(57)【要約】【課題】効率的に伝熱促進が行われるとともに構造が単純で安価なエアバブリングを行うことができる氷蓄熱装置を提供する。【解決手段】本発明に係る氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管６と、該伝熱管６の外壁に沿って空気を流すための空気注入管１６とを備え、前記伝熱管６が、湾曲部８と直線部１０とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部１０が鉛直方向に向くように縦配置されており、前記空気注入管１６が鉛直方向の下方端側に位置する前記湾曲部８の支持台１８として構成されていることを特徴とする。【選択図】        図２
2004150704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、
該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、
前記伝熱管は、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部が鉛直方向に向くように縦配置されており、
前記空気注入管は、鉛直方向の下方端側に位置する前記湾曲部の支持台として構成されている氷蓄熱装置。
【請求項２】
氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、
該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、
前記伝熱管は、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部が鉛直方向に向くように縦配置されており、
前記空気注入管は、鉛直方向の下方端側に位置する前記湾曲部を所定の隙間を開けて包囲する外側案内管に接続されている氷蓄熱装置。
【請求項３】
さらに、鉛直方向の下方端側に位置する複数の前記湾曲部に対応する複数の前記外側案内管を連通させる連通管を備える請求項２に記載の氷蓄熱装置。
【請求項４】
前記空気注入管は、前記連通管に接続されている請求項３に記載の氷蓄熱装置。
【請求項５】
前記空気注入管は、鉛直方向の下方端側に位置する複数の前記湾曲部に対応する複数の前記外側案内管毎に接続されている請求項２に記載の氷蓄熱装置。
【請求項６】
氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、
該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、
前記伝熱管は、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部が水平方向に対して傾斜するように横配置されており、
前記空気注入管は、傾斜した前記直線部の下方端側に位置する前記湾曲部に接続されている氷蓄熱装置。
【請求項７】
氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、
該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、
前記伝熱管は、湾曲部と直線部とが交互に連続し且つ該湾曲部を挟んで連続する該直線部が常に上向きに傾斜するサーペンタイン状に形成されており、
前記空気注入管は、前記伝熱管の最下段部に接続されている氷蓄熱装置。
【請求項８】
前記伝熱管には、その外壁に沿って延びるフィンが配設されている請求項７に記載の氷蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱装置、特に、内融式氷蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水を満たした氷蓄熱槽内に、内部に冷媒が流れる伝熱管を配置した氷蓄熱装置があり、伝熱管内に冷媒を流すと伝熱管が冷却され、それにより伝熱管周りの水が冷却されて、この伝熱管周りに氷が形成されるようになっている。一方、氷蓄熱槽へ温度の高い作動流体（水、不凍液等）を供給すれば、伝熱管周りの氷が融解するようになっている。このような氷蓄熱装置には、外融式氷蓄熱装置と内融式氷蓄熱装置とがある。
【０００３】
一般的に、内融式氷蓄熱装置においては、上述したように、氷蓄熱槽内へ供給された温度の高い作動流体（水、不凍液等）により伝熱管周りの氷が融解して、氷と伝熱管との間に水柱、すなわち、環状の水部分が形成され、この水柱内に、伝熱管の下方に配設された空気供給部材を介して空気が供給されて氷の融解を促進する。内融式氷蓄熱装置の場合には、氷蓄熱槽内部に比較的多量の氷を形成できるという利点を有するが、解氷時に空気を供給することによる融解作用の効果は、外融式標識熱装置に比較して大幅に小さいという欠点を有している。
【０００４】
