JPS6373041A - 熱保存システム - Google Patents
熱保存システムInfo
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- JPS6373041A JPS6373041A JP62206214A JP20621487A JPS6373041A JP S6373041 A JPS6373041 A JP S6373041A JP 62206214 A JP62206214 A JP 62206214A JP 20621487 A JP20621487 A JP 20621487A JP S6373041 A JPS6373041 A JP S6373041A
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- ice bed
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は熱保存システム、特に空調用水熱保存システム
に関するものである。
に関するものである。
(従来の技術)
熱保存システムでは、冷却が不必要なピーク時でない時
間中に氷が造られ、保存タンクに保存される。空調が必
要な場合には、保存した氷を溶かして所要の冷却を提供
する。保存タンクからの冷ブライン(brine)は空
気処理配置を循垣し、あたたまった溶液として保存タン
クに戻る。このあたたまった溶液は保存タンク中の一定
の氷をとかし、これとともに冷却される。この行程は連
続的なものであって、保存タンク中の水がすべて溶ける
まで継続することができる。かかるシステムは、198
4年1月lO日に提出された米国特許出願第858,2
48号に開示されているが、この明細書全体は参照によ
って本明細書に盛込まれるものである。当該保存タンク
では、水は熱保存型熱交換器内の液相冷媒から分離され
、熱保存型熱交換器内で多孔質の氷ベッドおよび2次冷
媒浴を形成する。これにより、冷却段階時には、濃密な
多孔質氷ベッドがMvIされ、冷却需要状態のピーク時
には、加熱冷奴がこの氷ベッドに送られ、保存エネルギ
ーを回復することができる。
間中に氷が造られ、保存タンクに保存される。空調が必
要な場合には、保存した氷を溶かして所要の冷却を提供
する。保存タンクからの冷ブライン(brine)は空
気処理配置を循垣し、あたたまった溶液として保存タン
クに戻る。このあたたまった溶液は保存タンク中の一定
の氷をとかし、これとともに冷却される。この行程は連
続的なものであって、保存タンク中の水がすべて溶ける
まで継続することができる。かかるシステムは、198
4年1月lO日に提出された米国特許出願第858,2
48号に開示されているが、この明細書全体は参照によ
って本明細書に盛込まれるものである。当該保存タンク
では、水は熱保存型熱交換器内の液相冷媒から分離され
、熱保存型熱交換器内で多孔質の氷ベッドおよび2次冷
媒浴を形成する。これにより、冷却段階時には、濃密な
多孔質氷ベッドがMvIされ、冷却需要状態のピーク時
には、加熱冷奴がこの氷ベッドに送られ、保存エネルギ
ーを回復することができる。
氷の細粒が懸濁状態に保持されている、部分的に凍結し
た冷媒溶液を造り出すには、 1985年11月 5日
に交付された米国特許第4.551,159号(ボルト
シュタイン)に記載しであるタイプの製氷機を上述のシ
ステムとともに使用することができる。なおこの米国特
許の明細書全体は、参照によって本明細書に盛込むもの
である。
た冷媒溶液を造り出すには、 1985年11月 5日
に交付された米国特許第4.551,159号(ボルト
シュタイン)に記載しであるタイプの製氷機を上述のシ
ステムとともに使用することができる。なおこの米国特
許の明細書全体は、参照によって本明細書に盛込むもの
である。
(発明が解決しようとする問題点)
実際には、上述のシステムでは、加熱プラインは氷ベッ
ドの孔を均一に通過せず、氷ベッドの中央または西側に
形成されたチャンネルを通って流れる傾向がある。効率
的に動作する熱保存システムでは、加熱溶液を氷ベッド
にむらなく通し、氷の溶解を最大のものとすることが大
事である。
ドの孔を均一に通過せず、氷ベッドの中央または西側に
形成されたチャンネルを通って流れる傾向がある。効率
的に動作する熱保存システムでは、加熱溶液を氷ベッド
にむらなく通し、氷の溶解を最大のものとすることが大
事である。
上述の欠点を除去するかまたは軽減することが本発明の
目的である。
目的である。
(問題点を解決するための手段、作用)従って本発明が
その一側面として提供するのは、第1入力を介して、氷
の細粒を水溶液に溶かしたスラリーで、濃度がその共晶
濃度未満のものを受取るほか、第2入力を介して、加熱
水溶液をも受取り、出力を介して液相冷媒を排出する熱
保存型熱交換器であって、氷の細粒と溶液は多孔質の氷
ベフドおよび実質的に氷のない溶液として本然交換器内
に保存され、また本然交換器内の氷ベッド上方には配分
手段が設けられていて、加熱溶液を多孔質氷ベッドに均
一に配分する。熱保存型熱交換器である。
その一側面として提供するのは、第1入力を介して、氷
の細粒を水溶液に溶かしたスラリーで、濃度がその共晶
濃度未満のものを受取るほか、第2入力を介して、加熱
水溶液をも受取り、出力を介して液相冷媒を排出する熱
保存型熱交換器であって、氷の細粒と溶液は多孔質の氷
ベフドおよび実質的に氷のない溶液として本然交換器内
に保存され、また本然交換器内の氷ベッド上方には配分
手段が設けられていて、加熱溶液を多孔質氷ベッドに均
一に配分する。熱保存型熱交換器である。
配分手段は第2入力に接続するのが望ましい。
配分手段はノズル・ヘッダ上に配置した複数のノズルを
備えているのが望ましい、このノズル番ヘッダは回転可
