JPH05332584A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過冷却解消部と蓄熱槽とが分離して配設され
た氷蓄熱装置に対し、金属微粒子等の不純物を除去する
ことによって熱交換器での氷の生成を抑制する。 【構成】 氷蓄熱装置（１）の熱交換器（５）の上流側
に、電磁石を備えた微粒子除去部（７）を配設する。そ
して、循環路（２）内を流れる水に混入されている金属
微粒子をこの微粒子除去手段（７）によって吸着除去さ
せる。これにより、熱交換器（５）への微粒子の導入が
抑制されることになって、この熱交換器（５）において
微粒子が氷核となって氷が生成されるようなことが回避
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱装置に係り、特
に、水又は水溶液を過冷却状態まで冷却した後、この過
冷却状態を解消することによってスラリー状の氷を生成
し、該氷を蓄熱槽内に貯留するようにしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置等に設けられて
いる氷蓄熱装置として、冷房負荷のピーク時における電
力需要の軽減及びオフピーク時における電力需要の拡大
を図ることに鑑みて、例えば、特開昭６３−２１７１７
１号公報に開示されるように、冷房負荷のピーク時にお
ける冷熱として利用するためのスラリー状の氷を冷房負
荷のオフピーク時に生成して蓄熱槽に貯留しておく所謂
ダイナミック型の氷蓄熱装置が知られている。

【０００３】この種の氷蓄熱装置の一例について説明す
ると、図９に示すように、水の循環路（ａ）に、蓄熱槽
（ｂ）、ポンプ（ｃ）、熱交換器（ｄ）及び過冷却解消
部（ｅ）を備えさせる。そして、図９に矢印で示すよう
に、ポンプ（ｃ）によって蓄熱槽（ｂ）内に貯留されて
いる水を取出して熱交換器（ｄ）に送込み、該熱交換器
（ｄ）によってこの水を過冷却状態まで冷却する。その
後、この水を過冷却解消部（ｅ）に導入して撹拌などの
手段によって過冷却状態を解消させてスラリー状の氷を
生成する。そして、この生成された氷を蓄熱槽（ｂ）に
回収してこの蓄熱槽（ｂ）に冷熱を蓄熱するようにして
いる。このように、この種の氷蓄熱装置にあっては過冷
却解消部（ｅ）において氷を生成するため、製氷時の冷
凍機の効率が高いものである。また、水の代りに水溶液
が採用される場合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな氷蓄熱装置においては、前記熱交換器（ｄ）におい
て氷が生成されてしまうことがあった。そして、このよ
うに、熱交換器（ｄ）で氷が生成されるような状況で
は、熱交換効率が低下して所定の過冷却水が得られなく
なるばかりでなく、場合によっては熱交換器（ｄ）の損
傷に繋がることもある。このように熱交換器（ｄ）にお
いて氷が生成されてしまう要因としては、前記熱交換器
（ｄ）に供給される水に含まれている氷や金属微粒子等
の不純物が考えられる。つまり、これらが氷の核となっ
て過冷却が解消してしまい熱交換器（ｄ）において氷が
生成されてしまう。

【０００５】そこで、前記熱交換器（ｄ）に供給される
水に含まれるもののうち氷に対する対策として、例えば
特開平３−９９１７７号公報に示されているように、氷
捕集フィルタと該氷を融解させるヒータとを備えさせる
ような構成が提案されているが、この構成では金属微粒
子等の不純物に対しては対処できない。また、配管をス
テンレス製にして配管から発生するサビ等の不純物を抑
制するような構成も提案されているが、これでは装置の
製造コストが増大してしまうため実用性に欠けるもので
ある。また、前記の微粒子を除去するためにフィルタを
採用しているが、微粒子を捕集するには限界があった。

【０００６】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、金属微粒子等の不純物を除去することによ
って熱交換器での氷の生成を抑制することができる構成
を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、循環路途中の熱交換器上流側おいて
微粒子を除去することができるようにした。具体的に請
求項１記載の発明は、水又は水溶液と該水又は水溶液で
生成されるスラリー状の氷とを貯蔵するための蓄熱槽
（３）と、冷却装置に接続され、前記水又は水溶液を過
冷却状態まで冷却するための熱交換器（５）と、該熱交
換器（５）と前記蓄熱槽（３）との間で前記水又は水溶
液を強制循環させるための循環路（２）と、該循環路
（２）における熱交換器（５）の下流側に配設され、前
記熱交換器（５）で冷却された前記水又は水溶液の過冷
却状態を解消させて前記水又は水溶液を相変化させてス
ラリー状の氷にする過冷却解消手段（６）とを備えた氷
蓄熱装置を前提としている。そして、前記熱交換器
（５）の上流側に、前記循環路（２）内を流れる水又は
水溶液中に混入されている微粒子を前記水又は水溶液中
から除去する微粒子除去手段（７）を配設するような構
成とした。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、循環路（２）の少なくとも一部
を２系統に分岐し、各系統に微粒子除去手段（７），
（７´）を夫々配設させる。そして、一方の系統におい
て製氷用の水又は水溶液が流通している状態では、この
系統の微粒子除去手段（７）において水又は水溶液中に
混入されている微粒子が前記水又は水溶液中から除去さ
れるようにし、他方の系統にあっては、除去した微粒子
が循環路（２）から排出されるようにして、この動作が
所定時間をもって交互に繰返して行われるような構成と
している。

