JP2001324177A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過冷却状態の水が水回路で氷へと相変化して
流路を閉塞してしまうので、装置の安定性と耐久性が低
下していた。また、氷蓄熱タンクに生成された氷の浮力
により氷蓄熱タンク下層部には氷を蓄積することが出来
ないので、電力需要のピークシフトが十分に図ることが
出来なかった。 【解決手段】 製氷熱交換器５を氷蓄熱タンク９に内
蔵、あるいは水没することにより、生成した過冷却状態
の水を水回路で氷へと相変化させることなく氷蓄熱タン
ク９へ放出することが出来る。従って、装置の安定性と
耐久性が向上する。また、氷蓄熱タンク９内の水を十分
に攪拌することが出来るような水回路構成としたので、
氷蓄熱タンク９に蓄積できる氷の量が増加するので、ラ
ンニングコストを低くすることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンク等に氷を生
成させて氷蓄熱を行う装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電力料金が廉価な深夜の余剰
電力を利用して氷、または冷水を生成し、昼間に生成し
た氷、または冷水を利用して冷房を行う氷蓄熱型空調装
置、あるいは水蓄熱型空調装置が提案されている。この
装置で空調を行うと電力需要をピークシフトさせること
が出来るばかりでなく、ランニングコストを大幅に削減
することが出来る。

【０００３】例えば、図１５に示すような特告平６−４
６１２７号公報に記されている装置は、二重管式熱交換
器を用いて水を氷点以下の温度でも液相である過冷却状
態まで冷却し、その後過冷却状態の水に衝撃を与えて製
氷を行う氷蓄熱装置である。

【０００４】図１５は熱交換器の表面に製氷を行う従来
方式による氷蓄熱装置を模式的に示したものである。圧
縮機１、凝縮器２、減圧手段３ａ、二重管式熱交換器で
形成した製氷熱交換器４の順に冷媒回路８で接続される
ヒートポンプ回路において、圧縮機１で高温高圧となっ
た冷媒は凝縮器２で液化し、減圧手段３ａを経て低温低
圧となり、製氷熱交換器４を流れる水９ａを氷点以下で
も液相である過冷却状態まで冷却する。製氷熱交換器４
ａを通過した冷媒は、三方弁７ａ、７ｂによって蒸発器
６を介さないように圧縮機１へ戻される。過冷却状態と
なった水は、氷蓄熱タンク９へ放出された際の流れの変
化等で、シャーベット状の氷へと相変化し、氷蓄熱タン
ク９にはシャーベット状の氷が蓄積されることとなる。
上記の製氷（氷蓄熱）運転は、深夜の余剰電力を用いて
行われる。昼間は、氷９ｂに蓄熱した冷熱を、高圧冷媒
を冷却することに利用し、冷凍効果を向上させて昼間の
ヒートポンプサイクルの効率を大幅に向上させることに
用いる。図９に示す装置を空調機として利用するとき、
蒸発器６が室内機となる。

【０００５】また、図１６に示すように氷蓄熱タンク９
内の温度の低い水９ａを直接蒸発器６へ送り外部の熱を
吸熱することもできる。

【０００６】上記氷蓄熱装置は、深夜電力を用いて上記
動作により氷蓄熱タンク９に氷を蓄積し、昼間に蓄積し
た氷を利用して冷房を行う。従って、蓄積できる氷の量
が多いほど、電力需要のピークシフト率が高くなり、ラ
ンニングコストを削減することが出来る。

【０００７】さらに、凝縮器２を水冷式とし、製氷運転
時に生成される温水を給湯に利用することもできる。ま
た、ヒートポンプ回路の冷媒が、圧縮機１、製氷熱交換
器４ａ、減圧弁３ａ、凝縮器２の順で冷媒が循環するよ
うな逆流れとなる冷媒回路構成とするとき、氷蓄熱タン
クの水は製氷熱交換器４によって加熱され、温水が貯水
される。この氷蓄熱タンクに貯水した温水は暖房に使う
こともできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式のように二重管式熱交換器やプレート式熱交換器で
生成された過冷却状態の水は、僅かな衝撃を受けると氷
へと相変化し、過冷却された温度が低いほど極く僅かな
衝撃でも相変化する傾向となる。プレート式熱交換器や
二重管式熱交換器から生成されて氷蓄熱タンクへ放出さ
れるまでの水回路に水の偏流や流れの乱れが生じたと
き、過冷却状態の水が氷へと相変化して流路を閉塞して
しまう。氷が流路を閉塞してしまうと運転を停止しなけ
ればならないので、装置の安定性と耐久性が低下する。
また、凍結した氷を融解するための加熱装置と制御装置
が必要となり、装置のコストアップへとなってしまう。

【０００９】また、氷蓄熱タンクに生成されるシャーベ
ット状の氷は浮力で氷蓄熱タンク９の上部へ移動し、氷
蓄熱タンク９の下層部には氷を蓄積することができな
い。従って、氷蓄熱タンク９に蓄積できる氷の量が低下
する。

【００１０】本発明は係る従来の課題を解決するための
装置であり、高効率で安定した氷蓄熱運転ができる氷蓄
熱装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、圧縮機と凝縮器と減圧手段と製氷熱交換器
が冷媒回路で順に接続されるヒートポンプ回路と、水を
貯水する氷蓄熱タンクと、氷蓄熱タンクの水を製氷熱交
換器でヒートポンプ回路の冷媒と熱交換して過冷却状態
まで冷却した後、氷蓄熱タンクへ戻す水回路を備え、前
記製氷熱交換器は、氷蓄熱タンクの内部に設置されてい
ることを特徴とする氷蓄熱装置であることを特徴とする
氷蓄熱装置としたものである。

【００１２】これによって、上記発明によれば、高効率
で安定した氷蓄熱運転を行うことが出来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載した構成
とすることにより、本発明の目的を達成した実施形態の
氷蓄熱装置を実現できる。

【００１４】すなわち、請求項１記載のように、圧縮機
と凝縮器と減圧手段と製氷熱交換器が冷媒回路で順に接
続されるヒートポンプ回路と、水を貯水する氷蓄熱タン
クと、氷蓄熱タンクの水を製氷熱交換器でヒートポンプ
回路の冷媒と熱交換して過冷却状態まで冷却した後、氷
蓄熱タンクへ戻す水回路を備え、製氷熱交換器は、氷蓄
熱タンクの内部に設置されている氷蓄熱装置とすること
により、製氷熱交換器と氷蓄熱タンクが一体化されるの
で装置がコンパクト化され、また、製氷熱交換器で生成
した過冷却状態の水は、そのまま氷蓄熱タンクへ放出さ
れるので、水回路が氷で閉塞されることなく、安定した
製氷（氷蓄熱）運転を行うことができる。

