JPH07104083B2 - 冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置 - Google Patents
冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置Info
- Publication number
- JPH07104083B2 JPH07104083B2 JP2409168A JP40916890A JPH07104083B2 JP H07104083 B2 JPH07104083 B2 JP H07104083B2 JP 2409168 A JP2409168 A JP 2409168A JP 40916890 A JP40916890 A JP 40916890A JP H07104083 B2 JPH07104083 B2 JP H07104083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- water
- heat storage
- mixer
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C1/00—Producing ice
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷媒噴出式氷利用蓄熱
方法及び装置に関し、とくに液相冷媒を水と共に噴出さ
せた後気化する冷媒に水を直接に接触させて凝固させる
方式の冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置に関する。
方法及び装置に関し、とくに液相冷媒を水と共に噴出さ
せた後気化する冷媒に水を直接に接触させて凝固させる
方式の冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液相の難水溶性冷媒（非水溶性冷媒を含
む。以下、単に冷媒と呼ぶ場合がある）に水を直接に接
触させ、蒸発する冷媒の気化潜熱により水を冷却して氷
に変える原理に基づいた直接接触熱交換が、蓄熱装置小
型化の観点から注目されている。従来提案された具体的
構造には、次の３方式がある。
む。以下、単に冷媒と呼ぶ場合がある）に水を直接に接
触させ、蒸発する冷媒の気化潜熱により水を冷却して氷
に変える原理に基づいた直接接触熱交換が、蓄熱装置小
型化の観点から注目されている。従来提案された具体的
構造には、次の３方式がある。
【０００３】図８の吹込み方式：冷媒液管１２から液相
冷媒を水タンク１内の冷水２ｂ中に吹込んでシャーベッ
ト状氷２ａを作る。
冷媒を水タンク１内の冷水２ｂ中に吹込んでシャーベッ
ト状氷２ａを作る。
【０００４】図９の個別ノズル方式：冷媒液管１２から
の液相冷媒と冷水戻り管１８からの冷水とを水タンク１
内の個別ノズル、即ち冷媒ノズル４及び水ノズル５によ
り水タンク１内に吹込み、水とシャーベット状氷との混
合物２を作る。
の液相冷媒と冷水戻り管１８からの冷水とを水タンク１
内の個別ノズル、即ち冷媒ノズル４及び水ノズル５によ
り水タンク１内に吹込み、水とシャーベット状氷との混
合物２を作る。
【０００５】図１０のチャンバー方式：水タンク１内の
水面上の空間に設けたチャンバー２５内で水と冷媒とを
混合し、生成した氷のスラリーをチャンバー下部開口か
ら水上へ流出させ、気化した冷媒ガスをチャンバー上部
開口から冷媒ガス出口管６へ流出させる。
水面上の空間に設けたチャンバー２５内で水と冷媒とを
混合し、生成した氷のスラリーをチャンバー下部開口か
ら水上へ流出させ、気化した冷媒ガスをチャンバー上部
開口から冷媒ガス出口管６へ流出させる。
【０００６】図８の吹込み方式の動作の概略を冷房の場
合について説明する。冷媒液管１２から水タンク１内へ
噴出され冷水を氷らせることにより気化した冷媒ガス
は、冷媒ガス出口管６から吸い出され、圧縮器７で圧縮
され、吐出冷媒ガス管８を介して冷媒凝縮器９へ送られ
液化された後膨張装置１１を介して冷媒液管１２へ戻
り、冷媒の熱サイクルを閉じる。冷媒凝縮器９は冷水管
９により冷却される。水タンク１内の蓄熱した冷水は、
タンク下部から冷水出口管１４を介して冷水循環ポンプ
１５によって吸いだされ、冷水熱交換器１６で負荷配管
１７を冷却した後、冷水戻り管１８を介して水タンク１
へ戻り、冷水の１サイクルを閉じる。冷媒ガス出口管６
には、水滴分離用のエリミネータ１３を設けることがで
きる。
合について説明する。冷媒液管１２から水タンク１内へ
噴出され冷水を氷らせることにより気化した冷媒ガス
は、冷媒ガス出口管６から吸い出され、圧縮器７で圧縮
され、吐出冷媒ガス管８を介して冷媒凝縮器９へ送られ
液化された後膨張装置１１を介して冷媒液管１２へ戻
り、冷媒の熱サイクルを閉じる。冷媒凝縮器９は冷水管
９により冷却される。水タンク１内の蓄熱した冷水は、
タンク下部から冷水出口管１４を介して冷水循環ポンプ
１５によって吸いだされ、冷水熱交換器１６で負荷配管
１７を冷却した後、冷水戻り管１８を介して水タンク１
へ戻り、冷水の１サイクルを閉じる。冷媒ガス出口管６
には、水滴分離用のエリミネータ１３を設けることがで
きる。
【０００７】吹込み方式の図示例の負荷側では、負荷配
管１７内の冷やされた空気が送風機２１によって空調機
２２へ送られ、冷房機能を果たす。また図示例の冷水戻
り管１８に設けられた冷却器２０は、冷媒液管１２から
三方弁１９で分岐された分岐管に結合されている。図中
の符号９ａは、凝縮器９から滴下する冷媒液を受け止め
るための受液器を示す。暖房の場合には、凝縮器９が熱
を吸収してこれを冷媒に与え、冷媒がその熱を水タンク
１内の水に伝えてこれを温水とするようにすればよい。
管１７内の冷やされた空気が送風機２１によって空調機
２２へ送られ、冷房機能を果たす。また図示例の冷水戻
