JP2509508Y2 - 空調用蓄熱設備 - Google Patents

空調用蓄熱設備

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JP2509508Y2
JP2509508Y2 JP1990048336U JP4833690U JP2509508Y2 JP 2509508 Y2 JP2509508 Y2 JP 2509508Y2 JP 1990048336 U JP1990048336 U JP 1990048336U JP 4833690 U JP4833690 U JP 4833690U JP 2509508 Y2 JP2509508 Y2 JP 2509508Y2
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孝夫 岡田
利雄 林
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は,過冷却水から微細な氷を製造して空調用蓄
熱に利用するような氷蓄熱空調システムにおいて,その
過冷却水から微細の氷を析出させると共にこれを槽内に
良好に分配させるようにした空調用蓄熱設備に関する。
〔従来の技術〕
建物内に配設したフアンコイルユニットや水熱源ヒー
トポンプユニットの水側熱交換器に冷温水を循環させて
冷暖房を行なうさいに,冷房時の冷熱を蓄熱槽内におい
て氷の形態で蓄えるいわゆる氷蓄熱方式が注目されてお
り,一部稼働されるようになった。これは,例えば夜間
電力で冷凍機を駆動して製氷し,氷の状態で多量の冷熱
を蓄熱槽で蓄えたうえ,冷房運転時にその氷の冷熱を冷
水として取出して二次側熱交換器(負荷側熱交換器と呼
ぶ)に循環するものであり,水の潜熱を利用するので小
規模装置でも多量の冷熱を蓄えることができる。
この氷蓄熱方式には,製氷法の相違によって蓄える氷
の形態が氷塊状(ソリッド状)のものとシャーベット状
(微細氷と水とが混在したリキッド状またはスラリー
状)のものとに分けられる。両者にはそれぞれ得失があ
るが,氷塊方式では氷塊を蓄熱水槽で生成させる(熱交
換器の表面で生成させる)場合に氷層が厚くなるとそれ
に伴って熱の伝導が低下するので大きな厚みにすること
には限界があり,したがって,氷の充填率(I.P.F.)は
10%前後にしかならず,蓄熱効率が悪くなることは避け
られない。一方シャーベット状の氷を製造する場合には
I.P.F.は非常に大きくすることができるが,大容量の水
をシャーベット状にするには一般には非常に大規模な設
備を必要とする。このため,零度℃以下に過冷却された
過冷却水の流れから微細な氷を析出させる方式が開発さ
れた。例えば,同一出願人に係る特開昭63-217171号公
報および特開昭63-231157号公報に,過冷却水から微細
な氷を製氷する方法および装置を提案し,また,この過
冷却水を伝熱管で連続製造することを要件として,特開
昭63-271074号公報,特開昭64-75869号公報,特開昭64-
90973号公報,特開平1-114682号公報,実開昭63-139459
号公報,実開平1-88235号公報,実開平1-88236号公報,
実開平1-88237号公報,実開平1-97135号公報,実開平1-
112345号公報,実開平1-120022号公報,実開平1-125940
号公報,実開平1-136832号公報,実開平1-148538号公
報,実開平1-178528号公報,実開平2-527号公報等に様
々な提案を行った。いずれにしても,これらに提案した
過冷却水からシャーベット状の氷を製造する製氷システ
ムの過冷却器は,水がその中を通水する伝熱管を冷却容
器内に配置し,この冷却容器(過冷却器)内に冷却媒体
として冷凍機のブラインを通液するか,或いは過冷却器
をヒートポンプ装置の蒸発器として機能するように構成
し,これによって伝熱管の内壁温度を零度℃以下ではあ
るが−5.8℃以上に維持すれば水の入口温度や流量等の
