JP4166865B2

JP4166865B2 - 空調用製氷装置

Info

Publication number: JP4166865B2
Application number: JP15939098A
Authority: JP
Inventors: 悟池鯉鮒; 由行小澤
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2018-06-08
Also published as: JPH11351713A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，冷房などの熱源として利用される氷を過冷却水を用いて連続的に製造可能な空調用製氷装置に関し，特に本発明は，過冷却解除管から冷気に伴って飛沫が上昇してくることを防止できる空調用製氷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調用の蓄熱槽に氷を蓄えることによって，冷熱を潜熱の形態で蓄熱するいわゆる氷蓄熱方式が行われている。そして，蓄熱槽に蓄える氷を作り出すものとして，本出願人は例えば実公平６−５５３５号公報，実公平６−５５３７号公報，実公平６−１５２４２号公報，実公平６−１５２４５号公報及び実公平６−４１０６２号公報などにおいて，０゜Ｃ以下の過冷却水を過冷却器から吐き出して過冷却状態を解除することにより氷を連続的に製造する技術を開示してきている。
【０００３】
図１０に示すように，空調用製氷装置１００においては，過冷却器１０１から０゜Ｃ以下の過冷却水１０２をケーシング１０３内において横向に吐き出し，ケーシング１０３の底面に接続した過冷却解除管１０４に過冷却水１０２を落下流入させる。これにより，過冷却水１０２の過冷却状態を解除してシャーベット状の氷１０５を連続的に製造する。そして，このように製造したシャーベット状の氷１０５を過冷却解除管１０４から適宜搬送して図示しない蓄氷槽内に氷を蓄えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かような空調用製氷装置１００では，過冷却解除管１０４に過冷却水１０２が流入する際に，同時に過冷却水１０２の水流の周囲に存在するケーシング１０３内の空気が巻き込まれて過冷却解除管１０４内に流入する。そして，過冷却解除管１０４内に流入した空気が，再び上昇流として冷却解除管１０４から吹き上がってくる現象を生ずる。
【０００５】
図１１は，こうして生ずるケーシング１０３内の上昇流の温度分布を示した説明図である。この上昇流は，特に過冷却水１０２の水流の下方に多く発生する。また，過冷却水１０２の水流の下方の領域では上昇流は０℃程度まで冷却されており，この領域では，過冷却水１０２の過冷却解除の際に生成した微小な氷の粒や，氷水の飛沫を含んでいる。これら飛沫が過冷却器１０１の過冷却水吐出口に付着すると，過冷却器１０１端から凍結して過冷却水１０２が流れなくなってしまい，連続的な製氷ができず，十分な蓄熱量を確保できなくなってしまう。
【０００６】
従って本発明の目的は，過冷却水を利用した空調用製氷装置の過冷却器過冷却水吐出口における凍結を防ぐことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，請求項１の発明は，過冷却器から横向に吐き出された過冷却水を過冷却解除管に落下させることにより氷を連続的に製造する空調用製氷装置において，前記過冷却器から横向きに吐出され，自重で下向きに進路変更して前記過冷却解除管に落下するまでの間において過冷却水の水流の少なくとも一部を囲むケーシングを配置すると共に，過冷却水の水流の周囲もしくは過冷却水出口に向けて空気を吹き付けて，前記過冷却解除管から過冷却水の水流の周囲に沿って上昇する飛沫を遮断する遮断手段を，前記ケーシングに設けたことを特徴としている。
【０００８】
この請求項１の空調用製氷装置にあっては，過冷却水と一緒に過冷却解除管内に流入した空気が，再び上昇流として冷却解除管から吹き上がってきても，その上昇流をケーシングに設けた遮断手段により遮断でき，氷や水などの飛沫が過冷却器の過冷却水吐出口に付着しない。このため，過冷却水が過冷却器の過冷却水吐出口で凍結する心配が無く，連続的な製氷が可能となる。
【０００９】
この請求項１の空調用製氷装置において，例えば請求項２に記載したように，前記遮断手段は，過冷却水出口を囲むリング形状のチャンバを有し，前記チャンバには，過冷却水の水流の周囲もしくは過冷却水出口に向けて空気を吹き付けるノズルが設けられていても良い。また，例えば請求項３に記載したように，前記遮断手段は，過冷却水の水流の周囲に配置された邪魔板を備えていても良い。これらノズルや邪魔板のいずれか一方もしくは両方を備えることにより，上昇流として冷却解除管から吹き上がってくる飛沫を遮断できるようになる。