【００１５】また、請求項２記載のように、製氷熱交換
器は、氷蓄熱タンクの内部に水没するように設置されて
いる請求項１記載の氷蓄熱装置とすることにより、製氷
熱交換器が氷蓄熱タンクと一体化されるので、氷蓄熱タ
ンクをコンパクト化することができる。

【００１６】また、請求項３記載のように、圧縮機と凝
縮器と減圧手段と製氷熱交換器が冷媒回路で順に接続さ
れるヒートポンプ回路と、水を貯水する氷蓄熱タンク
と、氷蓄熱タンクの水を製氷熱交換器でヒートポンプ回
路の冷媒と熱交換して過冷却状態まで冷却した後、氷蓄
熱タンクへ戻す水回路を備え、水回路の途中に氷蓄熱タ
ンクと直結するバイパス回路を設けた氷蓄熱装置とする
ことにより、氷蓄熱タンク内の水が十分に攪拌されるの
で、氷蓄熱タンクに蓄積できる氷の量を増加させること
ができる。

【００１７】また、請求項４記載のように、複数の、製
氷熱交換器と氷蓄熱タンクの水を製氷熱交換器でヒート
ポンプ回路の冷媒と熱交換して過冷却状態まで冷却した
のちに氷蓄熱タンクへ戻す水回路を備えた請求項１、ま
たは請求項２、または請求項３記載の氷蓄熱装置とする
ことにより、氷蓄熱タンク内の水が十分に攪拌されるの
で、氷蓄熱タンクに蓄積できる氷の量を増加させること
ができる。

【００１８】また、請求項５記載のように、少なくとも
一対の水回路を、水回路より氷蓄熱タンクへ放たれた水
同士が接触するように設置されている請求項４記載の氷
蓄熱装置とすることにより、生成した過冷却状態の水を
確実に氷へと相変化さて氷蓄熱タンクに蓄積することが
できるので、装置の効率を向上させることができる。

【００１９】また、請求項６記載のように、氷蓄熱タン
クの中にチューブ状の冷媒回路を配して冷媒と氷蓄熱タ
ンクの水が熱交換する満液式蒸発器を備えた請求項１か
ら５のいずれか１項に記載の氷蓄熱装置とすることによ
り、氷蓄熱タンクの水を均一に冷却することができるの
で、氷蓄熱タンクに蓄積できる氷の量を増加させること
ができる。

【００２０】また、請求項７記載のように、氷蓄熱タン
クに空気を封入し、前記空気を氷蓄熱タンクの水面以下
へ導くための空気ポンプと空気回路を設けた請求項１か
ら６のいずれか１項に記載の氷蓄熱装置とすることによ
り、氷蓄熱タンク内を空気で攪拌するので、氷蓄熱タン
クに蓄積できる氷の量を増加させることができる。

【００２１】また、請求項８記載のように、氷蓄熱タン
クの空気を製氷熱交換器の水回路出口へと導く空気ポン
プと空気回路を設けた請求項１から７のいずれか１項に
記載の氷蓄熱装置とすることにより、水回路の氷を氷蓄
熱タンクへ勢い良く噴射するので、水回路が氷で閉塞さ
れることなく、安定した製氷（氷蓄熱）運転を行うこと
ができる。

【００２２】また、請求項９記載のように、製氷熱交換
器は、スリット状の穴を有する複数の冷媒プレートと、
スリット状の穴を有する複数の水プレートと、この複数
の冷媒プレートと水プレートの間に設けられていて冷媒
と水の隔壁をなす複数の隔壁プレートとから冷媒流路と
水流路を形成した積層式熱交換器であることを特徴とす
る請求項１から８のいずれか１項に記載の氷蓄熱装置と
することにより、安定して過冷却状態の水を生成するこ
とができる、装置の耐久性が向上するとともに、製氷熱
交換器がコンパクトとなる構成であるから氷蓄熱装置の
小型化を実現することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２４】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける氷蓄熱装置を模式的に示したものである。図１の氷
蓄熱装置は、圧縮機１、凝縮器２、減圧手段３ａ、製氷
熱交換器５、三方弁７ａ、７ｂを順に接続する冷媒回路
８から構成されるヒートポンプ回路と、三方弁７ａ、７
ｂの制御により冷媒を減圧手段３ｂ、蒸発器６の順に通
過させるヒートポンプ回路と、氷蓄熱タンク９に貯水さ
れた水９ａを製氷熱交換器５を介して循環させる循環ポ
ンプ１０と、その水が循環する水回路１１より構成され
ている。温度センサー１２は製氷熱交換器５から流出す
る水の温度を検知し、制御ユニット１３は温度センサー
１２が検知する温度が所定の温度Ｔ１となるように水循
環ポンプ１０から送られる水量を制御するためのもので
ある。製氷熱交換器５と温度センサー１２は氷蓄熱タン
ク９の内部に設置し、製氷熱交換器５から流出する水は
直ちに氷蓄熱タンク９内に放出される。本実施例の製氷
熱交換器５は、二重管式熱交換器を用いたが、プレート
式熱交換器などとしても良い。

【００２５】この構成における動作と作用について以下
に説明する。基本的な動作は従来の方法と同様であり、
製氷熱交換器５において水を過冷却状態となるように冷
却し、氷蓄熱タンク９内に放出してシャーベット状の氷
を生成させる。過冷却状態となった水は非常に不安定で
あり、僅かな流れの乱れを受けると液相から氷へと相変
化してしまう特徴がある。図１５の構成において、製氷
熱交換器４で生成された過冷却状態の水は、氷蓄熱タン
ク９に放出されるまでの水回路１１を流れるが、水回路
１１の途中にある曲げ部分で過冷却状態の水が氷へと相
変化してしまうことと、低温の水が流れる水回路１１へ
の大気中の水分の結露が確認された。過冷却状態の水が
氷蓄熱タンク９へ放出される前に氷へと相変化してしま
うと、水回路１１が氷によって閉塞されてしまうので、
製氷（氷蓄熱）運転を停止しなければならない。また、
水回路１１の結露は効率低下につながるものである。そ
こで、図１のように製氷熱交換器５を氷蓄熱タンク９内
に設置すると、過冷却状態となった水は製氷熱交換器５
を流出すると直ぐに放出され、氷蓄熱タンク９の水と混
合される。従って、過冷却状態の水が流れる水回路部分
が省略できるため、過冷却状態の水を放出される前に氷
へと相変化してしまうことと、水回路１１への結露を防
止することが出来る。従って、装置の運転が安定化する
ことと高効率化を実現することが出来る。また、製氷熱
交換器５を氷蓄熱タンク９に内蔵することで、装置の小
型化を図ることが出来る。