能であるのが望ましい。
備えているのが望ましい、このノズル番ヘッダは回転可
能であるのが望ましい。
モータを使用してノズル・ヘッダを回転させてもよい、
ノズルは垂直方向に傾斜させることができる。
ノズルは垂直方向に傾斜させることができる。
出力は氷ベッド下方に配置し、また第2入力は氷ベッド
上方に配置するのが望ましい、配分手段は氷ベッドの溶
液を回収し、溶液を氷ベッド下方に排出するバイパス手
段を備えているのが望ましい。
上方に配置するのが望ましい、配分手段は氷ベッドの溶
液を回収し、溶液を氷ベッド下方に排出するバイパス手
段を備えているのが望ましい。
配分手段はモータによって回転可能なカッタを有してい
て、1回転ごとに氷ベッドの既定の厚みを切断するのが
望ましい。
て、1回転ごとに氷ベッドの既定の厚みを切断するのが
望ましい。
本発明が別の側面で提供するのは、熱源と、冷却用放熱
器と、熱保存型熱交換器とを有し。
器と、熱保存型熱交換器とを有し。
熱エネルギーが2次冷媒の循環によって周期的に′pE
精・排出される熱ポンプであって、(i)2次冷媒は、
濃度がその共晶濃度未満である水溶液であり、 (ii)冷却用放熱器は、水溶液を適冷し、過’tb2
次冷媒を造り出すのに適していて、この過冷2次冷媒は
部分的に凍結し、また氷の懸濁細粒を含んでおり、 (iii)熱保存型熱交換器は保存室を有していて、 (iマ)保存室と冷却用放熱器とを連結し、過冷2次冷
媒を入れる第1入力が設けられているため、過冷2次冷
媒が入った時点で、氷の細粒は液相冷媒から分離して多
孔質の氷ベッドおよび実質的に氷が含まれない溶液を形
成し、 (v)保存室と連絡する第1出力が設けられており、こ
の第1出力は保存室から液相冷媒を排出して冷却用放熱
器に循環させる第1冷却用放熱器出力と、保存室から液
相冷媒を排出して熱源に再循環させる第2熱源出力を有
しており、 (vi)保存室と熱源を連絡する第2入力が設けられて
いて、加熱冷媒を熱源から保存室に入れるほか、 (vii)配分手段が設けられていて、この配分手段は
熱保存型熱交換器内の氷ベッド上方に配設可能であり、
加熱冷媒を多孔質氷ベッドに均一に配分する、熱ポンプ
である。
精・排出される熱ポンプであって、(i)2次冷媒は、
濃度がその共晶濃度未満である水溶液であり、 (ii)冷却用放熱器は、水溶液を適冷し、過’tb2
次冷媒を造り出すのに適していて、この過冷2次冷媒は
部分的に凍結し、また氷の懸濁細粒を含んでおり、 (iii)熱保存型熱交換器は保存室を有していて、 (iマ)保存室と冷却用放熱器とを連結し、過冷2次冷
媒を入れる第1入力が設けられているため、過冷2次冷
媒が入った時点で、氷の細粒は液相冷媒から分離して多
孔質の氷ベッドおよび実質的に氷が含まれない溶液を形
成し、 (v)保存室と連絡する第1出力が設けられており、こ
の第1出力は保存室から液相冷媒を排出して冷却用放熱
器に循環させる第1冷却用放熱器出力と、保存室から液
相冷媒を排出して熱源に再循環させる第2熱源出力を有
しており、 (vi)保存室と熱源を連絡する第2入力が設けられて
いて、加熱冷媒を熱源から保存室に入れるほか、 (vii)配分手段が設けられていて、この配分手段は
熱保存型熱交換器内の氷ベッド上方に配設可能であり、
加熱冷媒を多孔質氷ベッドに均一に配分する、熱ポンプ
である。
本発明がさらに別の側面で提供するのは、濃度が共晶濃
度未満の加熱水溶液を冷却水溶液浴内の多孔質氷ベッド
にムラなく配分する方法であって、多孔質氷ベッド表面
の複数の位置に加熱溶液をスプレーするステップを有す
る方法である。
度未満の加熱水溶液を冷却水溶液浴内の多孔質氷ベッド
にムラなく配分する方法であって、多孔質氷ベッド表面
の複数の位置に加熱溶液をスプレーするステップを有す
る方法である。
本発明がさらに別の側面で提供するのは、濃度が共晶濃
度未満の加熱水溶液を熱保存型熱交換器の水溶液浴内多
孔質氷ベッドに均一に配分する方法であって、氷を浴の
水レベル以上に浮揚させるステップを有する方法である
。
度未満の加熱水溶液を熱保存型熱交換器の水溶液浴内多
孔質氷ベッドに均一に配分する方法であって、氷を浴の
水レベル以上に浮揚させるステップを有する方法である
。
本発明がさらに別の側面で提供するのは、6度が共晶濃
度未満の加熱水溶液を熱保存型熱交換器の水溶液浴内多
孔質氷ベッドに均一に配分する方法であって、熱交換器
底部の冷却溶液を回収するステップと、熱交換器上部の
加熱溶液を氷ベッド上の複数の位置に入れるステップと
、つづいて熱交換器上部の冷却溶液を氷ベッド上に回収
するステップと、熱交換器底部の加熱溶液を入れるステ
ップとから成る方法である9本発明が提供する配分手段
により、加熱液体は多孔質氷ベッドに均一に配分されて
、加熱溶液と氷ベッド間の熱伝達が向上し、これにより
熱保存型熱交換器の効率が向上する。
度未満の加熱水溶液を熱保存型熱交換器の水溶液浴内多
孔質氷ベッドに均一に配分する方法であって、熱交換器
底部の冷却溶液を回収するステップと、熱交換器上部の
加熱溶液を氷ベッド上の複数の位置に入れるステップと
、つづいて熱交換器上部の冷却溶液を氷ベッド上に回収
するステップと、熱交換器底部の加熱溶液を入れるステ
ップとから成る方法である9本発明が提供する配分手段
により、加熱液体は多孔質氷ベッドに均一に配分されて
、加熱溶液と氷ベッド間の熱伝達が向上し、これにより
熱保存型熱交換器の効率が向上する。
氷ベッド上にノズルが一定間隔で配置した場合、加熱液
体はベッドの表面全体に行渡り、氷と水の接触が増大す
る。ノズルを有する回転可能ヘッダを使用し、ブライン
を氷表面にあって氷ベッドに入り込ませるようにするの
が望ましい。この措置により一定の氷が切断され、ブラ
インと混合して、スラリーを形成する。この切断と混合