【０００９】請求項３記載の発明は、前記請求項１又は
２記載の氷蓄熱装置において、微粒子除去手段（７）
に、循環路（２）を流通する水又は水溶液中の金属微粒
子に磁力を作用させて、この金属微粒子を吸着させる磁
石手段（７ｂ）を備えさせるような構成とした。

【００１０】請求項４記載の発明は、前記請求項１又は
２記載の氷蓄熱装置において、微粒子除去手段（７）
に、循環路（２）を流通する水又は水溶液中の微粒子を
正又は負に帯電させる帯電電極（７ｂ´）と、該帯電電
極（７ｂ´）の下流側で前記帯電した微粒子を吸着する
吸着電極（７ｂ''）とを備えさせるような構成とした。

【００１１】請求項５記載の発明は、前記請求項１又は
２記載の氷蓄熱装置において、微粒子除去手段（７）
を、水又は水溶液中に混入されている微粒子を氷核とし
て氷を生成させ且つ該氷を管壁面に固着させることによ
って前記水又は水溶液中から微粒子を除去するように、
管壁面を冷却するような構成とした。

【００１２】請求項６記載の発明は、前記請求項５記載
の氷蓄熱装置において、微粒子除去手段（７）を、冷却
装置（１３）に接続させて、該冷却装置（１３）から導
入される冷媒を利用して管壁面を冷却するような構成と
した。

【００１３】

【作用】上記の構成により、本発明では、以下に述べる
ような作用が得られる。請求項１記載の発明では、循環
路（２）を強制循環している水又は水溶液が熱交換器
（５）によって過冷却状態まで冷却され、この過冷却状
態の水又は水溶液が過冷却解消手段（６）において相変
化されてスラリー状の氷となる。その後、この氷は循環
路（２）を流れて蓄熱槽（３）に達し、該蓄熱槽（３）
に蓄冷熱として貯留される。このような製氷動作におい
て、循環路（２）内を流れる水又は水溶液中に混入され
ている微粒子は、熱交換器（５）の上流側において、微
粒子除去手段（７）によって前記水又は水溶液中から除
去される。このため、熱交換器（５）への微粒子の導入
が抑制されることになるために、この熱交換器（５）に
おいて微粒子が氷核となって氷が生成されるようなこと
が回避される。

【００１４】請求項２記載の発明では、２系統のうち一
方の系統では、製氷動作と共に微粒子除去手段（７）に
おいて水又は水溶液中の微粒子が除去され、他方の系統
では、前動作において除去した微粒子を循環路（２）か
ら排出するようにしている。そして、このような動作が
交互に繰返して行われる。このため、製氷動作と微粒子
の回収動作とが常に片側の系統において行われているこ
とになるので、連続した製氷動作が可能になる。

【００１５】請求項３記載の発明では、磁石手段（７
ｂ）による磁力によって循環路（２）を流通する水又は
水溶液中の金属微粒子が吸着され、これによって水又は
水溶液中から金属微粒子が除去されることになる。この
ため、金属配管から発生する金属微粒子の除去が確実に
行える。

【００１６】請求項４記載の発明では、水又は水溶液中
の微粒子を帯電電極（７ｂ´）によって正又は負に帯電
させた後、吸着電極（７ｂ''）によって、この帯電した
微粒子を吸着する。このため、金属微粒子に限らず塵埃
等の微粒子をも除去することが可能となる。

【００１７】請求項５記載の発明では、微粒子除去手段
（７）において管壁面が冷却され、これによって水又は
水溶液中に混入されている微粒子が氷核となって氷が生
成されて、この氷が管壁面に固着する。このため、微粒
子が氷内に閉込められた状態になって、該微粒子が水又
は水溶液から除去されることになる。つまり、製氷のメ
カニズムを有効に利用して微粒子の除去を行うことがで
きることになる。

【００１８】請求項６記載の発明では、微粒子除去手段
（７）において管壁面を冷却する手段として、熱交換器
（５）において水又は水溶液を冷却するための手段を利
用するようにしているので、装置の大型化を来すことな
く、請求項５記載の発明の作用を得ることができる。

【００１９】

【実施例】

（第１実施例）次に、本発明の第１実施例を図面に基づ
いて説明する。図１には本例の氷蓄熱装置（１）の全体
構成を示している。この図１に示す如く、本例の氷蓄熱
装置（１）は、水の循環路（２）に、蓄熱槽（３）、ポ
ンプ（４）、熱交換器（５）、本発明でいう過冷却解消
手段としての過冷却解消部（６）が備えられて成ってい
る。以下、各部材について説明する。

