JPH08313016A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝熱管の外周囲に生成した氷を、その内側か
ら融解するようにした氷蓄熱装置に対し、冷熱取出し中
に氷が伝熱管から離れて浮上してしまうことを阻止する
ことにより、高い冷熱取出し効率を得る。 【構成】 氷蓄熱槽内に鉛直方向に延びる伝熱管９を配
置する。伝熱管９の外周面の複数箇所に、伝熱管９より
も熱伝導率の低い材料で形成され且つ放射状に延びる氷
保持棒15を取付ける。伝熱管９の周囲に形成された氷Ｉ
の融解時、この氷Ｉが氷保持棒15に引掛って保持される
ことにより、氷Ｉの浮上が阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱装置に係り、特
に、製氷用の水を貯留した氷蓄熱槽内に配設された伝熱
管の外周囲に氷を生成しておき、冷熱取出し時には、氷
をその内側から融解するものにおける冷熱取出し効率の
向上対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空調システムその他工業用、
農業用の冷却システム等への利用を目的として、例えば
特開平６−１５９９６６号公報に開示されているような
氷蓄熱装置が知られている。この種の氷蓄熱装置は、製
氷用の水を貯留した氷蓄熱槽内に複数本の伝熱管が配設
され、この伝熱管に冷媒の流通が可能とされ、この冷媒
と水との間で熱交換を行って氷の生成及び融解を行う。
つまり、氷の生成時には、伝熱管内で冷媒が蒸発しなが
ら水を冷却して伝熱管の外周囲に氷を生成する一方、氷
の融解時には、伝熱管内で冷媒が凝縮或いは過冷却され
ながら氷を融解して冷熱を取出す。これにより、例え
ば、夏期において、電力需要の少ない夜間に氷を生成し
ておき、電力需要の多い日中に氷を融解しながら冷熱を
取出し、この冷熱を室内の冷房に使用することが行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の氷
蓄熱装置の場合、図１１に示すように伝熱管(a) の外周
囲に生成された氷(b) を融解する冷熱取出し時には、氷
(b) を、その内側から融解することになる。そして、こ
の融解が進むにつれて、図１２に示すように、伝熱管
(a) 周囲の氷(b) の厚さ寸法が次第に小さくなってい
く。また、この氷(b)の融解時には、該氷(b) の内面と
伝熱管(a) の外面との間の融解水(c) の対流の影響等に
より、氷(b) の内面は均等に融解されず、部分的に融解
が進むことになる（例えば氷(I) の上側部分の融解のみ
が促進する）。そして、この図１２に示す状態から更に
融解が進むと、図１３に示すように、氷(b) の一部分が
完全に融解された状態となり（この図１３では上下両端
部が完全に融解された状態である）、この状態では、各
氷(b,b, …) は伝熱管(a) から離脱して蓄熱槽の上層部
の水面に浮上してしまい、伝熱管(a) 内の冷媒と氷(b)
との間での熱交換が十分に行われなくなってしまう。つ
まり、伝熱管(a) 内の冷媒によって取出される潜熱量が
著しく低下してしまって、この氷(b) の冷熱を利用した
冷房運転の能力が十分に得られなくなる。また、このよ
うな状態では、低温の氷(b,b, …) が水面付近に浮上し
たことにより、伝熱管(a) の周囲では、該伝熱管(a) 内
の冷媒によって水が加温されて温度上昇し、再度製氷動
作を行う場合の製氷負荷が大きくなる。つまり、この温
度上昇した伝熱管(a) の周囲の水を顕熱変化させて氷点
温度まで冷却せねば製氷を行うことができないため、製
氷効率の低下に繋ってしまう。

【０００４】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、伝熱管の外周囲に生成した氷を、その内側から
融解するようにした氷蓄熱装置に対し、冷熱取出し中に
氷が伝熱管から離れて水面に浮上してしまうことを阻止
することにより、高い冷熱取出し効率を得ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、伝熱管及びその周囲に氷の浮上を阻止す
る手段を設け、或いは複数の伝熱管の配設状態を改良す
ることにより氷が水面へ浮上してしまうことを阻止する
ようにした。

【０００６】具体的に請求項１記載の発明は、氷の浮上
を阻止する手段を伝熱管に一体的に設けたものであっ
て、図１に示すように、製氷用の水を貯留する氷蓄熱槽
(8) と、該氷蓄熱槽(8) 内に配置された伝熱管(9) とを
備え、該伝熱管(9) 内を流通する流体と上記水との間で
熱交換を行い、蓄熱時には、上記流体で水を冷却して伝
熱管(9) の外周囲に氷(I) を生成する一方、冷熱取出し
時には、上記流体により氷(I) を内側から融解するよう
にした氷蓄熱装置を前提としている。そして、上記伝熱
管(9) の外周面に、冷熱取出し時に、氷(I) を伝熱管
(9) の外周囲に保持する氷保持部材(15)を設けた構成と
している。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の氷蓄熱装置において、図３に示すように、氷保持部材
を、伝熱管(9) の外周面の複数箇所に取付けられ、伝熱
管(9) の延長方向に対して略直交する方向に突出された
線材で成る氷保持棒(15)とした構成としている。

【０００８】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の氷蓄熱装置において、氷保持棒(15)を、伝熱管(9) よ
りも熱伝導率が低い材料により形成した構成としてい
る。

【０００９】請求項４記載の発明は、氷の浮上を阻止す
る手段を伝熱管の近傍に設けたものであって、製氷用の
水を貯留する氷蓄熱槽(8) と、該氷蓄熱槽(8) 内に配置
された伝熱管(9) とを備え、該伝熱管(9) 内を流通する
流体と上記水との間で熱交換を行い、蓄熱時には、上記
流体で水を冷却して伝熱管(9) の外周囲に氷(I) を生成
する一方、冷熱取出し時には、上記流体により氷(I) を
内側から融解するようにした氷蓄熱装置を前提としてい
る。そして、上記伝熱管(9) の近傍に、冷熱取出し時
に、氷(I) を伝熱管(9) の外周囲に保持する氷保持部材
(16)を設けた構成としている。

【００１０】請求項５記載の発明は、上記請求項４記載
の氷蓄熱装置において、氷保持部材を、伝熱管(9) の外
周面に近接して配置された網材(16)とした構成としてい
る。請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の氷蓄熱
装置において、伝熱管(9)を氷蓄熱槽(8) 内において水
平方向に延設させ、網材(16)を伝熱管(9) の直下側に配
置した構成としている。

【００１１】請求項７記載の発明は、複数の伝熱管の配
設状態を改良して氷の水面への浮上を阻止したものであ
る。具体的には、製氷用の水を貯留する氷蓄熱槽(8)
と、該氷蓄熱槽(8) 内に配置された複数本の伝熱管(9,
9, …) とを備え、該各伝熱管(9,9, …) 内を流通する
流体と上記水との間で熱交換を行い、蓄熱時には、上記
流体で水を冷却して各伝熱管(9,9, …) の外周囲に氷
(I) を生成する一方、冷熱取出し時には、上記流体によ
り氷(I) を内側から融解するようにした氷蓄熱装置を前
提としている。そして、上記各伝熱管(9,9, …) を、夫
々が水平方向に延長された状態で、互いに上下方向に所
定間隔を存して配設すると共に、この上下方向で隣接す
る伝熱管(9,9')を、その延長方向が互いに異なった状態
となるように配設した構成としている。

【００１２】請求項８記載の発明は、上記請求項７記載
の氷蓄熱装置において、上下方向に３段以上の伝熱管
(9,9',9'' …) を配設し、各伝熱管(9,9',9'' …) を、
全ての伝熱管(9,9',9'')の延長方向が夫々互いに異なっ
た状態となるように配設した構成としている。

【００１３】

【作用】上記の構成により、各請求項記載の発明では、
以下に述べるような作用が得られる。請求項１及び４記
載の発明では、氷蓄熱槽(8) 内で氷(I) を生成する蓄熱
時には、伝熱管(9) 内を流通する流体で水を冷却して伝
熱管(9) 及び氷保持部材(15)の周囲に氷(I) を生成す
る。一方、この氷(I) の冷熱を利用する冷熱取出し時に
は、上記流体により氷(I) を内側から融解する。そし
て、この冷熱取出し時において、氷(I) は、氷保持部材
(15),(16) によって伝熱管(9) の外周囲に保持される。
つまり、伝熱管(9) の近傍位置に常に氷(I) が位置され
ることになる。このため、伝熱管(9) を流れる流体と氷
(I) との間の熱交換が良好に行われて、短時間で多量の
冷熱を取出すことができる。伝熱管(9) 周囲の水が加温
されるといった状況が発生しないので、再製氷を行う場
合に融解水の顕熱変化を必要とせず製氷効率が向上す
る。

【００１４】請求項２記載の発明では、冷熱取出し時に
おいて、氷(I) が伝熱管(9) から離脱した状態となって
も、該氷(I) は氷保持棒(15)によって伝熱管(9) の外周
囲に保持される。これにより、上述した請求項１記載の
発明に係る効果を得るための構成を具体的に得ることが
できる。

【００１５】請求項３記載の発明では、伝熱管(9) 内を
流れる流体の熱が氷保持棒(15)に伝わって該氷保持棒(1
5)の周囲で氷(I) が融解するといった状況の発生が抑制
され、氷保持棒(15)による氷(I) の保持状態が確保され
る。

【００１６】請求項５記載の発明では、伝熱管(9) の周
囲に氷(I) が生成された状態では、この該氷(I) が伝熱
管(9) と網材(16)とに亘って生成される。そして、この
氷(I) を融解する冷熱取出し時にあっては、氷(I) が伝
熱管(9) から離脱した状態となっても、該氷(I) は網材
(16)によって伝熱管(9) の外周囲に保持される。これに
より、上述した請求項４記載の発明に係る効果を得るた
めの構成を具体的に得ることができる。

【００１７】請求項６記載の発明では、特に、伝熱管
(9) が水平方向に延設されている場合、冷熱取出し時に
おいて、伝熱管(9) と氷(I) との間の融解水の対流によ
り、氷(I) の上端部分では融解が促進する一方、下端部
分では融解が遅れる。このような状況において、網材(1
6)は伝熱管(9) の下側つまり氷(I) の融解が遅い側に配
置されていることにより、氷(I) の全体が略完全に融解
されるまで氷(I) は網材(16)に保持された状態が維持さ
れ、これによって水面に浮上することはない。

【００１８】請求項７記載の発明では、上下方向で隣接
する伝熱管(9,9')のうち下側の伝熱管(9) から離脱され
て浮上する氷(I) は、この氷の延長方向に対して異なる
方向に延びている上側の伝熱管(9')の下面に当接し、こ
の上側の伝熱管(9')からの浮上が阻止される。

【００１９】請求項８記載の発明では、伝熱管(9) から
離脱されて浮上する氷(I) は、その上側の伝熱管(9')の
下面に当接して浮上が阻止され、その後、この氷(I) の
融解により、この伝熱管(9')から浮上した氷(I) は、更
にその上側に位置する伝熱管(9'') の下面に当接して浮
上が阻止されることになる。このようにして、伝熱管
(9,9')から離脱する度に上側の伝熱管(9',9'')によって
浮上が阻止される。

【００２０】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明の第１実施例を図面に基き
説明する。図１は本例に係る氷蓄熱装置(A) を備えた冷
房専用の蓄熱式空気調和装置(B) を示す。該蓄熱式空気
調和装置(B) は、上記氷蓄熱装置(A) 以外に、圧縮機
(1) と、凝縮器として機能する室外熱交換器(2) と、冷
媒の減圧または流量調節を行う開度調節可能な第１電子
膨張弁(3) および第２電子膨張弁(4) と、蒸発器として
機能する室内熱交換器(5)とを備えている。これらの機
器(1) 〜(5) は冷媒配管(6) で順次接続されており、こ
れにより、冷媒が流通する主冷媒回路(7) が構成されて
いる。

【００２１】上記氷蓄熱装置(A) は、冷熱を蓄熱する氷
を貯留する氷蓄熱槽(8) と、該氷蓄熱槽(8) 内に鉛直方
向に配設された銅やアルミニウム等の熱伝導率の高い材
料で成る複数の伝熱管(9,9, …) とを備えている。該伝
熱管(9) の一端は第１分岐路(10a) を介して主冷媒回路
(7) の液管(11)における第１電子膨張弁(3) の上流側
に、他端は第２分岐路(10b) を介して上記第１電子膨張
弁(3) の下流側にそれぞれ接続され、伝熱管(9) と液管
(11)との間で冷媒が流通可能となっている。上記第１分
岐路(10a) には流路を開閉する第１開閉弁(12a) が介設
されている。また、第１分岐路(10a) における第１開閉
弁(12a) と伝熱管(9) との間からは第３分岐路(10c) が
分岐し、該第３分岐路(10c) は主冷媒回路(7) のガス管
(13)における圧縮機(1) の吸入側に接続され、伝熱管
(9) とガス管(13)との間で冷媒が流通可能となってい
る。上記第３分岐路(10c) には流路を開閉する第２開閉
弁(12b)が介設されている。

【００２２】上記氷蓄熱槽(8) 内に配設されている伝熱
管(9) は図１では左右方向に４本配置されているが、実
際は、図示しないが氷蓄熱槽(8) の幅方向及び奥行き方
向に夫々複数列配置され、平面視において所謂格子状に
配置されている。また、この複数本の伝熱管は、例えば
氷蓄熱槽(8) の奥行き方向に隣接するもの同士の両端
が、これらが連続した１本の管となるように、Ｕ字状に
折曲げられたＵ字管部を介して互いに連結されている。
そして、このようにして連続された１本の管毎に第１分
岐路(10a) 及び第２分岐路(10b) が接続されている。

【００２３】次に、本例の特徴として各伝熱管(9) の構
造について説明する。図２に示すように、各伝熱管(9)
の外周面には、氷保持部材として放射状に延びる複数本
の氷保持棒(15,15, …) が設けられている。詳しくは、
この氷保持棒(15,15, …) は、同一水平面上において、
伝熱管(9) の周方向で隣接するもの同士が互いに直交す
る方向に、つまり９０°の角度間隔を存した位置に設け
られ、伝熱管(9) の延長方向（鉛直方向）に所定間隔を
存した複数箇所において伝熱管(9) の外周面に接着或い
は溶接によって取付けられている。また、この氷保持棒
(15)の個々について説明すると、その長さ寸法は、隣接
する伝熱管(9) に先端部が接触しない寸法に設定されて
いると共に、その外側端部には僅かに下方へ折り曲げら
れて成る折曲部(15a) が備えられている。更に、この氷
保持棒(15)の材質としては比較的熱伝導率の低い材料で
構成されている。

【００２４】次に、上述の如く構成された氷蓄熱装置
(A) の運転動作を図１に基いて説明する。冷熱回収を行
わない通常冷房運転の場合、第１開閉弁(12a) および第
２開閉弁(12b) を閉じ、第１電子膨張弁(3) で流量調節
した状態で運転を行い、圧縮機(1) で圧縮した冷媒を室
外熱交換器(2) で凝縮し、第２電子膨張弁(4) で減圧
し、室内熱交換器(5) で蒸発させて圧縮機(1) に戻す。
つまり、この室内熱交換器(5) での冷媒の蒸発により室
内空気が冷却される。

【００２５】上記氷蓄熱槽(8) において製氷を行う氷蓄
熱運転の場合、第１開閉弁(12a) を閉じ、第２開閉弁(1
2b) を開き、且つ第２電子膨張弁(4) を全閉にした状態
で運転を行い、圧縮機(1) および室外熱交換器(2) を経
た冷媒を第１電子膨張弁(3)で減圧し、第２分岐路(10b)
を介して伝熱管(9) に流通させ、伝熱管(9) で蒸発さ
せて氷蓄熱槽(8) の水を冷却して製氷を行い、第３分岐
路(10c) およびガス管(13)を経て圧縮機(1) に戻す（実
線の矢視で示す流れ）。

【００２６】冷熱を回収して冷房運転を行う蓄熱冷房運
転の場合、第１開閉弁(12a) を開け、第２開閉弁(12b)
を閉じ、且つ第１電子膨張弁(3) で流量調節をした状態
で運転を行い、圧縮機(1) および室外熱交換器(2) を経
た冷媒の一部または全部を第１分岐路(10a) を介して伝
熱管(9) に流通させ、該伝熱管(9) で過冷却し、第２分
岐路(10b) を介して液管(11)に戻し、第２電子膨張弁
(4) で減圧し、室内熱交換器(5) で蒸発させて圧縮機
(1) に戻す（破線の矢視で示す流れ）。つまり、氷(I)
の冷熱によって過冷却された冷媒が室内熱交換器(5) で
蒸発することにより室内空気が冷却される。

【００２７】次に、上述した氷蓄熱運転時及び蓄熱冷房
運転時における氷蓄熱槽(8) 内での伝熱管(9) 回りにお
ける氷の生成及び融解状態について説明する。先ず、氷
の製氷動作では、伝熱管(9) 内部での冷媒の蒸発によ
り、伝熱管(9) の周囲において氷(I) が生成される。こ
の場合の製氷量としては、氷(I) の外周面が氷保持棒(1
5,15, …) よりも外周側に位置するように、つまり、各
氷保持棒(15,15, …) の全体が氷(I) の内部に位置する
ように設定する。

