JPH0641062Y2 - 空調用製氷装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，零℃以下に冷却された過冷却水から微細な氷
を連続的に析出させて氷−水スラリーを製造し，これを
冷房用の冷熱源として蓄えるようにする空調用製氷装置
に関する。

〔考案の背景〕

空調用蓄熱水槽に氷を蓄えることによって冷熱を潜熱の
形態で蓄熱するいわゆる氷蓄熱方式には製氷法の相違に
より蓄える氷の形態がソリッド状（氷塊状）のものとリ
キッド状（微細な氷が水に懸濁した状態）のものがあ
る。両者の方式にはそれぞれ得失があるが，後者のいわ
ゆるシャーベット状の氷−水スラリーを蓄熱水槽に蓄え
る方式として，出願人は既に特願昭62-47770号，特願昭
62-62681号，特願昭62-102994号，特願昭62-228800号，
特願昭62-245930号，実願昭62-30383号，実願昭62-1811
76〜８号，実願昭62-192012等において，零℃以下に冷
却された過冷却水を連続流れとして製造し，この連続流
れの過冷却水の過冷却状態を瞬時に解除することによっ
て微細な氷が分散した蓄熱に適したリキッドアイスを製
造する発明考案を提案した。

また本考案者らは，特願昭62-271922号において，水と
接触する管壁温度が−58℃以下とはならない温度（ただ
し零℃以下）に伝熱管を冷却すれば，水流のレイノルズ
数（つまり流速や管径），冷却される前の水温，冷却後
の水温等とは無関係に過冷却水が連続的に製造できるこ
とを明らかにした。

水冷却器で過冷却水を連続して作り，この過冷却水の連
続流れから微細な氷を析出させて蓄熱水槽で蓄える場合
に，水冷却器の伝熱管から過冷却水を一たん大気中に吐
出させ，その落液過程または流れ過程でその過冷却状態
を解除することが遊離である。すなわち，過冷却水の連
続流れから氷−水スラリーの連続流れに瞬時に変換する
のである。このための装置を過冷却状態解除装置と呼
ぶ。これには，過冷却水の連続流れを途中で遮る邪魔板
を用いるのが便宜である。そのさい，邪魔板に衝突して
過冷却邪魔板が解除された氷−水スラリーが水槽水面に
定位置で供給されると，その位置に氷が山盛りになって
堆積する現象が生じ，やがては邪魔板の位置まで積るよ
うな事態となって過冷却事態解除の機能を麻痺させた
り，ひいては伝熱管の吐出口まで氷が成長して伝熱管の
凍結を引き起こす原因に成り兼ねない。

〔考案の目的〕

本考案の目的は，過冷却状態解除装置に要求される機能
を簡単な構成によって達成しながら水槽水面に氷−水ス
ラリーを分配供給できる装置を提供することにある。

〔考案の要旨〕

前記の目的は，水がその中を通水する伝熱管を管外壁か
ら冷却するようにした水冷却器を水槽水面より上方に設
置し，該伝熱管の吐出口をほぼ横方向に向けて大気に開
放すると共に該水槽の水を前記伝熱管に連続供給する給
水路を形成し，該吐出口より零℃以下の過冷却水をほぼ
水平方向に連続的に吐出させる構成とし，この過冷却水
の吐出流を途中で遮る邪魔板を設けると共に，この邪魔
板に衝突した後の流体を受けこれを該吐出流と平行方向
および直角方向に案内しながら該水槽に落下させるスベ
リ台を設置したことを特徴とする本考案の空調用製氷装
置によって達成される。

