JPH03195840A - 氷蓄熱装置 - 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〕 この発明は、空調や冷凍装置に用いられる氷蓄熱装置の
改良に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の氷蓄熱装置の構成図であり、（１）は冷
凍サイクルで圧縮機θＱ、凝縮器哩、膨張弁弁、冷却器
Ｑ及びこれらを順次連通−「る冷媒配管ｌ１１４より成
っている。（１）は蓄熱槽で、その内部には水Ｑηが溜
められ、その水中には熱交換管（イ）が浸漬されている
。熱交換管（財）の一端はヘッダー■、他端はヘッダー
■に連通している。（７）は循環ポンプで、その吐出側
は配管（イ）にてヘッダ（ト）に、また吸引側は配管（
財）にて冷却器斡に、それぞれ連通している。

（ト）はヘッダー（ハ）と冷却器口を連通ずる配管であ
り、これらによって、ブライン翰の循環回路を形成して
いる。（１）は膨張タンクで配管０◇にて配管（ロ）と
連通している。

頓は利用側回路で、循環ポンプ１１）の吸入側と蓄熱槽
翰の下部を連通ずる配管物、室内側熱交換器−と循環ポ
ンプ旬の吐出側を連通する配管（財）及び室内側熱交換
器−と蓄熱槽（４）の上部とを連通ずる配管−によって
成っている。

次に作用を説明する。圧縮機ＧＯと循環ポンプに）が駆
動されると、冷却器口に於いて、ブライン四が冷却され
、その温度が低下し、０°Ｃ以下、更Ｃとは、−５°Ｃ
にまで低下する。−５°Ｃ位にまで低下すると熱交換管
＠の表旧に氷が生成され始める。

そして、この氷の成長と共に、ブライン翰の温度を更に
下げて氷蓄熱を行ない、所定の氷の厚さや運転時間に達
すれば圧縮機αｑと循環ポンプ（ハ）を停止させる。

尚、この蓄熱Ｃ冷）運転は、料金の割安な深夜電力によ
って行なわれる。

昼間の空調時間になると、循環ポンプ旬が駆動され、水
？υが室内側熱交換器−に供給され、室内（図示せず）
を冷房する。室内側熱交換器−にて室内空気と熱交換し
て温度が上昇した水（財）は蓄熱槽翰に房り、熱交換管
に）の周囲に生成されている氷を溶かす。このサイクル
を繰返す事で蓄熱（冷）を利用した空調（冷房）が行な
われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の氷蓄熱装置は、以上のように構成されているので
、次の問題があった。

■熱交換！＠や膨張タンク（７）が必要であり、コスト
が高くなる。

■熱交換管（財）を介して熱伝達をするので、熱伝達率
が悪い。

０熱交換管＠の周囲に氷を生成させるので、この氷が熱
伝達を更に阻害する。

■上記■■の結果、ブライン（１）の温度を低くする事
が必要になり、その為には、冷凍サイクル（１）の蒸発
温度を下げねばならず、冷凍サイクルの効率が低下する
。

この発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、
蓄冷時の効率が良く、構成が簡単で、安価な氷蓄熱装置
を得人とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る氷蓄熱装置においては、蓄熱剤としての
水、及び熱交換媒体として水に浴解せず、まｔコ水と化
学反応せず、水よりも比重の小さな有機物質を貯溜した
蓄熱槽と、この蓄熱槽内に位置し、上記有機物質相内に
設けられた吸引口と、上記蓄熱槽の水相内に設けられた
吹出口と、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器等によ
り形成された冷凍サイクルと、循環ポンプを有し、上記
吸引口より有機物質を吸引して上記冷却器に供給し、上
記冷却器で冷却された有機物質を上記吹出口より送出す
る第１の循環回路、及び上記冷却器の流入側循環回路に
設けられ、吸引された有機物質と、混入した氷片とを分
離する氷分離器とを設けたものである。

