JPH081346B2 - 蓄熱用製氷法 - Google Patents
蓄熱用製氷法Info
- Publication number
- JPH081346B2 JPH081346B2 JP62094314A JP9431487A JPH081346B2 JP H081346 B2 JPH081346 B2 JP H081346B2 JP 62094314 A JP62094314 A JP 62094314A JP 9431487 A JP9431487 A JP 9431487A JP H081346 B2 JPH081346 B2 JP H081346B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- ice
- liquid
- layer
- heat storage
- 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 - Lifetime
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- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，空調用氷蓄熱を行う場合の製氷方法に関す
る。
る。
氷蓄熱空調システムにおける氷製造法は，大別すれ
ば，間接熱交換方式と直接熱交換方式が従来より知られ
ている。間接熱交換方式は，製氷用伝熱管（熱交換器）
を用いる方法であり，伝熱管内（外）に低温の冷媒（ブ
ライン，フレオン等）を流し，管外（内）に氷を生成す
る方法である。他方の直接熱交換方式は，冷媒ガスを水
中に直接吹き込む方式である。
ば，間接熱交換方式と直接熱交換方式が従来より知られ
ている。間接熱交換方式は，製氷用伝熱管（熱交換器）
を用いる方法であり，伝熱管内（外）に低温の冷媒（ブ
ライン，フレオン等）を流し，管外（内）に氷を生成す
る方法である。他方の直接熱交換方式は，冷媒ガスを水
中に直接吹き込む方式である。
伝熱管による間接方式では，被冷却液が水の場合，生
成した氷は管壁に着氷して生長する。この場合，氷の熱
伝導率は悪いので着氷の厚みが増すほど氷の生長速度が
遅くなるという欠点がある。氷の生長を促進するために
は冷媒温度も着氷の厚みが増すほど下げる必要があり，
このために冷凍機の成績係数（COP）が下がる欠点をも
つ。また，水槽内での氷の充填率（IPF）を大きくする
には伝熱管のピッチを細かくすることが必要となり，ひ
いては水中に浸漬する伝熱管の相対容積が増大すること
になり，氷蓄熱のための有効容積の減少を来すことにな
る。したがって，蓄熱効率は普通の蓄熱水槽（冷水蓄
熱）に比べて格段によくなるというわけでもない。
成した氷は管壁に着氷して生長する。この場合，氷の熱
伝導率は悪いので着氷の厚みが増すほど氷の生長速度が
遅くなるという欠点がある。氷の生長を促進するために
は冷媒温度も着氷の厚みが増すほど下げる必要があり，
このために冷凍機の成績係数（COP）が下がる欠点をも
つ。また，水槽内での氷の充填率（IPF）を大きくする
には伝熱管のピッチを細かくすることが必要となり，ひ
いては水中に浸漬する伝熱管の相対容積が増大すること
になり，氷蓄熱のための有効容積の減少を来すことにな
る。したがって，蓄熱効率は普通の蓄熱水槽（冷水蓄
熱）に比べて格段によくなるというわけでもない。
このため，伝熱管方式ではあるが，管壁に着氷させな
い方式として，被冷却液にエチレングリコール等の不凍
液を混ぜる方式が最近注目されている。この方式では伝
熱面に着氷することなくシヤーベット状の氷が被冷却液
の液中に生成する。このため，氷の充填率（IPF）を30
〜60％にまで高めることができる。しかし，氷の生成に
伴って被冷却液中のエチレングリコール濃度が高くなる
ので冷媒温度はこれに伴って−10〜−20℃程度へと徐々
に下げなければならない。このため，やはり冷凍機の成
績係数（COP）が低下するという問題がある。さらに，
伝熱管表面は例えば鏡面仕上げを施したような滑らかな
ものを使用しなければ管壁に着氷するので，熱交換器は
自ずと高価なものになる。
い方式として，被冷却液にエチレングリコール等の不凍
液を混ぜる方式が最近注目されている。この方式では伝
熱面に着氷することなくシヤーベット状の氷が被冷却液
の液中に生成する。このため，氷の充填率（IPF）を30
〜60％にまで高めることができる。しかし，氷の生成に
伴って被冷却液中のエチレングリコール濃度が高くなる
ので冷媒温度はこれに伴って−10〜−20℃程度へと徐々