措置により、氷と暖たかいブライン間の接触領域が増大
する。
体はベッドの表面全体に行渡り、氷と水の接触が増大す
る。ノズルを有する回転可能ヘッダを使用し、ブライン
を氷表面にあって氷ベッドに入り込ませるようにするの
が望ましい。この措置により一定の氷が切断され、ブラ
インと混合して、スラリーを形成する。この切断と混合
措置により、氷と暖たかいブライン間の接触領域が増大
する。
フロートを使用して氷ベッドを溶液上に支持し、ベッド
の流れ抵抗に抗する妥当なヘッド(head)とするの
が望ましい、カッタにより、氷の細粒は相互に一層分離
され、氷とブラインとの接触領域はさらに増大する。バ
イパス手段を適切に使用することにより、溶液が氷と接
触する時間はさらに長くなる。
の流れ抵抗に抗する妥当なヘッド(head)とするの
が望ましい、カッタにより、氷の細粒は相互に一層分離
され、氷とブラインとの接触領域はさらに増大する。バ
イパス手段を適切に使用することにより、溶液が氷と接
触する時間はさらに長くなる。
(実施例)
以下、図面を参照しつつ1本発明の詳細な説明する。
第1A図を参照すると、米国特許出願第858,246
号に示したものと類似の熱保存システムlOは、入口管
16を介して熱保存型熱交換器14に接続された製氷配
置12を備えていることが分る。
号に示したものと類似の熱保存システムlOは、入口管
16を介して熱保存型熱交換器14に接続された製氷配
置12を備えていることが分る。
この入口管16は、熱交換器14内の底部20付近に延
びた冷却液体配分部18を有しており、この配分部には
長さ方向に配分ノズル22が一定間隔で配置されている
。
びた冷却液体配分部18を有しており、この配分部には
長さ方向に配分ノズル22が一定間隔で配置されている
。
熱保存型熱交換器は保存室24を画定する保存タンクを
備えている。遮断壁26は5保存室を第1区画2日およ
び第2区画30に区分している。l!!断壁26は多孔
性であって、液体は通過するが、氷は通過できない。
備えている。遮断壁26は5保存室を第1区画2日およ
び第2区画30に区分している。l!!断壁26は多孔
性であって、液体は通過するが、氷は通過できない。
熱交換器の底部20にある第1出口管32は第2区画3
0から製氷配置12へと戻っている。第2出口管34は
第1出口管32に隣接する第2区画からポンプ35を通
って熱源36の入口35に延びている。熱源の出口37
は、パイプ38によりT型接合部39を介して、第1出
口管32に通じる再循環パイプ40と、熱保存型熱交換
器の上部に通じる第2人口管42とに接続されている。
0から製氷配置12へと戻っている。第2出口管34は
第1出口管32に隣接する第2区画からポンプ35を通
って熱源36の入口35に延びている。熱源の出口37
は、パイプ38によりT型接合部39を介して、第1出
口管32に通じる再循環パイプ40と、熱保存型熱交換
器の上部に通じる第2人口管42とに接続されている。
この第2人口管42は加熱液体配分部44を有していて
、この配分部は熱保存型熱交換器14内の上部43付近
に延びている0本配分部44は、その長さ方向にノズル
48を有している。
、この配分部は熱保存型熱交換器14内の上部43付近
に延びている0本配分部44は、その長さ方向にノズル
48を有している。
熱保存型熱交換器の動作は下記のとおりである。濃度が
共晶濃度未満の水溶液中に懸濁した氷の細粒から成る適
冷冷媒が製氷配置12で造り出され、パイプ1Bを通っ
て熱保存型熱交換器内へと送られる。この適冷冷奴は氷
ベッド25と液浴27とに分離する。一定量の液体が熱
保存型熱交換器から第1および第2出口管32および3
4に存在する。第2出口管34内の液体は、この液体を
加熱する熱源36内へとポンプで供給される。
共晶濃度未満の水溶液中に懸濁した氷の細粒から成る適
冷冷媒が製氷配置12で造り出され、パイプ1Bを通っ
て熱保存型熱交換器内へと送られる。この適冷冷奴は氷
ベッド25と液浴27とに分離する。一定量の液体が熱
保存型熱交換器から第1および第2出口管32および3
4に存在する。第2出口管34内の液体は、この液体を
加熱する熱源36内へとポンプで供給される。
ついでこの液体は、パイプ38を通って、第1出口管3
2と接続している再循環パイプ40に送られ、製氷配置
12内へとポンプで戻されるか、氷へラド25内の加熱
液体をノズル46を介して配分部44に配分する第2人
口管42に送られる。
2と接続している再循環パイプ40に送られ、製氷配置
12内へとポンプで戻されるか、氷へラド25内の加熱
液体をノズル46を介して配分部44に配分する第2人
口管42に送られる。
製氷配置12は、米国特許第4,551,159号(ボ
ルトシュタイン)に示されているものと類似しているの
が望ましいが、濃度が共晶濃度未満の水溶液に懸濁する
氷の細粒を造る製氷機であれ1f、任意のものが使用で
きる。熱源36は熱負荷配置で、冷却コイル、太陽熱収
集器、チラー等の形態の熱交換器であればよい。
ルトシュタイン)に示されているものと類似しているの
が望ましいが、濃度が共晶濃度未満の水溶液に懸濁する
氷の細粒を造る製氷機であれ1f、任意のものが使用で
きる。熱源36は熱負荷配置で、冷却コイル、太陽熱収
集器、チラー等の形態の熱交換器であればよい。
代替保存システム10′ を第1B図に示す、第1A図
の要素と類似した要素は、第1A図と同じ番号で示し、
その後に記号′を付ける0本システムlO′ の製氷配
置12′ は、熱交換器入口管16′ を介して、熱保
存型熱交換器14′の上部99に接続されている。この
入口管には、液体配分部44′があって、これは熱交換
器14”内の上部99の近くに延びている。熱保存型熱
交換器14′ は、基本的に第1A図に示したものと同
