(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱式空調装置の蓄熱槽の水面に多数浮遊させることにより前記水面を覆うようにして大気と遮蔽する水面遮蔽材であって、比重が１未満の合成樹脂製のボール部材と前記ボール部材の中心から所定距離だけ離れた位置に設けられた比重が１未満の合成樹脂製のリング状の鍔部材とからなり、前記中心を前記水面下にして前記鍔部材が前記水面上に位置するように前記ボール部材及び鍔部材の比重並びに前記所定距離を調整することを特徴とする蓄熱槽の水面遮蔽材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式空調装置において水配管系の腐食防止および断熱の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水配管系においては、水中に溶存する酸素により金属配管、ポンプ、その他機器が腐食してしまうという問題があり、これを防止するために、溶存酸素を窒素で置換する方法が知られている。しかしながら、この方法は、多量の窒素ガスを必要とするためコストが増大するという問題を有し、また、蓄熱式空調装置のように、蓄熱槽が大気に開放され、水面に常時、波立ちが生じる水配管系においては、窒素置換後の水が大気中の酸素を溶解するように作用するため、窒素置換により低い溶存酸素飽和度を得てもこれを保持することが極めて困難であるという問題を有している。
【０００３】
そこで、本出願人は、特開平８−１９３２８４号公報において、蓄熱槽の水面に鍔付きボールからなる多数の水面遮蔽材を浮かせることにより、水面遮蔽材自体と水面遮蔽材の下面に滞留する余剰窒素ガスの作用により、水面の大気遮蔽を行って酸素の溶解を防止し溶存酸素量を低レベルに維持する提案を行った。
【０００４】
上記水面遮蔽材を図３により説明すると、図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、鍔付きボール５０は、樹脂製の円板５１の上下に、円板５１より小径で内部が中空に形成された樹脂製の上部半球５２および下部半球５３が熱溶着にて固着され、円板５１の外周に鍔部５４が形成されている。下部半球５３の底部には注水孔５５が形成され、また上部には空気抜孔５６が形成され、さらに、下部半球の内部には、比重が１より小さい重り５７が挿入されている。この鍔付きボール５０を蓄熱槽内へ投入したとき、図３（Ｃ）に示すように、下部半球５３が上側になった状態で水面に落ちた場合、重り５７が下部半球５３内を転がって移動するため、図示矢印に示す如く、下部半球５３が下側に位置するように回転し、その後、図３（Ｄ）に示すように、下部半球５３内には、注水孔５５から水が浸水し、円板５１が水平になるように配置される。この鍔付きボール５０の多数を蓄熱槽の水面に浮かべると隣接する鍔付きボール５０の鍔５４同士が重なり合って水面の大気遮蔽を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その後の実証試験の過程において、上記従来の鍔付きボールは、搬送および敷設に手間がかかること、また、蓄熱水に外乱等により水流が発生した場合や水位変動が発生した場合に大気遮蔽が不完全になることが判明した。これは、円板５１と上部半球５２および下部半球５３が熱溶着にて固着されているため、水流や水位変動があると、熱溶着が不十分な箇所から上部半球５２に水が侵入し、図３（Ｅ）に示すように鍔部５４が傾いたり、図３（Ｆ）に示すように鍔部５４が水中に没して大気遮蔽が不十分になってしまうためである。特に、竪型蓄熱槽においては、水位変動が大きく、また水槽上部に水面遮蔽材を投入する足場があるため、水位変動の影響が顕著であるという問題を有している。なお、上記水位変動は、客先のサージタンクから市水を補給した場合に水位が上昇し、増設工事、メンテナンス等での水抜き時に水位が低下する。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、水位変動が発生した際、また、蓄熱水に外乱等により水流が発生した場合でも、容易に初期の水面遮蔽の状態に復元させることができる蓄熱槽の水面遮蔽材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、蓄熱式空調装置の蓄熱槽の水面に多数浮遊させることにより前記水面を覆うようにして大気と遮蔽する水面遮蔽材であって、比重が１未満の合成樹脂製のボール部材と前記ボール部材の中心から所定距離だけ離れた位置に設けられた比重が１未満の合成樹脂製のリング状の鍔部材とからなり、前記中心を前記水面下にして前記鍔部材が前記水面上に位置するように前記ボール部材及び鍔部材の比重並びに前記所定距離を調整することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図２は、本発明が適用される蓄熱式空調装置の例を示す全体構成図である。なお、本例は、平型蓄熱槽の例で説明しているが、本発明は、水位変動の大きい竪型蓄熱槽に好適に採用されるものである。
【０００９】
蓄熱槽１内の蓄熱水２は、配管３、４および熱源側ポンプ５により熱源装置６に循環される。熱源装置６は周知のヒートポンプ装置または冷凍機とボイラーを組み合わせた装置であり、冷却または加熱された蓄熱水２は、配管７、８および利用側ポンプ９により熱交換器１０に循環され、熱交換器１０で熱交換された冷温水は建物の負荷側に供給される。そして、蓄熱槽１には窒素置換装置１１が接続される。窒素置換装置１１は、配管１２、１３を介して接続される窒素置換用ポンプ１４と、窒素置換用ポンプ１４の吸い込み側に窒素ガスを供給する減圧弁１５および窒素ガスボンベ１６からなる窒素ガス供給装置とから構成されている。