変動に拘わらず管内で凍結を起こすことなく過冷却水の
連続流れとして取り出すことができる。
このようにして過冷却器から吐出する過冷却水から微
細な氷を析出させるには,この吐出流が槽内に落下する
前に邪魔板などに衝突させ,この衝突による衝撃で過冷
却状態を解除しながら微細滴に分散させるのが好まし
い。
〔考案が解決しようとする課題〕 過冷却水の連続流れを板等に衝突させると,その板に
氷が付着し,この氷が過冷却水状態を解除する引き金と
なって再び過冷却水がその氷の上に堆積するような現象
が生じがちである。このような現象が続くと,氷の分散
が出来なくなるばかりではなく,やがては過冷却器の吐
出口まで氷が成長し,過冷却器凍結といったトラブルの
原因となる。このために板に振動が回転を付与してこれ
を防止することもできるが,外部動力を必要とし且つ機
器が複雑になる。
また,槽内の全体に微細な氷が分散するように散布さ
せることが,氷の部分的な堆積を防ぐ意味でも蓄熱効率
の点でも有利となるが,過冷却水の吐出流が定位置であ
る場合には,この定位置流れから広い蓄熱槽水面全体に
わたって微細氷を分配することが必要となる。
本考案はこのような問題と要求に対処することを目的
としたものである。
〔問題点を解決する手段〕
本考案は,空調用熱源水を蓄える蓄熱槽内の水を槽外
に設置した過冷却器に連続供給し,この過冷却器で零度
℃以下に冷却された過冷却水を該蓄熱槽の水面より上方
の空間に吐出させるようにした空調用蓄熱設備におい
て,分水嶺をもち且つこの分水嶺から縁部に水が分配さ
れるように構成した受け板を,その分水嶺に過冷却水の
吐出流が衝突するように,該蓄熱槽の水面より上方に配
置したこと,更には,この受け板に零度℃以上の水を散
水するための散水装置を設けたことを特徴とする。
〔実施例〕
第1図は,本考案に従う空調用氷蓄熱システム例を示
した。1は蓄熱槽,2は過冷却器,3は循環ポンプであり,
蓄熱槽1内の水はポンプ3の駆動により熱源側循環水路
4を経て過冷却器2に連続供給され,この過冷却器2に
よって零度℃以下の過冷却水5となって槽上部の大気中
に吐出し,この過冷却水5の吐出流は,本考案に従う分
水嶺をもつ受け板6に衝突したうえ,蓄熱槽1内に落下
する。そのさいに過冷却状態が解除されると共に微細な
氷滴が生成し,その微細氷は受け板6によって槽内に分
配される。この受け板6の詳細は第2〜4図の例をもっ
て後述するが,第1図のシステム機器の構成は次のとお
りである。
蓄熱槽1内の冷水は負荷側循環水路13によって空調用
の負荷側熱交換器12に通じたあと再び蓄熱槽1に戻る。
すなわち,蓄熱槽1内の冷水はフイルタ14,負荷側ポン
プ15,負荷側熱交換器12,散水装置16を経て槽内に戻る。
負荷側熱交換器12としては通常は液・液熱交換器を使用
し,建物内のフアンコイルユニットやヒートポンプユニ
ットの水側熱交換器を循環する二次側冷温水と熱交換す
る。場合によってはこの負荷側熱交換機12自身を空調器
の熱交換機として使用することもできる。14および9は
氷捕集用のフイルターを示す。
過冷却器2を稼働する製氷運転は通常は夜間に実施
し,建物の稼働時間帯であるその他の時間帯において蓄
熱槽内の水を負荷側熱交換器12に循環する空調熱源運転
を実施する。その日の総熱源量をまかなうには夜間に製
造した氷が足りないときには空調熱源運転を実施しなが
ら製氷運転を実施することもできる(追い掛け運転)。
以上のような氷蓄熱空調システムにおいて,過冷却器
2は重要な要素であるが,これは,その中に水が通水す
る多数本の伝熱管(チユーブ)17を,冷媒が供給される
シエル18内に配置したシエルアンドチユーブ型熱交換器
からなっている。各チユーブ17は,シエル18内を貫通し
て配置され,一方の端28は水入口ヘッダー部20に開口
し,他方の端29は大気に開放していることから,水入口
ヘッダー部20に導入された水は各チユーブ17内を流れて
他方の開口端29より大気中に吐出する。他方,シエル18
は,ヒートポンプ装置の蒸発器として機能するように構