り管１８に設けられた冷却器２０は、冷媒液管１２から
三方弁１９で分岐された分岐管に結合されている。図中
の符号９ａは、凝縮器９から滴下する冷媒液を受け止め
るための受液器を示す。暖房の場合には、凝縮器９が熱
を吸収してこれを冷媒に与え、冷媒がその熱を水タンク
１内の水に伝えてこれを温水とするようにすればよい。
【０００８】図９及び図１０の方式の動作は、図８に関
する以上の説明から当業者には明らかである。
する以上の説明から当業者には明らかである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記図８の吹込み方式
には、水タンク１内の冷水中に氷が増えてくると、氷が
水面に浮いて冷媒と水との混合を阻害し、その後の氷生
成の邪魔になり熱交換性能即ち製氷性能の低下を招く欠
点がある。この欠点を解決するため、流動化剤を添加し
て柔らかなシャーベット状氷２ａを生成させることが提
案されている。流動化剤としては、エチレングリコール
やプロピレングリコール等が使われる。これ等の流動化
剤は、不凍液としての性質を持ち冷水の凝固点を０°Ｃ
以下に下げるので、冷媒蒸発温度が低下し冷凍サイクル
の運転効率（ＣＯＰ等）が悪化する問題点を有する。ま
た、流動化剤の使用は、単にコスト増を招くだけでなく
設備修理時等に冷水を排出する際に環境上の問題を生ず
るおそれもある。
には、水タンク１内の冷水中に氷が増えてくると、氷が
水面に浮いて冷媒と水との混合を阻害し、その後の氷生
成の邪魔になり熱交換性能即ち製氷性能の低下を招く欠
点がある。この欠点を解決するため、流動化剤を添加し
て柔らかなシャーベット状氷２ａを生成させることが提
案されている。流動化剤としては、エチレングリコール
やプロピレングリコール等が使われる。これ等の流動化
剤は、不凍液としての性質を持ち冷水の凝固点を０°Ｃ
以下に下げるので、冷媒蒸発温度が低下し冷凍サイクル
の運転効率（ＣＯＰ等）が悪化する問題点を有する。ま
た、流動化剤の使用は、単にコスト増を招くだけでなく
設備修理時等に冷水を排出する際に環境上の問題を生ず
るおそれもある。
【００１０】図９の個別ノズル方式では、冷媒と水との
接触熱交換が主に水面上で行われるため、氷が水面に浮
くことによる上記欠点は回避できる。しかし、別の難点
がある。それは、ガストラップ（図１の符号９ａ）等で
いわゆるフラッシュガスとしての気相冷媒が生じ、冷媒
ノズル４を通る冷媒が気相と液相の二相流となるため、
通常のノズルでは遠心力が低下し、ノズル出口における
冷媒の広がりが不十分となる。そのため、氷の量が増え
るにつれて冷媒ノズル４の直下に氷の山が必然的に生
じ、水と冷媒との接触熱交換が悪くなり、やはり冷媒蒸
発温度が低下し、性能が低下する。一旦氷の山ができる
と、冷媒と水との接触熱交換が加速度的に悪化し性能低
下が急速に進む。この現象は、実験的に確認されてい
る。
接触熱交換が主に水面上で行われるため、氷が水面に浮
くことによる上記欠点は回避できる。しかし、別の難点
がある。それは、ガストラップ（図１の符号９ａ）等で
いわゆるフラッシュガスとしての気相冷媒が生じ、冷媒
ノズル４を通る冷媒が気相と液相の二相流となるため、
通常のノズルでは遠心力が低下し、ノズル出口における
冷媒の広がりが不十分となる。そのため、氷の量が増え
るにつれて冷媒ノズル４の直下に氷の山が必然的に生
じ、水と冷媒との接触熱交換が悪くなり、やはり冷媒蒸
発温度が低下し、性能が低下する。一旦氷の山ができる
と、冷媒と水との接触熱交換が加速度的に悪化し性能低
下が急速に進む。この現象は、実験的に確認されてい
る。
【００１１】図１０のチャンバー方式は、チャンバー２
５内部で冷媒と水とを混合することによって、熱交換性
能の低下防止を狙ったものである。しかし、生成した氷
を水と共にチャンバー２５下部の開口から流下させる構
造としているので、氷の量が増えるに伴いチャンバー開
口部の下に氷の山が出来ることは避け難い。氷の山を崩
れやすくするためには、流動化剤を加える必要がある。
５内部で冷媒と水とを混合することによって、熱交換性
能の低下防止を狙ったものである。しかし、生成した氷
を水と共にチャンバー２５下部の開口から流下させる構
造としているので、氷の量が増えるに伴いチャンバー開
口部の下に氷の山が出来ることは避け難い。氷の山を崩
れやすくするためには、流動化剤を加える必要がある。
【００１２】また、チャンバー２５は構造が複雑であっ
て単に製作コストが嵩むだけでなく、冷媒との混合のた
めチャンバー内部に常時水を保持し且つ上部開口から溢
れずしかも下部開口から流下しないように設計し且つ設
計の意図通りに機能させることは、実際上は困難であ
る。なぜなら，運転状態により冷媒や水の流量が変化す
るからである。
て単に製作コストが嵩むだけでなく、冷媒との混合のた
めチャンバー内部に常時水を保持し且つ上部開口から溢
れずしかも下部開口から流下しないように設計し且つ設
計の意図通りに機能させることは、実際上は困難であ
る。なぜなら，運転状態により冷媒や水の流量が変化す
るからである。
【００１３】本発明は，従来技術の上記欠点を解決する
もので、その目的は冷媒と水とを混合した後ノズルから
噴出する方式の冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置を提
供するにある。
もので、その目的は冷媒と水とを混合した後ノズルから
噴出する方式の冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置を提
供するにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】単に氷点下の冷媒と水と
を混合したのでは混合直後に水は凍結するが、本発明者
は、冷媒の圧力を適当に選択すれば、その凍結を防止し