【００１０】
上記構成からなる蓄熱式空調装置の作用について説明する。窒素置換用ポンプ１４を運転し蓄熱水２を循環させるとき、窒素ガス供給装置１６、１５から窒素ガスをポンプ吸い込み側に供給すると、水はポンプでかき混ぜられると共にポンプの羽で加圧されるために、気体飽和量を増大させる側に作用し、周囲が細かな窒素ガス粒子で満たされていると、この加圧撹拌作用により酸素が窒素に入れ替わる。このようにして、蓄熱槽１内の蓄熱水２は、しだいに酸素が窒素に置換され溶存酸素の割合を低下させた状態となる。脱気された酸素および余剰の窒素ガスは蓄熱槽１の水面から大気中に放出される。
【００１１】
しかし、水は窒素より酸素の方が溶存し易い特徴を有するため、弱いながらも窒素に置換された水は、大気と接触すると溶存窒素が酸素に再置換する方向に作用する。そこで、この大気中の酸素の再置換を防止し、また、窒素置換中の余剰窒素ガスを水面下で保持するために、蓄熱槽１内の蓄熱水２の水面上に多数の水面遮蔽材１７を浮遊させ、水面を隙間なく覆うようにして大気と遮蔽する構成を採用している。
【００１２】
図１は、本発明の水面遮蔽材の１実施形態を示し、図１（Ａ）は水面遮蔽材の平面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は作用を説明するための図、図１（Ｄ）は水面に浮かんだ水面遮蔽材の平面図、図１（Ｅ）は水面に浮かんだ水面遮蔽材の側面図である。
【００１３】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）において、水面遮蔽材１７は、球状のボール部材２０と、ボール部材２０の中心から所定距離Ｌだけ離れた位置に設けられたリング状の鍔部材２１から構成されている。ボール部材２０および鍔部材２１は、比重が１未満の合成樹脂（好ましくは発泡樹脂）で作られ、鍔部材２１が水面Ｗ上に位置するように、ボール部材２０および鍔部材２１の比重および鍔部材２１の中心からの距離Ｌを調整する。このとき、鍔部材２１に対して下部ボール部２０ａは、上部ボール部２０ｂより重さが大きいので、水流の変化があっても下部ボール部２０ａが水中に没するように安定した状態で浮くことになる。
【００１４】
鍔部材２１は、ボール部材２０に熱溶着或いは接着材により固着してもよいし、ボール部材２０と鍔部材２１を一体に成型してもよい。ボール部材２０の直径は、例えば４０ｍｍ程度とし、鍔部材２１の直径は例えば６０ｍｍ程度が好ましい。また、ボール部材２０および鍔部材２１の形状は、それぞれ球、円に限定されるものではなく、これに近似した種々の形状の採用が可能である。
【００１５】
上記構成からなる水面遮蔽材１７の作用について説明する。蓄熱槽１内で水位変動が発生した際、また、蓄熱水に外乱等により水流が発生した場合、図１（Ｃ）に示すように、下部ボール部２０ａが上側になった状態で水中に沈んだ場合でも、下部ボール部２０ａの重みにより、図示矢印に示す如く、鍔部材２１に回転力が作用し下部ボール部２０ａが下側になるようにして回動して浮き上がり、その後、鍔部材２１が水面上に位置するように配置される。
【００１６】
その結果、水面遮蔽材自体が水中で不安定な状態でとどまることがなく、そのため、水面遮蔽材の配列が乱れた場合に容易に初期の水面遮蔽の状態に復元させることができ、図１（Ｄ）、図１（Ｅ）に示すように隣接する水面遮蔽材１７の鍔部材２１が等寸法のため互いに重なり合って隙間なく水面を覆い、また、水面遮蔽材１７の下面には余剰窒素ガスが滞留されるため、大気との遮蔽が確実に行われ、酸素の再置換を防止し、溶存酸素を低レベルに維持することが可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の水面遮蔽材は、水面において安定で水中において不安定な形状を採用したため、水位変動が発生した際、また、蓄熱水に外乱等により水流が発生した場合でも、水面遮蔽材の復元力が強いため、水面遮蔽材自体が水中で不安定な状態でとどまることがなく、そのため、水面遮蔽材の配列が乱れた場合に容易に初期の水面遮蔽の状態に復元させることができる。また、水面遮蔽材投入時にも、まとまった数の水面遮蔽材を一挙に投入しても、水中および水面において拡散し、安定した水面遮蔽を達成することができる。
【００１８】
また、本発明の水面遮蔽材は、気液界面を密実に遮蔽することができ、また、遮蔽の効果も安定しているため、気液界面からの水蒸気の発生を十分に押さえることができる。このため、蒸発潜熱の損失がなくなるため、蓄熱槽水の熱損失が極端に少なくなり、通常の蓄熱槽躯体天井部分に施工される防水層＋断熱材のうち断熱材を省略もしくは薄くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水面遮蔽材の１実施形態を示し、図１（Ａ）は水面遮蔽材の平面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は作用を説明するための図、図１（Ｄ）は水面に浮かんだ水面遮蔽材の平面図、図１（Ｅ）は水面に浮かんだ水面遮蔽材の側面図である。
【図２】本発明が適用される蓄熱式空調装置の例を示す全体構成図である。
【図３】従来の水面遮蔽材を示し、図３（Ａ）は断面図、図３（Ｂ）は平面図、図３（Ｃ）〜図３（Ｆ）は作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…蓄熱槽
１７…水面遮蔽材
２０…ボール部材
２１…鍔部材
【図１】
0003811838.tif 000002
【図２】
0003811838.tif 000003
【図３】
0003811838.tif 000004