(57)【要約】【課題】      簡易な構造で、熱伝達率を向上させて、氷蓄熱槽内で生成した氷を効率良く解氷することができる氷蓄熱装置を提供することにある。【解決手段】  氷蓄熱槽１の水面下に設置された熱交換器２の外側に、上下方向に延びる垂直部３ａと垂直部３ａの上端から氷蓄熱槽１の側壁１ａまで延びる水平部３ｂとを有する隔壁３を設け、隔壁３の水平部３ｂに開口するパイプ４を設け、パイプ４内に、空気を送風する送風機５を設け、送風機５からパイプ４内へ排出されてなる気泡９の上昇により水７の流れを誘起し、この流れに伴い、水７が熱交換器２内では上方から下方に流れ、熱交換器２内にある伝熱管の近傍で滞留しないようにした。【選択図】        図１
2006057954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水及び水が凍結した氷を溜める氷蓄熱槽と、
前記氷蓄熱槽の水面下に設置された熱交換器と、
前記水が前記熱交換器内を上方から下方に流動し、前記熱交換器の外側で下方から上方へ流動させる循環手段とを有することを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】
前記循環手段は、前記熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の水面下に、気体を送風する送風口が配置された送風機であることを特徴とする請求項１に記載された氷蓄熱装置。
【請求項３】
前記隔壁は垂直部の上端から前記氷蓄熱槽の側壁まで延びる水平部を有し、更に前記隔壁の水平部に開口して、上下方向に延びるパイプが設けられ、前記パイプ内に前記送風機の送風口を配置したことを特徴とする請求項２に記載された氷蓄熱装置。
【請求項４】
前記送風機の送風口を前記氷蓄熱槽の底面近傍に配置したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載された氷蓄熱装置。
【請求項５】
前記循環手段は、前記熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の水面下に配置されたポンプであることを特徴とする請求項１に記載された氷蓄熱装置。
【請求項６】
前記隔壁は垂直部の上端から前記氷蓄熱槽の側壁まで延びる水平部を有し、更に前記隔壁の水平部に開口して、上下方向に延びるパイプが設けられ、前記パイプに前記ポンプを配置したことを特徴とする請求項５に記載された氷蓄熱装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載された氷蓄熱装置であって、
前記熱交換器を上下方向に複数配置したことを特徴とする氷蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水から氷または氷から水への状態変化に伴う潜熱を利用した氷蓄熱装置が開発されている（下記特許文献１参照）。このような氷蓄熱装置の一例として、図４に示すような装置がある。この図に示すように、氷蓄熱装置４０は、水４９及び水４９が凍結した氷を溜める氷蓄熱槽４１と、氷蓄熱槽４１の水面下に配置された熱交換器４２と有する。熱交換器４２の下方には、孔４８が複数形成された多孔管４７が配置されている。多孔管４７の一端には、多孔管４７に空気を送風する送風機４５が連結されている。
【０００３】
上述した熱交換器４２は、複数の伝熱管を有し、図６に示すように、それら複数の伝熱管４６の軸心が三角形の頂点となるように配置されている。このように配置された伝熱管４６には、図５に示すように、水４９及び前記氷と熱交換を行う熱媒が熱交換器４２の一方の側部４２ａから他方の側部４２ｂに流れる第１の伝熱管４３と、前記熱媒が熱交換器４２の他方の側部４２ｂから一方の側部４２ａに流れる第２の伝熱管４４とがある。第１の伝熱管４３と、第２の伝熱管４４とは、熱交換器４２の長手方向と直交する方向に交互に複数配置されている。第１の伝熱管４３は、上下方向に直線状に伸びる直線部４３ａと、Ｕ字状に湾曲する湾曲部４３ｂとを有し、直線部４３ａと湾曲部４３ｂとが交互に連結されている。第２の伝熱管４４も、第１の伝熱管４３と同様に、上下方向に直線状に伸びる直線部４４ａと、Ｕ字状に湾曲する湾曲部４４ｂとを有し、直線部４４ａと湾曲部４４ｂとが交互に連結されている。
【０００４】