一である。
の要素と類似した要素は、第1A図と同じ番号で示し、
その後に記号′を付ける0本システムlO′ の製氷配
置12′ は、熱交換器入口管16′ を介して、熱保
存型熱交換器14′の上部99に接続されている。この
入口管には、液体配分部44′があって、これは熱交換
器14”内の上部99の近くに延びている。熱保存型熱
交換器14′ は、基本的に第1A図に示したものと同
一である。
第1熱保存型熱交換器出口管32′は、熱保存型熱交換
器から延びて、3方弁IQQで終端している。このバル
ブ100は、バイパス・パイプ102および熱源入口管
104に接続されている。
器から延びて、3方弁IQQで終端している。このバル
ブ100は、バイパス・パイプ102および熱源入口管
104に接続されている。
熱源入口管104は、ファン・コイルとして図示されて
いる熱源38′ へと通じている。
いる熱源38′ へと通じている。
熱源出口管10Bが熱源36′ から出ている。
チェック・バルブ108がこの出口管にあって、流れを
1方向だけとしている。バイパス・パイプ102は、チ
ェック・バルブ後方の熱源出口管10Bに接続されてい
る。熱源出口管106は、製氷配置12′ に接続され
ている。
1方向だけとしている。バイパス・パイプ102は、チ
ェック・バルブ後方の熱源出口管10Bに接続されてい
る。熱源出口管106は、製氷配置12′ に接続され
ている。
本システム10′ は次のように動作する。ピーク時で
ない時間、即ち夜間には、濃度が共晶濃度未満の水溶液
中に懸濁させた氷の細粒から成る適冷冷媒が成否配置1
2′で造り出され、パイプ16′ を通って、熱保存型
熱交換器内へと送られる。この適冷冷媒は、氷ベッド2
5′ および溶液浴27′ へと分れる。一定量の液体
が熱保存型熱交換器14′ から熱保存型熱交換器出口
管32′に存在する。3方弁100は、熱源入口管10
4への接続が閉じ、バイパス・パイプ102への接続が
開となるバイパス位置へと移動する。従って、パイプ3
2′内の液体は、バイパス・パイプ102および熱源出
口管106を通って製氷配置12′ へ入る。チェック
・バルブ108により、バイパス・パイプ102内の液
体が熱源36′ へと流れるのを防IFする。従ってピ
ーク時でない時間には、氷が熱交換器14′内に蓄積す
る。
ない時間、即ち夜間には、濃度が共晶濃度未満の水溶液
中に懸濁させた氷の細粒から成る適冷冷媒が成否配置1
2′で造り出され、パイプ16′ を通って、熱保存型
熱交換器内へと送られる。この適冷冷媒は、氷ベッド2
5′ および溶液浴27′ へと分れる。一定量の液体
が熱保存型熱交換器14′ から熱保存型熱交換器出口
管32′に存在する。3方弁100は、熱源入口管10
4への接続が閉じ、バイパス・パイプ102への接続が
開となるバイパス位置へと移動する。従って、パイプ3
2′内の液体は、バイパス・パイプ102および熱源出
口管106を通って製氷配置12′ へ入る。チェック
・バルブ108により、バイパス・パイプ102内の液
体が熱源36′ へと流れるのを防IFする。従ってピ
ーク時でない時間には、氷が熱交換器14′内に蓄積す
る。
ピーク時間、即ち日中では、製氷配置が遮断される。3
方弁は、バイパス・パイプ102への接続が閉となり、
熱源入口管104への接続が開となって熱源位置へと移
動する。熱交換器14′からの液体は出口管32′ を
通って熱源入口管104へ行き、ついで熱源36′ を
通り、ここで加熱される。この加熱液体は、熱源出口管
106、製氷配置12′ および入口管16′を通って
、熱交換器14′へ戻る。
方弁は、バイパス・パイプ102への接続が閉となり、
熱源入口管104への接続が開となって熱源位置へと移
動する。熱交換器14′からの液体は出口管32′ を
通って熱源入口管104へ行き、ついで熱源36′ を
通り、ここで加熱される。この加熱液体は、熱源出口管
106、製氷配置12′ および入口管16′を通って
、熱交換器14′へ戻る。
熱交換器14′ では、液体は氷ベッド25′ を通っ
て冷却される。
て冷却される。
また、ピーク時間時では、製氷配置を入れ、液体を予冷
するものの凍結させない妥当な温度で動作させることも
できよう。従って、冷却負荷の一部が除去されてから、
液体が熱交換器14′ に入る。負荷が熱交換器14′
と製氷配置12′ 間に分割されるため、この双方は
小型化できる。
するものの凍結させない妥当な温度で動作させることも
できよう。従って、冷却負荷の一部が除去されてから、
液体が熱交換器14′ に入る。負荷が熱交換器14′
と製氷配置12′ 間に分割されるため、この双方は
小型化できる。
第2図に示すのは、第1A図と第1B図のいずれかに使
用したごとき熱保存型熱交換器であるが、この場合、第
1A図および第1B図に示す従来型設計の液体配分部4
4は氷ベッド内に位置決めされているのに対し、熱保存
型熱交換器14aに通じる液体配分部44aは氷ベッド
25上方に位置決めされている。従って一定間隔で配置
ノズル46aは、氷ベッド25の表面に直接スプレーを
行うことになる。この構成によれば、温ブラインを氷ベ
ッドの面全体に配分することができるので、氷と水との
可能接触範囲は最大となり、ブラインが水面を迂回する
ことは避けられる。
用したごとき熱保存型熱交換器であるが、この場合、第
1A図および第1B図に示す従来型設計の液体配分部4
4は氷ベッド内に位置決めされているのに対し、熱保存
型熱交換器14aに通じる液体配分部44aは氷ベッド
25上方に位置決めされている。従って一定間隔で配置
ノズル46aは、氷ベッド25の表面に直接スプレーを
行うことになる。この構成によれば、温ブラインを氷ベ
ッドの面全体に配分することができるので、氷と水との