【００１０】
また，請求項４に記載したように，前記ケーシングの側面に前記過冷却器の過冷却水吐出口を接続しても良い。そうすれば，過冷却器の過冷却水吐出口から吐き出された過冷却水をすべてケーシング内に受け入れることができ，系外に漏水することが無く，清掃の必要が無くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を図面を参照に説明する。図１は，本発明の第１の実施の形態にかかる空調用製氷装置１を説明するための斜視図である。
【００１２】
この空調用製氷装置１においては，過冷却器１０の先端がケーシング１１の側面に接続されることにより，ケーシング１１の内側面に過冷却器１０の過冷却水吐出口１２が横向きに開口配置されている。過冷却水吐出口１２は多数の孔によって構成されている。過冷却器１０の内部には，約−５．８〜０゜Ｃの過冷却状態にされた過冷却水が通水され，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２からケーシング１１内に過冷却水１３が横向きに吐き出されるようになっている。過冷却器１０としては，例えばシェルアンドチューブ型熱交換器が例示できる。また，図示はしないが，過冷却器１０の端部であって過冷却水吐出口１２の周囲には，断熱材が装着してある。なお，過冷却器１０には冷凍機からフロン系冷媒やブラインが供給される。
【００１３】
ケーシング１１の底面には，過冷却解除管１４の上端が開口して接続されている。図示の例では，ケーシング１１は矩形の六面体（立方体もしくは直方体）に形成されている。そして，ケーシング１１内において過冷却水吐出口１２から横向に吐き出された過冷却水１３が，重力の作用によって下向きに進路変更した後，過冷却解除管１４内に落下し，過冷却状態が解除されたことにより，シャーベット状の氷が連続的に製造されるようになっている。過冷却解除管１４の下端側は，こうして製造したシャーベット状の氷を蓄えるための図示しない蓄氷槽に連通されている。
【００１４】
そして，この実施の形態では，ケーシング１１の側面に，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２から吐き出された過冷却水１３の水流の周囲に空気を吹き付けるノズル１５が設けられている。
【００１５】
さて，この実施の形態の空調用製氷装置１において，先ず図示しない熱交換器により約−５．８〜０゜Ｃの過冷却状態にされた過冷却水１３が，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２からケーシング１１内に横向きに吐き出される。そして，こうして横向に吐き出された過冷却水１３が，重力の作用によって下向きに進路変更した後，過冷却解除管１４内に落下する。これにより，過冷却水１３の過冷却状態が解除されて，シャーベット状の氷が連続的に製造される。更に，こうして製造されたシャーベット状の氷は，過冷却解除管１４の下端側に連通された図示しない蓄氷槽に連続的に蓄えられていく。なお，過冷却器１０及び過冷却解除管１４を機械室に配置し，蓄氷槽として建築躯体を利用する場合も多いが，その場合は特公平７−９６９４３号に示される搬送管を経て前記の氷が搬送される。
【００１６】
ここで，過冷却解除管１４に過冷却水１３が流入する際に，同時に過冷却水１３の水流の周囲に存在するケーシング１１内の空気が巻き込まれて過冷却解除管１４内に流入する。そして，過冷却解除管１４内に流入した空気が，再び上昇流として過冷却解除管１４から吹き上がってくる現象を生ずる。そこで，ケーシング１１の側面に設けられたノズル１５から図示しないファンの稼働によって例えば空調用製氷装置１の周りの空気を吐出し，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２から吐き出された過冷却水１３の水流の周囲に，過冷却水吐出口１２近傍において空気を吹き付ける。これにより，過冷却解除管１４からケーシング１１内に上昇してくる上昇流を遮断することが可能となる。このように，この実施の形態の空調用製氷装置１によれば，過冷却解除管１４から上昇してくる上昇流をノズル１５から吐き出した空気によって遮断することにより，氷や水などの飛沫が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２に付着することを防止できる。従って，過冷却水１３が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２で凍結する心配が無く，連続的な製氷が可能となる。
【００１７】
