JPH0842984A - 蓄冷装置および潜熱蓄熱カプセル - Google Patents
蓄冷装置および潜熱蓄熱カプセルInfo
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- JPH0842984A JPH0842984A JP6179889A JP17988994A JPH0842984A JP H0842984 A JPH0842984 A JP H0842984A JP 6179889 A JP6179889 A JP 6179889A JP 17988994 A JP17988994 A JP 17988994A JP H0842984 A JPH0842984 A JP H0842984A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】限界過冷却度が小さく、かつ結氷、融解完了時
間の短い潜熱蓄熱カプセルを実現することにより、効率
的な蓄冷装置および潜熱畜熱カプセルを提供することに
ある。 【構成】内部に水を封入し、その中央部に氷核活性物質
を有する潜熱蓄熱カプセル１０８を潜熱蓄冷槽１０７内
に複数個貯蔵し、該蓄冷槽外部に設置された冷凍機１０
１により冷却された不凍液を蓄冷槽１０７内部に循環さ
せて蓄冷することにより効率的な蓄冷装置を構成する。 【効果】効率的な蓄冷操作を行い得る蓄冷装置および潜
熱蓄熱カプセルを提供できる。
間の短い潜熱蓄熱カプセルを実現することにより、効率
的な蓄冷装置および潜熱畜熱カプセルを提供することに
ある。 【構成】内部に水を封入し、その中央部に氷核活性物質
を有する潜熱蓄熱カプセル１０８を潜熱蓄冷槽１０７内
に複数個貯蔵し、該蓄冷槽外部に設置された冷凍機１０
１により冷却された不凍液を蓄冷槽１０７内部に循環さ
せて蓄冷することにより効率的な蓄冷装置を構成する。 【効果】効率的な蓄冷操作を行い得る蓄冷装置および潜
熱蓄熱カプセルを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄冷装置に係わり、
特に内部に水を充填した潜熱蓄熱カプセルを貯蔵する形
式の氷蓄冷装置に関する。
特に内部に水を充填した潜熱蓄熱カプセルを貯蔵する形
式の氷蓄冷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、水は凝固点である０℃において
は凝固を開始せず、それよりも低い温度において凝固し
始めることが知られている。この現象のことを過冷却現
象と呼び、この過冷却状態は、水中に氷核が形成される
ことによって解除される。この過冷却状態が解除される
時の温度と水の凝固点温度との差を限界過冷却度と呼ん
でいる。一般に、過冷却状態の解除は、均質核生成と呼
ばれる機構、もしくは不均質核生成と呼ばれる機構の何
れか一方により生じることが知られている。不均質核生
成とは、核生成が水中に含まれる水以外の塵等の異物、
もしくは水と接する固体壁上において生じる現象であ
る。一般の氷蓄冷装置には、伝熱面、すなわち固体壁、
もしくは気体と液液体のとの間、液体と液体の界面が存
在するため、不均質核生成が過冷却状態の解除に対して
支配的になっている場合が多い。この固体壁面と水との
界面における不均質核生成は、固体壁の最大粗さが小さ
くなる程、固体表面が撥水性を示すほど生じ難くなるこ
とが知られている。これは、固体表面の表面自由エネル
ギーが小さくなることを意味する。氷蓄冷装置に関する
発明には、如何にして不均質核生成の抑制もしくは促進
を制御するかという視点に立ったものも多く、例えば特
開平０５ー３２２２３３号公報には、撥水性を有する
面、すなわち低い表面エネルギー面を伝熱面に採用する
ことにより氷核の発生を抑制することが記載されてい
る。一方、小さな過冷却度において、過冷却状態を解除
する方法としては、液体に衝撃力、振動、撹拌力等を付
与する方法、氷核活性物質（ここでは、氷核発生細菌を
含む。）を使用すること等が知られている。氷核活性物
質とは、水中に添加することにより、水の過冷却状態が