しかもノズル通過後に水を凝固させ得ることに着目し
た。すなわち、ノズルの上流で冷媒圧力を水の凝固点に
対する冷媒の飽和圧力より高く保ちながら冷媒と水とを
混合し、ノズル通過後に冷媒圧力を前記飽和圧力以下に
低下させれば、冷媒は水と混合時に液相を保って蒸発し
ないので混合直後における水の凍結を防止することがで
き、しかもノズル通過後に冷媒を広い範囲に分散させな
がら蒸発させこれと接触する水滴を氷らせて製氷するこ
とが可能になる。
を混合したのでは混合直後に水は凍結するが、本発明者
は、冷媒の圧力を適当に選択すれば、その凍結を防止し
しかもノズル通過後に水を凝固させ得ることに着目し
た。すなわち、ノズルの上流で冷媒圧力を水の凝固点に
対する冷媒の飽和圧力より高く保ちながら冷媒と水とを
混合し、ノズル通過後に冷媒圧力を前記飽和圧力以下に
低下させれば、冷媒は水と混合時に液相を保って蒸発し
ないので混合直後における水の凍結を防止することがで
き、しかもノズル通過後に冷媒を広い範囲に分散させな
がら蒸発させこれと接触する水滴を氷らせて製氷するこ
とが可能になる。
【００１５】図１から図３までに示す実施例を参照する
に、本発明による冷媒噴出式氷利用蓄熱方法は、断熱構
造水タンク１内の水面上空間の圧力P2を水の凝固点に対
する難水溶性冷媒の飽和圧力P0以下とし（P 2 ≦P 0 ）、液
相の前記冷媒と水とを前記飽和圧力P0より高い圧力P
1（P0＜P1）で混合し、前記冷媒と水との混合液を前記
水タンク１内の水面上空間に配置したノズル32から下向
き末広がりの複数方向へ分散させて噴出し、水と共に噴
出した冷媒を前記タンク内空間圧力P2に対するその飽和
温度で気化させその気化熱により水をシャーベット状に
凝固させ且つ前記水タンクの水面上の広範囲に分散落下
させてなる構成を用いる。
に、本発明による冷媒噴出式氷利用蓄熱方法は、断熱構
造水タンク１内の水面上空間の圧力P2を水の凝固点に対
する難水溶性冷媒の飽和圧力P0以下とし（P 2 ≦P 0 ）、液
相の前記冷媒と水とを前記飽和圧力P0より高い圧力P
1（P0＜P1）で混合し、前記冷媒と水との混合液を前記
水タンク１内の水面上空間に配置したノズル32から下向
き末広がりの複数方向へ分散させて噴出し、水と共に噴
出した冷媒を前記タンク内空間圧力P2に対するその飽和
温度で気化させその気化熱により水をシャーベット状に
凝固させ且つ前記水タンクの水面上の広範囲に分散落下
させてなる構成を用いる。
【００１６】また、本発明による冷媒噴出式氷利用蓄熱
装置は、難水溶性冷媒液の気化熱により水を凝固させる
方式の蓄熱装置において、水の凝固点に対する難水溶性
冷媒の飽和圧力P0以下の内圧P2 （P 2 ≦P 0 ）に保たれた断
熱構造水タンク１、液相の前記冷媒と水とを前記飽和圧
力P0より高い圧力P1（P0＜P1）で混合する混合器30、前
記タンク１内の水面上空間に配置され且つ前記混合器30
に連通された入口と下向き末広がりの複数方向へ向け開
口する出口とを有するノズル32を備えてなる構成を用い
る。
装置は、難水溶性冷媒液の気化熱により水を凝固させる
方式の蓄熱装置において、水の凝固点に対する難水溶性
冷媒の飽和圧力P0以下の内圧P2 （P 2 ≦P 0 ）に保たれた断
熱構造水タンク１、液相の前記冷媒と水とを前記飽和圧
力P0より高い圧力P1（P0＜P1）で混合する混合器30、前
記タンク１内の水面上空間に配置され且つ前記混合器30
に連通された入口と下向き末広がりの複数方向へ向け開
口する出口とを有するノズル32を備えてなる構成を用い
る。
【００１７】
【作用】図４の冷媒熱サイクルを参照して本発明の原理
を説明する。冷媒は、飽和液線ＳＬとその左方において
液相であり、飽和ガス線ＳＧの右方において過熱状態の
気相であり、飽和液線ＳＬと飽和ガス線ＳＧとの間にお
いて潜熱を奪いながら蒸発する湿り気相にある。以下の
説明において冷媒の例としてノルマルペンタンの場合に
ついて述べるが、本発明において使われる冷媒はノルマ
ルペンタンに限定されるものではなく、ノルマルブタ
ン、イソブタンその他の適当な冷媒を使用することがで
きる。図４に示されるように、水の凝固点０°Ｃに対す
るノルマルペンタンの飽和圧力は約１８８Ｔｏｒｒであ
り、これより高い例えば圧力４００Ｔｏｒｒにおけるノ
ルマルペンタンの飽和温度は２０゜Ｃである。
を説明する。冷媒は、飽和液線ＳＬとその左方において
液相であり、飽和ガス線ＳＧの右方において過熱状態の
気相であり、飽和液線ＳＬと飽和ガス線ＳＧとの間にお
いて潜熱を奪いながら蒸発する湿り気相にある。以下の
説明において冷媒の例としてノルマルペンタンの場合に
ついて述べるが、本発明において使われる冷媒はノルマ
ルペンタンに限定されるものではなく、ノルマルブタ
ン、イソブタンその他の適当な冷媒を使用することがで
きる。図４に示されるように、水の凝固点０°Ｃに対す
るノルマルペンタンの飽和圧力は約１８８Ｔｏｒｒであ
り、これより高い例えば圧力４００Ｔｏｒｒにおけるノ
ルマルペンタンの飽和温度は２０゜Ｃである。
【００１８】この相変化特性は、圧力を400Torrに保て
ば、ノルマルペンタンが0°Ｃでは沸騰せず20°Ｃにな
って初めて沸騰することを示す。したがって、圧力400T
orrのもとでは液体のノルマルペンタンを水と混合して
も、ノルマルペンタンは飽和状態にあるので、蒸発、凝
縮によって気液の比率が変化することがあっても20°Ｃ
よりも下がることはなく、そのノルマルペンタンが0°
Ｃ以下になって水を凝固させることはない。即ち、水の
凝固点0°Ｃに対するノルマルペンタンの飽和圧力188To
rrより高い圧力、例えば400Torrにおいて、混合器30に
より水と低温ノルマルペンタンとを混合しても水が凍結
することはなく冷媒ガスを含んだ混合液となる。その混
合液を、下向き末広がりの複数方向むきに開口する出口
