专利名称：用于全冻结储冰系统的储冰槽的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种用于全冻结储冰系统的储冰槽。
在夏季时期，由于空调设备的使用导致用电尖峰时期过负荷已为众所周知的事实。尤其多年来不当冷媒的使用已使大气臭氧层遭到破坏，地球气候产生温室效应，更加上森林树木的滥伐、都市高楼毫无节制的建设、车辆排放废气……等都在逼使空调设备的需求量节节上升。此外，各种用电设施之增设亦大幅增加了电力的需要。对于供电量已非常吃紧的电力供应系统而言，确为极大的困扰。
为应付此种情况，利用夜间离峰时间(即冷气用电量最少的时候)将次日白天所需的空调负荷藉压缩机的运转以冰的形态储存起来再于使用冷气时将冰溶化经热交换以供空调从而减少尖峰时间的用电量及用电契约容量且节省电费的储冰系统已广泛开发并使用中。
图1所示的储冰系统即为已知全冻结式储冰系统的典型例，其工作原理是在夜间离峰时段(2230～730)启动囟水冷却机组51使囟水温度降至－4℃，藉管路L1送入储冰槽T内，使储冰槽T内盘管C外的水结冰，该囟水因经盘管吸收管外水的热量而升温至－1℃左右，再经管路L2藉泵52A送入囟水冷却机组51内冷却降温至－4℃，再经管L1输入储冰槽T内发挥结冰作用，如此周而复始地循环，直至储冰槽内的水完全结冰。
于次日使用空调时，则令囟水冷却机组51及泵52A停止，并启动泵52B，将储冰槽T的盘管内的0～1℃囟水经管路L3送入热交换器53，与空调侧的冰水进行热交换，令冰水由12℃降至7℃，囟水本身则升温至4～5℃，再循管路L4、L1进入储冰槽T内，藉槽内前夜冻结的冰使该升温囟水冷却至1℃左右，然后由泵52B输送至热交换器53，供冷却空调侧冰水。如此周而复始，直至储冰槽T内所冻结的冰完全溶化。
另一方面，在空调侧，经与前述囟水作热交换的7℃左右冰水则藉管路L5中的冰水泵54送至室内送风机组55，将约24℃的空气降至14℃左右吹送至室内负载侧，而冰水则升温至12℃，再进入热交换器53进行热交换，成为7℃冰水。如此反覆即可全日实施空调而不需在用电尖峰时间启动压缩机，减少此时段的用电量。
上述储冰系统的储冰槽T中，有一种为CALMAC系统，该系统是如图2A所示，在一聚乙烯材质制外筒1内层设多层盘管C1、C2、……Cn，每一层盘管C则如图2B所示由螺旋状延伸的PE材质进流管2及回流管3在同一平面上以交替相间方式配置，且两管体2、3内的囟水(即25％乙二醇＋75％水，在－10℃下仍不结冰)的流动方向相反，并以囟水供应管P1连接于进流管2的入口2a及回流管3的入口3a进行囟水的供应，另以囟水回送管P0连接于进流管2的出口2b及回流管3的出口3b以回收用过的囟水，整体上形成双回路反向循环方式。在结冰阶段，管体2、3内的囟水在入口处的温度约－4℃，出口处的温度约－2℃，故管体入口前段的结冰B厚度较大，然后逐渐随著向接近出口处减少，因此，由以图2B的D－D横断面为例观察结冰完成后的每一层盘管的结冰层E厚度时，即形成如图2C所示的形状，亦即，每一结冰层E是由直径不同的螺旋状冰条B2、B3相连排列而成。上下二层冰层E1、E2间则构成如图2D的关系，而相邻的四条结冰B2、B2、B3、B3所围成的空间(交差线区域)Z为较难结冰的区域，其理由在各管体2、3外周随著结冰B2、B3厚度的增加，逐渐降低热传能力，当各管体2、3外周的结冰B至接近最大程度时，管体内的囟水极不容易对该区域Z内的冰水进行冷冻结冰，换言之，该区域Z内冰水的结冰耗时极长，缺乏效率。
另一种称为BIN系统，是如图3A所示，在一不锈钢外筒1′中层设多层铜质盘管C′1、C′2……C′n，每一层盘管C′则如图3B所示地由螺旋状延伸的铜质进流管2′及回流管3′在同一平面上交替相间配置，且令回流管3′的前端藉由接头J连接于进流管2′的后端，然后反向盘旋延伸于两进流管2′、2′之间。于进流管2′的囟水流动方向是与回流管3′相反，同时囟水供应管P1、回送管P0分别连接于进流管2′的入口2a′与回流管3′之出口3b′，整体而言，形成单回路反向循环方式。此外，该系统复设有空气泵K可将槽外空气经由筒底打气管H送入外筒内以搅拌冰水，促进其热效率。此系统可利用铜质盘管提高热传导效率，不锈钢外筒可提高耐用寿命，且废料可回收。然而其每两层盘管的结冰层E′1、E′2间亦会形成类如上述图2D所示的区域Z′(如图3C)，而有结冰效率欠佳的缺点。