また、氷分離器には、第１の流路開閉弁を介して冷却器
に連通ずる有機物質取出口と、第２の流路開閉弁を介し
て蓄熱槽内に連通する氷取出口とを設け、一定時間毎に
、冷凍サイクル運転を停止すると共にこの停止期間中筒
１の流路開閉弁を閉路し、かつ第２の流路開閉弁を開路
して吸引口→氷分離器→第２の流路開閉弁→氷送出口の
第２の循環回路を形成する。

〔作用〕

この発明に於ける氷蓄熱装置では、水と熱交換媒体が直
接接して氷が生成される。冷凍装置内の冷却器へ槽内か
ら氷が流入するのを防止するため上記冷却器の流入側循
環回路に氷分離器を設け、混入した氷と有機物質とを分
離させる。また、−定時間毎に冷凍サイクル運転を停止
すると共に、この停止期間中、第１の流路開閉弁を閉路
し、第２の流路開閉弁を開路して吸引口→氷分離器→第
２の流路關閉弁→氷送出口の第２の循環回路を形成する
ことにより、氷分離器内に堆積した氷を蓄熱槽内に送出
し、氷の堆積による氷分離器内の流動器内の流動抵抗を
除き、冷凍サイクル運転時の有機物質循環量の低下を防
止するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する１、第
１図において顛は１％の濃度のポリエチレングリコール
を添加した水、＠υは水に溶解せず、水より比重が小さ
く、凝固点が一１５℃以下の有機物質、例えば灯油であ
る。、に）は蓄熱槽−の下部に設けられた吹田管で複数
個の吹出口（４２−１）を１１−る構造となっている。

また、（財）はヘッダである。

−は吸引管であって、蓄熱槽（１）の上部の灯油＠ルの
層に設けられる。（ハ）はヘッダである。に）はヘッダ
（財）と冷却器□□□を連通ずる配管である。ヘッダに
）は配管を通して循環ポンプ□□□と連通され、氷分離
器ｉ４〜の流入口（４８−１）と連通される。有機物質
取出口（４８−２）は冷却器側と、氷取出口ｒｉｓ−３
）は蓄熱槽（イ）の水中部へ設けられた水送出口（２０
−１）と連通される。また、有機物質取出口（４８−２
）と冷却器時間に第１の流路開閉弁（至）が、氷取出口
（４８−３）と蓄熱槽（ホ）間に第２の流路開閉弁勾が
接続される。（５１ａ）は吸引口（４４−１）、循環ポ
ンプ（７）、氷分離器鵠、第１の流路開閉弁、冷却器０
３、及び吹出口（４２−１）等により形成された第１の
循環回路、（５１ｂ）は吸引口（４４−１）　、循環ポ
ンプ（ハ）、氷分離器（ハ）、第２の流路開閉弁動及び
氷送出口（２０−１）等により形成された第２の循環回
路である。また第２図は、氷分離器ｆ４ｓの内部構造を
示す。図において、（４８−４）は逆円錐状の金網で、
有機物質取出口（４８−２）と、氷取出口＋４８−３）
および流入口（４８−１）とは金網（４８−４）で分け
られている。氷取出口部（４８−３）は氷が九人しやす
い様に管端部を斜状に形成すると共に水分離器（４樽の
上部に設けである。−はステンレス網の線材にて作られ
た金網で、水顛と灯油の境界面位置に張られている。そ
のメツシュは氷の小片を通さない値、例えば２ｏメツシ
ユである。

尚、冷凍サイクル（１）は従来の装置と同一である。

また、利用側回路−も、配管−の蓄熱槽（２）の接続位
置が従来よりは下方になっている点以外は同一である。

第１図において、に）は第１１第２の流路開閉弁（ホ）
、＠及び冷凍装置（１）の運転を制御する制御器であり
、一定時間冷凍装置（１）が運転され、後述するように
氷分離器＠〜内に氷が堆積するようになるとタイマー（
図示せず）で、第１．第２の流路開閉弁（ホ）、＠の開
閉を行なう。すなわち、冷凍装置（１）を停止し、第１
の流路開閉弁（ホ）は閉、第２の流路開閉弁（支）は開
くよう制御する。