また，この実施の形態の空調用製氷装置１にあっては，過冷却器１０の先端がケーシング１１の側面に直接接続されているので，例えば起動時や運転終了時などにおいて，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２から過冷却水が過冷却解除管１４にそのまま受け入れられない場合でも，その水をケーシング１１内に受け止めることができる。このため，水が外部に漏れることを防止でき，清掃等に便利である。なお，ケーシング１１内に受け止めた水は，例えばケーシング１１の底面をテーパー面などにすることにより，過冷却解除管１４に流下させても良い。
【００１８】
図２は，本発明の第１の実施の形態の変形例にかかる吹き出し装置２０を示す斜視図である。この変形例の吹き出し装置２０は，ケーシング１１内において過冷却器１０の先端に形成された過冷却水吐出口１２を囲むようにリング形状のチャンバ２１を配置し，このチャンバ２１の内周面に多数の孔（ノズル）２２を設けた構成になっている。チャンバ２１の内部には，給気管２３を介して空気が供給されており，図３に示すように，該空気がチャンバ２１内周面の各孔２２から過冷却水吐出口１２に向かって噴出するようになっている。なお，この変形例は，ケーシング１１の側面に設けられたノズル１５に代えて，過冷却器１０の先端に吹き出し装置２０を設けた点を除けば，先に図１で説明した空調用製氷装置１と同様の構成を備えている。
【００１９】
この変形例によれば，冷却解除管１４から吹き上がってくる上昇流をチャンバ２１内周面の各孔２２から噴出した空気によって遮断することにより，氷や水などの飛沫が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２に付着することを防止できる。従って，過冷却水１３が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２で凍結する心配が無く，連続的な製氷が可能となる。
【００２０】
また図４は，本発明の第１の実施の形態の他の変形例にかかる吹き出し装置３０を示す斜視図である。この変形例の吹き出し装置３０においても，ケーシング１１内において過冷却器１０の先端に形成された過冷却水吐出口１２を囲むようにリング形状のチャンバ３１が配置され，チャンバ３１の内部には，給気管３２を介して空気が供給されている。但しこの変形例では，図５に示すように，開口部（マウス）に構成されたチャンバ３１の先端（ノズル）３３が内方に折れ曲がるように，チャンバ３１の断面形状がＬ字型に形成されており，給気管３２からチャンバ３１内に供給された空気が，チャンバ３１の先端３３から内方に向かって噴出する構成になっている。なお，この変形例も，ケーシング１１の側面に設けられたノズル１５に代えて，過冷却器１０の先端に吹き出し装置３０を設けた点を除けば，先に図１で説明した空調用製氷装置１と同様の構成を備えている。
【００２１】
この変形例によっても，冷却解除管１４から吹き上がってくる上昇流をチャンバ３１の先端３３の開口部（マウス）から押し出された空気によって遮断することにより，氷や水などの飛沫が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２に付着することを防止でき，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２での過冷却水１３の凍結を防止できる。
【００２２】
次に，図６は，本発明の第２の実施の形態にかかる空調用製氷装置２を説明するための斜視図である。過冷却器１０，ケーシング１１，過冷却水吐出口１２及び過冷却解除管１４の配置，構造，周囲条件，過冷却水１３及び製造される氷の挙動は第１の実施の形態に記したものと同様である。
【００２３】
この実施の形態では，ケーシング１１の内部において過冷却水１３の水流の周囲に邪魔板５５を設けている。図６に示した例では，ケーシング１１内において低温の上昇流が最も多く発生する過冷却水１３の水流の下方の領域に邪魔板５５を配置した構成となっている。
【００２４】
この第２の実施の形態の空調用製氷装置２にあっては，ケーシング１１内に邪魔板５５が配置されていることにより，過冷却解除管１４からケーシング１１内に上昇してくる上昇流を邪魔板５５で遮断することが可能となる。特に，先に図１１で説明したように，ケーシング１１内において過冷却水１３の水流の下方に最も多く低温の上昇流が発生するが，この第２の実施の形態の空調用製氷装置２によれば，過冷却水１３の水流の下方の領域において上昇流を遮断することにより，氷や水などの飛沫が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２に付着することがほとんどなくなる。従って，過冷却水１３が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２で凍結する心配が無く，連続的な製氷が可能となる。なお，この第２の実施の形態の空調用製氷装置２も，過冷却器１０の先端がケーシング１１の側面に直接接続されているので，前述のように清掃の必要がない。