以下に図面の実施例に従って本考案の内容を具体的に説
明する。

〔実施例〕

第１図は本考案に従う空調用製氷装置の一例を示したも
のであり，特に冷房シーズンにおいて水槽１内にシャー
ベット状の氷を蓄えることによって大量の冷熱を蓄える
ようにしたものである。製氷は例えば夜間電力を利用し
て行ない，蓄えられた冷熱（つまり零℃近辺の水）が建
物内の空気調和器群Ｅ等に循環供給される。第１図にお
いて１は水槽,2は水冷却器であり，水槽１内の水は循環
ポンプ３によって水冷却器２に供給される。すなわち，
循環ポンプ３によって水槽１内の水の一部が水供給管路
４を経て水冷却器２に連続供給され，ここで零℃以下に
冷却された過冷却水の連続流れが製造される。図示の例
では水冷却器２は多数本の伝熱管５の管内に水を通水す
るようにしたシエルアンドチューブ型熱交換器が使用さ
れている。すなわち，シエル６内を仕切り壁7,8で仕切
って冷却室９を構成し，この冷却室９内に多数本の伝熱
管５を貫通させ，この伝熱管５内に通水すると共に管外
の冷却室９に冷媒を供給して管内を連続通水する水を零
℃以下に冷却する。そのさい冷却室９をヒートポンプの
蒸発器として機能させるように冷凍サイクルを構成す
る。すなわち，圧縮機10,凝縮器11,膨張弁12および該冷
却室９の蒸発器との間を冷媒配管し，冷却室９で蒸発す
る冷媒の圧を一定に維持することによって各伝熱管５を
零℃以下の一定の温度に冷却することができる。なお，
このような冷凍サイクルに代えて冷却室９内に冷凍機か
ら所定温度のブラインを供給する構成としてもよい。既
述のように本考案者らは特願昭62-271922号において，
水と接触する管壁温度が−5.8℃以下とはならない温度
（ただし零℃以下）に伝熱管５を冷却すれば，水流のレ
イノズル数（つまり流速や管径），冷却される前の水
温，冷却後の水温等とは無関係に過冷却水が連続的に製
造できることを明らかにした。したがって，冷却器２に
おける伝熱管５の内壁温度がどの地点でも−5.8℃以下
とはならない温度（ただし零℃以下）に制御する。この
ようにして，水冷却器２内の伝熱管５では凍結を起こす
ことなく各伝熱管の吐出口14から過冷却水を連続流れと
して取り出すことができる。

本考案においては，水冷却器２を水槽１の水面より上方
に設置すると共に伝熱管５の吐出口14をほぼ横方向に向
けて大気に開放し，この吐出口14から過冷却水の吐出流
15が水槽水面より上方においてほぼ水平方向に噴出する
ようにする。そしてこの過冷却水の吐出流15を途中で遮
る邪魔板16とこの邪魔板16から跳ね返る飛沫が伝熱管側
に飛翔するのを遮るための防護板17とからなる過冷却状
態解除装置18を水槽１の水面より上に設置する。図示の
例では，邪魔板16と防護板17は後述の第２〜３図で示す
ように一体品となっており，この一体品がボックス状の
ケーシング19内に収められている。ケーシング19は，水
槽１の蓋20に設けた開口の上にセットされ，このケーシ
ング19の一方の側壁に水冷却器２が，その吐出口14をケ
ーシング内に開口させて，設置されている。水槽の蓋20
およびケーシング19は冷熱が大気に放散するのを防止す
る役割を果している。邪魔板16の下方には，この邪魔板
に衝突した後の流体を受けこれを吐出流と平行方向およ
び直角方向に案内しながら水槽に落下させるようにした
分配装置21が設置されている。

第２図は，第１図の過冷却状態解除装置18と分配装置21
を拡大して示したものである。解除装置18は，垂直な板
からなる邪魔板16の前面に防護板17を取付けたものであ
るが，この防護板17には過冷却水の吐出流が通過する開
口22が設けてある。第３図は第２図の矢視部の断面を示
したものであるが，この図に見られるように，邪魔板16
と防護板17とは所定の間隙を明けて対向配置され，両者
の間には下方に開口23が設けてある。したがって過冷却
水の吐出流は防護板17の開口22を通じて邪魔板16に衝突
し，この衝突によって過冷却状態が解除されて微細な氷
を析出した氷−水スラリーは開口23を通じて下方に落下
する。そのさい，防護板17は邪魔板16からの跳ね返りを
受け止め，その衝撃によって一層過冷却状態を解除する
と共に水冷却器２の吐出口の方向に向かって飛沫が飛び
散るのを防止する。防護板17の下縁部分24を邪魔板16の
側にむけてやや傾斜させておくと，邪魔板16に衝突した
後の流体の主流がこの下縁傾斜部分に衝突し，流体はジ
グザグに衝突を繰り返して落下するので，過冷却状態が
一層良好に達成される。この場合，防護板17に設ける開
口22は出来るだけ小さいものとし，水冷却器２からの吐
出流は防護板17の下縁部分24には当たらないようにし
て，この下縁部分24には該開口22を設けないようにして
おくこともできる。

