JPH02103358A - 蓄熱式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蓄熱式冷凍装置に係り、特に、例えばビル空
調システム、冷凍庫、製氷機等に用いる蓄熱槽を備えた
冷凍装置における、蓄熱槽の有効利用に好適な蓄熱式冷
凍装置に関するものである。

（従来の技術〕 従来の氷蓄熱式の冷凍装置としては、例えば、特開昭５
０−１５３４４２号公報、特開昭５５−９２８８８号公
報、特開昭６１−１６５５３３号公報等に記載された技
術が知られている。

前記特開昭５０−１５３４４２号公報の技術は、水槽内
に冷媒管列を配置し、この冷媒管に冷媒を通して冷媒管
の周囲に氷を生成させ、生成量が所定量に達したとき、
冷媒の流れを止めて、氷を冷媒管から離脱させる蓄冷方
法である。

また、特開昭５５−９２８８８号公報には、蒸発性液体
が封入された棒状の密閉容器を蓄熱容器内に多数並設し
、蓄熱材結晶を棒状密閉容器外周に成長させ、適当厚さ
に成長したら加熱器により密閉容器を介して熱を伝達し
て密閉容器外面から離脱させ密閉容器を案内として沈下
あるいは上昇させて蓄積する技術が開示されている。

さらに、特開昭６１−１６５５３３号公報には、熱エネ
ルギーを氷スラリーまたは雪解は時の雪の如き形態、い
わゆるシャーベット状氷を利用する冷却装置および冷却
方法が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち、特開昭５０−１５３４４２号公報
、特開昭５５−９２８８８号公報記載の氷離脱方法では
、大きな蓄熱槽は冷凍機とともに屋内に設置しなければ
ならず、屋内空間の有効利用ができないという点につい
て配慮されていなかった。

また、前記後者のものでは、氷を離脱させるために加熱
手段を必要とした。

さらに、特開昭６１−１６５５３３号公報記載のシャー
ベット軟水を利用する蓄冷では、屋内の冷凍機と屋外の
大きな蓄熱槽とを分離して設置することは可能であるが
、単なる水を用いたシャーベット軟水は、そのシャーベ
ット状水内に空孔が多く、実質的に槽内の水充填率が小
さいという°点について配慮されていなかった。さ、ら
に、グリコール等の不凍液を混合したシャーベット軟水
は、その氷の凝固潜熱が著しく小さくなり、結局蓄熱槽
の蓄熱容呈が大きくならないという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、大きな蓄熱槽と冷凍機との分離が可能とな
り、従来のシャーベット状氷利用の冷凍装置に較べて菩
熱゛槽の有効利用率が向上し。

さらに余剰熱の有効利用によって、特に加熱手段を設け
ることなくフリーザまわりに付着した固体蓄熱材の離脱
が容易となり、冷凍機の成績係数の低下を防止できる蓄
熱式冷凍装置を提供することを、その目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る蓄熱式冷凍装
置のもつとも基本的な構成は、フリーザに冷媒を流す冷
凍機と、フリーザを備え、液体蓄熱材を貯溜し、フリー
ザまわりに固体蓄熱材を成長させるようにした小形蓄熱
槽と、液体蓄熱材および固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄
熱槽と、前記小形蓄熱槽のフリーザまわりに生成した固
体蓄熱材を離脱させる熱媒体を小形蓄熱槽外から当該小
形蓄熱槽に送給する配管系と、フリーザまわりから離脱
した固体蓄熱材を前記小形蓄熱槽から前記大形蓄熱槽へ
移送する手段とを備えたものである。

なお１本発明を開放した考え方、ならびに本発明に係る
蓄熱式冷凍装置のより具体的な構成を付記すると次のと
おりである。

本発明の開発にあたって、まず、氷形状が蓄熱槽内の充
填率に及ぼす影響について基礎的な実験を行なった。そ
の結果、単なる水を雪または粉状、いわゆるシャーベッ
ト状にした氷の充填率は意外に小さく、またグリコール
等の不凍液を混合したシャーベット氷は特に凝固潜熱が
前記氷のそれより著しく小さいことが分り１本発明にお
いてはこのような氷は利用しないことにした。

本発明に用いる氷は、不凍液を利用せず、氷形状は代表
径が約１ｍ以上の粒状または角状の氷とし、これを槽内
に溜めて利用することにした。

このような氷を製造するために、屋内に設置する冷凍機
のフリーザ部に小形蓄熱槽を設け、屋外には大形蓄熱槽
を設置し、それら検量に氷を重力のみで移送できる形状
の大径管を設けるか、スラリーポンプを設ける。

小形蓄熱槽内のフリーザの構造としては、例えば槽の下
部から上部に突出するように配設した上端開放形のパイ
プ状のものが一般的である。冷凍機の冷媒によりパイプ
周り、すなわちフリーザまわりに結氷させる。フリーザ
まわりの氷を離脱させるときは、小形蓄熱槽外から液体
蓄熱材に係る水（屋外の大形蓄熱槽内の液体蓄熱材でも
よい）を導入すると、氷（固体蓄熱材）は前記液体蓄熱
材の保有熱を受けてフリーザまわりから離脱して液面に
浮上する。離脱した固体蓄熱材はスラリーポンプを利用
するか、または溢れ出し落下する手段によって屋外の大
形蓄熱槽へ移送して貯溜させる。

〔作用Ｊ 小形蓄熱槽内のフリーザ外面に成長した固体蓄熱材（氷
）は、液体蓄熱材（水）の保有する余剰熱によって容易
に離脱する。

離脱した固体蓄熱材は、屋外の大形蓄熱槽に溜めること
ができるので、蓄熱槽の有効利用率が向上し、小形蓄熱
槽と大形蓄熱槽との分離が可能となる。これによって冷
凍機の成績係数も向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第２２図を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る蓄熱式冷凍装置の結
氷時を示す系統図、第２図は、第１図の装置の脱水時を
示す系統図、第３図は、フリーザの構成図、第４図は、
第３図のＡ−Ａ’断面図、第５図は、フリーザの他の実
施例の断面図、第６図は、フリーザのさらに他の実施例
の断面図である。

第１図に示す蓄熱式冷凍装置は、冷凍機１、小形蓄熱槽
２．大形蓄熱槽３を主要構成要素としている。

冷凍機１は、圧縮機４、凝縮器５、減圧機構（キャピラ
リーチューブまたは膨張弁）６、小形蓄熱槽２に設けた
フリーザ１４．これらを循環路を構成するように結ぶ配
管１０，１１，１２゜１３から構成されている。

小形蓄熱槽２は、槽１５内にフリーザ１４を備え、例え
ば水や塩化カルシウム６水塩などの液体蓄熱材１７を貯
溜している。

大形蓄熱槽３は、槽２５内に液体蓄熱材２６（一般には
小形蓄熱槽２内の液体蓄熱材１７と同一）を貯溜してい
る。大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２６を早期に所望の温
度まで冷却したいときには冷凍機１に接続して槽２５内
に配設した蒸発器７を作動させる。蒸発器７は、冷凍機
１を構成する配管１０．１１から分岐した配管１０’に
よって図示のように接続されている。配管１３．１０’
にはそれぞれ制御弁に係るバルブ８，９を設けであるが
、これはフリーザ１４内に流れる冷媒と蒸発器７内に流
れる冷媒の量を調節するものである。

小形蓄熱槽２内のフリーザ１４のまわりに生成した固体
蓄熱材（氷）１６を大形蓄熱槽３内に移送する手段とし
て、小形蓄熱槽２と大・形蓄熱槽３との間に配管２０，
２１とスラリーポンプ１９とが配設されている。

また、小形蓄熱槽２と大形蓄熱槽３との間に、小形蓄熱
槽２内の余剰の液体蓄熱材１７を大形蓄熱槽２内へ戻す
ためのバルブ１８を具備した配管１８′が設けられてい
る。

さらに、大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２６を小形蓄熱槽
２内に供給するための配管、すなわちフリーザ１４まわ
りに生成した固体蓄熱材を離脱（脱水）させる熱媒体と
して液体蓄熱材２６を大形蓄熱槽３から小形蓄熱槽２へ
送給する配管２３゜２４とポンプ２２が図示のように配
設されている。

本実施例の装置によって冷熱を貯蔵する操作は次のよう
にして行なわれる。

まず、圧縮機４を運転すると、内部の冷媒（フロンなど
）は断熱圧縮され、配管１０を通って凝縮器５内に流入
し、次いで減圧機構６内にて断熱膨張しながらフリーザ
１４内に入る。ここで外部から熱を奪って、フリーザま
わりの液体蓄熱材１７を氷らせる。この際フリーザ１４
のまわりには固体蓄熱材１６が付着する。フリーザ１４
を出た後の冷媒は配管１３．バルブ８．配管１０を通っ
たのち圧縮機４に戻り、再び同じサイクルをくり返す。

このようにして生成した固体蓄熱材１６をフリーザ１４
から離脱して大形蓄熱槽３内に移送するには次のように
して行う。

圧縮機４を一時的に止め、小形蓄熱槽２内に外部から熱
媒体を導入する。その一つの方法として、本実施例では
大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２６をポンプ２２によって
小形蓄熱槽２内に導入し、その保有熱をフリーザ１４お
よびそのまわりの固体蓄熱材１６に与えて、固体蓄熱材
１６をフリーザ１４から離脱させる。

第２図に示すように、小形蓄熱槽２の液体蓄熱材１７の
液面は上昇し、液面の近傍には離脱した固体蓄熱材１６
の破片が浮いている状態になる。

このような固体蓄熱材１６をフリーザ１４から離脱させ
るには、液体蓄熱材２６を槽１５内に導入したのち、そ
れを撹拌するといっそう効果的である。その撹拌方法と
しては、図示しないがプロペラを利用したり、ポンプに
より槽１５内の液体蓄熱材１７（２６）を−度吸い込ん
だのち元に送り返すという操作を行うのがよい。

また、液体蓄熱材２６を小形蓄熱槽２へ供給する場合、
大形蓄熱槽３内の温度の高い部分の液体蓄熱材２６をポ
ンプ２２によって吸引し送給すると固体蓄熱材１６の離
脱効果が高まる。

そのため、固体蓄熱材が氷で液体蓄熱材が水である氷−
水システムの場合には、大形蓄熱槽３内の水が４℃まで
は大形蓄熱槽３の上層部の水を吸引して小゛形蓄熱槽２
へ供給するのが良く、４℃以下になって密度反転を起し
た後は下層部の水を吸引して利用するのが得策である。

この固体蓄熱材１６は、固形物輸送に適したスラリーポ
ンプ１９によって配管２０．２１を介して大形蓄熱槽３
内に移送される。

このような操作を繰り返し行うことによって、大形蓄熱
槽３内には第２図に示すように固体蓄熱材１６′が溜り
、したがって冷熱を蓄えることができる。

小形蓄熱槽２を構成する槽１５には配管１８′によって
バルブ１８が設けであるが、これはノくルブ１８を開け
ることによって槽１５内の余剰の液体蓄熱材１７を大形
蓄熱槽３内へ戻すためのもの、あるいは槽１５内の液面
を適正に保持するためのものである。

以上のような操作によ゛つて大形蓄熱槽３内に蓄えられ
た冷熱は、液体蓄熱材２６をファンコイルユニットに送
って空調に利用したり、あるいは固体蓄熱材１６′その
ものを取り出して食品の冷凍に利用したり、あるいはア
イス氷として食用にするなど広く利用できる。

本実施例において、フリーザ１４まわりの液体蓄熱材１
７を冷却してフリーザまわりに固体蓄熱材１６を付着さ
せる場合において、その液面はフリーザ１４の上端より
上にあっても基本的にはかまわない。しかし、フリーザ
１４の上端よりやや下部に液面が存在するようにした方
が、固体蓄熱材１６を離脱させる時間が短かくなり、ま
た離脱したのち、固体蓄熱材１６は細片に砕け、スラリ
ーポンプ１９によって移送されやすくなる。離脱時間が
短かくなる理由は、小形蓄熱槽２内にポンプ２２によっ
て導入した液体蓄熱材２６の保有熱を、固体蓄熱材１６
が付着していないフリーザ１４の上部の露出面が直接受
熱し、この熱がフリーザ１４の下部に熱伝導によった伝
わるので、下部の固体蓄熱材１６は融解離脱しやすくな
るものである。

また、生成した固体蓄熱材１６が細片に砕けやすい理由
は、フリーザ１４が完全に液面下に浸漬されている場合
は一端封止形の円筒状固体蓄熱材が生成されるのに対し
、フリーザ１４上端が液面上に出ている場合は両端開放
形の円筒状固体蓄熱材が生成されるからである。

また、前述したようにフリーザ１４の上端が液面から上
部に露出している場合には、その上端面に霜が付着する
。固体蓄熱材１６を離脱させるに当って、小形蓄熱槽２
内に大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２６を導入すると前記
の霜も一緒に離脱する。その霜は固体蓄熱材１６の細片
間に介在し、蓄熱槽内の占積率を向上させ、蓄熱容量を
も大きくすることになり得策となる。

ここでフリーザ１４の基本的な構造について説明する。

第３，４図に示すフリーザ１４は、小形蓄熱槽２の槽１
５の下部から上部へ突出する上端開放形のフリーザで第
１，２図の装置に適用されたものである。このフリーザ
１４は、銅、アルミニウム、ステンレス類などのパイプ
２７、蓋３１、冷媒管２９．３０から構成されている。

パイプ２７は縦方向に長い垂直パイプで上端は曲面状に
絞り加工し、残り穴をろう材等によって溶接して栓２８
を設けである。パイプ２７内には冷媒管２９．３０が導
通されている。パイプ２７は槽１５の底に蓋３１、ねじ
３２を介して固定されている。

このような曲面状絞り加工の構造では、パイプ２７内の
冷媒が洩れ出しにくいとともに、外面に付着した固体蓄
熱材１６が、パイプ２７外面を滑って上部に浮上しやす
いという利点がある。

第５図は、第４図の変形例で、パイプ２７Ａの外面にフ
ィン２７′を設けたものである。フィン２７′を付ける
とパイプ２７Ａまわりに付着した固体蓄熱材１６は細片
に砕けやすくなる。

また、第６図に示すパイプ２７Ｂは断面形状が矩形のも
ので、しかもフィン２７′が付いている。

このようにすると、さらに付着した固体蓄熱材１６は細
片に砕けやすくなる。

次に、第７図は、本発明の他の実施例に係る蓄熱式冷凍
装置の系統図である。図中、第１，２図と同一符号のも
のは先の実施例と同等部分であるから、その説明を省略
する。

第７図に示す蓄熱式冷凍装置は、小形蓄熱槽２゜２′、
および上端開放形フリーザ１４．１４’　を図のように
２箇所に設け、固体蓄熱材１６の生成およびその離脱を
両フリーザ１４．１４’間で交互に行ない、大形蓄熱槽
３内に固体蓄熱材１６′が溜る時間の短縮化を図ったも
のである。凝縮器５から２つの減圧機構６，６′が配列
していて、それぞれバルブ８，８′を介してフリーザ１
４゜１４′および配管１３．１３’　に連結され、最終
的に配管１０に結合されている。この構成によって、バ
ルブ８，８′を交互に開閉してフリーザ１４．１４’　
を交互に動作させることができる。

また、スラリーポンプ１９に結合されているパイプ２０
は２つのパイプ３４′と３６′に分岐され、それぞれの
分岐パイプにはバルブ３４．３６が設けである。これは
、槽１５．１５’内から離脱した固体蓄熱材１６を交互
にスラリーポンプ１９を介して大形蓄熱槽３の槽２５に
移送するためのものである。

また、ポンプ２２に結合されているパイプ２３は２つの
分岐パイプ３３′　と３５′に分れ、それぞれの分岐パ
イプにはバルブ３３．３５が設けである。これは槽２５
から、液体蓄熱材２６を交互にポンプ２２を介して檜１
５，１５’　に送るためのものである。

なお、この実施例において、小形蓄熱槽、フリーザは３
組以上に増加しても本発明の主旨は失われない。

次に、第８図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄熱
式冷凍装置の系統図である。図中、第１゜２図と同一符
号のものは先の実施例と同等部分であるから、その説明
を省略する。

第８図に示す蓄熱式冷凍装置では、大形蓄熱槽３の槽２
５内に仕切板２５ａを設け、この仕切板２５ａの両側の
液体蓄熱材２６．２６’の温度を独立に制御できるよう
に配慮したものである。

液体蓄熱材２６中には冷凍機１に接続する蒸発器７、液
体蓄熱材２６′中には冷凍機１に接続する蒸発器７′が
配設されている。蒸発器７′は配管１０′によって図示
のように冷凍機１を構成する配管１０．１１に接続され
ている。また、配管１０’部には冷媒の流れを制御する
ためのバルブ９′が具備されている。これは、液体蓄熱
材２６′の温度を液体蓄熱材２６の温度より高く制御し
ておいて、ポンプ２２によって液体蓄熱材２６′を小形
蓄熱槽２に送った際、早期に固体蓄熱材１６をフリーザ
１４まわりから離脱させるためのものである。

液体蓄熱材２６′側の槽と小形蓄熱槽２との間には、ポ
ンプ２２を有する配管２３．２４が設けられており、液
体蓄熱材２６側と槽と小形蓄熱槽２との間には、スラリ
ーポンプ１９を有する配管２０．２１、およびバルブ１
８を有する配管１８′が設けられている。

また、第８図の実施例において、凝縮器５、減圧機構６
とは並列に、バルブ４１を具備した配管４０を設けであ
る。これは、固体蓄熱材１６をフリーザ１４から離脱さ
せる際、離脱時間を短縮するために用いるものである。

すなわち、圧縮機４を止めてバルブ４１を開くと、配管
１０から温度の高い冷媒が、配管４０．バルブ４１を介
してフリーザ１４内に流入し、フリーザ１４の内側から
固体蓄熱材１６を加熱し早期に離脱させる。

このように第８図の実施例によれば、先の第１゜２図の
実施例と同様の効果が期待されるほか、特にフリーザま
わりに生成した固体蓄熱材の離脱を速やかに行うことが
できるという本実施例特有の効果がある。

次に、第９図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄熱
式冷凍装置の系統図である。図中、第１゜２図と同一符
号のものは先の実施例と同等部分であるから、その説明
を省略する。

第９図の実施例では、フリーザ１４まわりから離脱した
固体蓄熱材１６を小形蓄熱槽２から大形蓄熱槽３へ移送
する手段として、当該固体蓄熱材の自由落下、つまり重
力を利用して移送する大径管４６を設けている。すなわ
ち、小形蓄熱槽２の上方部に大径管４６を設けて、この
大径管４６を通して固体蓄熱材１６を溢れ出させながら
落下させ、大形蓄熱槽３へ移送するものである。

ポンプ２２の配設された配管２３には、２つの分岐パイ
プ４４．４５が設けてあり、これら分岐パイプ４４．４
５の途中にはバルブ４２．４３が具備されている。

パル１４２１分岐パイプ４４は、大形蓄熱槽３内の液体
蓄熱材２６を小形蓄熱槽２の槽１５内に送るときに用い
る。バルブ４３と分岐パイプ４５は、浮上した固体蓄熱
材１６を、大径管４６内に落下させる際に用いる。この
ため、分岐パイプ４５の先端は先細にして、ポンプ２２
によって送られて来た液体蓄熱材２６をジェット流とし
て大径管４６内に流すのがよい。

第９図の実施例によれば、先の第１，２図の実施例と同
様の効果が期待される。

次に２第１０図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄
熱式冷凍装置の系統図である。図中、第９図と同一符号
のものは同等部分であるから、その説明を省略する。

第１０図に示す実施例は、小形蓄熱槽２の上部に設けた
大径管４６Ａの落下点下方に、破砕手段に係る粉砕機５
１を装備した箱４９を設け、この箱４９の下部に他の大
径管５０を設けたものである。

大径管４６Ａから落下する固体蓄熱材１６は箱４９内に
落下し、粉砕機５１によって細片に砕かれ、大径管５０
を通して大形蓄熱槽３の槽２５内に移送される。

第１０図の実施例によれば、先の第９図の実施例と同様
の効果が期待され、特に固体蓄熱材１６を破砕して移送
を円滑化するとともに槽２５内での水充填率を良くする
本実施例特有の効果がある。

次に、上端開放形フリーザの実施態様を第１１図ないし
第１６図を参照して説明する。

第１１図は、本発明の各実施例に適用するフリーザの一
実施例を示す断面図、第１２図は、フリーザの他の実施
例を示す断面図、第１３図および第１４図は、いずれも
フリーザのさらに他の実施例を示す断面図、第１５図は
、バー状フリーザの一実施例を示す断面図、第１６図は
プレート状フリーザの一実施例を示す断面図である。

第１１図に示す上端開放形のフリーザ１４Ａは密閉形の
熱伝達装置を構成している。熱伝達装置を構成する本実
施例のパイプ部に栓２８．２８’を介して密閉されたも
ので、この縦方向に長い垂直パイプである密閉パイプ２
７Ｃ内に、フロン等の蒸発性液体を含浸した多孔物質（
金網、メタルファイバーなど）２７−ａが内張すされて
いる。

密閉パイプ２７Ｃの下端部は、図示の・ように冷凍機１
の冷媒の通るジャケット６０によって囲われており、密
閉パイプ２７Ｃの下端部は冷却されている。

密閉パイプ２７Ｃの周辺から流入した熱は、密閉パイプ
２７Ｃから多孔物質２７−ａに伝わり、この熱によって
蒸発性液体は蒸発する。発生した蒸気は多孔物質２７−
ａの内側の蒸気空間部を蒸気圧差によって通り下方部に
移動する。密閉パイプ２７Ｃの下端部はジャケット６内
を流通する冷媒により冷却される。このため、密閉パイ
プ２７Ｃの下方部に移動した蒸気は冷却され、凝縮熱を
放出して液化する。この液体は、多孔物質２７−ａの毛
細管現象によって上部に引戻され再び同じサイクルを繰
り返す。密閉パイプ２７Ｃの槽１５内の外面は、前述し
た熱伝達装置の冷却作用によって冷却され、そのまわり
には固体蓄熱材１６が付着する。固体蓄熱材１６の離脱
のさせ方は先の各実施例で説明したとおりである。