【００２５】
図７は，本発明の第２の実施の形態の変形例にかかる邪魔板６０を備えた空調用製氷装置２を示す斜視図である。この変形例では，ケーシング１１の底面に形成された邪魔板６０のほぼ中央に，過冷却水１３の水流の周囲を囲む形状（図示では楕円形）の開口部６１が形成されている。そして，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２から横向きに吐き出された過冷却水１３が，ケーシング１１内において重力の作用で下向きに進路変更した後，邪魔板６０に形成された開口部６１を通過して過冷却解除管１４内に落下するようになっている。なお，この変形例は，ケーシング１１内に設けられていた邪魔板５５に代えて，ケーシング１１の底面に邪魔板６０を配置した点を除けば，先に図６で説明した空調用製氷装置２と同様の構成を備えている。よって，図７において図６の空調用製氷装置２と同じ構成要素については，図６と同じ符号を付することにより，重複した説明を省略する。
【００２６】
この変形例によれば，邪魔板６０に設けた開口部６１を過冷却水１３の水流の周囲を囲む形状にすることにより，ケーシング１１内から過冷却水１３の水流に巻き込まれて過冷却解除管１４内に流入する空気の量を抑制でき，また，冷却解除管１４から吹き上がってくる上昇流も邪魔板６０によって遮断することにより，氷や水などの飛沫が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２に付着することをより確実に防止できるようになる。
【００２７】
また図８は，本発明の第２の実施の形態の他の変形例にかかる邪魔板７０を備えた空調用製氷装置２を示す斜視図である。この変形例においても，ケーシング１１底面の邪魔板７０のほぼ中央に，過冷却水１３の水流の周囲を囲む開口部７１が形成され，過冷却器１０の過冷却水吐出口１２から横向きに吐き出された過冷却水１３が，下向きに進路変更した後，開口部７１を通過して過冷却解除管１４内に落下するようになっている。但し，この変形例では，開口部７１の内縁に複数枚のゴム板７２が取り付けられており，過冷却水１３の水流の周囲にこれらゴム板７２が接触するようになっている。なお，この変形例も，ケーシング１１内に設けられていた邪魔板５５に代えて，ケーシング１１の底面に邪魔板７０を配置した点を除けば，先に図６で説明した空調用製氷装置２と同様の構成を備えている。よって，図８において図６の空調用製氷装置２と同じ構成要素については，図６と同じ符号を付することにより，重複した説明を省略する。
【００２８】
この変形例によれば，先に図７で説明した変形例と同様に，ケーシング１１から過冷却水１３の水流に巻き込まれて過冷却解除管１４内に流入する空気の量を抑制でき，過冷却解除管１４から吹き上がってくる上昇流も邪魔板７０で遮断して，氷や水などの飛沫が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２に付着することをより確実に防止できる。加えて，この変形例によれば，開口部７１の内縁に取り付けたゴム板７２は，起動後間もない時や停止間際に過冷却解除管１４に直接水が入らずケーシング１１内に溢れてくるため，これらを過冷却解除管１４にスムーズに落とし込む作用をする。また，水流の周囲に接触する上昇冷気の量を最小限に抑止できる。この変形例によれば，ゴム板７２が過冷却水１３の水流の周囲に接触することとなるので，氷や水などの飛沫がケーシング１１内に入り込むことをほぼ完全に防ぐことができ，過冷却水１３が過冷却器１０の過冷却水吐出口１２で凍結する心配が皆無となる。
【００２９】
以上，本発明の好ましい実施の形態を例示したが，本発明は以上に説明した実施の形態に限定されない。例えば，図１や図６などで説明した本発明の第１，２の実施の形態では，過冷却器１０の先端をケーシング１１の側面に接続した構成を示したが，ケーシングの形状は，矩形（直方体や立方体）に限らず円筒形状など，その他の任意の形状であっても良く，また，ケーシングは過冷却水の水流の少なくとも一部を囲むように配置すれば良く，遮断手段としてのノズル１５や邪魔板５５，６０，７０の設置位置も任意に変更できる。また，例えば図９に示すように，過冷却器８０の先端とケーシング８１の側面を離して配置しても良い（なお，図９においては，ノズルや遮断板などといった遮断手段を図示していない）。このように過冷却器８０の先端とケーシング８１の側面を離して配置すれば，ケーシング８１外の雰囲気（機械室内などの比較的高温の雰囲気）が過冷却器８０先端とケーシング８１側面の隙間８２からケーシング８１内に侵入することとなるので，過冷却器８０先端の過冷却水吐出口８３が周囲空気で暖められ，凍結をより確実に防止できるようになる。なお，このように過冷却器８０の先端とケーシング８１の側面を離して配置した場合，過冷却器８０の過冷却水吐出口８２から垂れた水が隙間８２からケーシング８１外に漏れ出る心配がある。そのため，過冷却器８０の先端下方などの箇所に適当な水受けを設けると良い。