第１の伝熱管４３における上方に配置される湾曲部４３ｂの最上部と、第２の伝熱管４４における上方に配置される湾曲部４４ｂの最上部とは、熱交換器４２の長手方向にて所定の間隔となるように配置されている。同様に、第１の伝熱管４３における下方に配置される湾曲部４３ｂの最下部と、第２の伝熱管４４における下方に配置される湾曲部４４ｂの最下部も、熱交換器４２の長手方向にて所定の間隔となるように配置されている。このように第１および第２の伝熱管４３，４４をそれぞれ配置することにより、水４９及び前記氷と熱媒との伝熱が均一になり、氷蓄熱槽４１における熱伝達率が向上する。
【０００５】
上述した多孔管４７は、氷蓄熱槽４１内における所定の位置に複数配置されている。即ち、多孔管４７は、第１の伝熱管４３および第２の伝熱管４４のそれぞれに対応して配置されている。第１の伝熱管４３に対応して配置された多孔管４７の孔４８は、第１の伝熱管４３における直線部４３ａの下方に対応して形成されている。同様に、第２の伝熱管４４に対応して配置された多孔管４７の孔４８は、第２の伝熱管４４における直線部４４ａの下方に対応して形成されている。
【０００６】
氷蓄熱槽４１内の水４９を製氷する場合には、ポンプ（図示せず）を駆動して、冷凍機（図示せず）により０℃以下に冷却された熱媒が伝熱管４６に流通する。これにより、伝熱管４６に流通した冷却された熱媒と氷蓄熱槽４１内の水４９との間で熱交換が行われて、水４９が凍結した氷は、伝熱管４６の周りに成長する。ただし、隣接する伝熱管４６同士の間には、氷にならず水４９の状態でも存在する。
【０００７】
氷蓄熱槽４１内に生成された氷により冷却された熱媒を空調機（図示せず）に供給する場合には、前記ポンプを駆動して、前記熱媒が伝熱管４６に流通する。これにより、伝熱管４６に流通した熱媒４５と、伝熱管４６の周りに成長した氷５０との間で熱交換が行われ、氷５０は、図６に示すように、伝熱管４６に接する部位から徐々に溶けて水４９となる。
【０００８】
このとき、送風機４５を駆動して、多孔管４７に気体、例えば空気を送風している。これにより、多孔管４７の孔４８から生じた気泡は、伝熱管４６に沿って氷５０が溶けた水４９の中を上昇する。これに伴い水４９が下方から上方へ流れる。このように伝熱管４６に沿って水４９が下方から上方へ流動することにより、水４９は氷蓄熱槽４１の側壁４１ａの近傍では上方から下方に流れ、熱交換器４２の上方では氷蓄熱槽４１の側壁４１ａに向かって流れる。よって、水４９は氷蓄熱槽４１内を循環するので、氷蓄熱装置４０の熱伝達率が向上する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したような氷蓄熱装置４０を用いても、以下のような問題がある。
【００１１】
（１）伝熱管４６に接している氷が溶け０℃から温度が少し上がると、その比重は大きくなり沈降しようとする。このような水の流れに逆らって、前述した水を流動させるので、効率が悪い。
【００１２】
（２）伝熱管４６の周りに成長した氷５０が溶けていくにしたがって、この氷５０の形状は崩れる。具体的には、氷５０が溶けてなる水（空隙）４９は、伝熱管４６の周りにだけ存在したり、伝熱管４６に沿って真っ直ぐに存在したりしなくなることがある。また、氷５０が溶ける前にも、隣接する伝熱管４６同士の間にも水４９が存在する。そのため、多孔管４７の孔４８から生じる気泡が前記空隙にあたらず、前記空隙内の水が流動しないことがある。その結果、伝熱管４６の近傍の水４９が温まり、温まった水が滞留するので、熱伝達率を低下させてしまう。
【００１３】
（３）氷蓄熱槽４１内には伝熱管４６が複数（１つの熱交換器（図５参照）あたり数百本）あり、これら伝熱管４６のそれぞれに対応して多孔管４７を配置する必要がある。また、伝熱管４６の所定の部位に気泡が接するように、多孔管４７の孔４８を形成すると共に、多孔管４７の孔４８を配置する必要がある。そのため、製造コストが嵩んでしまう。
【００１４】
（４）多孔管４７の孔４８から生じる気泡は小さく、この気泡が強い付着力を持つので、伝熱管４６や氷５０に付着したり、水４９の流れを阻害したりして、熱伝達率を低下させてしまう。
