专利名称：冰球的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于储冰式冷冻空调系统的冰球，特别是涉及一种壳外具有条纹沟槽，壳内设有大范围导热体的冰球。
由于空调已成为产业办公、家居的必需品，所以空调系统的需求负荷量日益增大，夏季炎热使用时间的用电量更是大幅度提升，常造成夏季高峰时间电力不胜负荷的主因。而反观夜间是低谷时间，其尚有电力剩余现象发生，因此，就电力整体使用效益而言，其并不符合经济效益，所以如何能应用低谷时间的电力蓄储冷源，可在高峰时间释放利用使用，舒缓目前用电供给不足的严重压力，是近年来业者所努力的目标。
基于上述构想，近年来在各界大力推动及国内缺电限电危机阴影下，乃发展出一种具有冰水主机及储冰槽的冷冻空调系统，其是配合电厂负载管理的转移高峰用电负载的一种方式，利用晚间低谷时间的电力于储冰槽内蓄制冰，而转用于白天高峰时间提供冷源作为整体或部份的热交换物质，以舒缓目前严重用电不足的问题。
而就目前较常使用的储冰式冷冻空调系统，大体上包括有七项基本设备，即压缩机、蒸发器、冷凝器、冷媒循环管路、冷水循环管路、冷风输送及储冰槽，其中，就一般以往的储冰槽的储冰方式不外下述方式1.动态制冰;2.冰盘管式;3.容器内含冻结液方式等;前二项于使用上时有如下缺点存在(1)动态制冰式的冷媒系统较复杂，且热气退冰不易;(2)冰盘管式是采用钢管或铜管配管配置在储冰槽内，当冷媒于管内膨胀制冷时，使水结冰于管壁，此法缺点是因管路施工焊接处多，高压冷媒容易有洩漏，及管路浸泡水中易腐蚀，且密布维修不易等缺陷;并且构造复杂造价昂贵，整个系统投资费用势必提高，经济回收困难，难以普遍推广采用。
本发明主要改良处是在，就冰球冻结式所使用的「冰球部份」的构造设计，其欲使冰球容器内的液体(水份)结冰，并非将温度降至0℃即能得，其原因是由于水结成冰时需有适当的核心作为依附才较易结晶凝结，所以就整体运作而言，因使温度再下降，则必须提供更多的能源及耗费更多的时间，此点则根本违反省电原则，是有待改进节约的地方。
针对上述由冰球外壳形变达到吸收的方式以储冰介质而言，则有如下缺点1.由于水结冰时的体积膨胀是基本物性原理，所以当容器内冻结液的冻结由外周向内，冻结后期核心部份在冻结液时，会产生体积外向膨胀的情况，而引起压力或相对的空气压缩压力，将导致外层已先固化部份脆裂，而破坏容器外壳;相反的，在溶冰时体积复行收缩，如此反复收缩膨胀，势将造成外壳因应力而形变的受损，皆会影响使用寿命。
2.如
图1、2所示，当内具液体的容器外壳10上设有凹陷部11(如高尔夫球);或容器外壳12设有一定方向性的折缘部13的特定设计;在实际基本物性的储冰过程的冻结液冻结时，不一定会经由此特定设计处(如依图1的凹陷部11，图2的不规则皱折外缘13);因为，当液体结冰产生膨胀时;则特定设计中，因为凹陷部11是由凹变凸，其机械应力变化大，而易受损，而折缘部13则变拉长，所以易相互摩擦受损，所以这种设计易随容器外壳的膨胀而有拉平或拉长现象，相反的融冰时则恢复原来的凹陷11或不规则皱折外缘13，如此，则两种外形尺寸变化的特定设计衍生许多应用上的缺点，并完全失去原设计的预期功能。