このような構成によって，邪魔板16と防護板17との間の
下部開口23からほぼ垂直方向に氷−水スラリーが落下す
る。本考案ではこの落下する氷−水スラリーを受ける位
置に分配装置21をセットする。この分配装置21は，水冷
却器２からの吐出流に平行な方向Ｌと，これに直角な方
向Ｗとに氷−水スラリーをスベリ台方式で分配するよう
にしたものであり，図示の例では,L方向に稜線25をもっ
てこれから両側に下降するスベリ台26a,26bを設けたも
のである。スベリ台26a,26bはＬ方向に十分な幅をもっ
た板からなり，その下縁には反り返り縁27a,27bが設け
てある。これをその稜線25が水冷却器２の吐出流の主流
とほぼ同一垂直面となるように解除装置18の下方にセッ
トすることによって，稜線25で氷−水スラリーの落下流
が両側のスベリ台26a,26bにＷ方向に分流され，反り返
り縁27a,27bによってＬ方向にその幅を拡げてこれから
落下する。したがって，解除装置18から落下する氷−水
スラリーはこの分配装置21によってＬ方向およびＷ方向
に分配されてから水槽１に落下する。

〔作用効果〕

本考案によると，過冷却水の吐出流15が邪魔板16に衝突
することによって，その衝突エネルギーが過冷却状態を
解除するエネルギーとして作用して過冷却状態が瞬時に
解除される。この瞬時の解除によって微細な氷が無数に
析出し，氷−水スラリーとなって下方に落下する。そし
てこの氷−水スラリーの落下流はスベリ台26a,26bによ
って吐出流に平行な方向および直角方向に分配されなが
ら水槽に落下する。したがって氷−水スラリーが水槽水
面の一箇所に堆積することが防止され，より広い水槽面
積にわたって氷−水スラリーを分配することができる。
またスベリ台26a,26bは流体が邪魔板16に衝突したあと
水槽面に落下するまでの時間を稼ぐことができる。した
がって，過冷却状態が解除されるに必要な時間が十分に
取れることになる。また，防護板17は邪魔板16から跳ね
返った飛沫が伝熱管５の吐出口14の付近に飛来すること
を防止するから，該飛沫が伝熱管５の吐出口14付近に付
着してこれが成長することが防止できる。このようにし
て本考案は，稼働部分がなく装置構成が単純で故障のな
い過冷却状態解除装置および分配装置を提供するもので
あり，空調用製氷に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に従う空調用製氷装置の全体例を示す略
断面図，第２図は本考案の過冷却状態解除装置およびス
ベリ台方式の分配装置の例を示す斜視図，第３図は第２
図の過冷却状態解除装置の矢視部の断面図である。 １……水槽,2……水冷却器,4……給水路,5……伝熱管,1
4……伝熱管の吐出口， 15……過冷却水の吐出流,16……邪魔板， 17……飛沫の跳ね返り防止用の防護板， 21……分配装置,26……スベリ台,27……反り返り縁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水がその中を通水する伝熱管を管外壁から
   冷却するようにした水冷却器を水槽水面より上方に設置
   し，該伝熱管の吐出口をほぼ横方向に向けて大気に開放
   すると共に該水槽の水を前記伝熱管に連続供給する給水
   路を形成し，該吐出口より零℃以下の過冷却水をほぼ水
   平方向に連続的に吐出させる構成とし，この過冷却水の
   吐出流を途中で遮る邪魔板を設けると共に，この邪魔板
   に衝突した後の流体を受けこれを該吐出流と平行方向お
   よび直角方向に案内しながら該水槽に落下させるスベリ
   台を設置したことを特徴とする空調用製氷装置。