【００１５】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、簡易な構造で、熱伝達率を向上させて、氷蓄熱槽内で生成した氷を効率良く解氷することができる氷蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決する第１の発明に係る氷蓄熱装置は、水及び水が凍結した氷を溜める氷蓄熱槽と、前記氷蓄熱槽の水面下に設置された熱交換器と、前記水が前記熱交換器内を上方から下方に流動し、前記熱交換器の外側で下方から上方へ流動させる循環手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決する第２の発明に係る氷蓄熱装置は、第１の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記循環手段が、前記熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の水面下に、気体を送風する送風口が配置された送風機であることを特徴とする。
【００１８】
上述した課題を解決する第３の発明に係る氷蓄熱装置は、第２の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記隔壁が垂直部の上端から前記氷蓄熱槽の側壁まで延びる水平部を有し、更に前記隔壁の水平部に開口して、上下方向に延びるパイプが設けられ、前記パイプ内に前記送風機の送風口を配置したことを特徴とする。
【００１９】
上述した課題を解決する第４の発明に係る氷蓄熱装置は、第２の発明または第３の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記送風機の送風口を前記氷蓄熱槽の底面近傍に配置したことを特徴とする。
【００２０】
上述した課題を解決する第５の発明に係る氷蓄熱装置は、第１の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記循環手段が、前記熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の水面下に配置されたポンプであることを特徴とする。
【００２１】
上述した課題を解決する第６の発明に係る氷蓄熱装置は、第５の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記隔壁が垂直部の上端から前記氷蓄熱槽の側壁まで延びる水平部を有し、更に前記隔壁の水平部に開口して、上下方向に延びるパイプが設けられ、前記パイプに前記ポンプを配置したことを特徴とする。
【００２２】
上述した課題を解決する第７の発明に係る氷蓄熱装置は、第１の発明乃至第６の発明の何れかに記載された氷蓄熱装置であって、前記熱交換器を上下方向に複数配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
第１の発明に係る氷蓄熱装置によれば、水及び水が凍結した氷を溜める氷蓄熱槽と、前記氷蓄熱槽の水面下に設置された熱交換器と、前記水が前記熱交換器内を上方から下方に流動し、前記熱交換器の外側で下方から上方へ流動させる循環手段とを有することにより、前記熱交換器内では、前記水が滞留することなく上方から下方へ流動し、前記熱交換器が前記氷蓄熱槽内を循環した水に接し、その熱伝達率が向上するので、前記氷蓄熱槽内で生成した氷が効率良く解氷される。
【００２４】
第２の発明に係る氷蓄熱装置によれば、第１の発明の氷蓄熱装置であって、前記循環手段が、前記熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の水面下に、気体を送風する送風口が配置された送風機であることにより、第１の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記送風機に空気を供給し、前記送風口から気泡が生じ上昇して、前記隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間では、前記水が下方から上方へ流れる。この流れに伴って、前記水は、水面近傍では、前記氷蓄熱槽の側壁近傍から前記熱交換器の上方へ流れ、前記氷蓄熱槽の底面近傍では、前記熱交換器の下方から前記氷蓄熱槽の側壁近傍へ流れる。また、前記熱交換器内では、凍結しなかった水、および前記熱交換器内に配置される伝熱管内を流動する熱媒との熱交換により解氷した水は、上方から下方へ流れる。よって、前記水は前記氷蓄熱槽内を循環する。その結果、前記水は前記熱交換器内の伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。また、前記気泡は、前記隔壁と前記氷蓄熱槽との間に排出されるので、前記熱交換器内に前記気泡が入り込み、前記気泡が前記氷や前記熱交換器内の伝熱管に付着したり、前記水の流れを阻害したりする虞が無くなり、熱伝達率の低下が抑制される。また、前記氷蓄熱装置は、簡易な構造であるので、その製造コストが低減される。
