(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱流体を収容する流体貯蔵室を有するハウジングと、流体貯蔵室内の蓄熱流体を外部装置に接続する外部接続手段と、冷媒に熱を伝達する熱伝達手段と、熱伝達手段をコイルアセンブリに接続する蓄熱接続手段とを備えた蓄熱コイル装置において、
コイルアセンブリは、流体貯蔵室内で伝熱流体を案内し、蓄熱流体の温度を減少して熱エネルギを貯蔵する複数の伝熱管を備え、伝熱管は、計画された配列により流体貯蔵室内に配置され、蓄熱接続手段により熱伝達手段に接続されかつそれぞれ長さ方向の中心軸を有し、
伝熱管の計画的な配列は、ほぼ隣接する水平な横配列管路と、ほぼ隣接する垂直な縦配列管路で配設され、配列は、伝熱管の長さ方向の中心軸に対して交差する配列幅と高さとを有し、伝熱管の隣接する横配列管路と縦配列管路は、コイルアセンブリの幅に沿って伝熱管の隣接する横配列管路と縦配列管路との間に第１の垂直通路と水平通路とを協力して形成し、
伝熱管の隣接する縦配列管路は、配列の断面内で伝熱管の隣接する垂直縦配列管路の管軸間に少なくとも１個の第１の水平分離間隙距離を形成し、横配列管路は少なくとも１個の垂直分離間隙距離を有し、
伝熱流体は、伝熱管を通じて送出され、蓄熱流体を第１の温度から第２の温度に温度を低下させて、蓄熱流体の少なくとも一部を伝熱管上で凝固させ、
伝熱管の縦配列管路の少なくとも一対は、第１の分離間隙距離より大きくかつ隣接する伝熱管の一対の軸間に第２の水平分離間隙距離を有し、縦配列管路の少なくとも一対の伝熱管は、第１の垂直通路より広い第２の垂直通路を形成して、伝熱管の垂直な縦配列管路の水平な第１の分離間隙距離に跨って凝固した蓄熱流体の間に氷架橋構造が形成されるとき、配列内の隣接する伝熱管の少なくとも一対の縦配列管路の間に垂直な蓄熱流体流に対して１個の通路を形成することを特徴とする蓄熱コイル装置。
【請求項２】
配列内の伝熱管の垂直な縦配列管路は、伝熱管の少なくとも２つの垂直な縦配列管路の管路群により構成され、管路群は、管路群内の伝熱管の隣接する垂直な縦配列管路の軸の間に第３の分離間隙距離を有し、配列は、伝熱管の垂直な縦配列管路を含む少なくとも２個の管路群を有し、
伝熱管の垂直な縦配列管路の少なくとも２個の組の隣接する管路群は、伝熱管の隣接する管路群に近い伝熱管の隣接する垂直な縦配列管路を有し、隣接する管路群の伝熱管の接近した縦配列管路は、伝熱管の異なる管路群の最も近い隣接する縦配列管路の軸の間に第４の分離間隙距離を形成し、第４の分離間隙距離は第３の分離間隙距離よりも大きい請求項１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項３】
第２の分離間隙距離は、第４の分離間隙距離にほぼ等しい請求項２に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項４】
第１の分離間隙距離は、第３の分離間隙距離にほぼ等しい請求項２に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項５】
伝熱管の垂直な縦配列管路の管路群は、分割された氷塊を形成し、第４の分離間隙距離は、各管路群内の伝熱管の隣接する垂直な縦配列管路の間に凝固された蓄熱流体が氷架橋構造を形成するとき、垂直な通路を形成する請求項２に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項６】
管路群は、伝熱管の第１の垂直な縦配列管路と第２の垂直な縦配列管路とを有し、各管路群は、各管路群の第１の垂直な縦配列管路と第２の垂直な縦配列管路との間に第３の分離間隙距離を形成し、
第４の分離間隙距離は、配列の幅にわたって伝熱管の隣接する管路群の間に設けられる請求項２に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項７】
少なくとも一つのヘッダを備え、流体貯蔵室内の各伝熱管は、第１の端部と第２の端部とを備え、第１の端部と第２の端部の少なくとも一方は、ヘッダの少なくとも一方に接続され、
ヘッダは、接続手段により熱伝達手段に連結された入口ポートと出口ポートを有し、
ヘッダは、伝熱管の配列に伝熱流体を連絡する請求項１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項８】
熱伝達手段は、排出ポートと入口ポートとを有する圧縮機を備えた冷却冷凍装置であり、冷却冷凍装置の排出ポートは、伝熱管の配列に対し伝熱流体を供給して、蓄熱流体の温度を低下させ、冷却冷凍装置の入口ポートは、伝熱管の配列から第２の減少した吸入圧力の伝熱流体を受取り、
コイルアセンブリ内の設計容量に対する蓄熱流体の凝固状態を示す伝熱流体温度、圧縮機吸入圧力及び冷却負荷の少なくとも一つを検出するセンサ手段を備えた請求項１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項９】
配列は、伝熱管の垂直な複数の縦配列管路を備え、縦配列管路は垂直な伝熱管の３個の組内に設けられ、
第４の分離間隙距離は、第３の分離間隙距離よりほぼ２５％大きい請求項２に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１０】
伝熱管の配列は、第１の管路と、第２の管路とを備えた２管路配列であり、
配列の伝熱管は、少なくとも垂直な縦配列管路内の第１の管路と第２の管路に対し交互に整列して配置され、
配列内の伝熱管は、ほぼ平行な軸を有し、
第１の管路内の伝熱流体は、第１の前進方向に流れ、
第２の管路内の伝熱流体は、第１の方向とは逆の第２の方向に流れ、隣接する伝熱管内での逆方向の流れにより、各流れの方向で伝熱管上に伝熱流体のほぼ均一な凝固を形成し、これにより、流体貯蔵室内の伝熱流体上に均一な凝固蓄熱流体を形成する請求項１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１１】
計画された配列内に各伝熱管は、約２．５４ｃｍ（１インチ）の断面直径を有し、
各伝熱管の中心軸の各垂直な縦配列管路は基準平面を形成し、
縦配列管路の各対の隣接する縦配列管路の隣接する平面は、隣接する第１の基準平面と第２の基準平面との間に第１の分離間隙距離を形成し、
隣接する縦配列管路間の第１の分離間隙距離は、少なくとも縦配列管路の隣接する対の間で少なくとも７．１ｃｍ（２．８インチ）であり、
第２の分離間隙距離は、垂直な縦配列管路の隣接する対の間に形成され、縦配列管路の各対は、垂直な平面の隣接する対の垂直平面の対の一方に接近して、垂直な平面の対の一つを有し、接近する複数の平面は第２の分離間隙距離を形成し、