が設けられたノズル32へ送れば、ノズル32から低圧空間
への吹き出しによって広い範囲に混合液を分散させるこ
とができる。
ば、ノルマルペンタンが0°Ｃでは沸騰せず20°Ｃにな
って初めて沸騰することを示す。したがって、圧力400T
orrのもとでは液体のノルマルペンタンを水と混合して
も、ノルマルペンタンは飽和状態にあるので、蒸発、凝
縮によって気液の比率が変化することがあっても20°Ｃ
よりも下がることはなく、そのノルマルペンタンが0°
Ｃ以下になって水を凝固させることはない。即ち、水の
凝固点0°Ｃに対するノルマルペンタンの飽和圧力188To
rrより高い圧力、例えば400Torrにおいて、混合器30に
より水と低温ノルマルペンタンとを混合しても水が凍結
することはなく冷媒ガスを含んだ混合液となる。その混
合液を、下向き末広がりの複数方向むきに開口する出口
が設けられたノズル32へ送れば、ノズル32から低圧空間
への吹き出しによって広い範囲に混合液を分散させるこ
とができる。
【００１９】また図４は、水の凝固点０゜Ｃに対するノ
ルマルペンタンの飽和圧力１８８Ｔｏｒｒより低い圧
力、例えば１８０Ｔｏｒｒにおけるノルマルペンタンの
飽和温度が−１゜Ｃであることを示す。水タンク１内の
圧力が、例えばこの圧力１８０Ｔｏｒｒに保たれている
場合には、水タンク１内に配置されたノズル３２から噴
出する前記冷媒と水との混合液がこの圧力１８０Ｔｏｒ
ｒに減圧され−１゜Ｃで沸騰する。これは１気圧より高
い圧力で１００゜Ｃ以上の高温であった水を１気圧に減
圧すると、その水が１００°Ｃで沸騰し始め、水が１０
０゜Ｃ以上に保たれるように熱を与え続ければ水がすべ
て水蒸気になるまで沸騰し続けることと対比して理解さ
れる。図１の場合には、ノズル３２から噴出する冷媒の
温度が−１゜Ｃなので、水が氷に変化する際の凝固潜熱
を吸収して冷媒が−１゜Ｃで沸騰する。実際には、冷媒
の蒸発温度は、水との接触状態の変化によって０°Ｃか
ら−５゜Ｃ程度の範囲で変化することがあるが、ここで
は典型的な状態を説明するため−１゜Ｃとした。
ルマルペンタンの飽和圧力１８８Ｔｏｒｒより低い圧
力、例えば１８０Ｔｏｒｒにおけるノルマルペンタンの
飽和温度が−１゜Ｃであることを示す。水タンク１内の
圧力が、例えばこの圧力１８０Ｔｏｒｒに保たれている
場合には、水タンク１内に配置されたノズル３２から噴
出する前記冷媒と水との混合液がこの圧力１８０Ｔｏｒ
ｒに減圧され−１゜Ｃで沸騰する。これは１気圧より高
い圧力で１００゜Ｃ以上の高温であった水を１気圧に減
圧すると、その水が１００°Ｃで沸騰し始め、水が１０
０゜Ｃ以上に保たれるように熱を与え続ければ水がすべ
て水蒸気になるまで沸騰し続けることと対比して理解さ
れる。図１の場合には、ノズル３２から噴出する冷媒の
温度が−１゜Ｃなので、水が氷に変化する際の凝固潜熱
を吸収して冷媒が−１゜Ｃで沸騰する。実際には、冷媒
の蒸発温度は、水との接触状態の変化によって０°Ｃか
ら−５゜Ｃ程度の範囲で変化することがあるが、ここで
は典型的な状態を説明するため−１゜Ｃとした。
【００２０】図３はノズル３２において混合器３０の圧
力、即ち配管内圧力Ｐ１から水タンク１内の圧力Ｐ２ま
での圧力降下が生ずることを示す。
力、即ち配管内圧力Ｐ１から水タンク１内の圧力Ｐ２ま
での圧力降下が生ずることを示す。
【００２１】冷媒が一旦沸騰し始めるとノズル３２から
噴出する水は冷媒から気化熱を奪って凝固し氷となる。
しかも冷媒が広い範囲に分散されるので、生成した氷も
広い範囲に飛散し、ノズル３２の直下に氷の山が形成さ
れることはない。
噴出する水は冷媒から気化熱を奪って凝固し氷となる。
しかも冷媒が広い範囲に分散されるので、生成した氷も
広い範囲に飛散し、ノズル３２の直下に氷の山が形成さ
れることはない。
【００２２】こうして、本発明の目的である「冷媒と水
とを混合した後ノズルから噴出する方式の冷媒噴出式氷
利用蓄熱方法及び装置の提供」が達成される。
とを混合した後ノズルから噴出する方式の冷媒噴出式氷
利用蓄熱方法及び装置の提供」が達成される。
【００２３】
【実施例】図１の実施例では、水タンク１から冷媒ガス
出口管を介して抽出した冷媒を圧縮機７で例えば図４に
示すように７００Ｔｏｒｒまで圧縮し、３４゜Ｃの圧縮
冷媒を吐出冷媒ガス管８により凝縮器９へ送って冷却し
液化する。受液器９ａ及びガストラップ９ｂを経て冷媒
液管１２に送られる冷媒液の温度、圧力を約２０゜Ｃ、
約４００Ｔｏｒｒとする。他方、水タンク１内の冷水２
ｂを冷水出口管１４及び冷水循環ポンプ１５によって冷
水熱交換器１６へ送る。冷水熱交換器１６で負荷配管１
７を介して例えば空調コイル等の負荷に熱を与えると共
に、冷水戻り管１８における冷水の圧力を約４００Ｔｏ
ｒｒとする。
出口管を介して抽出した冷媒を圧縮機７で例えば図４に
示すように７００Ｔｏｒｒまで圧縮し、３４゜Ｃの圧縮
冷媒を吐出冷媒ガス管８により凝縮器９へ送って冷却し
液化する。受液器９ａ及びガストラップ９ｂを経て冷媒
液管１２に送られる冷媒液の温度、圧力を約２０゜Ｃ、
約４００Ｔｏｒｒとする。他方、水タンク１内の冷水２
ｂを冷水出口管１４及び冷水循環ポンプ１５によって冷
水熱交換器１６へ送る。冷水熱交換器１６で負荷配管１
７を介して例えば空調コイル等の負荷に熱を与えると共
に、冷水戻り管１８における冷水の圧力を約４００Ｔｏ
ｒｒとする。
【００２４】混合器３０が冷媒液管１２からの冷媒液と
冷水戻り管１８からの冷水とを約４００Ｔｏｒｒの圧力
で混合し、混合液を水タンク１内のノズル３２へ送る。
冷媒をノルマルペンタンとした場合、約４００Ｔｏｒｒ
の圧力では冷媒の飽和温度が高いのでノズル３２へ進入
する前に水が凍結することはない。ノズル３２から噴出
された冷媒がタンク内の圧力１８０Ｔｏｒｒに対する飽
和温度−１゜Ｃで蒸発し、この蒸発する触媒に接触する
