JPH07269912A

JPH07269912A - 氷蓄熱設備

Info

Publication number: JPH07269912A
Application number: JP8256194A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kishida; 真二岸田
Original assignee: SEKISUI PLANT SYST KK
Current assignee: SEKISUI PLANT SYST KK
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】ブライン中の水分をシャーベット状の氷の微
粒子として氷蓄熱槽内に蓄えておき、冷熱として利用す
る氷蓄熱設備において、氷蓄熱槽内の氷の微粒子層を一
様な厚さに保って冷熱の利用を効率よくするために、負
荷装置を経て来た戻りブラインを氷蓄熱槽内の上部でノ
ズルから吐出させる条件を定める。【構成】氷蓄熱槽の上部空間内に複数個のノズルを付
設し、各ノズルからそれぞれのノズルを頂点とする円錐
状空間内にブラインを分散して吐出させ、吐出されたブ
ラインが周縁部で少なく中央部で多くなるようにすると
ともに、隣接するノズルから吐出されるブラインの周縁
が氷の層の表面上で常に重なり合うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は氷蓄熱設備に関するも
のであり、とくに冷熱を氷の微粒子として氷蓄熱槽内に
蓄え、必要に応じて氷の持つ冷熱を負荷装置へ効率よく
供給できるようにした氷蓄熱設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】氷蓄熱設備は既に知られている。それは
例えば特開平１−１４７２３４号、特開平３−７５４２
８号公報などに記載されている。氷蓄熱設備は、ブライ
ンを冷却媒体として用い、ブライン中の水分を氷として
氷蓄熱槽内に蓄えておき、必要に応じて氷の持つ冷熱を
取り出すことができるようにしたものである。その設備
は、ブライン中の水分をシャーベット状の細かい氷の粒
子として蓄える氷蓄熱槽と、氷蓄熱槽から取り出したブ
ラインを冷凍機で冷却して氷蓄熱槽へ戻す冷却通路と、
氷蓄熱槽から取り出したブラインを負荷装置例えば空調
機器などを経て、氷蓄熱槽へ戻す循環通路とで構成され
ている。ブラインとしては、食塩などの無機塩類を溶解
した水溶液のほか、エチレングリコールのような有機物
を溶解した水溶液も用いられる。

【０００３】氷蓄熱設備では、電力によって如何に多く
のシャーベット状の氷の微粒子を作り、且つ氷蓄熱槽内
に均等厚さに蓄えておくか、また蓄えた氷の微粒子を冷
熱として如何に効率よく利用するかが、最大の問題とさ
れる。

【０００４】従来の氷蓄熱設備では、循環通路から氷蓄
熱槽へどのようにしてブラインを戻すべきかについて検
討され、色々な提案がなされて来た。例えば、特開平１
−１４７２３４号公報は、循環通路の戻り部を氷蓄熱槽
内の上部に設け、その戻り部を一本の主管と、これと直
交する多数の枝管とで構成することとし、枝管に多数の
ノズルを付設し、ノズルを水平方向で氷蓄熱槽の全面に
わたり分散させるように提案している。また、特開平３
−７５４２８号公報は、氷蓄熱槽内の上部に管を放射状
に付設し、各管に複数個のノズルを設け、放射状配置の
中心の周りにこれらの管を回転させ、循環通路を通って
戻ってくるブラインを上記のノズルから噴射させるよう
に提案している。

【０００５】また、これらの提案の氷蓄熱設備では、氷
蓄熱槽内の蓋に近接した高所に、多数のノズルを全て垂
直に、同一高さに、同一間隔に取り付けて、ノズルから
噴射されるブラインの噴射量、噴射角度を同一にするこ
とは、作業性が悪くて、非常に困難なことであった。そ
こで例えば、特開平３−７５４２８号公報第２図に示す
ように、ノズルを氷蓄熱槽の蓋に近接させず、下方に離
れた位置に設けることも行われたが、この場合、ノズル
取付けの作業性は良くなるが、その分氷蓄熱槽内に蓄え
られる氷の微粒子の総量は少なくなり、氷蓄熱設備の能
力は小さなものとなった。

【０００６】また、従来の提案では、各枝管の先が閉塞
し、この枝管に多数のノズルが付設されているので、各
枝管毎に内圧が異なることになり、同じ枝管であっても
主管に近いノズルと遠いノズルとで内圧が異なることに
なり、ノズルからブラインを均等に氷蓄熱槽内の氷の層
全表面上に分散させて、冷熱を有効に利用することは困
難なことであった。例えば、特開平１−１４７２３４号
公報の提案では、隣接する枝管の内圧が異なることにな
り、また同じ枝管であっても主管に近いノズルと遠いノ
ズルとで内圧が異なることになり、全ての枝管に同じ構
造のノズルを付設した場合、隣接するノズルから噴射さ
れるブラインの噴射量・噴射角度に差異を生じて、戻り
ブラインが氷蓄熱槽内に均等に噴出されることになら
ず、このために冷熱を有効に利用するには、各ノズル毎
に噴射量・噴射角度を微妙に異なるものとせねばならな
かった。また、特開平３−７５４２８号公報の提案で
は、氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層表面上に戻りブライ
ンの降り注がれない部分隅角部を生じて、矢張り戻りブ
ラインが氷蓄熱槽内に均等に噴出されることにならず、
このために冷熱を有効に利用できなかった。

【０００７】一般に、氷蓄熱槽内に放出された氷の微粒
子は浮力によって浮き上がり氷の層の下面に次々と蓄積
され、氷の層の厚さが分厚くなっているような状態であ
ると、図１に示すように、ブラインの液中に存在してい
る氷の微粒子は浮力Ｆによってさらに上方に浮き上がろ
うとして、氷の層の上面近くにある氷の微粒子をブライ
ンの液上面Ｂよりも上へ押し上げることとなり、氷の層
の表面Ｘはブラインの液上面Ｂよりも上方に位置するこ
ととなる。ここに、隣接するノズルＹから噴射されるブ
ラインの噴射量及び噴射角度が共に大きく、負荷装置を
経て循環通路の戻り部から噴射される温度の高いブライ
ンが氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層の表面Ｘ上で重なり
合い、しかも氷の層の表面Ｘ上に均等に降り注ぐ場合に
は、氷の層の表面Ｘはすべて均等に溶かされることとな
り、氷の層の表面は全体的に平らな状態が維持される。

【０００８】ノズルから噴射されたブラインは、氷の微
粒子間の隙間を通過して冷却されながら下方（破線矢印
方向）に向かい、一方、氷の微粒子は負荷装置を経て温
度の高くなったブラインによって溶解される。この時、
負荷装置を経て温度の高くなったブラインは氷の層の上
部ほど均等によく溶かしブラインの温度が下がるにつれ
て氷の層の下部ほど均等に少なく溶かすこととなり、氷
の層の厚さに厚い所と薄い所との差が出来ず、常に氷蓄
熱槽内に蓄積されている冷熱を均等にまんべんなく利用
することになる。

【０００９】しかしながら、図２に示すように、隣接す
るノズルＹおよびＹ′から噴射される噴射量に差がある
と、氷蓄熱槽内のブライン中に浮かぶ氷の層の表面Ｘの
一部に突出部Ｚが出来ることになり、その分だけ氷の層
の厚さに差が生じるばかりでなく、氷の層中の氷の微粒
子の溶解の度合いが異なり、氷の微粒子の密度が場所に
よって次第に異なってくることになる。

【００１０】つまり、ノズルからの噴射量の少ない所で
は、氷の層の厚さが厚くて氷の微粒子の密度が高く、ノ
ズルからの噴射量の多い所では、氷の層の厚さが薄くて
氷の微粒子の密度が小さくなる傾向にあった。

【００１１】また、各ノズルから噴射される噴射量が異
なるままに負荷装置の稼働が続くことになるので、ブラ
イン上面に浮かぶ氷の層の厚さや、氷の層中の氷の微粒
子の密度の差は大きく開く一方であった。

【００１２】循環通路のブライン戻り部から散布された
温度の高いブラインは、氷蓄熱槽内の氷の層が厚く氷の
微粒子の密度が高い所だけでなく、氷の層が薄く氷の微
粒子の密度が小さい所も通過する。しかも、氷の層が厚
く氷の微粒子の密度が高い所ほどノズルから噴射される
噴射量が少なく、氷の層が薄く氷の微粒子の密度が小さ
い所ほどノズルから噴射される噴射量が多いので、氷の
層の厚い所を通過した少量のブラインは充分に冷却さ
れ、氷の層の薄い所を通過した多量のブラインは充分に
は冷却されていないこととなり、氷の層の下には温度の
低いブラインと、温度の高いブラインとが混在すること
になる。従って、循環通路のブライン取り出し部から出
て、再び負荷装置へ送られるブラインは温度が一定しな
い為、負荷装置の能力が不規則に変動することとなる。

【００１３】その上、氷の層が薄く氷の微粒子の密度が
小さい所ほどノズルから噴射される噴射量が多いので、
次第に氷の層の下に存在するブラインの温度は高めに推
移していくことになる。即ち、負荷装置の能力は次第に
低下していくことになる。

【００１４】更に又、図３に示すように、隣接するノズ
ルＹの少なくとも一方から噴射されるブラインの噴射量
及び噴射角度が小さく氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層の
表面上で重なり合わない場合には、負荷装置を経て温度
の高くなったブラインが散布されない部分ができること
になる。温度の高いブラインが散布された部分の氷の表
面Ｘは溶解されるが、散布されない部分の氷の表面は溶
解されないので、氷の層の表面に著しい凹凸ができ、こ
の散布状態が継続すると氷の層の表面の凹凸は一層顕著
になる。しかも、温度の高いブラインが散布される部分
では、溶解が継続するので、溶解すればするほど溶解し
た部分の氷の層は浮き上がろうとする。ところが氷の層
の下方では全体的に一体となった挙動を示し、氷の層全
体が浮き上がろうとするので、温度の高いブラインが散
布されない部分の氷は溶解されることなく、氷の層の上
面に高く突出することとなり、例えば柱状や小山状の突
出部Ｚが形成される。こうして溶解が継続するに従って
氷の層全体が自重と浮力の均衡を保つためにより一層高
さを増していくこととなり、そして遂には氷の突出部Ｚ
は氷蓄熱槽の上部に付設された管を破壊し、さらには蓋
までも破壊することとなって、不都合を生じる。

【００１５】このような不都合を生じさせないために
は、負荷装置を経て温度の高くなったブラインを氷の層
の全表面上に均等に噴射してやればよいと考えられる。
図４及び図５に示すように、隣接するノズルから噴射さ
れるブラインの噴射量及び噴射角度が共に大きく、負荷
装置を経て循環通路の戻り部から噴射される温度の高い
ブラインが氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層の表面Ｘ上で
重なり合い、しかも氷の層の表面Ｘ上に均等に降り注ぐ
場合には、氷の層の表面Ｘはすべて均等に溶かされるこ
ととなり、氷の層の表面は全体的に平らな状態が維持さ
れると考えられるからである。ところが、各ノズルから
噴射されるブラインをそれぞれのノズルを頂点とする円
錐状空間内に均等に噴射してやる場合には、ブラインを
氷の層の表面上に均等に噴射してやることにならない。
例えば、図６はノズルＹから噴射されるブラインがノズ
ルＹを頂点とする円錐状空間内に均等に噴射され、一定
時間の噴射後、集霧器Ｓにブラインが均等に溜まってい
る状態を示している。図７（イ）は隣接する４ケのノズ
ルからブラインが一部重なり合うように噴射されている
状態を示している。図７（イ）において、領域１は１個
のノズルから噴射されるブラインが降り注ぐだけである
が、領域２は２個のノズルから噴射されるブラインが重
なって降り注がれ、領域３は３個のノズルから噴射され
るブラインが重なって降り注がれ、領域４は４個のノズ
ルから噴射されるブラインが重なって降り注がれること
となる。ここに、図７（イ）に示すように隣接する４ケ
のノズルからブラインが一部重なり合うように噴射さ
れ、しかも各ノズルから噴射されるブラインがそれぞれ
のノズルを頂点とする円錐状空間内に均等に噴射される
場合には、図７（イ）中のａ−ｄ線間の噴射量は図７
（ロ）、図７（イ）中のａ−ｂ線間の噴射量は図７
（ハ）に示すようになる。