3.就一般大储冰槽内通常设有千万个冰球，当结冰时因冰球体积变大而互相推挤、隆起，而当融冰时冰球则因体积变小而互相下压而萎缩，所以相互间磨擦颇为剧烈而频繁，其外壳易破裂而缩短其使用寿命。
4.因冰球会膨胀大而不能紧密地依靠定位，易使储冰槽的容积效率降低，而冰球一般是随意堆置的，所以冰球间的间隙不均等，易导致冰球外流体的流量不均匀，形成冷冻液水流傍路，减低热传导的速率，发生各个冰球的结冰与融冰速度均不相同，造成热传导不平均，易造成极大部份冰球不能结冰或融冰，影响储冰槽内的储冰容量与冻结品质。
本发明的主要目的，是在提供一种冰球，特别是一种冰泡外壳设有条纹沟槽的可适当伸缩的冰球，当其内部冻结液冻结成冰时，能完全吸收容器内部所产生的体积膨胀，有效地消除膨胀压力，避免发生容器外壳因形变有固裂等状况，以延长使用寿命。
本发明在达到上述目的的同时，也在提供一种改良型冰球，其藉由外壳上的条纹沟槽，而使冰球于结冰、融冰时其长短与外径皆不改变，所以使冰球之间互不挤压摩擦，得以延长使用寿命的相辅相成的功能。
本发明的另一目的，是在提供一种冰球，其藉由条纹沟槽而能完全吸收容器内所生的体积膨胀不使容器外壳形变，且利于导引外部冷冻液顺序流经，而能将冰球外冷冻液搅拌均匀，不会产生阻力及死角，大幅增大热交换面积，减少结冰厚度，顺利循环水泵动力，及提高热传导效益而使储冰冻结速率增快，降低冰球内外温差提升机械效能以达节省能量消耗，并减少主机(chiller)及水泵的运转成本。此外，当其外壳是由塑胶材料所构成时，可酌量加入些微金属细末，如此，可不减其机械强度，而增加其导热能力，以增加结冰与融冰的效率。
本发明又一目的，是在提供一种冰球，其能将条纹沟槽适用于各种形状的冰泡容器上，并且二者的比例可视冻结液冻结时体积膨胀率不同而互相搭配设计，避免如以往的因体积反复变化对容器所生应力，而造成容器的形变受损。
本发明的再一目的，是在提供一种冰球，当冻结液冻结时，能因各冰球容器外壳保持原状，使整个储冰槽内许多原先已呈规则排列安装的冰球容器有次序地列置，不致形成冷冻液水流傍路，因而能提高热传导的速率。
本发明的次一目的，是在提供一种冰球，其藉由位于冰球外壳内的导热体，以大面积式置于外壳内，更能促进热传导的效益，以减少结冰厚度，得以减少冰球内外温差，节省能量消耗，配合前述而得到相辅相成的功效。
本发明的又一目的，是在提供一种冰球，其外壳内的导热体设有多数的尖锐物，以促进冰结晶的形成，使冰球内冻结液的全面性快速结冰，以避免部份结冰的不均匀状;其原因是依实际试验所累积的经验得知，其有如尖端放电的效果，所以在尖锐处易形成冰结晶，而加速冰结晶的形成。
为达到上述的目的，本发明冰球的发明包括冰泡外壳，其外形可为任何几何形状，其内盛装有冻结液;导热体，其呈任何大幅扩散形状，以促进热传导效果，并于其表面冲压出多数尖锐状以促进冰结晶的形成;及数个条纹沟槽，其设于冰泡外壳上;当结冰时由外向内的冻结过程中，其因壳内液体膨胀时对壳体积所产生的体积膨胀可随时由条纹沟槽提供加大空间，确保冰泡外壳外形不致变形，又可适当导流、均匀搅拌壳外流体的流动，不致产生水流傍路，且搭配导热体适当扩张促进热传导，以提高冰球的热传导效率，藉以可得到最佳的热传导以加快结冰速度，减少结冰厚度，节省能源的消耗。