【００２０】蓄熱槽（３）は略立方体状の箱体であっ
て、その内部には、水及び本氷蓄熱装置によって生成さ
れたスラリー状の氷が貯留されるようになっている。ポ
ンプ（４）は、配管を介して前記蓄熱槽（３）の側面下
端部に接続されており、蓄熱槽（３）内の下層部分に貯
留されている水を取出すようになっている。また、この
蓄熱槽（３）における水の取出口にはフィルタが配設さ
れており、水中に含まれている比較的大きな不純物等
は、このフィルタによって除去されるようになってい
る。そして、熱交換器（５）は、前記ポンプ（４）から
導入された水を過冷却状態（例えば−２℃）まで冷却す
るものであって、本発明でいう冷却装置としての図示し
ない冷凍機に接続されている。また、過冷却解消部
（６）は、前記熱交換器（５）において過冷却状態まで
冷却された水の過冷却状態を、撹拌等の手段を用いて解
消してこの水を相変化つまり、氷化させるようになって
いる。また、前記循環路（２）の下流端は前記蓄熱槽
（３）に接続されており、過冷却解消部（６）において
生成された氷を蓄熱槽（３）に貯留させるようにしてい
る。

【００２１】そして、本例の特徴とする構成の１つとし
て、前記循環路（２）におけるポンプ（４）の下流側で
且つ熱交換器（５）の上流側には本発明でいう微粒子除
去手段としての微粒子除去部（７）が配設されている。
以下、この微粒子除去部（７）の構成について説明す
る。この微粒子除去部（７）は、図２に示すように、部
分的に循環路配管（２ａ）の径が小さくされた小径部
（７ａ）を備えており、この小径部（７ａ）の外周面の
全体に亘って本発明でいう磁石手段としての電磁石（７
ｂ）が配設されて成っている。従って、この電磁石（７
ｂ）に通電されると、その周辺に磁界が形成されて、こ
の小径部（７ａ）を流通する水中に含まれている金属微
粒子が配管内壁面に吸着されるような構成とされてい
る。

【００２２】また、本例のもう１つの特徴とする構成と
して、図１に示すように、前記微粒子除去部（７）の下
流側と前記蓄熱槽（３）との間には微粒子回収路（８）
が循環路（２）から分岐されて配設されている。つま
り、この微粒子回収路（８）は、その上流端が前記微粒
子除去部（７）の下流側に接続され、下流端が蓄熱槽
（３）の下面に接続されている。

【００２３】また、前記循環路（２）と微粒子回収路
（８）との接続位置よりも下流側で且つ熱交換器（５）
よりも上流側には第１バルブ（９）が介設されていると
共に、前記微粒子回収路（８）には第２バルブ（１０）
が介設されている。

【００２４】次に、上述の如く構成された氷蓄熱装置
（１）の製氷動作について説明する。先ず、本氷蓄熱装
置（１）における製氷動作にあっては、第１バルブ
（９）を開状態にすると共に第２バルブ（１０）を閉状
態にしてポンプ（４）を駆動させ、蓄熱槽（３）内に貯
留されている水を取出して熱交換器（５）に送込む。ま
た、このポンプ（４）の駆動開始と同時に図示しない冷
凍機が駆動されて、該冷凍機から熱交換器（５）に送込
まれた液冷媒が、この熱交換器（５）において水との間
で熱交換を行って蒸発し、この熱交換器（５）において
前記水が過冷却状態（例えば−２℃）まで冷却される。
その後、この過冷却状態となった水は、液相状態を保っ
たまま過冷却解消部（６）に達する。そして、この過冷
却解消部（６）に導入された過冷却状態の水は、撹拌な
どの手段によって過冷却状態が解消されて相変化し、ス
ラリー状の氷となる。このようにして過冷却解消部
（６）で生成されたスラリー状の氷は、この過冷却解消
部（６）から更に下流側に流されて、蓄熱槽（３）に回
収され、この蓄熱槽（３）に冷熱が蓄熱されることにな
る。

【００２５】そして、このような製氷動作において、前
記微粒子除去部（７）の電磁石（７ｂ）は通電されてお
り、これによって、前記フィルタにおいて捕集されなか
った水中の金属微粒子等は、微粒子除去部（７）の小径
部（７ａ）を流通する際に、前記小径部（７ａ）の管内
壁面に吸着される。従って、この微粒子除去部（７）を
通過後の水は金属微粒子等の不純物が除去されているこ
とになって、熱交換器（５）への不純物の導入が抑制さ
れることになるために、この熱交換器（５）での氷の生
成が回避されることになって、過冷却解消部（６）にお
ける所定の製氷動作が行われることになる。