解除する際の温度を高くする作用を有する物質のことを
いう。例えば特開平０２ー２８６７７７号公報や特表平
０５ー５０２６６４号公報等には、氷核活性物質を用い
ることにより過冷却解除の際の温度を高くすることが記
載されている。
は凝固を開始せず、それよりも低い温度において凝固し
始めることが知られている。この現象のことを過冷却現
象と呼び、この過冷却状態は、水中に氷核が形成される
ことによって解除される。この過冷却状態が解除される
時の温度と水の凝固点温度との差を限界過冷却度と呼ん
でいる。一般に、過冷却状態の解除は、均質核生成と呼
ばれる機構、もしくは不均質核生成と呼ばれる機構の何
れか一方により生じることが知られている。不均質核生
成とは、核生成が水中に含まれる水以外の塵等の異物、
もしくは水と接する固体壁上において生じる現象であ
る。一般の氷蓄冷装置には、伝熱面、すなわち固体壁、
もしくは気体と液液体のとの間、液体と液体の界面が存
在するため、不均質核生成が過冷却状態の解除に対して
支配的になっている場合が多い。この固体壁面と水との
界面における不均質核生成は、固体壁の最大粗さが小さ
くなる程、固体表面が撥水性を示すほど生じ難くなるこ
とが知られている。これは、固体表面の表面自由エネル
ギーが小さくなることを意味する。氷蓄冷装置に関する
発明には、如何にして不均質核生成の抑制もしくは促進
を制御するかという視点に立ったものも多く、例えば特
開平０５ー３２２２３３号公報には、撥水性を有する
面、すなわち低い表面エネルギー面を伝熱面に採用する
ことにより氷核の発生を抑制することが記載されてい
る。一方、小さな過冷却度において、過冷却状態を解除
する方法としては、液体に衝撃力、振動、撹拌力等を付
与する方法、氷核活性物質（ここでは、氷核発生細菌を
含む。）を使用すること等が知られている。氷核活性物
質とは、水中に添加することにより、水の過冷却状態が
解除する際の温度を高くする作用を有する物質のことを
いう。例えば特開平０２ー２８６７７７号公報や特表平
０５ー５０２６６４号公報等には、氷核活性物質を用い
ることにより過冷却解除の際の温度を高くすることが記
載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来より、スタティッ
ク型氷蓄冷槽の一つの形式として、例えば、特開昭５９
−１５８９８９号公報に記載のように、水を封入した潜
熱蓄熱カプセルを蓄冷槽内に充填し、蓄冷槽外部に設置
された冷凍機によって予め冷却された不凍液をカプセル
の周囲に循環させる形式の氷蓄冷装置がある。この形式
の蓄冷装置は、蓄冷槽内に冷却用の配管を敷設し、その
配管の周囲に氷を付着させる形式の氷蓄冷槽に比べ、単
位蓄冷材体積当たりの伝熱面積を大きくすることができ
る利点を有する。しかしながら、潜熱蓄熱カプセルを利
用した蓄冷操作においては、内部の水が過冷却状態を呈
すること、カプセルの大きさを小さくするに伴い、単位
蓄冷材体積当たりの伝熱面積を大きくすることができる
反面限界過冷却度も大きくなることが知られている。な
お、この限界過冷却度を小さくする手段として、カプセ
ル内に氷核活性物質を混入させることが知られている。
ク型氷蓄冷槽の一つの形式として、例えば、特開昭５９
−１５８９８９号公報に記載のように、水を封入した潜
熱蓄熱カプセルを蓄冷槽内に充填し、蓄冷槽外部に設置
された冷凍機によって予め冷却された不凍液をカプセル
の周囲に循環させる形式の氷蓄冷装置がある。この形式
の蓄冷装置は、蓄冷槽内に冷却用の配管を敷設し、その
配管の周囲に氷を付着させる形式の氷蓄冷槽に比べ、単
位蓄冷材体積当たりの伝熱面積を大きくすることができ
る利点を有する。しかしながら、潜熱蓄熱カプセルを利
用した蓄冷操作においては、内部の水が過冷却状態を呈
すること、カプセルの大きさを小さくするに伴い、単位
蓄冷材体積当たりの伝熱面積を大きくすることができる
反面限界過冷却度も大きくなることが知られている。な
お、この限界過冷却度を小さくする手段として、カプセ
ル内に氷核活性物質を混入させることが知られている。
