JPH05288373A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生成したスラリー状氷を蓄熱水槽内の全体へ
均一に分布可能にする。 【構成】 スラリー状氷が投入される蓄熱水槽１中の水
を、水中ポンプ３による吐出流や蓄熱水槽１から取り込
んで得た加圧水あるいは外部から吹き込まれる圧縮空気
により移動させ、このとき生じる槽内流２３によってス
ラリー状氷を槽内に均一に分布させて、効率的な蓄氷を
行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビルディングの空調
や、氷温で冷却される食品の製造，加工などに用いられ
る、氷を蓄熱材とする氷蓄熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開平１−１３６８３２号
公報に示された従来の氷蓄熱装置を示す断面図であり、
図において、１はシャーベット氷を蓄えるための蓄熱水
槽、２はこの蓄熱水槽１内より供給される冷水を零℃以
下まで冷却する水冷却器、３は水冷却器２へ冷水を供給
するポンプ、４はそれらを結ぶ給水路、５は水冷却器２
内の伝熱管、６はシェル、７，８は仕切壁、９は冷却
室、１０は圧縮機、１１は凝縮器であり、これが冷媒配
管１１ａにより水冷却器２と接続されている。１４は過
冷却吐出口、１５は過冷却流、１６は過冷却流１５を受
ける邪魔板、１８は過冷却解除装置である。

【０００３】次に動作について説明する。まず蓄熱水槽
１内の水をポンプ３により水冷却器２へ送水する。水冷
却器２は圧縮機１０と凝縮器１１との間に冷媒配管１１
ａを介して接続されており、冷却室９に冷媒を供給し
て、伝熱管５の中を通る水と冷媒との熱交換を行わせる
ことにより、その水を零℃以下まで冷却させる。このよ
うにして過冷却状態となった水は、過冷却吐出口１４か
ら蓄熱水槽１の水面より上方において、ほぼ水平方向へ
過冷却流１５として噴出される。

【０００４】一方、この過冷却水の吐出流である過冷却
流１５は邪魔板１６に直接当たり、また、この邪魔板１
６からはね返った飛沫を防護板１７に当て、これらの過
冷却流を水−氷のスラリー状氷に変えて、蓄熱水槽１内
へそのまま落す。そして、これらの動作を連続的に行う
ことにより、蓄熱水槽１内へスラリー状氷を蓄え、この
スラリー状氷で冷却された水を上記の空調用冷熱源とし
て利用可能にする。すなわち、ポンプ３１により蓄熱水
槽１内の冷却水を室内熱交換器３２に供給し、室内を冷
房することができる。

【０００５】

【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、邪魔板１６などに当っ
て作られたスラリー状氷は、蓄熱水槽１内の水面の一部
に落下集中して、蓄熱水槽１内の全体へ展開させること
ができず、従って、冷熱の効果的な蓄熱を行えないなど
の問題点があった。

【０００６】一方、これに対して、図５に示すように、
過冷却解除装置１８を蓄熱水槽１上にスライドさせた
り、図６に示すように数ヶ所に設置する対策が示されて
いるものの、これらの方法では、流量コントロールが必
要になったり、大がかりな過冷却解除装置１８の移動手
段としての機械装置を新たに設けなければならず、あら
ゆる蓄熱水槽１の対応が困難であるほか、構成が複雑で
高価になるなどの問題点があった。

【０００７】この請求項１の発明は上記のような問題点
を解消するためになされたもので、固液混相のスラリー
状氷を蓄熱水槽全体へ均一に蓄氷させることができ、氷
充填率を高めることができる、安価で効率的な氷蓄熱装
置を得ることを目的とする。

【０００８】また、この請求項２の発明は水のバイパス
路の追加のみで、簡単かつ安価に蓄熱水槽全体へのスラ
リー状氷の拡散を促進できる氷蓄熱装置を得ることを目
的とする。

