JPH0694272A

JPH0694272A - 潜熱蓄熱装置

Info

Publication number: JPH0694272A
Application number: JP4246574A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Watanabe; 裕渡邊; Katsuya Yamashita; 勝也山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2696046B2

Abstract

(57)【要約】【目的】連続製氷能力を確保すると共に、公共安全性及
び長期間の使用に際する経済性の向上を図ることにあ
る。【構成】蓄熱槽１内の水より凝固点が低く且つお互いに
混合、化合することのない比重が1.5 以上の不凍液４を
水２の凝固点以下に冷却する冷凍機10と、この冷凍機10
により冷却された不凍液を蓄熱槽内の水中に噴出させる
噴出ノズル11と、この噴出ノズル11により蓄熱槽内に流
出した不凍液を冷凍機10に送込む回収手段とを備え、蓄
熱槽内に流出した不凍液の冷熱により水を冷却凝固さ
せ、その凝固時の潜熱を蓄熱するようにした潜熱蓄熱装
置において、蓄熱槽１から水２あるいは水およびその氷
の２相混合体を取出して冷熱を負荷17にポンプ13により
配管15を通して供給すると共に、負荷と熱交換された水
を蓄熱槽に還流させ、その配管15の低部２箇所に水中に
滞留する不凍液４を回収する回収装置19をそれぞれ連通
させて設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば大規模な地域熱
供給プラントや高層建物の空調設備、特に冷房空調設備
のエネルギー源として主に夜間の電力を使用し、蓄熱槽
にシャーベット状の氷を成長させることにより冷熱を蓄
熱し、これを昼間、解氷して取出される冷熱を冷房空調
設備に利用するようにした潜熱蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業プラントや高層建築等におけ
る空調システムには、夜間の割安な電力を使用してヒー
トポンプ（冷凍機と同一、以下ＨＰと称す）により、冷
水や温水を生成して蓄熱し、これを主に昼間の空調に使
用するこで経済性を向上させた蓄熱型の空調システムが
提案されている。特に、最近では夏期昼間の冷房負荷が
急速に増大し、電力の安定供給が阻害される心配もあ
り、社会的にも夜間電力の活用が望まれる状況となりつ
つある。

【０００３】このような背景から潜熱蓄熱装置（氷蓄熱
装置）を有する空調設備が多数研究され、既に稼働状態
にあるが、現在では特に蓄熱容量が従来の水に比して飛
躍的に増大する氷蓄熱装置の実用化が着々と進められて
いる。

【０００４】その中で、第１の液体として水を使い、特
にシャーベット状態の氷を高効率に連続的に製造する手
法が提案されている。この氷蓄熱装置は、冷凍機０℃以
下に冷却された非水溶性の不凍液（第２の液体：主とし
て水より重い油性液体あるいは弗素系不活性液体等）を
熱媒体とし、これを水中に噴出して水と直接接触にて熱
交換する製氷方式である。

【０００５】この方式では、極めて熱伝達効率が高く、
蓄熱槽内に形成された氷は微細な氷粒状態となり、浮力
により上部へ移動するので常に０℃の低温の不凍液が接
触し、製氷を繰り返す。このため、製氷効率の高い最も
優れた特徴を有している。しかしながら、実際に運用す
る場合には以下に説明するような不具合が発生し、安定
した高効率製氷を継続したり、経済的運用等の面で幾つ
かの問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シャーベッ
ト状の氷を製造する直接接触方式の氷蓄熱装置として
は、以下のようなものが知られている。

【０００７】例えば図８に示す（米国特許第２９９６８
９４号公報より引用）氷蓄熱装置や図９に示す（特開平
２−９７８４５号公報より引用）氷蓄熱装置は、第１の
液体として水を、第２の液体として水より軽い油性液体
を使用し、冷凍機により冷却された第２の液体をポンプ
および配管により、蓄熱水槽底部に貯溜されている水の
中に吹き出す構成となっている。