成されている。すなわち,24は圧縮機,25は凝縮器,27は
膨脹弁を示しており,これらの間に冷媒配管することに
よってヒートポンプ装置を構成している。このヒートポ
ンプ装置を稼働し,蒸発器であるシエル18内の冷媒の蒸
発温度を制御してチユーブ17の内壁温度を零度℃以下で
且つ−5.8℃以上となるように冷却することにより,チ
ユーブ17の開口端29から過冷却水の連続流れ5が吐出
し,これが受け板6に衝突して微細な氷を析出しつつこ
れが分配されながら蓄熱槽1内に落下する。なお,シエ
ル18は満液型の蒸発器として構成することもできる。す
なわち,シエル18内に液冷媒を満たしておき,この液冷
媒をシエル18内で沸騰蒸発させる沸騰満液型蒸発器とし
て使用してもよい。また,ヒートポンプの蒸発器として
構成しなくても,シエル18内に所定温度に冷却された冷
凍機ブラインを通液するようにしてもよい。
いずれにしても,蓄熱運転時においては過冷却器のチ
ユーブ17の吐出端29から,零度℃以下に過冷却された過
冷却水を連続的に吐出させることになるが,この定常的
且つ定位置の吐出流5から微細な氷を分散して析出さ
せ,これを槽内のほぼ全域に連続流れとして分配するた
めに,本考案では分水嶺をもつ受け板6を使用する。ま
た,この受け板6の表面に零度℃以上の水を散布するノ
ズル7を設ける。
第2〜4図は,この受け板6の代表的な形状例とその
槽内配置の状態を示したものである。図示のように,受
け板6は分水嶺30をもつ三角屋根形状の板である。以下
の説明において,分水嶺30から受け板6の縁部に至る板
状部分を屋根と呼ぶことがある。この屋根の分水嶺30が
槽内水面とほぼ平行となるように,そして,この分水嶺
30に過冷却水の吐出流5が落下するように,槽内水面よ
り上方に配置される。図例では分水嶺30は直線的な長さ
l1を有して槽の一方の壁から槽の中心に向けて伸び出し
ており,その長さl1は板の長さLよりも短くしてある。
すなわち(L−l1)の部分,つまり(l2+l3)の部分は
板の中央部で切り欠いてある。吐出流5が衝突しない部
分では分水嶺は不要となるからである。しかし,分水嶺
は不要でも槽内に広く氷水を分配するために,板の長さ
Lは十分に採り,かつ板の幅Wも十分に採ってある。す
なわち,吐出流5が落下する位置が本例では蓄熱槽1の
一方の側壁近くに存在するので,この側壁近くに長さl1
をもつ分水嶺30を設け,板の幅WのうちW2の幅だけ両側
に残してW1の幅だけを,板の先端部34から(l2+l3)の
長さだけ中央部を切り欠くことによって,分水嶺30を取
り除いてある。そのさい,長さl2の部分は分水嶺30の端
部より傾斜縁31をもって屋根の途中まで切り欠き,l3
部分は水平縁32をもって切り欠いてある。また板の両側
部には上に反り返った折り返し片33を設けてある。これ
により,分水嶺30に着地した吐出流5は両屋根に分流し
て流れるさいにその衝突によって過冷却状態が解除さ
れ,微細な氷となって分散し,その分散粒は,一部は傾
斜縁31から中央切欠空間37に落下するが,大部分は両方
の屋根を伝って流下し,折り返し片33でその流れの一部
を堰き止めながら板の先端部34の方向に流れ,板の両側
縁35から長さLの全体にわたって槽内に落下し,一部は
板の先端部34まで案内されてここから槽内に落下する。
したがって,槽内中央部には傾斜縁31から,また側方部
には側縁35や先端部34から,微細な氷が全体的に分配さ
れつつ落下する。受け板6は表面が鏡面仕上された滑ら
かな樹脂板等を使用し,先端部34をやや下さがりにした
勾配を持たせておく。
さらに,これでも氷の固着が発生するような場合に
は,過冷却水の吐出流5のほかに零度℃以上の水をノズ
ル7から分水嶺30の近傍に散布する。このノズル7に
は,第1図に示したように熱源側循環水路4から分岐管
36でノズル7に供給し,蓄熱槽1内の水の一部を循環さ
せるようにするのがよい。この水の散布によって氷の固
着状態が除かれ,氷水となって流暢に受け板6の表面を