可能接触範囲は最大となり、ブラインが水面を迂回する
ことは避けられる。
第3A図および第4A図には、加熱溶液を氷ベッドの表
面に配分する代替手段を示す、配分部44の代わりに配
分要素49を用いる。第3A図に示すのはヘッダ48で
あって、これにはノズル5oが取付けられている。この
ノズル50は垂直方向へと時計回りにわずかながら傾斜
している。このヘッダ48はバイブ52へと接続されて
いるが、このバイブ52は、熱交換器の中央56から前
記第2人口管42へと通じているパイプ53に、ピボッ
ト状に連結されている。パイプ52にはモータ54が取
付けられていて、ヘッダ4日を駆動する。動作蒔、モー
タ54により、ヘッダ48は時計方向に回転し、加熱溶
液は第2人口管42を通ってノズル50からスプレーさ
れる。
面に配分する代替手段を示す、配分部44の代わりに配
分要素49を用いる。第3A図に示すのはヘッダ48で
あって、これにはノズル5oが取付けられている。この
ノズル50は垂直方向へと時計回りにわずかながら傾斜
している。このヘッダ48はバイブ52へと接続されて
いるが、このバイブ52は、熱交換器の中央56から前
記第2人口管42へと通じているパイプ53に、ピボッ
ト状に連結されている。パイプ52にはモータ54が取
付けられていて、ヘッダ4日を駆動する。動作蒔、モー
タ54により、ヘッダ48は時計方向に回転し、加熱溶
液は第2人口管42を通ってノズル50からスプレーさ
れる。
ノズルは、ヘッダの回転方向と逆の方向に随時向けるこ
とができるが、これにょリモータの必要はなくなる。こ
れはノズルからのスプレーがヘッダを駆動するからであ
る。モータの使用時にあっては、ノズルを下方、または
ヘッダの回転方向に向けることができる。
とができるが、これにょリモータの必要はなくなる。こ
れはノズルからのスプレーがヘッダを駆動するからであ
る。モータの使用時にあっては、ノズルを下方、または
ヘッダの回転方向に向けることができる。
自己駆動構成による氷融解について行った試験によると
、ノズルが通常の下方方向からヘッダの回転に逆の方向
へと約15〜20度傾いている場合に、氷の融解が良好
で均一になる。単位面積あたり6スプレ−GPM/ft
2という一様な割合いが達成できるようにノズルを選択
する。試験によると、自己駆動回転ヘッダに比べてモー
タ駆動回転ヘッダを使用するほうが氷の融解が効率的に
なることが分った。また、ノズルを下方に向けたときに
比べて、ノズルを回転ヘッダの方向に傾けたときの方が
融解は良好となった。
、ノズルが通常の下方方向からヘッダの回転に逆の方向
へと約15〜20度傾いている場合に、氷の融解が良好
で均一になる。単位面積あたり6スプレ−GPM/ft
2という一様な割合いが達成できるようにノズルを選択
する。試験によると、自己駆動回転ヘッダに比べてモー
タ駆動回転ヘッダを使用するほうが氷の融解が効率的に
なることが分った。また、ノズルを下方に向けたときに
比べて、ノズルを回転ヘッダの方向に傾けたときの方が
融解は良好となった。
しかしながら、ノズルをヘッダの回転方向に傾けた場合
には、ヘッダを回すのに必要な電力は大きくなる。
には、ヘッダを回すのに必要な電力は大きくなる。
回転ヘッダを使用することにより、プラインは水面にあ
たって氷ベッドに突き入り、一定の氷を切断し、この氷
をブラインと混じてスラリーを形成する。この切断と混
合作用により、氷と温ブラインとの接触面積はさらに太
きくなる。
たって氷ベッドに突き入り、一定の氷を切断し、この氷
をブラインと混じてスラリーを形成する。この切断と混
合作用により、氷と温ブラインとの接触面積はさらに太
きくなる。
第3B図および第4B図は、第3A図および第4A図に
示した実施例の代替構成を示すものである。
示した実施例の代替構成を示すものである。
この構成では、ヘッダ488はL形状をしており、「L
」の下部にノズルが取付けられている。
」の下部にノズルが取付けられている。
第5図は熱保存型熱交換器の別の実施例を示すが、この
実施例では、フロート56が氷ベッド25の下方に挿入
されていて、氷ベッド25を浴の水レベル上に維持する
。このレベル差により、氷ベッド25の流れ抵抗に抗す
る十分なヘッダが与えられる0通常の溶解動作では、溶
解の開始時、一定のレベル差があるが、融解の進行につ
れてこのレベル差は減少する。フロート58により、氷
ベッドはいつも水レベル以上となる。フロートは、密度
がプラインの密度未満の任意の材料で構成できるほか、
氷を浮かしておくのに妥当な任意の構成のもので、例え
ばプレートや複数の相互連結シリンダ状フロートであれ
ばよい。このフロートは、第1図に示した標準加熱液体
配分部や、既に説明した第2図、第3A図、第3B図、
第4A図および第4B図に示す配分要素とともに使用す
ることができる。
実施例では、フロート56が氷ベッド25の下方に挿入
されていて、氷ベッド25を浴の水レベル上に維持する
。このレベル差により、氷ベッド25の流れ抵抗に抗す
る十分なヘッダが与えられる0通常の溶解動作では、溶
解の開始時、一定のレベル差があるが、融解の進行につ
れてこのレベル差は減少する。フロート58により、氷
ベッドはいつも水レベル以上となる。フロートは、密度
がプラインの密度未満の任意の材料で構成できるほか、
氷を浮かしておくのに妥当な任意の構成のもので、例え
ばプレートや複数の相互連結シリンダ状フロートであれ
ばよい。このフロートは、第1図に示した標準加熱液体
配分部や、既に説明した第2図、第3A図、第3B図、
第4A図および第4B図に示す配分要素とともに使用す
ることができる。
第6図には追加代替配分要素を示す、カッタ・ブレード
62を一端64に取付け、他端68をモータ68に連結
したシャフト80を備えたカッタ配置58が、その下部