【００２８】次に、このように生成された氷(I) を融解
する際の動作について説明する。この際には、伝熱管
(9) 内部での冷媒の過冷却により、図３に示すように、
伝熱管(9) の周囲において氷(I) がその内側から融解さ
れ始める。詳しくは、伝熱管(9) の周囲にあっては該伝
熱管(9) と同心円上に次第に外周側に向って氷(I) の内
面が融解されていき、この伝熱管(9) と氷(I) との間に
融解水(W) が存在した状態になる。また、この伝熱管
(9) と氷(I) との間での融解水(W) の対流により、伝熱
管(9) の周囲ではその上側部分ほど氷(I) の融解量が多
くなっている。

【００２９】そして、このような氷(I) の融解動作にあ
っては、氷(I) の内面が伝熱管(9)の外面から離れた状
態となるが、氷保持棒(15)は、その先端部分が氷(I) の
内部に位置しており、これによって、氷(I) の浮上が阻
止されている。つまり、この氷保持棒(15)が氷(I) を保
持して浮上を阻止している。そして、更に、氷(I) の融
解が進み、氷(I) の一部分が完全に融解された状態とな
った場合であっても、氷保持部(15)の先端が氷(I) の内
部に位置して該氷(I) を保持している限りは氷(I) が浮
上することなく伝熱管(9) の周囲に位置される。また、
氷保持棒(15,15, …) の先端部に形成されている折曲部
(15a) によっても氷(I) の保持が確実に行われて氷(I)
が浮上し難くなっている。更に、氷保持棒(15,15, …)
は熱伝導率の低い材料で形成されているために、伝熱管
(9) 内を流れる冷媒の熱が氷保持棒(15,15, …) に伝わ
り、この氷保持棒(15,15, …) の周囲で氷(I) が融解す
るといった状況の発生が抑制されている。つまり、氷保
持棒(15)での氷(I) の保持状態の確保と、その保持時間
の延長化とを図ることができる。また、氷保持棒(15,1
5, …) は４方向に放射状に延びているので、少なくと
も一本の氷保持棒(15)の先端が氷(I) の内部に位置して
いる限り氷(I) は浮上することはないので、この氷(I)
の全体が略完全に融解されるまで氷(I) は浮上されな
い。

【００３０】このように、本例では、伝熱管(9) の外周
面に放射状に延びる氷保持棒(15,15, …) を取付けると
いった簡単な構成でもって氷(I) の浮上を阻止できる。
このため、氷(I) を常時、伝熱管(9) の近くに配置する
ことができて、伝熱管(9) の内部を流れる冷媒と氷(I)
との間での熱交換を効果的に行うことができる。従っ
て、蓄熱冷房運転時において短時間で多量の氷の潜熱を
取出すことができ、この氷(I) の冷熱を利用した冷房運
転の能力を十分に得ることができる。また、再度製氷動
作を行う場合、従来のように氷(I) の浮上に伴って伝熱
管(9) の回りに比較的温度の高い融解水が存在して製氷
負荷が大きくなるといった状況の発生が回避できるの
で、製氷効率の向上を図ることもでき、これによって、
短時間で所定量の氷(I) を生成することができる。

【００３１】尚、本例のような氷保持棒(15)を備えさせ
るといった構成は、鉛直方向に延びる伝熱管(9) に対し
てのみでなく、水平方向に延びる伝熱管(9) に対しても
適用可能であり、その場合、図４に示すように、氷保持
棒(15)は、伝熱管(9) の外周面のうち側方に位置する面
に対してのみ設ければよく、その延長方向は水平方向に
設定される。

【００３２】また、本例では、各氷保持棒(15)を水平方
向に延設させたが、本発明はこれに限らず、伝熱管(9)
の外周面から外側に向って斜め下方に延長させるなど種
々の配設状態が採用可能である。また、この氷保持棒(1
5)は直線状のものに限らず線材を湾曲させたものなど種
々の形態が適用できる。

【００３３】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
を図５及び図６を用いて説明する。本例は、氷蓄熱槽
(8) 内に水平方向に延びる複数本の伝熱管(9,9, …) が
備えられた氷蓄熱装置(A) に対して適用されるものであ
る。図５及び図６に示すように、各伝熱管(9,9, …) の
直下側には氷保持部材として水平方向に延びる網材(16)
が配置されている。この網材(16)は、複数本の金属製線
材が編まれて構成されており、伝熱管(9) の下端に対し
て僅かな寸法を存した位置に配置されている。

