盤管設備，用來使熱傳遞流 體通到熱儲存盤管設備，另外包括一個冷卻及冷凍迴 路； 該冷凍迴路有用來冷卻熱傳遞流體用之裝置1 用來連接該冷凍迴路到該熱儲存槽及盤管管列之裝 置，使熱傳遞流體被輸送到該槽以冷卻該熱儲存流體 ，並且使該熱傳遞流體回到該冷凍迴路， 用來控制該冷凍迴路之裝置， 用來感測該回到該冷凍迴路之該熱傳遞流體的溫 度及吸入壓力用的裝置， 用來連接該感測裝置到該控制裝置用的裝置，以控 制該冷凍迴路及熱傳遞流體連通道該槽。 丄6.如申請專利範圍第1項之盤管設備’其中該感測裝置 及該控制裝置可作用，以在該熱傳遞流體的溫度及管 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邨智慧財產局員工消費合作社印製 * I-----I « — III — — — — J _ * — — — — — — [1 I 1 - - - - - — — — — — _ _ I 455671 § ' D8 六、申請專利範圍 線吸入壓力之預定變化時，停止熱傳遞流體流到該盤 管，以避免該熱儲存流體進一步固化，以保持至少該 傳 熱 之 中 MU 歹 管 該 及 道 通 之 動 流 體 流 爲 做 隙 間 開 隔 二。 第遞 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂--------I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐）