JP5378598B2

JP5378598B2 - 貯水池の水中蓄氷装置及び方法

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Publication number: JP5378598B2
Application number: JP2012514863A
Authority: JP
Inventors: ヒ―リョンビョン，
Original assignee: プキョンナショナルユニバーシティインダストリー−ユニバーシティコーポレーションファンデーション
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: KR101075097B1; KR20100133702A; WO2010143781A1; JP2012529617A

Description

本発明は貯水池の水中蓄氷装置及び方法に関し、具体的には、冬季の零下の冷気を利用して貯水池の水を凍らせ、製氷された氷を夏季まで長期間保管するための貯水池の水中蓄氷装置及び方法に関する。特に、解氷時に発生する冷水及び冷気を農作物の栽培及び保管に利用すると同時に、水質の保護及び水量の確保のためのものである。

貯水池は流水を貯蔵し、水の過多又は過少を調節する人工施設であって、河川から十分な用水を確保できない場合に用いられる重要な地表水の用水源である。このような貯水池はその規模によって小さな水溜りから大型ダムに至るまで非常に多様である。

一般に、農業用水と飲料水が必要な春季に日照りが発生する場合、農作物の栽培に致命的な影響を及ぼし、生活用水の不足により多くの人が不便な生活を強いられる。そして、このような現象は程度の差があるだけで、毎年繰り返されている。

これを解決するためには貯水池の貯水量を十分に確保しなければならないが、一例として、より多くの貯水池を建設したり、貯水池の大きさを更に大きくしなければならない。

しかし、新しい貯水池を建設することは多くの時間とコストがかかり、特に、大規模な貯水池を建設するためには天文学的なコストが要されるという問題がある。また、貯水池の建設のためには周辺環境に及ぼす影響を考慮しなければならないのはもちろん、新しい貯水池の建設による補償の問題、景観の破壊、文化財の消失など大小様々な問題を解決しなければならないという問題点があり、このような問題はさておいても、限られた国土内に多くの貯水池を建設することは非効率的であるだけでなく、貯水池の建設に適した場所が限りなく提供されることはできない。

一方、貯水池の数を増やすにしても、冬季や春季の渇水期には毎年降水量が少なく、反対に蒸発量は多いので、貯水池の貯水量は莫大な量の蒸発により減少し続ける。このような現象のため、ほぼ毎年梅雨期になる前に貯水池の底面が露出してしまうが、これは単に貯水池の数を増やしたり、大型ダムを建設する程度では解決できない問題である。

結果として、制限的な貯水池では初春の渇水期に十分な水を提供できなくなり、日照りによる農業用水及び生活用水の不足問題を解決できるだけの貯水量を確保できないという問題がある。また、夏季の水温上昇による植物プランクトンの増加により水質が汚染されるなどの問題が発生する。

従って、前述した問題を解決するための貯水池の蓄氷方法（下記の特許文献１参照
）が本出願人により出願された。しかし、既に出願された貯水池の蓄氷方法は、製氷時に水面上に水を引き上げて噴射する過程でエネルギーとコストが多くかかるという短所がある。また、氷の蒸発防止と水資源の汚染防止のみを特徴としており、解氷時に発生する冷気と冷水を効果的に利用するための方案について再考の余地を残している。特に、製氷された氷を長期間保管するための改善案及び解氷時に発生する冷水及び冷気を利用するための改善案が要求されている状況である。

大韓民国登録特許第１０−８２９８２５号

本発明は上記諸般問題を解決するためになされたものであって、その目的は、冬季の零下の冷気を利用して貯水池に貯蔵された水を製氷し、製氷された氷を長期間保管した後、夏季の解氷時に発生する冷水及び冷気を冷房及び冷蔵に利用すると同時に、水質を保護し、水量を確保できる貯水池の水中蓄氷装置及び方法を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明に係る貯水池の水中蓄氷装置は、零下の冷気を圧縮するコンプレッサと、貯水池の底面及び傾斜面に設置される支持台と、前記底面支持台を貫通して設置され、前記コンプレッサと連結されて圧縮冷気が移送される移送管と、前記移送管と連結され、零下の圧縮冷気を水中に噴射して製氷するノズルと、解氷時に発生した冷水及び冷気が溜まる集水場と、前記集水場に溜まった冷水及び冷気を外部に排出するための排出手段とを含む。

また、本発明に係る貯水池の水中蓄氷装置は、零下の冷気を圧縮するコンプレッサと、貯水池の底面及び傾斜面に設置される支持台と、貯水池の一定高さで水平に形成され、前記コンプレッサと連結されて圧縮冷気が移送される移送管と、前記移送管と連結され、零下の圧縮冷気を水中に噴射して製氷するノズルと、解氷時に発生した冷水及び冷気が溜まる集水場と、前記集水場に溜まった冷水及び冷気を外部に排出するための排出手段とを含む。

本発明の実施形態は次のような特徴のうち１つ以上を含むことができる。

例えば、前記貯水池の水中蓄氷装置は、製氷された氷の解氷を遅延させるための遅延手段を更に含む。

前記支持台のうち傾斜面支持台には互いに対向するように位置する傾斜面支持台を連結する浮遊棒が設置される。このとき、前記浮遊棒には一端が浮遊棒に固定され、他端が水中に位置する浮遊ロープ又は浮遊網が設置されることができる。そして、前記浮遊ロープ又は浮遊網の下端に重量錘が設置される。

解氷手段が前記集水場と貯水池を連結する管路上に設置されることができる。この場合、前記集水場と貯水池を連結する管路上に開閉器が設置される。

ここで、前記支持台は金網の内部に充填材が充填されたガビオンであり、前記充填材は鉱物質であることを特徴とする。

また、前記遅延手段は、貯水池の周囲に沿って設置される防風フェンスと、貯水池の上部に設置される遮光膜を含むことを特徴とする。

一方、本発明に係る貯水池の水中蓄氷方法は、貯水池の底面と傾斜面に支持台を設置する段階と、前記支持台のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台を連結する浮遊棒を設置する段階と、零下の冷気を圧縮する段階と、零下の圧縮冷気を移送する段階と、移送された零下の圧縮冷気を水中に噴射する段階とを含む。他の実施形態において、前記貯水池の水中蓄氷方法は、遅延手段を用いて製氷された氷の解氷を遅延させる段階を含むことができ、また製氷された氷の下部に温気を供給して解氷する段階及び解氷時に発生する冷水と冷気を貯蔵して利用する段階を更に含むことができる。このとき、零下の圧縮冷気を水中に噴射する段階では零下の圧縮冷気をマイクロバブル化して噴射することも含み、溶存酸素量を増加させることを特徴とする。

また、前記浮遊棒に浮遊ロープ又は浮遊網を設置することで、解氷時に氷が落下せず、氷と地面との間に空間が形成されるようにして解氷時に発生する冷水の流路を形成することを特徴とする。更に、前記支持台に鉱物質の充填材を充填して水中にミネラルを供給することを特徴とする。

また、零下の圧縮冷気を貯水池の底面から上方へ噴射して氷の表面に立つつららを形成することを特徴とする。本発明の他の特徴と効果は、後述する発明の詳細な説明において記述され、発明の詳細な説明により明白になるか、発明の実施により習得され得る。

前述したように構成された本発明に係る貯水池の水中蓄氷装置及び方法によれば、冬季の零下の冷気を利用して貯水池に貯蔵された水を製氷し、製氷された氷を長期間保管した後、夏季の解氷時に発生する冷水及び冷気を利用して冷房及び冷蔵に使用できるという効果を奏する。

また、製氷及び解氷する過程で貯水池に貯蔵された水の富栄養化を防止し、浄化の効果を得ることができ、溶存酸素量が高く、ミネラルが豊富なミネラルウォーターを生産できる。

更に、夏季に貯水池の水温を低下させて蒸発による水の損失を最小化でき、植物性プランクトンの増殖を抑止できるため、水質を保護できる。

また、貯水池の水中で製氷される氷の体積膨張効果が水面に形成された氷の通気口に集中して立つつららが生成されるところ、観賞用及び教育用としての活用価値が高い。

本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置の概略図である。本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置のうち支持台の斜視図である。本発明の他の実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置の概略図である。本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷方法の順序図である。

添付する図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。以下、本発明に係る実施形態を説明するにおいて、そして各図面の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同じ構成要素についてたとえ他の図面上に表示されていても可能な限り同じ符号を付した。

図１は、本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置の概略図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置のうち支持台の斜視図である。また、図３は、本発明の他の実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置の概略図である。

図１に示すように、貯水池の底面と傾斜面には支持台１１０、１２０が設置され、このうち底面に設置されたものを底面支持台１１０、傾斜面に設置されたものを傾斜面支持台１２０という。このような支持台１１０、１２０は、冬季に貯水池内で製氷された氷が地面と接触して地熱により溶けるのを防止するための手段である。

図２を参照して支持台１１０、１２０の構造を詳察すると、以下の通りである。このとき、底面支持台１１０と傾斜面支持台１２０はその構造が同一であるので、底面支持台１１０を一例として説明する。

図２に示すように、支持台１１０は金網１１２の内部に充填材１１４が充填されるガビオンの構造を有する。ここで、充填材１１４は貯水池に貯蔵された水（製氷される前の水）と解氷時に発生して後述する集水場１８０に流れる水にミネラルを供給できるように鉱物質であって、断熱効果が大きいことが好ましい。

このように構成された支持台１１０、１２０のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台１２０にはそれらを連結する浮遊棒１３０が設置される。この浮遊棒１３０は製氷された氷を支持台１１０、１２０、特に、底面支持台１１０から離隔させるための手段である。このような浮遊棒１３０は、氷と支持台１１０との間に空間を形成して解氷時に発生した水が氷から直ちに分離されるようにすることで、冬季に製氷された氷が夏季まで存在し得るように解氷時間を遅延させる。

このとき、浮遊棒１３０には多数の浮遊ロープ１４０が設置されて重量の氷が浮遊棒１３０に更に容易に吊り下げられるようにすることができる。浮遊ロープ１４０の下端には重量錘１４２が設置され、製氷前に浮遊ロープ１４０が水面に上昇したり、波にさらされるのを防止する。

前述した支持台１１０、１２０、浮遊棒１３０、浮遊ロープ１４０が設置された貯水池の一側にはコンプレッサ１６０が設置される。このようなコンプレッサ１６０は、貯水池に貯蔵された水の溶存酸素量を最大化すると同時に、製氷が可能なように冬季の零下の冷気を一定圧力で圧縮する。ここで、コンプレッサ１６０の設置位置は、メンテナンスが容易なように本実施形態のように地上に設置されることが好ましい。

コンプレッサ１６０で圧縮された零下の冷気（以下、圧縮冷気という）が移送される移送管１７０は、貯水池の底面と傾斜面に設置された支持台１１０、１２０を貫通して設置される。このような移送管１７０は、枝状に分岐されて貯水池の底面全体に均等に配置され、その端部にはノズル１７２が設置されて圧縮冷気を水中に噴射することで、貯水池に貯蔵された水を製氷するようになる。また、コンプレッサ１６０の内部又は移送管１７０上にマイクロバブル発生器（図示せず）を追加する場合、ノズル１７２から噴射される圧縮冷気をマイクロバブル化して噴射できる。

このとき、マイクロバブル発生器を通じて圧縮冷気をマイクロバブル化して噴射すれば、直接噴射することに比べて、圧縮冷気の噴射量は減少するが、製氷前の水の溶存酸素量を増加させることができる。反面、マイクロバブル発生器を通さずに、直接噴射すれば、圧縮冷気の噴射量が増加して製氷効果を促進させることができる。従って、製氷時の環境及びユーザの必要に応じて選択して用いることが好ましい。
一方、貯水池の一側には解氷時に発生した冷水及び冷気が溜まる集水場１８０が設けられ、集水場１８０には貯蔵された冷水及び冷気を外部に排出するための排出手段１８２、１８４が備えられる。一例として、冷水はポンプ１８２により外部に排出され、冷気は送風器１８４により外部に排出される。

このとき、集水場１８０と貯水池を連結する管路１８９の上には解氷手段２００が設置される。この解氷手段２００は、管路１８９を覆う加熱パッド２１０と、熱を発生させる発熱器２２０で構成され、発熱器２２０で発生した熱を加熱パッド２１０に供給して管路１８９上の氷を溶かす。また、管路１８９の上には集水場１８０に流れる水をコントロールする開閉器１９６が設置されるが、この開閉器１９６は製氷初期に貯水池の水圧に耐えることができ、解氷時に解氷手段２００を通じて伝達される熱に耐えられる材質でなければならない。

このような解氷手段２００を用いる場合、管路１８９上の氷が溶けて貯水池の底面に溜まった冷水を集水場１８０側に排出できる。また、送風器１８４又は移送管１７０を用いて温気を貯水池の底面に供給する場合、貯水池の氷を下部から解氷させることができる。このとき、氷が溶けて発生した冷水を集水場１８０に排出し、氷が冷水に浸漬されて解氷速度が速くなるのを防止でき、冬季に製氷された氷が夏季まで持続し得る。また、集水場１８０及び貯水池の内部には常に冷気が入っているが、これを可能な限り少なく排出する場合、氷を長期間保管できる。

他方、冬季に製氷された氷の解氷を遅延させるための遅延手段１９２、１９４が設けられるが、そのうちの１つは貯水池の周囲に沿って設置される防風フェンス１９２であり、もう１つは貯水池の上部に設置される遮光膜１９４である。ここで、遮光膜１９４は光を遮断するのはもちろん、雨水などが氷の表面に直接落下するのを防止するためのものである。これと同時に、氷の殺菌などのために必要に応じて氷に紫外線を照射することもできるように開閉可能な構造であることが好ましい。

図３は、本発明の他の実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置の概略図であって、図３を参照して本発明の他の実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置を詳察すると、以下の通りである。

図３に示すように、貯水池の底面と傾斜面には支持台１１０、１２０が設置され、このうち底面に設置されたものを底面支持台１１０、傾斜面に設置されたものを傾斜面支持台１２０という。このような支持台１１０、１２０は、冬季に貯水池内で製氷された氷が地面と接触して地熱により溶けるのを防止するための手段である。

このような支持台１１０、１２０は、図２に示すように、金網１１２の内部に充填材１１４が充填されるガビオンの構造を有する。ここで、充填材１１４は、貯水池に貯蔵された水（製氷される前の水）と解氷時に発生して後述する集水場１８０に流れる水にミネラルを供給できるように鉱物質であることが好ましい。

このように構成された支持台１１０、１２０のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台１２０にはそれらを連結する浮遊棒１３０が設置される。この浮遊棒１３０は、製氷された氷を支持台１１０、１２０、特に、底面支持台１１０から離隔させるための手段である。このような浮遊棒１３０は、氷と支持台１１０との間に空間を形成して解氷時に発生した水が氷に接触しないようにすることで、冬季に製氷された氷が夏季まで存在し得るように解氷時間を遅延させる。

このとき、浮遊棒１３０には浮遊網１５０が設置され、浮遊網１５０の下端には重量錘１５２が設置され、製氷前に浮遊網１５０が水面に上昇したり、波にさらされるのを防止する。

前述した支持台１１０、１２０、浮遊棒１３０、浮遊網１５０が設置された貯水池の一側にはコンプレッサ１６０が設置される。このようなコンプレッサ１６０は貯水池に貯蔵された水の溶存酸素量を最大化すると同時に、製氷が可能なように冬季の零下の冷気を一定圧力で圧縮する。ここで、コンプレッサ１６０の設置位置は、メンテナンスが容易なように本実施形態のように地上に設置されることが好ましい。

コンプレッサ１６０で圧縮された零下の冷気（以下、圧縮冷気という）が移送される移送管１７０は、浮遊棒１３０に平行に設置し、移送管１７０に沿って一定の間隔でノズル１７２が形成される。

一方、貯水池の一側には解氷時に発生した冷水及び冷気が溜まる集水場１８０が設けられ、集水場１８０には貯蔵された冷水及び冷気を外部に排出するための排出手段１８２、１８４が備えられる。一例として、冷水はポンプ１８２により外部に排出され、冷気は送風器１８４により外部に排出される。

このとき、集水場１８０と貯水池を連結する管路１８９の上には解氷手段２００が設置される。この解氷手段２００は管路１８９を覆う加熱パッド２１０と、熱を発生させる発熱器２２０で構成され、発熱器２２０で発生した熱を加熱パッド２１０に供給して管路１８９上の氷を溶かす。

また、管路１８９の上には集水場１８０に流れる水をコントロールする開閉器１９６が設置されるが、この開閉器１９６は製氷初期に貯水池の水圧に耐えることができ、解氷時に解氷手段２００を通じて伝達される熱に耐えられる材質でなければならない。

更に、集水場１８０は換気口１８６を介して外部と連結されて集水場内に発生した不要な温気を排出でき、貯蔵された冷水及び冷気の温度上昇を防止できる。

また、集水場１８０の内側上部にはダンパ１８８が設けられ、夏季に換気口１８６を介してセ氏零度以上の温気が流入したり、集水場内で発生した温気が貯水池側に逆流するのを防止する。従って、冬季に製氷された氷が夏季まで持続し得る。

他方、冬季に製氷された氷の解氷を遅延させるための遅延手段１９２、１９４が設けられるが、そのうちの１つは貯水池の周囲に沿って設置される防風フェンス１９２であり、もう１つは貯水池の上部に設置される遮光膜１９４である。ここで、遮光膜１９４は光を遮断するのはもちろん、雨水などが氷の表面に直接落下するのを防止するためのものである。これと同時に、氷の殺菌などのために必要に応じて氷に紫外線を照射できるように開閉可能な構造であることが好ましい。

前述したような本発明の他の実施形態は、ユーザの必要に応じて支持台１１０、１２０を除去したり、支持台１１０、１２０の構造を簡素化して設置できる。

図４は、本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷方法の順序図である。

図１及び図４を参照して前述したように構成された本発明の一実施形態に係る貯水池の水中蓄氷装置を用いた貯水池の水中蓄氷方法を詳察すると、以下の通りである。

貯水池の底面と傾斜面に支持台１１０、１２０を設置する段階（Ｓ１０）と、支持台１１０、１２０のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台１２０を連結する浮遊棒１３０を設置する段階（Ｓ２０）と、零下の冷気を圧縮する段階（Ｓ３０）と、零下の圧縮冷気を移送する段階（Ｓ４０）と、移送された零下の圧縮冷気を水中に噴射する段階（Ｓ５０）と、製氷された氷の解氷を遅延させる段階（Ｓ６０）と、温気を供給して解氷する段階（Ｓ７０）と、解氷時に発生する冷水と冷気を貯蔵して利用する段階（Ｓ８０）とを含む。

各段階を更に詳細に説明する。

まず、貯水池の底面と傾斜面に支持台１１０、１２０を設置するための支持台１１０、１２０の製作が先行されなければならない。支持台１１０、１２０は、前述したように、ガビオン構造（図２参照）であって、金網１１２と、金網１１２の内部に充填される充填材１１４で構成される。

このような構造の支持台１１０、１２０が貯水池の底面と傾斜面に設置される場合、冬季に貯水池内で製氷された氷が地面と直接接触しないので、地熱による解氷を防止できる。また、金網１１２の内部に充填される充填材１１４として鉱物質の充填材を用いる場合、貯水池に貯蔵された水（製氷される前の水）と解氷時に発生して集水場１８０に流れる水にミネラルを供給できるため、更に効果的である。もちろん、本発明の他の実施形態の場合、支持台１１０、１２０を除去したり、支持台１１０、１２０の構造を簡素化して設置することができる。

