JP4650857B2

JP4650857B2 - 雪冷蓄熱槽

Info

Publication number: JP4650857B2
Application number: JP2001031991A
Authority: JP
Inventors: 五朗牛場; 久半澤; 光起山本; 潔西原; 聡中村; 淳福田; 正博関口
Original assignee: Takenaka Corp; Takenaka Civil Engineering and Construction Co Ltd; Tokyu Construction Co Ltd; Asahi Kogyosha Co Ltd
Current assignee: Takenaka Corp; Takenaka Civil Engineering and Construction Co Ltd; Tokyu Construction Co Ltd; Asahi Kogyosha Co Ltd
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP2002235975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は雪冷蓄熱槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雪冷蓄熱槽に於ける熱交換方式としては、大きく分けて空気熱交換方式と水熱交換方式がある。水熱交換方式は蓄熱槽内に貯蔵した雪に熱媒体としての水を直接或いは間接的に接触させて熱交換し、この熱交換した冷水を空調等のシステムに送り使用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
雪と水とを直接接触させる場合、蓄熱槽内の水と雪の割合で水の比率が大きくなると雪の融解速度が速くなり雪冷蓄熱システムにおいて主眼となる季間蓄熱が難しくなる欠点があり、この点を考慮して蓄熱槽内の融解水量を殆どなくし雪の保存期間を長くすることで季間蓄熱を達成しようとする場合には、還り水の散布状態により水道（みずみち）ができてしまい十分に熱交換を行う前に蓄熱槽から送出されてしまうなどの問題があった。
【０００４】
本発明はこうした問題点を解決し、水熱交換方式に於ける雪冷蓄熱槽であって、蓄熱槽底部に於いて雪を均等且つ安定的に融解させることができ、融解水を一部底部に滞留させることで雪と水の接触面積及び時間を確保し安定的に冷水を取り出す事を可能とし、また、長期にわたる蓄熱期間に於いて冷水温度を一定に安定的に取り出すことの出来る雪冷蓄熱槽を提案するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本請求項１発明の雪冷蓄熱槽は上記課題を解決するため、還り水の供給口３を少なくとも一箇所に備えるとともに、この供給口から水平方向に離して、熱交換された冷水の取出手段４を少なくとも一箇所に備えた雪冷蓄熱槽において、
供給口３から取出手段４に至る槽内底部を、供給口から取出手段へ向かう方向に分割する複数の堰６を設けることで、
上記供給口からの還り水が上記各堰を順次乗り越えて取出手段側へ移動するとともに、それら堰で分割された底部分毎に上記還り水が滞留して予め底部分に蓄えられた雪と接触することが可能に構成している。
【０００６】
また、本請求項２発明の雪冷蓄熱槽は、還り水の供給口３側から熱交換された冷水の取出手段側に順次堰６の高さを高く構成し且つ各堰の上面が同一となる如く槽内底面を堰の高さにあわせて順次階段状に構成してなる請求項１記載の雪冷蓄熱槽として構成した。
【０００７】
また、本請求項３発明の雪冷蓄熱槽は、上記還り水供給口３及び冷水取出手段４として、複数の還り水供給口及び複数の冷水取出手段を、特定の還り水供給口から特定の冷水取出手段へ還り水が通水することが可能に、かつ当該通水に関わる還り水供給口及び冷水取出手段を切り替えることが可能に設けるとともに、それぞれの特定の還り水供給口から冷水取出手段へ至る槽内底部を分割する複数の堰６を設け、かつ各供給口，取出手段及び堰を、特定供給口から特定取出手段に至る堰の数が異なる如く設置してなる。
【０００８】