噴出水滴が氷結してシャーベット状氷２ａとして水タン
ク１内に落下し、蓄熱すると共に冷水２ｂを冷却する。
冷水戻り管１８からの冷水とを約４００Ｔｏｒｒの圧力
で混合し、混合液を水タンク１内のノズル３２へ送る。
冷媒をノルマルペンタンとした場合、約４００Ｔｏｒｒ
の圧力では冷媒の飽和温度が高いのでノズル３２へ進入
する前に水が凍結することはない。ノズル３２から噴出
された冷媒がタンク内の圧力１８０Ｔｏｒｒに対する飽
和温度−１゜Ｃで蒸発し、この蒸発する触媒に接触する
噴出水滴が氷結してシャーベット状氷２ａとして水タン
ク１内に落下し、蓄熱すると共に冷水２ｂを冷却する。
【００２５】図２は、混合器３０の一実施例としてＴ形
混合器３３を示す。この混合器３３は、両端から液相冷
媒と水とを受入れ接触させる直線部、及び該直線部の中
間部分に連通し接触液を混合しつつ抽出する中央脚部か
らなる。この混合器３３は、単一のノズル３２に接続さ
れるが、図５に示される多孔式ノズル装置にこれを接続
し噴射範囲を広げてもよい。
混合器３３を示す。この混合器３３は、両端から液相冷
媒と水とを受入れ接触させる直線部、及び該直線部の中
間部分に連通し接触液を混合しつつ抽出する中央脚部か
らなる。この混合器３３は、単一のノズル３２に接続さ
れるが、図５に示される多孔式ノズル装置にこれを接続
し噴射範囲を広げてもよい。
【００２６】図５に示す旋回式混合器３４は、直径上の
対向端から液相冷媒と水とを円周方向に受入れ両者を旋
回混合させる円形部、及び該円形部の中心部分に連通し
混合液を抽出する中央脚部からなる。この例は、旋回式
混合器３４による冷媒と水との混合の促進を外部動力な
しで実現する。図示例はさらに、多孔式ノズル装置の併
用により噴射範囲の拡大をも図っている。ただし、旋回
式混合器３４を単孔ノズルと組み合わせて使うこともで
きる。
対向端から液相冷媒と水とを円周方向に受入れ両者を旋
回混合させる円形部、及び該円形部の中心部分に連通し
混合液を抽出する中央脚部からなる。この例は、旋回式
混合器３４による冷媒と水との混合の促進を外部動力な
しで実現する。図示例はさらに、多孔式ノズル装置の併
用により噴射範囲の拡大をも図っている。ただし、旋回
式混合器３４を単孔ノズルと組み合わせて使うこともで
きる。
【００２７】図６は，Ｔ形混合器３３の直線部の中間部
分に回転羽根３５を設け、外付けのモータ３６によって
回転羽根３５を駆動し、冷媒と水との混合を増進した実
施例を示す。この例も多孔式ノズル装置を併用している
が、単孔ノズルと組み合わせて使うことも可能である。
分に回転羽根３５を設け、外付けのモータ３６によって
回転羽根３５を駆動し、冷媒と水との混合を増進した実
施例を示す。この例も多孔式ノズル装置を併用している
が、単孔ノズルと組み合わせて使うことも可能である。
【００２８】図７は、Ｔ形混合器３３の直線部の中間部
分に超音波振動子３７を設け、冷媒粒子と水滴とを微細
化して両者の接触面積を増やし熱交換効率の向上を図る
構成を示す。この場合にも、混合器３３の出力を多孔式
ノズル装置又は単孔ノズルのいずれにも接続することが
できる。
分に超音波振動子３７を設け、冷媒粒子と水滴とを微細
化して両者の接触面積を増やし熱交換効率の向上を図る
構成を示す。この場合にも、混合器３３の出力を多孔式
ノズル装置又は単孔ノズルのいずれにも接続することが
できる。
【００２９】冷媒と水との混合には、図１１に示すよう
なスタティックミキサー４０を用いてもよい。スタティ
ックミキサー４０は、冷媒及び水の両者を受け入れる入
口開口とノズル３２に結合すべき出口開口とが設けられ
た円筒体を有する。２種類の捻れエレメント４１及び４
２を円筒体内において交互に結合する。第１種類の捻れ
エレメント４１は方形板を右回りに１８０゜捻ったもの
であり、右回り捻れエレメントと呼ぶことができる。第
２種類の捻れエレメント４２は左回りとする点以外では
第１種類の捻れエレメントと同様に製作されるので、左
回り捻れエレメントと呼ぶことができる。スタティック
ミキサー４０の内部において、上記２種類の捻れエレメ
ント、即ち第１種類の捻れエレメント４１と第２種類の
捻れエレメント４２とを両者の結合部で互い９０゜ずら
せながら交互に直列に接続する。右回り捻れエレメント
と左回り捻れエレメントとをこのように配置することに
より、円筒体内の流体を一方の捻れエレメント通過ごと
に２分割できることは当業者には明らかである。
なスタティックミキサー４０を用いてもよい。スタティ
ックミキサー４０は、冷媒及び水の両者を受け入れる入
口開口とノズル３２に結合すべき出口開口とが設けられ
た円筒体を有する。２種類の捻れエレメント４１及び４
２を円筒体内において交互に結合する。第１種類の捻れ
エレメント４１は方形板を右回りに１８０゜捻ったもの
であり、右回り捻れエレメントと呼ぶことができる。第
２種類の捻れエレメント４２は左回りとする点以外では
第１種類の捻れエレメントと同様に製作されるので、左
回り捻れエレメントと呼ぶことができる。スタティック
ミキサー４０の内部において、上記２種類の捻れエレメ
ント、即ち第１種類の捻れエレメント４１と第２種類の
捻れエレメント４２とを両者の結合部で互い９０゜ずら
せながら交互に直列に接続する。右回り捻れエレメント
と左回り捻れエレメントとをこのように配置することに
より、円筒体内の流体を一方の捻れエレメント通過ごと
に２分割できることは当業者には明らかである。
【００３０】図１１のスタティックミキサー４０では、
３個の右回り捻れエレメントと３個の左回り捻れエレメ
ント、計６個の捻れエレメントを用いてミキサー入口端
からの流体をその出口端までに３２（＝２６）分割す
る。これらの分割に加え、スタティックミキサー４０の
入口へ流入する流体を円筒体内部での進行に応じて回転
させ、その回転方向を一の捻れエレメントから他の捻れ