【０００４】一般に、潜熱蓄熱カプセルを用いて蓄冷を
行った場合、カプセルの壁面近傍において水温が水の限
界過冷却度と等しくなった後、氷がカプセル壁面から発
生し、成長するため、発生した氷は、壁面から内側へと
成長する。この場合、氷がカプセル外壁に生成するた
め、発生した氷自身が熱抵抗になるという問題点が生じ
る。 一方、氷核活性物質は、一般に難水溶性であるも
のが多く、潜熱蓄熱カプセル内に懸濁させた場合、時間
が経過するにつれてカプセル内の上部もしくは下部に堆
積していくため、限界過冷却度の縮小は期待されるもの
の、カプセル壁面の温度が支配的な要因となるため、氷
は、主に壁面上から成長する。
行った場合、カプセルの壁面近傍において水温が水の限
界過冷却度と等しくなった後、氷がカプセル壁面から発
生し、成長するため、発生した氷は、壁面から内側へと
成長する。この場合、氷がカプセル外壁に生成するた
め、発生した氷自身が熱抵抗になるという問題点が生じ
る。 一方、氷核活性物質は、一般に難水溶性であるも
のが多く、潜熱蓄熱カプセル内に懸濁させた場合、時間
が経過するにつれてカプセル内の上部もしくは下部に堆
積していくため、限界過冷却度の縮小は期待されるもの
の、カプセル壁面の温度が支配的な要因となるため、氷
は、主に壁面上から成長する。
【０００５】水が結氷した場合、約１割程度の体積膨張
が生じる。この体積変化を吸収するバッファとして、図
３に示すように、内部に空隙を持つ形式の潜熱蓄熱カプ
セルが考案されている。このようなカプセル内では、解
氷が進行するに伴い、氷が気と液との界面へ浮上し、氷
の実質的な融解面積を減少させている。
が生じる。この体積変化を吸収するバッファとして、図
３に示すように、内部に空隙を持つ形式の潜熱蓄熱カプ
セルが考案されている。このようなカプセル内では、解
氷が進行するに伴い、氷が気と液との界面へ浮上し、氷
の実質的な融解面積を減少させている。
【０００６】本発明の目的は、限界過冷却度が小さく、
かつ結氷、融解完了時間の短い潜熱蓄熱カプセルを実現
することにより、効率的な蓄冷装置および潜熱畜熱カプ
セルを提供することにある。
かつ結氷、融解完了時間の短い潜熱蓄熱カプセルを実現
することにより、効率的な蓄冷装置および潜熱畜熱カプ
セルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の畜熱装置は、内部に水を封入するととも
に、そのほぼ中央部に氷核活性物質を保持する潜熱蓄熱
カプセルを蓄冷槽内に複数個貯蔵し、該蓄冷槽外部に設
置された冷凍機により冷却された不凍液を前記蓄冷槽内
部に循環させることにより蓄冷することを特徴とするも
のである。
に、本発明の畜熱装置は、内部に水を封入するととも
に、そのほぼ中央部に氷核活性物質を保持する潜熱蓄熱
カプセルを蓄冷槽内に複数個貯蔵し、該蓄冷槽外部に設
置された冷凍機により冷却された不凍液を前記蓄冷槽内
部に循環させることにより蓄冷することを特徴とするも
のである。
【０００８】又、製氷時におけるカプセル外部の不凍液
の温度を、カプセル内壁面において過冷却が解除する際
の温度よりも高く、かつ氷核活性物質表面において過冷
却解除する際の温度以下となるように前記冷凍機内に設
けられた膨張弁を制御するものである。又、前記不凍液
の温度が、カプセル内壁面において過冷却解除が生じる
温度以下とならないように温度を調節しているものであ
る。
の温度を、カプセル内壁面において過冷却が解除する際
の温度よりも高く、かつ氷核活性物質表面において過冷
却解除する際の温度以下となるように前記冷凍機内に設
けられた膨張弁を制御するものである。又、前記不凍液
の温度が、カプセル内壁面において過冷却解除が生じる
温度以下とならないように温度を調節しているものであ
る。
【０００９】本発明の潜熱蓄熱カプセルは、カプセル内
に水を封入するとともに、そのほぼ中央部に氷核活性物
質の塊を保持し、かつカプセル内壁を平滑化することに
より、該カプセル内壁面上における水の限界過冷却度を
氷核活性物質表面上における限界過冷却度よりも高くし
たことを特徴とするものである。
