TWI460382B - 使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置 - Google Patents

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TWI460382B
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山田育弘
田尾道義
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Description

使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置
本發明係關於儲藏成為空調用之冷熱源之儲熱用冰、室內室外滑雪場用之散佈用冰、一般冷卻保冷用冰等之冰儲熱系統，特別關於使用過冷卻水之冰儲熱系統之解凍裝置。
對以冷凍機冷卻至0℃以下之低溫之過冷卻狀態之水給予衝擊等以使過冷卻狀態解除，製造雪泥狀態之冰並儲藏於儲熱槽內之冰儲熱系統雖已被廣泛利用，但為從儲熱槽之底部取出冷水，一般係於儲熱槽之上部設置解凍用之配管。此時，於儲熱槽需要投入製得之冰之冰供給配管、解凍用配管(灑水配管)、冷水取出用配管之3系列配管，有在儲熱槽之周圍配管複雜交差等造成設置或保養之阻礙之虞。
與本發明關連之習知技術有如以下者。
【專利文獻1】於日本特開平6-300327號「儲熱系統之運轉方法」雖記載有可於冰儲熱、冷水儲熱、溫水儲熱之3模式切換運轉之系統，但於儲熱槽複雜設置有冰供給配管、灑水配管、冷水取出用配管之3系統，有在配管路徑中之能量損失變大、設置作業變困難、設置成本及保養成本上升之問題。又，由於係使製得之冰通過冰供給配管從儲熱槽之上部於大氣中自由落下，故有於到達水面前產 生能量損失之問題點。
本發明之主要目的在於將複雜之配管系統單純化以圖省能源及省成本。
本發明之其他目的在於提高在儲熱槽內之攪拌效果，使低溫冷水之取出較容易，防止冰造成之阻塞。
為解決前述課題，本發明為提供以冷凍機製造過冷卻水，使用由過冷卻熱交換器構成之製冰機從一次側之過冷卻水在二次側製冰，將製得之冰送至儲熱槽儲藏，將來自儲熱槽之冷水送往空調負荷之使用過冷卻水之冰儲熱系統用之解凍裝置。此解凍裝置係從製冰機返回儲熱槽之第1返回配管與從空調負荷返回儲熱槽之第2返回配管在儲熱槽之前方近處會合形成1條回水配管，前述回水配管之儲熱槽側前端部分形成向下開放之垂直噴嘴，前述垂直噴嘴之下端被定位為浸漬至儲熱槽內之水面之下方，於前述垂直噴嘴之周圍形成有貫通回水配管之管壁之圓孔或縫，冰水從前述圓孔或縫噴出並被散佈於儲熱槽內之水面上。
基於此構成，利用本發明之解凍裝置
(1)原為3系統之往儲熱槽之配管變為2系統，構造單純化，配管之設置較容易。
(2)可將冰水配管直接做為解凍配管利用，故可圖省資源、省成本、省保養。
(3)在配管路徑之熱損失減少，能以固定之溫度取出冷熱。
(4)由於冰水噴嘴(垂直噴嘴之下端)被定位於儲熱槽之水面下，故比起以往之自由落下，可減少解凍時之從冰水噴嘴之噴流能量損失，有利於低溫冷水之取出。
(5)縮減冰水噴嘴之尺寸的話，可提高對儲熱槽內噴出之噴流能量，提高在儲熱槽內之攪拌效果，有利於低溫冷水之取出。
(6)於冰水噴嘴之側面設置開口(圓孔或縫等)的話，可防止製冰時在冰水噴嘴部分之冰造成之阻塞，有利於連續製冰運轉。
製冰噴嘴(垂直噴嘴)在其上端使彎曲且形成為與水平管部一體之略L字形使設置較容易且防止在噴嘴內之阻塞故較有利。
以下，參考圖面之實施態樣進一歩說明根據本發明之使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置。
圖1及圖2係表示根據本發明之使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置之回路圖，圖1為製冰時(冰儲熱運轉時)，圖2為解凍時(冷水儲熱運轉時及溫水儲熱運轉時)。圖3係表示垂直噴嘴與貫通縫之理想之例之側面及剖面圖。圖4係表示垂直噴嘴與貫通孔之理想之例之側面及剖面圖。圖5係表示製冰時之從貫通縫之冰水流出之側面圖。圖6係表示解凍時之從垂直噴嘴下部之水流出之側面圖。圖7係表示取水溫度隨垂直噴嘴之有無變化之曲線圖。
圖1及圖2之系統20係以冷凍機4製造過冷卻水，使用由過冷卻熱交換器3構成之製冰機從一次側之過冷卻水在二次側製冰，將製得之雪泥狀之冰通過冰水噴嘴13送至儲熱槽1儲藏，將來自儲熱槽1之冷水從取水裝置5以製冰放熱泵7抽上並送往空調負荷(解凍負荷)2之冰儲熱系統。符號6係表示取水配管，符號10係表示冰水配管，11係表示解凍配管，符號12係表示冰水、解凍配管(製冰及解凍兼用配管)，符號14係表示鹽水配管。切換閥8係於製冰時被切換為閉，於解凍時被切換為開。切換閥9係於製冰時被切換為開，於解凍時被切換為閉。