【０００８】しかし、このような構成であると、不凍液
である第２の液体の密度が水と余り差がなかったり、ま
た水よりも軽いため、製造されたシャーベット状態の氷
の中に油性液体が混入してしまう。このため、蓄熱水槽
から直接冷水を取水し、冷房負荷へ送水することが困難
となり、また蓄熱水槽から冷熱を取出すには冷熱取出し
用の熱交換器が必要となったり、使用する油性液体の可
燃性が安全上問題になる。

【０００９】この欠点を改良した氷蓄熱装置としては、
図１０に示すような（特開平３−１４０７６７号公報よ
り引用）氷蓄熱装置がある。この氷蓄熱装置は、蓄熱水
槽の下部より第２の液体を回収し、これを冷凍機により
第１の液体である水の凝固点以下に冷却し、これを水槽
上部の空中より水槽中に噴出するものである。この場
合、水より重い第２の液体（油性液体）が水中を落下沈
殿する際、十分水と熱交換し、水槽下部より回収される
までにほぼ水温まで温度上昇する。従って、冷凍機での
冷凍効率を高く維持することが可能となる。

【００１０】しかしながら、低温である第２の液体を第
１の液体のシャベット状の氷（液との共存状態で水であ
れば０℃）の上部から流下させると０℃の氷の温度をさ
らに低下させ、且つ第２の液体が内部に含有される解氷
性が悪く、固く、重い氷の塊を形成してしまう。通常、
このような氷は第２の液体と第１の液体との界面に沈殿
してしまい浮上できない。従って、解氷性に優れたシャ
ーベット状態を製造することはできない。

【００１１】また、図１１に示す氷蓄熱装置（特願平３
−１７４７より引用）では、第２の液体（比重が１以上
の弗素系不活性液体）を噴出するが、この場合にも噴出
された第２の液体の比重が水に近い場合には前述の例と
同様に、第２の液体の微細粒子が水中やシャーベット状
態の氷内部に長時間停滞するので、第２の液体の十分な
分離が出来ない欠点がある。

【００１２】さらに、油性液体を使用する場合の可燃性
や、塩素を含む弗素化合物によるオゾン層破壊の危険性
を有しており、一般に広く用いるシステムとしては問題
がある。

【００１３】このように水より重い液体を第２の液体と
して使用すれば蓄熱水槽から直接取水するに際して有利
であるが、多かれかれ少なかれ冷熱を使用する冷房負荷
へ冷水を送る際に、第１の液体である水中に微小な粒子
として浮遊する第２の液体が送水配管系へ流出する。そ
の多くは送水配管系の底部に長期間に亘り滞留してしま
い、製氷のために使用する第２の液体の使用量を増加さ
せ、システムの経済性を損なう原因となっている。

【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、連続製氷能力を確保すると共に、公共安全性及び
長期間の使用に際する経済性の向上を図ることができる
潜熱蓄熱装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段を講じたものである。

【００１６】請求項１に対応する発明は、空調用蓄熱媒
体として液体の凝固時の潜熱を用いる蓄熱装置であっ
て、蓄熱槽内の第１の液体の中に第１の液体より凝固点
が低く且つお互いに混合、化合することのない不溶性の
第２の液体を第１の液体の凝固点以下に冷却する冷凍手
段と、この冷凍手段により冷却された第２の液体を前記
蓄熱槽内の第１の液体中に噴出させる流出手段と、この
流出手段により前記蓄熱槽内に流出した第２の液体を分
離回収する手段とを備え、第１の液体として水を用い、
第２の液体として比重が１．５以上の非水溶性の不凍液
を使用して前記蓄熱槽内に流出した第２の液体との熱交
換により第１の液体を冷却凝固させ、その凝固時の潜熱
を蓄熱するようにした潜熱蓄熱装置において、前記蓄熱
槽から第１の液体あるいは第１の液体およびその凝固体
の２相混合体を取出して冷熱を必要とする負荷にポンプ
により配管系を通して供給すると共に、前記負荷と熱交
換された第１の液体を前記蓄熱槽に還流させる冷熱供給
手段を設け、この冷熱供給手段の前記配管系の低部複数
箇所に第１の液体中に滞留する第２の液体を回収する回
収装置をそれぞれ連通させて設けたものである。