また、本請求項４発明の雪冷蓄熱槽は、上記複数の供給口３が、槽内一縁部に設けた第１供給口3a及び該供給口と切換え可能に槽内中央部に設けた第２供給口3bであり、上記複数の取出手段が、第１供給口側縁部に設けた第１サクションポンプ4a及び該ポンプ対向縁部に該ポンプと切換え可能に連結した第２サクションポンプ4bであり、上記複数の堰６が、各ポンプ間を分割する複数の堰である請求項４記載の雪冷蓄熱槽として構成した。
【０００９】
また、本請求項５発明の雪冷蓄熱槽は、上記複数の供給口３が、槽内一縁部に設けた第１供給口3a及び該供給口と連続する一縁部に切換え可能に設けた第２供給口3bであり、上記複数の取出手段が、第１供給口の対向側縁部に設けた第１サクションポンプ4a及び該ポンプと切換え可能に且つ第２供給口3bの対向側縁部に設けた第２サクションポンプ4bであり、上記複数の堰６が、第１供給口3a及び第１サクションポンプ4a間を分割する複数の一群と、第２供給口3b及び第２サクションポンプ4b間を分割する複数の一群とからなり、一方の一群と他方の一群の数が異なる複数の堰である請求項４記載の雪冷蓄熱槽として構成した。
【００１０】
また、請求項６発明の雪冷蓄熱槽は、槽底面を堰６に沿って傾斜させるとともに、槽内下降側縁部に各堰下面を通り連通する泥溜溝９を設けてなる請求項１記載の雪冷蓄熱槽として構成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明の雪冷蓄熱槽は、自然エネルギーとしての雪を熱源として使用したもので、熱源としての雪を貯蔵し、熱媒体としての水と雪とを熱交換させて空調等に活用すべく設けたものである。雪冷蓄熱槽は熱媒体としての還り水の供給口及び取出手段を備えており、更に水と雪との熱交換部位である槽内底部に複数の堰を設けている。
【００１３】
還り水の供給口は、例えば取出手段を介して循環した還り水等を槽内に供給するためのもので、具体的には配管の開口端部等が挙げられる。供給口の設置位置としては槽内の一縁部に開口させるのが一般的であるが、後述する切換え可能な複数の供給口を設ける場合には必要に応じて槽中央部に開口させることも可能である。また、その数も一縁部に一箇所設けたものであっても良いが、必要に応じて一縁部に間隔を開けて複数設ける場合、或いは複数縁部にそれぞれ一箇所設ける場合、或いは複数縁部にそれぞれ複数箇所設ける場合、その他種々の設置位置を採用することができる。
【００１４】
取出手段は、槽内で雪と熱交換した冷水を取り出し、空調設備等に送るためのもので、具体的にはサクションポンプ等を採用できる。サクションポンプは供給口と対向する槽内の他縁部に設けるのが一般的であるが、供給口と同様、必要に応じて種々の設置形態を採用できる。
【００１５】
また、堰は還り水及び融解水を一部底部に滞留させることで雪と水の接触面積及び時間を確保し安定的に冷水を取り出す事を可能とするために設けている。堰の配置形態は、還り水の供給口及び冷水の取出手段の数，設置位置，蓄熱槽自体の形状，蓄熱槽自体の規模等により種々の形態を採ることができる。
【００１６】
堰の設置形態として、槽内一縁部に設けた還り水の供給口と、他縁部に設けた取出手段とを結ぶ方向と直交方向に複数並設する形態が基本的であるが、図６に示す如く格子状に複数の堰を設けても良く、更に、これらに限らず種々の形態を採ることができる。
【００１７】
図１は上記一般的形態に於ける一実施例を示し、蓄熱槽Ａ内の一縁部には配管２先端の還り水の供給口３が開口し、また、他縁部には熱交換された冷水の取出手段としてのサクションポンプ４がサクションピット５内に設けられており、配管２で図示しない空調設備等へ連絡している。また、蓄熱槽Ａ内底部を横断する同じ高さの堰６を等間隔に複数設けている。そして、槽内に貯蔵した雪７と供給口３より供給された還り水８とを熱交換した後、サクションポンプ４により取り出す如く構成している。
【００１８】
