(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物を含む雪や該雪の溶融水を収容する貯雪槽(1)に熱交換装置を設け、この熱交換装置を、貯雪槽(1)内の下部に熱媒体通過導管(3)を水平方向へ配するとともに、この熱媒体通過導管(3)を貯雪槽の内底面より高い位置で支える支持手段を講じることで構成した貯雪槽において、
上記支持手段として、少なくとも熱媒体通過導管(3)の下面と貯雪槽の内底面との間に位置するとともに当該熱媒体通過導管に沿って連続的に延びる堰(2)を形成したことを特徴とする、熱交換装置付き貯雪槽。
【請求項２】
上述の堰(2)を、貯雪槽内に平行に立設した複数の堰としたことを特徴とする、請求項１記載の熱交換装置付き貯雪槽。
【請求項３】
上記堰(2)の内部に上記熱媒体通過導管(3)を挿設したことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の熱交換装置付き貯雪槽。
【請求項４】
上記堰(2)を上端側に比べて下端側が巾広の断面台形状としたことを特徴とする、請求項３記載の熱交換装置付き貯雪槽。
【請求項５】
上記堰(2)を熱伝導用の垂直なフィンとし、そのフィンの上端に熱媒体通過導管(3)の下面を固定したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の熱交換装置付き貯雪槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換装置付き貯雪槽、特に不純物を含む雪および該雪の溶融水を熱交換の対象に利用する熱交換装置付き貯雪槽に関する。
【０００２】
熱交換の対象とする自然エネルギーとして不純物を含む雪の利用が考えられるが、この不純物を含む雪は、エネルギー密度が低いこと、不純物が熱交換部表面に付着、堆積して熱交換効率が低下し、全体のシステム効率を低下させてしまうこと等の問題点を有しているため、未利用エネルギーにとどまっている。本発明は、この未利用自然エネルギーを熱交換の対象に利用できるようにした熱交換装置付き貯雪槽に係るものである。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、従来の建物の蓄熱式空調に用いられる蓄熱槽は、水槽中に熱交換装置を内蔵しているが、この場合の熱交換装置は、熱媒体通過導管の周りに多数のフインを並設している（特開平09−152148号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような熱交換装置を有する蓄熱槽では、上述の不純物を多く含む雪が槽内に投入又は注入されると、多量の不純物が熱交換装置のフイン間乃至熱交換装置全体の上に付着・堆積し、熱交換効率が著しく低下するだけでなく、その付着・堆積物の除去、清掃は極めて困難である。また、不純物中の土石などの衝撃により熱交換装置が損傷する。したがって、このような蓄熱槽の応用は事実上ほとんど不可能である。
【０００５】
本発明は、それらの問題点を解決した熱交換装置付き貯雪槽を提供しようとするものであり、不純物を多く含む雪やその溶融水を対象にした熱交換を支障なく可能にし、不純物が付着、堆積しても熱交換効率の低下を回避できるようにするとともに、その付着・堆積物も容易に除去、清掃できるようにし、かつ、熱交換装置には投入された不純物中の土石などの衝撃に耐え得る耐力を持たせるようにし、更に、低コストで容易に製作できるようにしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するためには、不純物を含む雪やその溶融水を収容する貯雪槽１内の下部に適数の熱媒体通過導管３を配するとともに、該熱媒体通過導管３にはその不純物の堆積層ｘよりも上位となるように支持手段を講ずることが望ましい。
【０００７】
また上記熱媒体通過導管３には上記不純物中の土石などの衝撃に耐え得る強度を自体により直接的に乃至保護部材により間接的に保有させることが望ましい。
こうした要請に基づいて、第１の解決手段は、不純物を含む雪や該雪の溶融水を収容する貯雪槽１に熱交換装置を設け、この熱交換装置を、貯雪槽１内の下部に熱媒体通過導管３を水平方向へ配するとともに、この熱媒体通過導管３を貯雪槽の内底面より高い位置で支える支持手段を講じることで構成した貯雪槽において、
上記支持手段として、少なくとも熱媒体通過導管3の下面と貯雪槽の内底面との間に位置するとともに当該熱媒体通過導管に沿って連続的に延びる堰2を形成している。
【０００８】
第２の解決手段は、第１の解決手段を有し、かつ上述の堰2を、貯雪槽内に平行に立設した複数の堰としている。
【０００９】
第３の解決手段は、第１の解決手段又は第２の解決手段を有し、かつ上記堰2の内部に上記熱媒体通過導管3を挿設している。
第４の解決手段は、第３の解決手段を有し、かつ上記堰2を上端側に比べて下端側が巾広の断面台形状としている。