第１２図は他の実施例である。

第１２図において、第１１図と同一符号のものは前述の
例と同等部分であるから、その説明を省略する。

第１２図に示すフリーザ１４Ａは第１１図の例と同一の
ものであるが、冷凍機１のサイクルとフリーザ１４Ａと
の間に、ポンプ６２と配管６３からなる冷却回路を介在
させている。

配管６３は、ジャケット６０に導通されている配管１１
’　　　１２’　に図示のように接続している。

また、冷凍機１側の配管１１，１２と配管６３との間に
は熱交換器６１を設け、冷凍機１による冷熱を配管６３
内の冷媒（エチレングリコール等の不凍液）に伝えるよ
うにしである。

この実施例によれば、密閉パイプ２７Ｃまわりに付着し
た固体蓄熱材１６を離脱させる際には、冷凍機１を止め
ず、ポンプ６２を止めるのみでよいという利点がある。

なお、この実施例において、ポンプ６２と配管６３から
なる冷却回路の代りに、特公昭５８−５３２７７号公報
記載のバブルポンプを用いた沸騰−凝縮式熱伝達装置を
用いてもよい。

また、上記第１図、ならびに第７図ないし第１０図の各
実施例では、フリーザまわりに付着した固体蓄熱材を離
脱させる手段として、主として大形蓄熱槽３内の液体蓄
熱材２６を小形蓄熱槽２内に供給することについて記述
してきた。しがし、冷凍機１を一時止める方法のみでも
よく、冷凍機１を止めて第８図に示すバブル４１を開け
る方法によっても実現できる。あるいは、全く外部の熱
媒体、例えば温排水の保有熱、水道水の保有熱等を小形
蓄熱槽２内に導入しても差支えないものである。

次に、ふたたびフリーザの構造について説明する。各図
において、同等部は同一符号で示す。

まず、第１３図は、フリーザの変形例である。

第１３図に示す上端開放形のフリーザ１４Ｂは、密閉パ
イプ２７Ｄの槽１５内突出部にテーパを付けて固体蓄熱
材１６の離脱を容易にしたものである。

第１４図は、フリーザの他の変形例である。

第１４図に示す上端開放形のフリーザ１４Ｃは、密閉パ
イプ２７Ｅの上端部の球面部のみをフリーザとして使用
するようにしたものである。これも固体蓄熱材１６の離
脱を容易にしたものである。

第１５図は、フリーザの他の変形例である。

第１５図に示す上端開放形のフリーザ１４Ｄは、密閉パ
イプに代えて中実棒（以下バーという）６５を採用した
ものである。バー６５は、槽１５内に直立する縦方向に
長い垂直バーであり、バーの下部を小形蓄熱槽の槽１５
に固定するものとし、当該槽１５の底部にバー６５と一
体のジャケット６０Ａを固定して、このジャケットに冷
凍機１を構成する配管１１．１２を導通している。

第１５図のようなフリーザ１４０を用いても、先の各実
施例で説明したように固体蓄熱材１６の生成、Ｒ説が可
能である。

第１６図に示す上端開放形のフリーザ１４Ｅは、密閉パ
イプに代えて円錐台状プレート６６を採用したものであ
る。この円錐台状プレート６６は、円錐台下部を小形蓄
熱槽の槽１５の底に固定するとともに、円錐台状プレー
ト６６の内側に凹部６６ａを形成し、この凹部６６ａに
連通ずるジャケット６０Ｂを円錐台状プレート６６と一
体的に設けており、このジャケット６０Ｂに冷凍機１を
構成する配管１１．１２を導通している。

第１６図のようなフリーザ１４Ｅを用いても、先の各実
施例で説明したように固体蓄熱材１６の生成、離脱が可
能である。

以下、再び蓄熱式冷凍装置の実施例を第１７図ないし第
２２図を参照して説明する。以下の各図において第１．
２図、第９，１０図と同一符号のものはそれらの実施例
と同等部分であるから、それぞれその説明を省略するも
のとする。

第１７図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄熱式冷
凍装置の結氷時を示す系統図、第１８図は、第１７図の
装置の脱水時を示す系統図である。

第１７図に示す実施例では、今までの実施例とは異なり
、小形蓄熱槽２Ａの姿勢が全く逆転しており、槽１５Ａ
は下方に開口し、フリーザ１４Ｆは槽１５Ａの上部から
下部空間へ突出する下端開放形のものである。

前記小形蓄熱槽１５Ａの開口端（下方）を受は入れるよ
うに液体蓄熱材容器に係る箱４９Ａが配設され、箱４９
Ａの底部に破砕手段に係る破砕機５１を備えている。箱
４９Ａから連通して大径管５０Ａが大形蓄熱槽３上まで
配設されている。大径管５０Ａの開口端には開閉用のバ
ルブ５２が具備されている。

この実施例で、槽１５Ａ内のフリーザ１４Ｆまわりに液
体蓄熱材１７を導入しなければならないが、その手段と
して真空ポンプ７０を利用する。

真空ポンプ７０は、バルブ７５を具備した配管７１およ
び配管７４によって槽１５の上端の空間領域に接続され
排気配管系が構成されている。

大径管５０Ａの開口端をバルブ５２によって閉じ、ポン
プ２２によって大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２６を箱４
９Ａ内へ導入し、続いて真空ポンプ７０によって槽１５
の空間領域を減圧すると。

槽１５内に液体蓄熱材１７（液体蓄熱材２６）が導入さ
れ、フリーザ１４は液体蓄熱材１７中に浸漬された状態
になる。この状態で、フリーザまわりに固体蓄熱材１６
を生成させる。その後、第１８図に示すように、大径管
５０Ａの開口端のバルブ５２を開放し、箱４９Ａと槽１
５Ａ内の液体蓄熱材１７を大形蓄熱槽３内へ戻す。