が既定の距離だけ氷へラド25内へと入るように、熱保
存型熱交換器の上部に取付けられている。この方ツタ配
置はモータ68によって回転され、氷ベッド25の既定
の厚みを切断することができる。高融解量が達成できる
が、これはブラインが新たに切断した氷上へとスプレー
されるほか、切断動作時、氷の細粒が相互に十分隔離さ
れ、従って氷の細粒と温ブラインとの接触領域が大きく
なるからである。この切断配置は、第2図、第3図、第
3B図および第4B図に示すブライン配分要素とともに
使用することができる。
62を一端64に取付け、他端68をモータ68に連結
したシャフト80を備えたカッタ配置58が、その下部
が既定の距離だけ氷へラド25内へと入るように、熱保
存型熱交換器の上部に取付けられている。この方ツタ配
置はモータ68によって回転され、氷ベッド25の既定
の厚みを切断することができる。高融解量が達成できる
が、これはブラインが新たに切断した氷上へとスプレー
されるほか、切断動作時、氷の細粒が相互に十分隔離さ
れ、従って氷の細粒と温ブラインとの接触領域が大きく
なるからである。この切断配置は、第2図、第3図、第
3B図および第4B図に示すブライン配分要素とともに
使用することができる。
第7図には代替実施例を示すが、この実施例ではまた、
ブラインが配分要素44を介してタンクの上部に導入さ
れ、第2出口管34を介してタンクの底部から排出され
るか、パイプ70を介してタンクの底部に導入され、氷
ベッド25のレベルで排出される。この構成は第2図に
示したものと同一であるが、ただし一方の端を氷ベッド
25のレベルで接続し、また他方の端を熱保存型熱交換
器の第2区画30へと熱交換器14の底部20で接続し
たパイプ70が追加されている。熱保存型熱交換器を通
る加熱ブラインの流れは、底部での導入から熱交換器上
部近くの導入へと連続的に切換えられる9行程を通じて
のこの連続的な切換えにより、溶液はさらに長い時間水
と接触することになり、融解の効率性が高まる。上部と
底部との交互の切換えは、タイマや電磁弁を使用して連
続的に行うことができる。
ブラインが配分要素44を介してタンクの上部に導入さ
れ、第2出口管34を介してタンクの底部から排出され
るか、パイプ70を介してタンクの底部に導入され、氷
ベッド25のレベルで排出される。この構成は第2図に
示したものと同一であるが、ただし一方の端を氷ベッド
25のレベルで接続し、また他方の端を熱保存型熱交換
器の第2区画30へと熱交換器14の底部20で接続し
たパイプ70が追加されている。熱保存型熱交換器を通
る加熱ブラインの流れは、底部での導入から熱交換器上
部近くの導入へと連続的に切換えられる9行程を通じて
のこの連続的な切換えにより、溶液はさらに長い時間水
と接触することになり、融解の効率性が高まる。上部と
底部との交互の切換えは、タイマや電磁弁を使用して連
続的に行うことができる。
(発明の効果)
本発明の熱保存システムによれば、加熱液体は多孔質氷
ベッド上に均一に配分されて、加熱溶液と氷ベッド間の
熱伝達が促進され、熱交換効率が向上する効果が得られ
る。
ベッド上に均一に配分されて、加熱溶液と氷ベッド間の
熱伝達が促進され、熱交換効率が向上する効果が得られ
る。
第1A図は熱ポンプ・システムの概略図、第1B図は熱
ポンプ・システムの代替実施例の概略図、 第2図は加熱水配分要素を有する熱保存型熱交換器の概
略図、 第3A図および第3B図は、ノズルを取付けた回転可能
ヘッダを有する配分要素の正面図、第4A図および第4
B図は、第3A図および第3B図に示す配分要素を下方
から見た平面図、第5図は代替形態の配分要素を有する
熱保存型熱交換器の断面図、 第6図はスクレーパを有する熱保存型熱交換器の断面図
、 第7図は第2の代替配分要素を有する熱保存型熱交換器
の断面図である。 12、12’ ・・・製氷配置、 14、14′、 14a =−・熱交換器、16、42
・・・入口管、 32.34・・・出口管25、2
5′ ・・・氷ベッド、 27.27′・・・液浴38
、38′・・・熱源、 44、44′、 44a・・・加熱液体配分部4B、
50.50a・・・ノズル、48.48a・・・ヘッダ
58・・・カッタ配置、 62・・・カッタ・ブレード、
ポンプ・システムの代替実施例の概略図、 第2図は加熱水配分要素を有する熱保存型熱交換器の概
略図、 第3A図および第3B図は、ノズルを取付けた回転可能
ヘッダを有する配分要素の正面図、第4A図および第4
B図は、第3A図および第3B図に示す配分要素を下方
から見た平面図、第5図は代替形態の配分要素を有する
熱保存型熱交換器の断面図、 第6図はスクレーパを有する熱保存型熱交換器の断面図
、 第7図は第2の代替配分要素を有する熱保存型熱交換器
の断面図である。 12、12’ ・・・製氷配置、 14、14′、 14a =−・熱交換器、16、42
・・・入口管、 32.34・・・出口管25、2
5′ ・・・氷ベッド、 27.27′・・・液浴38
、38′・・・熱源、 44、44′、 44a・・・加熱液体配分部4B、
50.50a・・・ノズル、48.48a・・・ヘッダ
58・・・カッタ配置、 62・・・カッタ・ブレード、
Claims (41)
- (1)入力手段を介して、氷の細粒を水溶液に溶かした
スラリーで、濃度がその共晶濃度未満のものを受取るほ
か、前記入力手段を介し て、加熱溶液をも受取り、出力手段を介し て、溶液を排出する熱保存型熱交換器であって、前記氷
の細粒と溶液は多孔質の氷ベッドおよび実質的に氷の含
まれない溶液として本熱交換器内に分離保存され、また
本熱交換器内の前記氷ベッド上方には前記加熱溶液を前
記多孔質の氷ベッドに均一に配分する配分手段が設けら
れている、熱保存型熱交換器。 - (2)前記入力手段に前記配分手段が連結可能である、