【００１０】
第５の解決手段は、上記第１又は第２の解決手段を有し、かつ上記堰2を熱伝導用の垂直なフィンとし、そのフィンの上端に熱媒体通過導管3の下面を固定している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
その１．図１乃至図３の実施形態は、不純物を含む雪およびその雪の溶融水を収容する貯雪槽１内の下部に適数の熱媒体通過導管３を水平にかつ平行に配列するとともに、該熱媒体通過導管３には、貯雪槽の内底面よりも高い位置で熱媒体通過導管３を支える支持手段を講じて熱交換装置を形成している。これにより図２に示す如く熱媒体通過導管３が不純物の堆積層ｘより上位に位置し易くなる。なお、その支持手段には下記の堰２を兼用する。
【００１３】
貯雪槽１の内底面には、上記熱媒体通過導管３に沿って連続する複数の堰２を平行に立設して、堰２相互間に集中的な水流を生じさせる溝４を形成している。それらの堰２は、貯雪槽１とコンクリート等により断面台形状に一体に造り、例えば、高さを１５０mm〜６００mm程度、上端の幅w1を１００mm程度、山間隔w2を３００mm程度、谷間隔w3を１００mm〜１５０mm程度に形成するとよい。なお、上端の幅w1、山間隔w2、谷間隔w3の比率を変化させることで、設計上、不純物の堆積量及び不純物の除去、清掃の作業性を対応させることができる。
【００１４】
図示してないが、貯雪槽１の適所にこの種の槽に一般的に設けられる溶融水及び堆積不純物の排出口を設ける。
【００１５】
各堰２は、上記支持手段と熱媒体通過導管の伝熱用フインに兼用して、上記各熱媒体通過導管３をそれぞれ挿通させており、それらの熱媒体通過導管３には、温度差が大きく熱交換効率のよい往管５だけを用いて１ウエイ方式とし、これらの往管５を槽外の熱媒体供給管７と熱媒体還流管８に連ね、水、不凍液等の流動性の熱媒体を流通させるようにしている。尚適宜破損防止手段を講ずれば、熱媒体通過導管３を堰２の外面に沿って配設することも出来る。
【００１６】
また、それらの堰２は、上記各熱媒体通過導管３の保護部材としての機能をも果すので、各堰２には、投入される上記不純物としての土石などの衝撃に耐え得る所要の強度を持たせる。なお、強度上必要であれば各堰２の上端面に金属板等の補強材を付設してもよい。
【００１７】
その２．
図４乃至図６の実施形態は、図１乃至図３のものにおいて、上記各熱媒体通過導管３につき、上記往管５と還管６とを各々直列接続して２ウエイ方式としており、各還管６を各堰２の往管５の下に平行に挿設して、各往管５の端を槽外の熱媒体供給管７に、また、各還管６の端を熱媒体還流管８に連ねている。なお、この場合の還管６は、必ずしも不純物の堆積層ｘよりも上位にならなくてよい。往管５から十分離すことで往管５の熱交換効率を高く保つことができて、全体としての効率を高めることができることもあるからである。
【００１８】
その３．
図７乃至図９の実施形態は、図４乃至図６のものにおいて、２ウエイ方式に直列接続した上記往管５と還管６とを上記堰２に交互に配管している。なお、この場合の還管６は、図４乃至図６の場合のように各堰２に往管５と還管６とを並設しないので、不純物の堆積層ｘよりも上位にすべきである。
【００１９】
図１０は、本発明の参考例であり、貯雪槽１の内底面の各要所から適数の支持脚９を立設し、これらの支持脚９の上端に上記各熱媒体通過導管３を固定させている。また、これらの熱媒体通過導管３及び支持脚９には、投入される上記不純物中の土石などの衝撃に耐え得る強度を持たせる。必要であれば保護部材（補強材）を付設してもよい。なお、熱媒体通過導管３は、往管５と還管６のいずれか一方でも双方でもよい。
【００２０】
その４．図１１は、熱媒体通過導管３についての支持手段及び伝熱用のフインを兼ねる他の堰に係る実施の形態を示しており、上記堰を支持脚状堰10として、往管５又は還管６を固定させている。
【００２１】
熱媒体通過導管３及び支持脚状堰10には、投入される上記不純物中の土石などの衝撃に耐え得る強度を持たせ、必要であれば保護部材（補強材）を付設する。
【００２２】
その５．図１２は、熱媒体通過導管３についての支持手段及び伝熱用のフインを兼ねる更に他の堰に係る実施の形態を示しており、上記堰をあり状堰11として、往管５と還管６の双方を挿通させるようにしている。往管５と還管６のいずれか一方でもよい。なお、堰と堰間の溝を都合よく形成できれば、断面長方形その他適宜な形状のものでもよい。
【００２３】
この場合も、熱媒体通過導管３及びあり状堰11には、投入される上記不純物中の土石などの衝撃に耐え得る強度を持たせ、必要であれば保護部材（補強材）を付設する。
【００２４】
その６．図１３は、上述のその５．における上記支持脚状堰10に往管５及び還管６を固定させている。
【００２５】
如上の構成であり、上述の各々の貯雪槽１は、地上、地中、建物の基礎部分等に適宜に設置し、自然エネルギーたる不純物を含む雪や溶融水を槽内に投入又は注入して使用する。