この動作を助ける手段として、配管７４に分岐して設け
た分岐管７３のバルブ７２を開いて、槽１５Ａ内に空気
を導入させるとよい。

その後、フリーザ１４Ｆまわりの固体蓄熱材１６を離脱
させ、第１８図に示すように粉砕機５１で適当な大きさ
まで砕き、大径管５０Ａを通して大形蓄熱槽３内へ移送
する。このとき、ポンプ２２を作動させて、大形蓄熱槽
３の液体蓄熱材２６をバルブ４７、配管４８を通して大
径管５０Ａの上端部へ導入して固体蓄熱材１６′の自由
落下を助けるようにするのが良い。

第１７．１８図の実施例によれば、先の各実施例と同様
の効果が期待される。

次に、第１９図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄
熱式冷凍装置の結氷時を示す系統図、第２０図は、第１
９図の装置の脱水時を示す系統図である。

第１９図に示す実施例では、小形蓄熱槽２Ｂは縦に深い
槽１５Ｂ内に、フリーザ１４Ｇの下端が開放されている
。槽１５Ｂの下部に設けた配管１８′のバルブ１８を閉
じ、ポンプ２２によって大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２
６を槽１５Ｂ内へ導入し、フリーザ１４Ｇを液体蓄熱材
１７中に浸漬させる。フリーザ１４Ｇまわりに固体蓄熱
材１６を生成させたのち、バルブ１８を開いて槽１５Ｂ
内の液体蓄熱材１７を大形蓄熱槽３内へ戻す。その後、
フリーザ１４Ｇまわりの固体蓄熱材１６を離脱落下させ
る。

すなわち、第２０図に示すように、粉砕機５１によって
固体蓄熱材１６を破砕し、その後再びポンプ２２によっ
て槽１５Ｂ内に液体蓄熱材２６を供給する。このときバ
ルブ１８は閉じておく。槽１５Ｂの固体蓄熱材１６′は
上部に浮上し、槽１５Ｂの土壁に設けである大径管４６
内に液体蓄熱材１７とともに溢れ出しながら落下し、下
部の大形蓄熱槽３内へ移送される。

第１９．２０図の実施例によれば、先の各実施例と同様
の効果が期待される。

なお、この実施例において、槽１５Ｂの下部に設けたバ
ルブ１８、配管１８′の代りに、先の第１８図に示した
大径管５０Ａとバルブ５２を設け、この大径管５０によ
り破砕された固体蓄熱材１６′を移送するという手段を
採用しても差支えない。

次に、第２１図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄
熱式冷凍装置の結氷時を示す系統図、第２２図は、第２
１図の装置の脱水時を示す系統図である。図中、第１７
．１９図と同一符号のものは同等部分であるから、その
説明を省略する。

第２１図に示す実施例では、可動なテーブル８０上に小
形蓄熱槽２Ｃの槽１５Ｃが設置されており、この槽１５
Ｃ内に、下端を開放したフリーザ１４Ｇを図示のように
設けたものである。

槽１５Ｃ内の液体蓄熱材１７が冷却され、フリーザ１４
Ｇのまわりに固体蓄熱材１６が生成されると、テーブル
８ｏのボス８１に付いているねじ８２を回転しながら槽
１５Ｃをフリーザ１４Ｇより下方に下げる。その後、第
２２図に示すように、テーブル８ｏを第２２図の回転矢
印のように回転させ、フリーザ１４Ｇとは別位置に移動
させる。

フリーザ１４Ｇまわりは開放され、フリーザまわりの固
体蓄熱材１６を離脱させると、固体蓄熱材１６の箱４９
Ａ内の粉砕機５１部へ落下し、粉砕機５１によって破砕
される。細かくなった固体蓄熱材１６′は、大径管５０
Ａ内を通って大形蓄熱槽３内へ移送される。

一方、フリーザ１４Ｇとは別位置に移動した槽１５Ｃ内
には、図示のようにポンプ２２を動作して液体蓄熱材１
７（液体蓄熱材２６）が補充される。その後再びテーブ
ル８０を、第２１図に示す位置に戻して固体蓄熱材１６
を生成する操作に入る。

第１７図から第２２図の実施例において、固体蓄熱材１
６を離脱させる方法として、冷凍機４を一時的に止めた
のち、ポンプ２２により大形蓄熱槽３内の液体蓄熱材２
６を小形蓄熱槽内に適量注入して、液体蓄熱材１７の液
面を上昇させ、フリーザ上部の固体蓄熱材１６の付着し
ていない部分に液体蓄熱材１７を接触させて、その保有
熱を与えることにより固体蓄熱材１６の離脱を促進させ
てもよい。

なお、上記の各実施例では、小形蓄熱槽を屋内、大形蓄
熱槽を屋外に配置する想定で説明を進めたが両者が屋内
に在っても差支えない。また両者がほぼ同等の大きさで
あっても１本発明の効果は達成されるものである。