第２の分離間隙距離は、第１の分離間隙距離の幅より少なくとも１０％大きい請求項１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１２】
第２の分離間隙距離は第１の分離間隙距離よりほぼ５％〜５０％大きい範囲で延伸し、
第１の分離間隙距離は、７．１ｃｍ（２．８インチ）〜１０．７ｃｍ（４．２インチ）の範囲で延伸する請求項１１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１３】
各組は、伝熱管の第１の垂直な縦配列管路と第２の垂直な縦配列管路とを備え、各組は各管路群の各第１及び第２の垂直な縦配列管路の間に形成される第３の分離間隙距離を有し、
第４の分離間隙距離は、配列の幅にわたる伝熱管の隣接する管路群の間に形成され、
計画された配列の各伝熱管は、約２．５４ｃｍ（１インチ）の断面直径を有し、
各伝熱管の縦軸の各垂直な縦軸は、基準平面を形成し、
縦配列管路の各対の隣接する縦配列管路の隣接する平面は、隣接する第２の基準平面と第２の基準平面との間に第１の分離間隙距離を形成し、
隣接する縦配列管路の間の第１の分離間隙距離は、縦配列管路の隣接する対の間で少なくとも７．１ｃｍ（２．８インチ）であり、
第２の分離間隙距離は、垂直な縦配列管路の隣接する対の間に形成され、縦配列管路の各対は、垂直な平面の隣接する対の垂直な平面の対の一つに接近する垂直な平面の対の一つを有し、接近する平面は第２の分離間隙距離を形成し、
第２の分離間隙距離の幅は、第１の分離間隙距離より少なくとも１０％大きい請求項６に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１４】
各第３の分離間隙距離は、第２の分離間隙距離に等しく、
第２の分離間隙距離は、第１の分離間隙距離より約５％〜５０％の間の大きい範囲で延伸し、
第１の分離間隙距離は、７．１ｃｍ（２．８インチ）〜１０．７ｃｍ（４．２インチ）の範囲内で延伸し、
第４の分離間隙距離は、第２の分離間隙距離より１０％〜１００％の範囲を超えて延伸する請求項１３に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１５】
伝熱流体を冷却する冷却手段は、冷却冷凍管路に接続され、
冷却冷凍管路は、蓄熱タンク及びコイル配列に接続され、蓄熱タンクに伝熱流体を供給して、蓄熱流体を冷却しかつ伝熱流体を冷却冷凍管路に戻し、
冷却冷凍管路を流れる伝熱流体を制御する制御手段と、
冷却冷凍管路に戻る蓄熱流体の温度及び吸入圧力を検出するセンサ手段とが設けられ、
センサ手段を制御手段に接続して、冷却冷凍管路及び蓄熱タンクへ連絡する伝熱流体を制御する請求項１に記載の蓄熱コイル装置。
【請求項１６】
センサ手段及び制御手段の操作により、伝熱流体の温度及びライン吸入圧力の一つが所定の変化状態にあるとき、コイルアセンブリに流れる伝熱流体の流れを停止して、蓄熱流体の更なる凝固を回避し、配列内の伝熱流体流及び伝熱に対する第２の分離間隙通路を維持する請求項１５に記載の蓄熱コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換用伝熱コイルを有する蓄熱コイル装置及び蓄熱タンク内に収容された蓄熱流体を冷却しかつ凍結させるのに使用する蓄熱コイル装置に関連する。特に、本発明の蓄熱コイル装置は、蓄熱コイルアセンブリ内に収容される氷等の固相蓄熱流体の過剰氷塊の形成を検出した後に、固相蓄熱流体の融解容易性を改善して、利用される蓄熱流体を所定の低温に保持して正常なシステムの冷却条件に適合することができる。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱コイル装置は、低温エネルギを貯蔵して、後にその低温エネルギを使用できる手段となる。蓄熱コイル装置は、氷等の固相に凍結する流体として、例えば氷等の相変化を生じかつ蓄熱（蓄冷）できる流体を有する。本明細書では、蓄熱流体の具体的な例として水を示し、固相の例として氷を示す。多くの場合、この種の蓄熱装置では、夕刻及び夜間の安価な電力エネルギを使用して、水等の蓄熱流体を充填した大型タンク又は大型室内に、氷等の一定容量の固相蓄熱流体を形成しかつ貯蔵する。電気エネルギが高価な日中に大量の低温エネルギが要求されるまで、氷−水混合物は保持される。代表的な操作では、低温の蓄熱流体を蓄熱室から引き出して、熱交換器にポンプで送り、熱交換器で熱を吸収すると共に、蓄熱コイル装置の蓄熱室に戻して、そこに保持された氷を融解させることにより蓄熱流体を冷却することができる。蓄冷容量の代表的な適用例は、益々広範囲に冷却が必要となってきた地域冷却装置である。地域冷却装置は、一般に単一の蓄熱装置に接続された多数の熱交換器を有する。地域冷却装置での蓄熱コイル装置を利用する多くの異なるユーザは、物理的空間でもエネルギ量でも最大利用容量を要求する。
【０００３】
非監視状態で又は不適当に制御される蓄熱コイル装置は、貯蔵される固相流体又は氷を過剰に形成することがある。即ち、蓄熱室又は氷貯蔵室は、蓄熱室内の水又は他の蓄熱流体を冷却しかつ凍結させる複数の冷却コイルを備えていることが多い。蓄冷サイクル即ち氷形成サイクルの間に、蓄熱流体は各伝熱管上に氷が成長するまで冷却される。複数の伝熱管は、垂直方向に等間隔の第１の間隙をもって分離して配置されると共に、水平方向に等間隔の第２の間隙をもって分離して配置され、第１の間隙及び第２の間隙は等しくてもよい。従来のコイルの通常の設計構造は、伝熱管の間に垂直方向の氷架橋構造が形成され易いと共に、水平方向の氷架橋構造が形成され易いように設計された等間隔の間隙で伝熱管を配置する。
【０００４】
伝熱管の間の空間に氷塊を形成し、蓄冷容量を回収する氷壁を格納しながら、伝熱管の間に蓄熱流体流の通路を形成することが前記分離間隙の操作上の条件である。しかしながら、実際には、伝熱管又は管路上に氷又は他の蓄熱流体が非制御状態で成長し又は過剰氷塊が形成されるので、隣接する伝熱管上に完璧な水平方向の氷架橋構造が形成されるのが実状である。蓄熱流体室内に貯蔵される氷の総量は、過剰氷塊形成後の利用に対して充分であっても、循環する蓄熱流体は形成される一体氷塊の周辺部に接触し易いので、蓄熱室から抽出される蓄熱流体の温度は不適当となる。
【０００５】