に下げなければならない。このため，やはり冷凍機の成
績係数（COP）が低下するという問題がある。さらに，
伝熱管表面は例えば鏡面仕上げを施したような滑らかな
ものを使用しなければ管壁に着氷するので，熱交換器は
自ずと高価なものになる。
一方，直接熱交換方式では，冷媒温度は０℃近くの温
度で使用できるので，冷凍機の成績係数は上がる。ま
た，金属の伝熱面を持たないので着氷による氷塊の発生
はなく，従って氷充填率は50〜60％程度となる。しかし
冷媒ガス中に水が入り，フロンと水とが反応して腐食性
の塩素ガスを発生するという問題が新たに生ずる。
度で使用できるので，冷凍機の成績係数は上がる。ま
た，金属の伝熱面を持たないので着氷による氷塊の発生
はなく，従って氷充填率は50〜60％程度となる。しかし
冷媒ガス中に水が入り，フロンと水とが反応して腐食性
の塩素ガスを発生するという問題が新たに生ずる。
本発明は，かような問題点をもつ従来の製氷方法に代
わる新規な蓄熱方式の開発を目的としてなされたもので
ある。
わる新規な蓄熱方式の開発を目的としてなされたもので
ある。
前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするとこ
ろは，蓄熱水槽の水層の上に，凝固点が−（マイナス）
10℃以下で且つ氷よりも比重の小さい非水溶性の液体の
層を浮かべ，この液体を槽外に設置した冷却器に送液し
て０℃未満の温度に冷却したうえ蓄熱水槽に戻し，蓄熱
水槽内における下層の水層と上層の液層との界面よりも
上方に該水層の水の一部を送水したうえこの水を上層の
液層中に重力で落下させることからなる蓄熱用製氷法で
ある。
ろは，蓄熱水槽の水層の上に，凝固点が−（マイナス）
10℃以下で且つ氷よりも比重の小さい非水溶性の液体の
層を浮かべ，この液体を槽外に設置した冷却器に送液し
て０℃未満の温度に冷却したうえ蓄熱水槽に戻し，蓄熱
水槽内における下層の水層と上層の液層との界面よりも
上方に該水層の水の一部を送水したうえこの水を上層の
液層中に重力で落下させることからなる蓄熱用製氷法で
ある。
すなわち本発明は，蓄熱水槽内の水層の上に０℃以下
に冷却された非水溶性液体の層を形成させておき，この
上層の冷却液中を下層の水の一部を落下させる構成とす
ることによってこの落下中に冷却液と水とを直接的に熱
交換させ，この熱交換によって水を０℃以下に冷却して
氷を生成させ，生成した氷を該液体の下方（液体と水と
の境界付近）に比重差によって蓄えるものである。下層
の水の一部を上層の液体中に落下させるには，下層の水
をポンプによって両層の界面より上まで揚水したうえ液
層中を落下させればよい。この場合，上層に存在する冷
却液体の液面より上の槽内空間に散水管を設けておき，
この散水管に下層の水の一部をポンプアップして該液面
上に水を散水するのが好ましい。これによると水滴が液
中を分散しつつ落下するので熱交換が完全に行われると
共に生成する氷は細粒となり，シャーベット状の氷を作
ることができる。
に冷却された非水溶性液体の層を形成させておき，この
上層の冷却液中を下層の水の一部を落下させる構成とす
ることによってこの落下中に冷却液と水とを直接的に熱
交換させ，この熱交換によって水を０℃以下に冷却して
氷を生成させ，生成した氷を該液体の下方（液体と水と
の境界付近）に比重差によって蓄えるものである。下層
の水の一部を上層の液体中に落下させるには，下層の水
をポンプによって両層の界面より上まで揚水したうえ液
層中を落下させればよい。この場合，上層に存在する冷
却液体の液面より上の槽内空間に散水管を設けておき，
この散水管に下層の水の一部をポンプアップして該液面
上に水を散水するのが好ましい。これによると水滴が液
中を分散しつつ落下するので熱交換が完全に行われると
共に生成する氷は細粒となり，シャーベット状の氷を作
ることができる。
本発明で使用する冷却液体は−２〜−10℃程度に冷却
された状態でも液状を維持しこの液中を水が落下しても
水と液が互いに溶解し合わないものである必要がある。
そして，その比重は氷よりも軽いものである必要があ
る。本発明で使用できる液体としてはこのような要件を
充足する油類が適当であり，例えば非水溶性のグリコー
ル類，シリコンオイル，灯油等を使用することができ
る。
された状態でも液状を維持しこの液中を水が落下しても
水と液が互いに溶解し合わないものである必要がある。
そして，その比重は氷よりも軽いものである必要があ
る。本発明で使用できる液体としてはこのような要件を
充足する油類が適当であり，例えば非水溶性のグリコー