根據本發明，從製冰機(過冷卻熱交換器)3返回儲熱槽1之第1返回配管10與從空調負荷2返回儲熱槽之第2返回配管11在儲熱槽1之前方近處會合形成1條回水配管12。前述回水配管12之儲熱槽側前端部分形成向下開放之垂直噴嘴13。前述垂直噴嘴13為提高噴出流速而將回水配管12之管徑限制至具錐部縮徑部12a設置，前述垂直噴嘴13之下端被定位為浸漬至儲熱槽1內之水面之下方。
圖3與圖4係表示垂直噴嘴13之理想之實施態樣，在其上端彎曲且形成為與回水配管12之水平管部一體之略L字形。在圖3之例係於垂直噴嘴13a之周圍形成有貫通回水配管12之管壁之多數縫17，在圖4之例係於垂直噴嘴13b之周圍形成有貫通回水配管12之管壁之多數圓孔18。貫通孔部分之開口率為面積30~50%程度較理想。
圖5係表示製冰運轉時，切換閥8為閉，切換閥9為 開。冰堆積於儲熱槽1內後，垂直噴嘴13a之前端阻塞，冰水不再流動。垂直噴嘴13a之前端阻塞時冰水從垂直噴嘴13a周圍之縫17噴出並被散佈於儲熱槽1內之水面上。圖6係表示解凍運轉時，切換閥8為開，切換閥9為閉，水從垂直噴嘴13a之下端流出。
圖7為表示設置根據本發明之垂直噴嘴時與不設時，以實驗確認於取水溫度產生變化之資料。折線A為表示於設有具有縫之垂直噴嘴之儲熱槽內從回水配管12投入8℃之水時之取水溫度隨時間之變化，折線B為表示於無垂直噴嘴使水自由落下之方法從回水配管12投入8℃之水時之取水溫度隨時間之變化。從開始約17分後，設有垂直噴嘴時(A)之取水溫度比未設垂直噴嘴時之取水溫度低約1℃程度，從開始經過接近5小時後因冰減少才逐漸逆轉。
在以往之自由落下時(B)，冰水噴嘴吐出後之冷水對空氣碰撞並擴散，故出自冰水噴嘴之噴流能量損失甚大，水槽內之攪拌力低落。反之，設有垂直噴嘴時(A)，垂直噴嘴之下端浸漬至儲熱槽1內之水面之下方，故冰水噴嘴吐出後之冷水與空氣之接觸較少，噴嘴之噴流未被擴散，可減少出自冰水噴嘴之噴流能量損失，取出低溫之冷水。據此，確認了本發明之垂直噴嘴能發揮一定效果。
如以上詳細說明，利用本發明，原為3系統之往儲熱槽之配管變為2系統，構造單純化，配管之設置較容易。可將冰水配管直接利用為解凍配管，故可圖省資源、省成本、省保養。在配管路徑之熱損失減少，可獲得能以固定 之溫度取出冷熱等優點，於技術效果上極為顯著。
1‧‧‧儲熱槽
2‧‧‧空調負荷
3‧‧‧製冰機(過冷卻熱交換器)
4‧‧‧冷凍機
5‧‧‧取水裝置
6‧‧‧取水配管
7‧‧‧製冰放熱泵
8、9‧‧‧切換閥
10‧‧‧冰水配管(第1返回配管)
11‧‧‧解凍配管(第2返回配管)
12‧‧‧冰水、解凍配管(回水配管)
13‧‧‧冰水噴嘴
14‧‧‧鹽水配管
17‧‧‧縫
18‧‧‧圓孔
圖1係本發明之解凍裝置之製冰時之回路圖。
圖2係本發明之解凍裝置之解凍時之回路圖。
圖3係表示垂直噴嘴與貫通縫之理想之例之側面及剖面圖。
圖4係表示垂直噴嘴與貫通孔之理想之例之側面及剖面圖。
圖5係表示製冰時之從貫通縫之冰水流出之側面圖。
圖6係表示解凍時之從垂直噴嘴下部之水流出之側面圖。
圖7係表示取水溫度隨垂直噴嘴之有無變化之曲線圖
1‧‧‧儲熱槽
2‧‧‧空調負荷
3‧‧‧製冰機
4‧‧‧冷凍機
5‧‧‧取水裝置
6‧‧‧取水配管
7‧‧‧製冰放熱泵
8、9‧‧‧切換閥
10‧‧‧冰水配管
11‧‧‧解凍配管
12‧‧‧冰水、解凍配管
13‧‧‧冰水噴嘴
14‧‧‧鹽水配管
20‧‧‧系統

Claims (2)

  1. 一種使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置，係以冷凍機製造過冷卻水，使用由過冷卻熱交換器構成之製冰機從一次側之過冷卻水在二次側製冰，將製得之冰送至儲熱槽儲藏，將來自儲熱槽之冷水送往空調負荷，其特徵在於：從製冰機返回儲熱槽之第1返回配管與從空調負荷返回儲熱槽之第2返回配管在儲熱槽之前方近處會合形成1條回水配管，前述回水配管之儲熱槽側前端部分形成向下開放之垂直噴嘴，前述垂直噴嘴之下端被定位為浸漬至儲熱槽內之水面之下方，於前述垂直噴嘴之周圍形成有貫通回水配管之管壁之圓孔或縫，冰水從前述圓孔或縫噴出而散佈於儲熱槽內之水面上。
  2. 如申請專利範圍第1項之使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置，其中，前述垂直噴嘴在其上端彎曲而形成為與水平管部一體之略L字形。
TW098111636A 2008-05-22 2009-04-08 使用過冷卻水之冰儲熱系統中之解凍裝置 TWI460382B (zh)

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