空気（エアバブル）を使用する代表的な撹拌法では、蓄熱エネルギ又は蓄冷容量の回収を強化する方法として、氷貯蔵室の底部に通気装置が設けられる。通気装置から放出される空気は隣接する伝熱管と氷塊との間の垂直な間隙を通り上方に浮上する。しかしながら、一体氷塊又は固相氷塊が形成されると、伝熱管と氷との間の垂直な分離間隙が氷で埋められ、氷塊間での空気流及び蓄熱流体流が抑制される。空気流及び蓄熱流体流が抑制されるため、氷塊の外部表面に蓄冷の回収が制限されて、蓄冷容量の回収効率が低下し、このため、蓄熱室から抽出する蓄熱流体の温度が高くなり、使用可能な温度の蓄熱流体量が減少する欠点がある。また、一体の氷塊ブロックに高圧水を噴射して、氷塊を融解させる特別な手段を利用し、蓄冷抽出効率を向上する提案も時々なされている。
【０００６】
一体氷塊ブロックを有する過剰氷塊形成構造は、通常認められる現象であり、再発する状態にある。例えば、不均衡な蓄熱流体流量、不適切な測定法又は機能不全を招来する制御法等の種々の状態により過剰氷塊形成構造が発生する。所与の蓄熱室内に形成される氷容量を測定するのに利用される監視技術及び監視装置がいくつかあるが、タンク内の容量を目視検査するのが最も一般的な常套手段である。氷容積の変化に基づく流体液面監視装置を利用する他の方法もあるが、これらの装置は、蓄熱流体の液面高さ変化が極めて小さい浅い容量タンクには特に適さない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、過剰氷塊が形成されるときの一体氷塊ブロックの外周面より大きな氷表面積で蓄熱流体流又は空気と接触する貯蔵された氷塊を形成できる方法と装置を提案することが要求されている。
本発明は、過剰氷塊が形成されるときの一体氷塊ブロックの外周面より大きい貯蔵された氷表面積に蓄熱流体流又は空気を接触させる蓄熱コイル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓄熱コイル装置は、蓄熱流体を収容する流体貯蔵室（２６）を有するハウジング（２４）と、流体貯蔵室（２６）内の蓄熱流体を外部装置（１２）に接続する外部接続手段（４０）と、冷媒に熱を伝達する熱伝達手段（１５）と、熱伝達手段（１５）をコイルアセンブリ（２２）に接続される蓄熱接続手段（４８）とを備えている。コイルアセンブリ（２２）は、流体貯蔵室（２６）内で伝熱流体を案内し、蓄熱流体の温度を減少して熱エネルギを貯蔵する複数の伝熱管（６２）を備え、伝熱管（６２）は、計画された配列（６６，１２６）により流体貯蔵室（２６）内に配置され、蓄熱接続手段（４８）により熱伝達手段（１５）に接続されかつそれぞれ長さ方向の中心軸を有する。伝熱管（６２）の計画的な配列（６６，  １２６）は、ほぼ隣接する水平な横配列管路（７０）と、ほぼ隣接する垂直な縦配列管路（７２）で配設され、配列（６６，  １２６）は、伝熱管（６２）の長さ方向の中心軸に対して交差する配列幅（７１）と高さとを有し、伝熱管（６２）の隣接する横配列管路（７０）と縦配列管路（７２）は、コイルアセンブリ（２２）の幅に沿って伝熱管（６２）の隣接する横配列管路（７０）と縦配列管路（７２）との間に第１の垂直通路（１０１）と水平通路（１０６）とを協力して形成する。伝熱管（６２）の隣接する縦配列管路（７２）は、配列（６６，１２６）の断面内で伝熱管（６２）の隣接する垂直縦配列管路（７２）の管軸間に少なくとも１個の第１の水平分離間隙距離（１０４）を形成し、横配列管路（７０）は少なくとも１個の垂直分離間隙距離（７３）を有する。伝熱流体は、伝熱管（６２）を通じて送出され、蓄熱流体を第１の温度から第２の温度に温度を低下させて、蓄熱流体の少なくとも一部を伝熱管（６２）上で凝固させる。伝熱管（６２）の縦配列管路（７２）の少なくとも一対は、第１の分離間隙距離（１０４）より大きくかつ隣接する伝熱管（６２）の一対の軸間に第２の水平分離間隙距離（１０５）を有し、縦配列管路（７２）の少なくとも一対の伝熱管（６２）は、第１の垂直通路（１０１）より広い第２の垂直通路（１０２）を形成して、伝熱管（６２）の垂直な縦配列管路（７２）の水平な第１の分離間隙距離（１０４）に跨って凝固した蓄熱流体の間に氷架橋構造が形成されるとき、配列（６６，  １２６）内の隣接する伝熱管（６２）の少なくとも一対の縦配列管路（７２）の間に垂直な蓄熱流体流に対して１個の通路を形成する。
【０００９】
本発明は、伝熱管（６２）の第１の分離間隙距離（１０４）又は第３の分離間隙距離（１０８）よりも大きい第２の分離間隙距離（１０５）又は第４の分離間隙距離（１１０）を隣接する伝熱管（６２）の間に形成して、少なくともコイル配列（６６，  １２６）内の通気又は蓄熱流体流の通路を形成する可変の間隙距離整列法を利用する蓄熱コイル装置を提供する。配列（６６，  １２６）の幅を僅かに増加、例えば約３％増加することにより、通気用の分離間隙を利用できる代替装置を設けることができる。設計上の氷塊形成状態又は１００％氷塊形成状態を超えると、蓄熱流体に接触する氷接触面積は測定可能に減少する。この接触面積の減少により、冷却冷凍装置（１８）の圧縮機での吸入圧力及び温度が測定可能に減少するので、吸入圧力又は温度を使用して、所望の氷塊形成の終端時を特定することができる。検出した温度変化を利用して、コイルアセンブリ（２２）を遮断することができる。冷却冷凍装置（１８）の圧縮機に向かうコイルアセンブリ（２２）の出口ポート（６７）での冷媒の伝熱流体の温度変化又は圧力変化は、氷塊形成サイクル又は全冷却能力の約１０％を超えた過剰氷塊成形状態を示す。流体貯蔵室（２６）内の氷表面積の減少は、蓄熱流体に影響を与え、この影響を使用して、冷却サイクルを制御することができる。氷の融解サイクル又は回収サイクルの間に蓄熱流体に接触できる露出氷表面積を保存することにより、適当な低温状態にある蓄熱流体を使用して正常な冷却サイクルの要求に対応することができる。
【００１０】
本発明の実施の形態では、配列（６６，  １２６）内の伝熱管（６２）の垂直な縦配列管路（７２）は、伝熱管（６２）の少なくとも２つの垂直な縦配列管路（７２）の管路群（１２０）により構成され、管路群（１２０）は、管路群（１２０）内の伝熱管（６２）の隣接する垂直な縦配列管路（７２）の軸の間に第３の分離間隙距離（１０８）を有し、配列（６６，  １２６）は、伝熱管（６２）の垂直な縦配列管路（７２）を含む少なくとも２個の管路群（１２０）を有する。伝熱管（６２）の垂直な縦配列管路（７２）の少なくとも２個の組の隣接する管路群（１２０）は、伝熱管（６２）の隣接する管路群（１２０）に近い伝熱管（６２）の隣接する垂直な縦配列管路（７２）を有し、隣接する管路群（１２０）の伝熱管（６２）の接近した縦配列管路（７２）は、伝熱管（６２）の異なる管路群（１２０）の最も近い隣接する縦配列管路（７２）の軸の間に第４の分離間隙距離（１１０）を形成し、第４の分離間隙距離（１１０）は第３の分離間隙距離（１０８）よりも大きい。例えば、第２の分離間隙距離（１０５）は、第４の分離間隙距離（１１０）にほぼ等しい。第１の分離間隙距離（１０４）は、第３の分離間隙距離（１０８）にほぼ等しい。