【００１７】請求項２に対応する発明は、空調用蓄熱媒
体として液体の凝固時の潜熱を用いる蓄熱装置であっ
て、蓄熱槽内の第１の液体の中に第１の液体より凝固点
が低く且つお互いに混合、化合することのない不溶性の
第２の液体を第１の液体の凝固点以下に冷却する冷凍手
段と、この冷凍手段により冷却された第２の液体を前記
蓄熱槽内の第１の液体中に噴出させる流出手段と、この
流出手段により前記蓄熱槽内に流出した第２の液体を分
離回収する手段とを備え、前記蓄熱槽内に流出した第２
の液体との熱交換により第１の液体を冷却凝固させ、そ
の凝固時の潜熱を蓄熱するようにした潜熱蓄熱装置にお
いて、第２の液体が前記蓄熱槽の底面部に落下し到達す
る領域を中心に第１の液体を強制的に対流させ且つその
領域が攪乱するように第１の液体を噴出させる噴出手段
を設けたものである。

【００１８】請求項３に対応する発明は、空調用蓄熱媒
体として液体の凝固時の潜熱を用いる蓄熱装置であっ
て、蓄熱槽内の第１の液体の中に第１の液体より凝固点
が低く且つお互いに混合、化合することのない不溶性の
第２の液体を第１の液体の凝固点以下に冷却する冷凍手
段と、この冷凍手段により冷却された第２の液体を前記
蓄熱槽内の第１の液体中に噴出させる流出手段と、この
流出手段により前記蓄熱槽内に流出した第２の液体を分
離回収する手段とを備え、前記蓄熱槽内に流出した第２
の液体との熱交換により第１の液体を冷却凝固させ、そ
の凝固時の潜熱を蓄熱するようにした潜熱蓄熱装置にお
いて、前記蓄熱槽の上部に第１の液体の冷却凝固体が堆
積する上部液面から浅い部分に解氷用の水を噴射する解
氷水供給ノズルを設けたものである。

【００１９】

【作用】従って、請求項１に対応する発明の潜熱蓄熱装
置にあっては、第１の液体として水を使用し、第２の液
体としてこれより比重が１．５倍以上大きい非水溶性の
不凍液を使用することにより、水中に噴出した不凍液は
重力により速やかに水中に落下し、蓄熱槽下部に集結さ
れるため、安定した連続製氷作用が得られる。また、冷
熱供給手段により蓄熱槽から冷水あるいは冷水および氷
の２相混合体を取出して冷熱を必要とする負荷にポンプ
により配管系を通して供給すると共に、負荷と熱交換さ
れた水を蓄熱槽に還流するが、水中に微小量滞留する不
凍液が長期に亘り配管内部に蓄積されるとこの不凍液の
消耗が加速される事態になるため、配管系の比較的低い
複数箇所に第１の液体中に滞留する不凍液を回収する回
収装置をそれぞれ連通させて設けることにより、長期に
亘り流出した不凍液が恒常的に回収され、不凍液の消耗
を最低限度に抑えることができる。

【００２０】また、請求項２に対応する発明の潜熱蓄熱
装置にあっては、第１の液体の凝固体は蓄熱槽内部に噴
出した第２の液体が引起こす対流の影響で第１の液体中
を回遊し互いに接触してある程度の大きさに成長する
と、その集合体は蓄熱槽の上部に浮上し、最終的に蓄熱
槽上部に貯溜部を形成するが、この集合体の一部が落下
している第２の液体に近付くと、その流れの中に巻込ま
れ、凝固体の中に第２の液体が浸入し、見掛け上の比重
が大きくなる。従って、比重が大きくなった凝固体は第
２の液体の落下流れと共に蓄熱槽底部に到達するが、そ
の到達領域を中心に噴出手段により第１の液体を強制的
に対流させ且つその領域が攪乱するように第１の液体を
噴出させることにより、凝固体は第２の液体の落下領域
より速やかに移動または噴流により細く分断されて吹飛
ばされる。これにより、第２の液体の落下領域より移動
した凝固体は時間の経過に伴い内部に捕獲された第２の
液体が重力により凝固体の外へ出てしまうので、浮力を
回復し、蓄熱槽上部へ上昇する。