ル類，シリコンオイル，灯油等を使用することができ
る。
以下に図面に従って本発明法の内容を具体的に説明す
る。
る。
第１図において,1は蓄熱水槽,2は蓄熱水槽１の下層に
存在する水の層である。本発明においてはこの水層２の
上に，氷より比重が小さい低比重液体３を浮かべる。そ
してこの低比重液体３の液面より上の槽内空間に散水装
置４を配置する。散水装置４は液面のほぼ全面積にわた
って散水できるように設置し，この散水装置４に下層の
水層２の水の一部をポンプ５によって送液し、低比重液
体３の液面上に散水する構成とする。ポンプ５は図示の
ように槽外に設置してもよいし，水中ポンプを使用して
これを槽内に設置してもよい。
存在する水の層である。本発明においてはこの水層２の
上に，氷より比重が小さい低比重液体３を浮かべる。そ
してこの低比重液体３の液面より上の槽内空間に散水装
置４を配置する。散水装置４は液面のほぼ全面積にわた
って散水できるように設置し，この散水装置４に下層の
水層２の水の一部をポンプ５によって送液し、低比重液
体３の液面上に散水する構成とする。ポンプ５は図示の
ように槽外に設置してもよいし，水中ポンプを使用して
これを槽内に設置してもよい。
一方，槽外に設置した冷却器６に低比重液体３をポン
プ７によって送液し，−２〜−10℃に冷却したうえ，再
び蓄熱水槽１に戻す。この冷却器６は冷凍機または通常
のヒートポンプを使用することができる。そのさい，低
比重液体３の吸込口８を液層の比較的上方に位置させた
うえ，この吸込口８部分に散水がかからないように傘９
を取付けておくのがよい。図示の例ではこの傘９の下縁
10は吸込口８よりも下方まで延び出している。この傘９
によって低比重液体３と水との分離がなされるので，冷
却器６に送り込まれる低比重液体３に水が混入するのが
避けられる。冷却器６に送液する低比重液体３中に水が
多く同伴するとこれが管路中で氷となって配管内で凍結
を起こすことになるので出来るだけ水の同伴を避けねば
ならない。
プ７によって送液し，−２〜−10℃に冷却したうえ，再
び蓄熱水槽１に戻す。この冷却器６は冷凍機または通常
のヒートポンプを使用することができる。そのさい，低
比重液体３の吸込口８を液層の比較的上方に位置させた
うえ，この吸込口８部分に散水がかからないように傘９
を取付けておくのがよい。図示の例ではこの傘９の下縁
10は吸込口８よりも下方まで延び出している。この傘９
によって低比重液体３と水との分離がなされるので，冷
却器６に送り込まれる低比重液体３に水が混入するのが
避けられる。冷却器６に送液する低比重液体３中に水が
多く同伴するとこれが管路中で氷となって配管内で凍結
を起こすことになるので出来るだけ水の同伴を避けねば
ならない。
11は建物内に設置された空調機などの熱負荷機器類で
あり，この熱負荷機器類11に送水ポンプ12によって冷水
を循環供給し，ここで熱交換を終えた水は再び蓄熱水槽
１の水層部に戻す。
あり，この熱負荷機器類11に送水ポンプ12によって冷水
を循環供給し，ここで熱交換を終えた水は再び蓄熱水槽
１の水層部に戻す。
以上の構成になる本発明の蓄熱水槽によると，−２〜
−10℃に冷却された低比重液体３の上層中を散水装置４
から散水された水が重力で落下し，この落下過程で低比
重液体３と水が直接的に熱交換し，細かい氷が連続的に
生成する。そして，生成した氷は比重差によって水層と
低比重液体層の界面部分に浮遊して蓄積される。
−10℃に冷却された低比重液体３の上層中を散水装置４
から散水された水が重力で落下し，この落下過程で低比
重液体３と水が直接的に熱交換し，細かい氷が連続的に
生成する。そして，生成した氷は比重差によって水層と
低比重液体層の界面部分に浮遊して蓄積される。
本発明法は，低比重液体３の低温液中に水滴を比重差
によって落下させるる過程で熱交換を行うものであるか
ら，熱交換効率はこれ以上のものが得られないほど優れ
ており，低比重液体３の温度は−２℃付近から−５℃付
近でも水滴は氷を生成するに充分な温度に瞬間的に冷却
される。したがって冷却器６として冷凍機を使用した場
合，これを高い成績係数のもとで稼働することができる
と共に製氷のための動力は従来方式に比べて大幅に低減
することができる。また，冷却温度が比較的高くてもよ
いので標準型の冷凍機やヒートポンプが使用できるし，
設備自体は水の循環設備を付設するだけで製氷蓄熱槽が
構成できるから設備費用とその運転費用は非常に廉価と
なり，非常に経済的に製氷蓄熱が行なえる。そして，本
発明の最も有利な点は空調機などの熱負荷の稼働中でも
必要な時期に製氷運転が随時出来ることと制御や操作が