【００１６】つまり、図７（イ）に示すように隣接する
４ケのノズルからブラインが一部重なり合うように噴射
され、しかも各ノズルから噴射されるブラインがそれぞ
れのノズルを頂点とする円錐状空間内に均等に噴射され
る場合には、図７（イ）に示す領域１ないし領域４にお
いては、図７（ロ）及び（ハ）に示すように、ブライン
の降下量に大きな差異が見られる。すなわち、領域２で
は領域１の２倍量のブラインが降り、領域３では領域１
の３倍量、領域４では領域１の４倍量のブラインが降る
ことになる。もっとも領域３及び領域４の部分に降り注
ぐブラインの量が多いとはいっても、その面積が小さい
場合には、氷の層を溶かして周辺に大きな影響を与える
わけではないので実用上この部分を無視することが出来
る。しかし、領域１の部分及び領域２の部分は共に大き
な面積を有しており、領域２では領域１の２倍量のブラ
インが降るために、氷の層の融解に著しい差異を生じる
ことになる。

【００１７】循環通路から氷蓄熱槽へ戻されるブライン
は、冷熱を放出したあとであるから高温になっている。
だから、例えば図８に示すように、領域１では高温のブ
ラインが少量しか降らないために融解される氷の量は少
ないのに、領域２では高温のブラインが大量に降るため
に融解される氷の量が多くなる。従って、図８に示すよ
うに氷の層の表面に凹凸を生じる。この状態が長く続く
と、図９に示すように表面の凹凸が一層激しくなる。こ
うして、氷蓄熱槽内の氷の層の厚さに不均衡を生じるこ
ととなり、その結果冷熱を効率よく利用することができ
なくなる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな欠点のない氷蓄熱設備を提供しようとするものであ
る。すなわち、この発明は、氷蓄熱槽内に氷の微粒子を
表面の凹凸なく均等の厚さに常に蓄えておき、これによ
って冷熱を効率よく利用できるようにすることを目的と
するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述のよう
な欠点のない氷蓄熱設備を提供するために、氷蓄熱槽の
上部空間内に複数個のノズルを付設し、各ノズルを負荷
装置を経たあとの循環通路に接続し、各ノズルから吐出
されるブラインをそれぞれのノズルを頂点とする円錐状
空間内に分散させることを前提とするものである。その
上で、この発明は、各ノズルから吐出されるブラインの
周縁が、隣接するノズルの間では氷蓄熱槽内に蓄えられ
た氷の層の表面上で、常に重なり合うようにすることを
１つの特徴としている。また、この発明は、各ノズルか
ら吐出されるブラインの量が１個の円錐状空間内で一様
でなく、円錐状空間の周辺部で少なく、中央部で多くな
るようにすることをもう１つの特徴としている。

【００２０】すなわち、この発明は、ブライン中の水分
を氷として蓄える氷蓄熱槽と、氷蓄熱槽から取り出した
ブラインを冷凍機で冷却して氷蓄熱槽へ戻す冷却通路
と、氷蓄熱槽から取り出したブラインを負荷装置を経て
氷蓄熱槽へ戻す循環通路とからなる氷蓄熱設備におい
て、氷蓄熱槽の上部空間内に複数個のノズルを付設し、
各ノズルを負荷装置を経たあとの循環通路に接続し、各
ノズルから吐出されるブラインをそれぞれのノズルを頂
点とする円錐状空間内に分散させ、隣接するノズルから
吐出されるブラインの周縁が氷蓄熱槽内に蓄えられた氷
の層の表面上で常に重なり合うようにするとともに、各
ノズルからのブライン吐出量を円錐状空間の周縁部で少
なく、中央部で多くなるようにしたことを特徴とする、
氷蓄熱設備を提供するものである。

【００２１】

【実施例】この発明を実施の一例について、図面に基づ
き説明すると次のとおりである。図１０及び図１１は、
この発明に係る氷蓄熱設備の一部切欠斜視図である。図
１２ないし図１５は、この発明において用いられる氷蓄
熱槽の上部の縦断面図である。図１６ないし図２４は、
この発明に係る氷蓄熱設備において、ノズルから吐出さ
れるブラインの量を説明した説明図である。図２５ない
し図２９は、この発明に係る氷蓄熱設備の縦断面模型図
である。図３０ないし図３３は、この発明において用い
られる氷蓄熱槽の平面模型図である。図３４ないし図３
６は、それぞれ図３０ないし図３２において矢印線で切
断したときの断面模型図である。図３７及び図３８は、
この発明において用いられる冷却通路又は循環通路のブ
ライン吸込口を示したものである。