【００２１】請求項３に対応する発明の潜熱蓄熱装置に
あっては、蓄熱槽の上部に第１の液体の冷却凝固体が堆
積する上部液面から浅い部分に解氷水供給ノズルを設け
て解氷用の水をほぼ水平方向または所定の角度をもって
噴射させることにより、凝固体を容易に且つ効率よく解
氷することが可能となり、解氷水の温度を所定温度まで
冷却することができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明による氷蓄熱装置の第１の実施例の構
成を示す断面図、図２は図１の不凍液の回収装置を示す
構成説明図である。

【００２３】図１において、１は内部に第１の液体とし
て水２が蓄えらる氷蓄熱槽で、この氷蓄熱槽１はその内
周壁面及び底面に断熱層３が形成され、またこの氷蓄熱
槽１の底部中央部には詳細を後述する第２の冷却媒体と
して使用される非水溶性不凍液（以下単に不凍液と呼
ぶ）４の貯溜部３２が形成されている。この不凍液４と
しては比重１．７〜１．８の例えばフロリナート（商品
名：スリーエム社）が使用される。

【００２４】また、５は不凍液循環系であり、この不凍
液循環系５は氷蓄熱槽１の底部の貯溜部３２に溜まって
いる不凍液４を吸込む吸込み配管６ａ、フィルタ７、循
環ポンプ８、分離器９、冷凍機１０及びこの冷凍機１０
より流出する不凍液４を氷蓄熱槽１内の水中に複数個の
冷媒噴射ノズル１１を介して噴出させる吐出し配管６ｂ
から構成されている。

【００２５】この吐出し配管６ｂを通して複数個の冷媒
噴射ノズル１１より氷蓄熱槽１内の水中に噴出される不
凍液４は、その冷熱エネルギを水に与えることで水の一
部が微小な氷粒子となり、この氷粒子を水槽上部に集合
させて雲のようなシャーベット状の氷１２を形成するも
のである。

【００２６】一方、１３は氷蓄熱槽１内の冷水あるいは
シャーベット状態の氷１２を先端に吸込みフィルタ１４
を取付けた送水配管１５を介して取水する送水ポンプで
あり、この送水ポンプ１３は取水中に含まれる不凍液４
を分離する分離装置１６を通して冷水あるいはシャーベ
ット状態の氷を空調冷房負荷１７に供給し、さらに空調
冷房負荷１７で冷熱を放出した後、送水配管１５を通し
て氷蓄熱槽１の上部空間部に配設された散水管１８より
水槽内に戻すものである。

【００２７】また、１９は送水ポンプ１３より冷水ある
いはシャーベット状態の氷を空調冷房負荷１７に供給す
る送水配管１５及び空調冷房負荷１７より氷蓄熱槽１に
熱交換された水を送込む送水配管１５の一部にそれぞれ
接続された不凍液回収装置である。この不凍液回収装置
１９は、図２に示すように送水配管１５のある区間の最
も低い位置に設置され、配管に対し不凍液４が流れ込む
開口部２０にて接続されている。この場合、図示はして
いないが、配管には断熱処理が施されている。また、不
凍液回収装置１９には回収槽２１内に溜まった不凍液４
の量を検出する液位計２２と連通管２３とが設けられ、
液位計２２により回収槽２１内の不凍液４が所定値を越
えると制御装置２４に制御指令を与えるようになってい
る。

【００２８】さらに、２５は不凍液回収装置１９の回収
槽２１底部に接続され、その先端部を氷蓄熱槽１の水中
に没入させて配設された回収配管で、この回収配管２５
の途中には制御装置２４により開閉制御される電動弁２
６が設けられている。