【００１１】
伝熱管（６２）の垂直な縦配列管路（７２）の管路群（１２０）は、分割された氷塊を形成し、第４の分離間隙距離（１１０）は、各管路群（１２０）内の伝熱管（６２）の隣接する垂直な縦配列管路（７２）の間に凝固された蓄熱流体が氷架橋構造を形成するとき、垂直な通路を形成する。管路群（１２０）は、伝熱管（６２）の第１の垂直な縦配列管路（７２）と第２の垂直な縦配列管路（７２）とを有し、各管路群（１２０）は、各管路群（１２０）の第１の垂直な縦配列管路（７２）と第２の垂直な縦配列管路（７２）との間に第３の分離間隙距離（１０８）を形成する。第４の分離間隙距離（１１０）は、配列（６６，  １２６）の幅にわたって伝熱管（６２）の隣接する管路群（１２０）の間に設けられる。少なくとも一つのヘッダ（５８，  ５９）が設けられ、流体貯蔵室（２６）内の各伝熱管（６２）は、第１の端部（６１）と第２の端部（６３）とを備え、第１の端部（６１）と第２の端部（６２）の少なくとも一方は、ヘッダ（５８，  ５９）の少なくとも一方に接続される。ヘッダ（５８，  ５９）は、接続手段（４８）により熱伝達手段（１５）に連結された入口ポート（６５）と出口ポート（６７）を有する。ヘッダ（５８，  ５９）は、伝熱管（６２）の配列（６６，  １２６）に伝熱流体を連絡する。
【００１２】
熱伝達手段（１５）は、排出ポートと入口ポートとを有する圧縮機を備えた冷却冷凍装置（１８）であり、冷却冷凍装置（１８）の排出ポートは、伝熱管（６２）の配列（６６，  １２６）に対し伝熱流体を供給して、蓄熱流体の温度を低下させ、冷却冷凍装置（１８）の入口ポートは、伝熱管（６２）の配列（６６，  １２６）から第２の減少した吸入圧力の伝熱流体を受取る。コイルアセンブリ（２２）内の設計容量に対する蓄熱流体の凝固状態を示す伝熱流体温度、圧縮機吸入圧力及び冷却負荷の少なくとも一つを検出するセンサ手段（４６）を備えている。配列（６６，  １２６）は、伝熱管（６２）の垂直な複数の縦配列管路（７２）を備え、縦配列管路（７２）は垂直な伝熱管（６２）の３個の組内に設けられる。第４の分離間隙距離（１１０）は、第３の分離間隙距離（１０８）よりほぼ２５％大きい。
【００１３】
伝熱管（６２）の配列（６６，  １２６）は、第１の管路（６２）と第２の管路（６２）とを備えた２管路配列（図９）を有する。配列（６６，  １２６）の伝熱管（６２）は、少なくとも垂直な縦配列管路（７２）内の第１の管路（６２）と第２の管路（６２）に対し交互に整列して配置される。配列（６６，  １２６）内の伝熱管（６２）は、ほぼ平行な軸を有し、第１の管路（６２）内の伝熱流体は第１の前進方向に流れ、第２の管路（６２）内の伝熱流体は第１の方向とは逆の第２の方向に流れる。隣接する伝熱管（６２）内での逆方向の流れにより、各流れの方向で伝熱管（６２）上に伝熱流体をほぼ均一に凝固させ、流体貯蔵室（２６）内の伝熱管（６２）上に均一な凝固蓄熱流体が形成される。
【００１４】
計画された配列（６６，  １２６）内の各伝熱管（６２）は、約２．５４ｃｍ（１インチ）の断面直径を有し、各伝熱管（６２）の中心軸の各垂直な縦配列管路（７２）は基準平面を形成する。縦配列管路（７２）の各対の隣接する縦配列管路の隣接する平面は、隣接する第１の基準平面と第２の基準平面との間に第１の分離間隙距離（１０４）を形成する。隣接する縦配列管路（７２）間の第１の分離間隙距離（１０４）は、少なくとも縦配列管路（７２）の隣接する対の間で少なくとも７．１ｃｍ（２．８インチ）である。第２の分離間隙距離（１０５）は、垂直な縦配列管路（７２）の隣接する対の間に形成され、縦配列管路（７２）の各対は、垂直な平面の隣接する対の垂直平面の対の一方に接近して、垂直な平面の対の一つを有し、接近する複数の平面は第２の分離間隙距離（１０５）を形成する。第２の分離間隙距離（１０５）は、第１の分離間隙距離（１０４）の幅より少なくとも１０％大きい。
【００１５】
第２の分離間隙距離（１０５）は第１の分離間隙距離（１０４）よりほぼ５％〜５０％大きい範囲で延伸し、第１の分離間隙距離（１０４）は、７．１ｃｍ（２．８インチ）〜１０．７ｃｍ（４．２インチ）の範囲で延伸する。各組は、伝熱管（６２）の第１の垂直な縦配列管路（６８）と第２の垂直な縦配列管路（７６）とを備え、各組は各管路群（１２０）の各第１及び第２の垂直な縦配列管路（６８，  ７６）の間に形成される第３の分離間隙距離（１０８）を有する。第４の分離間隙距離（１１０）は、配列（６６，  １２６）の幅にわたる伝熱管（６２）の隣接する管路群（１２０）の間に形成される。計画された配列（６６，  １２６）の各伝熱管は、約２．５４ｃｍ（１インチ）の断面直径を有し、各伝熱管（６２）の縦軸の各垂直な縦軸（７２）は、基準平面を形成する。縦配列管路（７２）の各対の隣接する縦配列管路（７２）の隣接する平面は、隣接する第２の基準平面と第２の基準平面との間に第１の分離間隙距離（１０４）を形成し、隣接する縦配列管路（７２）間の第１の分離間隙距離（１０４）は、縦配列管路（７２）の隣接する対の間で少なくとも７．１ｃｍ（２．８インチ）である。第２の分離間隙距離（１０５）は、垂直な縦配列管路（７２）の隣接する対の間に形成され、縦配列管路（７２）の各対は、垂直な平面の隣接する対の垂直な平面の対の一つに接近する垂直な平面の対の一つを有し、接近する平面は第２の分離間隙距離（１０５）を形成し、第２の分離間隙距離（１０５）の幅は、第１の分離間隙距離（１０４）より少なくとも１０％大きい。
【００１６】
各第３の分離間隙距離（１０８）は、第２の分離間隙距離（１０５）に等しく、第２の分離間隙距離（１０５）は、第１の分離間隙距離（１０４）より約５％〜５０％の間の大きい範囲で延伸する。第１の分離間隙距離（１０４）は、７．１ｃｍ（２．８インチ）〜１０．７ｃｍ（４．２インチ）の範囲内で延伸し、第４の分離間隙距離（１１０）は、第２の分離間隙距離（１０５）より１０％〜１００％の範囲を超えて延伸する。
【００１７】
伝熱流体を冷却する冷却手段（１８）は、冷却冷凍管路（４８）に接続され、冷却冷凍管路（４８）は、蓄熱タンク（２４）及びコイル配列（６６，  １２６）に接続され、蓄熱タンク（２４）に伝熱流体を供給して、蓄熱流体を冷却しかつ伝熱流体を冷却冷凍管路（４８）に戻す。また、冷却冷凍管路（４８）を流れる伝熱流体を制御する制御手段（５０）と、冷却冷凍管路（４８）に戻る蓄熱流体の温度及び吸入圧力を検出するセンサ手段（４６）とが設けられ、センサ手段（４６）を制御手段（５０）に接続して、冷却冷凍管路（４８）及び蓄熱タンク（２４）へ連絡する伝熱流体を制御する。センサ手段（４６）及び制御手段（５０）の操作により、伝熱流体の温度及びライン吸入圧力の一つが所定の変化状態にあるとき、コイルアセンブリ（２２）に流れる伝熱流体の流れを停止して、蓄熱流体の更なる凝固を回避し、配列（６６，  １２６）内の伝熱流体流及び伝熱に対する第２の分離間隙通路を維持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による蓄熱コイル装置の実施の形態を図１〜図２０について説明する。