【０００９】さらに、この請求項３の発明は蓄熱水槽中
に圧縮空気を吹き込むだけで、スラリー状氷の拡散を促
進できる氷蓄熱装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この請求項１の発明に係
る氷蓄熱装置は、蓄熱水槽からポンプによって供給され
る水または水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器
と、該水冷却器によって過冷却した上記水または水溶液
の過冷却状態を解除してスラリー状氷を生成して、上記
蓄熱水槽に供給する過冷却解除装置とを備えて、上記蓄
熱水槽内に設置した水中ポンプにより、この蓄熱水槽内
に供給された上記スラリー状氷を、槽内流によって移動
させるようにしたものである。

【００１１】また、この請求項２の発明に係る氷蓄熱装
置は、蓄熱水槽からポンプによって供給される上記水ま
たは水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器と、該水
冷却器によって過冷却した上記水または水溶液の過冷却
状態を解除してスラリー状氷を生成して、上記蓄熱水槽
に供給する過冷却解除装置とを備えて、上記蓄熱水槽か
ら上記ポンプによって供給される水または水溶液の一部
をバイパス管を通じて上記蓄熱水槽へ戻し、このとき発
生する槽内流によって該蓄熱水槽中のスラリー状氷を移
動させるようにしたものである。

【００１２】さらに、この請求項３の発明に係る氷蓄熱
装置は、蓄熱水槽からポンプによって供給される水また
は水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器と、該水冷
却器によって過冷却した上記水または水溶液の過冷却状
態を解除してスラリー状氷を生成して、上記蓄熱水槽に
供給する過冷却解除装置と、上記蓄熱水槽の外部に設置
した空気圧源からの圧縮空気を、上記水または水溶液の
中に注入することにより発生させた槽内流によって、上
記蓄熱水槽中のスラリー状氷を移動させるようにしたも
のである。

【００１３】

【作用】この請求項１の発明における水中ポンプは、過
冷却解除装置で生成されて蓄熱水槽中に落下したスラリ
ー状氷をその落下部以外へ槽内流によって移動させ、蓄
熱水槽内の全体に略均一に分布させるように機能する。

【００１４】また、この請求項２の発明におけるバイパ
ス管は、ポンプによって圧送される蓄熱水槽中の水また
は水溶液によって槽内流を形成し、この槽内流によっ
て、スラリー状氷を蓄熱槽内の全体に略均一に分布させ
るように機能する。

【００１５】さらに、この請求項３の発明における空気
圧源は、圧縮空気を槽外から蓄熱水槽中に吹き込むこと
により槽内流を形成し、この槽内流によってスラリー状
水を蓄熱水槽内の全体に略均一に分布させるように機能
する。

【００１６】

【実施例】

実施例１．以下、この請求項１の発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、１は水または水溶液
（以下、水という）とスラリー状氷を蓄える蓄熱水槽、
２は蓄熱水槽１より送水された水を過冷却状態まで冷却
する水冷却器、３は水を水冷却器２へ送水するポンプ、
４はその給水路、５は水と冷媒との間で熱交換を行う伝
熱管であり、上記水冷却器２は圧縮器１０と凝縮器１１
との間の冷媒管１１ａにより接続されている。１４は過
冷却吐出口、１５は過冷却流、１８は過冷却流１５の過
冷却状態を解除する邪魔板からなる過冷却解除装置、１
９は蓄熱水槽１内の水中に設置された水中ポンプであ
る。

【００１７】次に動作について説明する。まず、蓄熱水
槽１内の水は、ポンプ３により水冷却器２，給水路４を
経て給水される。給水された水はこの水冷却器２の伝熱
管５を通るが、その際、その水は冷凍装置を形成する圧
縮機１０，凝縮器１１，図示しない減圧装置を次々に通
過する冷媒と熱交換され、その水は過冷却状態まで冷却
される。