また、図２及び図３は、還り水の供給口３側から熱交換された冷水の取出手段側に順次堰６の高さを低く構成した例を示している。図２は、槽内底面がフラットの場合を示し、水面が順次低くなる如く構成している。また、図３は還り水の供給口３側から熱交換された冷水の取出手段側に順次堰６の高さを低くし、且つ、各堰６の上面が同一面となる如く槽内底面を順次階段状に形成した例を示す。更に、図４は、供給口３側から熱交換された冷水の取出手段側に順次堰の高さを高くし、且つ、各堰６の上面が同一面となる如く槽内底面を順次階段状に形成した例を示す。
【００１９】
堰６の高さは上記した如く、同一或いは異なるものを採用できるが、どの様な形態の場合にも共通して採用できる構成として、供給口３側に一番近い堰６の上面が次の堰６の上面より高く、且つ、上面に長手方向と直行方向の凹溝を間隔をあけて多数凹設するという構成が挙げられる。この様に構成することにより、供給口３より供給された還り水がより広範囲に分散して堰を乗り越え、その結果、幅広の槽であっても供給口３の数を極力少なくすることができる。
【００２０】
本請求項３発明の蓄熱槽は、切換え可能な複数の還り水供給口３と、切換え可能な複数の冷水取出手段と、槽内底部を分割する複数の堰６とを備え、各供給口，取出手段及び堰を、特定供給口から特定取出手段に至る堰の数が異なる如く設置している。この様な構成とすることにより、更に確実良好な冷水の温度コントロールを行うことができ、また、貯蔵する雪の平均した溶解を行うことが出来るものである。
【００２１】
この様な構成の一例として、上記複数の供給口３を、槽内一縁部に設けた第１供給口3aと、該供給口と切換え可能に槽内中央部に設けた第２供給口3bとで構成し、また、複数の取出手段を、第１供給口側縁部に設けた第１サクションポンプ4aと、該ポンプ対向縁部に該ポンプと切換え可能に連結した第２サクションポンプ4bとで構成し、更に、上記複数の堰６を、各ポンプ間を分割する複数の堰として構成したものが挙げられる。
【００２２】
図５はその具体例を示し、槽内底部を前後に横断する複数の堰６…を間隔をあけて設け、また、槽内の両側にそれぞれ第１，第２の各サクションピット5a，5bを設け、各ピット内にはそれぞれ第１，第２のサクションポンプ4a，4bを設置している。第１サクションポンプ4aから延設した配管２を分岐点を介して第２サクションポンプ4bに連結し、配管先端を空調設備等に連結している。また、第１サクションピット5a前方所定位置には第１供給口3aを開口し、また、槽内中央部上部所定位置には第２供給口3bを開口しており、空調設備等より延設した配管２に分岐点を介して第２供給口3bを連結し、また、配管先端を第１供給口3aに連結している。尚、第１，第２の各サクションポンプへ連通する配管及び第１第２各供給口へ連通する配管には、それぞれ適所にバルブ（図示せず）を設けて切換えを可能に構成している。
【００２３】
そして、例えば、通常は図５(a) に示す如く第１供給口3aより供給された還り水が槽内の雪下面を第２サクションポンプ4b側へ流動し、第２サクションポンプ4bで熱交換された冷水を取り出す如く使用する。従って、この際第１供給口3aより第２サクションポンプへ至る水は６つの堰６を越えてポンプに吸引される。一方、必要に応じて、図５(b) に示す如く各バルブを切換え、第２供給口3bより供給された還り水が、両側の第１，第２各サクションポンプ4a，4bにより取り出される如く使用することもできる。この際は第２供給口3bより各ポンプへ至る水はそれぞれ３つの堰６を越えてポンプに吸引されることとなる。
【００２４】
請求項３発明の他の一例として、上記複数の供給口３を、槽内一縁部に設けた第１供給口3aと、該供給口と連続する一縁部に切換え可能に設けた第２供給口3bとで構成し、また、上記複数の取出手段を、第１供給口の対向側縁部に設けた第１サクションポンプ4aと、該ポンプと切換え可能に且つ第２供給口3bの対向側縁部に設けた第２サクションポンプ4bとで構成し、更に、上記複数の堰６を、第１供給口3a及び第１サクションポンプ4a間を分割する複数の一群と、第２供給口3b及び第２サクションポンプ4b間を分割する複数の一群とからなり、一方の一群と他方の一群の数が異なる如く構成している。
【００２５】
