TWI823671B - 噴嘴對撞融冰系統 - Google Patents

Abstract

一種噴嘴對撞融冰系統，係具有一內融冰儲冰槽、一金屬盤管、一對撞噴灑組以及一抽水管路，該內融冰儲冰槽內部係儲存有冰水，而該金屬盤管係設置於該內融冰儲冰槽內部，該金屬盤管內部係流通一低溫鹵水，並於該金屬盤管表面係凝結有一冰層，而該內融冰儲冰槽內部更具有至少兩個噴嘴裝置，其中每一個噴嘴裝置之開口係朝向該內融冰儲冰槽內部之液面處，而至少兩個噴嘴裝置係相對排列設置，因此不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處進行融冰。

Description

噴嘴對撞融冰系統

本發明是有關一種噴嘴對撞融冰系統，特別是一種應用於動態融冰之噴嘴對撞融冰系統，能夠透過不同噴嘴排列方式，讓不同噴嘴噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑進行融冰，如此將能夠具有更高釋冷率以及更短的融冰時間。

儲冰式空調為一種潛熱儲能裝置，主要利用相變化所需之潛熱來儲存能量，以傳統儲冰式空調來說，儲冰槽作為儲冰式空調的主要核心，儲冰槽融冰系統有分為內融冰與外融冰系統，目前主要採用內融冰儲冰槽，原因在於內融冰系統容易與一般空調設計結合且融冰過程中不易形成融冰死角，儲冰槽利用率較高，總體設備成本較低，從經濟考量與方便性來說皆有利於此系統。

但內融冰儲冰槽之缺點也相對較明顯，即為短時間內無法釋放大量的冷能，供應室內負載所需，其原因在於內融冰的冰層包覆鹵水盤管，融冰時水層會沿著盤管的周圍生成，當水層越厚，熱阻也會隨之增加，導致融冰速度變慢，不利於快速釋放冷能。

而一般業界大多是搭配管體開孔來輔助融冰，但由開孔流出的水所能夠融冰範圍是非常侷限的，故融冰時間仍然很長，且平均釋冷率也不夠高，如此亦不利於快速釋放冷能。

因此，本案使用多個噴嘴裝置，而不同噴嘴裝置係相對排列設置，並使至少兩個噴嘴裝置之開口的噴灑角度係有交錯，而不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處進行融冰，如此將能夠減少融冰時間，並提高平均釋冷率，因此，本案應為一最佳解決方案。

本發明噴嘴對撞融冰系統，係包含：一內融冰儲冰槽，內部係儲存有冰水；一金屬盤管，係設置於該內融冰儲冰槽內部，該金屬盤管係與一鹵水管路相連接，該鹵水管路用以將一低溫鹵水送入該金屬盤管；一對撞噴灑組，係設置於該內融冰儲冰槽內部，而該對撞噴灑組係包含有至少兩個噴嘴裝置，其中每一個噴嘴裝置之開口係朝向該內融冰儲冰槽內部之液面處，而該對撞噴灑組之至少兩個噴嘴裝置係相對排列設置，以使至少兩個噴嘴裝置之開口的噴灑角度係有交錯，因此不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處進行融冰；以及一抽水管路，係與該對撞噴灑組之噴嘴裝置相連接，而該抽水管路更連接有一抽水馬達，該抽水馬達能夠抽取該內融冰儲冰槽內部之冰水，並透過該抽水管路將該冰水運送至該對撞噴灑組之噴嘴裝置。

更具體的說，所述金屬盤管表面係凝結有一冰層，內融冰儲冰槽之液面處具有浮冰，而不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處之浮冰進行融冰。

更具體的說，所述噴嘴裝置之開口的傾斜角度為5~15度。

更具體的說，所述噴嘴裝置之開口的高度為1~5mm。

更具體的說，所述噴嘴裝置之開口的噴灑角度為45~75度。

更具體的說，所述對撞噴灑組係具有多個噴嘴裝置，其中每兩個噴嘴裝置之開口朝向能夠相對應，使每兩個噴嘴裝置進行平行排列。

更具體的說，所述對撞噴灑組係具有多個噴嘴裝置，其中每四個噴嘴裝置之開口朝向能夠相對應，使每四個噴嘴裝置進行中心線排列。

更具體的說，所述對撞噴灑組係具有多個噴嘴裝置，其中每三個噴嘴裝置之開口朝向能夠交錯對應，使每三個噴嘴裝置進行交錯排列。

更具體的說，所述抽水管路與該抽水馬達之間係設置有一流量感測器。

更具體的說，所述內融冰儲冰槽內部係具有至少一個固定裝置，而該固定裝置用以固定該對撞噴灑組。

有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱第1A、1B及1C圖，為本發明噴嘴對撞融冰系統之噴嘴裝置之立體結構示意圖、側視結構示意圖及噴灑角度示意圖，如第1A圖所示，該噴嘴裝置31係具有一斜朝向下的開口311，而該噴嘴裝置31頂端更具有一入水口312，而由該入水口312進入之冰水，能夠由該開口311噴出。

如第1B圖所示，該噴嘴裝置31之開口311的傾斜角度θ為5~15度。

如第1B圖所示，該噴嘴裝置31之開口311的高度h為1~5mm。

如第1C圖所示，該噴嘴裝置31之開口311的噴灑角度α為45~75度。

如第2圖所示，噴嘴對撞融冰系統係包含有內融冰儲冰槽1、金屬盤管2、對撞噴灑組3及抽水管路4，其中該內融冰儲冰槽1內部係儲存有冰水13，而該金屬盤管2係設置於該內融冰儲冰槽1內部，該金屬盤管2係與一鹵水管路（圖中未示）相連接，該鹵水管路用以將一低溫鹵水送入該金屬盤管2，並因低溫使該金屬盤管2表面係凝結有一冰層，而當融冰一定程度後，該內融冰儲冰槽1之液面處11會形成浮冰12。

本案的低溫鹵水係透過一鹵水機（圖中未示）將鹵水進行降溫形成一低溫鹵水，鹵水通過內融冰儲冰槽1之金屬盤管2進行儲冷，使內融冰儲冰槽1內的冰水13結冰形成冰塊，鹵水再經由金屬盤管2被傳送回鹵水機重新開始循環工作。

而當鹵水經由鹵水管路被輸送至內融冰儲冰槽1，鹵水通過內融冰儲冰槽1內的金屬盤管2進行內融冰，使內部冰塊與鹵水進行熱交換輸出低溫鹵水，鹵水再經由鹵水管路被傳送至板式熱交換器與空調設備的冰水進行熱交換，最後鹵水經由鹵水管路被傳送回內融冰儲冰槽1重新開始循環工作。

該內融冰儲冰槽1底部的冰水13經由抽水管路4被傳輸至對撞噴灑組3，並由對撞噴灑組3使水柱3111進行對撞，以使澆淋至浮冰12的水分散的更加均勻，而冰水向下流經金屬盤管2，再由底部集水進入抽水管路4進入口而形成內循環擾流(動態循環攪拌)。

該對撞噴灑組3係透過一固定裝置6（固定架）設置於該內融冰儲冰槽1內部，而該對撞噴灑組3係包含有至少兩個噴嘴裝置31，其中每一個噴嘴裝置31之開口311係朝向該內融冰儲冰槽1內部之液面處11，而該對撞噴灑組3之至少兩個噴嘴裝置31係相對排列設置，以使至少兩個噴嘴裝置31之開口311的噴灑角度係有交錯，因此不同噴嘴裝置31之開口311所噴出之水柱3111能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽1之液面處11，以對該液面處11的浮冰12進行融冰。

該抽水管路4係與該對撞噴灑組3之噴嘴裝置31相連接，而該抽水管路4更連接有一抽水馬達5，該抽水馬達5能夠抽取該內融冰儲冰槽1內部之冰水13，並透過該抽水管路4將該冰水13運送至該對撞噴灑組3之噴嘴裝置31。

每一個噴嘴裝置31所連接之抽水管路4皆會連接有一流量感測器7，用以能夠監測冰水13流量的狀態，其中流量感測器7之監測數據能夠傳送至一控制裝置(圖中未示)，以由該控制裝置控制該抽水馬達5，以維持所有噴嘴裝置31具有相同流量。