【００２９】次にこのように構成された第１の実施例に
よる氷蓄熱装置の作用について述べる。図１および図２
において、主に夜間の割安な電力を使用して不凍液循環
系５の循環ポンプ８を駆動すると、氷蓄熱槽１の底部の
貯溜部３２に溜まっている不凍液４が吸込み配管６ａ、
吐出し配管６ｂを通して循環する。この場合、冷凍機１
０にて冷却された不凍液４が氷蓄熱槽１内の底部より所
定の高さにして配設された吐出し配管６ｂの複数箇所に
設けられた冷媒噴射ノズル１１より水中に噴出すること
で、その冷熱エネルギにより水の一部が微小な氷粒子と
なり、この氷粒子が水槽上部に浮上し集合することで雲
のようなシャーベット状の氷１２が形成される。

【００３０】このように氷蓄熱槽１内で蓄積された冷熱
は、送水ポンプ１３により取水された冷水、あるいはシ
ャーベット状の氷として分離装置１６を通して空調冷房
負荷１７に送込まれ、ここで冷房需要に供された後、再
び氷蓄熱槽１内に戻される。

【００３１】この場合、送水ポンプ１３により取水され
た冷水あるいはシャーベット状の氷を空調冷房負荷１７
に送込む際、圧力損失を小さくする目的で比較的大口径
の配管を用いて低流速で送水されるので、毎日８時間程
度の運転であっても年間総水量は膨大な量となる。この
ため、送水配管１５にて沈殿滞留する不凍液量は長期間
では無視し得ない量となり、それらは配管の最も低い所
に重力の作用により集合する。

【００３２】第１の実施例では、図２に示すように送水
配管１５のある区間で最も低い所に不凍液回収装置１９
の開口部２０を接続するようにしているので、送水配管
１５の内部で沈殿した不凍液４は回収槽２１に流れ込み
貯溜される。この場合、回収槽２１内の貯溜状態は連通
管２３により確認することができ、また回収槽内に溜ま
った不凍液４の量は液位計２２により検出され、所定値
を越えると制御指令が制御装置２４に与えられる。従っ
て、制御装置２４がこの制御指令を受けて電動弁２６を
開制御することにより、回収槽２１内の不凍液４は液位
が所定の状態になるまで、回収配管２５を通して氷蓄熱
槽１に送られて回収される。

【００３３】このように第１の実施例では水に対して十
分に重く、かつ非水溶性で安定なフロリナートを不凍液
として使用し、また水中に浮遊し十分な分離ができない
まま配管内部で沈殿した不凍液４を自動的に回収する構
成としたので、高効率で公共的に安全な製氷を継続して
実施することができ、また使用する不凍液４の消耗を最
小限に止め、経済的で安定な潜熱蓄熱システムを得るこ
とができる。

【００３４】図３および図４は本発明の第２の実施例を
それぞれ示すもので、図３は本発明による氷蓄熱装置の
概略構成図、図４は図３の不凍液と水との噴出状態の説
明図である。

【００３５】図３および図４において、３１は底部３１
ａの片側に貯溜部３２が形成された氷蓄熱槽で、この氷
蓄熱槽３１内には第１の液体として水３３が収容されて
いる。３４は貯溜部３２に貯溜する第２の液体として使
用される非水溶性不凍液（例えばフロリナート）３５を
吸上げる循環ポンプであり、この循環ポンプ３４により
吸上げられた不凍液３５は冷凍機３６により水の凝固点
より低温に冷却され、氷蓄熱槽３１の側壁面を連通させ
て配設された配管３７を通してその先端に設けられた複
数の冷媒噴射ノズル３８より水中に噴出させる不凍液循
環系が構成されている。

【００３６】この場合、複数の冷媒噴射ノズル３８は、
不凍液を噴出した後、水３３と十分な熱交換を行うに必
要な高さ（第１の液体と第２の液体の界面位置からの高
さ）を確保した位置に設置される。従って、この高さ位
置に冷媒噴射ノズル３８を設置することにより、不凍液
が氷蓄熱槽３１の底部に形成された貯溜部３２に到達す
るまでにほぼ水温（製氷状態であれば０℃）まで温度上
昇することになる。

【００３７】一方、３９は氷蓄熱槽３１の上部側壁に設
けられた取水口４０より氷の流入を防止する金網などの
フィルタ４０ａを介して冷水を配管４２を通して取水す
るポンプで、このポンプ３９により取水された冷水は氷
蓄熱槽３１の貯溜部３２の上面に近接する位置に連通さ
せて配設された配管４２を通してその先端部に有する水
噴射ノズル４３より噴射させるようになっている。

