JPH04356637A - 氷蓄冷装置における冷熱取出し方法と装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水の結氷、解氷時の
潜熱の放出および吸収を利用して冷熱を蓄冷または冷熱
の取出しを行なう氷蓄冷熱取出し方法と装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、特開昭６４−１００８１号公報
に示された製氷用ヒートポンプを使用した氷蓄冷装置に
おける冷熱取出し方法と装置を示す回路図である。図５
（ａ）において、２１は製氷用ヒートポンプ、２２は冷
媒／水熱交換器、２４は製氷コイル、２６はブラインポ
ンプ、２３は冷媒／水熱交換器２２からブラインポンプ
２６へ通じる管路、２９はブラインポンプ２６から製氷
用ヒートポンプ２１へ至る管路、更に管路２９上にバイ
パス管路３０を設け、管路２３と連結する。

【０００３】又、製氷コイル２４からブラインポンプ２
６への管路と管路２３の交点に三方弁３１、管路２９と
バイパス管路３０との交点に三方弁３２、又、製氷用ヒ
ートポンプ２１と冷媒／水熱交換器２２との間の管路３
３上に三方弁３４が設けられ、三方弁３４と製氷コイル
２４とは管路３５によって連結される。

【０００４】又、冷却水系統で、２５は氷蓄冷水槽、２
７は冷却水ポンプ、２８は例えばクーラーのような冷却
機構、３６，３７，３８，３９，４１は管路、４０は冷
水管路上の三方弁である。

【０００５】このように構成された氷蓄冷装置において
、通常の冷暖房運転時には製氷用ヒートポンプ２１を駆
動し、冷媒（ブライン液）を管路３３、三方弁３４、冷
媒／水熱交換器２２、を経て管路２３からブラインポン
プ２６に導入し、三方弁３２、管路２９を経て製氷用ヒ
ートポンプ２１に送り戻す循環をさせる。

【０００６】一方、例えばクーラーのような冷却機構２
８から送り出された水は管路３６を通って冷媒／水熱交
換器２２に入り、冷媒により冷却されて管路３７を経て
三方弁４０を通り冷却水ポンプ２７に吸引され、管路４
１を経て冷却機構２８へ再び送り込まれる。

【０００７】冷熱を貯える製氷過程では、製氷用ヒート
ポンプ２１から送り出された冷媒は、三方弁３４から管
路３５へ導かれ氷蓄冷水槽２５の製氷コイル２４へ導入
される。製氷コイル２４を出た冷媒は三方弁３１、ブラ
インポンプ２６、管路２９を経て製氷用ヒートポンプ２
１に戻り再び冷熱を与えられる。このようにして冷熱を
得た冷媒が製氷コイル２４に連続して流れ込むから、氷
蓄冷水槽２５内の水は製氷コイル２４の表面から除々に
氷結し、冷媒の冷熱が氷として貯えられる。

【０００８】次に、冷熱取出しの解氷過程では、三方弁
３１，３２，３４を操作して冷媒（ブライン）の流れを
図５（ｂ）に示された矢印Ａに沿う流れとなるように回
路を形成し、ブラインポンプ２６を運転する。この循環
によって氷蓄冷水槽２５では、製氷コイル２４全体が伝
熱体となり結氷した氷を溶かすことになる。また、製氷
コイル２４で冷やされた冷媒は冷媒／水熱交換器２２で
冷却水に冷熱を付与する。

【０００９】解氷の初期は熱媒体の循環によって結氷を
内側から融かすと同時に氷蓄冷水槽２５内の水が管路３
８，３９を経由して循環することにより外側からも解氷
が行なわれる。かかる状態になると氷と循環水との接触
面積が増加し、循環水の流量が増大するから解氷効率は
増大する。このようにして、解氷効率が良くなった時点
で熱媒体側のブラインポンプ２６の運転を止め、冷水の
循環のみで解氷を継続する。