【００２２】図１０において、１は氷蓄熱槽であり、２
は冷却通路であり、３は循環通路である。冷却通路２及
び循環通路３内では、氷蓄熱槽１内に入れられているブ
ラインが、それぞれポンプＰ₁及びＰ₂によって吸引さ
れてそれぞれ矢印ｘ及びｙ方向に流れるようになってい
る。冷却通路２におけるブライン取り出し部は複数個の
管４で構成され、ブラインの戻り部は複数個の管５で構
成されている。循環通路３におけるブライン取り出し部
は複数個の管６で構成されている。また、循環通路３に
おけるブラインの戻り部は管７、管８及び管８１、閉鎖
した流体通路９及びノズル１０によって構成されてい
る。

【００２３】この発明の特徴事項は循環通路３における
ブラインの戻り部に関係しているので、循環通路３の戻
り部について最初に説明する。氷蓄熱槽１は底１１、４
個の側壁１２ないし１５、蓋１６とで構成されている。
循環通路３の戻り部は、氷蓄熱槽１の内部の上方部分
に、蓋１６に接近して設けられている。負荷装置を通過
したあとの循環通路の端は管７に接続されるが、管７は
側壁１５に沿って延びている。管７は、これと直交して
延びる複数個の管８に接続され、管８は互いに平行に延
びている。管８の端は、これと直交して延びる管８１に
接続され、管８１は側壁１３に沿って延びている。管８
は、その両側に設置された複数個の閉鎖された流体通路
９に接続されている。各閉塞された通路９はリング状の
小さな回路を形成し、その各回路に複数個のノズル１０
が付設されている。各ノズル１０はブラインを氷蓄熱槽
内に蓄えられた氷の層表面に向かって円錐状に広がる立
体内に分散して噴出するようにされている。

【００２４】図１０では管７、管８及び管８１が閉鎖し
た環状の回路を形成しているので、ここで戻りのブライ
ンの圧力が均一化される。また、管８に接続される閉鎖
された流体通路９においても、均一な圧力が維持される
ことになり、同一構造のノズル１０を付設するだけで、
戻りブラインが各ノズル１０から氷蓄熱槽内に均一な圧
力で噴出される。従って、各ノズル間では噴射量、噴射
角度が異なるように調節する必要がない。

【００２５】この発明は、各ノズル１０から吐出される
ブラインの量が同じ１つの円錐状空間内で場所により異
なり、円錐状空間の周縁部で少なく、中央部で多くなる
ようにしたことを特徴としている。１個のノズルから吐
出されるブライン量を図１６に示すように中央部で多く
し、周縁部に移るに従って次第に少なくする。このよう
なノズルを図１７に示したように、中心ａないしｄの位
置に４個１つの平面に沿って配置すると、正方形ａｂｃ
ｄの対角線ａ−ｄに沿った場所では、注がれるブライン
量が図１８に示したような分布線を描き、直線ａ−ｂに
沿った場所では注がれるブライン量が図１９に示したよ
うな分布線を描くこととなる。従って、全体的には注が
れるブライン量が平均化されることとなる。その結果、
氷の層の厚みが均等化され、冷熱を効率よく利用するこ
とができる。

【００２６】各ノズル１０から吐出されるブライン量の
分布は、図１６ないし図１９で示したものに限らない。
各ノズル１０から吐出されるブライン量の分布は図２０
に示したようにすることもできる。図２０に示したよう
な分布を示すノズル１０を図２１に示したように中心ａ
ないしｄの位置に４個平面的に配置すると、正方形ａｂ
ｃｄの対角線ａ−ｄに沿った場所では、注がれるブライ
ン量が図２２に示したような分布線を描き、直線ａ−ｂ
に沿った場所では注がれるブライン量が図２３に示した
ような分布線を描くことになる。従って、全体的には注
がれるブライン量が平均化されることとなる。その結
果、氷の層の厚みが均等化され、冷熱を効率よく利用す
ることができる。

【００２７】そのほか、各ノズル１０から吐出されるブ
ライン量の分布を図２４の（ａ）ないし（ｅ）のように
することもできる。

【００２８】図１０では、氷蓄熱槽の底１１も、側壁１
２ないし１５も、蓋１６も、何れも単位パネルの組み立
てによって構成されている。そのうち蓋１６を構成する
単位パネルは、直角四辺形の基板の四辺に接続用フラン
ジを設けて浅い箱状に形成されているが、その基板は中
央部が僅かに隆起して高さの低い四角錐台状を呈してい
る。上述のリング状の流体通路９は、その四角錐台の下
方に丁度納まる形となって収容されている。

【００２９】図１２は、リング状の流体通路９が蓋１６
を構成する単位パネルの中に収容されている状態を断面
によって示している。管７に接続された管８の両側に、
リング状の流体通路９が付設されているが、リング状の
流体通路９は蓋パネル１６の四角錐台状基板に固定され
ている。それに伴い、リング状の流体通路９に付設され
たノズル１０は、蓋１６に極めて接近したところに位置
することとなっている。つまり予め、リング状の流体通
路９に、複数のノズル１０を全て垂直に、同一面上に、
同一間隔に取り付けておき、このリング状の流体通路を
氷蓄熱槽の蓋１６を構成する単位パネルの中に取り付け
ることによって、極めて容易にノズル１０を、蓋１６に
接近したところに位置させることができて、それだけ氷
蓄熱槽内により多くの氷の微粒子を蓄えることが出来
る。又、各ノズル１０から噴出するブラインは、氷蓄熱
槽内に蓄えられる氷の層の表面Ｘ上に円錐状に散布さ
れ、隣接するノズルから噴出するブラインの縁が、この
表面Ｘ上で常に重なり合う状態にされる。従って、温度
の高いブラインが氷の層を余すところなくほぼ一様に溶
解することとなるので、溶解されないために出来る氷の
突出部が形成されず好都合である。