冰泡外壳可以是任何几何形状，冰泡外壳两相对端缘尚可设有连接部，以与另一只冰球的连接部相衔接固定，而有序地一一排列，增加结冰的容积效率。
条纹沟槽与外壳内容积的比例，是视冻结液冻结时体积膨胀率不同而加以计算得出，以互相搭配，而能确实地进行吸收体积膨胀，避免容器因形变而受损。
下面通过最佳实施例及附图对本发明的冰球进行详细说明，附图中图1、2是以往冰球的立体图。
图3是本发明冰球的外壳示意图。
图4是本发明冰球的侧视图。
图5是本发明冰球的外壳呈圆球状的另一实施例图。
图6是本发明冰球的导热体呈涡卷形单片式设计的另一实施例图。
图7是本发明冰球的热导体的示意图。
首先，请参阅图3、4所示，本发明的冰球适用于储冰式冷冻空调系统内，其包括冰泡外壳30;导热体34;及条纹沟槽35。
冰泡外壳30是由塑胶材质制成，其外形可为任何的几何形状，例如圆球状(如图5所示)、圆筒状、圆柱状，或相似的形状等，在本图实施例中是筒状冰球形状，冰泡外壳30内注入有适量的冻结液31，并且外壳30内要掺入细微金属粉末，以提升热传导效率。
冰泡外壳30的两相对端缘上尚可设有连接部32，是在一侧缘设置突体321，在另一相对侧缘凹设置凹槽322，以便以凹槽322(或突体321)套接于另一只冰球的突体321(或凹槽322)达到相衔接固定，藉以有序地一一排列而置，而可节省空间及冰球外流体的容积。
导热体34，其置于冰泡外壳30内，其可以是任何大幅扩散形状的金属物，例如可以采用四叶型的金属薄片，沿着导热体轴心可以夹具将叶片卷曲成小圆筒状，即置入冰泡外壳30内，待放松后即因弹性作用而扩散展开，因松开后叶片直径可全面式与外壳内壁面紧密接触，其特色是可因导热体34成幅射形的大范围面积而大幅增大了接触面，所以能大大提升了冰球外壳内外热传导的效率。如图7所示，其尖锐状341分布在导热体34的表面，以促进冰结晶的形成;导热体可呈涡卷形单片式形状设计。
条纹沟槽35，设于冰泡外壳30上;在本实施例中，是呈螺旋状排列而一一置设于外壳上。
条纹沟槽35的排列数与冰泡外壳30的内容积的比例，是视外壳30内的冻结液31冻结时体积膨胀率的不同而加以计算得出，以使条纹沟槽35能适当地位于外壳30上。
如此，藉由上述构造，当结冰时由外向内的冻结过程中，于内部冻结后期至核心时(此时外壳部份已固结完成)，因冻结而使外壳内冻结液的膨胀时对外壳30体积所产生的体积膨胀，可随时由螺旋排列的条纹沟槽提供膨胀加大的空间，也就是可藉由沟槽的扩张、缩小的变化达到满足冻结液冻结的膨胀;得以确保冰泡外壳外形的长短与外径皆不变，呈现原来形状而不致产生变形，并且藉由外壳上螺旋状排列的条纹沟槽35可适当导流、均匀搅拌壳外流体的流动，不致使外部冷冻液产生水流傍路;进一步，尚可搭配导热体34成幅射形的大范围面积而大幅增大了接触面，所以能大大提升冰球外壳内外热传导的效率，得以促进热传导，提高冰球的热传导效率，因而使冰球结冰的厚度减至最小，及球内外温差也最小，所以可提高冷冻机械效率，藉以可得到最佳的热传导以加快结冰的速度，并因减少结冰厚度等相乘功效，而能达到充分、确实地节省能源的消耗。