図６はその具体例を示し、槽内底部を前後に横断する複数の縦堰6a…と、槽内低部を左右に横断する複数の横堰6b…をそれぞれ間隔をあけて設けている。また、槽内の両側には第１サクションポンプ4aと第１供給口3aを設置し、槽内の前後には第２供給口3bと第２サクションポンプ4bをそれぞれ設置し、第２サクションポンプ4bから延設した配管２に分岐点を介して第１サクションポンプ4aを連結し、配管先端を空調設備等に連結している。また、空調設備等より延設した配管２を分岐してそれぞれ第１，第２の各供給口3a，3bに連結している。尚、図５の実施例と同様適所に切換え用のバルブを設けている。
【００２６】
そして、図６(a) に示す場合には、還り水は第２供給口3bより供給され、第２サクションポンプ4bより取り出されるため、還り水は図面下方より上方へ移行し、その結果通過する堰６の数が３となる如く使用できる。一方、図６(b) に示す場合には、還り水は図面左方より右方へ移行し、その結果通過する堰６の数が６となる如く使用できる。
【００２７】
図７は本発明の更に他の実施例を示すもので、槽の底面を堰６に沿って傾斜させるとともに、槽内下降側縁部に各堰下面を通り連通する泥溜溝９を設けている。この様に構成することにより、使用後各堰６間で区切られた領域の堆積物等を泥溜溝９内に洗い流し、そこから汚泥ポンプや機械などにより汚泥を搬出することができ、清掃が極めて簡単となる。泥溜溝９には使用中に各堰下部に於いて連通を防止するための蓋を取り付けても良い。また、これらの蓋がなくても使用中は堆積物自体に塞がれて水の流通が妨げられる場合もある。
【００２８】
【発明の効果】
上記した如く本請求項１発明の雪冷蓄熱槽は、少なくとも一箇所の還り水の供給口及び少なくとも一箇所の熱交換された冷水の取出手段を備え、供給口から取出手段に至る槽内底部を分割する複数の堰６を設けているため、還り水及び融解水を一部底部に滞留させておくことで雪と水との接触面積及び時間を確保し、安定的に冷水を取り出すことができるものである。
【００２９】
また、本請求項２発明の雪冷蓄熱槽は、還り水の供給口側から熱交換された冷水の取出手段側に順次堰の高さを高く構成し且つ各堰の上面が同一となる如く槽内底面を堰の高さにあわせて順次階段状に構成したので、還り水の温度が高く雪の溶解が一般的に促進される還り水供給口位置では堰を低くして融解水の滞留を少なくし、採熱時間を短くすることができ、逆に冷水取出位置に近い堰の場合には融解水温度が低くなり雪温度との差が小さいために滞留時間を多く取ることで熱交換時間を確保することができ、安定した取出冷水の温度管理を行える利点を兼ね備える。
【００３０】
また、請求項３発明の雪冷蓄熱槽は、切換え可能な複数の還り水供給口３と、切換え可能な複数の冷水取出手段と、槽内底部を分割する複数の堰６とを備え、各供給口，取出手段及び堰の設置位置を、特定供給口から特定取出手段に至る堰の数が異なる如く設置したので、供給口及び取出手段の切換えにより堰数の変更を簡単に行えるため、滞留時間の変化を簡単に行うことができ、雪の溶解具合をより均一にすることができ、冷水の温度管理をより安定して行えるものであり、蓄雪期間を良好に調整することが可能となる。
【００３１】
また、請求項４発明の雪冷蓄熱槽は、請求項３発明の蓄熱槽に於いて、槽内一縁部に設けた第１供給口3aと、該供給口と切換え可能に槽内中央部に設けた第２供給口3bとの二つつの供給口３を備え、また、第１供給口側縁部に設けた第１サクションポンプ4aと、該ポンプ対向縁部に該ポンプと切換え可能に連結した第２サクションポンプ4bとの二つの取出手段を備え、更に、各ポンプ間を分割する複数の堰を備えているので、きわめて簡単な構造で上記２８段落で述べた効果を発揮できる利点を備えている。
【００３２】
更に、請求項５発明の雪冷蓄熱槽は、請求項３発明の雪冷蓄熱槽に於いて、槽内一縁部に設けた第１供給口3a及び該供給口と連続する一縁部に切換え可能に設けた第２供給口3bとの二つの供給口３を備え、また、第１供給口の対向側縁部に設けた第１サクションポンプ4aと、該ポンプと切換え可能に且つ第２供給口3bの対向側縁部に設けた第２サクションポンプ4bとの二つの取出手段を備え、更に、第１供給口3a及び第１サクションポンプ4a間を分割する複数の一群と、第２供給口3b及び第２サクションポンプ4b間を分割する複数の一群とからなり、一方の一群と他方の一群の数の異なる複数の堰６を備えているので、同様に簡単な構造で上記２８段落で述べた効果を発揮できるものであり、各第１，第２供給口及び各第１，第２取出手段をそれぞれ細かく分岐させれば、雪の溶解具合を更に均一化することができ、冷水の温度管理を更に安定して行えるものである。