Ｃ発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、大きな蓄熱槽と冷
凍機との分離が可能になり、従来のシャーベット状氷利
用の冷凍装置に較べて蓄熱槽の有効利用率が向上し、さ
らに余剰熱の有効利用によって、特に加熱手段を設ける
ことなくフリーザまわりに付着した固体蓄熱材の離脱が
容易となり、冷凍機の成績係数の低下を防止しうる蓄熱
式冷凍装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る蓄熱式冷凍装置の結
氷時を示す系統図、第２図は、第１図の装置の脱水時を
示す系統図、第３図は、フリーザの構成図、第′４図は
、第３図のＡ−Ａ’断面図、第５図は、フリーザの他の
実施例の断面図、第６図は、フリーザのさらに他の実施
例の断面図、第７図は、本発明の他の実施例に係る蓄熱
式冷凍装置の系統図、第８図ないし第１０図は、いずれ
も本発明のさらに他の実施例に係る蓄熱式冷凍装置の系
統図、第１１図は、本発明の各実施例に適用するフリー
ザの一実施例を示す断面図、第１２図は、フリーザの他
の実施例を示す断面図、第１３図および第１４図は、い
ずれもフリーザのさらに他の実施例を示す断面図、第１
５図は、バー状フリーザの一実施例を示す断面図、第１
６図はプレート状フリーザの一実施例を示す断面図、第
１７図は１本発明のさらに他の実施例に係る蓄熱式冷凍
装置の結氷時を示す系統図、第１８図は、第１７図の装
置の脱水時を示す系統図、第１９図は、本発明のさらに
他の実施例に係る蓄熱式冷凍装置の結氷時を示す系統図
、第２０図は、第１９図の装置の脱水時を示す系統図、
第２１図は、本発明のさらに他の実施例に係る蓄熱式冷
凍装置の結氷時を示す系統図、第２２図は、第２１図の
装置の脱水時を示す系統図である。 １・・・冷凍機、２．２Ａ、２Ｂ、２Ｇ・・・小形蓄熱
槽、３・・・大形蓄熱槽、４・・・圧縮機、５・・・凝
縮器、６・・・減圧機構、７，７′・・・蒸発器、８，
９・・・バルブ、１０．１０’　　　１０’　　１１．
１１’、１２゜１２’　　　１３，１３’・・・配管、
１４．１４’１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｇ、１４Ｄ、１４Ｅ
、１４Ｆ。 １４Ｇ・・・フリーザ、１５．１５’　　　１５Ａ、１
５Ｂ。 １５Ｇ・・・槽、１６．１６’・・・固体蓄熱材、１７
゜２６．２６’・・・液体蓄熱材、１９・・・スラリー
ポンプ、２０．２１・・・配管、２２・・・ポンプ、２
３゜２４・・・配管、２５・・・槽、２５ａ・・・仕切
板、２７゜２７Ａ、２７Ｂ・・・パイプ、２７Ｇ、２７
Ｄ、２７Ｅ・・・密閉パイプ、２７−ａ・・・多孔物質
、２９．３０・・・冷媒管、３３，３４，３５，３６，
４１，４２゜４３・・・バルブ、４０・・・配管、３３
’　、３４’３５’　、３６’　、４４．４５・・・分
岐パイプ、４６゜４６Ａ、５０，５０Ａ・・・大径管、
４７・・・バルブ。 ４８・・・配管、４９．４９Ａ・・・箱、５１・・・粉
砕機、５２・・・バルブ、６０．６０Ａ、６０Ｂ・・・
ジャケット、６５・・・バー、６６・・・円錐台状プレ
ート、７０・・・真空ポンプ、７１．７４・・・配管、
７２．７５・・・バルブ、７３・・・分岐管、８０・・
・テーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フリーザに冷媒を流す冷凍機と、 フリーザを備え、液体蓄熱材を貯溜し、フリーザまわり
   に固体蓄熱材を成長させるようにした小形蓄熱槽と、 液体蓄熱材および固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄熱槽と
   、 前記小形蓄熱槽のフリーザまわりに生成した固体蓄熱材
   を離脱させる熱媒体を小形蓄熱槽外から当該小形蓄熱槽
   に送給する配管系と、 フリーザまわりから離脱した固体蓄熱材を前記小形蓄熱
   槽から前記大形蓄熱槽へ移送する手段とを備えたことを
   特徴とする蓄熱式冷凍装置。 ２、圧縮機、凝縮器、減圧手段、フリーザおよび冷媒配
   管系からなり、フリーザに冷媒を流すようにした冷凍機
   と、 槽の下部から上部へ突出する上端開放形フリーザを備え
   、液体蓄熱材を貯溜し、フリーザまわりに固体蓄熱材を
   成長させるようにした小形蓄熱槽と、 前記冷凍機に接続する蒸発器を配設し、液体蓄熱材およ
   び固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄熱槽と、 前記小形蓄熱槽のフリーザまわりに生成した固体蓄熱材
   を離脱させる熱媒体となる液体蓄熱材を前記大形蓄熱槽
   から前記小形蓄熱槽へ送給する配管系と、 フリーザまわりから離脱した固体蓄熱材を前記小形蓄熱
   槽から前記大形蓄熱槽へ移送するスラリーポンプを具備
   した配管系とを備えたことを特徴とする蓄熱式冷凍装置
   。 ３、圧縮機、凝縮器、減圧手段、フリーザおよび冷媒配
   管系からなり、複数のフリーザに冷媒を流すようにした
   冷凍機と、 それぞれ上端開放形フリーザを備え、液体蓄熱材を貯溜
   し、各フリーザまわりに交互に固体蓄熱材を成長させる
   ようにした複数個の小形蓄熱槽と、 前記冷凍機に接続する蒸発器を配設し、液体蓄熱材およ
   び固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄熱槽と、 前記複数個の小形蓄熱槽の各フリーザまわりに生成した
   固体蓄熱材を、各フリーザから交互に離脱させるように
   制御弁を具備した分岐管を有し、前記大形蓄熱槽から前
   記複数個の小形蓄熱槽へ液体蓄熱材を送給する配管系と
   、 各フリーザまわりから離脱した固形蓄熱材を前記複数個
   の小形蓄熱槽から前記大形蓄熱槽へ交互に移送するよう
