JP3541165B2

JP3541165B2 - 蓄氷式冷却装置

Info

Publication number: JP3541165B2
Application number: JP2000216166A
Authority: JP
Inventors: 清孝竹前
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2020-07-17
Also published as: JP2002031443A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、水及び氷を用いて氷蓄熱可能な蓄氷式冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
安価な深夜電力を用いて蓄冷槽内に製氷し、昼間に氷が融解する際の潜熱を利用して得られた冷水を供給することにより、エネルギーの有効利用を図る氷蓄熱システムが用いられている。氷蓄熱を行うことによって、固体と液体間の相変化に伴う潜熱蓄熱を利用することができ、水蓄熱と比較すると十数倍の違いがある氷の蓄熱能力を利用することができる。
【０００３】
従来の蓄氷式冷却装置は、蓄冷槽で冷水を作り、その水を外部へ供給することによって被冷却物を冷却する構成になっている。例えば、特開平９−１９６５３７号公報や特開平１０−２５３１０２号公報に開示された発明は、蓄冷槽の開口上部に蓄冷槽内の氷が所定レベルまで堆積したことを検知する貯氷量検知手段と、蓄冷槽の側壁には排水口が設けられており、該排水口から送水ポンプを介して図示しない被冷却手段に送水される構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の装置では、蓄冷槽内が生成された氷で満たされる構成になっているため、被冷却物を冷却する槽又は装置を別体で構成しなければならず、装置が複雑、高価になっていた。また、蓄冷槽内では上方まで氷が浮上しているため、被冷却物を冷却水に浸漬することができず、直接冷却水で冷却することができない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、蓄冷槽の底壁に設置した冷却手段と、該冷却手段と並設した加熱手段とを備えて、冷却手段による冷却と加熱手段による加熱とを交互に行わせ、蓄冷槽底壁上に氷層を形成させて、これを剥離することによって氷を浮上させ冷水を製造する蓄氷式冷却装置において、蓄冷槽の深さ方向中間部に該槽内を横断して設けられ、該槽内を上部蓄冷槽と下部蓄冷槽とに仕切ることで浮上した氷層を止めて前記下部蓄冷槽内に溜めると共に被冷却物が載置されるべく設けられ、且つ、すのこ状又は網状であって上下に水の流通が可能に設けられた載置台を備える蓄氷式冷却装置である。請求項２の発明は、上部蓄冷槽と下部蓄冷槽間に渡って冷却水を送水する第一送水ポンプを設けたものである。請求項３の発明は、第一送水ポンプによって上部蓄冷槽から冷却水を吸入し、下部蓄冷槽の底壁面の側方から底壁面に沿って冷却水を放出するようにしたものである。請求項４の発明は、下部蓄冷槽から冷却水を吸入し、上部蓄冷槽の側部から槽の内方に向かって冷却水を放出する第二送水ポンプを設けたものである。請求項５の発明は、第二送水ポンプの吐出側と上部蓄冷槽の側部間の配管途中に流路切換弁を設け、該切換弁を切り換えることによって、外部の被冷却手段に冷却水を供給可能にしたものである。
【０００６】
【作用】
本発明にかかる装置では、制御手段が冷却手段に底壁を冷却させ、底壁上に所定の厚さの氷を作成する。所定の厚さの氷が作成された後において冷却手段を停止して加熱手段を作動させて底壁に着氷した氷を剥がす。すると氷は、比重が軽いので浮上していく。浮上した氷は載置台によって止められ、載置台の下側に溜まる。そして再び冷却手段を機能させて底壁に氷を作成し、所定の厚さになったら冷却手段と加熱手段とを切り換えて、底壁から上方に向けて浮上させる。かかる作業を繰り返すことにより、載置台の下には多数の層の氷が作成される。
【０００７】
そして、冷却効率を上げるために載置台の上側の水と下側の水とを循環するポンプを設ける。この時、底壁面に沿って冷却水を吹き出すようにすると底壁面と氷下面との間に冷却水が入り込み、氷層の剥離が促進される。
また、別のポンプを設けて冷却水を冷却槽の側壁から被冷却物の側方に向かって冷却水を送出するとさらに冷却効率が上がる。さらに、該ポンプの吐出側に切換弁を設けて流れを切り換えることにより外部に供給させると、従来の装置のように外部の被冷却手段も冷却可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示された実施例に従って詳細に説明する。図１において２は、冷却水を貯留するための蓄冷槽であり、該蓄冷槽２の底壁１１外周には、圧縮機、凝縮器、減圧弁、蒸発器及びアキュムレータと循環接続されてなる冷凍サイクルの蒸発器３が設置されている。蒸発器３の下側には密接して加熱ヒータ４が設けられている。
【０００９】
蓄冷槽２の深さ方向中間付近には、図示しない脚又は側壁から突出したフックの上に亙っているすのこ状又は網状であって上下に水の流通が可能な載置台５が備えられている。これによって載置台５より上側の上部蓄冷槽６と、下側の下部蓄冷槽７に分割される。
【００１０】
蓄冷槽２にはボール弁等のレベル制御弁を介して水道が接続されて、水量が不足したときに水を補充する水供給手段８が備えられている。