特許請求の範囲第1項記載の熱交換 器。 - (3)前記配分手段がノズル・ヘッダ上に配置した複数
のノズルを備えている、特許請求の範囲第2項記載の熱
交換器。 - (4)前記ノズル・ヘッダが回転可能である、特許請求
の範囲第3項記載の熱交換器。 - (5)モータを使用して前記ノズル・ヘッダを回転させ
る、特許請求の範囲第4項記載の熱交換器。 - (6)前記ノズルが垂直方向に傾斜している、特許請求
の範囲第4項記載の熱交換器。 - (7)前記ノズルが垂直方向に傾斜している、特許請求
の範囲第5項記載の熱交換器。 - (8)前記ノズルがノズル・ヘッダの回転方向とは逆の
方向に傾斜していて、前記溶液がノズルを通過する際、
ノズルおよびヘッダが自己回転可能である、特許請求の
範囲第6項記載の熱交換器。 - (9)前記ノズルが前記ノズル・ヘッダの回転方向に傾
斜している、特許請求の範囲第7項記載の熱交換器。 - (10)前記出力手段が前記氷ベッドの下方に配置され
、前記入力手段が前記氷ベッドの上方に配置されている
、特許請求の範囲第1項記載の熱交換器。 - (11)前記出力手段が前記氷ベッドの下方に配置され
ているほか、前記入力手段は前記スラ リーを受取る第1入力と、前記加熱溶液を受取る第2入
力とを備え、前記第1入力は前記氷ベッドの上方に、第
2入力も氷ベッドの上方に配置されている、特許請求の
範囲第1項記載の熱交換器。 - (12)前記配分手段が、氷ベッドで溶液を回収し、該
氷ベッド下方に溶液を排出するバイパス手段を備えてい
る、特許請求の範囲第10項または第11項記載の熱交
換器。 - (13)前記配分手段が、1回転ごとに氷ベッドの既定
の厚みを切断する回転可能カッタを有しており、該カッ
タはモータによって回転可能となっている、特許請求の
範囲第3項、第4項または第5項記載の熱交換器。 - (14)前記配分手段が氷ベッドの底部に取付けた浮揚
手段を有していて、これにより氷ベッドが溶液の水レベ
ル以上に浮揚する、特許請求の範囲第1項記載の熱交換
器。 - (15)熱源、冷却用放熱器、および熱保存型熱交換器
を有し、熱エネルギーが第2次冷奴の循環によって周期
的に蓄積・排出される熱ポンプであって、 (i)前記第2次冷媒は、濃度がその共晶濃度未満であ
る水溶液であり、 (ii)前記冷却用放熱器は、前記水溶液を過冷し、過
冷2次冷媒を造り出すのに適して いて、該過冷2次冷媒は部分的に凍結し、 また氷の懸濁細粒を含んでおり、 (iii)前記熱保存型熱交換器は保存室を有していて
、 (iv)該保存室と冷却用放熱器とを連結し、前記過冷
2次冷媒を入れる入力手段が設け られて、過冷2次冷媒が入った時点で、氷 の細粒は液相冷媒から分離して多孔質の氷 ベッドおよび実質的に氷が含まれない溶液 を形成し、前記入力手段はまた、前記保存 室と熱源を連絡し、加熱冷媒を熱源から前 記保存室に入れ、 (v)前記保存室と連絡する出力手段が設けられていて
、液相冷媒を保存室から排出 し、前記熱源に再循環するほか、 (vi)前記熱保存型熱交換器内の氷ベッド上方に配分
手段が配置されていて、前記加熱 冷媒を前記多孔質氷ベッドに均一に配分す る、熱ポンプ。 - (16)前記入力手段に前記配分手段が接続可能である
、特許請求の範囲第15項記載の熱ポンプ。 - (17)前記配分手段が、ノズル・ヘッダ上に配置した
複数のノズルを備えた、特許請求の範囲第16項記載の
熱ポンプ。 - (18)前記ノズル・ヘッダが回転可能である、特許請
求の範囲第17項記載の熱ポンプ。 - (19)モータを使用してノズル・ヘッダを回転させる
、特許請求の範囲第18項記載の熱ポンプ。 - (20)前記ノズルが垂直方向に傾斜している、特許請
求の範囲第18項記載の熱ポンプ。 - (21)前記ノズルが垂直方向に傾斜している、特許請
求の範囲第19項記載の熱ポンプ。 - (22)前記ノズルがノズル・ヘッダの回転方向と逆の
方向に傾斜しており、前記溶液のノズル通過時、ノズル
とヘッダが自己回転可能である、特許請求の範囲第20
項記載の熱ポンプ。 - (23)前記ノズルがノズル・ヘッダの回転方向に傾斜
している、特許請求の範囲第21項記載の熱ポンプ。 - (24)前記出力手段が氷ベッドの下方に、前記入力手
段が氷ベッドの上方に配置されている、特許請求の範囲
第15項記載の熱ポンプ。 - (25)前記出力手段が前記氷ベッドの下方に配置され
ているほか、前記入力手段がスラリーを受取る第1入力
と、加熱水溶液を受取る第2入力とを備えていて、前記
第1入力は氷ベッドの下方に、前記第2入力は氷ベッド
の上方に配置されている、特許請求の範囲第15項記載
の熱ポンプ。 - (26)前記配分手段が、氷ベッドで溶液を回収し、該
氷ベッド下方に溶液を排出するバイパス手段を備えてい
る、特許請求の範囲第24項または第25項記載の熱ポ
ンプ。 - (27)前記配分手段が、1回転ごとに氷ベッドの既定
の厚みを切断する回転可能カッタを有しており、該カッ
タはモータによって回転可能となっている、特許請求の
範囲第17項、第18項または第19項記載の熱ポンプ
。 - (28)前記配分手段が氷ベッドの底部に取付けた浮揚
手段を有していて、これにより氷ベッドが溶液の水レベ
ル以上に浮揚する、特許請求の範囲第15項記載の熱ポ
ンプ。 - (29)濃度が共晶濃度未満の加熱水溶液を冷水溶液浴
内の多孔質氷ベッドに均一に配分する方法であって、該
多孔質氷ベッドの上面の複数の位置に加熱溶液をスプレ
ーするステップを有する、方法。 - (30)全表面へのスプレーが均一に行われ、また氷ベ
ッドの少なくとも一表面に一定の切断が行なわれるよう
に、スプレーの位置を移動するステップを追加具備した
、特許請求の範囲第29項記載の方法。 - (31)氷上面の既定の厚みを切断するステップを追加
