JPS647318B2

JPS647318B2 -

Info

Publication number: JPS647318B2
Application number: JP59004626A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sakamoto
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1989-02-08
Also published as: JPS60149892A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は蓄熱装置に関し、特に、上槽と中槽
と下槽とを備え、上槽と下槽とを、中槽を経由す
る氷結管で連結して被冷却液の通路を形成し、夜
間電力等により中槽に充填され冷却された冷却液
により、被冷却液の一部を、少なくとも氷結管の
内部で氷結して被冷却液に冷熱を蓄積する一方、
昼間等には、被冷却液の氷結部分から冷熱を放出
させ、その冷熱を冷房装置等の冷熱負荷に供給し
て、冷熱の蓄積効率の向上とコストの低減を達成
する。

〔従来技術〕

従来の蓄熱装置としては、被冷却液を冷却して
液状のままの被冷却液に冷熱を蓄積する手段が採
用されているものがある。しかしながら、この装
置によれば、液状のままの被冷却液に冷熱を蓄積
するものであるため、被冷却液への冷熱の蓄積量
が小さいから、所定量の蓄熱ののためには装置全
体が大形化することが余儀なくされた。

また、被冷却液を氷結することにより大量の蓄
熱を可能にした蓄熱装置が従来から存在するが、
この装置は、被冷却液中に冷却コイルを設置する
ものであつて、大量の氷結を得るためには、大量
のコイルを必要とすることからコスト面における
不利があつた。

〔発明の目的〕

この発明は、従来の前記不具合を解決するため
になされたものであり、その目的は、被冷却液を
冷却氷結させることにより大量の冷熱を蓄積する
ことを可能にすることにあり、またその目的は、
大量の冷却コイルを用いることもなく被冷却液を
冷却氷結させることにより、コストを低減するこ
とにある。

〔発明の構成〕

次に、この出願にかかる２発明の構成を図面に
付した記号を引用して説明する。

この出願は、上槽Ａと中槽Ｂと下槽Ｃとを備
え、上槽Ａと下槽Ｃとを、中槽Ｂを経由する氷結
管１で連結して、上槽Ａと氷結管１内と下槽Ｃと
で、被冷却液２の通路を形成するとともに、中槽
Ｂに氷結管１内側で被冷却液２を氷結させる冷却
液３を充填し、さらに上槽Ａと下槽Ｃとを、被冷
却液２の冷熱を利用する冷熱負荷４を備えた循環
路５により連結したことを特徴とする蓄熱装置を
特定発明とし、また、上槽Ａと中槽Ｂと下槽Ｃとを備え、上槽
Ａと下槽Ｃとを、中槽Ｂを経由する氷結管１で連
結して、上槽Ａと氷結管１内と下槽Ｃとで、被冷
却液２の通路を形成するとともに、上槽Ａと下槽
Ｃとを、断熱構造を有する補助管６で連結し、中
槽Ｂに氷結管１内側で被冷却液２を氷結させる冷
却液３を充填し、さらに上槽Ａと下槽Ｂとを、被
冷却液２の冷熱を利用する冷熱負荷４を備えた循
環路５により連結したことを特徴とする蓄熱装置
を併合発明としている。

〔実施例〕

以下に、この発明を図示実施例に従つて説明す
る。第１〜５図は、この発明の第１実施例を示す
図であつて、ここにおいて７は槽であり、建物の
地下等の適所に構築されている。槽７は上下の横
板８，９により、３層をなす上槽Ａ、中槽Ｂ、下
槽Ｃに区分され、上槽Ａと下槽Ｃとを、中槽Ｂを
経由する氷結管１で連結して、上槽Ａと氷結管１
内と下槽Ｃとで、被冷却液２の通路を形成する一
方、中槽Ｂを上槽Ａ、下槽Ｃから独立させて構成
している。

氷結管１の上端は横板８から上方に突出してお
り、その突出部１０には、周方向に等しい間隔を
おいて同寸法の切欠部１１が形成される。また氷
結管１の下端には脚１２が形成されて、脚１２先
端が槽７の底部に達している。脚１２は氷結管１
と一体をなし、氷結管１の延長下端を切欠して、
その切欠されない部分により脚１２を構成し、脚
１２の間の切欠部１３によつて、氷結管１の内部
と下槽Ｃとが連絡している。

前記上槽Ａ、氷結管１内、下槽Ｃには被冷却液
２を充填し、前記中槽Ｂには冷却液３を充填す
る。冷却液３は不凍液を用い、中槽Ｂに連結した
冷却管路１４により循環して、冷却管路１４に備
えられた図示しない冷却装置により冷却されるよ
うになつている。また被冷却液２は、上槽Ａと下
槽Ｃとを連結する循環管路１５により循環される
ようにしてあり、循環管路１５にはポンプＰと冷
熱負荷４である熱交換器とが直列に組み込まれて
いる。かくして被冷却液２は下槽Ｃ、ポンプＰ、
冷熱負荷４、上槽Ａ、氷結管１の順で循環するよ
うにしてある。なお、２ａは氷結した被冷却液２
を示す。

中槽Ｂには、モータ１６により回転される撹拌
羽根１７が臨んでいて、内部の冷却液３を撹拌す
るようにしてある。なお冷熱負荷４たる熱交換器
には、ここで交換された冷熱を利用するための、
冷房装置（図中略）等に接続される管路１９が接
続される。

次に作用を説明する。

前記のように構成した蓄熱装置の作用は、蓄熱
サイクルと放熱サイクルとがある。

まず蓄熱サイクルでは、夜間等の余剰エネルギ
ーによつて冷却装置を作動させ、且つ中槽Ｂ内の
冷却液３を、冷却管路１４に循環させながら冷却
する。これにより氷結管１と横板８，９とが冷却
されて、氷結管１内周と、横板８上面と、横板９
下面とにおいて被冷却液２が冷却されて氷結し、
氷２ａとなる。氷２ａは次第に厚みを増して冷熱
を蓄積する。氷２ａの厚みは、所定以上にならな
いように図示しない手段によつて制御されてい
て、氷結管１内が氷２ａによつて閉塞されること
を防止している。これが第５図ａに示す状態であ
る。このとき、被冷却液２を上槽Ａから氷結管１
内を経て下槽Ｃへ循環させながら、前記の位置に
被冷却液２を氷結させてもよいが、被冷却液２
を、静止した状態で氷結管１内面等において氷結
させた方が氷結時間の短縮化による氷結効率の向
上を図ることができる。

この実施例では、氷結管１内の他に横板８，９
においても被冷却液２を氷結させるため、被冷却
液２への冷熱蓄積の効率は高い。

放熱サイクルは、昼間のような、冷熱を使用す
る時間帯に実施する。即ち、ポンプＰを作動させ
ることにより、被冷却液２を下槽Ｃから冷熱負荷
４、上槽Ａ、氷結管１内の順に循環させる。上槽
Ａの被冷却液２は、氷結管１上端の切欠部１１か
ら氷結管１内に流下する。切欠部１１は氷結管１
上端の周方向に等間隔に形成されているから、被
冷却液２は氷結管１の内周に周方向において大体
均一に流下する。そして氷結管１内に流下した被
冷却液２は氷結管１の下端切欠部１３から下槽Ｃ
に至る。

このような上槽Ａから下槽Ｃに至る被冷却液２
の流れにおいて、被冷却液２は氷２ａに接してこ
れを溶解させつつ冷熱を吸収して冷却される。冷
却された被冷却液２は下槽Ｃから循環管路１５に
入つて冷熱負荷４に至り、ここで熱交換されて冷
熱を失う。その冷熱は管路１９を経て図示しない
冷房装置等に供給される。冷熱負荷４で冷熱を失
つた被冷却液２は、そのまま上槽Ａに供給されて
再度氷２ａの冷熱により冷却され冷熱を帯び、前
記作用を繰り返す。この様子が第５図ｂに示され
る。

かかる放熱サイクルによつて、前記蓄熱サイク
ルにおいて被冷却液２に蓄積された冷熱は放出さ
れ、氷結した被冷却液２は融解される。そして、
氷結した被冷却液２の氷２ａの融解時はその潜熱
によつても被冷却液２が冷却されるから、放熱サ
イクルにおける被冷却液２の冷却効果は高い。

なお、冷熱負荷４としては、前記のような熱交
換器に代えて、直接冷房装置等の冷熱を利用する
最終装置を用いてもよい。この場合には管路１９
は不要となる。さらに、脚１２を氷結管１とは別
体の部材で構成してもよいことは勿論である。

第６図は、この発明の第２実施例を示す図であ
り、中槽Ｂ内に冷却装置の一部をなす冷却一次コ
イル２０を配置して、これにより冷却液３を冷却
するようにした例である。他の構成及び作用は第
１実施例と同一である。

第７図は、この発明の第３実施例を示す図であ
り、第２実施例と同じく冷却一次コイル２０を中
槽Ｂに配置していると同時に、中槽Ｂに管路２１
を介して冷熱負荷４を接続して、冷却液３の冷熱
を冷熱負荷４に供給することもできるようにして
ある。なお第１、２実施例の循環管路１５は図示
していないが第１、２実施例と同様に冷熱負荷４
に配管してある。他の構成及び作用は第１実施例
と同一である。

第８，９図は、この発明の第４実施例を示す図
であり、蓄熱装置を建物の床下に組み込んだ例で
あり、槽７が地下に形成されている。槽７は２つ
並んで形成され、これらは、連通管２１よつて連
通している。槽７の端部には端部通路２２，２３
が設けられ、両端部通路２２，２３は中央通路２
４により連続される。

槽７内の前記通路２２，２３，２４以外の領域
には前記各実施例のように上槽Ａ、中槽Ｂ、下槽
Ｃが形成され、且つ氷結管１が配設されている。
そして、通路２２，２４の交差点に撹拌羽根１７
が臨んでいて、これにより中槽Ｂの冷却液３を撹
拌する。撹拌された冷却液３は、撹拌羽根１７か
ら通路２２を経て各氷結管１間を通過し、ここで
被冷却液２を冷却して通路２３に至り、ここから
通路２４を経由して撹拌羽根１７に循環する。こ
れが、第９図に矢印で示される冷却液３の流れで
ある。２５は整流板である。なお、第９図におい
ては一部の氷結管１の記載が省略されている。他
の構成及び作用は、第１実施例と同一である。