【００１１】
上部蓄冷槽６の側壁には排水口９が設けられており、該排水口９から第一送水ポンプ１０を介して、載置台５より下側の下部蓄冷槽７であって、底壁１１付近に開口する放出ノズル１２に接続されている。
【００１２】
さらに、下部蓄冷槽７の側壁には排水口１３が設けられており、該排水口１３から第二送水ポンプ１４を介して上部蓄冷槽６の側壁の送出口１５から槽内に送出している。送出口１５は１箇所又は配管を分岐することによって複数箇所に設けられる。この送水配管の途中には、切換弁１６と切換弁１６に接続される第２の冷却水配管１７が設けられている。切換弁１６は上部蓄冷槽６の送出口１５に接続される配管と、外部の被冷却物１８に接続される配管とを切換弁１６によって切換可能に構成されている。
【００１３】
以上述べた構成において本実施例にかかる蓄氷式冷却装置１では、まず予備冷却（蓄冷）動作が行なわれ、第一送水ポンプ１０及び第２送水ポンプ１４は停止した状態にある。圧縮機が作動した状態で冷凍サイクルは冷却状態にあり、制御手段２１内のタイマーに設定された時間（１時間乃至２時間）だけ連続的に下部蓄冷槽７の底壁１１を冷却する。すると下部蓄冷槽７の底壁７上には氷２２が付着した状態となり、少しづつ厚さが増していき所定の厚さ（１〜３ｃｍ）となる。本実施例では２時間経過した後に圧縮機の運転が停止され、同時に加熱ヒータ４に通電されて加熱状態となる。本実施例ではタイマーが約１５分と設定されている関係から蓄冷槽７の底壁を１５分間だけ加熱しつづけ、その結果下部蓄冷槽７の底壁１１に付着した氷２２の表面が解け始める。これに合わせて第一送水ポンプ１０を駆動させる。上部蓄冷槽６から吸引された冷却水は第一送水ポンプ１０を介して下部冷却槽７に放出される。放出ノズル１２は下部蓄冷槽７の側壁開口から底壁１１に沿って内方に噴出する。加熱ヒータ４によって底壁１１への密着度合が減少した状態のところへ底壁１１に沿って噴流が送出されるため、解け始めたところへ水が入り込むと共に、水流によって浮力が増加して、氷の剥離を促進し、確実に氷が剥離される。
【００１４】
加熱状態が１５分経過した後再び冷凍回路が運転されると蓄冷槽２の底壁１１は冷却されていき底壁１１上に氷２２ができていく、２時間経過すると所定に厚さ（１〜３ｃｍ）の氷となり、制御手段２１が圧縮機を停止すると共に加熱ヒータ４を作動させて加熱状態に戻す。さらに第一送水ポンプ１０によって水を底壁１１によって噴出することにより着氷した氷は、離脱し浮上していく。かかる冷却・加熱の操作を繰り返すことにより下部蓄冷槽７の載置台５の下には複数層からなる氷２２の塊が出来上がる。
【００１５】
載置台５上に食材が入った容器や真空パック等の被冷却物２３を置くことにより冷却が開始される。自然対流があるために上部蓄冷槽６内に浸漬するだけで通常の冷却を行なうことができる。蓋２４は、冷却水が外部の熱によって再び暖められることを防ぐと共に、塵埃が槽２内に入ることを極力防止している。
【００１６】
より急速に被冷却物２３の冷却を行なうときには第二送水ポンプ１４を運転する。氷２２が溜められた下部蓄冷槽７内の水を側方から内方の被冷却物２３に向かって送水するため、被冷却物２３に直接冷たい水が接触し、冷却が促進される。
【００１７】
さらに第二送水ポンプ１４の下流側に設けられた切替弁１６によって蓄冷槽２内の冷却水を外部に供給することが出来る。この場合には蓄氷式冷水供給機能も併せ持つことになる。
【００１８】
以上のような本実施例の構成によれば、蓄冷槽２内を載置台５によって上部蓄冷槽６と下部蓄冷槽７との上下２段の槽に分けて、下部蓄冷槽７を氷蓄冷槽、上部蓄冷槽６を冷水槽としたため、氷蓄冷槽でありながら食材を浸漬冷却することができる。さらに第一送水ポンプ１０を設けて底壁１１に生成された氷２２を底壁１１面に沿って水を噴出させた場合は、生成された氷の剥離をさらに速やかに行なうことができ、冷却効率が向上する。さらに、第二送水ポンプ１４を設けて食材２３の側面に直接に冷水を供給可能にした場合には、より速やかに冷却を行なうことができる。さらに、ポンプ１４で送出された冷却水を配管に設けた弁１６によって外部の被冷却手段１８に供給すれば、冷水供給装置としても使用できる。
【００１９】
また、本実施例の蓄氷式冷却装置は冷媒を循環させて冷却を行う冷却ユニット及び蒸発器を採用しているが、本実施例に限定されないことはもちろんであり、ブラインを循環させて冷却・冷凍を行なう冷却系統を採用したり、あるいはペルチェ素子を用いた冷却ユニットなどを採用することも可能である。また、氷を剥離するために加熱する加熱系統も、ヒータに限らずホットガスを蒸発器に流入させる方法などさまざまなものを採用できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の蓄氷式冷却装置は、簡単な構成でありながら、幅広い用途に使用できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蓄氷式冷却装置の概略構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１蓄氷式冷却装置
２蓄冷槽
３蒸発器
４加熱ヒータ
５載置台
６上部蓄冷槽
７下部蓄冷槽
８水供給手段
９排水口
１０第一送水ポンプ
１１底壁
１３排水口
１２放出ノズル
１４第二送水ポンプ
１５送出口
１７冷却水配管
１８外部の被冷却物
２１制御手段
２２氷
２３被冷却物