このような欠点を解決するための内融式氷蓄熱装置として、融氷パイプを氷蓄熱槽の上方および下方において水平方向に配置することにより、孔を氷内に水平方向に形成すると共に、多数の空気孔を備えた気泡発生パイプが氷蓄熱槽の下方に配設されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７４４２３号公報  （要約、図２）
【０００６】
この特許文献１の氷蓄熱装置によれば、伝熱管と氷との間に水柱が形成された後、融氷パイプによる水平方向孔を形成して気泡発生パイプから空気を放出すると、空気孔から放出された空気が氷内に形成された水平方向孔を通って水柱内に侵入して水柱内を鉛直方向上方に移動し、他方の水平方向孔を通って移動してから氷蓄熱槽より排出されるようになっており、このような気泡の移動によって、氷の冷熱を伝える水柱内の水が攪拌され、氷と冷媒との間の伝熱作用が高まるものである。
【０００７】
また、本願出願人の社内技術である先の特許出願第２００１−１６８５９７号明細書に記載された氷蓄熱装置では、蓄熱時において氷と伝熱管との隙間に空気を注入すなわちエアバブリングを行って氷融解のための伝熱促進を図るために、伝熱管の一本一本に空気注入用のチューブを設置して、氷と伝熱管との間に空気を注入するようにした。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の氷蓄熱装置の場合には、気泡発生パイプから放出された空気が氷内の水平方向孔近傍において停滞し得るので、気泡による攪拌作用が行われない場所があり、かえって作業効率が低下するという問題点があった。また、氷蓄熱槽を仕切板により区画すると共に、水平方向に延びる融氷パイプを伝熱管の端部と交差させているため、氷蓄熱装置全体の構造が複雑になることが知られていた。
【０００９】
一方、先の出願に係る社内技術においては、伝熱管の本数が１コイルで数百本単位であることから、施工費が嵩んでしまう恐れがあった。また、エアバブリングの効率をより向上させて、氷融解のための伝熱促進をより一層図ることも望まれている。
【００１０】
従って、本発明は、上述した従来の技術の問題を解決すると共に、先の出願に係る社内技術を改良すべくなされたもので、より効率的に伝熱促進が行われるとともに構造が単純で安価なエアバブリングを行うことができる氷蓄熱装置を提供することを主な目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の本発明に係る氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、前記伝熱管が、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部が鉛直方向に向くように縦配置されており、前記空気注入管が鉛直方向の下方端側に位置する前記湾曲部の支持台として構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の別の局面によれば、氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、前記伝熱管が、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部が鉛直方向に向くように縦配置されており、前記空気注入管が、鉛直方向の下方端側に位置する前記湾曲部を所定の隙間を開けて包囲する外側案内管に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
氷蓄熱装置は、さらに、鉛直方向の下方端側に位置する複数の前記湾曲部に対応する複数の前記外側案内管を連通させる連通管を備えることも好ましい。また、前記空気注入管を前記連通管に接続することもできる。さらに、前記空気注入管を鉛直方向の下方端側に位置する複数の前記湾曲部に対応する複数の前記外側案内管毎に接続することも望ましい。
【００１４】
本発明のさらに別の局面によれば、氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、前記伝熱管が、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されると共に、前記直線部が水平方向に対して傾斜するように横配置されており、前記空気注入管が、傾斜した前記直線部の下方端側に位置する前記湾曲部に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらにまた別の局面によれば、氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽内に配置され、内部に冷媒を流すことができる伝熱管と、該伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管とを備え、前記伝熱管が、湾曲部と直線部とが交互に連続し且つ該湾曲部を挟んで連続する該直線部が常に上向きに傾斜するサーペンタイン状に形成されており、前記空気注入管が、前記伝熱管の最下段部に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