エレメントへ移行するごとに反転させ、さらに流体の流
れを両捻れエレメントの捻れ表面と円筒体内面との間で
中心部から壁部へ、壁部から中心部へと転換する。この
ような分割、回転向きの反転及び流れの転換の組合せに
より、２種類の流体を完全に混合する。従って、冷媒と
水との混合物がスタティックミキサー４０を通過すると
冷媒と水とが十分に混合し両者間の高効率熱交換を確保
することができる。
３個の右回り捻れエレメントと３個の左回り捻れエレメ
ント、計６個の捻れエレメントを用いてミキサー入口端
からの流体をその出口端までに３２（＝２６）分割す
る。これらの分割に加え、スタティックミキサー４０の
入口へ流入する流体を円筒体内部での進行に応じて回転
させ、その回転方向を一の捻れエレメントから他の捻れ
エレメントへ移行するごとに反転させ、さらに流体の流
れを両捻れエレメントの捻れ表面と円筒体内面との間で
中心部から壁部へ、壁部から中心部へと転換する。この
ような分割、回転向きの反転及び流れの転換の組合せに
より、２種類の流体を完全に混合する。従って、冷媒と
水との混合物がスタティックミキサー４０を通過すると
冷媒と水とが十分に混合し両者間の高効率熱交換を確保
することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置は，冷媒と水とを
混合した後ノズルから噴出するので次の顕著な効果を奏
する。
る冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置は，冷媒と水とを
混合した後ノズルから噴出するので次の顕著な効果を奏
する。
【００３２】（１）液相の冷媒及び水を噴出するので、
生成する氷粒子を広い範囲に分散させて熱交換を効率よ
く行うことができる。 （２）水タンク内の水の影響を受けない製氷を行うこと
ができる。 （３）流動化剤を必要としない。 （４）添加剤による氷点降下を避け、高い熱交換性能を
達成することができる。 （５）構造が簡単であり、低コスト生産が可能である。 （６）冷媒と水の混合につき単純合流式、旋回式、回転
羽根による強制混合式、超音波による液滴粒子微細化方
式の併用等の各種選択、組合せが可能である。
生成する氷粒子を広い範囲に分散させて熱交換を効率よ
く行うことができる。 （２）水タンク内の水の影響を受けない製氷を行うこと
ができる。 （３）流動化剤を必要としない。 （４）添加剤による氷点降下を避け、高い熱交換性能を
達成することができる。 （５）構造が簡単であり、低コスト生産が可能である。 （６）冷媒と水の混合につき単純合流式、旋回式、回転
羽根による強制混合式、超音波による液滴粒子微細化方
式の併用等の各種選択、組合せが可能である。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す説明図である。
【図２】Ｔ形混合器の説明図である。
【図３】ノズル圧力降下の説明図である。
【図４】冷媒熱サイクルの説明図である。
【図５】旋回式混合器の説明図である。
【図６】回転羽根付き混合器の説明図である。
【図７】超音波振動子付き混合器の説明図である。
【図８】従来の冷媒吹出し方式の説明図である。
【図９】従来の個別ノズル方式の説明図である。
【図１０】従来のチャンバー方式の説明図である。
【図１１】他の実施例の説明図である。
１ 水タンク ２ 水と氷の混合物 ３ 上部空間 ４ 冷媒ノズル ５ 水ノズル ６ 冷媒ガス出口管 ７ 冷媒圧縮器 ８ 吐出冷媒ガス管 ９ 冷媒凝縮器 10 冷却水管 11 膨張装置 12 冷媒液管 13 エリミネータ 14 冷水出口管 15 冷水循環ポンプ 16 冷水熱交換機 17 負荷配管 18 冷水戻り管 19 三方弁 20 冷却器 21 送風機 22 空調機 25 チャンバー 30 混合器 32 ノズル 33 Ｔ形混合器 34 旋回式混合器 35 回転羽根 36 モータ 37 超音波振動子
Claims (9)
- 【請求項１】 断熱構造水タンク内の水面上空間の圧力
P2を水の凝固点に対する難水溶性冷媒の飽和圧力P0以下
とし（P 2 ≦P 0 ）、液相の前記冷媒と水とを前記飽和圧力
P0より高い圧力P1（P0＜P1）で混合し、前記冷媒と水と
の混合液を前記水タンクの水面上空間に配置したノズル
から下向き末広がりの複数方向へ分散させて噴出し、水
と共に噴出した冷媒を前記タンク内空間圧力P2に対する
その飽和温度で気化させその気化熱により水をシャーベ
ット状に凝固させ且つ前記水タンクの水面上の広範囲に
分散落下させてなる冷媒噴出式氷利用蓄熱方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の蓄熱方法において、前記
冷媒をノルマルペンタンとしてなる冷媒噴出式氷利用蓄
熱方法 - 【請求項３】 請求項１記載の蓄熱方法において、前記
冷媒をイソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、又はシ
クロペンタンとしてなる冷媒噴出式氷利用蓄熱方法 - 【請求項４】 難水溶性冷媒液の気化熱により水を凝固
させる方式の蓄熱装置において、水の凝固点に対する難
水溶性冷媒の飽和圧力P0以下の内圧P2 （P 2 ≦P 0 ）に保た
れた断熱構造水タンク、液相の前記冷媒と水とを前記飽
和圧力P0より高い圧力P1（P0＜P1）で混合する混合器、
前記タンク内の水面上空間に配置され且つ前記混合器に
連通された入口と下向き末広がりの複数方向へ向け開口
する出口とを有するノズルを備えてなる冷媒噴出式氷利
用蓄熱装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の蓄熱式装置において、前
記冷媒をノルマルペンタンとしてなる冷媒噴出式氷利用
蓄熱装置 - 【請求項６】 請求項４記載の蓄熱式装置において、前