【００２６】
投入又は注入した雪やその溶融水の熱エネルギーは、支持手段とフインを兼ねる堰２、支持脚９、支持脚状堰10又はあり状堰11、熱媒体通過導管３を介して該熱媒体通過導管３内の熱媒体へと伝達（熱交換）され、該熱媒体を通じて取り出すことができる。
【００２７】
ところで、投入する雪や溶融水に含まれる不純物は、堰間の溝４又は槽内底部に堆積することとなる（図中の不純物の堆積層ｘ）。このように不純物が堆積しても、熱媒体通過導管３がその不純物の堆積層ｘよりも上位に位置するので、熱媒体通過導管３の熱交換効率はほとんど低下しない。堆積した不純物は適当な時期に除去、清掃すればよく、その際、堰間の溝４又は槽内底部にジェット水流を生じさせることで容易に除去、清掃できる。
【００２８】
第１の解決手段によれば、不純物を多く含む雪や溶融水を収容する貯雪槽１内の下部に適数の熱媒体通過導管３を配しているので、不純物を含む雪や溶融水が有する自然エネルギーを熱交換の対象にでき、熱媒体通過導管３には該導管を貯雪槽の上方で支える支持手段を講じているから、熱媒体通過導管３の周辺には不純物の付着、堆積が少なく、その熱媒体通過導管３堆積層ｘも熱媒体通過導管３の下にあって熱交換の障害とはならず、熱交換効率の低下を回避することができる。
【００２９】
また、そうすることで、投入された不純物中の土石などの衝撃に対する熱交換装置の耐力を確保できるようにすること、構造を簡素化して低コストで容易に製作できるようにすること等が可能となる。また第２の解決手段によれば、その付着・堆積物も水洗等により容易に除去、清掃できるようにすることができる。
【００３０】
第３の解決手段によれば、媒体通過導管３が不純物中の土石などの衝撃に耐え得るようにするため、保護部材である堰に導管を挿通させているので、簡単な構造で熱交換装置の耐力を確保でき、低コストでの容易な製作を実現できる。
【００３２】
第５の解決手段によれば、堰２を支持手段と伝熱用のフインに兼用して、それらの堰２に熱媒体通過導管３をそれぞれ付設しているので、熱交換装置を簡素化できて、より低コストの容易な製作を実現できるだけでなく、堰２により従来のような面倒なフインを設けなくとも高い熱交換効率を確保できる。
【００３３】
第５の解決手段によれば、貯雪槽１の内底面の各要所から適数の支持脚９を立設し、これらの支持脚９を熱媒体通過導管３の支持手段としているので、貯雪槽１内の底部に十分な不純物の堆積域を設けることができて、熱媒体通過導管３に熱交換効率を低下させることなく堆積域に不純物を堆積させることができ、そして、堆積不純物は水洗により容易に除去、清掃できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換装置付き貯雪槽の実施の形態その１．を示す一部截断斜視図である。
【図２】同実施の形態その１．における熱交換装置の要部の拡大断面図である。
【図３】同実施の形態その１．における熱交換装置の構成要領説明斜視図である。
【図４】本発明の熱交換装置付き貯雪槽の実施の形態その２．を示す一部截断斜視図である。
【図５】同実施の形態その２．における熱交換装置の要部の拡大断面図である。
【図６】同実施の形態その２．における熱交換装置の構成要領説明斜視図である。
【図７】本発明の熱交換装置付き貯雪槽の実施の形態その３．を示す一部截断斜視図である。
【図８】同実施の形態その３．における熱交換装置の要部の拡大断面図である。
【図９】同実施の形態その３．における熱交換装置の構成要領説明斜視図である。
【図１０】本発明の参考例の要部の拡大截断斜視図である。
【図１１】本発明の熱媒体通過導管の支持手段に係る他の実施の形態その４．を示す要部の拡大截断斜視図である。
【図１２】本発明の熱媒体通過導管の支持手段に係る他の実施の形態その５．を示す要部の拡大截断斜視図である。
【図１３】本発明の熱媒体通過導管の支持手段に係る他の実施の形態その６．を示す要部の拡大截断斜視図である。
【符号の説明】
１…貯雪槽 ２…堰
３…熱媒体通過導管 ４…溝
５…往管 ６…還管
７…熱媒体供給管 ８…熱媒体還流管
９…支持脚 10…支持脚状堰
11…あり状堰 ｘ…堆積層
【図１】
0004721206.tif 000002
【図２】
0004721206.tif 000003
【図３】
0004721206.tif 000004
【図４】
0004721206.tif 000005
【図５】
0004721206.tif 000006
【図６】
0004721206.tif 000007
【図７】
0004721206.tif 000008
【図８】
0004721206.tif 000009
【図９】
0004721206.tif 000010
【図１０】
0004721206.tif 000011
【図１１】
0004721206.tif 000012
【図１２】
0004721206.tif 000013
【図１３】
0004721206.tif 000014