【００３０】
また，本発明の第１，２の実施の形態では，遮断手段としてノズル１５（２２，３３）や邪魔板５５，６０，７０などのいずれか一つのみを具備する例を説明したが，例えばノズル１５（２２，３３）と邪魔板５５，６０，７０のいずれかもしくは複数を組み合わせて設けても良く，あるいは，ノズル１５（２２，３３）を適宜組み合わせて設けたり，邪魔板５５，６０，７０を適宜組み合わせて設けても良い。
【００３１】
また，本発明の第１，２の実施の形態では，過冷却水１３を過冷却器１０からほぼ水平に横向に吐き出す例を示したが，過冷却水の吐出方向を，例えば下向きに４５゜程度まで傾けたり，あるいは上向きに４５゜程度まで傾けても良い。そのように過冷却水の吐出方向を下向きや上向きに傾けた場合でも，本発明の遮断手段によって過冷却器過冷却水吐出口での過冷却水の凍結を防止でき，連続的な製氷が可能となる。また，ケーシングに導く空気はヒータで加熱された空気としても良い。
【００３２】
更に，図８では，ケーシング１１底面の邪魔板７０に設けた開口部７１の内縁に複数枚のゴム板７２を取り付ける例を示したが，ゴム板７２は一枚であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば，過冷却水を利用した空調用製氷装置において，過冷却水の水流の周囲に沿って上昇する飛沫を遮断手段によって遮断することにより，過冷却器過冷却水吐出口における凍結を防ぐことができる。このため，空調用製氷装置の円滑な運転が可能となり，連続的に氷を製造して蓄熱量を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる空調用製氷装置を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例にかかるノズルを示す斜視図である。
【図３】図２のノズルの拡大断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の他の変形例にかかるノズルを示す斜視図である。
【図５】図４のノズルの拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる空調用製氷装置を説明するための斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の変形例にかかる邪魔板を備えた空調用製氷装置を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の他の変形例にかかる邪魔板を備えた空調用製氷装置を示す斜視図である。
【図９】過冷却器の先端とケーシングの側面を離して配置した空調用製氷装置の説明図である。
【図１０】従来の空調用製氷装置の説明図である。
【図１１】ケーシング内の上昇流の温度分布を示した説明図である。
【符号の説明】
１，２空調用製氷装置
１０過冷却器
１１ケーシング
１２過冷却水吐出口
１３過冷却水
１４過冷却解除管
１５（２２，３３）ノズル
５５，６０，７０邪魔板

Claims

過冷却器から横向に吐き出された過冷却水を過冷却解除管に落下させることにより氷を連続的に製造する空調用製氷装置において，
前記過冷却器から横向きに吐出され，自重で下向きに進路変更して前記過冷却解除管に落下するまでの間において過冷却水の水流の少なくとも一部を囲むケーシングを配置すると共に，
過冷却水の水流の周囲もしくは過冷却水出口に向けて空気を吹き付けて，前記過冷却解除管から過冷却水の水流の周囲に沿って上昇する飛沫を遮断する遮断手段を，前記ケーシングに設けたことを特徴とする，空調用製氷装置。
前記遮断手段は，過冷却水出口を囲むリング形状のチャンバを有し，前記チャンバには，過冷却水の水流の周囲もしくは過冷却水出口に向けて空気を吹き付けるノズルが設けられていることを特徴とする，請求項１の空調用製氷装置。
前記遮断手段は，過冷却水の水流の周囲に配置された邪魔板を備えることを特徴とする，請求項１又は２の空調用製氷装置。
前記ケーシングの側面に前記過冷却器の過冷却水吐出口を接続したことを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかの空調用製氷装置。