記混合器を、両端から液相冷媒と水とを受入れ接触させ
る直線部及び該直線部の中間部分に連通し接触液を混合
しつつ抽出する中央脚部からなるＴ形混合器としてなる
冷媒噴出式氷利用蓄熱装置 - 【請求項７】 請求項４記載の蓄熱式装置において、前
記混合器を、直径上の対向端から液相冷媒と水とを円周
方向に受入れ両者を旋回混合させる円形部及び該円形部
の中心部分に連通し混合液を抽出する中央脚部からなる
旋回式混合器としてなる冷媒噴出式氷利用蓄熱装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の蓄熱式装置において、前
記混合器の直線部の中間部分にモータ駆動の回転羽根を
設けてなる冷媒噴出式氷利用蓄熱装置。 - 【請求項９】 請求項７記載の蓄熱式装置において、前
記混合器の直線部の中間部分に超音波振動子を設けてな
る冷媒噴出式氷利用蓄熱装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409168A JPH07104083B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置 |
| CA 2049889 CA2049889C (en) | 1990-12-28 | 1991-08-26 | Method and apparatus for storing heat in ice by using refrigerant jet |
| FR9111489A FR2671174B1 (fr) | 1990-12-28 | 1991-09-18 | Procede et appareil pour emmagasiner de la chaleur dans la glace par utilisation de jet de refrigerant. |
| US07/974,389 US5218828A (en) | 1990-12-28 | 1992-10-23 | Method and apparatus for storing heat in ice by using refrigerant jet |
| US08/056,870 US5327736A (en) | 1990-12-28 | 1993-05-05 | Method and apparatus for storing heat in ice by using refrigerant jet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409168A JPH07104083B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04313657A JPH04313657A (ja) | 1992-11-05 |
| JPH07104083B2 true JPH07104083B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=18518526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2409168A Expired - Fee Related JPH07104083B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104083B2 (ja) |
| CA (1) | CA2049889C (ja) |
| FR (1) | FR2671174B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2512852B2 (ja) * | 1992-07-16 | 1996-07-03 | 鹿島建設株式会社 | 製氷用の冷媒 |
| US10544974B2 (en) | 2017-09-01 | 2020-01-28 | Rebound Technologies, Inc. | Solid production methods, systems, and devices |
| US11441830B2 (en) | 2018-12-26 | 2022-09-13 | Rebound Technologies, Inc. | Solid production systems, devices, and methods utilizing oleophilic surfaces |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1570695A (ja) * | 1968-04-24 | 1969-06-13 | ||
| US3906742A (en) * | 1972-12-04 | 1975-09-23 | Borg Warner | Air conditioning system utilizing ice slurries |
| JPS60126530A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-06 | Hitachi Zosen C B I Kk | 冷却方法及び装置 |
| JPS62123234A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-04 | Kajima Corp | 蓄氷タンク |
| US4840652A (en) * | 1986-01-18 | 1989-06-20 | Coldeco S.A. | Method of generating and using cold, and device for implementing such method |