このような支持台１１０、１２０の製作が完了すれば、貯水池の底面と傾斜面に支持台１１０、１２０を設置し、互いに対向するように位置する傾斜面支持台１２０を連結する浮遊棒１３０を設置する。

浮遊棒１３０は製氷された氷を底面支持台１１０から離隔させて、氷と底面支持台１１０との間に空間を形成するための手段である。即ち、解氷時に発生した水に氷が浸漬されないようにして解氷時間を遅延させることで、冬季に製氷された氷が夏季まで持続し得るようにする。

一方、浮遊棒１３０に浮遊ロープ（図１の１４０）又は浮遊網（図３の１５０）を設置する場合、重量の氷を更に容易に固定できる。即ち、浮遊ロープ１４０と浮遊網１５０により氷が落下するのを防止し、氷間の接触面積を増加させることで、決着力が向上して氷を更に容易に固定できる。

ここで、浮遊ロープ１４０又は浮遊網１５０は軽量であるため、水が製氷される前に水面に上昇したり、波にさらされ得るが、その下端に重量錘１４２、１５２を設置すれば、前述した問題を解決できる。

支持台１１０、１２０、浮遊棒１３０、浮遊ロープ１４０又は浮遊網１５０の設置が完了すれば、コンプレッサ１６０を用いて冬季の零下の冷気を一定圧力で圧縮する。

このように、コンプレッサ１６０で圧縮された冷気を噴射する場合、貯水池に貯蔵された水は溶存酸素量が増加された状態で製氷される。もちろん、気温が零下である冬季には冷気を得やすいため、問題とならないが、冬季の気温がセ氏零度以上の日が多い地域ではそうではない。この場合には冷凍器を追加で設置して製氷できる。

このように圧縮された冷気は、移送管１７０とノズル１７２を介して貯水池の水中に噴射される。このとき、コンプレッサ１６０の内部又は移送管１７０上にマイクロバブル発生器（図示せず）を追加する場合、マイクロバブルが噴射されて製氷される前に水の溶存酸素量を最大化でき、製氷時間も短縮できる。

また、水面に形成された氷層１０２下部の水を引き上げて外部に排出させる場合、製氷時間を更に短縮できるが、これは本出願人によって考案された貯水池の蓄氷方法（上記の特許文献１参照）を併行するものである。

ここで、図３に示す本発明の他の実施形態のように、浮遊棒１３０に平行に移送管１７０を設置し、移送管１７０に沿って一定の間隔で形成されたノズル１７２を介して圧縮された冷気を噴射して製氷することもできる。

前述したような多様な蓄氷装置及び方法は、周辺条件に応じて選択的に施行され得る。

一方、貯水池の水面に形成された氷層１０２には水を製氷するために噴射された圧縮冷気の排出のための通気口（図示せず）が形成される。この通気口を介して圧縮冷気が排出される過程で氷の体積膨張効果によって水も共に排出されるが、通気口を介して排出された水は零下の外気により結氷され、体積膨張して立つつらら１０４を形成するようになる。

立つつらら１０４とは、石灰岩洞窟の石筍のように上方に伸びる氷柱であって、水温と気温が氷点に近接した状態で結氷されるとき、そして、空気が乾燥して水の蒸発量が多い場合に形成されやすい。従って、このような環境を整えて多数の立つつらら１０４が形成される場合、教育用、観賞用として用いることができ、更には観光資源としても利用できる。

氷が十分に凍った後は氷の下が先に溶けるようにしたり、氷の下に残っている水を抜けば、氷と支持台１１０、１２０との間に間隙が形成され、間隙に蓄積された冷気が断熱剤としての役割をする。このとき、抜いた水又は追加の水を貯水池の蓄氷方法（大韓民国登録特許第１０−８２９８２５）に明示されたように、氷板上に噴射して氷を更に厚くすることもできる。

