JPH065537Y2 - 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、零度℃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−5.8℃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
を解除することが有利である。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。

この装置において，過冷却状態が良好に解除されないま
ま蓄熱水槽に供給されると，蓄熱水槽内の水を水冷却器
に循環したり負荷側の熱交換器に循環したりするさい
に，その管路内で凍結を起こす原因となる。したがっ
て，過冷却水の連続流れからその過冷却状態が完全に解
除された氷−水スラリーを製造できる過冷却状態解除装
置が必要となる。しかも，この装置は，氷が氷塊に成長
して流れを止めたりすることのないようなものでなけれ
ばならない。

また，過冷却状態が解除された氷−水スラリーを該装置
から水槽水面に供給する場合にその供給位置が所定の位
置に定められていると，その位置に氷が山盛りになって
堆積し，やがては過冷却状態解除装置の位置まで積るよ
うな事態となって解除装置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〕

前記の目的を達成せんとする本考案の要旨とするところ
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，伝熱管の内壁温度を０℃以下で且つ−5.8℃以上の
温度に維持することによって該吐出口より零℃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とこの邪魔板
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
防護板とからなる過冷却状態解除装置を前記水槽の水面
より上に設置し，該邪魔板を回転可能に設置することに
よって邪魔板に衝突した後の流体を水槽水面に分配供給
するか，或いは固定された邪魔板に衝突した後の流体を
受けてこれを該水槽水面に分配するための分配手段を設
けた空調用製氷装置である。

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８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。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はボックス状のケーシング19内に収め
られ，このケーシング19の水冷却器２側の側壁が防護板
17を兼ねている。すなわち，水槽１の蓋20に開口21を設
け，この開口21の上に底部が開口したケーシング19をセ
ットし，このケーシング19の水冷却器２側の側壁に過冷
却水の吐出流を導入する開口22を設けたものであり，こ
の開口22をもつ側壁が防護板17を兼ねている。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。

第１図の装置において，水平方向に速度ベクトルをもつ
吐出流をその途中で遮るように配置された邪魔板16は支
軸23の回りに回転可能に設置されている。すなわち，吐
出流15が邪魔板16に衝突する衝突角が可変となるように
邪魔板16が設置されている。この邪魔板16の回転動作は
図示しないがモジュトロールモータ等によって行なう。

第２図および第３図は，邪魔板16の回転位置の変化によ
って邪魔板16に衝突したあとの流体（過冷却状態が解除
された氷−水スラリー）の分配状況を図解的に示したも
のである。第２図のように邪魔板16への吐出流の衝突面
が下向きになる場合と，第３図のように上向きになる場
合とでは，衝突したあとの流体の流れ方向は左右に振れ
ることになり，水槽の水面上に位置を変えて氷−水スラ
リーが供給されることになる。

第４図は，邪魔板16は固定し，この固定した邪魔板16に
衝突した後の落下流体を回転可能な分配板25で受ける例
を示したものである。すなわち固定邪魔板16に衝突して
過冷却状態が解除された氷−水スラリーの主落下流をい
ったん受けるように分配板25を配置し，この分配板25の
傾き角度と傾き方向が変えられるように支軸26で分配板
25を支持したものである。この分配板25の回転も図示し
ないがモジュトロールモータ等によって行なうことがで
きる。第５図は第４図の構成例において分配板25の傾き
の方向を変えた状態を示している。

第６図は，分配板25をケーシング19より下方の水槽内に
配置し，より大きな面積をもつものとした以外は，第４
図の例と実質的に同様の構成例を示しており，第７図は
その分配板25の傾きの方向が異なる状態を示している。

〔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
析出する。そして，水平方向にベクトルを持つ過冷却水
の吐出流15に対しその衝突角度を可変に邪魔板16を設置
したことによって，解除された氷−水スラリーを水槽の
面に分配して供給することができる。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
る。また，邪魔板16を固定したうえ分配板25を設けた態
様においては，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。またこの態様では分配板
25は邪魔板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によって邪魔板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。伝熱管５の吐出口14付近に氷が張
りつくと，その氷が過冷却水の流れに接して過冷却状態
を解除する引き金となり，伝熱管の凍結の原因となる。
防護板17はこれを防止する作用を果たす。

【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の例を示
す略断面図，第３図は邪魔板の傾きが異なる状態を示す
第２図同様の略断面図，第４図は本考案の過冷却状態解
除装置の更に他の例を示す略断面図，第５図は分配板の
傾きが異なる状態を示す第４図同様の略断面図，第６図
は本考案の過冷却状態解除装置の更に他の例を示す略断
面図，第７図は分配板の傾きが異なる状態を示す第６図
同様の略断面図である。 １……水槽，２……水冷却器，４……給水路，５……伝
熱管，14……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，23……邪魔板の支軸，25……分配板，26……分配板
の支軸。

Claims (2)

【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，伝熱管の内壁温度を０℃以下で且つ−5.8
   ℃以上の温度に維持することによって該吐出口より零℃
   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とこ
   の邪魔板から跳ね返る飛沫が伝熱管側に飛翔するのを遮
   るための防護板とからなる過冷却状態解除装置を前記水
   槽の水面より上に設置し，該吐出流が邪魔板に衝突する
   角度を可変に該邪魔板を回転可能に設置した空調用製氷
   装置。
2. 【請求項２】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，伝熱管の内壁温度を０℃以下で且つ−5.8
   ℃以上の温度に維持することによって該吐出口より零℃
   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とこ
   の邪魔板から跳ね返る飛沫が伝熱管側に飛翔するのを遮
   るための防護板とからなる過冷却状態解除装置を前記水
   槽の水面より上に設置し，該邪魔板に衝突した後の流体
   を受けてこれを該水槽水面に分配するための分配手段を
   設けた空調用製氷装置。