JP2559817B2 - 氷蓄熱利用の冷凍システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、夜間電力を利用することによって低温エネ
ルギーを安価に得ることができるようにするなどのため
に、低温エネルギーを流動状態の水に伝達して過冷却水
を得る熱交換手段と、過冷却水供給によって粒状の氷を
生成するとともにその粒状の氷およびそれによって冷却
された水を貯留する蓄熱槽とを備えた氷蓄熱利用の冷凍
システムに関する。

＜従来の技術＞ 従来のこの種の氷蓄熱利用の冷凍システムは、蓄熱槽
内の水を所定の流速でもって熱交換手段に供給し、運動
エネルギーを持った流動状態で低温エネルギーを吸収し
て、０℃未満の低い温度でありながら凍っていない過冷
却水を得、その過冷却水を蓄熱槽内に供給するに伴い、
過冷却水が運動エネルギーを失って粒状の氷が生成され
るように構成されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述のような過冷却水は、その状態が
不安定であり、熱交換手段によって得られる過冷却水の
温度が低いと、熱交換手段部分や、そこから取り出して
流動される配管中において氷結を生じ、しかも、一旦氷
結を生じて過冷却水の流速が落ちると一層氷結が進行
し、熱交換手段部分に至る全体にわたって氷結し、運転
不能状態になりやすい欠点があった。

一方、過冷却水の温度が高いと、過冷却水のうち氷を
生成する割合が低く、その状態で所定量の氷を生成しよ
うとすると、ポンプ循環量および動力が増加し、ランニ
ングコストが増大する欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、過冷却水の温度を比較的高い温度にできながら
も、蓄熱槽への供給に伴って氷を良好に生成できるよう
にすることを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、このような目的を達成するために、冒頭に
記載した氷蓄熱利用の冷凍システムにおいて、蓄熱槽内
に氷核物質を供給する氷結促進手段と、熱交換手段より
も上流側に設けられて氷核物質を回収する回収部とを備
えて構成する。

＜作用＞ 上記構成によれば、過冷却水が蓄熱槽内に供給されて
運動エネルギーを失うに伴い、蓄熱槽内に供給されてい
る氷核物質を核として氷結することができ、そして、氷
核物質を熱交換手段に供給することなく、熱交換手段よ
りも上流側の回収部で回収する。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の氷蓄熱利用の冷凍システムの実施
例を示す全体概略構成図である。

この図において、１は溶液タンクであり、この溶液タ
ンク１内には、例えば、グリセリン、プロピレングリコ
ール、エタノール、塩化カルシウムなどの特殊溶液を溶
質とし、水を溶媒とした、水よりも凝固点が低くかつ氷
よりも比重が大きい水溶液が貯留されている。

溶液タンク１には、第１のポンプ２を介装した第１の
供給管３と第１の返送管４を介して製氷装置５が連通接
続され、溶液タンク１内の水溶液を製氷装置５に供給
し、水溶液中の水を凍結して微細な氷を製造し、その氷
を第１の返送管４を介して溶液タンク１に戻し、氷によ
る低温エネルギーを得るように構成されている。

前記製氷装置５には、図示しないが、製氷機（スーパ
ーチラー:Sunwell Engineering社製）と圧縮機と凝縮器
とが備えられ、その順に冷媒を循環流動するようになっ
ている。

前記第１の返送管４の途中箇所に熱交換手段としての
第１の熱交換器６が介装され、そして、この第１の熱交
換器６と蓄熱槽７とが第２のポンプ８を介装した第２の
供給管９と第２の返送管10を介して連通接続され、前記
製氷装置５で製造された氷の潜熱を利用し、それによる
低温エネルギーを第１の熱交換器６を介して流動状態の
水に伝達し、過冷却水を得るように構成されている。

前記蓄熱槽７では、前記第２の返送管10から供給され
る過冷却水が運動エネルギーを無くすに伴って生成され
る粒状の氷と、その氷によって冷却された水とが貯留さ
れている。

前記蓄熱槽７内には、第２の返送管10から供給される
過冷却水の氷結を促進する氷核物質が混入されており、
そして、第２の供給管９において、第２のポンプ８と第
１の熱交換器６との間に、氷核物質を回収する回収部11
が設けられ、第１の熱交換器６に氷核物質が供給されな
いように構成されている。