【００３０】図１３は、リング状の流体通路９が別の方
法で単位パネル中に付設されている状態を断面によって
示している。図１３中で左側に示されるリング状の流体
通路９は、氷蓄熱槽の側壁上端で側壁間にさしわたされ
た梁上に形鋼を乗せ、さらにその形鋼上に乗せられて付
設されており、フレキシブルチューブにより管８に接続
されている。また、図１３中で中央に示されるリング状
の通路９は、蓋１６の９０度鍔間にさしわたされた形鋼
上に乗せて付設されている。また、図１３中で右側に示
されるリング状流体通路９も同様な形鋼上に乗せて付設
され、フレキシブルでない管で図示されていない管８に
接続されている。

【００３１】次に、冷却通路２のブライン取り出し部と
ブライン戻り部及び循環通路３のブライン取り出し部の
構造を説明すると次のとおりである。図１０において、
管４ないし管６は、何れも氷蓄熱槽１の底１１に沿って
延びるように配置されている。また、管４ないし管６は
互いに平行に配置されている。管４ないし管６は組をな
しており、各組では管４ないし管６が同じ順序に配置さ
れていることが好ましい。こうして、管４ないし管６は
底１１のほぼ全面にわたって延びている。

【００３２】管４ないし管６は、何れもその管にそれぞ
れ複数個の開口４１、５１、６１が設けられ、これらの
開口はそれぞれの管の長手方向に沿ってほぼ等しい間隔
をおいて設けられている。管４の開口４１と管６の開口
６１とは、底１１の面と平行な方向に向かって開き、互
いに反対方向に向かって開いている。また管５の開口５
１は、底１１の面に垂直に上方に向かって開いている。

【００３３】複数個の管４は、何れも一端が管４と垂直
に延びる管４２に接続され、管４２は一端が閉塞され、
他端が底１１から僅かに立ち上がり、その後氷蓄熱槽１
の側壁１２を貫通して槽外へ出て、ポンプＰ₁に連な
る。こうして管４は、冷却通路２のブライン取り出し部
を形成している。

【００３４】同様に複数個の管５は、何れも等しい僅か
の高さだけ立ち上がり、その先が管５と垂直に延びる管
５２に接続され、管５２は両端が閉塞され途中で分岐さ
れ、分岐管５３が氷蓄熱槽１の側壁１３を貫通して槽外
へ出て、その先が冷凍機へ連結される。こうして、管５
は冷却通路２のブラインの戻り部を形成している。

【００３５】また、複数個の管６は、何れも一端が閉塞
され、他端が管６に垂直に延びる管６２に接続され、管
６２は両端が閉塞され、途中の２ケ所に分岐管６３が付
設され、各分岐管６３は氷蓄熱槽１の側壁１４を貫通し
て槽外へ出て、ポンプＰ₂に連なっている。こうして、
管６は循環通路の取り出し部を形成している。

【００３６】なお、図１０において、開口４１と開口６
１との向く方向を何れも底１１の延びる平面と平行にし
て、且つ互いに位置をずらして反対がわに向け、開口５
１の向く方向を底１１の平面に垂直にして上方に向ける
と、開口５１から放出されたブラインが直ちに開口４１
及び開口６１に吸い込まれることがなくなり、従ってブ
ライン全体が一様な温度に一層なり易い。このために、
負荷装置は一様に冷気を放出し易くなる。

【００３７】図１０に示した氷蓄熱設備は上述のように
構成されているから、冷却通路２では、氷蓄熱槽１から
氷の層の下に溜まったブラインを均等に取り出すことが
でき、冷凍機で冷却された氷の微粒子を含むブラインを
氷蓄熱槽１の底上へ均等に放出できることとなる。同様
に循環通路３では、氷蓄熱槽１から氷の層の下に溜まっ
たブラインを均等に取り出すことができ、負荷装置を出
たブラインを氷蓄熱槽１内の氷の層の表面上へ隈なく噴
出させて氷の微粒子間の隙間を通って下方に向かう間に
一様に冷却させ、氷蓄熱槽１の底へ溜めることができ
る。

【００３８】なぜならば、氷の層は氷蓄熱槽１の中で上
方に位置し、液状のブラインが下方に位置し、冷却通路
２の取り出し部が氷蓄熱槽１の底１１に沿って延びてい
るために、その取り出し部は開口４１から氷粒を吸い込
まないで液状のブラインを能率よく吸い込むこととな
り、その際、開口４１が底１１の全体にわたって分散し
ているので底１１の全体からブラインを吸い込むことと
なる。また、開口４１から吸い込まれたブラインは、冷
凍機によって冷却されて開口５１から放出されるが、そ
の開口５１も底１１に沿い底１１の全体にわたって分散
しているので、底１１の近くへブラインを広く一様に排
出することとなるからである。また、循環通路３内を流
れるブラインは、開口６１から吸い込まれ、負荷装置を
経てノズル１０から放出されるが、開口６１が底１１に
沿い底１１の全体にわたって分散しているので、さきに
述べた冷却通路２の吸い込みと同様に、氷粒を避けて底
１１の全体から一様にブラインを吸い込むこととなる。
循環通路３の戻りのブラインは、氷蓄熱槽１の内部で側
壁１５に沿って延びる管７に入れられ、次いで側壁１２
と１４とに沿って延びる管８及び側壁１３に沿って延び
る管８１に入り、均一な圧力とされて閉鎖された流体通
路９へ入れられるので、流体通路９内の戻りのブライン
が一様な圧力を持つことになる。その後に流体通路９に
付設されたノズル１０から噴出されるので、隣接したノ
ズル１０から均一化された圧力をもって噴出される。し
かも全てのノズル１０が、垂直に、同一高さに、同一間
隔に、氷蓄熱槽１の蓋に接近した位置に蓋の全面にわた
って分散して設けられ、各ノズルに加わる圧力に差異が
ないので、戻りブラインは各ノズルから噴出され、氷蓄
熱槽内に蓄えられた氷の層表面上に一様に散布されるこ
ととなる。