【００３８】ここで、冷媒噴射ノズル３８より水中に不
凍液３５が噴出されるとその冷熱を水３３に与えること
で微小な氷粒子４４が生成され、これらが浮上して水面
下に集合することで雲のようなシャーベット状の氷４１
となる。次にこのような構成の氷蓄熱装置の作用を述べ
る。

【００３９】いま、循環ポンプ３４を駆動して貯溜部３
２に貯溜した不凍液３５が汲み上げられると、この不凍
液３５は冷凍機３６により低温状態に冷却された後、配
管３７を通して複数の冷媒噴射ノズル３８より氷蓄熱槽
３１内の水中に流出し、この不凍液３５に保有する冷熱
が水に与えられる。すると、氷蓄熱槽３１内の水３３は
微小な氷粒子４４となり、これらが浮上して集合するこ
とで雲のようなシャーベット状の氷４１となり、貯溜さ
れる。

【００４０】ここで、循環ポンプ３４により汲上げら
れ、冷媒噴射ノズル３８より氷蓄熱槽３１内に噴射され
た不凍液３５により生成された微小な氷粒子４４は、氷
蓄熱槽３１の対流４５にのせられて浮上するが、一部の
氷は不凍液３５に接触する程近付き氷内部に不凍液３５
が取込まれてしまう。従って、この不凍液３５を取込ん
だ氷４４は見掛けの比重が大きくなるため、不凍液３５
の流下と共に水槽底部３１ａに到達するが、この領域近
傍には水を噴射する水噴射ノズル４３が設けられている
ため、水噴射ノズル４３から流出する水による激しい攪
乱流４６が存在する。

【００４１】このため、不凍液の流下流れ４７と共に水
槽底部に到達した不凍液を取込んだ状態の氷は、この水
噴射ノズル４３より噴出する激しい攪乱流４６により速
やかに他の場所に吹飛ばされたり、細断される。

【００４２】他の場所へ移動した不凍液を取込んだ氷４
４は、その内部から徐々に不凍液を失い、見掛けの比重
を小さくして浮力を回復する。また、水噴射ノズル４３
への水の供給は不凍液を噴出する冷媒噴射ノズル３８の
配設位置から離れた水槽壁面の取水口４０より取水され
た配管４２およびポンプ３９を介して連続的に行われ
る。

【００４３】このため、水を噴出する水噴射ノズル４３
からの水流も氷蓄熱槽３１の内部に大きな対流４５を形
成し、微小な氷粒子４４はこの対流の効果により不凍液
の噴出、流下領域４８から遠くへ移動する。

【００４４】このように第２の実施例では、図４に示す
ように冷媒噴射ノズル３８より流出し落下する不凍液に
接触し、その内部に不凍液を捕獲したまま氷蓄熱槽３１
の底部３１ａの不凍液の落下領域４８の近傍に沈下し、
そのまま低温の不凍液を浴び続け、さらに内部に不凍液
を吸収して低温化し堅い氷の塊となるため、いつまでも
不凍液を捕獲し続ける現象に対し、氷蓄熱槽３１の底部
３１ａの不凍液の落下領域４８の近傍に水を噴出する水
噴射ノズル４３を設置し、常時水を噴出し、不凍液の落
下領域４８に水による激しい攪乱流を形成している。

【００４５】従って、冷媒噴射ノズル３８より流出し落
下する不凍液に巻込まれ、その内部に不凍液を捕獲した
まま氷蓄熱槽３１の底部３１ａの落下領域４８に到達し
た氷４４は水槽底部に到達した途端に激しい水の攪乱流
に晒され、分断されたり、水の流れに乗りながら不凍液
の落下領域より移動するので、不凍液の落下領域より移
動した氷は徐々に内部から不凍液を失い、浮力を回復し
て浮上する。

【００４６】このことにより、氷蓄熱槽３１の底部３１
ａに滞留しがちな内部に不凍液を含んだ氷を常に水の噴
流により形成される攪乱流にて滞留が防止されるので、
氷が滞留せず、不凍液が定常的に捕獲されてしまうこと
により発生する不凍液の循環量不足や、運転停止の状態
を防止することができる。

【００４７】特に、氷蓄熱槽３１の底面での不凍液の水
位が低下する場合には、不凍液の貯溜部３２より不凍液
３５と共に水を吸込んでしまい、この水が冷凍機３６の
内部で氷結して冷凍機３６を破損したり、運転を長時間
停止せざるを得ない状態となるが、本実施例ではこのよ
うな事態を未然に防ぐことができる。図５は本発明の第
３の実施例を示す構成説明図である。

【００４８】図５において、氷蓄熱槽５１の底部５１ａ
には比重量が水の１．５倍以上、凝固点が−２０℃以下
で且つ水に不溶解の冷媒５２が貯溜する貯溜部５３が形
成されている。この貯溜部５３に貯溜した冷媒は循環ポ
ンプ５４により吸上げられ冷凍機５５にて０℃以下に冷
却された後、氷蓄熱槽５１内部に連通させて設けられた
配管の先端部の冷媒噴射ノズル５６より水中に噴出させ
る冷媒循環系が形成されている。この冷媒噴射ノズル５
６より噴出する冷媒は、水中を落下する過程でその冷熱
を水に与えることにより、微小な氷粒子を生成するもの
である。この氷粒子は水槽上部に浮力により上昇し、こ
れらが集合することでシャーベット状の氷５７となる。

【００４９】一方、ビルの空調機等の空調負荷５８に対
しては、氷蓄熱槽５１の下部から冷水循環ポンプ５９に
より冷水あるいは氷粒子５７が供給され、この空調負荷
５８で熱交換して解氷した水は解氷水供給ノズル６０か
ら氷蓄熱槽５１に戻る冷却水循環系が形成されている。

【００５０】このような構成の氷蓄熱装置において、第
３の実施例では図６および図７に示すように氷蓄熱槽５
１の上部に多数の解氷水吹き出し孔６０ａを設けた解氷
水供給ノズル６０を水面６１より深さａの位置に配設す
るようにしたものである。

【００５１】この場合、解氷水吹き出し孔６０ａは水平
または水平線６２に対して±１５度傾け、また深さａと
しては氷蓄熱槽５１の高さ、大きさにより５〜３０cm位
としている。

【００５２】また、氷蓄熱槽５１内の液面上部の空間部
に風船状の保護膜６３が設置されている。この保護膜６
３はシャーベット状の氷５７が堆積している水面全域へ
の外気の侵入、対流を防止し、冷熱の拡散を抑制するも
のである。

【００５３】このように第３の実施例では、解氷水ノズ
ル６０を氷蓄熱槽５１の液面６１から浅い部分に埋没さ
せ、解氷水をほぼ水平方向に吹き出させて液面全域に解
氷水を供給することで、シャーベット状の氷を容易に且
つ効率良く解氷させると共に、液面の上部に保護膜６３
を設置し、外気との接触、熱交換を抑制することで、蓄
熱効率が高くなり、ひいては氷充填率の高い氷蓄熱シス
テムを得ることが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、連続
製氷能力を確保すると共に、公共安全性及び長期間の使
用に際する経済性の向上を図ることができる潜熱蓄熱装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である氷蓄熱装置の構成
を示す断面図。

