(57)【要約】【課題】  確実に水密性を維持し、結氷時などにかかる力を吸収し、配管の破損を防ぐことができる氷蓄熱装置を提供する。【解決手段】  断熱性を有する氷蓄熱タンク１２と、氷蓄熱タン１２クに不凍液を循環させる主配管３４，７２と、主配管３４，７２に接続され熱交換パイプ６８を有するメインパイプ６２，７０とを備える。主配管３４，７２を、氷蓄熱タンク１２の外部に位置する固定された固定配管２２，７４に連結する可撓性を有するフレキシブルパイプ４２を備える。フレキシブルパイプ４２は、主配管３４，７２と固定配管２２，７４をほぼ同じ径で連結する蛇腹状に形成された可撓管である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱性を有する氷蓄熱タンクと、上記氷蓄熱タンクに不凍液を循環させる主配管と、上記主配管に接続され熱交換パイプを有するメインパイプと、上記主配管を上記氷蓄熱タンクの外部に位置する固定された固定配管に連結する可撓性を有する連結用管部材が設けられたことを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】
上記連結用管部材は、上記主配管と上記固定配管をほぼ同じ径で連結する蛇腹状の可撓管であることを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。
【請求項３】
断熱性を有する氷蓄熱タンクと、上記氷蓄熱タンクに不凍液を循環させる主配管と、上記主配管に接続され熱交換パイプを有するメインパイプと、上記主配管が接続される固定された固定配管とを有し、上記メインパイプと上記主配管とを可撓性のある連結用管部材で連結したことを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項４】
上記連結用管部材は、上記主配管とメインパイプを、カップリング部材を介して接続したホース部材であることを特徴とする請求項３記載の氷蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、夜間電力を利用して冷却装置を運転し水を氷に変換してその潜熱による冷却エネルギーを蓄積し、この氷を冷却源として利用可能にする氷蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる氷蓄熱装置は、例えば上方が開口した矩形の氷蓄熱タンクが設けられ、氷蓄熱タンクの上端開口部付近には、互いに平行な一対の辺の内側に沿って、供給側主配管と戻り側主配管が設けられている。供給側主配管と戻り側主配管は、一端部が閉鎖され、他端部は氷蓄熱タンクの側面を貫通して外側に挿通されている。そして、供給側主配管は、固定された供給用の固定配管に接続され不凍液を冷却する熱交換器の不凍液出口に接続され、戻り側主配管は、熱交換器の不凍液入口に接続されている。
【０００３】
供給側主配管には、接続用の透孔が所定間隔で設けられ、この透孔に供給側メインパイプが接続されている。供給側メインパイプには、細い熱交換パイプが一体に複数本接続され、この熱交換パイプの先端は、氷蓄熱タンクの中を通過して戻り側メインパイプに接続されている。戻り側メインパイプは、さらに戻り側主配管に設けられた接続用の透孔に差し込まれている。
【特許文献１】特開２０００−９７４５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術の場合、氷蓄熱タンク内の結氷による膨張や温度変化により、熱交換パイプにつながるメインパイプを介して主配管に大きな力が加わるものであった。特に、結氷による膨張で液面や氷が上方に盛り上がる際に、主配管と固定配管とのつなぎ目に大きな応力が生じ、破損や液漏れが生じる危険があった。このため、主配管と固定配管との接続構造が難しいものであった。
【０００５】
この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、確実に水密性を維持し、結氷時などにかかる力を吸収し、配管と他の固定配管との接続部やその他の部位の破損を防ぐ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】
【０００６】