【００２５】
第３の発明に係る氷蓄熱装置によれば、第２の発明の氷蓄熱装置であって、前記隔壁が垂直部の上端から前記氷蓄熱槽の側壁まで延びる水平部を有し、更に前記隔壁の水平部に開口して、上下方向に延びるパイプが設けられ、前記パイプ内に前記送風機の送風口を配置したことにより、第２の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記送風機の送風口から生じる気泡が前記パイプ内を上昇して、前記パイプ内では、水が下方から上方へ流れる。この流れに伴って、前記水は、水面近傍では、前記氷蓄熱槽の側壁近傍から前記熱交換器の上方へ前記水が流れ、前記氷蓄熱槽の底面近傍では、前記熱交換器の下方から前記パイプの下方へ流れる。また、前記熱交換器内では、前記水は、上方から下方へ流れる。よって、前記水は、前記氷蓄熱槽内を循環する。その結果、前記水は前記熱交換器内の伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。また、前記気泡は、前記パイプ内に排出されるので、前記熱交換器内に空気が入り込み、前記気泡が前記氷や前記熱交換器内の伝熱管に付着したり、前記水の流れを阻害したりする虞が無くなり、熱伝達率の低下が抑制される。
【００２６】
第４の発明に係る氷蓄熱装置によれば、第２の発明または第３の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記送風機の送風口を前記氷蓄熱槽の底面近傍に配置したことにより、第２の発明または第３の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記送風機の送風口と水面との間の距離は長くなり、前記送風機の送風口から生じる気泡が前記水に接する、即ち前記気泡が前記水に作用する時間が長くなる。よって、前記隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間では、前記水が下方から上方へ流れる流れは効率良く誘起され、このような流れに伴って、前記熱交換器内では、前記水が上方から下方へ流れるので、熱交換率がさらに向上する。
【００２７】
第５の発明に係る氷蓄熱装置は、第１の発明の氷蓄熱装置であって、前記循環手段が、前記熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の水面下に配置されたポンプであることにより、第１の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、簡易な構造であり、その製造コストが低減される。また、前記水は気体を用いずに前記熱交換器内を循環するので、前記熱交換器内に配置される伝熱管、および前記氷蓄熱槽内の前記氷に前記気体からなる気泡が付着したり、前記水の流れを阻害したりする虞は無くなり、熱伝達率の低下が抑制される。
【００２８】
第６の発明に係る氷蓄熱装置によれば、第５の発明に記載された氷蓄熱装置であって、前記隔壁が垂直部の上端から前記氷蓄熱槽の側壁まで延びる水平部を有し、更に前記隔壁の水平部に開口して、上下方向に延びるパイプが設けられ、前記パイプに前記ポンプを配置したことにより、第５の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記水は前記パイプ内を下方から上方へ流れる。この流れに伴って、前記水は、前記水面の近傍では、前記氷蓄熱槽の側壁から前記熱交換器の上方へ流れ、前記氷蓄熱槽の下面近傍では、前記熱交換器の下方から前記パイプの下方へ流れる。また、前記熱交換器内では、前記水は上方から下方へ流れる。よって、前記水が前記氷蓄熱槽内を循環する。したがって、前記水は前記熱交換器内の伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。その結果、前記熱交換器内に配置される伝熱管は、前記氷蓄熱槽内を循環した水に接し、その熱伝達率が向上するので、前記氷蓄熱槽内で生成した氷が効率良く解氷される。