发明人为此种储冰系统的专业厂商，经长期对该等系统所用储冰槽制造、施工、研究的结果，深觉尚有进一步改善的余地。亦即，上述进流管与回流管的配置方式除上述者外，尚可形成单向顺循环方式，而获得结冰效率佳、盘管表面结冰厚度均匀及减少加工接点的效果。再者，如在储冰槽内水液面上方形成有空间，并将该空间内的冷空气抽取并打入储冰槽的水液中，对水液施以搅拌，有进一步提高水液的热传导效率的功效。
根据本实用新型，提供了一种用于全冻结储冰系统的储冰槽，是在储冰槽用外筒内层设多层由盘旋状进流管与回流管所构成的结冰盘管，其特征在于回流管是自进流管后端沿著两进流管间的上方延伸，令进流管的入口与回流管的出口分别连接于囟水供应管与囟水回送管，而构成单向顺循环高低温交错配置方式。
根据本实用新型的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其中，连接于进流管的回流管是与进流管为同一管体。
根据本实用新型的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其中，进流管、回流管直径为5／8″时，两水平盘绕进流管轴心间的距离为70mm±5mm，上下配置回流管与进流管轴心间的距离为52.5mm±5mm。
根据本实用新型的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其中，在外筒内下部设置打气管，且该外筒顶部与冰水液面间形成有一空间，上述的打气管用供气配管是经由气泵而连通于该空间。
根据本实用新型的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其中，该供气配管设有与气泵并联的泄压阀。
以下参照附图详细说明本实用新型的实施例，以便公众更具体明了本实用新型的目的，技术构成及功效。
图1为全冻结式储冰系统的整体构成及流程图。
图2为已知CALMAC系统储冰槽的说明图，其中，图2A是储冰槽内部结构的纵断面示意图，图2B为盘管盘绕方式平面示意图，图2C为自图2B的D－D线观察单一结冰层形态的纵断面图，图2D为两结冰层间的相互关系说明图。
图3为已知BIN系统储冰槽的说明图，其中，图3A是储冰槽内部结构纵断面示意图，图3B是盘管盘绕方式的平面示意图，图3C是自图3B的D′－D′线观察两结冰层间的相互关系说明图。
图4为本实用新型储冰槽的说明图，其中，图4A是储冰槽内部结构的纵断面示意图，图4B是盘管盘绕方式的平面示意图，图4C为进流管与回流管的相对位置关系说明图，图4D是自图4B的D″－D″线观察两结冰层间的相互关系说明图。
图5为本实用新型储冰槽的结冰层形态与已知储冰槽的结冰形态的比较图。
如图4B所示，本实用新型的全冻结式储冰槽T是在PE质外筒1″将铜质进流管2″在槽内以顺时钟方向盘绕，绕至外筒1″之大致中央部时，直接将该进流管2″之后续管体提高，并以相同的顺时钟方向盘绕于进流管2″上方作为回流管3″，形成单向顺循环回路，亦即，进流管2″及回流管3″中的囟水流动方向相同，而囟水温度较高的回流管3″在囟水温度较低的两进流管2″上方中间(如图4C、4D)，形成高低温交错配置方式。
其次，如图4C所示，上述进流管2″与回流管3″的上下配置有一定的相对关系，亦即，以5／8英寸盘管为例，令两进流管2″、2″的轴心间的水平间隔设定在70±5m／m，回流管3″与进流管2″的轴心间的垂直距离设定在52.5±5m／m时，以获得最佳结冰速度。
又如图4A所示，具有上述特点的盘管C″(由进流管2″与回流管3″所构成)亦与已知技术同样在外筒1″内层设多层C″1、C″2……C″n，并使各进流管2″的前端入口2a″连接于囟水供应管P1，各回流管3″的后端出口3b″连接于囟水回送管P0，该等囟水供应管P1及囟水回送管P0是分别连接于
图1所示的管路L1、L2。
于本实用新型储冰槽T的外筒1″中，顶部10″与冰水面F间保留有一适当空间S，于最下层盘管C″n与外筒1″的底部11″间则横向装设一打气管H″，该打气管H″具有许多孔洞可供管内空气打入外筒1″内的水液W中以搅拌水液。上述上方空间S与下方打气管H″间经由一空气管路4相连通，并在近上方空间S处装设一气泵40，且于近打气管H″处设置一逆止阀41以防止水液流入管路4内。此外，再在该空气管路4上装设与气泵40并联的泄压阀42。