本発明は、断熱性を有する氷蓄熱タンクと、上記氷蓄熱タンクに不凍液を循環させる主配管と、上記主配管に接続され熱交換パイプを有するメインパイプと、上記主配管を上記氷蓄熱タンクの外部に位置する固定された固定配管に連結する可撓性を有する連結用管部材が設けられた氷蓄熱装置である。
【０００７】
上記連結用管部材は、上記主配管と上記固定配管をほぼ同じ径で連結する蛇腹状に形成された可撓管である。上記可撓管は、例えば合成ゴムで作られ、内側に補強コードや補強リングが埋設されたものである。
【０００８】
また本発明は、断熱性を有する氷蓄熱タンクと、上記氷蓄熱タンクに不凍液を循環させる主配管と、上記主配管に接続され熱交換パイプを有するメインパイプと、上記主配管が接続される固定された固定配管とを有し、上記メインパイプと上記主配管とを可撓性のある連結用管部材で連結した氷蓄熱装置である。
【０００９】
上記連結用管部材は、上記主配管とメインパイプを、カップリング部材を介して接続したホース部材でも良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の氷蓄熱装置は、適度な自由度を持たせた配管の接続が可能であり、着氷による膨張や温度変化に伴うパイプ自体の伸縮の影響を吸収し、破損や漏れを確実に防ぎ、効果的に熱交換を行うことができる氷蓄熱装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図３はこの発明の第一実施形態を示すもので、この実施形態の氷蓄熱装置１０は、四角筒状に形成され上方に開口した氷蓄熱タンク１２が設けられている。氷蓄熱タンク１２は、断熱性を有する構造である。
【００１２】
氷蓄熱タンク１２の一つの側面１２ａには、直角に隣接する他の側面１２ｂとの角部近傍で、氷蓄熱タンク１２の開口部付近に、後述する主配管３４を挿通する筒状の主配管取付口１４が外側に突出して形成されている。主配管取付口１４の先端には、ボルト用の透孔が設けられたつば部１６が外周面に突出して設けられている。主配管取付口１４の先端側には、中空のケース１８が取り付けられている。ケース１８の端部にも、ボルト用の透孔が設けられたつば部２０が設けられ、主配管取付口１４のつば部１６と透孔同士を連通させてボルトを挿通しナットで固定されている。ケース１８のつば部２０と反対側に位置する端面１８ａには、主配管３４に連通する固定配管２２が固定して接続されている。
【００１３】
氷蓄熱タンク１２の側面１２ａとほぼ平行に位置する側面１２ｃには、側面１２ａの主配管取付口１４に対面する位置に、筒状の主配管保持口２６が外側に突出して形成されている。主配管保持口２６の先端には、ボルト用の透孔が設けられたつば部２８が外周面に突出して設けられている。主配管保持口２６の先端側には、覆い板３０が取り付けられている。覆い板３０にもボルト用の透孔が設けられ、主配管保持口２６のつば部２８と透孔同士を連通させてボルトを挿通しナットで固定されている。覆い板３０の内側面３０ａには、後述する主配管３４の端部に嵌合される突起３２が一体に設けられている。
【００１４】
氷蓄熱タンク１２の主配管取付口１４と主配管保持口２６には、主配管３４が取り付けられている。主配管３４の一端部３４ａは主配管取付口１４に挿通され、リング部材３６とフランジ部材３７，３８とスペーサ部材４０を介して連結用管部材であるフレキシブルパイプ４２に接続されている。フレキシブルパイプ４２は蛇腹状に形成された合成ゴムや金属製であり、筒状の本体４２ａと、上記本体４２ａの両端部にそれぞれフランジ部４２ｂが設けられている。合成ゴム製の場合、本体４２ａの中側には、補強コードと補強リングが埋設されている。そして、本体４２ａは、蛇腹状に外側に膨らむ膨出部とくびれ部が一周して交互に設けられている。一方のフランジ部４２ｂには、ネジ用の透孔が形成され、ネジ部材により主配管３４に連結されている。フレキシブルパイプ４２の主配管３４と反対側のフランジ部４２ｂは、ケース１８の端面１８ａ付近に位置し、スペーサ部材４３を介して、ネジ部材により固定配管２２に接続されている。
【００１５】
主配管３４の他方の端部３４ｂは、フランジ部材４１を介して閉鎖部材４４が取り付けられて閉鎖されている。閉鎖部材４４は、氷蓄熱タンク１２の側面１２ｃ側の面に、覆い板３０の突起３２の先端が嵌合される凹部が形成されている。この凹部に、突起３２の先端が嵌合されて、主配管３４の他方の端部３４ｂが、わずかに自由度を有して固定されている。