図１は、外部の熱交換器１２に連結された蓄熱装置１０を示すブロック図である。蓄熱装置１０は、コンデンサ（図示せず）及び揚水ポンプ１６に連結する冷却塔１４を有する。バレル１５及びポンプ２０を備えた冷却装置１８は熱貯蔵タンク２４のコイルアセンブリ２２に接続され、熱貯蔵タンク（ハウジング）２４は、タンク室２６内の蓄熱流体として水を収容する。通気導管２８は、タンク２４の蓄熱流体内を通気し、バブリングによってタンク２４内の水を撹拌する作用がある。コイルアセンブリ２２は、冷媒（冷却された伝熱流体）が流入する入口３２と、暖かい冷媒を冷却装置１８に排出し又は戻す出口３４に接続され、グリコールを使用する冷却装置１８は圧縮器を含む場合がある。具体的なグリコール冷却装置は、グリコール又は図示の構造に限定されず、設計上種々の冷媒及び構造を選択することができる。冷却装置１８は、バレル１５からコイルアセンブリ２２にグリコールをポンプで送り、タンク２４の蓄熱流体を冷却するか又は凍結させる。
【００１９】
本実施の形態では、熱交換器（外部装置）１２とタンク室２６の間に接続された氷−水ポンプ３６は、導管４０を通じて冷却された蓄熱流体を熱交換器１２に送り、蓄熱流体をタンク室２６に戻す。典型的な適用例では、ポンプ４２は、熱交換器１２から空気取扱装置４４に冷却した水を送水する。
【００２０】
図１は、出口３４の下流に設けられた導管４８に接続されかつ排出された冷媒の温度又は圧力を監視するセンサ４６を示す。図示の例では、センサ４６は導線４７により中央制御ユニット（ＣＰＵ）５０に連結されて、中央制御ユニット５０を制御し、中央制御ユニット５０は、導線５２を介してポンプ１６に接続されると共に、導線５４を介してポンプ２０に接続され、中央制御ユニット５０の出力によりポンプ１６及びポンプ２０の動作を開始又は停止しかつタンク２４内での氷の形成を開始又は停止する。制御装置としての中央制御ユニット５０の図示及び使用は典型例の例示に過ぎず、本発明は説明する中央制御ユニットに限定されない。
【００２１】
コイルアセンブリ１０の使用法は、従来から周知である。コイルアセンブリ１０は、高需要期間に即時応答（オンデマンド）型冷却能力を与えるためにしばしば利用される。通常夜間である要求時間のピークを外れた期間に蓄冷容量又は蓄熱容量を発生し又は蓄積して、氷又は他の相変化蓄熱流体が再生される。典型例では、タンク２４のタンク室２６から冷却した蓄熱流体を取り出して、熱交換器１２又は空気取扱装置４４等の他の最終使用装置に冷却した蓄熱流体を循環させることにより蓄冷容量を回収することができる。
【００２２】
コイルアセンブリ２２は、図２に斜視図で示すように、伝熱管６２の端部６１又は６３を連結するＵ形ベンド管６０を有する。上部ヘッダ５８及び下部ヘッダ５９は、導管４８によって冷却装置１８及びポンプ２０に接続された入口ポート６５及び出口ポート６７を有する。図３及び図５に示す上部ヘッダ５８及び下部ヘッダ５９は、図９に示すように、タンク２４内でより効率的に氷を詰め込むため、上部ヘッダ５８及び下部ヘッダ５９からグリコールを供給する代替管路の代わりにあらゆる他の管路を有する下記のコイル−供給構造に特に利用されるコイルアセンブリ２２を示す。図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８及び図９に示す具体的な装置は例示に過ぎず、本発明はこれらに限定されない。図６に示すように、垂直方向に隣接する伝熱管６２間に形成される垂直な氷架橋構造は公知の容認できる構造であるのに対し、隣接する垂直な縦配列管路６８と隣接する垂直な縦配列管路７６との間に形成される水平な氷架橋構造は、本発明の蓄熱コイル装置では望ましくない。
【００２３】
コイルアセンブリ１０のユーザ及びデザイナーに対する再発する課題又は懸念は、回収される蓄熱流体の温度である。最終用途装置（外部装置）となる空気取扱装置４４に対する冷媒効果を最大にするため、氷−水ポンプ３６での流体温度は、ほぼ１．１℃（３４°Ｆ）又はそれ以下であることが望ましい。タンク室２６から最終用途装置４４又は熱交換器１２を通り蓄熱流体を循環させた後に、加熱された蓄熱流体をタンク室２６に戻して、空気取扱装置４４又は熱交換器１２で再利用するため、１．１℃（３４°Ｆ）に冷却する。しかしながら、リサイクルされる蓄熱流体の冷却速度は、利用できる貯蔵氷塊及びその利用できる接触表面積に依存することは公知である。従って、タンク室２６では、隣接する伝熱管６２間に蓄熱流体流が生ずるように、コイルアセンブリ２２は、全氷塊設計容量又は最大容量で設計される。利用できる氷接触面積によりタンク室２６内に過剰量で形成された氷の状態で一体氷ブロックの外面より大きな露出氷接触面積を形成できることが好ましい。丸い断面として図示する伝熱管６２は種々の断面に形成できるので、本発明では管の形状には限定されない。更に、熱交換器の技術で公知のように、管形状は、複数の板又は板状にも形成することができる。
【００２４】
使用可能な氷表面積の量は、垂直方向又は水平方向に隣接する複数の伝熱管６２の間を架橋する氷を含む場合もあるが、タンク室２６内の伝熱管６２上の蓄熱流体の凝結量に依存する。伝熱管６２上の氷塊９０間を分離状態に維持することが望ましいが、通風装置２８又は他の装置を使用して、蓄熱流体の垂直方向の流れを形成してタンク室２６内の流体温度を減少することは公知である。従って、タンク室２６内の蓄熱流体流を減少温度に維持する手段として水平方向に隣接する複数の伝熱管６２間に垂直な流路又は通路を維持することは重要であると思われる。垂直な流路を維持することにより、垂直に隣接する伝熱管６２の間に氷が架橋した後でも、適切な氷−接触面積が形成される。
【００２５】
氷−接触面積の量は凝結量及び前記流路の構造的効果に依存するが、回収される熱エネルギ速度は、氷溶融時間に基づいてコイルアセンブリ１０の全容量に影響を与える。熱交換器の業界では速度効果は公知であるが、得られる構造の自然の成り行きを除き、本発明の一部を構成しない。しかしながら、ほぼ１．１℃（３４°Ｆ）である蓄熱流体の出口３４での所望の出口温度は、多くの適用例に所望の温度でもある。
【００２６】