【００２６】次に、前記微粒子除去部（７）の小径部
（７ａ）において管内壁面に吸着された微粒子（金属微
粒子）の回収動作について説明する。この回収動作で
は、ポンプ（４）を駆動させたままで、第１バルブ
（９）を閉状態にすると共に第２バルブ（１０）を開状
態にし、前記電磁石（７ｂ）への通電を解除する。これ
によって、前記小径部（７ａ）の管内壁面における微粒
子の吸着状態が解除され、この不純物は微粒子回収路
（８）を経て蓄熱槽（３）に回収されることになる。そ
して、所定時間、この回収動作が行われた後、再び上述
した製氷動作に移る。

【００２７】従って、このような製氷動作及び微粒子回
収動作が交互に行われることによって、微粒子は微粒子
除去部（７）から蓄熱槽（３）内に回収されることで、
熱交換器（５）に導入されるようなことがなくなり、従
来のように、熱交換器（５）において微粒子が核となっ
て氷が生成されてしまうようなことが回避されるので、
良好な製氷動作を行わせることができることになる。

【００２８】尚、本第１実施例では、微粒子除去部
（７）に電磁石（７ｂ）を配設するようにしたが、永久
磁石を配設するような構成としてもよい。この場合、微
粒子除去部（７）において微粒子を蓄熱槽（３）に回収
する際には、永久磁石を小径部（７ａ）から取外すよう
にして行うことになる。また、磁石を管外周壁に配設す
るものに限らず、格子状に形成した磁石を管内部に配設
し、この磁石表面に金属微粒子を吸着させるような構成
としてもよい。

【００２９】また、微粒子除去部（７）の変形例とし
て、図３に示すように、循環路（２）の延長方向の長手
方向に所定間隔を存して２箇所に小径部（７ａ），（７
ａ´）を形成しておき、上流側の小径部（７ａ）におい
て水中の微粒子を正に帯電させる本発明でいう帯電電極
としての正電極（７ｂ´）を配設し、下流側の小径部
（７ａ´）の管内壁面を負に帯電させる本発明でいう吸
着電極としての負電極（７ｂ''）を配設するようにし
て、この下流側の小径部（７ａ´）において微粒子を吸
着させるような構成としても良い。このような場合に
は、金属微粒子に限らず、サビや塵埃等の微粒子も吸着
させることができるのでより確実に微粒子の除去を行う
ことができる。

【００３０】（変形例）次に、請求項２記載の発明に係
る、上述した第１実施例の変形例について説明する。上
述した第１実施例では、微粒子除去部（７）において吸
着した微粒子を蓄熱槽（３）に回収する際には、製氷動
作を停止しなければならなかったが、本変形例は、この
回収動作と製氷動作を同時に行えるようにして製氷動作
を連続して行えるようにしたものである。以下、本例の
特徴とする構成について説明する。

【００３１】図４に示すように、本例の氷蓄熱装置
（１）は、ポンプ（４）の下流側を２系統に分岐し、夫
々に微粒子除去部（７），（７´）を配設するようにし
ている。各系統について説明すると、第１系統は、微粒
子除去部（７）の下流側が２分岐されて、片側が第１バ
ルブ（９）を介して熱交換器（５）に接続されており、
もう片側が第２バルブ（１０）を介して微粒子回収路
（８）に接続されている。一方、第２系統も前記第１系
統と同様に、微粒子除去部（７´）の下流側が２分岐さ
れて、片側が第３バルブ（１１）を介して熱交換器
（５）に接続されており、もう片側が第４バルブ（１
２）を介して微粒子回収路（８）に接続されている。こ
のような構成により、第１系統で製氷動作が行われてい
る際には第２系統で微粒子回収動作が行われ、逆に、第
２系統で製氷動作が行われている際には第１系統で微粒
子回収動作が行われるようになっており、これらの動作
が交互に行われることによって連続的に製氷動作が行わ
れるようになっている。つまり前者の動作時には第１及
び第４バルブ（９），（１２）が開状態とされ且つ第２
及び第３バルブ（１０），（１１）が閉状態とされて、
製氷用の水はポンプ（４）から矢印Ａ方向に流れ、第１
系統の微粒子除去部（７）で微粒子が除去された後、矢
印Ｂ及びＣに示すように流れて熱交換器（５）に導入さ
れ、一方、微粒子回収用の水はポンプ（４）から矢印Ｄ
方向に流れ、第２系統の微粒子除去部（７´）で微粒子
を回収した後、矢印Ｅに示すように流れて蓄熱槽（３）
に回収されることになる。一方、後者の動作時には第２
及び第３バルブ（１０），（１１）が開状態とされ且つ
第１及び第４バルブ（９），（１２）が閉状態とされ
て、製氷用の水はポンプ（４）から矢印Ｄ方向に流れ、
第２系統の微粒子除去部（７´）で微粒子が除去された
後、矢印Ｆ及びＧに示すように流れて熱交換器（５）に
導入され、一方、微粒子回収用の水はポンプ（４）から
矢印Ａ方向に流れ、第１系統の微粒子除去部（７）で微
粒子を回収した後、矢印Ｈ及びＩに示すように流れて蓄
熱槽（３）に回収されることになる。

【００３２】このように、本例の構成によれば、この回
収動作と製氷動作を同時に行えるようにして製氷動作が
連続して行えるために製氷能力の向上を図ることができ
る。 （第２実施例）次に、請求項５及び６記載の発明に係る
第２実施例について説明する。本例は、微粒子除去部
（７）及びその周辺の配管構造の変形例であって、その
他の構成は上述した第１実施例と同様であるために説明
を省略し、本例の特徴とする構成のみについて説明する
に止める。

【００３３】図５における（１３）は本発明でいう冷却
装置としての冷凍機であって、圧縮機（１３ａ）、凝縮
器（１３ｂ）、膨張弁（１３ｃ）を備え、前記熱交換器
（５）の冷媒管に冷媒の導入が自在となっている。

【００３４】一方、本例における微粒子除去部（７）は
図６及び図７に示すように、二重管構造で成っており、
中央空間（７ｃ）には循環路（２）に連通されて水が流
通されており、その外周には冷媒流通空間（７ｄ）が形
成されて、該冷媒流通空間（７ｄ）に前記冷凍機（１
３）からの冷媒の流通が可能となっている。また、前記
中央空間（７ｃ）における循環路配管（２ａ），（２
ａ）の接続位置は、図７に示すように、この中央空間
（７ｃ）において旋回流（矢印参照）が形成される如
く、水を該中央空間（７ｃ）の内壁面に沿って導入する
ような位置に設定されている。つまり、このような構成
により、中央空間（７ｃ）を流れる水に混入されている
微粒子を遠心力によって管内壁に沿って旋回させるよう
な構成とされている。

【００３５】そして、図５に示すように、前記冷媒流通
空間（７ｄ）の入口側（７ｅ）と前記冷凍機（１３）と
を接続する配管系は２系統に分岐されており、この２系
統のうち一方が第５バルブ（１４）を介して膨張弁（１
３ｃ）と熱交換器（５）との間に、他方が第６バルブ
（１５）を介して圧縮機（１３ａ）と凝縮器（１３ｂ）
との間に夫々接続されている。また、前記冷媒流通空間
（７ｄ）の出口側（７ｆ）と前記冷凍機（１３）とを接
続する配管系も２系統に分岐されており、この２系統の
うち一方が第７バルブ（１６）を介して熱交換器（５）
と圧縮機（１３ａ）との間に、他方が第８バルブ（１
７）を介して凝縮器（１３ｂ）と膨張弁（１３ｃ）との
間に夫々接続されている。

【００３６】また、上述した第１実施例と同様に微粒子
除去部（７）と熱交換器（５）との間の循環路（２）に
は第１バルブ（９）が介設されており、微粒子回収路
（８）には第２バルブ（１０）が介設されている。

【００３７】次に、上述の如く構成された氷蓄熱装置
（１）の製氷動作時に行われる水中の微粒子を除去する
動作について説明する。製氷動作にあっては、第１バル
ブ（９）が開状態、第２バルブ（１０）が閉状態にされ
ており、また、第５バルブ（１４）及び第７バルブ（１
６）が開状態、第６バルブ（１５）及び第８バルブ（１
７）が閉状態にされる。これにより、ポンプ（４）によ
って蓄熱槽（３）から取出された水は微粒子除去部
（７）の中央空間（７ｃ）を流通して熱交換器（５）へ
導かれ、以後、上述と同様にして氷化されることにな
る。これと同時に、冷凍機（１３）の膨張弁（１３ｃ）
から流出された液冷媒の一部は矢印Ｊ、Ｋに示すように
微粒子除去部（７）の冷媒流通空間（７ｄ）に導かれ、
この冷媒流通空間（７ｄ）において中央空間（７ｃ）の
内壁面を冷却した後、矢印Ｌに示すように流れて圧縮機
（１３ａ）に導入される。これに伴って、この内壁面近
傍を流通している水は、該水中に混入されている微粒子
を核として氷化して、該内周壁面に付着する。つまり、
この氷は、その内部に微粒子を閉込めた状態で中央空間
（７ｃ）の内壁面に付着したことになる。これにより、
熱交換器（５）への不純物の導入が抑制されることにな
るために、この熱交換器（５）での氷の生成が回避され
ることになって、過冷却解消部（６）における所定の製
氷動作が行われることになる。