【００２６】氷蓄熱タンク９に生成し蓄積した氷９ｂ
は、従来の方法と同じくヒートポンプサイクルの冷凍効
果を向上させるために高圧冷媒の冷却に利用される。例
えば、本実施例の氷蓄熱装置を冷房に利用する場合は、
蒸発器６が室内機となる。凝縮器２で高圧液体となった
冷媒は、製氷熱交換器５へ高圧のまま流入し、循環ポン
プ１０によって送られる氷蓄熱タンク９の温度の低い水
によって冷却される。このとき、減圧手段３ａは冷媒の
減圧幅が最小となるように設定される。高圧冷媒を冷却
した水は、再び氷蓄熱タンクへ放出され、生成されたシ
ャーベット状の氷９ｂと直接接触して冷却される。三方
弁７ａ、７ｂの制御によって冷媒回路を切り替え、製氷
熱交換器５を流出した冷媒は減圧手段３ｂと蒸発器６を
通過し、蒸発器６で周囲から熱を奪ったのちに圧縮機１
へ戻る。また、図１５に示すように、氷蓄熱タンク９の
温度の低い水を直接蒸発器６へ送り、冷却、あるいは冷
房を行うことも出来る。

【００２７】尚、本実施例において凝縮器２を空冷式と
するが、水冷式とすることもできる。また、本実施例で
は氷蓄熱タンク９に貯水する媒体を水としたが、水にブ
ライン等を添加し、氷点温度を低くして製氷運転するこ
とも可能である。このとき、より低温で蓄熱することが
できるので、蓄熱できるエネルギー量が増加し、さら
に、氷点の異なる二成分媒体であることから、水回路が
氷で閉塞されることを防止することができる。水にブラ
インを添加した場合の所定の温度Ｔ１は、ブラインの添
加量に応じた値に設定することができる。また、蓄熱し
たエネルギーの用途に応じて、水の代わりに別の相変化
を伴う液体を使用しても良い。

【００２８】また、本実施例において、製氷熱交換器５
で冷却された水の温度は、温度センサー１２で検知さ
れ、検知した温度が所定の温度Ｔ１となるように制御ユ
ニット１３によって循環ポンプで送る水量を制御する。
この所定の温度Ｔ１は−５℃以上の範囲で運転時間と共
に段階的に設定値の変更を行う。運転初期は所定温度Ｔ
１を氷点より高い温度に設定し、氷蓄熱タンク９の水９
ａを所定の温度Ｔ１まで冷却した後、所定の温度Ｔ１を
氷点以下の温度に設定し、製氷熱交換器５において過冷
却状態の水の生成を行う。また、運転初期から所定温度
Ｔ１を氷点以下の温度に設定することも可能であり、ど
ちらの設定であっても製氷熱交換器５から過冷却状態の
水が生成され、氷蓄熱タンク９へシャーベット状の氷が
蓄積される。また、循環する水量の制御は、循環ポンプ
の制御のほかに、水回路１１に流量制御弁を設置して制
御することも可能である。また、圧縮機１にインバータ
ー回路を設け、冷却される水の温度が所定の温度Ｔ１と
なるように圧縮機１の出力を制御しても同様の効果を得
ることが出来る。

【００２９】尚、製氷熱交換器５で冷却される水の温度
が所定の温度Ｔ１となるように循環する水量、あるいは
圧縮機１の制御を行わずとも、氷蓄熱タンク９の水の温
度は徐々に低下し、ある時間経過後から製氷熱交換器５
から過冷却状態の水が生成され、氷蓄熱タンク９へシャ
ーベット状の氷が蓄積される。従って、装置の簡素化と
低コスト化を図ることが出来る。しかし、運転時間と共
に製氷熱交換器５で生成される過冷却状態の水の温度は
さらに低下し、過冷却状態の水は温度が下がるほど氷へ
と相変化しやすくなるため、−７℃に近い温度まで冷却
されると熱交換器の流路で水が氷へと相変化して流路を
閉塞した。従って、装置の低コスト化を図ることは出来
るが、氷蓄熱タンク９へ蓄積できる氷の量が少なくな
り、さらに、装置の安定性が低下する。

【００３０】尚、本実施例では冷媒と水が熱交換する形
態としたが、高温流体と低温流体が熱交換して高温流体
が過冷却状態まで冷却される形態とすることもできる。
また、本実施例においてヒートポンプ回路は圧縮機１を
用いて冷媒を循環させる圧縮式サイクルで構成している
が、冷媒を吸収器で吸収剤に吸収させて再生器で冷媒を
発生させるような、吸収式サイクルで構成しても同様の
効果を得ることができる。

【００３１】さらに、本実施例では水循環ポンプ１０を
用いて氷蓄熱タンク９内の水を循環させたが、氷蓄熱タ
ンクの水面のヘッド差を利用することにより自然循環式
とすることも可能であり、装置の低コスト化を実現する
ことができる。

【００３２】また、本実施例の製氷熱交換器５は、並行
流となるようにしたが、直交流、あるいは対向流となる
ような構成としても同様な効果が得られる。

【００３３】ここで、凝縮器２を水冷式とし、製氷運転
時に生成される温水を給湯に利用すると、さらにランニ
ングコストを下げることができる。また、ヒートポンプ
回路の冷媒が、圧縮機１、製氷熱交換器５、減圧弁３
ａ、凝縮器２の順で冷媒が循環するような逆流れとなる
冷媒回路構成とするとき、氷蓄熱タンクの水は製氷熱交
換器５によって加熱され、温水が貯水される。この氷蓄
熱タンクに貯水した温水は暖房に使うこともできる。

【００３４】（実施例２）図２は本発明の実施例２にお
ける氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、本実施例
において実施例１と同一符号であるものは同じ機能を備
えている。本実施例の構成は、製氷熱交換器５を氷蓄熱
タンク９の内部に水没させた製氷熱交換器１４を設置
し、製氷熱交換器１４から流出する水はそのまま氷蓄熱
タンク９内の水中に放出される。