図６は、図２に示すコイルアセンブリ２２の典型的な断面図である。コイルアセンブリ２２は、熱貯蔵タンク２４内にほぼ平行に配置される複数の伝熱管６２を有するが、他の形態も利用することができる。図１０、図１１、図１２、図１３及び図１５に示す伝熱管６２は、冷却冷凍装置１８等の冷却装置からの伝熱流体を隣接する伝熱管６２に互いに反対方向に供給する前記管路供給構造の一部である。即ち、図９は、伝熱管６２上に凝固した蓄熱流体として生じる氷を示す。管端から互いに反対方向にテーパ状に傾斜して形成される氷により伝熱管６２上により均一な氷塊が形成され、タンク室２６内での氷塊表面積の使用量が最大となるが、この技術は従来から公知である。同様に、図６に示すように、上部ヘッダ５８及び下部ヘッダ５９を使用しかつ伝熱管６２を保持し、冷却冷凍装置１８又は他の凍結装置から伝熱流体を移動する管路−供給装置の使用は公知である。
【００２７】
前記のように、図６はタンク室２６内の伝熱管６２のコイルアセンブリ（整列配置体又は配列体）２２を示す。公知の組立体アセンブリからのコイルアセンブリ２２の断面図は、均一なコイルアセンブリ２２に設けられる伝熱管６２を備えている。一般的に、コイルアセンブリ２２の第一の管路を構成する縦配列管路６８と、第二の管路を構成する縦配列管路７６は、隣接する列又は縦配列の管中心の間に均一な分離距離８４をもって横配列管路７０と、縦配列管路７２とを備えている。図６では、隣接する管の縦配列管路６８と７６との管中心間の水平分離距離８４は、コイルアセンブリ２２の配列幅７１に沿って実質的に均等である。
【００２８】
図７では、垂直な分離距離である垂直距離７３は、水平な分離距離８４より小さい。図７では、均一な形状に形成された氷塊９０がコイルアセンブリ２２に付着するが、隣接する伝熱管６２間の氷塊は、縦配列７２と８０の垂直方向に一体となり架橋された垂直距離７３を形成する。配列幅７１に沿う垂直に隣接する縦配列７２及び８０間の垂直な溝又は通路８８は、蓄熱流体が通過するために開放状態に保持される。図７に示すように、氷塊９０又は伝熱管６２間の幅を間隙８１として示す。
【００２９】
上記の氷形成形態は、１００％又は充分な容量で氷が成長した場合の氷構造に対する所望の又は設計上の特徴である。その後、コイルアセンブリ１０の氷冷却装置１８は、凝結−再生工程を中断しなければならない。しかしながら、冷却装置１８が作動し続ける限り、伝熱管６２上に継続的に氷が形成されることは公知である。このような継続的な氷成長は成長速度がより遅くなり、通路８８に沿って完全な氷架橋構造を達成できるので、図８に示すように、一体氷塊が形成される。この氷架橋構造により、コイルアセンブリ２２内の隣接する伝熱管６２間の全蓄熱流体の流れを減少し又は通路８８を除去し、例えば、側壁９６及び９８、頂壁９５、底壁９７及び図示しない端壁等のコイルアセンブリ２２に沿いかつこれらの周りで、タンク室２６内の蓄熱流体が主に流れる。これにより、使用可能な氷接触面積が設計特性から劇的に減少するので、通路８８及びコイルアセンブリ２２を通る伝熱流体の熱交換能力が最小化され、氷ポンプ３６により空気取扱装置４４又は熱交換器１２に搬送される蓄熱流体に対する伝熱効果が減少する。伝熱効果に損失が発生する結果、空気取扱装置４４へ流動する蓄熱流体の温度は増加する。高温の蓄熱流体は熱交換器１２又は空気取扱装置４４の効率を減少するので、補足的な冷却装置又は他の設備を利用してこの種の冷却装置から所望の操作性能を達成しなければならない。このように、氷塊が出現した後、氷の過剰形成状態も含めて全ての条件下で通路８８の少なくとも一部を蓄熱流体の通過に開放する状態に維持すると共に、更に使用可能な氷接触面積を維持して、図１７に示すように、蓄熱流体の低い温度を維持することが望ましい。より具体的には、設計した最大氷塊又は全容量氷塊を達成し又は超えた後に、蓄熱流体との接触に利用できる少なくとも一部の利用可能な氷表面積を維持することが好ましい。上記のように、通路８８中での氷架橋構造を回避するため、氷塊形成を監視する一般的に利用される方法では、タンク室２６内の流体レベルの目視検査又は測定工程又は氷厚制御を行った。
【００３０】
本発明は、通路８８の少なくとも一部を通る蓄熱流体流を維持する過剰形成氷塊に対する公差をタンク室２６内の氷塊形成に付与することができる。即ち、通路８８は、ほぼ垂直な縦配列管路６８及び７６の少なくともいくつかの間で開放状態に維持され、図６に示す通路８８は、露出する氷接触表面積のうち所望のほぼ３０％を維持するように形成され、流動する蓄熱流体に対する所望の熱伝達を維持することができる。
【００３１】
図１０では、伝熱管６２を有する第１の縦配列管路６８及び第２の縦配列管路７６は、本発明の第１の実施の形態での配列６６の構成要素としてコイルアセンブリ２２と同一の一般的な形態で再び設けられる。この形態では、隣接する第１の縦配列管路６８及び第２の縦配列管路７６により複数の対を構成し、複数の対は管路組１００を構成し、第１の縦配列管路６８及び第２の縦配列管路７６は緊密に整合して縦配列管路７２及び８０を形成し、縦配列管路７２及び８０内の隣接する一組の伝熱管６２間に形成される第１の分離距離１０４は、図６に示す従来のコイルアセンブリ２２の均一な第１の分離距離８４より小さい。
【００３２】
図１０に示す本実施の形態では、対１００を構成する縦配列管路７２と８０との間に第１の垂直通路１０１が形成され、縦配列管路６８及び７６の隣接する対１００は、従来のコイルアセンブリ２２の第１の通路８８より広い溝又は第２の垂直通路１０２により分離される。また、垂直方向に離間する隣接する伝熱管６２の間に水平方向の水平通路１０６が形成される。伝熱管６２の隣接する横配列管路７０と縦配列管路７２とを有する配列６６は、伝熱管６２の長さ方向の中心軸に対して交差する配列幅７１と高さとを有し、横配列管路７０と縦配列管路７２とを構成する伝熱管６２の間に第１の垂直通路１０１、第２の垂直通路１０２と水平通路１０６とを協力して形成する。典型的な装置では、分離距離１０４の幅は、第１の分離距離８４からほぼ３０％減少したものである。しかしながら、隣接する管路対１００間に形成される通路１０２の通路幅１０３は、通路８８の幅８１の２倍を超える。
【００３３】
図１０に示すように、同心状の氷塊形成は、最大氷塊形成又は全容量氷塊形成時の各管路対１００内の隣接する伝熱管６２の間に形成される垂直横分離距離及び水平分離距離に氷架橋構造を形成する。しかしながら、通路１０２は通路８８の幅の２倍以上離間する状態に保持される。
【００３４】