他方、貯水池の水が製氷された後も冷気を供給し続ける場合、傾斜面支持台１２０と氷との間に間隙が生じるが、この間隙はノズル１７２を介して噴射された冷気を外部に排出するための通路となる。従って、貯水池の水が製氷された後に傾斜面支持台１２０と氷との間に間隙が形成されるようにした後、零下の冷気を注入し続けて氷を更に硬くすることができる。

反面、外部気温がセ氏零度以上に上昇した場合には移送管１７０などを介して流入する温気を遮断すれば、氷の不要な温度上昇を防ぐことができる。また、氷を速く解氷させようとする場合には移送管１７０を介して温気を吹き込めばよい。

もし、貯水池の水が完全に結氷されることによって間隙が塞がり、圧縮空気の流入が難しくなれば、気温が上昇して一部の氷が溶けて自然に間隙が生じるのを待ったり、傾斜面支持台１２０と氷との間に圧縮空気を呼び込んでそれらの間に間隙が形成されるようにする。このような間隙は、解氷時に発生する冷水の通路となることもできる。

前述した過程を通じて冬季に製氷された氷は夏季になると、自然に解氷される。このとき、解氷時間を遅延させるために貯水池の周囲に沿って防風フェンス１９２を設置したり、貯水池の上部に遮光膜１９４を設置することができる。即ち、雨水と太陽熱の接触を防止するために遮光膜１９４を設置し、風との接触を防止し、蓄積された冷気が流出しないようにするために防風フェンス１９２を設置する。

その後、必要に応じて製氷された氷を解氷して冷水及び冷気を得るようになるが、集水場１８０と貯水池を連結する管路１８９が凍りついた場合、予め設置した解氷手段２００を用いて解氷するようになる。即ち、発熱器２２０で発生した熱を加熱パッド２１０に供給して管路１８９上の氷を溶かすことができる。このとき、開閉器１９６と管路１８９が開放されればよいので、加熱が必要な場合に備えて熱に耐える材質であればよい。

このような解氷手段２００を用いる場合、管路１８９上の氷が溶けて貯水池の底面に溜まった冷水を集水場１８０側に排出できる（このとき、送風器１８４又は／及び移送管１７０を用いて温気を貯水池の底面に供給する場合、貯水池の氷を下部から解氷させることもできる）。従って、氷が冷水に浸漬され、解氷速度が速くなるのを防止でき、冬季に製氷された氷が夏季まで持続し得る。

最終的に、解氷時に発生する冷水と冷気は貯水池の一側に設けられた集水場１８０に貯蔵され、集水場１８０に貯蔵された冷水及び冷気はポンプ１８２及び送風器１８４のような排出手段１８２、１８４により外部に排出される。

このように排出される冷水は、下流の水温を下げて蒸発を抑止するので、水資源量の保存に効果が大きい。また、プランクトンの生育を大きく抑止するので、潮流による水質汚染を防止できる。それだけでなく、排出される冷水及び冷気は穀物、野菜、果物などを長期保管するのに用いることができ、低温でのみ可能な農作物の栽培に用いることができる。従って、従来に農作物の栽培及び貯蔵に用いられるエネルギーを画期的に節約でき、二酸化炭素の発生量を低減できるという効果がある。

一例として、コメの貯蔵に冷気を利用する場合、コメの品質を確実に保存でき、数年間新米の味をそのまま維持できる。また、冷水及び冷風を利用する場合、高品質の茸を栽培できる。農作物だけでなく、年平均水温が１５〜１６℃以下の水域でのみ生活が可能な寒流性魚類の養殖が可能となる。

以上、本発明を好適な実施形態を通じて説明したが、前述した実施形態は、本発明の技術的思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な変化が可能であることは本分野における通常の知識を有する者であれば、理解できる。従って、本発明の保護範囲は特定の実施形態ではなく、特許請求の範囲に記載された事項により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術的思想も本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