【００３９】また、このとき各ノズル１０から吐出され
るブラインがそれぞれのノズルを頂点とする円錐状空間
内に分散され、隣接するノズルから吐出されるブライン
の周縁が、氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層の表面上で、
常に重なり合うように配置され、各ノズル１０から噴出
されるブライン吐出量が円錐状空間の周縁部で少なく、
中央部で多くなるようにされているので、噴出されたブ
ラインは上記の氷の層の全表面上に隈なく均等に散布さ
れる。従って、負荷装置を経てノズルから噴出された温
度の高いブラインが氷の層の表面を余すところなくほぼ
一様に溶解することとなり、溶解されないために出来る
氷の表面の突出部が形成されない。また隣接するノズル
から噴射されるブラインの噴射量及び噴射角度がともに
大きく氷の表面上にほぼ同量均等に散布されるので、温
度の高いブラインの全てが氷の微粒子の隙間を通る間に
一様に充分冷却されることとなり、氷の層の下には充分
冷却された温度の一定したブラインが存在することとな
って、このブラインを吸い込んで熱交換を行う負荷装置
の能力が変動せず、しかも高い能力が維持される。

【００４０】さらに、ブラインが氷の層の全表面上に隈
なく均等に散布されるので、負荷装置を経て温度の高く
なったブラインは氷の微粒子の隙間を通って下方に向か
う時、氷の層の上部ほど均等によく溶かしブラインの温
度が下がるにつれて氷の層の下部ほど均等に少なく溶か
すこととなり、氷の層の厚さに厚い所と薄い所の差が出
来ず、常に氷蓄熱槽内に蓄積されている冷熱を均等にま
んべんなく利用することになって、熱効率が良い。図１
０に示した氷蓄熱設備はこのような点で有利なものであ
る。

【００４１】図１１に示した氷蓄熱設備は、図１０に示
したものとほぼ同様であるが、次の点で大きく異なって
いる。すなわち、図１０の管４と管６とは何れもブライ
ンの取り出し部として働くので、図１１では管４と管６
とを同一の管４６に接続して、ブラインを管４６から分
岐管６３を経由して槽外に導くこととしている。こうし
て槽外に導いたブラインを冷却通路２と循環通路３とに
分配している。

【００４２】図１１に示した氷蓄熱設備では、管４が管
６と同じものであるから、管４と管６とを何れも管６で
あると考えることができ、従って見方によっては図１０
の氷蓄熱設備の管４が管６で代用されていると考えるこ
とができ、図１０の管４と管４２とは省略されていると
見ることもできる。この発明に係る氷蓄熱設備は図１１
に示したようなものであってもよい。

【００４３】また、図１１に示した氷蓄熱設備では、循
環通路３の戻り部の構造が、次の点で異なっている。図
１１では、管７から直交して延びる複数個の管８の先が
それぞれ閉鎖されているので、各管８内の圧力が均一で
なく、従って、管８に接続される閉鎖された流体通路９
内の圧力は各々異なることになる。しかし、閉鎖された
各流体通路９内の圧力は均一化されるから、各流体通路
９に付設される複数個のノズル１０は同一構造とするこ
とができ、各ノズル毎に噴射量、噴射角度が異なるよう
に調節する必要はない。また、図１０では、閉鎖された
流体通路９としてリング状のものを用いたが、図１１で
はリング状の代わりに正方形状のものが付設され、各正
方形９１の各かど部にノズル１０が付設されている。こ
うして、循環通路３から戻されたブラインはノズル１０
から氷蓄熱槽内へ噴射されて氷の層の表面上に散布され
る。

【００４４】図１１に示した氷蓄熱設備は、図１０につ
いて説明したのとほぼ同様の効果をもたらすが、ただ管
４と管４２及び管８１が省略されているだけ、その構造
が簡単になっている、という利点がある。

【００４５】図１２及び図１３では、管７及び管８を氷
蓄熱槽１の内部に付設することとし、従って管７及び管
８は蓋１６の下方に設けられた。しかし、管７及び管８
を、図１４及び図１５に示したように、氷蓄熱槽１の外
に付設してもよい。すなわち、管７及び管８は蓋１６の
上方に位置し、管８に連なる管８２が蓋１６を貫通して
氷蓄熱槽１の中へ入り、氷蓄熱槽１の内部に付設された
流体通路９に接続されてもよい。

【００４６】この発明に係る氷蓄熱設備は、これを稼動
させると、図２５及び図２６に示すように氷蓄熱槽内に
氷の微粒子が蓄えられてゆくが、さらに冷凍機を稼動す
ると氷蓄熱槽内に氷が充満することとなり、この時点で
氷蓄熱槽の限度一杯まで氷を蓄えたことになる。ところ
が、その後も冷凍機の運転を継続すると、ブラインの液
面が下がってゆき、氷の荷重が槽内の管の上に加わるこ
とになる。こうした場合を考慮して、強度の大きい管を
使用しておくことが望ましい。しかし、ＰＶＣパイプ等
の強度の小さい管を使用する場合には、管が氷の荷重に
よって曲がったり破損したりすることのないように、管
の下面を底板あるいは形鋼上面に沿わせておくことが好
ましい。

【００４７】この発明では、氷蓄熱槽の底が細長い場合
又は底の平面積が小さい場合には、冷却通路の取り出し
部及び戻り部と循環通路の取り出し部とを側壁に配管し
て、複数個の開口を設けても同様の効果がある。図２７
は取り出し部をすべて側壁に設け、冷却通路のブライン
戻り部だけを底に配置した例を示している。図２８は、
取り出し部をすべて底に配置し、冷却通路のブライン戻
り部だけを側壁に取り付けた例を示している。図２９
は、すべての管を側壁に取り付けた例を示している。