整列する配列６６は、過剰氷塊形成時でも蓄熱流体流及び通風装置２８からの気流に対して通路１０２を開放状態に維持する。作動中に、伝熱管６２上に氷が成長するので、氷は伝熱管６２上で断熱作用を発生し、これにより冷却装置１８から冷媒による蓄熱流体の冷却速度が減少する。従って、氷塊形成速度が減少し、冷却装置１８でのグリコール温度が減少するのみならず、冷却装置１８の圧縮機（図示せず）の吸入圧力及び冷媒温度が減少する影響を受ける。前記パラメータは、所望の氷塊形成の評価基準として設計全容量氷塊形成に相互関係を有する。しかしながら、冷却装置１８を継続して稼動すれば、伝熱管６２及び管路対１００上に連続的に氷塊が形成される。本実施の形態では、通路１０２の幅１０３は、従来の幅の２倍又はそれ以上であり、氷塊形成速度が減少しても、また過剰に氷塊が形成され、通路８８の幅８１の長さが減少しても、通路１０２は蓄熱流体流に対し開放状態に保持される。通路１０２が開放状態に維持されるので、再循環される蓄熱流体からの伝熱に対する氷接触表面積が大きくなるため、所望の温度を維持することができる。
【００３５】
本発明による他の実施の形態では、隣接する縦配列管路７２及び８０の伝熱管６２は、設計上互いに緊密にかつ整合して配置され、例えば、分離距離１０４は、図１０に示す幅より少なく約７％だけ減少する。この作用により、通路幅１０３及び通路１０２の幅が約１５％だけ実質的に増加し、十分な氷接触面積を維持する配列６６の伝熱作用を強化することができる。また、これにより、過剰氷塊形成時に通路１０２を跨って氷架橋構造の形成を抑制することができる。
【００３６】
図１１及び図１２は、図１０に示す構造とは別の実施の形態を示す。図１１に示す設計氷塊を形成するコイルアセンブリ２２では、垂直な通路１０２の数は図６の構造に示す通路数のほぼ半分である。これにより、一般に「氷収容効率」と指称するタンク２４内の単位容積（立方フィート）当たりの氷形成重量（ポンド）を増加することができ、撹拌に要する空気量を従来の構造に比べて５０％も減少することができる。本実施の形態では、縦配列管路６８と７６内の隣接する伝熱管６２間の分離距離１０４は、図１０に示す管より約３０％大きく偏位される。従って、通路１０２及び幅１０３の幅はほぼ１５％だけ減少するが、過剰氷塊形成状態でも通路１０２を開放状態に維持することができる。また、分離距離１０４が増加すると、氷架橋構造の形成により多くのエネルギが必要となるので、全氷塊設計容量に空所１０７を合体できる場合もある。蓄熱容量を使用する空気取扱装置４４又は他の蓄熱要求装置に蓄熱流体が流れる間に氷塊が融解した後、蓄熱流体流に対する通路１０２に空所１０７を開放することができる。図１１では、円柱状の氷９０又は隣接する伝熱管６２の間で氷が接触するか又は氷架橋構造が形成される直後に、氷の伝熱面積は半分に減少することが判明した。伝熱管６２上に氷塊が成長する間に、成長する氷塊の断面直径の増加に伴い、冷却装置１８から伝熱管６２を通る冷媒と、タンク室２６の蓄熱流体との間の伝熱容量に対して氷の断熱ファクタ（要因）が増加する。従って、図１８に示すように、伝熱管６２上の氷の成長速度は、顕著にかつ迅速に低下する。グリコール温度のみならず、容量、吸入圧力及び温度において、冷却装置１８の冷却効果は、急激に低下する。従って、前記急激な容量低下を監視することにより、従来の方法より精密に氷塊形成サイクルの終端時期を検出することができる。
【００３７】
縦配列管路６８及び７６の隣接する伝熱管６２間の通路１０２の幅を変更する他の実施の形態では、図１０に示す伝熱管６２間の幅より約７％広い通路分離距離１０４が設けられる。これにより、約４％だけ通路１０２及び幅１０３が狭められるが、通路幅の変更により、各対１００での隣接する伝熱管６２の間で過剰氷塊形成速度又は氷架橋形成速度を減少することができる。この構造では、所望の伝熱表面積の最小限度の３０％を維持し続けることができる。
【００３８】
前記実施の形態は、共通の通路幅１０２を有する隣接する伝熱管６２の対組の変形を示すが、個々の縦配列管路６８及び７６又は伝熱管６２上に形成され又は融解する氷塊の速度等の操作条件を変更しながら、前記幅を変更することができる。また、具体的な幅は設計上の選択又は蓄熱に対する適用例の仕様によって変更してもよいが、通常、この種の構造に仕様又は装置の要求を適用できる。
【００３９】
別の実施の形態では、対１００の隣接する伝熱管６２をより緊密に整合させて、通路又は間隙１０２に更に狭い寸法を与える例を示す。また、分離幅１０３を更に狭く形成して、通路１０２の幅を全体的に減少させることができる。しかしながら、幅１０３のほぼ２倍の幅を有する図８に示す中央拡大通路１１０（図１３）を設けることによって、通路幅１０２及び１０３の減少を補償することができる。中央拡大通路１１０を設けることによって、通路１０２を通る蓄熱流体の流れが阻止又は制限されるときに、過剰氷塊形成状態でも、配列６６を通る蓄熱流体流を形成することができる。この構造によって、更に大きい氷の伝熱表面積に蓄熱流体を接触させて、一体氷塊が形成された場合の温度より低い温度に蓄熱流体の温度を維持することができる。この流量が継続することにより、所望の蓄熱流体温度を１．１℃（３４°Ｆ）以下に保持すると共に、一体氷塊の融解速度を増加させて、蓄熱流体流及び空気流に対する通路１０２を再開放することができる。
【００４０】
図１３及び図１４は、隣接する配列の管路群１２０の間に大きい通路１２８を形成する図１０及び図１１の配列６６にほぼ類似する配列１２６を示す。この構造では、各対１００の伝熱管６２間の分離距離１０４は、約３０％増加する。分離距離１０４の増加により、全氷塊設計容量でも再び空所１０７が円柱状の氷９０間に形成される。しかしながら、約１７％だけ通路１０２の幅が減少し、約１４％だけ分離幅１０３が減少する。この減少により、両方の実施の形態では通路幅１１０をほぼ均等に維持し、配列１２６を通る蓄熱流体の連続的な流れを確保することができる。各対１００毎に僅か２個の隣接する縦配列管路６８、７６のみを有する２管路対１００を図１０、図１１及び図１３に示すが、各管路対１００は、各管路対１００毎に３個又はそれ以上の緊密に隣接する縦配列管路６８、７６を備えてもよい。２個の管路のみの使用は、図示の便宜に過ぎず、利用する縦配列管路６８、７６の数に対する制限ではない。
【００４１】
図１５及び図１６に示すように、第３の実施の形態では、互いに接近して配置された縦配列管路６８及び７６の伝熱管６２を備えた多管の管路群１２０の対が設けられる。各多管の管路群１２０の対では、図６に示す通路８８と同様の狭い通路１２２は、伝熱管６２又は円柱状の氷９０の間に形成される。例えば、隣接する伝熱管６２の管中心間の分離距離１０４は約３％短いに過ぎないが、狭い通路１２２の幅は、通路８８より約３０％狭い。図１５に示す多管の管路群１２０の対は、伝熱管６２並びに縦配列管路６８及び７６の６本の垂直な縦配列を有する。配列１２６内の３個の多管の管路群１２０の対は、隣接する多管の管路群１２０の対間に広い通路１２８が形成され、比較すれば、通路１２８は、図１３に示す第３の実施の形態による広い中央通路１２８より約３５％狭いに過ぎない。この構造により、過剰氷塊形成状態に対応できると共に、過剰氷塊形成状態での従来の装置より伝熱に対する氷接触表面積を増大することができる。分離距離１０４が大きいため、伝熱管６２の総数は減少するが、強化された通路幅及び安全な又は広い幅を有するので、実質的に従来の装置と均等数であり、氷塊過剰形成に対しても適当量の蓄熱流体流を供給することができる。過剰氷塊形成時でも、多管の管路群１２０の対内の隣接する伝熱管６２の間に空所１０７が出現する。