【００３８】次に、微粒子の回収動作について説明す
る。この回収動作では、ポンプ（４）を駆動させたまま
で、第１バルブ（９）を閉状態、第２バルブ（１０）を
開状態にすると共に、第６バルブ（１５）及び第８バル
ブ（１７）を開状態、第５バルブ（１４）及び第７バル
ブ（１６）を閉状態にする。これにより、ポンプ（４）
によって蓄熱槽（３）から取出された水は微粒子除去部
（７）の中央空間（７ｃ）を流通した後、矢印Ｍで示す
ように微粒子回収路（８）に導かれ、その後、蓄熱槽
（３）に戻される。これと同時に、冷凍機（１３）の圧
縮機（１３ａ）から流出された高温高圧のガス冷媒は矢
印Ｎ，Ｏに示すように微粒子除去部（７）の冷媒流通空
間（７ｄ）に導かれ、この冷媒流通空間（７ｄ）におい
て中央空間（７ｃ）の内壁面を加熱した後、矢印Ｐに示
すように膨張弁（１３ｃ）に導かれる。これに伴って、
この内壁面の固着している氷の固着面部分が融解されて
固着状態が解除され、上述した水の流れに沿って氷が蓄
熱槽（３）へ回収される。つまり、この微粒子が氷の内
部に閉込められた状態で蓄熱槽（３）へ回収されること
になる。従って、本例の場合では、製氷のメカニズムを
有効に利用して微粒子の除去を行うことができ、製氷動
作及び微粒子回収動作が交互に行われることによって、
微粒子は氷と共に微粒子除去部（７）から蓄熱槽（３）
内に回収されることで、熱交換器（５）に導入されるよ
うなことがなくなり、従来のように、熱交換器（５）に
おいて微粒子が核となって氷が生成されてしまうような
ことが回避されるので、良好な製氷動作を行わせること
ができることになる。

【００３９】（変形例）次に、上述した第２実施例の変
形例について説明する。本変形例は、微粒子の回収動作
と製氷動作を同時に行えるようにして製氷動作を連続し
て行えるようにしたものである。以下、本例の特徴とす
る構成について説明する。

【００４０】図８に示すように、本例の氷蓄熱装置
（１）は、ポンプ（４）の下流側を２系統に分岐し、夫
々に微粒子除去部（７），（７´）を配設するようにし
ている。各系統について説明すると、第１系統は、微粒
子除去部（７）の下流側が２分岐されて、片側が第１バ
ルブ（９）を介して熱交換器（５）に接続されており、
もう片側が第２バルブ（１０）を介して微粒子回収路
（８）に接続されている。一方、第２系統も前記第１系
統と同様に、微粒子除去部（７´）の下流側が２分岐さ
れて、片側が第３バルブ（１１）を介して熱交換器
（５）に接続されており、もう片側が第４バルブ（１
２）を介して微粒子回収路（８）に接続されている。

【００４１】また、前記第１系統における冷媒流通空間
（７ｄ）の入口側（７ｅ）と前記冷凍機（１３）とを接
続する配管系は２系統に分岐されており、一方が第５バ
ルブ（１４）を介して膨張弁（１３ｃ）と熱交換器
（５）との間に、他方が第６バルブ（１５）を介して圧
縮機（１３ａ）と凝縮器（１３ｂ）との間に夫々接続さ
れている。また、前記冷媒流通空間（７ｄ）の出口側
（７ｆ）と前記冷凍機（１３）とを接続する配管系も２
系統に分岐されており、一方が第７バルブ（１６）を介
して熱交換器（５）と圧縮機（１３ａ）との間に、他方
が第８バルブ（１７）を介して凝縮器（１３ｂ）と膨張
弁（１３ｃ）との間に夫々接続されている。

【００４２】また、前記第２系統における冷媒流通空間
（７ｄ）の入口側（７ｇ）と前記冷凍機（１３）とを接
続する配管系も２系統に分岐されており、一方が第９バ
ルブ（１８）を介して膨張弁（１３ｃ）と熱交換器
（５）との間に、他方が第１０バルブ（１９）を介して
圧縮機（１３ａ）と凝縮器（１３ｂ）との間に夫々接続
されている。また、前記冷媒流通空間（７ｄ）の出口側
（７ｈ）と前記冷凍機（１３）とを接続する配管系も２
系統に分岐されており、一方が第１１バルブ（２０）を
介して熱交換器（５）と圧縮機（１３ａ）との間に、他
方が第１２バルブ（２１）を介して凝縮器（１３ｂ）と
膨張弁（１３ｃ）との間に夫々接続されている。

【００４３】このような構成により、第１系統で製氷動
作が行われている際には第２系統で微粒子回収動作が行
われ、逆に、第２系統で製氷動作が行われている際には
第１系統で微粒子回収動作が行われるようになってお
り、これらの動作が交互に行われることによって連続的
に製氷動作が行われる。つまり前者の動作時には第１、
第４、第５、第７、第１０、第１２バルブ（９），（１
２），（１４），（１６），（１９），（２１）が開状
態とされ且つ第２、第３、第６、第８、第９、第１１バ
ルブ（１０），（１１），（１５），（１７），（１
８），（２０）が閉状態とされる。そして、製氷用の水
はポンプ（４）から矢印Ａ方向に流れ、第１系統の微粒
子除去部（７）で微粒子が除去された後、矢印Ｂ及びＣ
に示すように流れて熱交換器（５）に導入される。ま
た、冷凍機（１３）の膨張弁（１３ｃ）から流出された
液冷媒の一部は矢印Ｊ、Ｋに示すように第１系統の微粒
子除去部（７）の冷媒流通空間（７ｄ）に導かれ、この
冷媒流通空間（７ｄ）において中央空間（７ｃ）の内壁
面を冷却することによって水中に混入されている微粒子
を核として水を氷化させて、該内周壁面に付着させ、そ
の後、矢印Ｌに示すように流れて圧縮機（１３ａ）に導
入される。一方、第２系統では、冷媒が矢印Ｎ，Ｏのよ
うに流れて微粒子除去部（７´）の氷の固着状態を解除
させると共に、微粒子回収用の水はポンプ（４）から矢
印Ｄ方向に流れ、第２系統の微粒子除去部（７´）で微
粒子を閉込めた氷を回収した後、矢印Ｅに示すように流
れて蓄熱槽（３）に回収されることになる。