| DE3762372D1 (de) * | 1986-01-18 | 1990-05-23 | Coldeco Sa | Verfahren zur speicherung und rueckgabe von kaelte sowie anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens. |
| JPS62268972A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-21 | 鹿島建設株式会社 | 直接接触式氷蓄熱冷凍装置 |
| CA1323202C (en) * | 1986-05-16 | 1993-10-19 | Toshiyuki Hino | Ice storage refrigerating apparatus of direct contact type |
| US4838039A (en) * | 1986-10-17 | 1989-06-13 | Cbi Research Corporation | Direct contact evaporator/freezer |
| AU592216B2 (en) * | 1986-10-17 | 1990-01-04 | Cbi Research Corporation | Direct contact evaporator/freezer |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2409168A patent/JPH07104083B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-26 CA CA 2049889 patent/CA2049889C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-18 FR FR9111489A patent/FR2671174B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2049889A1 (en) | 1992-06-29 |
| FR2671174B1 (fr) | 1994-10-14 |
| FR2671174A1 (fr) | 1992-07-03 |
| JPH04313657A (ja) | 1992-11-05 |
| CA2049889C (en) | 1994-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5218828A (en) | Method and apparatus for storing heat in ice by using refrigerant jet | |
| US6571569B1 (en) | Method and apparatus for high heat flux heat transfer | |
| JP6031684B2 (ja) | エジェクタ及びそれを用いたヒートポンプ装置 | |
| US4967566A (en) | Process and apparatus to improve the power factor of compressor-operated (hybrid) refrigerators or heat pumps functioning with solution cycle | |
| US20030226371A1 (en) | Method and apparatus for high heat flux heat transfer | |
| US5488836A (en) | Method of and device for heat exchange with a fluid in the course of partial freezing | |
| KR20000017696A (ko) | 유동성빙축냉식시스템의제빙장치 | |
| JPH07104083B2 (ja) | 冷媒噴出式氷利用蓄熱方法及び装置 | |
| US7114662B1 (en) | Snow making using low pressure air and water injection | |
| KR100255834B1 (ko) | 구형 얼음 입자 제조 장치 및 방법 | |
| WO1993025858A1 (en) | Cold storage apparatus | |
| JPH07286766A (ja) | 冷媒上昇流路付き直接接触式冷却槽 | |
| JP2709485B2 (ja) | 直接接触式冷却装置 | |
| JP2008008591A (ja) | 蒸気圧縮式冷凍サイクル | |
| JP4994111B2 (ja) | 冷凍装置及び該冷凍装置を用いた製氷機 | |
| JP4200780B2 (ja) | 蒸気圧縮式冷凍機 | |
| JPH0359335A (ja) | 蓄冷システム | |
| CN117006866A (zh) | 换热器及过冷水制冰结构 | |
| JP2911710B2 (ja) | 過冷却製氷法における氷蓄熱用製氷熱交換器の凍結防止法 | |
| JP3215775B2 (ja) | 氷蓄熱装置 | |
| KR200220581Y1 (ko) | 빙축열시스템의 증발기 | |
| JPH0577600A (ja) | 構造物への氷結装置 | |
| JPH0445336A (ja) | 冷却又は冷却・加熱装置 | |
| JPH0498064A (ja) | 製氷方法および氷蓄熱装置 | |
| SU1605108A1 (ru) | Охладитель жидкости с аккумул цией холода |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |