JP2512772B2 - 氷蓄熱設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷熱を潜熱の形態で蓄熱し、空調等の冷熱
源として用いられる氷蓄熱設備で、詳しくは、蓄熱用の
ブラインを貯留する蓄熱槽と、ブライン中の水分を凍結
させるようにブラインを冷却するための製氷機とを設
け、前記蓄熱槽から前記製氷機にブラインを取出す取出
路と、前記製氷機から前記蓄熱槽に冷却ブラインを供給
する供給路と、前記蓄熱槽から負荷装置へのブライン供
給路とを設けてある氷蓄熱設備に関する。

〔従来の技術〕 従来のこの種の氷蓄熱設備では、第８図に示すよう
に、供給路（４）とブライン戻り路（７）とを別経路に
配設するとともに、前記供給路（４）の前記蓄熱槽
（１）への開口部を、前記蓄熱槽（１）の貯留ブライン
中に配置し、前記ブライン戻り路（７）の吐出口（7a）
を蓄熱槽（１）内の上部に設けて、負荷装置（５）から
の高温戻りブラインを蓄熱槽（１）内に落し込みで戻す
ように考えられていた（文献を示すことができない。以
下、比較例という）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記比較例においては、供給路（４）とブラ
イン戻り路（７）とを別経路に配設するとともに、前記
供給路（４）の蓄熱槽（１）への開口部を、前記蓄熱槽
（１）の貯留ブライン中に配置してあるので、製氷機
（２）から前記蓄熱槽（１）へ供給されるブライン中の
氷は、前記蓄熱槽（１）内に貯留されたブラインの上部
に浮上して蓄氷層（Ａ）の形成している氷の下から供給
され、前記貯留されたブラインの上部に常に蓄氷層
（Ａ）の形成を維持するので、前記蓄氷層（Ａ）と前記
蓄熱槽（１）の貯留ブラインとの接触面積が大きく、前
記貯留ブラインは充分に冷却され、前記貯留ブラインの
温度は良好に維持されるという利点を有し、さらに、負
荷装置（５）の負荷が大きくて、前記蓄氷層（Ａ）の氷
を溶かしてしまう場合には、前記製氷機（２）を同時運
転して不足の冷熱を供給できるという利点は有するもの
の、蓄熱した冷熱の取出時には、ブライン戻り路の吐出
口から前記蓄熱槽（１）内のひとかたまりの前記蓄氷層
（Ａ）の上面に落下した高温戻りブラインが、前記蓄氷
層（Ａ）のうちの前記落下した位置を他の部分よりも速
く溶解させることが不可避で、前記の落下点に位置する
前記蓄氷層（Ａ）を上下に貫通する孔（ａ）が冷熱取出
開始後の早い時期に形成されてしまう。そして、そのよ
うな孔（ａ）が一旦形成されてしまうと、吐出口からの
落下してきた高温戻りブラインの大半は、その孔（ａ）
を通して前記蓄氷層（Ａ）下部のブライン中に直接に戻
ってしまい、その結果、前記蓄氷層（Ａ）とブラインと
の接触面積が半減し、また、前記蓄氷層（Ａ）が溶解し
て貯留ブライン中に浮遊する小さなかたまり状となった
場合も、蓄氷のうちブライン中に浸漬する部分のみがブ
ラインと接触するだけであるため、蓄氷の保有する蓄熱
冷熱の取出しを効率良く行えなかった。

一方、上記蓄氷層（Ａ）の一部のみに高温戻りブライ
ンが接触して前記蓄氷層（Ａ）の一部を溶解し、前記孔
（ａ）を形成することを避けうるものとして、蓄熱槽の
上方空間に均等に配置したヘッダに下方に向けて開口し
た多数の吐出口を設け、高温戻りブライン及び製氷機か
らの戻り路をこの吐出口に連通接続することが提案され
ている（特開昭61-165533号公報参照、以下、従来例と
いう。）が、この従来例においては、製氷器運転時には
負荷装置は稼働せず、氷蓄熱の完了後に、製氷機は停止
し、負荷装置を運転し、前記蓄氷層を完全に溶解するこ
とを前提としているため、製氷機からの氷を含むブライ
ンの供給も同一のヘッダを介して行われるので、例えば
冷熱需要が低下し、前記蓄氷層が凍結して蓄熱槽に凍り
付いた場合には、前記蓄氷層の上から供給された氷が堆
積し、蓄氷層上表面が上昇するとともに、下表面は蓄熱
槽内のブラインとは離間する場合がある。こうして、蓄
氷層とブラインの間に間隙が生じた場合には、ブライン
の冷却を良好に維持できなくなるという問題があるのみ
ならず、前記蓄氷層上表面が上昇して、ノズル等に接触
し、機器を破損に到らしめる虞をも有する。さらに、高
温戻りブラインを氷スラリーと同一のノズルから散布し
ようとするために、ノズル開口は大きくならざるを得
ず、戻りブラインを蓄氷層上に細滴として均一に散布す
ることは困難である。このため、前記蓄氷層を均一に溶
解させることも困難である。従って、前記比較例の問題
も完全には解決されていない。

本発明の目的は、製氷機からの蓄熱槽へのブラインの
供給と、負荷装置からの高温戻りブラインの蓄熱槽への
還流との組み合わせを工夫することで、貯留ブラインの
温度を良好に維持しながら、蓄氷を効率良く溶解させ
て、蓄熱冷熱の取出し効果を向上する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による氷蓄熱設備の特徴構成は、供給路と前記
ブライン戻り路とを別経路に配設するとともに、前記供
給路の前記蓄熱槽への開口部を、前記蓄熱槽の貯留ブラ
イン中に配置し、前記ブライン戻り路に接続し、かつ、
ブラインを水平方向に拡散吐出する複数のブライン吐出
部が、前記貯留ブラインの上方箇所で、平面視において
前記蓄熱槽の全域またはほぼ全域に分散配置されている
ブライン吐出ヘッドを配設してある点にあり、その作用
・効果は次の通りである。

〔作用〕

供給路と前記ブライン戻り路とを別経路に配設すると
ともに、前記供給路の蓄熱槽への開口部を、前記蓄熱槽
の貯留ブライン中に配置して、製氷機から供給される氷
は前記蓄氷層の下方に供給され、前記比較例の長所であ
るとおり、仮に前記蓄氷層が厚くなったとしても、その
上に氷が供給されることなく、ブライン中に供給される
ので、貯留ブラインが充分に冷却されて、前記貯留ブラ
インの温度は良好に維持され、さらに、負荷装置の負荷
が大きくて、前記蓄氷層の氷を溶かしてしまう場合に
は、必要に応じて任意に前記製氷機から前記蓄熱槽に氷
を供給でき、前記製氷機を同時運転して不足の冷熱を供
給できるという利点を活かしつつ、ブライン吐出ヘッダ
により、負荷装置からの高温戻りブラインを平面視にお
いて蓄熱槽内の全域またはほぼ全域に散布して上面全体
にほぼ均等に接触させて、蓄氷層の上面全体をほぼ均等
に溶融させることができる。その結果、高温戻りブライ
ンを蓄氷層下のブライン中に直接に戻すような孔をその
蓄氷層に形成することがなく、高温戻りブラインと蓄氷
層の接触を、蓄熱冷熱の取出開始時からその蓄氷が溶解
し終わるまでの全取出時間にわたって維持できる。

しかも、高温戻りブラインを蓄熱槽内の全体に散布す
る手段としては、第９図に示すように、ブライン吐出孔
（10′）を備えたヘッダ（９′）を回転させて、蓄熱槽
（11）内に高温戻りブラインを散布する手段も考えられ
るが、これによる場合は、図示のように蓄熱槽を平面視
において作製有利な矩形状にすると、高温戻りブライン
を蓄熱槽内のコーナ部に散布できないため、蓄熱槽内の
全体に高温戻りのブラインを散布するには蓄熱槽を円形
にしなければならず、蓄熱槽の形状に制約を受ける。

それに対し、本発明によれば、ブラインを水平方向に
拡散吐出する複数のブライン吐出部を平面視において蓄
熱槽内の全域またはほぼ全域に分散配置したブライン吐
出ヘッダにより散布するため、ブライン吐出ヘッダを固
定物とでき、その結果、ブライン吐出ヘッダを蓄熱槽の
形状に合わせて形成することにより、蓄熱槽の形状にか
かわらず、その蓄熱槽内の全域に高温戻りブラインを散
布できる。

〔発明の効果〕

その結果、本発明によれば、蓄熱槽をそれの設置箇所
に適した形状や作製し易い形状に作製することによる蓄
熱槽設置面での合理化を図りつつ、ブライン中の水分を
効率よく冷却して蓄氷することにより、蓄熱槽の冷熱蓄
熱能力を超える冷熱需要に応ずることを可能とし、且
つ、その蓄熱槽内の蓄氷を効率良く溶解させて、貯留ブ
ラインの温度を良好に維持しつつ、蓄熱冷熱の取出し効
率を向上できるようになった。

〔実施例〕

次の本発明に実施例を示す。

空調設備の冷熱源となる氷蓄熱設備であって、これ
は、第１図に示すように、蓄熱用のブラインを貯留する
蓄熱槽（１）と、ブライン中の水分を凍結させてブライ
ンを固液混相のシャーベット状態とさせるようにブライ
ンを冷却する製氷機（２）とを設け、前記蓄熱槽（１）
から前記製氷機（２）にブラインを取出すポンプ（3a）
付きの取出路（３）と、前記製氷機（２）から蓄熱槽
（１）に固液混相シャーベット状態の冷却ブラインを供
給する供給路（４）とを設け、空調器（図示せず）への
冷熱運搬流体（水等）とブラインとを熱交換させて冷熱
運搬流体を冷却する熱交換器（５）（負荷装置の一例）
にブラインを前記蓄熱槽（１）から供給するポンプ（6
a）付きのブライン供給路（６）と、前記熱交換器
（５）から蓄熱槽（１）へのブライン戻り路（７）とを
設けて構成されている。

つまり、氷蓄熱設備は、製氷機（２）を作動させつつ
蓄熱槽（１）と製氷機（２）との間でブラインを取出路
（３）および供給路（４）を介して循環させることによ
り、製氷機（２）においてブラインを固液混相のシャー
ベット状態にするとともに、蓄熱槽（１）でそのシャー
ベット状態のブラインを貯留して、冷熱を潜熱の状態で
蓄熱する一方、ブライン供給路（６）およびブライン戻
り路（７）を介して蓄熱槽（１）と熱交換器（５）との
間でブラインを循環させることにより、熱交換器（５）
でのブラインと冷熱運搬流体との熱交換で蓄熱冷熱を取
出すとともに、蓄熱槽（１）内での氷の溶解によりブラ
インを冷却するように構成されている。

前記蓄熱槽（１）内の底部近くには、それよりも下方
への氷粒子の侵入を防止するネット（８）が張設されて
おり、前記取出路（３）およびブライン供給路（６）そ
れぞれの蓄熱槽（１）からのブライン吸入口（3b），
（6b）は、氷粒子を吸込まないように前記ネット（８）
の下方に配置されている。

前記ブライン戻り路（７）から蓄熱槽（１）へのブラ
イン戻し部は、前記蓄熱槽（１）内の貯留ブラインの上
方に、前記ブライン戻り路（７）に接続するブライン吐
出ヘッダ（９）を配設し、このブライン吐出ヘッダ
（９）に、ブラインを水平方向に拡散して吐出するブラ
イン吐出部（10）の複数を、平面視において蓄熱槽
（１）のほぼ全域に分散形成して構成されている。つま
り、蓄熱槽（１）内の氷粒子層（Ａ）の上面全体に、熱
交換器（５）での熱交換で昇温したブライン戻り路
（７）からの高温戻りブラインをほぼ均等に散布するよ
うに構成されている。従って、蓄熱層（１）内の蓄氷
は、効率良く溶解し、その結果、潜熱でブラインを効率
良く冷却して潜熱形態での蓄熱された冷熱を効率良く取
出せるのである。

前記ブライン吐出ヘッダ（９）は、第２図に示すよう
に、ブライン戻り路（７）に接続する主管（9A）と、こ
の主管（9A）の長手方向の複数箇所に分岐接続させた複
数の枝管（9B）とからなり、前記ブライン吐出部（10）
は、前記枝管（9B）に形成されている。

前記ブライン吐出部（10）は、第３図に示すように、
前記ブライン吐出ヘッダ（９）の枝管（9B）に下向き姿
勢の吐出管（10A）を接続し、その吐出管（10A）の下端
に、複数の噴出孔（10a）を分散形成した半球状の分散
板（10B）を取付けて構成されている。

〔別実施例〕

以下、本発明の別実施例を示す。

［１］ブライン吐出部（10）としては、上記実施例で示
したものの他、第４図に示すように、吐出管（10A）の
下端に、吐出ブラインが衝突することにより回転してそ
の吐出ブラインを拡散する羽根（10C）を設けたもの
や、第５図に示すように、吐出管（10A）の下端に、吐
出ブラインに衝突してその吐出ブラインを周囲に拡散す
るほぼ円錐形の拡散具（10D）を吐出方向に位置変更自
在に設けて、拡散具（10D）の位置変更で拡散範囲を調
節できるようにしたものであっても良い。なお、前記拡
散具（10D）には、下方への噴出路（10b）が形成されて
いる。加えて、ブライン吐出部（10）としては、第６
図、第７図に示すように、内部に噴出路（10F）を形成
し、かつ、先端に拡散噴射用のスリット（10G）を十字
形配置に形成したノズルチップ（10E）を前記吐出管（1
0A）の下端に接続して構成したものであっても良い。こ
の場合、ブラインは、十字状に拡散吐出され、ノズルチ
ップ（10E）の吐出管（10A）への取付け姿勢の調整をも
って吐出方向を調節する。

［２］上記実施例では、負荷装置（５）として、空調器
への冷熱運搬流体とブラインとを熱交換させる熱交換器
を示したが、負荷装置（５）としては、空調器そのもの
であっても良い。

［３］上記実施例では、空調設備の冷熱源としての適用
例を示したが、本発明の氷蓄熱設備は、空調設備以外の
他の各種産業分野の冷熱源として用いることができる。

［４］尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利に
する為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面
の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示し第１図は概
略縦断面図、第２図は概略平面図、第３図は要部の拡大
側面図であり、第４図ないし第７図は夫々、本発明の別
実施例を示し、第４図、第５図、第６図は夫々要部の拡
大縦断側面図、第７図は要部の底面図である。第８図は
従来例を示す概略断面図であり、第９図は比較例を示す
平面図である。 （１）……蓄熱槽、（２）……製氷機、（３）……取出
路、（４）……供給路、（５）……負荷装置、（６）…
…ブライン供給路、（７）……ブライン戻り路、（10）
……ブライン吐出部、（９）……ブライン吐出ヘッダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有吉 淳 愛知県名古屋市中区錦１丁目18番22号 株式会社竹中工務店名古屋支店内 (72)発明者 岸田 真二 大阪府大阪市北区堂島１丁目５番２号 積水工事株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−165533（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄熱用のブラインを貯留する蓄熱槽（１）
   と、ブライン中の水分を凍結させるようにブラインを冷
   却するための製氷機（２）とを設け、前記蓄熱槽（１）
   から製氷機（２）にブラインを取出す取出路（３）と、
   前記製氷機（２）から前記蓄熱槽（１）にブラインを供
   給する供給路（４）と、前記蓄熱槽（１）から負荷装置
   （５）へのブライン供給路（６）と、前記負荷装置
   （５）から前記蓄熱槽（１）へのブライン戻り路（７）
   とを設けてある氷蓄熱設備であって、 前記供給路（４）と前記ブライン戻り路（７）とを別経
   路に配設するとともに、前記供給路（４）の前記蓄熱槽
   （１）への開口部を、前記蓄熱槽（１）の貯留ブライン
   中に配置し、前記ブライン戻り路（７）に接続し、か
   つ、ブラインを水平方向に拡散吐出する複数のブライン
   吐出部（10）が、前記貯留ブラインの上方箇所で、平面
   視において前記蓄熱槽（１）の全域またはほぼ全域に分
   散配置されているブライン吐出ヘッダ（９）を設けてあ
   る氷蓄熱設備。