【００１０】以上のように、従来から氷蓄冷装置におけ
る冷熱取出し方法には解氷効率の低下を防ぐための多く
の工夫がなされていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】氷蓄冷装置における冷
熱取出し方法には、前記のように解氷効率の低下を防ぐ
ため多くの工夫がなされているが、設備が大型であり、
冷媒／水熱交換器、多数の三方弁等の機器を必要とする
ため、設備のコストが大となるものであった。この問題
点を解決するために、本発明はなされたもので、冷熱取
出し時の解氷効率が低下することなく、小型化され、設
備費の低い氷蓄冷装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記問題点は、氷蓄冷水
槽内の遊水部に解氷伝熱コイルを設け、この解氷伝熱コ
イルと製氷コイルとを直列に連結・分離の切替え可能な
装置とし、解氷時に製氷コイル内の冷媒が、解氷伝熱コ
イルを通り循環するようにすることによって解決する。

【００１３】

【作用】製氷の時には、製氷コイルに循環する冷媒が解
氷伝熱コイル内に流れ込まないように弁により遮断する
。これにより、製氷コイルの表面のみに氷が生成、生長
する一方、解氷伝熱コイルは結氷完了まで氷蓄冷水槽内
の遊水部にさらされた状態を維持する。

【００１４】解氷の時には、解氷伝熱コイルと製氷コイ
ルとを冷媒がシリーズに循環するように切り換える。こ
の冷媒循環動力としては、ポンプにより強制的に循環さ
せる液ポンプ方式と、冷媒ガスと冷媒液との比重の差を
利用して、自然循環させる重力循環方式とがあるが、何
れの場合でも、冷媒は解氷伝熱コイルの表面に接触する
遊水から熱をうばってその熱で製氷コイルの表面の氷を
溶かすことになる。

【００１５】これによって蓄冷水槽の冷水出口温度は安
定に低下し、解氷効率も低下することはない。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１に基づいて説明する
。図１はブライン方式の氷蓄冷装置である。図において
１は製氷用ヒートポンプ、２，７はブラインの管路。 ３は解氷伝熱コイル、３Ａは解氷伝熱コイル３の入口管
路の弁、４Ａは製氷コイルの入口管路上に設けられた弁
、４はパネル状の解氷促進材４Ｂを取付けた製氷コイル
、５は氷蓄冷水槽、６はブラインポンプ、８は空調機。 ９は冷温水ポンプ、１０，１１は冷水管路である。

【００１７】上記のように構成された本実施例では、製
氷時には弁３Ａを閉止、弁４Ａを開放した後、ブライン
ポンプ６を駆動すると、製氷用ヒートポンプ１を出たブ
ラインは管路２を通り、弁４Ａを抜けて製氷コイル４に
入り、ブラインポンプ６に導かれ、管路７を経て製氷用
ヒートポンプ１へ戻る。この間、製氷コイル４は氷蓄冷
水槽５内の水を冷却しつつやがて、製氷コイル４に取り
つけられたパネル状の解氷促進材４Ｂ（以下パネルとい
う）の全面にわたり結氷する。

【００１８】一方、冷却された水は冷温水ポンプ９を駆
動することにより、氷蓄冷水槽５より管路１０を通り、
空調機８へ送られ温まった水は管路１１を通り氷蓄冷水
槽５へ戻る。解氷時には弁４Ａを閉止し、弁３Ａを開放
することにより、冷媒ブラインは解氷伝熱コイル３を通
り直結した製氷コイル４へ送り込まれる。これにより、
冷媒ブラインは解氷伝熱コイル３において遊水によって
温められ、製氷コイル４をコイル内からも温め、パネル
４Ｂの表面に氷結した氷を解氷する。かくして、パネル
表面に冷水の通る水道が出来るようになり、その後は冷
水循環のみで冷熱利用運転が行なわれ、解氷効率は低下
することなく解氷が進められる。なお図によって明らか
なように、本実施例の装置には冷媒／水熱交換器、三方
弁等の機器を必要としない。

【００１９】冷媒にフレオンを使用した場合の本発明の
実施例を図２、図３に基づいて説明する。図において、
１２はフレオンガスの凝縮器、１３はコンプレッサー、
１４は膨張弁、１５は管路上の弁を示す。その他、図１
と同一符号はこれと同一又は相当部分を示す。

【００２０】上記のように構成された本例では、製氷時
の運転については図１の場合と殆ど同様に、弁４Ａを開
放し、弁３Ａを閉止し、弁１５を開放した後、各機器を
駆動すると、凝縮器１２より膨張弁１４を経由したフレ
オン冷媒は製氷コイル４を通り、管路７を経由、弁１５
を抜けてコンプレッサー１３に入る。この間、フレオン
冷媒は製氷コイル４において気化し、気化熱を奪うこと
により製氷コイル４及びパネル４Ｂの全面にわたり、接
触する水を冷却し、やがてパネル４Ｂ全面にわたり結氷
し冷熱が貯えられる。なお、解氷時には氷蓄冷水槽５内
の水は、図１の場合と全く同様の循環運動をする。