前記伝熱管には、その外壁に沿って延びるフィンが配設されているのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照しながら説明するが、図中、同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。
最初に、図１及び図２を参照しながら、本発明に係る氷蓄熱装置の第一の実施の形態を説明する。図１は、氷蓄熱装置の全体を示す概要図であり、氷蓄熱装置２は、内部に水を満たしている氷蓄熱槽４を備えている。この氷蓄熱槽４の内部には、複数の伝熱管６が配置されている。伝熱管６は、Ｕ字状の湾曲部８と直線部１０とが交互に連続するサーペンタイン状に形成されており、直線部１０が鉛直方向を向くように縦配置されている。また、連続する伝熱管６の一端側に冷媒入口部１２が、他端側に冷媒出口部１４が形成されている。このように構成された伝熱管６の内部には、冷媒源（図示せず）から適当な冷媒が冷媒入口部１２を介して流入し、伝熱管の湾曲部および直線部を通って冷媒出口部１４から流出する。なお、氷蓄熱槽４には、伝熱管８の外壁に沿って空気を流すための空気注入管１６が取り付けられている。
【００１８】
図２は、氷蓄熱槽内に配置された伝熱管６の下方端側を示す部分概要図であり、この図を参照するに、伝熱管６の各湾曲部８は、各々台形状をした支持台１８の上に載置されている。詳細するに、支持台１８の上部には、伝熱管６の湾曲部８を載置するための支持部２０が形成されている。この支持部２０は、湾曲部８を的確に保持すべく、湾曲部の形状に整合するような湾曲面を有することが好ましい。支持部２０の両側には、伝熱管６の湾曲部８の外壁から両側の直線部１０の外壁に沿って空気を流すための空気流出孔２２が各々形成されている。なお、支持台１８には、氷蓄熱槽４に取り付けられた空気注入管１６が接続されている。
【００１９】
このように構成された氷蓄熱装置の作用を説明する。融氷時において伝熱管と氷との間に水柱が形成された後、図示しない空気供給源から空気注入管１６を介して支持台１８に供給された空気は、空気流出孔２２から伝熱管６の壁面に沿って流出し、水柱内を直線部１０の外壁に沿って鉛直方向上方に移動するため、氷の冷熱を伝える水柱内の水が攪拌され、氷と冷媒との間の伝熱作用が高まる。この際、伝熱管を支持する支持台より空気を流出させるように構成したので、装置全体の構成部材が減るため構成が単純となる。すなわち、構造が単純で安価なエアバブリングを行うことができる。また、伝熱管の湾曲部の直下から空気を流出させることができ、融解時の空気の混入を確実に行うことができる。従って、伝熱管の外壁に沿う空気の流れをより容易にして効率的に伝熱促進が行われる。
【００２０】
なお、この実施形態においては、湾曲部に対応する支持台毎に空気注入管を接続したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、各支持台を連通させる連通管を配設して総ての支持台を流体連通させて、いずれか一の支持台に空気注入管を接続させたり、あるいは連通管に空気注入管を接続させることもできる。また、一個の支持台の上に複数個の湾曲部を載置できるような支持部を多数形成して、この支持台に空気注入管を接続しても良い。より構造を単純にすることにより、さらに安価なエアバブリングを行うことができる。
【００２１】
次に、図３を参照しながら、本発明に係る氷蓄熱装置の第２の実施の形態を説明する。氷蓄熱装置の基本的な構成を第１の実施の形態と同一であるので、説明は省略する。第２の実施形態においては、複数の伝熱管６は、従来既知の手段、例えば適当な支持部材（図示せず）によって支持されている。一方、各湾曲部８には、この湾曲部を所定の間隔Ｓを開けて包囲するように外側案内管２４が配設されており、空気注入管１６は、この外側案内管２４に接続されている。
【００２２】
このような構成にすることにより、融解時に、空気注入管１６を介して外側案内管２４に供給された空気は、隙間Ｓを開けて伝熱管６の外周囲を外側案内管２４が覆っているため、伝熱管６の外壁の周囲全体に沿って確実に放出されるようになる。このように伝熱管６の湾曲部８を二重構造にする外側案内管２４は、湾曲部８と直線部１０との境目近傍まで伝熱管６を覆っていれば、空気を伝熱管６の外周囲の隙間Ｓから直線部１０の外壁に沿って確実に放出できる。それゆえ、より効率的に伝熱促進を行うことができる。
【００２３】
なお、この実施形態においては、湾曲部８毎に形成された外側案内管２４に各々空気注入管１６が接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、各外側案内管２４を連通させる連通管２６を配設して総ての外側案内管２４を流体連通させて、いずれか一の外側案内管、この実施形態では左端側の外側案内管に空気注入管１６を接続するようにすれば、空気注入管の本数を減らすことができ、より構成が単純化できる。なお、いずれか一の外側案内管へ空気注入管を接続する場合には、中央付近に位置する外側案内管へ接続した方が、両端側に位置する外側案内管までより均等に空気が拡散するので好ましい。また、空気注入管を連通管に接続することもできる。