流れて槽内に分配される。
また,図示しないが,受け板6の厚み内に細い電熱線
を埋設しておき,これに通電することによって,受け板
6の表面を加熱するようにしておくことが好ましく,こ
の加熱によって固着した氷と受け板6表面との界面に融
水層を形成させ,この融水層によってその上部の氷塊を
簡単に滑り落とすことができる。したがってこのヒータ
の容量は受け板6の表面に融水層が形成できるような微
量の熱を供給できるものでよく,氷を融解させるような
大きな熱を系内に導入するものではない。
〔効果〕
以上の構成になる本考案によれば,過冷却水の連続流
れから微細な氷を析出させると同時にこれを分散させ且
つ槽表面の広い範囲にわたって分配させることができ
る。特に分水嶺に過冷却水を着地させるので,着地点が
線状で且つその両側には傾斜した板材が存在するので,
着地点で氷が堆積しがたくなり,良好な分散と分配がで
きる。したがって,過冷却水から微細氷を連続的に製造
する場合の氷の固着と堆積という厄介は問題が解決され
ると同時に槽内全体に微細氷を分配して蓄えることがで
きるので蓄熱効率も向上する。また槽内水の一部を過冷
却状態解除地帯に再循環させることによって,氷の固着
と堆積を簡単に防止できる。加えて,本考案の過冷却状
態解除手段は可動部がなく単純形状の板材からなり,製
作も取扱いも極めて簡単である。
したがって,本考案は空調用製氷蓄熱システムの安定
運転に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に従う製氷装置を用いた空調用氷蓄熱シ
ステム例を示した機器配置図,第2図は本考案に従う分
水嶺をもつ受け板の例を示した側面図,第3図は第2図
のIII-III矢視図,第4図は第2図のIV-IV矢視図であ
る。 1……蓄熱槽,2……過冷却器,3……ポンプ,4……熱源側
循環水路,5……過冷却水,6……受け板,7……ノズル,12
……負荷側熱交換器,17……チユーブ,18……シエル,30
……分水嶺,31……傾斜縁,33……折り返し片,34……受
け板の先端部,35……受け板の側縁,37……中央切欠空
間。

Claims (4)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】空調用熱源水を蓄える蓄熱槽内の水を槽外
    に設置した過冷却器に連続供給し,この過冷却器で零度
    ℃以下に冷却された過冷却水を該蓄熱槽の水面より上方
    の空間に吐出させるようにした空調用蓄熱設備におい
    て,分水嶺をもち且つこの分水嶺から縁部に水が分配さ
    れるように構成した受け板を,その分水嶺に過冷却水の
    吐出流が衝突するように,該蓄熱槽の水面より上方に配
    置したことを特徴とする空調用蓄熱設備。
  2. 【請求項2】空調用熱源水を蓄える蓄熱槽内の水を槽外
    に設置した過冷却器に連続供給し,この過冷却器で零度
    ℃以下に冷却された過冷却水を該蓄熱槽の水面より上方
    の空間に吐出させるようにした空調用蓄熱設備におい
    て,分水嶺をもち且つこの分水嶺から縁部に水が分配さ
    れるように構成した受け板を,その分水嶺に過冷却水の
    吐出流が衝突するように,該蓄熱槽の水面より上方に配
    置し,この受け板に零度℃以上の水を散水するための散
    水装置を設けたことを特徴とする空調用蓄熱設備。
  3. 【請求項3】散水装置には蓄熱槽内の水の一部が供給さ
    れる請求項1に記載の空調用蓄熱設備。
  4. 【請求項4】受け板には電熱ヒータが取付けられている
    請求項1,2または3に記載の空調用蓄熱設備。
JP1990048336U 1990-05-09 1990-05-09 空調用蓄熱設備 Expired - Lifetime JP2509508Y2 (ja)

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