【００２９】
第７の発明に係る氷蓄熱装置によれば、第１の発明乃至第６の発明の何れかに記載された氷蓄熱装置であって、前記熱交換器を上下方向に複数配置したことにより、第１の発明乃至第６の発明と同様な効果を奏する他、以下の効果を奏する。即ち、前記熱交換器が均一な抵抗体となり、前記熱交換器内の水の流れが整流され、何れに配置される熱交換器も均一化されて水が流れるようになるので、熱伝達率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る氷蓄熱装置を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施例に係る氷蓄熱装置の概略図である。なお、図中の実線矢印は水の流れ、破線矢印は熱交換器内の水の流れを示す。
【００３２】
本発明の第１の実施例に係る氷蓄熱装置は、図１に示すように、水７及び水７が凍結した氷（図示せず）を溜める氷蓄熱槽１と、氷蓄熱槽１の水面下に配置された熱交換器２とを有する。熱交換器２には、水７及び前記氷と熱交換を行う熱媒が流通する伝熱管（図示せず）が熱交換器２の長手方向と直交する方向に層状に複数配置されている。前記伝熱管として、例えば、上下方向に直線状に延びる直線部と、Ｕ字状に湾曲する湾曲部とを有し、前記直線部と前記湾曲部とが交互に連結されているものなどがある。
【００３３】
熱交換器２の外側、且つ氷蓄熱槽１の水面下には、隔壁３が設けられる。この隔壁３は、上下方向に延びる垂直部３ａと、垂直部３ａの上端から氷蓄熱槽１の側壁１ａまで延びる水平部３ｂとを有する。隔壁３の水平部３ｂに開口して、上下方向に延びるパイプ４が設けられる。このパイプ４の下端は、氷蓄熱槽１の底面１ｂ近傍に位置する。
【００３４】
ここで、水７が熱交換器２内では上方から下方に流動し、熱交換器２の外側で下方から上方へ流動させる循環手段として、気体、例えば空気を送風する送風口５ａを有する送風機５が用いられる。
【００３５】
上述した氷蓄熱装置１０では、氷蓄熱槽１内に生成された氷により冷却された熱媒を空調機（図示せず）に供給するとき、即ち解氷するときには、熱交換器２の伝熱管に熱媒が流入する。前記熱媒と前記伝熱管の周りに成長した氷とが熱交換して、前記熱媒が冷却され、前記氷は溶けて水となる。一方、送風機５を駆動し空気を送風して、送風口５ａから前記空気からなる気泡９が生じ、この気泡９は水面まで上昇する。気泡９の上昇に伴って、パイプ４内では、水７が下方から上方へ流れる。なお、上昇した気泡９は、水面から大気に放出される。
【００３６】
上述した水７の流れに伴って、水７は、氷蓄熱槽１の底面１ｂ近傍では、熱交換器２の下方からパイプ４の下方へ流れ、水面近傍では、パイプ４の上方から熱交換器２の上方へ流れる。また、熱交換器２内では、隣接する伝熱管同士の間に存在し、凍結しなかった水７、および伝熱管の周りに存在し、熱媒との熱交換により解氷した水７は、上方から下方へ流れる。よって、水７は氷蓄熱槽１内を循環する。
【００３７】
その結果、水７は前記伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。したがって、前記伝熱管は、氷蓄熱槽１内を循環した水７に接し、その熱伝達率が向上するので、氷蓄熱槽１内で生成した氷が効率良く解氷される。気泡９は、隔壁３の垂直部３ａと氷蓄熱槽１の側壁１ａとの間、具体的にはパイプ４内に排出されるので、熱交換器２内に気泡９が入り込み、この気泡９が前記氷や前記伝熱管に付着したり、水７の流れを阻害したりする虞が無くなり、熱伝達率の低下が抑制される。また、氷蓄熱装置１０は、簡易な構造であるので、その製造コストが低減される。
【００３８】
送風機５の送風口５ａは、パイプ４内における氷蓄熱槽１の底面１ｂ近傍に配置されている。このような位置に送風機５の送風口５ａを配置することにより、送風口５ａと水面との距離が長くなり、送風口５ａから生じる気泡９が水７に接する、即ち気泡９が水に作用する時間は長くなる。よって、パイプ４内では、水７が下方から上方へ流れる流れは効率良く誘起され、このような流れに伴って、熱交換器２内では、水７が上方から下方へ流れるので、熱伝達率はさらに向上する。
【００３９】
なお、水７が氷蓄熱槽１内を循環する速さは、送風機５の数量および送風機５自体の気体の排出量により適宜調整される。