非常に簡単であること，並びに既存の蓄熱水槽に対して
もこれを製氷蓄熱水槽に簡単に改変できることである。
によって落下させるる過程で熱交換を行うものであるか
ら，熱交換効率はこれ以上のものが得られないほど優れ
ており，低比重液体３の温度は−２℃付近から−５℃付
近でも水滴は氷を生成するに充分な温度に瞬間的に冷却
される。したがって冷却器６として冷凍機を使用した場
合，これを高い成績係数のもとで稼働することができる
と共に製氷のための動力は従来方式に比べて大幅に低減
することができる。また，冷却温度が比較的高くてもよ
いので標準型の冷凍機やヒートポンプが使用できるし，
設備自体は水の循環設備を付設するだけで製氷蓄熱槽が
構成できるから設備費用とその運転費用は非常に廉価と
なり，非常に経済的に製氷蓄熱が行なえる。そして，本
発明の最も有利な点は空調機などの熱負荷の稼働中でも
必要な時期に製氷運転が随時出来ることと制御や操作が
非常に簡単であること，並びに既存の蓄熱水槽に対して
もこれを製氷蓄熱水槽に簡単に改変できることである。
第１図は本発明法を適用した代表例的な製氷蓄熱水槽の
略断面図である。 １……蓄熱水槽,2……水層,3……低比重液体,4……散水
装置,5……水の循環ポンプ,6……冷却器,7……低比重液
体の循環ポンプ,9……傘,11……熱負荷機器類。
略断面図である。 １……蓄熱水槽,2……水層,3……低比重液体,4……散水
装置,5……水の循環ポンプ,6……冷却器,7……低比重液
体の循環ポンプ,9……傘,11……熱負荷機器類。
Claims (2)
- 【請求項１】蓄熱水槽の水層の上に，凝固点が−10℃以
下で且つ氷よりも比重の小さい非水溶性の液体の層を浮
かべ，この液体を槽外に設置した冷却器に送液して０℃
未満の温度に冷却したうえ蓄熱水槽に戻し，蓄熱水槽内
における下層の水層と上層の液層との界面よりも上方に
該水層の水の一部を送水したうえこの水を上層の液層中
に重力で落下させることからなる蓄熱用製氷法。 - 【請求項２】下層の水の一部が液層の液面よりも上方か
ら散水される特許請求の範囲第１項記載の蓄熱用製氷
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62094314A JPH081346B2 (ja) | 1987-04-18 | 1987-04-18 | 蓄熱用製氷法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62094314A JPH081346B2 (ja) | 1987-04-18 | 1987-04-18 | 蓄熱用製氷法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63263367A JPS63263367A (ja) | 1988-10-31 |
| JPH081346B2 true JPH081346B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=14106813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62094314A Expired - Lifetime JPH081346B2 (ja) | 1987-04-18 | 1987-04-18 | 蓄熱用製氷法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081346B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3775748B1 (en) | 2018-04-04 | 2024-06-05 | Active Energy Systems | Heat exchange system for freezing a phase change material and methods thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5338533B2 (ja) * | 1971-10-20 | 1978-10-16 |
-
1987
- 1987-04-18 JP JP62094314A patent/JPH081346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63263367A (ja) | 1988-10-31 |
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