【００１６】
さらに、主配管３４は、氷蓄熱タンク１２内での落下防止のため、氷蓄熱タンク１２内面に設けられた保持片４６に係止されている。保持片４６は、主配管３４に対して平行に位置する氷蓄熱タンク１２の側面１２ｂの内側に取り付けられ、下端部が主配管３４の下半分に沿う半円形状に湾曲されている。保持片４６は、主配管３４の両端部３４ａ，３４ｂ付近と中央部付近の３箇所に設けられている。
【００１７】
主配管３４の、氷蓄熱タンク１２の側面１２ｂとは反対側、即ち氷蓄熱タンク１２の内側に面した部分には、主配管３４の長手方向に沿って、後述するメインパイプ６２が挿通される透孔４８が所定間隔で複数個形成されている。透孔４８の直径は、メインパイプ６２の直径よりもわずかに大きく、また透孔４８同士の間隔も、メインパイプ６２の直径よりもわずかに大きく形成されている。透孔４８の内周面には、Ｏリング用の取付溝が一周して形成され、この取付溝にシール材であるＯリング５０が嵌合されて設けられている。
【００１８】
さらに、主配管３４の、氷蓄熱タンク１２の側面１２ｂと反対側、即ち透孔４８が設けられた部分には、長尺部材であるガイドプレート５２が取り付けられている。ガイドプレート５２は、主配管３４の透孔４８の挿通方向に対面する取付面５４と、取付面５４の下端部から取付面５４に対してほぼ直角に折り曲げられた保持面５６と、取付面５４の上端部から取付面５４に対してほぼ直角に折り曲げられた保持面５８が設けられ、断面形状がコの字形に形成されている。取付面５４には、主配管３４の透孔４８に連通する挿通口６０が設けられている。
【００１９】
主配管３４の透孔４８には、ガイドプレート５２の挿通口６０を通過してメインパイプ６２が差し込まれて連通されている。メインパイプ６２は合成樹脂製であり、主配管３４の透孔４８に挿通したときに、Ｏリング５０が移動可能に且つ水密に密着する直径である。メインパイプ６２の、主配管３４に挿通され解放された端部６２ａ付近には、主配管３４の挿通方向に互いに対向する一対の抜け止め用の透孔６４が設けられている。透孔６４には、メインパイプ６２を主配管３４の透孔４８に差し込んだ後に、メインパイプ６２の内側に、抜け止め用のピン部材６６が挿通され、抜け落ちを防止する。
【００２０】
メインパイプ６２には、使用状態で下側に面する部分に、長手方向に沿って等間隔に、細い熱交換パイプ６８が、メインパイプ６２に対してほぼ直角に下方に下垂して設けられている。熱交換パイプ６８は、氷蓄熱タンク１２の底部１２ｅ近傍で折り返され、隣設する同形のメインパイプ７０の下側に面する部分に連続している。ここで、メインパイプ７０の主配管３４側の端部７０ａは、主配管３４の透孔４８に挿通されず、先端部が閉鎖されて主配管３４に取り付けられたガイドプレート５２の取付面５４近傍に対面し、保持面５６に載せられて落下しないよう係止されている。
【００２１】
メインパイプ７０の反対側の解放された端部７０ｂは、氷蓄熱タンク１２の側面１２ｂと平行な側面１２ｄ近傍に設けられた主配管７２に連通して接続されている。主配管７２は主配管３４と同形であり、氷蓄熱タンク１２の側面１２ａ，１２ｃに、主配管３４と逆向きに取り付けられている。つまり、側面１２ｃの角部近傍に主配管取付口１４が形成され、主配管取付口１４の外側には、ケース１８が取り付けられている。ケース１８の端面１８ａには、主配管７２に連通する供給用または戻り用の固定配管７４が接続されている。そして側面１２ａには、主配管保持口２６が設けられ、主配管保持口２６の外側には、覆い板３０が取り付けられ、覆い板３０の内側面３０ａには主配管７２の端部に嵌合される突起３２が一体に設けられている。
【００２２】
主配管７２の一方の端部は、主配管取付口１４に挿通され、リング部材３６とフランジ部材３７，３８とスペーサ部材４０を介してフレキシブルパイプ４２に接続されている。フレキシブルパイプ４２の端部は、スペーサ部材４３を介して、ネジ部材により固定配管７４に接続されている。また、主配管７２の他方の端部は、フランジ部材４１を介して閉鎖部材４４が取り付けられて閉鎖されている。
【００２３】