【００４０】
上述した氷蓄熱装置１０では、熱交換器２内にて上方から下方へ水を流動させるために、隔壁３の水平部３ｂに開口して設けられたパイプ４内に送風口５ａを配置した送風機５を用いて説明したが、熱交換器の外側に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と、氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ氷蓄熱槽の水面下に、送風口を配置した送風機を用いても良い。このような構成にすることによっても、前記送風機の送風口から生じる気泡の上昇に伴い、前記隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間で、水は下方から上方へ流れる。このように水が流れることにより、熱交換器内に配置される伝熱管の周りで解氷した水、および隣接する伝熱管同士の間に存在する水は、熱交換器内を上方から下方に流動する。よって、前記水は前記伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。その結果、前記伝熱管は、前記氷蓄熱槽内を循環した水に接し、その熱伝達率が向上するので、氷蓄熱槽内で生成した氷が効率良く解氷される。
【実施例２】
【００４１】
以下に、本発明の第２の実施例に係る氷蓄熱装置について、図を用いて具体的に説明する。
【００４２】
図２は、本発明の第２の実施例に係る氷蓄熱装置の概略図である。なお、図中の実線矢印は水の流れ、破線矢印は熱交換器内の水の流れを示す。第２の実施例に係る氷蓄熱装置は、上述した第１の実施例に係る氷蓄熱装置における送風機をポンプに代えたものであり、これ以外は前記氷蓄熱装置と同じ構成を有する。これらの構成については、上記第１の実施例に係る氷蓄熱装置と同じ符号を付記し、同一符号については、その説明を省略する。
【００４３】
本発明の第２の実施例に係る氷蓄熱装置では、図２に示すように、水７が熱交換器２内では上方から下方に流動し、熱交換器２の外側で下方から上方へ流動させる循環手段として、水７を吸入する吸入口（図示せず）と、吸入した水を排出する排出口（図示せず）とを有するポンプ６が用いられる。このポンプ６は、パイプ４と隔壁３の水平部３ｂとが連結する位置に設けられ、前記吸入口がパイプ４の下方に向けて配置され、前記排出口が熱交換器２の上方に向けて配置されている。
【００４４】
このようにポンプ６を配置することにより、パイプ４の下方から水７が吸入され、吸入した水７が熱交換器２の上方へ向けて排出される。よって、水７は、パイプ４内では、下方から上方へ流れ、水面近傍では、氷蓄熱槽１の側壁１ａ近傍から熱交換器２の上方に流れる。このような水７の流れに伴い、氷蓄熱槽１の底面１ｂ近傍では、水７は熱交換器２の下方からパイプ４の下方へ流れる。また、熱交換器２内では、隣接する伝熱管同士の間に存在し、凍結しなかった水７、および熱交換器２内に配置される伝熱管の周りに存在し、熱媒との熱交換により解氷した水７は、上方から下方に流れる。よって、水７は氷蓄熱槽１内を循環する。
【００４５】
その結果、水７は熱交換器２の伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。したがって、前記伝熱管は、氷蓄熱槽１内を循環した水７に接し、その熱伝達率が向上するので、氷蓄熱槽１内で生成した氷が効率良く解氷される。また、水７は空気を用いずに氷蓄熱槽１内を循環するので、前記伝熱管および冷却された熱媒により氷結してなる氷に前記空気からなる気泡が付着したり、水７の流れを阻害したりする虞は無くなり、熱伝達率の低下が抑制される。また、氷蓄熱装置２０は、簡易な構造であるので、その製造コストが低減される。
【００４６】
上述した氷蓄熱装置２０では、熱交換器２内にて上方から下方に水７を流動させるために、隔壁３の水平部３ｂと、この水平部３ｂに連結して設けられたパイプ４とが連結した位置に設けられたポンプ６を用いて説明したが、熱交換器の外側に、且つ氷蓄熱槽の水面下に設けられ、上下方向に延びる垂直部を有する隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間に、且つ前記氷蓄熱槽の底面近傍にポンプを設け、前記熱交換器の下方から水を吸入し、吸入した水を前記隔壁と前記氷蓄熱槽の側壁との間の上方に向けて排出するようにしても良い。このような構成にすることによっても、前記熱交換器内に配置される伝熱管の周りで解氷した水および隣接する伝熱管同士の間に存在する水は、熱交換器内を上方から下方に流動する。よって、前記水は前記伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。その結果、前記伝熱管は、前記氷蓄熱槽内を循環した水に接し、その熱伝達率が向上するので、氷蓄熱槽内で生成した氷が効率良く解氷される。