Claims

蓄冷槽の底壁に設置した冷却手段と、該冷却手段と並設した加熱手段とを備えて、冷却手段による冷却と加熱手段による加熱とを交互に行わせ、蓄冷槽底壁上に氷層を形成させて、これを剥離することによって氷を浮上させ、冷水を製造する蓄氷式冷却装置において、
蓄冷槽の深さ方向中間部に該槽内を横断して設けられ、該槽内を上部蓄冷槽と下部蓄冷槽とに仕切ることで浮上した氷層を止めて前記下部蓄冷槽内に溜めると共に被冷却物が載置されるべく設けられ、且つ、すのこ状又は網状であって上下に水の流通が可能に設けられた載置台を備えることを特徴とする蓄氷式冷却装置。
上部蓄冷槽と下部蓄冷槽間に渡って冷却水を送水する第一送水ポンプを設けたことを特徴とする請求項１記載の蓄氷式冷却装置。
第一送水ポンプによって上部蓄冷槽から冷却水を吸入し、下部蓄冷槽の底壁面の側方から底壁面に沿って冷却水を放出するようにしたことを特徴とする請求項２記載の蓄氷式冷却装置。
下部蓄冷槽から冷却水を吸入し、上部蓄冷槽の側部から槽の内方に向かって冷却水を放出する第二送水ポンプを設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の蓄氷式冷却装置。
第二送水ポンプの吐出側と上部蓄冷槽の側部間の配管途中に流路切換弁を設け、該切換弁を切り換えることによって、外部の被冷却手段に冷却水を供給可能にしたことを特徴とする請求項４記載の蓄氷式冷却装置。