主配管７２の側面の、氷蓄熱タンク１２の側面１２ｄと反対側、即ち氷蓄熱タンク１２の内側に面した部分には、主配管７２の長手方向に沿ってメインパイプ７０が挿通される透孔７８が所定間隔で複数個形成されている。透孔７８の内周面には、シール材であるＯリング５０が一周して設けられている。
【００２４】
主配管７２の、氷蓄熱タンク１２の側面１２ｄと反対側、つまり透孔７８が設けられた部分には、ガイドプレート５２と同形のガイドプレート８０が取り付けられている。ガイドプレート８０は、取付面８２と保持面８４，８６がコの字形に設けられ、取付面８２には主配管７２の透孔７８に連通する挿通口８８が設けられている。
【００２５】
メインパイプ７０の端部７０ｂは、主配管７２の透孔７８に、ガイドプレート８０の挿通口８８を通過して差し込まれて連通されている。メインパイプ７０の端部７０ｂ付近には、小孔９０が形成され、小孔９０にはピン部材６６が貫通して挿通され、抜け落ちを防止している。
【００２６】
メインパイプ７０には、使用状態で下側に面する部分に、細い熱交換パイプ６８が設けられている。また、メインパイプ７０に隣設されたメインパイプ６２の端部６２ｂは、主配管７２の透孔７８に挿通されず、先端部が閉鎖されてガイドプレート８０の取付面８２近傍に位置し、保持面８４に載せられて落下しないように係止されている。
【００２７】
次に、この実施形態の氷蓄熱装置１０の使用方法について説明する。固定配管２２，７４は、例えば固定配管２２を図示しない供給用配管を介して図示しない熱交換器の不凍液出口に接続すると、主配管３４とこの主配管３４に接続されるメインパイプ６２が不凍液の供給側となる。このとき、主配管７２とそれに接続されるメインパイプ７０が不凍液の戻り側となり、固定配管７４は図示しない熱交換器の不凍液入口に接続される。なお、氷蓄熱装置１０が複数個連結されるときは、主配管３４両端部３４ａ，３４ｂにフレキシブルパイプ４２が設けられて氷蓄熱タンク１２の外側に引き出され、隣接する他の氷蓄熱装置１０の主配管３４に接続される。そして、主配管７２の両端部もフレキシブルパイプ４２が設けられて氷蓄熱タンク１２の外側に引き出され、隣接する他の氷蓄熱装置１０の主配管７２に接続される。
【００２８】
次に、主配管３４，７２と固定配管２２，７４を接続した状態で、氷蓄熱タンク１２に水を充填し、熱交換器によって−数℃程度に設定された不凍液を、固定配管２２と主配管３４、メインパイプ６２を通過して熱交換パイプ６８内に流す。熱交換パイプ６８を流れた不凍液は、メインパイプ７０と主配管７２、固定配管７４を通過して熱交換器の不凍液入口へ戻り、再度所定温度に冷却される。このように不凍液を循環させることにより、氷蓄熱タンク１２内の水が凍結する。また、この氷蓄熱タンク１２内の氷を冷熱源として利用する場合は、同様に不凍液を循環させて図示しない熱交換器により不凍液に熱を吸収させ、熱交換パイプを循環させ氷蓄熱タンク１２内の氷により不凍液を冷却し、再び熱交換器へ送る。
【００２９】
この実施形態の氷蓄熱装置１０によれば、主配管３４，７２がフレキシブルパイプ４２を介して、固定された固定配管２２，７４にある程度の自由度を有して接続されているため、主配管３４，７２に対して、着氷による膨張や温度変化に伴い力が加えられても、固定配管２２，７４に対して主配管３４，７２が移動可能なことにより、接続部に応力がかからず、破損や漏れを防止することができる。主配管３４，７２は各保持片４６により氷蓄熱タンク１２に係止されているため、多少移動が可能であり、なおかつ落下を防ぐことができる。また、主配管３４，７２とメインパイプ６２，７０の接続は、Ｏリング５０を有する透孔４８，７８にメインパイプ６２，７０を差し込むだけの簡単な構造であり、氷蓄熱タンク１２内の温度変化によりメインパイプ６２，７０等が伸縮したり、結氷により上に盛り上がる向きに力が加えられたりしても、移動可能なことにより応力がかからず、安全であり、なおかつ確実に水密を維持することができる。主配管３４，７２とメインパイプ６２，７０の接続は簡単な構造であり、短時間で組立可能である。
【００３０】
また、主配管３４，７２の内側で、メインパイプ６２，７０の透孔６４，９０にはピン部材６６が挿通されているため、抜け落ちを防ぐことができる。メインパイプ６２，７０の、主配管４８，７８に接続されていない端部６２ｂ，７０ａは、ガイドプレート５２，８０の保持面５６，８４に係止され、ある程度移動が可能であり、なおかつ落下することがない。