【実施例３】
【００４７】
以下に、本発明の第３の実施例に係る氷蓄熱装置について、図を用いて具体的に説明する。
【００４８】
図３は、本発明の第３の実施例に係る氷蓄熱装置の概略図である。なお、図中の実線矢印は水の流れ、破線矢印は熱交換器内の水の流れを示す。第３の実施例に係る氷蓄熱装置は、上述した第２の実施例に係る氷蓄熱装置における熱交換器を垂直方向に複数配置したものであり、これ以外の構成は上記氷蓄熱装置と同じ構成を有する。前記構成には、上記第２の実施例に係る氷蓄熱装置と同じ符号を付記し、同一符号については、その説明を省略する。
【００４９】
本発明の第３の実施例に係る氷蓄熱装置では、図３に示すように、熱交換器２を上下方向に複数、図示例では、６ユニット連結して配置したものである。これらの熱交換器２の外側、且つ氷蓄熱槽１の水面下には、隔壁８が設けられる。この隔壁８は、上下方向に延びる垂直部８ａと、垂直部８ａの上端から氷蓄熱槽１の側壁１ａまで延びる水平部８ｂとを有する。隔壁８の水平部８ｂに開口して、上下方向に延びるパイプ４が設けられる。
【００５０】
パイプ４と隔壁８の水平部８ｂとが連結する位置には、吸入口と排出口とを有するポンプ６が設けられ、前記吸入口がパイプ４の下方に向けて配置され、前記排出口が熱交換器２の上方に向けて配置されている。このようにポンプ６を配置することにより、水７は、水面近傍では氷蓄熱槽１の側壁１ａの近傍から最上段に配置される熱交換器２の上方に流れ、氷蓄熱槽１の側壁１ａと隔壁８の垂直部８ａとの間では下方から上方に流れる。このような水７の流れに伴い、氷蓄熱槽１の底面１ｂ近傍では、水７は最下段に配置される熱交換器２の下方からポンプ６の下方に向かって流れる。また、熱交換器２内では、隣接する伝熱管同士の間に存在し、凍結しなかった水７、および伝熱管の周りに存在し、熱媒と熱交換により解氷した水７は、上方から下方に流れる。よって、水７は氷蓄熱槽１内を循環する。
【００５１】
このように水７が循環することにより、多段に配置された熱交換器２が均一な抵抗体となり、熱交換器２内の水７の流れが整流され、何れに配置される熱交換器２も均一化されて水７が流れるようになる。水７は熱交換器２内の伝熱管の近傍に滞留することが無くなり、撹拌される。その結果、前記伝熱管は、氷蓄熱槽１内を循環した水７に接し、熱伝達率が向上するので、氷蓄熱槽１内で生成した氷が効率良く解氷される。さらに、水７は空気を用いずに氷蓄熱槽１内を循環するので、前記伝熱管および冷却された熱媒により氷結されてなる氷に前記空気からなる気泡が付着したり、水７の流れを阻害したりする虞は無くなるので、熱伝達率の低下が抑制される。また、氷蓄熱装置３０は、簡易な構造であるので、その製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る氷蓄熱装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る氷蓄熱装置の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る氷蓄熱装置の概略図である。
【図４】従来の氷蓄熱装置の概略図である。
【図５】従来の氷蓄熱装置に用いられる熱交換器の正面図である。
【図６】従来の氷蓄熱装置に用いられる伝熱管の作用説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１      氷蓄熱槽
２      熱交換器
３      隔壁
４      パイプ
５      送風機
６      ポンプ
７      水
１０    氷蓄熱装置
【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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