【００４４】一方、後者の動作時には第２、第３、第
６、第８、第９、第１１バルブ（１０），（１１），
（１５），（１７），（１８），（２０）が開状態とさ
れ且つ第１、第４、第５、第７、第１０、第１２バルブ
（９），（１２），（１４），（１６），（１９），
（２１）が閉状態とされる。そして、製氷用の水はポン
プ（４）から矢印Ｄ方向に流れ、第２系統の微粒子除去
部（７）で微粒子が除去された後、矢印Ｆ，Ｃに示すよ
うに流れて熱交換器（５）に導入される。また、冷凍機
（１３）の膨張弁（１３ｃ）から流出された液冷媒の一
部は矢印Ｊ，Ｑに示すように微粒子除去部（７´）の冷
媒流通空間（７ｄ）に導かれ、この冷媒流通空間（７
ｄ）において中央空間（７ｃ）の内壁面を冷却すること
によって水中に混入されている微粒子を核として氷化し
て、該内周壁面に付着させ、その後、矢印Ｒに示すよう
に流れて圧縮機（１３ａ）に導入される。一方、第１系
統では、冷媒が矢印Ｎ，Ｓ，Ｔのように流れて微粒子除
去部（７）の氷の固着状態を解除させると共に、微粒子
回収用の水はポンプ（４）から矢印Ａ方向に流れ、第１
系統の微粒子除去部（７）で微粒子を閉込めた氷を回収
した後、矢印Ｈに示すように流れて蓄熱槽（３）に回収
されることになる。

【００４５】このように、本例の構成によれば、微粒子
を氷の内部に閉込めるようにして微粒子除去を行うよう
にした氷蓄熱装置（１）において微粒子回収動作と製氷
動作を同時に行えるようにして製氷動作が連続して行え
るために製氷能力の向上を図ることができる。

【００４６】尚、上述してきた各実施例では、微粒子回
収路（８）によって回収した微粒子を蓄熱槽（３）に直
接導入するようにしていたが、本発明はこれに限らず、
微粒子回収路（８）の下流端に極めて目の細かいフィル
タを配設してこのフィルタによって微粒子を回収するこ
とで蓄熱槽（３）内に微粒子が戻らないようにしたり、
また、微粒子回収路の下流端を開放状態にして、微粒子
をドレン水と共に排出するような構成を採用するように
してもよい。また、循環路（２）には水に限らずブライ
ン等の水溶液を流通させるようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】上述してきたように、本発明によれば、
以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載の
発明によれば、熱交換器（５）の上流側に、循環路
（２）内を流れる水又は水溶液中に混入されている微粒
子をこの水又は水溶液中から除去する微粒子除去手段
（７）を配設するような構成としたために、熱交換器
（５）への微粒子の導入が抑制されることになって、こ
の熱交換器（５）において微粒子が氷核となって氷が生
成されるようなことが回避できるので、熱交換効率の低
下が防止できて効率の良い安定した製氷動作を得ること
ができると共に氷の付着に伴う熱交換器（５）の損傷を
防止することもできる。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、循環路
（２）の少なくとも一部を２系統に分岐し、各系統に微
粒子除去手段（７），（７´）を夫々配設させて、一方
の系統において製氷用の水又は水溶液が流通している状
態では、この系統の微粒子除去手段（７）において水又
は水溶液中に混入されている微粒子が前記水又は水溶液
中から除去されるようにし、他方の系統にあっては、除
去した微粒子が循環路（２）から排出されるようにし
て、この動作が所定時間をもって交互に繰返して行われ
るような構成としたために、製氷動作と微粒子の回収動
作とが常に片側の系統において行われていることになる
ので、連続した製氷動作が可能になり製氷能力の向上を
図ることができる。

【００４９】請求項３記載の発明によれば、微粒子除去
手段（７）に、循環路（２）を流通する水又は水溶液中
の金属微粒子に磁力を作用させて、この金属微粒子を吸
着させる磁石手段（７ｂ）を備えさせるような構成とし
たために、金属配管から発生する金属微粒子の除去が確
実に行えるので、配管の材質を変更することなしに、熱
交換器（５）における氷の生成が回避できる。