【００４８】図３０ないし図３３は、氷蓄熱槽内上部に
設けた循環通路の戻り部とノズルとの色々な配置関係を
示している。図３０ないし図３２の断面が図３４ないし
図３６に示されている。そのうち図３０は、側壁１２な
いし１５によって構成された氷蓄熱槽の平面図である。
図３０の氷蓄熱槽内には、側壁１２ないし１５に沿って
一周する環状パイプ７に４本の架橋パイプ８が付設され
て環状パイプ７が包囲する面積を５等分している。環状
パイプ７と架橋パイプ８にはノズル１０が付設されてい
る。

【００４９】図３０のＡ−Ａ断面が図３４に示されてい
る。図３４によると環状パイプ７も架橋パイプ８も同じ
１つの水平面上に延びていて、各パイプに直接ノズル１
０が付設されている。環状パイプ７も架橋パイプ８も何
れも蓋１６を構成する単位パネルに接近しているから、
ノズル１０も蓋１６に接近して設けられることになって
いる。また、ノズル１０は蓋１６の全面にわたって分散
して設けられている。だから、隣接するノズルから円錐
状に噴出されるブラインの縁は、氷蓄熱槽内に蓄えられ
ている氷の層の表面Ｘ上で、確実に重なり合うようにす
ることが容易である。従って、ノズル１０から噴出され
るブラインは、表面Ｘ上に隈なく降り注ぐこととなる。

【００５０】図３１では、環状パイプ７が包囲する領域
を８本の架橋パイプ８が等分するように付設されて、環
状パイプ７および架橋パイプ８に直接ノズル１０が付設
されている。図３１におけるＢ−Ｂ断面が図３５に示さ
れている。図３５によると架橋パイプ８は、蓋を構成し
ている単位パネル１６の内部でコの字状に隆起してい
る。この隆起した部分にノズル１０が付設されていて、
ノズル１０は蓋１６に接近したところで、各蓋１６に分
散して設けられている。また、隣接するノズル１０から
噴出された円錐状のブラインの縁は、氷蓄熱槽内に蓄え
られている氷の層の表面Ｘ上で、重なり合うようにされ
ている。

【００５１】図３２では、氷蓄熱槽の側壁１２ないし１
５に沿って一周する環状パイプ７に、１本の架橋パイプ
８が付設され、架橋パイプ８及びこれと平行に延びる環
状パイプ７の２辺に、これから分かれた枝パイプ９が４
本ずつ等しい距離を置いて付設され、各枝パイプ９の先
端にノズル１０が付設されている。図３２におけるＣ−
Ｃ断面が図３６に示されている。図３６によると、環状
パイプ７よりも枝パイプ９の方が蓋１６に接近してお
り、従ってノズル１０は氷の層の表面Ｘから離れて位置
することができ、隣接するノズル１０から噴出される円
錐状のブラインは、縁で重なり合って表面Ｘ上に降り注
ぐ。

【００５２】図３３では、氷蓄熱槽の側壁１２ないし１
５に沿って一周する環状パイプ７に、１個の架橋パイプ
８が付設され、これらのパイプから分かれた枝パイプ９
が先端で正方形の小回路を形成している。小回路の各か
ど部にノズル１０が付設されている。その結果、ノズル
１０は氷蓄熱槽内で蓋の全面にわたって、分散して設け
られたことになっており、ノズル１０から噴出されるブ
ラインは、氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層の表面上に隈
なく降り注ぐこととなる。

【００５３】図３７及び図３８は、開口４１または６１
へ氷の塊を進入させない方法の１つを示している。図３
８は図３７の開口４１の中心軸を通る面で管４に垂直に
切断したときの断面図を示している。

【００５４】図３７及び図３８において管４にはＴ字状
継手４０が付設されて、継手４０の端がそのまま開口４
１とされている。開口４１内には短管４２及び孔のあい
た円錐状金属板４４が順次挿入されて、ボルト４３によ
り継手４０の開口４１に一緒に固定される。金属板４４
はパンチングメタルで構成されていて、円錐面全体に小
さな孔を備えている。このようにすると、氷の層の下部
にある氷が大きな塊状になって開口から吸入され、ポン
プを傷めることがない。また、たとえ氷が開口の幾つか
を塞いだにしても、開口が多数あるのでポンプが吸引す
るのに無理がかからず、ポンプを傷めない。従って、氷
蓄熱槽内に氷をより多く安心して蓄えることができる。

【００５５】

【発明の効果】この発明では、上述したような氷蓄熱槽
と、冷却通路と循環通路とからなる氷蓄熱設備におい
て、氷蓄熱槽の上部空間内に複数個のノズルを付設し、
各ノズルを負荷装置を経たあとの循環通路に接続し、各
ノズルから吐出されるブラインをそれぞれのノズルを頂
点とする円錐状空間内に分散させ、隣接するノズルから
吐出されるブラインの周縁が氷蓄熱槽内に蓄えられた氷
の層の表面上で常に重なり合うようにしたので、循環通
路からの戻りブラインは氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層
の上に余すところなく降り注がれ、従って溶解されない
ために生じる氷の大きな突出がなくなり好都合である。
また、この発明では、各ノズルから吐出されるブライン
量を円錐状空間の周縁部で少なく中央部で多くなるよう
にしたので、隣接するノズルから吐出されたブラインの
重なり合った部分と、重なり合わない部分との間で、ブ
ライン降下量の差違が少なくなり、従って、氷蓄熱槽内
の全体にわたって循環通路からの戻りブラインが均等に
分散して降下することとなる。その結果、氷蓄熱槽内に
蓄えられた氷の層が均等の厚みとなり、冷熱を効率よく
利用できることとなる。