第１０図は、横板８，９間に断面構造を有する
補助管６を掛け渡して、これにより上槽Ａと下槽
Ｃとを連絡し、以て氷結管１が氷結して氷２ａに
より閉塞されたときでも、上槽Ａから下槽Ｃに被
冷却液２が流れるようにしてある。この補助管６
は二重構造により断熱構造をしているが、他の構
造により断熱機能を持たせてもよいことは勿論で
ある。なお、補助管６の上端は、横板８の上方に
突出していて、氷結管１の上端よりも高い位置に
ある。

かかる構成により、氷結管１内が閉塞された状
態の放熱サイクルにおいても、当初は補助管６を
介して、上槽Ａに溢れた被冷却液２が流れ、上槽
Ａに循環される被冷却液２に冷熱が移動されるこ
とにより、氷結管１内の氷２ａが次第に融解し
て、氷結管１内を被冷却液２が上槽Ａから下槽Ｃ
に向けて流下するようになる。従つてこの実施例
によれば、氷結管１内が氷２ａによつて閉塞され
ることを防止する手段を設ける必要はなくなる。

他の構成及び作用は、前記第１実施例と同一で
ある。

氷結管１の横断面形状は、各実施例においては
円形をなすが、他の形状でもよいし、また氷結管
１上端の切欠部１１の下部の高さは、横板８上面
よりも高くなつていてもよい。さらに氷結管１の
径、数等の条件は、蓄熱装置の冷熱蓄積量等によ
り決定される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、上槽
と中槽と下槽とを備え、上槽と下槽とを、中槽を
経由する氷結管で連結して被冷却液の通路を形成
し、夜間電力等により冷却され且つ中槽に充填さ
れた冷却液により、被冷却液の一部を、少なくと
も氷結管の内部で氷結して被冷却液に冷熱を蓄積
する一方、昼間等には、被冷却液の氷結部分から
冷熱を放出してその冷熱を冷房装置等の冷熱負荷
に供給するようにした。かくして、この発明は、
槽内に多数の氷結管を配置し、その外周に冷却液
を充填しているため、氷結管をはじめ中槽に接す
る部分において、被冷却液に冷熱が充分に蓄積さ
れる。しかも氷結管自体は流体移送用の管を切断
して製作することもできるため、コストの低減に
貢献することもできる効果がある。またこの発明
によれば、被冷却液を氷結させて冷熱を蓄積する
ものであるため、その放熱時には、氷の冷熱の他
に潜熱も貢献するから、放熱サイクルにおいて被
冷却液が充分に冷却されて、その結果、冷熱を利
用する機器への冷熱伝達が充分になされる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実施例を示す斜視
図、第２図は、同縦断面図、第３図は、同平面
図、第４図は、同模式図、第５図ａは蓄熱サイク
ルの作用説明図、第５図ｂは放熱サイクルの作用
説明図、第６図は、この発明の第２実施例を示す
説明図、第７図は、この発明の第３実施例を示す
説明図、第８図は、この発明の第４実施例を示す
縦断面図、第９図は、第８図の平面図、第１０図
は、この発明の第５実施例を示す説明図である。Ａ……上槽、Ｂ……中槽、Ｃ……下槽、１……
氷結管、２……被冷却液、２ａ……氷、３……冷
却液、４……冷熱負荷、５……循環路、６……補
助管、７……槽、８，９……横板、１０……突出
部、１１……切欠部、１２……脚、１３……切欠
部、１４……冷却管路、１５……循環管路、１７
……撹拌羽根。

Claims

【特許請求の範囲】１上槽と中槽と下槽とを備え、上槽と下槽と
を、中槽を経由する氷結管で連結して、上槽と氷
結管内と下槽とで、被冷却液の通路を形成すると
ともに、中槽に氷結管内側で被冷却液を氷結させ
る冷却液を充填し、さらに上槽と下槽とを、被冷
却液の冷熱を利用する冷熱負荷を備えた循環路に
より連結したことを特徴とする蓄熱装置。２氷結管は、上槽の底面より上方に突出してい
る特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。３氷結管の上端突出部は、周に沿つて複数の切
欠部を有し、この切欠部から被冷却液が氷結管内
に流下するようにした特許請求の範囲第１項又は
同第２項記載の蓄熱装置。４上槽と中槽と下槽とを備え、上槽と下槽と
を、中槽を経由する氷結管で連結して、上槽と氷
結管内と下槽とで、被冷却液の通路を形成すると
ともに、上槽と下槽とを、断熱構造を有する補助
管で連結し、中槽に氷結管内側で被冷却液を氷結
させる冷却液を充填し、さらに上槽と下槽とを、
被冷却液の冷熱を利用する冷熱負荷を備えた循環
路により連結したことを特徴とする蓄熱装置。