另外，本发明冰球因冻结时，能因各冰球外壳保持原状，使整个储冰槽内许多原先已呈规则排列安装的冰球外壳仍有次序地排列，不会发生容器外壳形变状况，不仅得以延长使用寿命，同时于结冰、融冰时也使冰球间互不挤压摩擦，因此，纵然有多数个冰球相互依靠排列，因条纹沟槽35及导热体34相互配置设计也不减其热传导性能，完全不会影响到结冰的速度。
本发明冰球的构造设计对于改善冰球的基本重点，如下所述1.结冰时，外形尺寸不变，所以外壳仅是机械强度变化，使冰球之间不致相互挤压、摩擦。
2.可以紧密排列，使Brine(壳外流体)分布均匀，毫无傍路流动，使热传导效益佳。
3.储冰槽内储冰容积率最大。
4.加大冰球热传导面积，且其外流体均匀流动于冰球全部表面，毫无死角，其热交换率大。
5.球体外表面均有流体流动，不会有积垢发生。
6.有冰晶依附材料，促进冰晶的全面性产生。
7.外壳的塑胶材质掺入少量细微金属细末，以提升外壳的导热系数。
本发明除了符合上述冰球基本要素之外，更重要的是，其具有如下的功效1.本发明的具有呈螺旋状排列的条纹沟槽的设计，强化了冰球表面整体结构的应力。
2.本发明的突体321的设计可减少冰球与冰球间的接触面积，增加了热传导面积。
3.藉由螺旋状的条纹沟槽使流体依循序旋转的作动，可以避免流体流动温差疏密不均的现象发生。
4.冰泡外壳本身是长筒型设计，可以增大有效容积，藉由连接部达到串接，有如冰柱。
5.使整个储冰槽内许多原先已呈规则排列安装的冰球外壳仍有次序地排列，不会发生容器外壳形变状况，不仅得以延长使用寿命，同时于结冰、融冰时也使冰球间互不挤压摩擦。
综上所述，本发明冰球的构造设计确能提高产品更佳的使用效果，并更进一步增加实用性。
权利要求
1.一种冰球，其包括冰泡外壳，冰泡外壳内具有冻结液；其特征在于冰泡外壳上设有条纹沟槽；当结冰时，冰球所产生膨胀的体积可随时由条纹沟槽提供所需加大的空间，确保冰泡外壳外形呈原来状不致变形，条纹沟槽并可适当导流、均匀搅拌壳外流体的流动。
2.如权利要求1所述的冰球，其特征在于其更设有导热体，导热体呈任何大幅扩散形状。
3.如权利要求1所述的冰球，其特征在于冰泡外壳的两相对端缘上设有连接部。
4.如权利要求3所述的冰球，其特征在于连接部是在冰球一侧缘设置突体，在另一相对侧缘凹设凹槽，各冰球的凹槽与突体可互套接。
5.如权利要求1所述的冰球，其特征在于条纹沟槽的排列数与冰泡外壳的内容积的比例，是依外壳内的冻结液冻结时体积膨胀率的不同而计算出。
6.如权利要求2所述的冰球，其特征在于扩散形导热体的表面设有尖状物。
7.如权利要求1所述的冰球，其特征在于外壳是以塑胶为材质，并且其中渗入有细微金属粉末。
全文摘要
一种冰球，它是在冰泡外壳外部设置条纹沟槽，而壳内设有可有效扩大范围的导热体，促进热传导效果；于结冰时由外向内的冻结过程中，其因壳内液体膨胀时对壳体积产生的膨胀可随时由条纹沟槽变化提供加大空间，确保冰泡容器外形呈原来状不致变形，所以可紧密排列以提高储冰槽容积效率，又可适当导流、均匀搅拌壳外流体的流动，不致产生水流旁路及滞流不动，且搭配导热体大范围促进热传导，以提高冰球的热传导效率，加快结冰速度。
文档编号F25D3/08GK1085649SQ9211143
公开日1994年4月20日 申请日期1992年10月10日 优先权日1992年10月10日
发明者杜锡钦 申请人:杜锡钦