【図２】同実施例において、不凍液回収系の構成図。

【図３】本発明の第２の実施例である氷蓄熱装置の概略
構成図。

【図４】同実施例において、不凍液と水との噴出状態の
説明図。

【図５】本発明の第３実施例である氷蓄熱装置の構成を
示す断面図。

【図６】同実施例における氷蓄熱槽の上部を拡大して示
す詳細図。

【図７】同実施例における解氷供給ノズルの詳細図。

【図８】従来の主要非水溶性不凍液を用いた直接接触方
式の氷蓄熱装置の第１の構成例を示す図。

【図９】同じく従来の氷蓄熱装置の第２の構成例を示す
図。

【図１０】同じく従来の氷蓄熱装置の第３の構成例を示
す図。

【図１１】同じく従来の氷蓄熱装置の第４の構成例を示
す図。

【符号の説明】

１……氷蓄熱槽、２……水、３……断熱層、４……非水
溶性不凍液、５……不凍液循環系、６ａ……吸込み配
管、６ｂ……吐出し配管、７……フィルタ、８……循環
ポンプ、９……分離器、１０……冷凍機、１１……冷媒
噴射ノズル、１２……シャーベット状の氷、１３……送
水ポンプ、１４……フィルタ、１５……送水配管、１６
……分離装置、１７……空調冷房負荷、１８……散水
管、１９……不凍液回収装置、２０……開口部、２１…
…回収槽２２……液位計、２３……連通管、２４……制
御装置、２５……回収配管、２６……電動弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空調用蓄熱媒体として液体の凝固時の潜
熱を用いる蓄熱装置であって、蓄熱槽内の第１の液体の
中に第１の液体より凝固点が低く且つお互いに混合、化
合することのない不溶性の第２の液体を第１の液体の凝
固点以下に冷却する冷凍手段と、この冷凍手段により冷
却された第２の液体を前記蓄熱槽内の第１の液体中に噴
出させる流出手段と、この流出手段により前記蓄熱槽内
に流出した第２の液体を分離回収する手段とを備え、第
１の液体として水を用い、第２の液体として比重が１．
５以上の非水溶性の不凍液を使用して前記蓄熱槽内に流
出した第２の液体との熱交換により第１の液体を冷却凝
固させ、その凝固時の潜熱を蓄熱するようにした潜熱蓄
熱装置において、前記蓄熱槽から第１の液体あるいは第
１の液体およびその凝固体の２相混合体を取出して冷熱
を必要とする負荷にポンプにより配管系を通して供給す
ると共に、前記負荷と熱交換された第１の液体を前記蓄
熱槽に還流させる冷熱供給手段を設け、この冷熱供給手
段の前記配管系の低部複数箇所に第１の液体中に滞留す
る第２の液体を回収する回収装置をそれぞれ連通させて
設けたことを特徴とする潜熱蓄熱装置。
【請求項２】空調用蓄熱媒体として液体の凝固時の潜
熱を用いる蓄熱装置であって、蓄熱槽内の第１の液体の
中に第１の液体より凝固点が低く且つお互いに混合、化
合することのない不溶性の第２の液体を第１の液体の凝
固点以下に冷却する冷凍手段と、この冷凍手段により冷
却された第２の液体を前記蓄熱槽内の第１の液体中に噴
出させる流出手段と、この流出手段により前記蓄熱槽内
に流出した第２の液体を分離回収する手段とを備え、前
記蓄熱槽内に流出した第２の液体との熱交換により第１
の液体を冷却凝固させ、その凝固時の潜熱を蓄熱するよ
うにした潜熱蓄熱装置において、第２の液体が前記蓄熱
槽の底面部に落下し到達する領域を中心に第１の液体を
強制的に対流させ且つその領域が攪乱するように第１の
液体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴とする潜
熱蓄熱装置。
【請求項３】空調用蓄熱媒体として液体の凝固時の潜
熱を用いる蓄熱装置であって、蓄熱槽内の第１の液体の
中に第１の液体より凝固点が低く且つお互いに混合、化
合することのない不溶性の第２の液体を第１の液体の凝
固点以下に冷却する冷凍手段と、この冷凍手段により冷
却された第２の液体を前記蓄熱槽内の第１の液体中に噴
出させる流出手段と、この流出手段により前記蓄熱槽内
に流出した第２の液体を分離回収する手段とを備え、前
記蓄熱槽内に流出した第２の液体との熱交換により第１
の液体を冷却凝固させ、その凝固時の潜熱を蓄熱するよ
うにした潜熱蓄熱装置において、前記蓄熱槽の上部に第
１の液体の冷却凝固体が堆積する上部液面から浅い部分
に解氷用の水を噴射する解氷水供給ノズルを設けたこと
を特徴とする潜熱蓄熱装置。