【００３５】この構成における動作と作用について以下
に説明する。基本的な動作は実施例１と同様であり、製
氷熱交換器５において水が過冷却状態となるまで冷却
し、氷蓄熱タンク９内に放出してシャーベット状の氷９
ｂを生成させる。過冷却状態となった水は非常に不安定
であり、僅かな流れの乱れを受けると液相から氷へと相
変化してしまうので、実施例１と同様に、図２のように
製氷熱交換器１４を氷蓄熱タンク９内に設置すると、過
冷却状態となった水は製氷熱交換器１４からそのまま水
中に放出され、氷蓄熱タンク９の水と混合される。従っ
て、過冷却状態の水が流れる水回路部分が省略できるた
め、過冷却状態の水を放出される前に氷へと相変化して
しまうことを防止することが出来る。また、製氷熱交換
器１４が水没する位置まで氷蓄熱タンク９の水位を上げ
ることができるから、氷蓄熱タンク９内の容積を有効に
活用することができる。さらに、製氷熱交換器１４を水
没させたことで、熱交換器表面と接する水も冷却するこ
とが可能になるばかりでなく、断熱材等で熱交換器を断
熱する必要がなくなる。従って、装置の安定化、高効率
化、低コスト化、コンパクト化を実現することが出来
る。

【００３６】（実施例３）図３は本発明の実施例３おけ
る氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、本実施例に
おいて実施例２と同一符号であるものは同じ機能を備え
ている。本実施例の氷蓄熱装置は、氷蓄熱タンク９の水
が流れる水回路１１の途中に、水回路１１と氷蓄熱タン
ク９と直結するバイパス回路１５を設け、水回路１１を
流れる水の一部をバイパス回路１５を介して氷蓄熱タン
ク９へ戻す。水回路１１とバイパス回路１５を連結する
位置は、製氷熱交換器１４の前後の水回路１１とし、氷
蓄熱タンク９とバイパス回路１５を連結する位置は氷蓄
熱タンク９水面の中位とした。

【００３７】この構成における動作と作用について以下
に説明する。製氷熱交換器１４で生成された過冷却状態
の水は、氷蓄熱タンク９内へ放出されたときに受ける衝
撃でシャーベット状の氷９ｂへと相変化し、密度が水よ
り小さいので浮力により水面近傍に停留する。氷蓄熱タ
ンク９内の水の温度分布は、水温と密度の関係から、低
層が低く上層が高い状態となり、生成したシャーベット
状の氷９ｂは、温度の高い水と接触して融解する。従っ
て、生成した氷９ｂは、氷蓄熱タンク９の温度分布によ
って融解するため製氷運転の効率が低下する。また、氷
は浮力によって氷蓄熱タンク９の上層部に停留し下層部
には蓄積できないため、氷蓄熱タンク９に生成できる製
氷量が低下する。そこで、水循環ポンプ１０によって氷
蓄熱タンク９から製氷熱交換器１４へと送られる水の一
部を、バイパス回路１５を経由して氷蓄熱タンク９水面
の中位へと戻すと、氷蓄熱タンク９内の水９ａを撹拌す
ることが出来る。従って、氷蓄熱タンク９内の水の温度
分布を均一にすることができ、また、生成したシャーベ
ット状の氷９ｂを氷蓄熱タンク９の低層部へ送り込むこ
とが出来るから、氷蓄熱タンク９に生成できる製氷量を
増加させることができる。

【００３８】尚、本実施例は図３に示すように、バイパ
ス回路１５と氷蓄熱タンク９を連結する位置を、氷蓄熱
タンク９の側面より水面の中位としたが、氷蓄熱タンク
９の形状を考慮して氷蓄熱タンク９の水を効率よく撹拌
することが出来れば、氷蓄熱タンク９と連結する位置と
は何処でも良く、さらに、バイパス回路１５は複数回路
設置するとさらに良好に氷蓄熱タンク９の撹拌を行うこ
とができる。

【００３９】また、図３において製氷熱交換器５は水没
する形態となっているが、水面が製氷熱交換器１４より
下にあっても同様の効果を得ることができる。

【００４０】また、図４に示すように、バイパスする回
路を水循環ポンプ１６と水回路１７を設置して水回路１
１より独立させることも可能であり、この場合、水回路
１７を流れる水流量に影響されずに過冷却状態の水を生
成することができる。

【００４１】また、本実施例においては、図５に示すよ
うに、製氷熱交換器１９を氷蓄熱タンク９の外部に設置
しても、氷蓄熱タンク９の攪拌は可能であるから蓄積で
きる氷の量を増加させることができる。また、製氷熱交
換器から流出する過冷却状態の水を水回路２０より分岐
して氷蓄熱タンク９へ戻すことによってさらに良好に氷
蓄熱タンク９の攪拌を行うことができる。

【００４２】（実施例４）図６は本発明の実施例４にお
ける氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、本実施例
において実施例２と同一符号であるものは同じ機能を備
えている。本実施例の氷蓄熱装置は、実施例２の構成に
製氷熱交換器２１、水回路２２を加えたものであり、氷
蓄熱タンク９に貯水された水９ａは、水循環ポンプ１０
によって製氷熱交換器２１と水回路２２を介して循環す
る。製氷熱交換器１４、２１は冷媒回路が直列になるよ
うに接続しているが、並列となるように接続することも
出来る。

【００４３】この構成における動作と作用について以下
に説明する。実施例２で示したように、製氷熱交換器１
４で過冷却状態となるまで冷却された水は、氷蓄熱タン
ク９へ放出した際に受ける衝撃によってシャーベット状
の氷９ｂへと相変化する。また同様に、製氷熱交換器２
１へ送られた水も過冷却状態まで冷却することが可能
で、氷蓄熱タンク９へ放出されたときに生じる流れの変
化等でシャーベット状の氷へと相変化する。実施例２の
構成において、生成した氷９ｂの密度は水より小さいの
で、浮力により水面近傍に停留する。また、氷蓄熱タン
ク９内の水の温度分布は、水温と密度の関係から、相対
的に温度が低い水が低層に、温度が高い水が上層にある
ような分布となり、生成したシャーベット状の氷９ｂは
温度の高い水と接触して融解してしまう。従って、製氷
運転の効率が低下する。また、氷９ｂは浮力によって氷
蓄熱タンク９の上層部に停留し下層部には蓄積できない
ため、氷蓄熱タンク９に生成できる製氷量が低下する。
そこで、本実施例のように、製氷熱交換器２１で生成し
た過冷却状態の水を氷蓄熱タンク９水面の中位へ流入さ
せると、氷蓄熱タンク９内の水９ａを撹拌することが出
来る。従って、氷蓄熱タンク９内の水の温度分布を均一
にすることができ、また、生成したシャーベット状の氷
９ｂを氷蓄熱タンク９の低層部へ送り込むことが出来る
から、氷蓄熱タンク９に生成できる製氷量を増加させる
ことができる。