【００３３】
また、請求項６発明の雪冷蓄熱槽は、槽底面を堰６に沿って傾斜させるとともに、槽内下降側縁部に各堰下面を通り連通する泥溜溝９を設けているので、堰を設けているにも拘わらず使用後の清掃が極めて簡単に行えるという利点を兼ね備える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面の説明図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す断面の説明図である。
【図３】本発明の更に他の実施例を示す断面の説明図である。
【図４】本発明の更に他の実施例を示す断面の説明図である。
【図５】本発明の更に他の実施例を示す平面の説明図である。
【図６】本発明の更に他の実施例を示す平面の説明図である。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す断面の説明図である。
【符号の説明】
２…配管，３…供給口，3a…第１供給口，3b…第２供給口，
４…サクションポンプ，4a…第１サクションポンプ，
4b…第２サクションポンプ，５…サクションピット，
5a…第１サクションピット，5b…第２サクションピット，６…堰，
6a…縦堰，6b…横堰，７…雪，８…還り水，９…泥溜溝，Ａ…蓄熱槽

Claims

還り水の供給口(３)を少なくとも一箇所に備えるとともに、この供給口から水平方向に離して、熱交換された冷水の取出手段(４)を少なくとも一箇所に備えた雪冷蓄熱槽において、
供給口(３)から取出手段(４)に至る槽内底部を、供給口から取出手段へ向かう方向に分割する複数の堰(６)を設けることで、
上記供給口からの還り水が上記各堰を順次乗り越えて取出手段側へ移動するとともに、それら堰で分割された底部分毎に上記還り水が滞留して予め底部分に蓄えられた雪と接触することが可能に構成したことを特徴とする雪冷蓄熱槽。
還り水の供給口(３)側から熱交換された冷水の取出手段側に順次堰(６)の高さを高く構成し且つ各堰の上面が同一となる如く槽内底面を堰の高さにあわせて順次階段状に構成してなる請求項１記載の雪冷蓄熱槽。
上記還り水供給口(３)及び冷水取出手段(４)として、複数の還り水供給口及び複数の冷水取出手段を、特定の還り水供給口から特定の冷水取出手段へ還り水が通水することが可能に、かつ当該通水に関わる還り水供給口及び冷水取出手段を切り替えることが可能に設けるとともに、それぞれの特定の還り水供給口から冷水取出手段へ至る槽内底部を分割する複数の堰（６）を設け、かつ各供給口，取出手段及び堰を、特定供給口から特定取出手段に至る堰の数が異なる如く設置してなることを特徴とする請求項１記載の雪冷蓄熱槽。
上記複数の供給口(３)が、槽内一縁部に設けた第１供給口(3a)及び該供給口と切換え可能に槽内中央部に設けた第２供給口(3b)であり、上記複数の取出手段が、第１供給口側縁部に設けた第１サクションポンプ(4a)及び該ポンプ対向縁部に該ポンプと切換え可能に連結した第２サクションポンプ(4b)であり、上記複数の堰(６)が、各ポンプ間を分割する複数の堰である請求項３記載の雪冷蓄熱槽。
上記複数の供給口(３)が、槽内一縁部に設けた第１供給口(3a)及び該供給口と連続する一縁部に切換え可能に設けた第２供給口(3b)であり、上記複数の取出手段が、第１供給口の対向側縁部に設けた第１サクションポンプ(4a)及び該ポンプと切換え可能に且つ第２供給口(3b)の対向側縁部に設けた第２サクションポンプ(4b)であり、上記複数の堰(６)が、第１供給口(3a)及び第１サクションポンプ(4a)間を分割する複数の一群と、第２供給口(3b)及び第２サクションポンプ(4b)間を分割する複数の一群とからなり、一方の一群と他方の一群の数が異なる複数の堰である請求項３記載の雪冷蓄熱槽。
槽底面を堰(６)に沿って傾斜させるとともに、槽内下降側縁部に各堰下面を通り連通する泥溜溝(９)を設けてなる請求項１記載の雪冷蓄熱槽。