【００２４】
以上の説明では、湾曲部と直線部とが交互に連続するサーペンタイン状に形成された伝熱管を、氷蓄熱槽の内部において直線部が鉛直方向に向くように縦配置したが、以下の実施形態においては、直線部が水平方向に向くように横配置する。
【００２５】
図５に示す第三の実施の形態においては、氷蓄熱装置（図１参照）の内部において、伝熱管６を構成する複数の直線部１０が水平方向に向くように横配置されている。すなわち、複数の伝熱管を氷蓄熱装置内部に配設する場合には、各伝熱管を上下方向に積み重ねる構成とする。空気注入管１６は、一端側の湾曲部８に沿って平行に配設されており、空気注入管１６から各湾曲部８へ分配管２８が突設されている。分配管２８の伝熱管側の端部近傍には、空気を流出するための空気流出孔３０が形成されている。なお、湾曲部８に対する空気流出孔３０の位置を固定するために、分配管２８の伝熱管側の端部は、適当な手段により伝熱管に固定されているのが好ましい。また、図面からでは明らかでないが、空気流出孔３０から放出された空気を伝熱管６の外壁に沿って確実に流れるようにするために、直線部１０を上向きに傾斜するように配置（すなわち、水平方向に対して傾斜するように配置）して、傾斜した直線部の下方端側に位置する湾曲部８に空気注入管１６を接続させるように構成されている。
【００２６】
このような構成により、空気注入管１６を介して分配管２８の空気流出孔３０から空気を伝熱管６に外壁に沿って流出させることができると共に、空気注入管と分配管との構成が従来のものに比して単純となり、装置全体を簡略化することができ、単純で安価なエアバブリングを行うことができる。また、横置きの構成にしたことにより、大容量の蓄熱量が必要で多くの伝熱管群を配置する場合には、分配管２８を集合して配置することができ、メンテナンスが容易となる。
【００２７】
図６の第四の実施の形態においては、図５の実施形態と同様に、直線部３４がほぼ水平方向を向いているが、サーペンタイン状の伝熱管３２全体は、縦方向に配設されている。詳述するに、伝熱管３２は、湾曲部３６と直線部３４とが交互に連続してサーペンタイン状に形成されているが、各直線部３４は、常に上向きの傾斜を有するように構成されている。すなわち、最下段の直線部３４ａから最上段の直線部３４ｎまでその高さ位置が徐々に増加するように構成されている。空気注入管３８は、最下段の直線部３４ａの最下段部に接続されている。なお、空気注入管３８の先端部には、空気流出孔４０が形成されている。
【００２８】
このような構成により、空気注入管３８を介して空気流出孔４０から注入された空気は、伝熱管３２の傾斜によって管の外壁に沿って順次上の段部へと上昇していくと共に、空気注入管が一本あればよいため構成が非常に単純化され、安価なエアバブリングを行うことができる。なお、空気流出孔４０より注入された空気は、浮力により伝熱管の上側にたまり易いために、伝熱管の下側にも空気が行き渡るように、図７に示すようならせん状フィンや、図８に示すような水平フィンを、伝熱管の外壁に沿って延設することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る氷蓄熱装置は、伝熱管の外壁に沿って空気を流すための空気注入管を伝熱管の支持台として構成したり、空気注入管を湾曲部を包囲する外側案内管に接続したりすることにより、伝熱管の外壁に沿う空気の流れをより容易にして効率的に伝熱促進が行われるとともに、構造が単純で安価なエアバブリングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る氷蓄熱装置の全体を示す概要図である。
【図２】本発明に係る氷蓄熱装置の第一の実施の形態を示す概要図である。
【図３】本発明に係る氷蓄熱装置の第二の実施の形態を示す概要図である。
【図４】図３に示した氷蓄熱装置の変形例を示す概要図である。
【図５】本発明に係る氷蓄熱装置の第三の実施の形態を示す概要図である。
【図６】本発明に係る氷蓄熱装置の第四の実施の形態を示す概要図である。
【図７】図６に示した伝熱管に取り付けるらせん状フィンを示す図である。
【図８】図６に示した伝熱管に取り付ける水平フィンを示す図である。
【符号の説明】
２…氷蓄熱装置、４…氷蓄熱槽、６…伝熱管、８…湾曲部、１０…直線部、１２…冷媒入口部、１４…冷媒出口部、１６…空気注入管、１８…支持台、２０…支持部、２２…空気流出孔、２４…外側案内管、２６…連通管、２８…分配管、３０…空気流出孔、３２…伝熱管、３４…直線部、３６…湾曲部、３８…空気注入管、４０…空気流出孔、４２…らせん状フィン、４４…水平フィン、Ｓ…隙間。
【図１】
2004150704.tif 000003
【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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