【００４２】
更なる実施の形態では、対に形成された伝熱管６２の複数の対が管対１００に設けられ、管対１００の間に通路１２２が形成され、隣接する管対１００では伝熱管６２が密接に対にされて、多管の管路群１２０の対が形成される。前記多管の管路群１２０の対構造は、多管の管路群１２０の対の間に形成される広い通路１２８を有する。配列１２６での構成では、通路幅１２２及び幅１０３は、図１３に示す構造の通路幅１０２及び幅１０３にほぼ等しい。しかしながら、縦配列管路６８及び７６の隣接する伝熱管６２の円柱状の氷塊９０がより氷架橋構造を形成する傾向が強いことが判明しても、より密接に組み立てられる管路対１００により配列１２６に追加の伝熱管６２を設けることができる。形成される全氷塊設計容量構造は、蓄熱流体流に対する複数の通路１２２及び１２８を依然として形成し、通路１２８は、過剰氷塊形成状態で蓄熱流体流の制限に対する再び安全限界値となる。
【００４３】
図１９では、２対の隣接する縦配列管路６８及び７６は、縦配列管路６８及び７６の間に配置されかつ縦配列管路６８及び７６の間に拡大分離間隙１３２を形成するデバイダ（挿入物）１３０を有する。拡大分離間隙１３２は、縦配列管路６８、７６を通じて蓄熱流体流を形成するのに適する大きさで、これにより許容できる蓄熱流体又は水の出口温度を調整することができる。デバイダ１３０は、デバイダ１３０を跨って形成される氷架橋構造を抑制できる低い熱伝導率を有する材料で形成するとよい。
【００４４】
図２０は、樹脂等の低伝導率材料で形成されたスペーサ１４０によって隣接する縦配列管路６８及び７６の少なくとも１対を分離しながら一体成形の縦配列管路６８、７６間に挿入するスペーサ１４０を示す。別法として、中実若しくは中空のスペーサ又は有孔のスペーサを使用して、拡大された分離間隙を維持してもよい。また、コイルアセンブリ２２の底壁９７（図８）に供給されかつ蓄熱流体を強力に攪拌する空気又は他の流体を案内する流体導管として中空のスペーサ１４０を使用することができる。亜鉛メッキされた鉄鋼製の配管組立体の流体導管としてのスペーサの使用は特に有利である。
【００４５】
図１に図示する制御管路により、配列６６及び１２６内で氷塊形成状態の変化の評価基準として冷却冷凍装置１８の圧縮機の入口吸入圧力又は入口伝熱流体温度を測定することができる。図１８では、氷塊形成の全容量でコイルアセンブリ２２の単一コイル内のグリコール又は吸入温度の変化が劇的に減少するので、吸入温度は、センサ４６によって検出するパラメータとなる。検出した信号を制御装置５０に供給して、継続する氷塊形成を停止しかつ通路通過１０２又は１２８を開放状態に維持することができる。
【００４６】
本発明による具体的な前記実施の形態は、本発明の特許請求の範囲を限定するものではないことは明白である。
【発明の効果】
過剰氷塊が形成されたときに、一体氷塊ブロックの外周面より大きい貯蔵された氷表面積に蓄熱流体流又は空気を接触させるので、蓄熱流体を所望の温度に保持し管理することにより、蓄熱抽出効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の典型的な蓄熱コイル装置を示すブロック図
【図２】従来の蓄熱コイル装置に使用されかつ上部ヘッダ及び下部ヘッダを有するコイル装置の斜視図
【図３】図２に示すコイルアセンブリの側面図
【図４】図３に示すコイルアセンブリの４−４線に沿う端面図
【図５】図３に示すコイルアセンブリの５−５線に沿う端面図
【図６】コイル上に所望の又は１００％氷塊が形成された図３に示すコイルアセンブリの６−６線に沿う断面図
【図７】図６に示すコイル及び氷塊形成構造の部分拡大断面図
【図８】垂直な分離間隙を封鎖するほぼ１０％過剰な氷塊がコイル上に形成された図６のコイル構造体の部分断面図
【図９】コイル装置の管上に所望又は代表的な氷塊形成を示す断面図
【図１０】第１の分離間隙距離で隣接する管が緊密に整合され、対のコイルを有し、隣接する一対の管路の間で他の管路対は第２の大きな分離間隙を有する本発明の第１の実施の形態を示すコイル装置の断面図
【図１１】より広い分離距離及びより狭い通路幅を有する本発明による第２の実施の形態を示す断面図
【図１２】図１１の部分拡大断面図
【図１３】本発明による第３の実施の形態を示す断面図
【図１４】大きい中心分離距離を含まない図１３の部分拡大断面図
【図１５】多管路対により形成される本発明による第４の実施の形態を示す断面図
【図１６】大きい分離距離を含まない図１５の部分拡大断面図
【図１７】使用可能な氷伝熱表面積の百分率に対する出口温度との関係を示すグラフ
【図１８】氷形成割合に対する伝熱流体温度との関係を示すグラフ
【図１９】拡大分離間隙を形成する機械的なセパレータを有する氷管配列の平面図
【図２０】隣接する管の間に配置されて機械的な水平分離間隙を垂直に形成するスペーサを示す側面図
【符号の説明】
（１２）・・熱交換器（外部装置）、  （１５）・・熱伝達手段、  （１８）・・冷却冷凍装置、  （２２）・・コイルアセンブリ、  （２４）・・ハウジング（蓄熱タンク）、  （２６）・・流体貯蔵室（タンク室）、  （４０）・・外部接続手段、  （４５）・・センサ手段、  （４８）・・蓄熱接続手段、  （５０）・・制御手段、  （５８，  ５９）・・ヘッダ、（６２）・・伝熱管、  （６５）・・入口ポート、  （６６，  １２６）・・配列、  （６７）・・出口ポート、  （７０）・・横配列管路、  （７２）・・縦配列管路、  （７３）・・垂直分離間隙距離、  （１０１）・・第１の垂直通路、  （１０２）・・第２の垂直通路、  （１０４）・・第１の水平分離間隙距離、  （１０５）・・第２の水平分離間隙距離、  （１０６）・・水平通路、  （１０８）・・第３の分離間隙距離、  （１１０）・・第４の分離間隙距離、  （１２０）・・管路群、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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