【００５６】また、各ノズルを氷蓄熱槽に付設した蓋に
近接して蓋の全体にわたって分散して設けると、ノズル
を高いところに位置させることができ、従って氷蓄熱槽
内に蓄えられる氷の量を多くすることができ、結果とし
て氷蓄熱設備の能力を大きくすることができる。さら
に、各ノズルを氷蓄熱槽の上部空間内で同じ高さのとこ
ろに付設すると、同一のノズルを均等に付設するだけ
で、氷蓄熱槽内のブラインを均等に分散させることがで
きるので有利である。この発明は、このような利益を与
えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】理想的な状態を示す氷蓄熱槽の縦断面模型図で
ある。

【図２】従来の氷蓄熱槽の縦断面模型図である。

【図３】従来の氷蓄熱槽の縦断面模型図である。

【図４】この発明で前提とする氷蓄熱槽の一部切欠平面
図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ線縦断面図である。

【図６】ノズルから噴射されるブラインが、ノズルを頂
点とする円錐状空間内に均等に噴射されている状態を示
す説明図である。

【図７】隣接するノズルから噴射されるブラインが、各
ノズルを頂点とする円錐状空間内に均等に噴射される場
合のブライン降下量を示す説明図である。

【図８】図７（イ）中のａ−ｂ線に沿って切欠した氷蓄
熱槽の縦断面図である。

【図９】図７（イ）中のａ−ｂ線に沿って切欠した氷蓄
熱槽の縦断面図である。

【図１０】この発明に係る氷蓄熱設備の一部切欠斜視図
である。

【図１１】この発明に係る他の氷蓄熱設備の一部切欠斜
視図である。

【図１２】この発明で用いることのできる氷蓄熱槽の上
部の一部切欠縦断面図である。

【図１３】この発明で用いることのできる他の氷蓄熱槽
の上部の一部切欠縦断面図である。

【図１４】この発明で用いることのできるさらに他の氷
蓄熱槽の上部の一部切欠縦断面図である。

【図１５】この発明で用いることのできるさらに別の氷
蓄熱槽の上部の一部切欠縦断面図である。

【図１６】この発明で用いられる１個のノズルから吐出
されるブライン量の分布を示す説明図である。

【図１７】この発明で用いられるノズルの配置を示す平
面図である。

【図１８】図１７中のａ−ｄ線に沿った各部のブライン
降下量を示す説明図である。

【図１９】図１７中のａ−ｂ線に沿った各部のブライン
降下量を示す説明図である。

【図２０】この発明で用いられる１個のノズルから吐出
されるブライン量の分布を示す説明図である。

【図２１】この発明で用いられるノズルの配置を示す平
面図である。

【図２２】図２１中のａ−ｄ線に沿った各部のブライン
降下量を示す説明図である。

【図２３】図２１中のａ−ｂ線に沿った各部のブライン
降下量を示す説明図である。

【図２４】この発明で用いることのできる１個のノズル
から吐出されるブライン量の分布を示す説明図である。

【図２５】この発明に係る氷蓄熱設備の縦断面模型図で
ある。

【図２６】この発明に係る他の氷蓄熱設備の縦断面模型
図である。

【図２７】この発明に係るさらに他の氷蓄熱設備の縦断
面模型図である。

【図２８】この発明に係る別の氷蓄熱設備の縦断面模型
図である。

【図２９】この発明に係るさらに別の氷蓄熱設備の縦断
面模型図である。

【図３０】この発明で用いられる氷蓄熱槽の平面模型図
である。

【図３１】この発明で用いられる他の氷蓄熱槽の平面模
型図である。

【図３２】この発明で用いられるさらに他の氷蓄熱槽の
平面模型図である。

【図３３】この発明で用いられるさらに別の氷蓄熱槽の
平面模型図である。

【図３４】図３０におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３５】図３１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図３６】図３２におけるＣ−Ｃ線断面図である。

【図３７】この発明で用いられる冷却通路又は循環通路
のブライン吸込口の斜視図である。

【図３８】図３７の開口４１の中心軸を通る面で管４に
垂直に管を切断したときの断面図である。

【符号の説明】

１氷蓄熱槽２冷却通路３循環通路４、５、６７、８管９流体通路１０ノズル１１氷蓄熱槽１の底１２、１３、１４、１５氷蓄熱槽１の側壁１６氷蓄熱槽１の蓋４１、５１、６１開口４２、５２、６２、４６管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブライン中の水分を氷として蓄える氷蓄
熱槽と、氷蓄熱槽から取り出したブラインを冷凍機で冷
却して氷蓄熱槽へ戻す冷却通路と、氷蓄熱槽から取り出
したブラインを負荷装置を経て氷蓄熱槽へ戻す循環通路
とからなる氷蓄熱設備において、氷蓄熱槽の上部空間内
に複数個のノズルを付設し、各ノズルを負荷装置を経た
あとの循環通路に接続し、各ノズルから吐出されるブラ
インをそれぞれのノズルを頂点とする円錐状空間内に分
散させ、隣接するノズルから吐出されるブラインの周縁
が氷蓄熱槽内に蓄えられた氷の層の表面上で常に重なり
合うようにするとともに、各ノズルからのブライン吐出
量を円錐状空間の周縁部で少なく、中央部で多くなるよ
うにしたことを特徴とする、氷蓄熱設備。
【請求項２】各ノズルを氷蓄熱槽に付設した蓋に近接
して蓋の全体にわたって分散して設けたことを特徴とす
る、請求項１に記載の氷蓄熱設備。
【請求項３】各ノズルを氷蓄熱槽の上部空間内で同じ
高さのところに付設したことを特徴とする、請求項１又
は２に記載の氷蓄熱設備。