本实用新型的技术构成已如上述，以下说明其使用及功效。
具有上述构成的本实用新型储冰槽T是用于
图1的全冻结式储冰系统，在结冰期间(夜间用电离峰时段)，是经由上述囟水供应管P1供应－4℃左右的低温囟水，令此等囟水自入口2a″流入由进流管2″及回流管3″所构成的各盘管C″1、C″2……C″n而达囟水回送管P0。在流经盘管C″期间，吸收水液的热量，如此周而复始即可冷冻储冰槽T内的水液W全部成为冰。另一方面，外筒1″上方空间S的空气则藉由气泵40予以抽吸，再经由打气管H″喷入水液W内，对水液W产生搅拌作用，以提高热传导效率。当筒内水液W因各盘管C″内囟水的冷却而开始结冰时，空气打入水液的阻力渐增，于气泵40前后段压差至某程度时，则泄压阀42动作，排出部分冷空气。结冰量增加，泄压量亦增大，使气泵吐出侧的温度升高，此时即可利用温度开关43令空气泵40自动停止。
依上述进流管2″与回流管3″以单向顺循环高低温交错配置方式所构成的每一层盘管C″1、C″2……C″n所获致的结冰层E″的断面形态为如图4D所示，由下方进流管2″所形成的结冰B″2直径较大，位于两进流管2″、2″间上方的回流管3″所形成的结冰B3直径较小，且结冰B3是嵌落于两结冰B2、B2间的上方，并在三结冰B2、B2、B3间形成缓慢结冰区域Z″。
若将依本实用新型盘管的单向顺循环高低温交错配置方式所获致的冰层(如图5A)与已知CALMAC系统与BIN系统所形成的结冰层(如图5B)相比较，则显然本实用新型是由于直径较小的结冰B″3嵌落于直径较大的两结冰B″2、B″2间的上方，故缓慢结冰区域Z″断面积远小于已知系统由四个结冰B2、B2、B3、B3所围成的慢结冰区域Z。因而，依本实用新型的盘管盘绕配置方式，结冰速度可以加快。如将进流管与回流管间的位置关系予以计算并设定，更可减少缓慢结冰区域的断面积，而获得最佳结冰速率。根据发明人实验，以100吨冷能能力为例，。已知者约需8小时，本实用新型则只要6小时，亦即，结冰速度加快了1／4。
其次，本实用新型的回流管与进流管是由同一管体构成，故可减少加工接点，降低加工时间与成本。
此外，本实用新型是将外筒内的空气抽气用来搅拌水液，以促进热传导速度，与自筒外抽气搅拌水液的情况相比较，并无外部热量自筒外带入水液中，故有促进结冰的功效。
权利要求1.一种用于全冻结储冰系统的储冰槽，是在储冰槽用外筒内层设多层由盘旋状进流管与回流管所构成的结冰盘管，其特征在于回流管是自进流管后端沿著两进流管间的上方延伸，令进流管的入口与回流管的出口分别连接于囟水供应管与囟水回送管，而构成单向顺循环高低温交错配置方式。
2.如权利要求1所述的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其特征是连接于进流管的回流管是与进流管为同一管体。
3.如权利要求1所述的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其特征是进流管、回流管直径为5／8″时，两水平盘绕进流管轴心间的距离为70mm±5mm，上下配置回流管与进流管轴心间的距离为52.5mm±5mm。
4.如权利要求1所述的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其特征是在外筒内下部设置打气管，且该外筒顶部与冰水液面间形成有一空间，上述的打气管用供气配管是经由气泵而连通于该空间。
5.如权利要求1所述的用于全冻结储冰系统的储冰槽，其特征是该供气配管设有与气泵并联的泄压阀。
专利摘要本实用新型提供了一种用于全冻结储冰系统的储冰槽，该储冰系统于夜间用电高峰时间藉冷冻压缩机的运转，令水结成冰，使空调所需的冷却能力以冰的形态储存，而于次日需使用冷气时，将冰溶化并行热交换以供冷气空调之用，以降低高峰时间的冷气用电量且节省电费。本实用新型的特点在用以流通卤水的进流管与回流管是以单向顺循环回路组成并以高低温交错方式配置，不但可避免盘管表面结冰厚度不均匀的缺点，同时可减少加工接头，且可获得最高结冰效率。
文档编号F25C5/00GK2187764SQ93248230
公开日1995年1月18日 申请日期1993年12月30日 优先权日1993年12月30日
发明者王宪章 申请人:王宪章