【００４４】また、製氷熱交換器１４で生成した過冷却
状態の水が何らかの衝撃を受けて氷へ相変化して流路を
閉塞しても、継続して製氷熱交換器２１において過冷却
状態の水を生成することが可能であるため運転を停止す
ることなく、氷蓄熱タンク９へシャーベット状の氷を蓄
積することが出来る。

【００４５】尚、本実施例は図６に示すように、水回路
２２と氷蓄熱タンク９を連結する位置を、氷蓄熱タンク
９の側面より水面の中位としたが、氷蓄熱タンク９の形
状を考慮して氷蓄熱タンク９の水を効率よく撹拌するで
きる位置とすることが好ましい。また、過冷却状態の水
を注入する水回路をさらに増やすことにより、良好に氷
蓄熱タンク９の撹拌を行うことができ、氷蓄熱タンクへ
蓄積できる氷の量を増加させることができる。

【００４６】また、本実施例においては、図７に示すよ
うに、水循環ポンプ２４と水回路２５を設置して、製氷
熱交換器２１を循環する水回路を水回路１１より独立し
た形態とすることにより、製氷熱交換器１４を流れる水
の流量に影響されずに、過冷却状態の水を生成すること
ができる。

【００４７】また、本実施例においては、図８に示すよ
うに、製氷熱交換器１４、２１を氷蓄熱タンク９の外部
に設置するような製氷熱交換器２７、２８としても、氷
蓄熱タンク９の攪拌は可能であるから蓄積できる氷の量
を増加させることができる。

【００４８】また、図６、７おいて製氷熱交換器１４、
２１は水没する形態となっているが、水面が製氷熱交換
器１４、２１より下にあっても同様の効果を得ることが
できる。

【００４９】（実施例５）図９は本発明の実施例５にお
ける氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、本実施例
において実施例１と同一符号であるものは同じ機能を備
えている。本実施例の氷蓄熱装置は、製氷熱交換器３１
と製氷熱交換器３２は、それぞれの熱交換器から氷蓄熱
タンク９へ放出される過冷却状態の水が接触するように
設置されている。製氷熱交換器３１への給水は、水循環
ポンプ１０によって行い、製氷熱交換器３２への給水
は、水回路１１より分岐形成した水回路３４より行う。
製氷熱交換器３１、３２は冷媒回路が並列になるように
接続しているが、直列となるように接続することも出来
る。製氷熱交換器３１、３２は実施例１の製氷熱交換器
５と同じく二重管式熱交換器を用いるが、プレート式熱
交換器を利用することもできる。

【００５０】この構成における動作と作用について以下
に説明する。実施例１で示したように、製氷熱交換器３
１で過冷却状態となるまで冷却された水は、氷蓄熱タン
ク９へ放出した際に受ける衝撃によって、シャーベット
状の氷９ｂへと相変化する。また同様に、製氷熱交換器
３２へ送られた水も過冷却状態まで冷却することが可能
で、氷蓄熱タンク９へ放出されたときに生じる流れの変
化等でシャーベット状の氷へと相変化する。しかしなが
ら、過冷却状態の水が氷蓄熱タンク９へ放出された際の
水の流れに偏流が少ないとき、あるいは受ける衝撃が小
さいときは、過冷却状態の水は氷へと相変化せず、その
まま氷蓄熱タンク９の水９ａと熱交換して温度が上昇し
てしまうので、氷の生成が不可能となる。過冷却状態の
水を生成しても氷が蓄積できないと装置の効率が低下し
てしまう。そこで、水回路１１より氷蓄熱タンク９へ注
入されたあとの過冷却状態の水と、水回路３４より氷蓄
熱タンク９へ注入されたあとの過冷却状態の水が接触す
るように製氷熱交換器３１、３２を氷蓄熱タンク９へ設
置しているので、過冷却状態の水が互いに接触するとき
の衝撃を受けて、氷へと相変化しなかった過冷却状態の
水でも氷へと相変化することができる。従って、生成し
た過冷却状態の水を確実に氷へと相変化させ、氷蓄熱タ
ンク９に蓄積することができるので、装置効率を向上さ
せることができる。

【００５１】また、製氷熱交換器３１で生成した過冷却
状態の水が何らかの衝撃を受けて氷へ相変化して流路を
閉塞しても、継続して製氷熱交換器３２において過冷却
状態の水を生成することが可能であるため運転を停止す
ることなく、氷蓄熱タンク９へシャーベット状の氷を蓄
積することが出来る。

【００５２】尚、本実施例は図５に示すように、一対の
水回路１１、３４を設置しているが、さらに過冷却状態
の水を注入する水回路を設置することにより、氷蓄熱タ
ンク９蓄積できる氷の量を増加させることができる。

【００５３】また、本実施例において図９は、製氷熱交
換器３１、３２を水面上に設置しているが、水没させて
注入される過冷却状態の水が交わるように配すれば同様
の効果を得ることができる。

【００５４】（実施例６）図１０は本発明の実施例６に
おける氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、本実施
例において実施例２と同一符号であるものは同じ機能を
備えている。本実施例の氷蓄熱装置は、氷蓄熱タンクの
内部に冷媒が通過するチューブ状の配管をコイル状、あ
るいはＵ字形に形成した満液式蒸発器である製氷熱交換
器３６を設置し、製氷熱交換器３６の外周表面部分と接
する水を凍らせて製氷を行うことができる。冷媒が冷媒
回路３７と製氷熱交換器３６を経由するか否かは、三方
弁３８ａ、３８ｂの開閉制御によって行う。

【００５５】この構成における動作と作用について以下
に説明する。冷媒が製氷熱交換器３６を流れないように
三方弁３８ａ、３８ｂを制御すると、実施例２と同様の
効果を得ることが出来る。また、冷媒が製氷熱交換器３
６を通過するように三方弁３８ａ、３８ｂを制御する
と、製氷熱交換器３６の表面に接する水９ａが冷却され
凍結する。従って、製氷熱交換器３６の表面には氷が生
成され、運転時間の経過と共に、生成された氷の厚みが
増していくような管外製氷方式となる。実施例２で示し
たように、製氷熱交換器１４で過冷却状態となるまで冷
却された水は、氷蓄熱タンク９へ放出した際に受ける衝
撃によってシャーベット状の氷９ｂへと相変化する。生
成した氷９ｂの密度は水より小さいので、浮力により水
面近傍に停留する。また、氷蓄熱タンク９内の水の温度
分布は、水温と密度の関係から、相対的に温度が低い水
が低層に、温度が高い水が上層にあるような分布とな
り、生成したシャーベット状の氷９ｂは、温度の高い水
と接触して融解する。従って、製氷運転の効率が低下す
る。また、氷９ｂは浮力によって氷蓄熱タンク９の上層
部に停留するため、氷蓄熱タンク９に生成できる製氷量
が低下する。そこで、熱交換器の外周表面に製氷を行う
満液式蒸発器である製氷熱交換器１９を氷蓄熱タンク９
に設置すると、氷蓄熱タンク９内の水を均一に冷却する
ことが可能となり、さらに、氷蓄熱タンク９に蓄積でき
る氷の量を増加させることが出来る。製氷熱交換器３６
の外周表面に生成される氷の成長とともに、ヒートポン
プサイクルの効率が低下するので、所定の運転時間経過
後、あるいは製氷熱交換器１４に流入する冷媒の温度が
所定の温度以下になった場合は、三方弁３８ａ、３８ｂ
によって冷媒が製氷熱交換器３６を流れないようにする
と、効率の低下を抑制することが出来る。