前記回収部11から、第２の返送管10による過冷却水供
給箇所に近い蓄熱槽７の上部にわたって、氷核物質供給
管12が連通接続され、第２の返送管10から過冷却水が供
給される箇所に氷核物質をスプレー状などのようにして
供給し、運動エネルギーを失った過冷却水が氷核物質を
核としてその氷結を促進するように氷結促進手段が構成
されている。

上記氷核物質としては、微生物の１種である氷核活性
細菌とか木屑など、各種のものが適用できる。

また、蓄熱槽７の下部と、蓄熱槽７の上方に設けられ
たノズル13とが、第３のポンプ14と、冷却ユニットとし
ての空気調和機の冷却用室内ユニット15の第２の熱交換
器16とを介装した循環路としての冷水循環パイプ17を介
して連通接続され、熱交換によって温度が高くなった冷
水を蓄熱槽７に浮遊した粒状の氷の上方から戻し、粒状
の氷の融解によって得た冷水を蓄熱槽７の下部から取り
出して第２の熱交換器16に供給し、溶液タンク１から蓄
熱槽７を介して取り出される低温エネルギーを利用して
空調（冷房）を行うように構成されている。

第１図中、18は、冷房用室内ユニット15の送風ファン
を示している。

上記実施例では、氷核物質を回収する回収部11に氷核
物質供給管12を連通接続し、その回収した氷核物質を直
接的に蓄熱槽７に供給するようにして氷結促進手段を構
成しているが、例えば、ホッパーなどの専用の供給装置
を設けて構成しても良い。この場合は、回収部11で回収
した氷核物質を輸送管などの適当な輸送手段を用いるこ
とによりホッパーに供給するようにすれば良い。

上記実施例では、過冷却水を得るのに、製氷装置５で
製造した氷の潜熱を利用しているが、本発明としては、
例えば、ブラインなどの冷媒液との熱交換によって過冷
却水を得るように構成するものでも良い。

本発明としては、空気調和機の冷房用室内ユニット15
に限らず、ウォータークーラーなど、各種の冷却ユニッ
トを用いる場合に適用できる。

＜発明の効果＞ 本発明の氷蓄熱利用の冷凍システムによれば、氷結の
核となる氷核物質を蓄熱槽内に供給するから、過冷却水
の温度を比較的高くしても、運動エネルギーを失った過
冷却水が氷核物質に接触するに伴い、氷核物質を核とし
て氷を容易に生成することができ、熱交換手段部分やそ
こから蓄熱槽に至る配管部分において、不測に氷結を生
じることを回避でき、運転不能を生じることなく連続的
に円滑に運転できるようになった。

また、過冷却水の温度が比較的高くても、過冷却水の
うち氷を生成する割合を高くでき、ポンプ循環量および
動力を増加せずに所定量の氷を生成でき、ランニングコ
ストを低減できる。

しかも、熱交換手段よりも上流側に氷核物質の回収部
を設るから、氷核物質が熱交換手段に供給されることを
確実に回避でき、上述の良好な運転状態をより確実に維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る氷蓄熱利用の冷凍システムの実施
例を示すシステム全体の概略構成図である。 ６……熱交換手段としての第１の熱交換器 ７……蓄熱槽 11……回収部 12……氷結促進手段としての氷核物質供給パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠本 望 大阪府大阪市東区本町４丁目27番地 株 式会社竹中工務店大阪本店内 (56)参考文献 特開 平２−40431（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低温エネルギーを流動状態の水に伝達して
   過冷却水を得る熱交換手段と、 過冷却水供給によって粒状の氷を生成するとともにその
   粒状の氷およびそれによって冷却された水を貯留する蓄
   熱槽とを備えた氷蓄熱利用の冷凍システムであって、 前記蓄熱槽内に氷核物質を供給する氷結促進手段と、 前記熱交換手段よりも上流側に設けられて前記氷核物質
   を回収する回収部とを備えたことを特徴とする氷蓄熱利
   用の冷凍システム。