【００２１】解氷時には、各機器の駆動を停止し弁４Ａ
、弁１５を閉止し、弁３Ａを開放する。即ち、図３の太
線に示されるように製氷コイル４と解氷伝熱コイル３と
を直列に結びループが形成される。これにより製氷コイ
ル４内のフレオンは自重で下部に設けられた解氷伝熱コ
イル３内に落ち、ここで気化してフレオンガスとなって
上昇し、弁３Ａを通り製氷コイル４の上部からコイル内
へ吸込まれ、フレオンガスが冷却されることにより凝縮
液化する。この液化の際の発熱が熱交換されることによ
り製氷コイル４の解氷を促進する。このサイクルは、冷
媒液の自重によって継続的に成立し、結果として製氷コ
イル４と解氷伝熱コイルとの間で熱交換を続けることが
出来る。

【００２２】なお、解氷時の効率を上げるため、製氷コ
イル４に取付けるパネル状の解氷促進材４Ｂは、解氷の
際パネルに沿って氷の間に冷水が通る水道を形成するよ
うに図４に示す如く、コイルにまたがって上下方向にパ
ネルを取付けることが望ましい。図４において、（ａ）
は短冊形パネルの取付け状態を示す正面図、（ｂ）はそ
の側面図、（ｃ）は棒形パネルの取付け状態を示す正面
図、（ｄ）はその側面図である。

【００２３】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
氷蓄冷水槽内に解氷促進材付製氷コイルと解氷伝熱コイ
ルとを設けたことによって、解氷効率を従来より低下さ
せることなく次の効果を得た。

【００２４】（１）結氷率が高くても解氷が円滑に行わ
れるので蓄冷熱密度が高くなり、氷蓄冷水槽を小型にす
ることが出来た。 （２）熱交換器、三方弁等の機器を必要としなくなって
、設備費を低減した。 （３）通常の水蓄熱と比較して、改造部分がすべて蓄冷
水槽内部にあるため設計も容易で工事も簡単であり、設
備のコストを低くすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブライン方式の氷蓄冷
装置の回路図である。

【図２】本発明の他の実施例を示すフレオン方式の氷蓄
冷装置の回路図である。

【図３】図２の解氷時のフレオン循環を示す状態図であ
る。

【図４】製氷コイルに解氷促進材取付け図である。 （ａ）は短冊形パネルの取付けを示す正面図、（ｂ）は
その側面図、（ｃ）は棒形のパネルの取付けを示す正面
図、（ｄ）はその側面図である。

【図５】従来のブライン方式の氷蓄冷装置の回路図であ
る。（ａ）は通常の冷暖房運転時の状態を示す回路図、
（ｂ）は解氷時のブライン循環状態を示す回路図である
。

【符号の説明】

１　　製氷用ヒートポンプ ３　　解氷伝熱コイル ４　　製氷コイル ５　　氷蓄冷水槽 ６　　ブラインポンプ ８　　空調機 ９　　冷温水ポンプ １２　　凝縮器 １３　　コンプレッサー １４　　膨張弁 ２２　　冷媒／水熱交換器 ２６　　ブラインポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　製氷時、解氷伝熱コイルへの冷媒循環
   を止め、製氷コイル内へ冷媒を循環させて、製氷コイル
   表面に結氷させ、解氷時には、氷蓄冷水槽内に冷水を循
   環させると同時に、製氷コイルと解氷伝熱コイルとを直
   列に連結して、冷媒ポンプによる強制循環、又は冷媒の
   自重による自然循環によって製氷コイル内の冷媒を解氷
   伝熱コイルに循環させ、解氷を行うことを特徴とする氷
   蓄冷装置における冷熱取出し方法。
2. 【請求項２】　　氷蓄冷装置において、氷蓄冷水槽内の
   製氷コイルにまたがって上下方向に取りつけられた解氷
   促進材を設け、解氷伝熱コイルと製氷コイルとを直列に
   連結・分離可能に回路を設けたことを特徴とする氷蓄冷
   装置における冷熱取出し装置。