【００５６】また、製氷熱交換器１４で生成した過冷却
状態の水が何らかの衝撃で氷へと相変化して流路を閉塞
しても、製氷熱交換器３６において継続して製氷運転を
行うことが出来る。

【００５７】（実施例７）図１１は本発明の実施例７に
おける氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、実施例
において実施例１と同一符号であるものは同じ機能を備
えている。本実施例の氷蓄熱装置は、氷蓄熱タンク９中
の空間に存在する空気９ｃを氷蓄熱タンク９に導く空気
回路４１と、氷蓄熱タンク９の空気９ｃを空気回路４１
を通じて氷蓄熱タンク９へ送る空気ポンプ４０より構成
されている。本実施例の氷蓄熱タンク９は、水の温度変
化や相変化による体積膨張と収縮を考慮して約１０％の
気体が存在できる空間を設け、その気体を空気としてい
る。

【００５８】この構成における動作と作用について以下
に説明する。製氷熱交換器５で生成された過冷却状態の
水は、氷蓄熱タンク９内へ放出されたときに受ける衝撃
でシャーベット状の氷へと相変化し、密度が水より小さ
いので浮力により水面近傍に停留する。過冷却状態の水
の温度が氷点温度に近いとき、あるいは過冷却状態の水
が氷蓄熱タンク９へ放出されたときに受ける衝撃が小さ
い場合は、過冷却状態の水は氷へと相変化せず過冷却状
態のまま氷蓄熱タンク９に流入する。水が過冷却状態の
まま氷蓄熱タンク９に存在してしまうと、氷を蓄積でき
ないばかりでなく、装置の効率が低下する。また、氷蓄
熱タンク９内の水の温度は、水温と密度の関係から相対
温度が低い水が低層に、温度が高い水が上層に存在する
分布となり、生成したシャーベット状の氷は、温度の高
い水と接触して融解する。従って、生成した氷９ｂは、
氷蓄熱タンク９の温度分布によって融解するため製氷運
転の効率が低下する。そこで、氷蓄熱タンク９内の空気
９ｃを強制的に氷蓄熱タンク９の水中に送り込むと、氷
蓄熱タンク９内の水９ａを撹拌することが出来る。従っ
て、氷蓄熱タンク９内の水の温度分布を均一にすること
ができ、また、過冷却状態のままであった水は撹拌され
たことによって、シャーベット状の氷９ｂへと相変化す
る。従って、安定した製氷（氷蓄熱）運転を行うことが
出来る。また、送り込む空気の温度が高いと、氷蓄熱タ
ンク９の水と混合される際に熱を奪うため、運転効率が
低下するので、空気を予冷する予冷熱交換器が必要とな
るが、氷蓄熱タンク９に存在する空気９ｃは、氷蓄熱タ
ンク９内の氷によって冷却されているため、氷蓄熱タン
ク９の水と混合される際に熱を奪うことがない。従っ
て、空気の予冷を行うこと無く運転効率を維持すること
ができる。

【００５９】尚、本実施例では、氷蓄熱タンク９の水の
体積膨張と収縮を緩和するための気体として、空気を用
いたが、酸素、あるいは窒素等の気体としても良い。

【００６０】（実施例８）図１２は本発明の実施例８に
おける氷蓄熱装置を模式的に示したものであり、本実施
例において実施例７と同一符号であるものは同じ機能を
備えている。本実施例の氷蓄熱装置は、氷蓄熱タンク９
中の空間に存在する空気９ｃを製氷熱交換器５の水回路
の入口部分に導く空気回路４３と、氷蓄熱タンク９の空
気９ｃを空気回路４３を通じて水回路１１へ送る空気ポ
ンプ４０より構成されている。

【００６１】この構成における動作と作用について以下
に説明する。製氷熱交換器５で過冷却状態まで冷却され
た水は、僅かな衝撃でも受けると氷へと相変化する特徴
を持ち、製氷熱交換器５から氷蓄熱タンク９へ放出され
る水回路１１で流れの澱み生じる部分では、過冷却状態
の水が氷へと相変化して水回路１１を氷で閉塞する場合
がある。そこで、氷蓄熱タンク９内の空気９ｃを強制的
に水が流れる流路に流入させ、流れの乱れを利用して過
冷却状態の水を氷へと相変化させる。水回路１１で過冷
却状態の水から相変化した氷は、送り込まれた空気によ
って勢い良く氷蓄熱タンク９へと放出されるので、水回
路１１を閉塞することはない。従って、安定した製氷
（氷蓄熱）運転を行うことが出来る。また、送り込む空
気の温度が高いと、過冷却状態の水と混合される際に過
冷却状態の水から熱を奪い運転効率が低下するので、空
気を予冷する予冷熱交換器が必要となるが、氷蓄熱タン
ク９に存在する空気９ｃは、氷蓄熱タンク９内の氷によ
って冷却されているため、過冷却状態の水と混合される
際に過冷却状態の水から熱を奪うことがないので、空気
の予冷を行うこと無く運転効率を維持することができ
る。

【００６２】尚、本実施例では空気を製氷熱交換器５の
水回路１１の入口部分に設置したが、製氷熱交換器５の
水回路１１の出口部分に設置して、過冷却状態の水を勢
い良く氷蓄熱タンク９内へ噴射させることが可能にな
り、確実に過冷却状態の水を氷へと相変化させることが
できるとともに、水回路１１の出口部分が氷で閉塞され
ることを防止することができる。