該內融冰儲冰槽1內部更能夠設置有一液位感測器(圖中未示)，藉由液面高度之變化，偵測內融冰儲冰槽1之冰量多寡，並依照室內負載需求，得以透過調降抽水馬達5之抽取量，以降低融冰速率，反之，若是要讓融冰速率加快，則能夠提高抽水馬達5之抽取量，以提高融冰速率。

本案能夠與空調設備(例如空調箱、送風機、冷藏設備等之其中一種或其組合)進行連接，而連接與實施方式係為習用技術，故不重複贅述。

如第3A圖所示，係為本案對於噴嘴裝置31的排列樣態(平行排列)，該對撞噴灑組3之每兩個噴嘴裝置31之開口朝向能夠相對應，使每兩個噴嘴裝置31進行平行排列。

如第3B圖所示，係為本案對於噴嘴裝置31的排列樣態(中心線排列)，該對撞噴灑組3之每四個噴嘴裝置31之開口朝向能夠相對應，使每四個噴嘴裝置31進行中心線排列。

如第3C圖所示，係為本案對於噴嘴裝置31的排列樣態(交錯排列)，該對撞噴灑組3之每三個噴嘴裝置31之開口朝向能夠交錯對應，使每三個噴嘴裝置31進行交錯排列。

如第4圖所示，是一般動態融冰系統之整體配置示意圖（一般管路實施樣態），其中是使用管路8橫置於該內融冰儲冰槽1之液面處11上方，而該管路8有開設多個開孔81，該抽水馬達5能夠抽取該內融冰儲冰槽1內部之冰水13，並透過該抽水管路4將該冰水13運送至該管路8，而管路8之開孔81所流出之水流用以對該液面處11的浮冰12進行融冰。

本案係以釋冷率進行比較不同實施樣態與一般管路實施樣態的差異，而釋冷率公式說明如下，其中將儲冰槽視為一控制體積，由此系統內的能量平衡方程式，可得到儲冰槽之釋冷率： = (1) 其中 為槽內水之質量；H為槽內水之比焓； 為鹵水和槽內水之熱傳率； 為外界傳至儲冰槽內之熱傳率。本案儲冰槽進行儲冰後，其環境熱損失與釋冷量相比微小，因此忽略其熱損耗，及 ≅ 0。因此儲冰槽之釋冷率等於高溫鹵水所帶走之熱量，將槽內之金屬盤管視為一控制體積，可得到融冰時高溫鹵水之熱傳率： (2) 將(2)式對時間t進行積分，可得出儲冰槽開始進行融冰至時間t之累積釋冷量： (3) 將(2)式進行平均，可得儲冰槽之釋冷率： (4)

如第5A及5B圖所示，將本案三種實施樣態（平行排列、中心線排列、交錯排列）與一般管路開孔進行比較，如圖中所示，本案三種實施樣態（平行排列、中心線排列、交錯排列）之平均釋冷率係優於一般管路開孔的表現，而本案的種實施樣態中，由於交錯排列能夠擴散濺灑最廣，因此平均釋冷率之表現也是最好。

如第6A及6B圖所示，將本案三種實施樣態（平行排列、中心線排列、交錯排列）與一般管路開孔進行比較，如圖中所示，本案三種實施樣態（平行排列、中心線排列、交錯排列）之融冰時間係優於一般管路開孔的表現，而本案的種實施樣態中，由於交錯排列能夠擴散濺灑最廣，因此融冰時間之表現也是最好。

如下表一所示，本案三種實施樣態（平行排列、中心線排列、交錯排列），與一般管路開孔比較，本案的三種實施樣態（平行排列、中心線排列、交錯排列）之平均釋冷率與融冰時間上皆優於一般管路開孔，而在相同融冰條件下，噴嘴以交錯排列方式有最高平均釋冷率為以及最短的融冰時間，中心線排列次之，最後是平行排列。

	平均釋冷率(KW)	融冰時間(hr)
平行排列	0.747	3.15
中心線排列	0.770	2.96
交錯排列	0.863	2.70
一般管路開孔	0.686	3.56