具備した、特許請求の範囲第29項または第30項記載
の方法。 - (32)濃度が共晶濃度未満の加熱水溶液を熱保存型熱
交換器の水溶液浴内多孔質氷ベッドに均一に配分する方
法であって、氷を溶液の水レベル以上に浮揚させるステ
ップを備えた方 法。 - (33)濃度が共晶濃度未満の加熱水溶液を熱保存型熱
交換器の水溶液浴内多孔質氷ベッドに均一に配分する方
法であって、前記熱交換器の底部の冷却溶液を回収する
ステップと、熱交換器上部の加熱溶液を前記氷ベッド上
の複数の位置に入れるステップと、続いて熱交換器上部
の溶液を氷ベッド上に回収するステップと、前記熱交換
器底部の溶液を入れるステップとから成る方法。 - (34)前記各ステップが既定の間隔で繰返される、特
許請求の範囲第33項記載の方法。 - (35)低ピーク期間時、氷の細粒を水溶液に溶かした
スラリーで、濃度がその共晶濃度未満のものを造り出し
、該スラリーを熱交換領域に送り、氷の細粒と溶液を多
孔質の氷ベッドおよび実質的に氷が含まれない溶液とし
て熱交換器内に分離保存し、溶液を製氷領域に再循環さ
せるステップと、 ピーク期間等、溶液を冷却用放熱器領域に 通して、該溶液を加熱し、加熱溶液を前記熱交換領域内
の多孔質氷ベッドに再循環させ、同時に前記加熱溶液を
氷ベッド上からスプ レーすることによって加熱溶液を前記多孔質氷ベッドに
均一に配分するステップとから成る、熱保存を行う方法
。 - (36)前記加熱溶液が前記冷却用放熱器領域の通過後
、および前記多孔質氷ベッドへの再循環前に冷却される
、特許請求の範囲第35項記載の方法。 - (37)前記加熱溶液が前記氷ベッド表面の複数の位置
へのスプレーによって氷ベッドに配分される、特許請求
の範囲第35項記載の方法。 - (38)全表面へのスプレーが一様となり、前記氷ベッ
ドの少なくとも一表面に一定の切断が行なわれるように
、スプレーの位置が移動す る、特許請求の範囲第37項記載の方法。 - (39)氷の上面の既定の厚みを切断し、前記加熱溶液
を前記多孔質氷ベッドに配分するステップを追加具備し
た、特許請求の範囲第37項または第38項載の方法。 - (40)前記加熱溶液が、熱交換器底部の冷却溶液を回
収し、熱交換器上部の加熱溶液を前記氷ベッド上の複数
の位置に入れ、続いて熱交換器上部の溶液を氷ベッド上
に回収し、熱交換器底部の溶液を入れることによって配
分される、特許請求の範囲第35項記載の方法。 - (41)液体が既定の間隔で配分される、特許請求の範
囲第40項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US897876 | 1986-08-19 | ||
US06/897,876 US4809513A (en) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | Ice melting in thermal storage systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6373041A true JPS6373041A (ja) | 1988-04-02 |
JP2652639B2 JP2652639B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=25408575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62206214A Expired - Fee Related JP2652639B2 (ja) | 1986-08-19 | 1987-08-19 | 熱保存システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4809513A (ja) |
JP (1) | JP2652639B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5259214A (en) * | 1990-11-08 | 1993-11-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Air conditioning system |
US6158499A (en) * | 1998-12-23 | 2000-12-12 | Fafco, Inc. | Method and apparatus for thermal energy storage |
US7671567B2 (en) * | 2007-06-15 | 2010-03-02 | Tesla Motors, Inc. | Multi-mode charging system for an electric vehicle |
US9310140B2 (en) | 2012-02-07 | 2016-04-12 | Rebound Technologies, Inc. | Methods, systems, and devices for thermal enhancement |
US10995993B2 (en) | 2014-09-27 | 2021-05-04 | Rebound Technologies, Inc. | Thermal recuperation methods, systems, and devices |
US10584904B2 (en) | 2017-03-27 | 2020-03-10 | Rebound Technologies, Inc. | Cycle enhancement methods, systems, and devices |
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