次に作用について説明する。

深夜電力によって冷凍装置（１）の圧縮機ａａ　、循環
ポンプ（ハ）が駆動されると吸引口（４４−１，）から
灯油（ロ）が吸引され吸引管■、ヘッダに）、配管（ロ
）を通って循環ポンプに）により、水分帷器瞥の流入口
（４８−１）、金網（４８−４）　、有機物質取出口（
４Ｂ−２）、第１の流路開閉弁（４）を経て、冷却器（
Ｊ３へ流入する。

ここで、冷凍サイクル（１）の作用で冷却器Ｑにより冷
却された灯油ωυは配管■、ヘッダ（至）、吹出し管Ｏ
ａを通り、吹き出し口（４２−１）から水顛の中に吹き
出される。この灯油（財）は水顛と溶解せず、かつ反応
もしない。また比重が水顛より小さいので灯油＠刀は水
顛と熱交換しながら蓄熱槽（ホ）の上部へ上昇していく
。この運転の続行により灯油＠η及び水包１の温度が低
下し、水顛の温度が０°Ｃ１吹出し口（４２−１）から
吹出される灯油の温度が略々−５°Ｃ以下になると、灯
油（ロ）の周囲から氷結し始め、水−の中に小片の氷が
生成され始める。

生成された氷は、水ｆ４１の中を上昇し、金ｍ−の所ま
で達し、ここに溜まる。更に運転が進むにつれて氷の量
が増し氷による潜熱蓄熱が行なわれる。

この運転の繰返しにより、金網−の所まで達しｆコ氷は
ここへ溜まり、比重の軽い灯油（６）は上昇するが、完
全には分離できず、一部灯油と氷の混合状態となってし
まう。この混合状態のものを第１の循環回路（５１ａ）
内に供給すると冷却器偏肉に付着して熱伝達率を低下さ
せたり、或は閉塞状態となり灯油の循環量を低下させる
結果となる。これを防止するため、上記冷却器側の流入
側循環回路に氷分離器（ハ）を設ける。これにより、混
入した氷片は氷分離器部内の金網（４８−４）で捕捉さ
れる。−方氷分離器囮内では流速が緩慢となり、比重の
小さい灯油が上部に集まり、氷分離器（ハ）の頂部に位
置する有機物質取出口（４８−２）より冷却器（６）に
供給される。また、金網（４８−４）で捕捉された氷は
次第に堆積し、堆積が進むと、油の冷却器側への循環量
が減ってくる。この循環量の低下を防止するため、制御
器に）より運転・停止指令を出し制御する。

すなわち一定時間冷凍装置（１）を停止すると共に第１
の流路開閉弁（２）を閉にし、第２の流路開閉弁（財）
を開にして、吸引口（４４−１）→氷分離器（ハ）→第
２の流路開閉弁（財）→氷送出口（２０−１）の第２の
循環回路（５１ｂ）を形成する。このようにして氷分離
器部内の氷を槽内■へ送出する。尚、循環ポンプ（７）
からの発熱で一部氷は水となるが、灯油に較べ、水の比
重が大きいことと、氷分離器ｉ４ｓ内での流速が緩慢で
あることにより、氷分離器囮の下部に滞溜し、冷却器蓼
への流入は防止される。尚、水（４αの中に１％程度の
ポリエチレングリコールが添加されて゛いるので、氷の
表面は、ポリエチレングリコールの濃度が高い薄膜で覆
われ、氷の小片同士が接合しない。