【００３１】
次にこの発明の第二実施形態について図４に基づいて説明する。なお、ここで、上記実施形態と同様の部材は同様の符号を付して説明を省略する。この実施形態の氷蓄熱装置９２は、氷蓄熱タンク１２の内側に開口部近傍に、メインパイプ９４が設けられている。メインパイプ９４には、使用状態で下側に面する部分に、細い熱交換パイプ９６が、メインパイプ９４に対してほぼ直角に下方に下垂して設けられている。メインパイプ９４の両端部には、Ｌ字形に形成された連結部材９８を介して上方に延出する管部材１００が設けられ、管部材１００は、氷蓄熱タンク１２の上面１２ｆを貫通して外側に引き出されている。管部材１００の外側に位置する端部には、カップリング部材１０１を介して柔軟なゴム製等のホース部材１０２が連結され、ホース部材１０２の先端はカップリング部材１０３を介して固定配管１０４に接続されている。固定配管１０４は、図示しない熱交換器に接続され、図示しない保持部材に固定されている。
【００３２】
この実施形態の氷蓄熱装置９２は、上記実施形態と同様の使用方法であり、同様の効果を有するものである。さらに、氷蓄熱タンク１２内の温度変化によりメインパイプ９４等が伸縮したり、結氷により上に盛り上がる向きに力が加えられたりしても、固定配管１０４に対してメインパイプ９４が、ホース部材１０２を介して容易に移動可能なことにより応力がかからず、安全である。メインパイプ９４の両端部から管部材１００が上方に向かって接続されているため、横方向にスペースをとらず、メインパイプ９４を氷蓄熱タンク１２内にほぼいっぱいの長さを設定して、多数の熱交換パイプ９６を設けることができ、効率よく熱交換することができる。また、ホース部材１０２や連結部材９８は、汎用品を使用することができ、専用治具で着脱が可能で、メンテナンスが容易となる。
【００３３】
なお、この実施形態の氷蓄熱装置９２は、ホース部材１０２でメインパイプ９４と固定配管１０４を連結する方法以外に、図５に示すように複数本の樹脂製の管部材を接続して設けても良い。この場合、メインパイプ９４の両端部には、Ｌ字形に形成された連結部材９８を介して上方に延出する第一管部材１０６が接続され、第一管部材１０６の上端部には、Ｌ字形に形成された連結部材１０８を介して水平方向に延出する第二管部材１１０が接続されている。第二管部材１１０の先端は、固定配管１０４に接続されている。図５に示す氷蓄熱装置９２によれば、メインパイプ９４と固定配管１０４が、樹脂製の第一管部材１０６と第二管部材１０８により弾力性を有して接続され、若干の可撓性を有して製氷時の各種応力や外力を吸収し、破損による液漏れを解消することができる。
【００３４】
なお、この発明の氷蓄熱装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、連結用管部材は可撓性のあるものであれば良く、その材質や形態は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第一実施形態の氷蓄熱装置の部分破断平面図である。
【図２】この実施形態の氷蓄熱装置の縦断面図である。
【図３】この実施形態の氷蓄熱装置の部分拡大縦断面図である。
【図４】この発明の第二実施形態の氷蓄熱装置の部分拡大縦断面図である。
【図５】この実施形態の氷蓄熱装置の変形例を示す部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  氷蓄熱装置
１２  氷蓄熱タンク
１４  主配管取付口
２２，７４  固定配管
２６  主配管保持口
３４，７２  主配管
４２  フレキシブルパイプ
４６  保持片
４８，７８  透孔
５０  Ｏリング
５２，８０  ガイドプレート
５６，８４  保持面
６２，７０  メインパイプ
６６  ピン部材
６８  熱交換パイプ
【図１】
2005321118.tif 000003
【図２】
2005321118.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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