Claims

零下の冷気を圧縮するコンプレッサと、
貯水池の底面及び傾斜面に設置される支持台と、
前記底面支持台を貫通して設置され、前記コンプレッサと連結されて圧縮冷気が移送される移送管と、
前記移送管と連結され、零下の圧縮冷気を水中に噴射して製氷するノズルと、
解氷時に発生した冷水及び冷気が溜まる集水場と、
前記集水場に溜まった冷水及び冷気を外部に排出するための排出手段と
を含む貯水池の水中蓄氷装置。
製氷された氷の解氷を遅延させるための遅延手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記支持台のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台を連結する浮遊棒を含むことを特徴とする請求項２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記浮遊棒に固定されて水中に位置する浮遊ロープを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記浮遊棒に固定される水中に位置する浮遊網を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記浮遊ロープ又は浮遊網の下端に重量錘が設置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記集水場と貯水池を連結する管路上に解氷手段が設置されることを特徴とする請求項２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記集水場と貯水池を連結する管路上に開閉器が設置されることを特徴とする請求項７に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記支持台は金網の内部に充填材が充填されたガビオンであり、前記充填材は鉱物質であることを特徴とする請求項２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記遅延手段は、貯水池の周囲に沿って設置される防風フェンスと、貯水池の上部に設置される遮光膜を含むことを特徴とする請求項２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
零下の冷気を圧縮するコンプレッサと、
貯水池の底面及び傾斜面に設置される支持台と、
貯水池の一定高さで水平に形成され、前記コンプレッサと連結されて圧縮冷気が移送される移送管と、
前記移送管と連結され、零下の圧縮冷気を水中に噴射して製氷するノズルと、
解氷時に発生した冷水及び冷気が溜まる集水場と、
前記集水場に溜まった冷水及び冷気を外部に排出するための排出手段と
を含む貯水池の水中蓄氷装置。
製氷された氷の解氷を遅延させるための遅延手段を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記支持台のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台を連結する浮遊棒を含むことを特徴とする請求項１２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記浮遊棒に固定されて水中に位置する浮遊ロープを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記浮遊棒に固定される水中に位置する浮遊網を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記浮遊ロープ又は浮遊網の下端に重量錘が設置されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記集水場と貯水池を連結する管路上に解氷手段が設置されることを特徴とする請求項１２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記集水場と貯水池を連結する管路上に開閉器が設置されることを特徴とする請求項１７に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記支持台は金網の内部に充填材が充填されたガビオンであり、前記充填材は鉱物質であることを特徴とする請求項１２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
前記遅延手段は、貯水池の周囲に沿って設置される防風フェンスと、貯水池の上部に設置される遮光膜を含むことを特徴とする請求項１２に記載の貯水池の水中蓄氷装置。
貯水池の底面と傾斜面に支持台を設置する段階と、
前記支持台のうち互いに対向するように位置する傾斜面支持台を連結する浮遊棒を設置する段階と、
零下の冷気を圧縮する段階と、
零下の圧縮冷気を移送する段階と、
移送された零下の圧縮冷気を水中に噴射する段階と
を通じて貯水池の水を製氷する貯水池の水中蓄氷方法。
遅延手段を用いて製氷された氷の解氷を遅延させる段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の貯水池の水中蓄氷方法。
製氷された氷の下部に温気を供給して解氷する段階と、
解氷時に発生する冷水と冷気を貯蔵して利用する段階と
を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の貯水池の水中蓄氷方法。
零下の圧縮冷気をマイクロバブル化して噴射することを特徴とする請求項２３に記載の貯水池の水中蓄氷方法。
前記浮遊棒に浮遊ロープ又は浮遊網を設置して解氷時に氷と地面との間に空間が形成されるようにすることを特徴とする請求項２３に記載の貯水池の水中蓄氷方法。
前記支持台に鉱物質の充填材を充填して水中にミネラルを供給することを特徴とする請求項２３に記載の貯水池の水中蓄氷方法。
零下の圧縮冷気を貯水池の底面から上方へ噴射して氷の表面に立つつららを形成することを特徴とする請求項２３に記載の貯水池の水中蓄氷方法。