従って、氷片が増加しても、その隙間を灯油顛が流動で
き蓄熱運転が続行できる。

〔発明の効果〕

この発明による氷蓄熱装置においては、蓄熱剤としての
水、及び熱交換媒体として水に浴解せず、また水と化学
反応せず、水よりも比重の小さな有機物質を貯溜した蓄
熱槽と、この蓄熱槽内上部に位置し、上記有機物質相内
に設けられた吸引口と、上記蓄熱槽の水相内に設けられ
た吹出口と、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器等に
より形成された冷凍サイクルと、循環ポンプを有し、上
記吸引口より有機物質を吸引して上記冷却器に供給し、
上記冷却器で冷却された有機物質を上記吹出口より送出
する第１の循環回路、及び上記冷却器の流入側循環回路
に設けられ、吸引されｔコ有機物質と、混入した氷片と
を分離する氷分離器とを設けたことにより、次の効果が
得られる。

■製氷用の熱交換器が不要でコストが安価。

■熱交換媒体と蓄熱剤が直接接するので、熱交換効率が
良い。

しかも、氷の成長ｌこ伴なう熱伝達率の低下を伴なわな
いので、冷凍サイクルの蒸発温度を高く保つことができ
、その分だけ蓄熱効率が良くなる。

■吸引口から循環ポンプ、氷分離器を介して冷却器へ接
続させ有機物質のみを冷却器で熱交換させるようにした
ので氷が流入して熱交換し、冷却器内で氷結して熱伝達
率の低下による性能の低下？、氷結による流路の閉塞を
来すことなく安定した運転を行なうことができる。

また、水分−器には、第１の流路開閉弁を介して冷却器
に連通ずる有機物質取出口と、第２の流路開閉弁を介し
て蓄熱槽内に連通する氷取出口とを設け、一定時間毎に
、冷凍サイクル運転を停止すると共にこの停止期間中筒
１の流路開閉弁を閉路し゛、かつ第２の流路開閉弁を開
路して吸引口→氷分離器→第２の流路開閉弁→氷送出口
の循環回路を形成したことにより、氷分離器内に堆積し
た氷を除去し、冷凍サイクル運転時の有機物質循環量の
低下を防止して安定した氷蓄熱性能を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による蓄熱空調システムの
構成図、第２図は第１図に示す装置の氷分離器の内部構
造図、第３図は従来の装置の構成図である。これらの図
において、（１）は冷凍サイクル、口は冷却器、勾は蓄
熱槽、（２０−１）水送出口、に）は循環ポンプ、（ホ
）、＠は第１．第２の流路開閉弁、顛は水、ゆは有機物
質、（４２−１）は吹出口、（４４−ｔ）は吸引口、Ｏ
〜は氷分離器、（４８−２）は有機物質取出口、（４８
−３）ｌよ氷取出口、（５１ａ）　（５１ｂ）は＠１第
２の循環回路である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄熱剤としての水、及び熱交換媒体として水に溶
   解せず、また水と化学反応せず、水よりも比重の小さな
   有機物質を貯溜した蓄熱槽、この蓄熱槽内上部に位置し
   、上記有機物質相内に設けられた吸引口、上記蓄熱槽の
   水相内に設けられた吹出口、圧縮機、凝縮器、絞り装置
   及び冷却器等により形成された冷凍サイクル、循環ポン
   プを有し、上記吸引口より何機物質を吸引して上記冷却
   器に供給し、上記冷却器で冷却された有機物質を上記吹
   出口より送出する第１の循環回路、及び上記冷却器の流
   入循環回路に設けられ、吸引された有機物質と、混入し
   た氷片とを分離する氷分離器を備えたことを特徴とする
   氷蓄熱装置。
2. （２）氷分離器には、第１の流路開閉弁を介して冷却器
   に連通する有機物質取出口と、第２の流路開閉弁を介し
   て蓄熱槽内に連通する氷取出口とを設け、一定時間毎に
   、冷凍サイクル運転を停止すると共にこの停止期間中第
   １の流路開閉弁を閉路し、かつ第２の流路開閉弁を開路
   して吸引口→氷分離器→第２の流路開閉弁→氷送出口の
   第２の循環回路を形成したことを特徴とする請求項（１
   ）記載の氷蓄熱装置。