【００６３】（実施例９）図１３は、本発明の第９の実
施例の氷蓄熱装置の構成図を模式的に示すものである。
図１３において、５０は積層式熱交換器であり、実施例
１、あるいは実施例２の製氷熱交換器５、１４と置き換
えたものである。図１４は積層式熱交換器５０の分解斜
視図であり、積層式熱交換器５０は冷媒プレート５２、
水プレート５４、これらのプレート５２、５４の間に挿
入する隔壁プレート５３を順に積層して形成される。冷
媒プレート５２は、スリット状の穴である冷媒流路スリ
ット５２ａと水通路スリット５２ｂが形成されている。
水プレート５４は、スリット状の穴である冷媒通路スリ
ット５４ａ、水流路スリット５４ｂが形成されている。
隔壁プレート５３は、スリット状の穴である冷媒通路ス
リット５３ａと水通路スリット５３ｂが形成されてい
る。冷媒流路スリット５２ａは、トッププレート５１と
隔壁プレート５３と、あるいは両面の隔壁プレート５３
から挟まれることにより冷媒流路を形成する。水流路ス
リット５４ａは、両面の隔壁プレート５３から挟まれる
ことにより水流路を形成する。冷媒プレート５２の水通
路スリット５２ｂ、および隔壁プレート５３の冷媒通路
スリット５３ａと水通路スリット５３ｂ、および水プレ
ート５４の冷媒通路スリット５４ａは、順に積層される
ことによって貫通した空間を形成し、冷媒と水を各々の
プレートの流路に送る流入通路５６ａ、５７ａ、また各
々の流路で熱交換した冷媒あるいは水を合流させて積層
式熱交換器５０から流出させるための流出通路５６ｂ、
５７ｂとなる。順に積層したプレートの最上面にはトッ
ププレート５１、最低面にはエンドプレート５５を配し
各々のスリットを密閉空間とする。

【００６４】積層式熱交換器５０の冷媒流路の高さ、お
よび水流路の流路高さは、冷媒プレート５２、および水
プレート５４のプレートの厚みであり、流路の幅は冷媒
流路スリット５２ａ、水流路スリット５４ａの幅とな
る。本実施例では、水プレート５４の厚みを０．１〜
２．０mmの範囲とし、水流路の水の流れが層流となるよ
うに（レイノルズ数が１０００以下）プレート５４の厚
みとスリット５４ａの幅、および積層するプレートの枚
数を設計した。水流路を流れる水の流れは層流となり、
一般的に層流の熱伝達は低いとされているが、本発明の
ように流路高さを０．１〜２．０mmの範囲とすると温度
境界層が薄膜化され、伝熱が促進される。

【００６５】以上のように構成された氷蓄熱装置につい
て、以下その動作と作用について説明する。製氷熱交換
器５、１４で生成される過冷却状態の水は、僅かなでも
衝撃を受けると液相から氷へと相変化する特性があり、
過冷却される温度幅が大きいほど極僅かな流れの乱れで
も氷へと相変化してしまう。製氷熱交換器５、１４を、
水の熱伝達が乱流であるプレート式熱交換器、あるいは
二重管式熱交換器で構成した場合、過冷却状態の水が氷
点温度以下のある温度まで冷却されると、流れの乱れ等
の影響を受けて氷へと相変化して流路を閉塞する場合が
あり、装置の運転を停止する必要がある。装置を度々停
止させるとヒートポンプ回路の圧縮機の耐久性が低下す
る。そこで、本実施例のように、製氷熱交換器５、１４
を積層式熱交換器５０で構成すると、水流路の水の流れ
は層流であり、乱れを伴わない流れであることから、過
冷却状態となった水は氷へ相変化することなく流路を通
過することができる。過冷却状態となった水は、実施例
１と同じく氷蓄熱タンク９内へ放出されたときに受けた
衝撃で、液相から流動性のあるシャーベット状の氷へと
相変化する。

【００６６】以上のように、本実施例においては水を過
冷却状態まで冷却する熱交換器を積層式熱交換器５０と
した構成であることから、生成した過冷却状態の水が熱
交換器の水流路で氷へと相変化することなく氷蓄熱タン
ク９へ放出することができるから、装置の運転を停止す
ることなく連続的に過冷却状態の水を生成することがで
きる。従って、装置の効率と耐久性が向上する。

【００６７】また、積層式熱交換器５０は流路の高さが
プレート式熱交換器や二重管式熱交換器よりも小さいた
め、同一伝熱面積であっても内容積が小さくなる。従っ
て、本実施例の構成により、装置に充填する冷媒の量を
削減することができるとともに、装置の小型化を実現す
ることができる。

【００６８】また、本実施例においては積層式熱交換器
５０を製氷熱交換器５、１４に用いた例を示したが、製
氷熱交換器１９、２１、２７、２８、３１、３２に用い
ることも可能であり、同等の効果を発揮することができ
る。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、本発明のような構成の氷
蓄熱装置において、次のような効果が得られる。

【００７０】また、請求項１に記載の発明によれば、生
成した過冷却状態の水は流路を閉塞することがないの
で、装置の安定性と耐久性が向上する。また、製氷熱交
換器を氷蓄熱タンクに内蔵したことにより、水回路の簡
素化、装置の低コスト化、小型化を図ることができる。
また、放熱によるロスを抑えることが出来るので装置の
効率も向上する。

【００７１】また、請求項２に記載の発明によれば、水
回路の簡素化と氷蓄熱タンクの小型化を図ることがで
き、また、製氷熱交換器を断熱するための断熱材が不要
となり、低コストとなるばかりでなく、製氷熱交換器の
表面も伝熱面として利用することが出来るので、装置の
効率が向上する。

【００７２】また、請求項３に記載の発明によれば、氷
蓄熱タンク内の水の温度分布を均一化し、氷蓄熱タンク
の上層部の氷を下層部へと送り込むことができるので、
氷蓄熱タンクへの氷の蓄積量を増加させることができ
る。従って、電力需要のピークシフト率が高くなり、ラ
ンニングコストを低くすることが出来る。

【００７３】また、請求項４に記載の発明によれば、氷
蓄熱タンク内の水の温度分布を均一することができるこ
とと、生成したシャーベット状の氷を氷蓄熱タンクの低
層部へ送り込むことが出来るから、氷蓄熱タンクに生成
できる製氷量をさらに増加させることができる。従っ
て、電力需要のピークシフト率が高くなり、ランニング
コストを抑えることが出来る。また、過冷却状態の水を
生成する回路を複数設けているので、過冷却状態の水が
何らかの衝撃を受けて氷へ相変化して流路を閉塞して
も、運転を停止することなく、高効率な状態を維持しな
がら氷蓄熱タンクへシャーベット状の氷を蓄積すること
が出来る。従って、装置の安定性と信頼性が向上する。