【００１８】そして、その過冷却された水は途中過冷却
解除装置１８に当たり、ここで過冷却状態が解除され
て、過冷却熱量を持ったスラリー状氷が生成される。そ
して、このスラリー状氷は、スラリー状氷とならなかっ
た残りの水とともに、蓄熱水槽１内へ落下する。また、
スラリー状氷および水は図示しないフィルターなどに通
されて、氷の通過がしゃ断され、水だけ上記水冷却器２
へ送られる。そして、かかる循環サイクルによって蓄熱
水槽１内へ連続的にスラリー状氷を蓄氷させることがで
きる。

【００１９】一方、蓄氷によって、スラリー状氷は浮力
により蓄熱水槽１の水面上層部付近より堆積していく
が、蓄熱水槽１内に設置した水中ポンプ１９により槽内
流２３が形成されているので、この槽内流２３によって
スラリー状氷は蓄熱水槽１内に搬送，拡散してやること
で、蓄熱水槽１内へ十分に効率よく蓄氷される。そし
て、そのスラリー状氷は槽内流２３によって蓄熱水槽１
内の端部で矢印２６方向に上昇し、その端部上層から順
次全域に積氷していく。

【００２０】すなわち、蓄熱水槽１内では、上方より過
冷却状態を解除されて生成したスラリー状氷と、氷とな
らなかった残りの水また水溶液の下向きの力と、スラリ
ー状氷の上向きの浮力と、水中ポンプ１９によって起さ
れた槽内流の横向きの力とが作用する。このため、初期
において、下向きに働く力の影響が大きいところでは、
スラリー状氷は槽内流に乗って横下方へ搬送されるが、
その影響が徐々に小さくなって、今度は槽内流とスラリ
ー状氷の浮力だけが作用し、氷は槽内流方向へ移動し
て、上方から順次積氷されていく。

【００２１】実施例２．図２はこの請求項２の発明の一
実施例を示す。この実施例では、上記蓄熱水槽１から水
冷却器２へ供給される水の一部を水冷却器２を通さず
に、バイパス管２１を通じて、そのまま蓄熱水槽１内へ
帰し、その水流によって、槽内流２３を形成させ、スラ
リー状氷を矢印方向に移動させ、蓄熱水槽１内の端か
ら、順次積氷しようとするものである。

【００２２】この実施例によれば、水中ポンプを使用せ
ずに、バイパス管２１およびこのバイパス管２１を通る
水の流量をコントロールするバルブを設けるのみで、簡
単かつ安価に、蓄熱水槽１内の全体にスラリー状氷を拡
散状態にて積氷させることができる。

【００２３】実施例３．図３はこの請求項３の発明の一
実施例を示す。この実施例では、上記のように水中ポン
プ１９やバイパス管２１を設ける代わりに、コンプレッ
サなどの空気圧源２５を設けて、空気吸出口を通じて外
部より蓄熱水槽１内へ圧縮空気を吹き込むようにしたも
のである。これによれば、蓄熱水槽１内に吹き込まれた
圧縮空気によって、水中に槽内流２３が作られるため、
この槽内流２３によってスラリー状氷を矢印方向に移動
させることができ、上記各実施例と同様に、蓄熱水槽１
内に端部から順次積氷させることができる。また、空気
圧源２５は蓄熱水槽１の外部にあるため、保守，点検や
交換が容易に行える利点がある。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この請求項１の発明によ
れば、蓄熱水槽からポンプによって供給される水または
水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器と、該水冷却
器によって過冷却した上記水または水溶液の過冷却状態
を解除してスラリー状氷を生成して、上記蓄熱水槽に供
給する過冷却解除装置とを備えて、上記蓄熱水槽内に設
置したポンプにより、この蓄熱水槽内に供給された上記
スラリー状氷を、槽内流によって移動させるように構成
したので、蓄熱水槽内へ効率的にしかも均一に積氷させ
ることができ、従って、局部的な製氷状態がなくなり、
連続的な製氷運転が可能になるほか、均一に積氷させる
ことで、氷充填率を高めることができ、蓄熱能力をアッ
プできる。また、負荷側へ冷水を供給させる際にも、こ
の槽内流による攪拌作用を利用して、槽内の温度をほぼ
一定にできるため、安定した冷水取出しができるものが
得られる効果がある。