【００３４】このような構成によれば、製氷時には、伝
熱管(9) の外周部に生成される氷(I) は網材(16)の配設
位置まで達し、この氷(I) によって伝熱管(9) と網材(1
6)とが連結された状態となる。

【００３５】そして、この状態から氷(I) を融解する際
には、図６に示すように、内側から融解する氷(I) の外
周面は網材(16)に保持された状態となっており、これに
よって氷(I) の浮上が阻止される。つまり、氷(I) は、
外周部分が最後に融解され、この外周部分が網材(16)に
よって保持されていることにより、この氷(I) の全体が
略完全に融解されるまで浮上されることはなく、伝熱管
(9) の近傍に位置されて、該伝熱管(9) 内を流れる冷媒
との間で熱交換を行うことになる。

【００３６】このように、本例の構成によっても氷(I)
の浮上を効果的に阻止することができ、冷房運転能力の
向上及び再度製氷時の製氷負荷の低減を図ることができ
る。

【００３７】また、本例のように網材(16)を水平方向に
延びる伝熱管(9) の下側に配置した理由としては、冷熱
取出し時には、伝熱管(9) と氷(I) との間の融解水の対
流により、氷(I) の上端部分では融解が促進する一方、
下端部分では融解が遅れている。つまり、網材(16)を氷
(I) の融解が遅い側に配置することにより、氷(I) の全
体が略完全に融解されるまで氷(I) を網材(16)に保持さ
せることができるようにするためである。つまり、この
ように網材(16)の配設位置を選定することにより氷(I)
の浮上阻止機能の向上を図ることができる。

【００３８】尚、このような網材(16)を備えさせた構成
において、該網材(16)を伝熱管(9)の外周面に接触させ
るように配設することも可能である。この場合、この網
材(16)の材質としては、上述した第１実施例における氷
保持棒(15)と同様に熱伝導率の低いものであることが好
ましい。

【００３９】また、本例の構成を鉛直方向に延びる伝熱
管(9) を備えた氷蓄熱装置(A) に対して適用することも
可能である。

【００４０】（第３実施例）次に、本発明の第３実施例
を図７及び図８を用いて説明する。本例は伝熱管(9,9,
…) の配設状態を改良した実施例である。図８に示すよ
うに、伝熱管(9,9,…) は、氷蓄熱槽(8) 内において上
下方向に６段、水平方向に７列配置されている。また、
この伝熱管(9,9, …) は、同一水平面上に位置するもの
同士の両端は、これらが連続した１本の管となるよう
に、Ｕ字状に折曲げられたＵ字管部(9a)を介して互いに
連結されている。

【００４１】そして、本例の特徴として、図７にも示す
ように、上下方向で互いに隣り合う伝熱管(9,9')同士
は、その延長方向が互いに直交方向に設定されている。
つまり、図７に示す部分において、下側に位置する伝熱
管(9) は図７の上下方向に、上側に位置する伝熱管(9')
は図７の左右方向に夫々延長されている。

【００４２】このような構成による冷熱取出し時の動作
について説明すると、融解により下側の伝熱管(9) から
離脱した氷(I) の形状としては、図７に仮想線で示すよ
うに、この下側の伝熱管(9) の延長方向に長くなってお
り、この状態で、上側の伝熱管(9')に向って浮上する。
そして、この氷(I) は、その長手方向に対して直交する
方向に延びている上側の伝熱管(9')の下面に部分的に接
触し、この伝熱管(9')の下側で保持される。つまり、下
側の伝熱管(9) から浮上した氷(I) が上側の伝熱管(9')
に引掛かることで該氷(I) が水面に浮上してしまうこと
が阻止される。

【００４３】このような動作が、上下方向に隣接する各
伝熱管(9,9')同士の間で夫々行われ、これによって氷
(I) が水面に浮上することが阻止される。従って、伝熱
管(9,9')自身及びその周辺部に特別な構造を備えさせる
ことなしに高い冷熱取出し効率を得ることができ、冷房
運転の能力の向上及び再度製氷時の製氷負荷の低減を図
ることができる。

【００４４】（変形例）次に、上記第３実施例の変形例
について説明する。本例は、図９に示すように、上側に
位置する伝熱管の延長方向を下側に位置する伝熱管の延
長方向に対して３０°づつずらして配設したものであ
る。つまり、図９において最下部に位置する伝熱管(9)
を図中左右方向に延長し、その上側に位置する伝熱管
(9')を下側のものに対して図中反時計回り方向に３０°
だけ回動させた位置に配設し、更に、その上側に位置す
る伝熱管(9'') も図中反時計回り方向に３０°だけ回動
させた位置に配設する。このような各伝熱管(9,9',9'')
の配設状態にすれば、氷(I) が融解して浮上する度にそ
の上側に位置する伝熱管に引掛って氷(I) が水面へ浮上
することを阻止できる。

【００４５】また、その他の変形例として、図１０に示
すものは、氷蓄熱槽(8) を円筒状の容器で構成し、上下
に位置する伝熱管(9,9')の形状としては、Ｕ字管部(9a)
によって連結される各伝熱管(9,9, …),(9',9', …) の
寸法を外側（冷媒流れの上流側及び下流側）にあるもの
ほどその長さ寸法を短く設定し、効率良く氷蓄熱槽(8)
内に収容したものである。そして、この場合には、同一
形状の伝熱管(9,9')を上下方向に複数段配設し、各伝熱
管(9,9')の延長方向をずらす（例えば３０°づつずら
す）ことにより、上述と同様の氷融解動作を得ることが
できる。

【００４６】従って、このような構成によれば、氷蓄熱
槽(8) 内のスペースの有効利用を図りながら、各伝熱管
(9,9')を共通化でき、氷蓄熱槽(8) の製作作業の簡略化
を図ることができる。

【００４７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、空気調和装置(B) 以外の用途に使用する氷蓄
熱装置(A) に適用してもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に係
る発明の氷蓄熱装置によれば以下に述べるような効果が
発揮される。請求項１及び４記載の発明によれば、伝熱
管の外周囲に生成した氷を、その内側から融解するよう
にした氷蓄熱装置に対し、伝熱管の外周面或いはその近
傍に、冷熱取出し時に、氷を伝熱管の外周囲に保持する
氷保持部材を設けることにより、氷が伝熱管から離脱状
態となっても該氷を伝熱管の近傍に位置させることがで
きるようにしたために、伝熱管の内部を流れる冷媒と氷
との間での熱交換を効果的に行うことができる。従っ
て、冷熱取出し時において短時間で多量の氷の潜熱を取
出すことができ、高い冷熱取出し効率を得ることができ
る。また、再度製氷動作を行う場合、従来のように氷の
浮上に伴って伝熱管の回りに比較的温度の高い融解水が
存在して製氷負荷が大きくなるといった状況の発生が回
避できるので、製氷効率の向上を図ることもでき、短時
間で所定量の氷を生成することができる。

【００４９】請求項２及び５記載の発明によれば、氷保
持部材の構成を具体的に得ることができ、上述した請求
項１及び４記載の発明に係る効果を発揮する氷蓄熱装置
の実用性の向上を図ることができる。

【００５０】請求項３記載の発明によれば、氷保持棒
を、伝熱管よりも熱伝導率が低い材料で形成したことに
より、冷熱取出し時に伝熱管内を流れる流体の熱が氷保
持棒に伝わって該氷保持棒の周囲で氷が融解するといっ
た状況の発生が抑制され、氷保持棒による氷の保持状態
が確保され、氷の保持時間の延長化を図ることができ、
より一層高い冷熱取出し効率が得られる。

【００５１】請求項６記載の発明によれば、水平方向に
延設された伝熱管の外周囲に生成された氷の融解時にお
いて融解が遅い部分である氷の下端部分に対応して網材
を配置したことにより、氷の全体が略完全に融解される
まで氷を網材により保持させることができ、網材の配設
位置を選定するといった簡単な構成で氷の浮上阻止機能
の向上を図ることができる。

【００５２】請求項７記載の発明によれば、上下方向で
隣接する伝熱管の延長方向を互いに異なった状態とし
て、下側の伝熱管から浮上した氷を上側の伝熱管により
水面への浮上を阻止するようにしたために、伝熱管自身
及びその周辺部に特別な構造を備えさせることなしに高
い冷熱取出し効率を得ることができる。

【００５３】請求項８記載の発明によれば、３段以上に
配設された伝熱管に対しても上述した請求項７記載の発
明に係る効果と同様の効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る蓄熱式空気調和装置の冷媒配管系
統図である。

【図２】第１実施例における伝熱管の斜視図である。

【図３】第１実施例における氷の融解状態を示す図であ
る。

【図４】第１実施例の変形例における伝熱管及びその周
辺の断面図である。

【図５】第２実施例における伝熱管及びその周辺の斜視
図である。

【図６】第２実施例における氷の融解状態を示す断面図
である。

【図７】第３実施例における伝熱管の配設状態を示す平
面図である。

【図８】第３実施例における蓄熱槽内部を示す断面図で
ある。

【図９】第３実施例の変形例における伝熱管の配設状態
を示す平面図である。

【図１０】第３実施例の他の変形例における蓄熱槽内部
を示す平面図である。

【図１１】従来例における氷の融解初期状態を示す断面
図である。

【図１２】従来例における所定時間だけ氷融解が行われ
た状態を示す断面図である。

【図１３】従来における氷の浮上動作を説明するための
断面図である。

【符号の説明】

(8) 氷蓄熱槽 (9) 伝熱管 (15) 氷保持棒（氷保持部材） (16) 網材（氷保持部材） (I) 氷

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製氷用の水を貯留する氷蓄熱槽(8) と、 該氷蓄熱槽(8) 内に配置された伝熱管(9) とを備え、 該伝熱管(9) 内を流通する流体と上記水との間で熱交換
   を行い、蓄熱時には、上記流体で水を冷却して伝熱管
   (9) の外周囲に氷(I) を生成する一方、冷熱取出し時に
   は、上記流体により氷(I) を内側から融解するようにし
   た氷蓄熱装置において、 上記伝熱管(9) の外周面には、冷熱取出し時に、氷(I)
   を伝熱管(9) の外周囲に保持する氷保持部材(15)が設け
   られていることを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 氷保持部材は、伝熱管(9) の外周面の複
   数箇所に取付けられ、伝熱管(9) の延長方向に対して略
   直交する方向に突出された線材で成る氷保持棒(15)で構
   成されていることを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱装
   置。
3. 【請求項３】 氷保持棒(15)は、伝熱管(9) よりも熱伝
   導率が低い材料により形成されていることを特徴とする
   請求項２記載の氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 製氷用の水を貯留する氷蓄熱槽(8) と、 該氷蓄熱槽(8) 内に配置された伝熱管(9) とを備え、 該伝熱管(9) 内を流通する流体と上記水との間で熱交換
   を行い、蓄熱時には、上記流体で水を冷却して伝熱管
   (9) の外周囲に氷(I) を生成する一方、冷熱取出し時に
   は、上記流体により氷(I) を内側から融解するようにし
   た氷蓄熱装置において、 上記伝熱管(9) の近傍には、冷熱取出し時に、氷(I) を
   伝熱管(9) の外周囲に保持する氷保持部材(16)が設けら
   れていることを特徴とする氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】 氷保持部材は、伝熱管(9) の外周面に近
   接して配置された網材(16)で構成されていることを特徴
   とする請求項４記載の氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】 伝熱管(9) は氷蓄熱槽(8) 内において水
   平方向に延設されており、網材(16)は伝熱管(9) の直下
   側に配置されていることを特徴とする請求項５記載の氷
   蓄熱装置。
7. 【請求項７】 製氷用の水を貯留する氷蓄熱槽(8) と、 該氷蓄熱槽(8) 内に配置された複数本の伝熱管(9,9,
   …) とを備え、 該各伝熱管(9,9, …) 内を流通する流体と上記水との間
   で熱交換を行い、蓄熱時には、上記流体で水を冷却して
   各伝熱管(9,9, …) の外周囲に氷(I) を生成する一方、
   冷熱取出し時には、上記流体により氷(I) を内側から融
   解するようにした氷蓄熱装置において、 上記各伝熱管(9,9, …) は、夫々が水平方向に延長され
   た状態で、互いに上下方向に所定間隔を存して配設され
   ていると共に、 この上下方向で隣接する伝熱管(9,9')は、延長方向が互
   いに異なった状態で配設されていることを特徴とする氷
   蓄熱装置。
8. 【請求項８】 上下方向に３段以上の伝熱管(9,9',9'',
   …) が配設されており、各伝熱管(9,9',9'' …) は、全
   ての伝熱管(9,9',9'' …) の延長方向が夫々互いに異な
   った状態で配設されていることを特徴とする請求項７記
   載の氷蓄熱装置。