【００５０】請求項４記載の発明によれば、微粒子除去
手段（７）に、循環路（２）を流通する水又は水溶液中
の微粒子を正又は負に帯電させる帯電電極（７ｂ´）
と、該帯電電極（７ｂ´）の下流側で前記帯電した微粒
子を吸着する吸着電極（７ｂ''）とを備えさせるような
構成としたために、金属微粒子に限らず塵埃等の微粒子
をも除去することが可能となり、水又は水溶液中の如何
なる微粒子をも除去することができ、信頼性の向上を図
ることができる。

【００５１】請求項５記載の発明によれば、微粒子除去
手段（７）を、水又は水溶液中に混入されている微粒子
を氷核として氷を生成させ且つ該氷を管壁面に固着させ
ることによって前記水又は水溶液中から微粒子を除去す
るように、管壁面を冷却するような構成とし、微粒子を
氷内に閉込めた状態にして、該微粒子を水又は水溶液か
ら除去するようにしたために、製氷のメカニズムを有効
に利用して微粒子の除去を行うことができる。

【００５２】請求項６記載の発明によれば、微粒子除去
手段（７）を、冷却装置（１３）に接続させて、該冷却
装置（１３）から導入される冷媒を利用して管壁面を冷
却するような構成とし、熱交換器（５）において水又は
水溶液を冷却するための手段を有効に利用するようにし
たために、装置の大型化を来すことなく、請求項５記載
の発明の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の氷蓄熱装置における配管系統図で
ある。

【図２】微粒子除去部周辺の断面図である。

【図３】微粒子除去部の変形例を示す断面図である。

【図４】第１実施例の変形例における配管系統図であ
る。

【図５】第２実施例の氷蓄熱装置における配管系統図で
ある。

【図６】微粒子除去部の一部を省略した側面図である。

【図７】微粒子除去部の内部構造を示す断面図である。

【図８】第２実施例の変形例における配管系統図であ
る。

【図９】従来の氷蓄熱装置における配管系統図である。

【符号の説明】

（１） 氷蓄熱装置 （２） 循環路 （３） 蓄熱槽 （５） 熱交換器 （６） 過冷却解消部（過冷却解消手段） （７）（７´） 微粒子除去部（微粒子除去手段） （７ｂ） 電磁石（磁石手段） （７ｂ´） 正電極（帯電電極） （７ｂ''） 負電極（吸着電極） （１３） 冷凍機（冷却装置）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水又は水溶液と該水又は水溶液で生成さ
   れるスラリー状の氷とを貯蔵するための蓄熱槽（３）
   と、 冷却装置に接続され、前記水又は水溶液を過冷却状態ま
   で冷却するための熱交換器（５）と、 該熱交換器（５）と前記蓄熱槽（３）との間で前記水又
   は水溶液を強制循環させるための循環路（２）と、 該循環路（２）における熱交換器（５）の下流側に配設
   され、前記熱交換器（５）で冷却された前記水又は水溶
   液の過冷却状態を解消させて前記水又は水溶液を相変化
   させてスラリー状の氷にする過冷却解消手段（６）とを
   備えた氷蓄熱装置において、 前記熱交換器（５）の上流側には、前記循環路（２）内
   を流れる水又は水溶液中に混入されている微粒子を前記
   水又は水溶液中から除去する微粒子除去手段（７）が配
   設されていることを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 循環路（２）の少なくとも一部は２系統
   に分岐されており、各系統に微粒子除去手段（７），
   （７´）が夫々配設されており、一方の系統において製
   氷用の水又は水溶液が流通している状態にあっては、こ
   の系統の微粒子除去手段（７）において水又は水溶液中
   に混入されている微粒子が前記水又は水溶液中から除去
   されるようになっていると共に、他方の系統にあって
   は、除去した微粒子が循環路（２）から排出されるよう
   になっており、この動作が所定時間をもって交互に繰返
   して行われるように構成されていることを特徴とする請
   求項１記載の氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 微粒子除去手段（７）は、循環路（２）
   を流通する水又は水溶液中の金属微粒子に磁力を作用さ
   せて、この金属微粒子を吸着させる磁石手段（７ｂ）が
   備えられていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 微粒子除去手段（７）は、循環路（２）
   を流通する水又は水溶液中の微粒子を正又は負に帯電さ
   せる帯電電極（７ｂ´）と、該帯電電極（７ｂ´）の下
   流側で前記帯電した微粒子を吸着する吸着電極（７
   ｂ''）とを備えていることを特徴とする請求項１又は２
   記載の氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】 微粒子除去手段（７）は、水又は水溶液
   中に混入されている微粒子を氷核として氷を生成させ且
   つ該氷を管壁面に固着させることによって前記水又は水
   溶液中から微粒子を除去するように、管壁面を冷却する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１又は２
   記載の氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】 微粒子除去手段（７）は、冷却装置（１
   ３）に接続されていて、該冷却装置（１３）から導入さ
   れる冷媒を利用して管壁面が冷却されるように構成され
   ていることを特徴とする請求項５記載の氷蓄熱装置。