【００２５】また、この請求項２の発明によれば、蓄熱
水槽からポンプによって供給される水または水溶液の一
部をバイパス管を通じて上記蓄熱水槽へ戻し、このとき
発生する槽内流によって該蓄熱水槽中のスラリー状氷を
移動させるように構成したので、このバイパス路の追加
のみで簡単かつ安価にスラリー状氷を蓄熱水槽内へ均一
に積氷させることができるものが得られる効果がある。

【００２６】さらに、この請求項３の発明によれば、蓄
熱水槽の外部に設置した空気圧源から、圧縮空気を上記
水または水溶液の中に注入することにより発生させた槽
内流によって、上記蓄熱水槽中のスラリー状氷を移動さ
せるように構成したので、外部から蓄熱水槽中に圧縮空
気を吹き込むだけで、スラリー状氷を蓄熱水槽内へ迅速
かつ均一に拡散かつ積氷させることができるものが得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この請求項１の発明の一実施例による氷蓄熱装
置を示す構成図である。

【図２】この請求項２の発明の一実施例による氷蓄熱装
置を示す構成図である。

【図３】この請求項３の発明の一実施例による氷蓄熱装
置を示す構成図である。

【図４】従来の氷蓄熱装置を示す構成図である。

【図５】従来の積氷方法を示す説明図である。

【図６】従来の積別の氷方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱水槽 ２ 水冷却器 ３ ポンプ １８ 過冷却解除装置 １９ 水中ポンプ ２１ バイパス管 ２３ 槽内流 ２５ 空気圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 迎 正克 長崎市丸尾町６番14号 三菱電機株式会社 長崎製作所内 (72)発明者 相葉 和征 長崎市丸尾町６番14号 三菱電機株式会社 長崎製作所内 (72)発明者 木村 寛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 池内 正毅 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 若松 幸一郎 長崎市丸尾町６番14号 三菱電機株式会社 長崎製作所内 (72)発明者 土井 全 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 中野 忠明 大阪市北区堂島二丁目２番２号 三菱電機 株式会社関西支社内 (72)発明者 青木 秀雄 長崎市旭町８番23号 三菱電機エンジニア リング株式会社長崎事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水または水溶液を貯溜する蓄熱水槽と、
   該蓄熱水槽からポンプによって供給される上記水または
   水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器と、該水冷却
   器によって過冷却した上記水または水溶液の過冷却状態
   を解除してスラリー状氷を生成して、上記蓄熱水槽に供
   給する過冷却解除装置と、上記蓄熱水槽内に設置され、
   この蓄熱水槽内に供給された上記スラリー状氷を、槽内
   流によって移動させる水中ポンプとを備えた氷蓄熱装
   置。
2. 【請求項２】 水または水溶液を貯溜する蓄熱水槽と、
   該蓄熱水槽からポンプによって供給される上記水または
   水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器と、該水冷却
   器によって過冷却した上記水または水溶液の過冷却状態
   を解除してスラリー状氷を生成して、上記蓄熱水槽に供
   給する過冷却解除装置と、上記蓄熱水槽から上記ポンプ
   によって供給される水または水溶液の一部を上記蓄熱水
   槽へ戻し、このとき発生する槽内流によって該蓄熱水槽
   中のスラリー状氷を移動させるバイパス管とを備えた氷
   蓄熱装置。
3. 【請求項３】 水または水溶液を貯溜する蓄熱水槽と、
   該蓄熱水槽からポンプによって供給される上記水または
   水溶液を過冷却状態まで冷却する水冷却器と、該水冷却
   器によって過冷却した上記水または水溶液の過冷却状態
   を解除してスラリー状氷を生成して、上記蓄熱水槽に供
   給する過冷却解除装置と、上記蓄熱水槽の外部に設置さ
   れ、圧縮空気を上記水または水溶液の中に注入すること
   により発生させた槽内流によって、上記蓄熱水槽中のス
   ラリー状氷を移動させる空気圧源とを備えた氷蓄熱装
   置。