   に制御弁を具備した分岐管を有し、スラリーポンプを具
   備した配管系とを備えたことを特徴とする蓄熱式冷凍装
   置。 ４、圧縮機、凝縮器、減圧手段、フリーザおよび冷媒配
   管系からなり、フリーザに冷媒を流すようにした冷凍機
   と、 槽の下部から上部へ突出する上端開放形フリーザを備え
   、液体蓄熱材を貯溜し、フリーザまわりに固体蓄熱材を
   成長させるようにした小形蓄熱槽と、 前記冷凍機に接続する蒸発器を配設し、液体蓄熱材およ
   び固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄熱槽と、 前記小形蓄熱槽のフリーザまわりに生成した固体蓄熱材
   を離脱させる熱媒体となる液体蓄熱材を前記大形蓄熱槽
   から前記小形蓄熱槽へ送給する配管系と、 フリーザまわりから離脱した固体蓄熱材を前記小形蓄熱
   槽から前記大形蓄熱槽へ当該固体蓄熱材の自由落下を利
   用して移送する大径管と、固体蓄熱材を大径管の落下点
   へ導く手段とを備えたことを特徴とする蓄熱式冷凍装置
   。 ５、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、大形蓄
   熱槽は、その大形蓄熱槽から小形蓄熱槽へ液体蓄熱材を
   送給する配管系に接続する槽内と、小形蓄熱槽から大形
   蓄熱槽へ固体蓄熱材を移送する配管系に接続する槽内と
   を、仕切板で仕切るようにしたことを特徴とする蓄熱式
   冷凍装置。 ６、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、固体蓄
   熱材の自由落下を利用して移送する大径管の途中に、落
   下点の下方に位置する破砕手段を設け、落下する固体蓄
   熱材を破砕して大形蓄熱槽へ移送するようにしたことを
   特徴とする蓄熱式冷凍装置。 ７、特許請求の範囲第２項ないし第４項記載のもののい
   ずれかにおいて、上端開放形フリーザを備えた小形蓄熱
   槽は、フリーザまわりに固体蓄熱材を凝固させるときは
   、液体蓄熱材の液面をフリーザ上端より下方に位置せし
   め、固体蓄熱材をフリーザまわりから離脱させるときは
   、液体蓄熱材の液面を前記液面より上昇させるように液
   体蓄熱材供給配管系を構成したことを特徴とする蓄熱式
   冷凍装置。 ８、特許請求の範囲第２項ないし第４項記載のもののい
   ずれかにおいて、上端開放形フリーザは、縦方向に長い
   垂直パイプの上部に曲面部を有し、パイプ内に冷媒管を
   導通してなるものであることを特徴とする蓄熱式冷凍装
   置。 ９、特許請求の範囲第２項ないし第４項記載のもののい
   ずれかにおいて、上端開放形フリーザは、蒸発性液体を
   含浸した多孔物質を内張りした垂直密閉パイプを備え、
   そのパイプの一部を小形蓄熱槽の底に固定するとともに
   、当該槽の底部にジャケットを設け、前記フリーザの下
   部をジャケット内に配設し、このジャケットに冷凍機の
   冷媒管を導通したことを特徴とする蓄熱式冷凍装置。 １０、特許請求の範囲第２項ないし第４項記載のものの
   いずれかにおいて、上端開放形フリーザは、縦方向に長
   い垂直バー状をなし、そのバーの下部を小形蓄熱槽の底
   に固定し、当該槽の底部にジャケットを設けてこのジャ
   ケットに冷凍機の冷媒管を導通したことを特徴とする蓄
   熱式冷凍装置。 １１、特許請求の範囲第２項ないし第４項記載のものの
   いずれかにおいて、上端開放形フリーザは、円錐台状プ
   レートよりなり、このプレートの円錐台下部を小形蓄熱
   槽の底に固定するとともに、前記円錐台内側の凹部に連
   通するジャケットを設けてこのジャケットに冷凍機の冷
   媒管を導通したことを特徴とする蓄熱式冷凍装置。 １２、フリーザに冷媒を流す冷凍機と、 槽の上部から下部へ突出する下端開放形フリーザを備え
   て下方に開口する小形蓄熱槽と、この小形蓄熱槽の下方
   を受け入れる液体蓄熱材容器と、 液体蓄熱材および固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄熱槽と
   、 前記液体蓄熱材容器へ液体蓄熱材を大形蓄熱槽から供給
   する配管系と、 前記小形蓄熱槽の空間領域に接続した、真空ポンプを具
   備する排気配管系と、 フリーザまわりから離脱する固形蓄熱材を自由落下を利
   用して液体蓄熱容器あるいは小形蓄熱槽から大形蓄熱槽
   へ移送する大径管とを備えたことを特徴とする蓄熱式冷
   凍装置。 １３、フリーザに冷媒を流す冷凍機と、 可動テーブルと、 可動テーブル上に設置され、下端開放形フリーザを収容
   し、液体蓄熱材を貯溜しフリーザまわりに固体蓄熱材を
   成長させるようにした小形蓄熱槽と、 フリーザまわりに固体蓄熱材が生長したときは、フリー
   ザ部を除いて小形蓄熱槽を可動テーブルによつて下向回
   動させて、フリーザとは別位置で液体蓄熱材を補給する
   ようにした可動テーブル駆動手段と、 液体蓄熱材および固体蓄熱材を貯溜しうる大形蓄熱槽と
   、 フリーザとは別位置に回動させた小形蓄熱槽へ前記大形
   蓄熱槽から液体蓄熱材を供給する配管系と、 前記小形蓄熱槽から開放されたフリーザまわりから固体
   蓄熱材が離脱したとき、その固体蓄熱材を自由落下を利
   用して大形蓄熱槽へ移送する手段とを備えたことを特徴
   とする蓄熱式冷凍装置。 １４、特許請求の範囲第１２項記載のものにおいて、大
   径管に開閉用バルブを備えたことを特徴とする蓄熱式冷
   凍装置。 １５、特許請求の範囲第１２項または第１３項記載のも
   ののいずれかにおいて、固体蓄熱材の自由落下を利用し
   て移送する手段に、破砕手段を設けたことを特徴とする
   蓄熱式冷凍装置。