表一 平均釋冷率與融冰時間比較表

本發明所提供之噴嘴對撞融冰系統，與其他習用技術相互比較時，其優點如下： 1.         本案使用多個噴嘴裝置，而不同噴嘴裝置係相對排列設置，並使至少兩個噴嘴裝置之開口的噴灑角度係有交錯，而不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處進行融冰，如此將能夠減少融冰時間，並提高平均釋冷率。 2.         本案之噴嘴以交錯排列方式有最高平均釋冷率為以及最短的融冰時間，中心線排列次之，最後是平行排列，三者相較於一般管路開孔，有更高釋冷率以及更短的融冰時間。

本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

1:內融冰儲冰槽

11:液面處

12:浮冰

13:冰水

2:金屬盤管

3:對撞噴灑組

31:噴嘴裝置

311:開口

3111:水柱

312:入水口

4:抽水管路

5:抽水馬達

6:固定裝置

7:流量感測器

8:管路

81:開孔

[第1A圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之噴嘴裝置之立體結構示意圖。 [第1B圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之噴嘴裝置之側視結構示意圖。 [第1C圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之噴嘴裝置之噴灑角度示意圖。 [第2圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之整體配置示意圖。 [第3A圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之不同噴嘴裝置之配置排列實施示意圖。 [第3B圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之不同噴嘴裝置之配置排列實施示意圖。 [第3C圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之不同噴嘴裝置之配置排列實施示意圖。 [第4圖] 係一般動態融冰系統之整體配置示意圖。 [第5A圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之釋冷率/時間分析示意圖。 [第5B圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之平均釋冷量比較示意圖。 [第6A圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之釋冷量/時間分析示意圖。 [第6B圖] 係本發明噴嘴對撞融冰系統之融冰時間比較示意圖。

1:內融冰儲冰槽

11:液面處

12:浮冰

13:冰水

2:金屬盤管

3:對撞噴灑組

31:噴嘴裝置

3111:水柱

312:入水口

4:抽水管路

5:抽水馬達

6:固定裝置

7:流量感測器

Claims (10)

1. 一種噴嘴對撞融冰系統，係包含： 一內融冰儲冰槽，內部係儲存有冰水； 一金屬盤管，係設置於該內融冰儲冰槽內部，該金屬盤管係與一鹵水管路相連接，該鹵水管路用以將一低溫鹵水送入該金屬盤管； 一對撞噴灑組，係設置於該內融冰儲冰槽內部，而該對撞噴灑組係包含有至少兩個噴嘴裝置，其中每一個噴嘴裝置之開口係朝向該內融冰儲冰槽內部之液面處，而該對撞噴灑組之至少兩個噴嘴裝置係相對排列設置，以使至少兩個噴嘴裝置之開口的噴灑角度係有交錯，因此不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處進行融冰；以及 一抽水管路，係與該對撞噴灑組之噴嘴裝置相連接，而該抽水管路更連接有一抽水馬達，該抽水馬達能夠抽取該內融冰儲冰槽內部之冰水，並透過該抽水管路將該冰水運送至該對撞噴灑組之噴嘴裝置。
2. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該金屬盤管表面係凝結有一冰層，而該內融冰儲冰槽之液面處具有浮冰，而不同噴嘴裝置之開口所噴出之水柱能夠產生對撞並擴散濺灑於該內融冰儲冰槽之液面處，以對該液面處之浮冰進行融冰。
3. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該噴嘴裝置之開口的傾斜角度為5~15度。
4. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該噴嘴裝置之開口的高度為1~5mm。
5. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該噴嘴裝置之開口的噴灑角度為45~75度。
6. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該對撞噴灑組係具有多個噴嘴裝置，其中每兩個噴嘴裝置之開口朝向能夠相對應，使每兩個噴嘴裝置進行平行排列。
7. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該對撞噴灑組係具有多個噴嘴裝置，其中每四個噴嘴裝置之開口朝向能夠相對應，使每四個噴嘴裝置進行中心線排列。
8. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該對撞噴灑組係具有多個噴嘴裝置，其中每三個噴嘴裝置之開口朝向能夠交錯對應，使每三個噴嘴裝置進行交錯排列。
9. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該抽水管路與該抽水馬達之間係設置有一流量感測器。
10. 如請求項1所述之噴嘴對撞融冰系統，其中該內融冰儲冰槽內部係具有至少一個固定裝置，而該固定裝置用以固定該對撞噴灑組。