【００７４】また、請求項５に記載の発明によれば、製
氷熱交換器で生成した過冷却状態の水を確実に氷へと相
変化させ、氷蓄熱タンク内に蓄積することができるの
で、装置の高効率化を図ることができる。従って、電力
需要のピークシフト率が高め、ランニングコストを低く
抑えることが出来る。また、過冷却状態の水を生成する
回路を複数設けているので、過冷却状態の水が何らかの
衝撃を受けて氷へ相変化して流路を閉塞しても、運転を
停止することなく、高効率な状態を維持しながら氷蓄熱
タンクへシャーベット状の氷を蓄積することが出来る。
従って、装置の安定性と信頼性が向上する。

【００７５】また、請求項６に記載の発明によれば、氷
蓄熱タンク内の水を均一に冷却することができるととも
に、従来では出来なかった氷蓄熱タンク下層部にも氷を
生成することが可能となるので、氷蓄熱タンクに蓄積で
きる氷の量を増加させることが出来る。よって、電力需
要のピークシフト率が高くなり、ランニングコストを抑
えることが出来る。また、過冷却状態の水が何らかの衝
撃で氷へと相変化して流路を閉塞しても、運転を停止す
ることなく、製氷熱交換器において継続して製氷（氷蓄
熱）運転を行うことが出来る。

【００７６】また、請求項７に記載の発明によれば、氷
蓄熱タンク内の水の温度分布を均一にすることができ、
また、過冷却状態のままであった水は撹拌されたことに
よって、シャーベット状の氷へと相変化するので、高効
率な製氷（氷蓄熱）運転を行うことが出来る。また、送
り込む空気の温度は、氷蓄熱タンク内の氷によって冷却
されているため、氷蓄熱タンクの水と混合される際に熱
を奪うことがないので、空気の予冷を行うこと無く運転
効率を維持することができる。

【００７７】また、請求項８に記載の発明によれば、水
回路で過冷却状態の水から相変化した氷は、送り込まれ
た空気によって勢い良く氷蓄熱タンクへと放出されるの
で、氷の生成による水回路の閉塞を未然に防ぎ、安定し
た製氷（氷蓄熱）運転を行うことが出来る。

【００７８】また、請求項９記載の発明によれば、安定
して過冷却状態の水を生成することができるので、氷蓄
熱装置の耐久性が向上するとともに、製氷熱交換器がコ
ンパクトとなる構成であるから氷蓄熱装置の小型化を実
現することができる。また、熱交換器の内容積がプレー
ト式熱交換器よりも小さいので装置に充填する冷媒の量
を削減することができるので装置の低コスト化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における氷蓄熱装置の構成図

【図２】本発明の実施例２における氷蓄熱装置の構成図

【図３】本発明の実施例３における氷蓄熱装置の構成図

【図４】本発明の実施例３における氷蓄熱装置の構成図

【図５】本発明の実施例３における氷蓄熱装置の構成図

【図６】本発明の実施例４における氷蓄熱装置の構成図

【図７】本発明の実施例４における氷蓄熱装置の構成図

【図８】本発明の実施例４における氷蓄熱装置の構成図

【図９】本発明の実施例５における氷蓄熱装置の構成図

【図１０】本発明の実施例６における氷蓄熱装置の構成
図

【図１１】本発明の実施例７における氷蓄熱装置の構成
図

【図１２】本発明の実施例８における氷蓄熱装置の構成
図

【図１３】本発明の実施例９における氷蓄熱装置の構成
図

【図１４】同氷蓄熱装置における積層式熱交換器の分解
斜視図

【図１５】従来の氷蓄熱装置の構成図

【図１６】従来の氷蓄熱装置の構成図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ａ、３ｂ 減圧手段 ４、５、１４、１９、２１、２７、２８、３１、３２、
３６ 製氷熱交換器 ６ 蒸発器 ８、３３、３７ 冷媒回路 ９ 氷蓄熱タンク ９ａ 水 ９ｂ 氷 ９ｃ 空気 １０、１６、２４ 水循環ポンプ １１、１７、２０、２２、２５、２９、３４ 水回路 １５ バイパス回路 ４０ 空気ポンプ ４１、４３ 空気回路 ４５ 積層式熱交換器 ４７ 冷媒プレート ４７ａ 冷媒流路スリット ４７ｂ 水通路スリット ４８ 隔壁プレート ４８ａ 冷媒通路スリット ４８ｂ 水通路スリット ４９ 水プレート ４９ａ 冷媒通路スリット ４９ｂ 水流路スリット

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と凝縮器と減圧手段と製氷熱交換器
   が冷媒回路で順に接続されるヒートポンプ回路と、水を
   貯水する氷蓄熱タンクと、氷蓄熱タンクの水を製氷熱交
   換器でヒートポンプ回路の冷媒と熱交換して過冷却状態
   まで冷却したのちに氷蓄熱タンクへ戻す水回路を備え、
   前記製氷熱交換器は、氷蓄熱タンクの内部に設置されて
   いることを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】製氷熱交換器は、氷蓄熱タンクの内部に水
   没するように設置されていることを特徴とする請求項１
   記載の氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】水回路の途中に氷蓄熱タンクと直結するバ
   イパス回路を設けたことを特徴とする請求項１または請
   求項２記載の氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】複数の、製氷熱交換器と氷蓄熱タンクの水
   を製氷熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒と熱交換して
   過冷却状態まで冷却したのちに氷蓄熱タンクへ戻す水回
   路を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか
   １項に記載の氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】少なくとも一対の水回路を、水回路より氷
   蓄熱タンクへ放たれた水同士が接触するように設置され
   ていることを特徴とする請求項４記載の氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】氷蓄熱タンクの中にチューブ状の冷媒回路
   を配して冷媒と氷蓄熱タンクの水が熱交換する満液式蒸
   発器を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれ
   か１項に記載の氷蓄熱装置。
7. 【請求項７】氷蓄熱タンクに空気を封入し、前記空気を
   氷蓄熱タンクの水面以下へ導くための空気ポンプと空気
   回路を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれ
   か１項に記載の氷蓄熱装置。
8. 【請求項８】氷蓄熱タンクの空気を製氷熱交換器の水回
   路出口へと導く空気ポンプと空気回路を設けたことを特
   徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の氷蓄熱
   装置。
9. 【請求項９】製氷熱交換器は、スリット状の穴を有する
   複数の冷媒プレートと、スリット状の穴を有する複数の
   水プレートと、この複数の冷媒プレートと水プレートの
   間に設けられていて冷媒と水の隔壁をなす複数の隔壁プ
   レートとから冷媒流路と水流路を形成した積層式熱交換
   器であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１
   項に記載の氷蓄熱装置。