に水を封入するとともに、そのほぼ中央部に氷核活性物
質の塊を保持し、かつカプセル内壁を平滑化することに
より、該カプセル内壁面上における水の限界過冷却度を
氷核活性物質表面上における限界過冷却度よりも高くし
たことを特徴とするものである。
【００１０】又、カプセル内に水を封入するとともに、
そのほぼ中央部に氷核活性物質の塊を保持し、かつカプ
セル内壁を撥水性を有する物質で構成することにより、
該カプセルの内壁面上における水の限界過冷却度を氷核
活性物質表面上における限界過冷却度よりも高くしたこ
とを特徴とするものである。
そのほぼ中央部に氷核活性物質の塊を保持し、かつカプ
セル内壁を撥水性を有する物質で構成することにより、
該カプセルの内壁面上における水の限界過冷却度を氷核
活性物質表面上における限界過冷却度よりも高くしたこ
とを特徴とするものである。
【００１１】又、カプセル内に水を封入するとともに、
そのほぼ中央部に氷核活性物質塊を保持し、かつカプセ
ルの内壁を平滑かつ撥水性を有する物質で構成すること
により、該カプセルの内壁面上における水の限界過冷却
度を氷核活性物質の表面上における限界過冷却度よりも
高くしたことを特徴とするものである。
そのほぼ中央部に氷核活性物質塊を保持し、かつカプセ
ルの内壁を平滑かつ撥水性を有する物質で構成すること
により、該カプセルの内壁面上における水の限界過冷却
度を氷核活性物質の表面上における限界過冷却度よりも
高くしたことを特徴とするものである。
【００１２】又、前記潜熱蓄熱カプセルが、球冠状の容
器およびその蓋から構成されるものであって、該蓋部に
氷核活性物質の支持機構が一体的に形成され、該支持機
構の先端部に氷核活性物質が取り付けられているもので
ある。又、前記水が濾過等により塵埃を取り除いたもの
である。又、前記水が、滅菌処理を行われたもの、もし
くは防腐剤を添加されたものである。
器およびその蓋から構成されるものであって、該蓋部に
氷核活性物質の支持機構が一体的に形成され、該支持機
構の先端部に氷核活性物質が取り付けられているもので
ある。又、前記水が濾過等により塵埃を取り除いたもの
である。又、前記水が、滅菌処理を行われたもの、もし
くは防腐剤を添加されたものである。
【００１３】
【作用】本発明の畜熱装置は、上記のように、カプセル
内部に水を封入するとともに、その中心部に氷核活性物
質を配置し、カプセルの内壁表面を撥水性を有する面、
すなわち低表面自由エネルギー面、平滑度の高い面、も
しくはその両者を同時に成り立たせる面で構成している
ので、カプセル中央部に設置した氷核活性物質表面にお
ける水の限界過冷却度を潜熱蓄熱カプセルの内壁面にお
ける水の限界過冷却度に比べ小さくすることができる。
その結果、カプセル中央部に置かれた氷核活性物質表面
において過冷却の解除が生じ、その表面から薄い平板状
の氷片が複数発生する。このため、従来のように、壁面
近傍の温度が限界過冷却度になった後、氷核が発生して
いたため、カプセル内部の混合平均温度の如何に関わら
ず氷が発生することがなく、カプセル中央部付近の温度
が限界過冷却度に到達した後、中央部の氷核活性物質を
中心に薄い平板状の氷片が複数生じ、カプセル壁面へと
成長するので、従来に比べカプセル内の混合平均温度を
限界過冷却度に近づけることができる。すなわち、過冷
却解除が生じる際に生成する氷の量をより多くすること
ができる。
内部に水を封入するとともに、その中心部に氷核活性物
質を配置し、カプセルの内壁表面を撥水性を有する面、
すなわち低表面自由エネルギー面、平滑度の高い面、も
しくはその両者を同時に成り立たせる面で構成している
ので、カプセル中央部に設置した氷核活性物質表面にお
ける水の限界過冷却度を潜熱蓄熱カプセルの内壁面にお
ける水の限界過冷却度に比べ小さくすることができる。
その結果、カプセル中央部に置かれた氷核活性物質表面
において過冷却の解除が生じ、その表面から薄い平板状
の氷片が複数発生する。このため、従来のように、壁面
近傍の温度が限界過冷却度になった後、氷核が発生して
いたため、カプセル内部の混合平均温度の如何に関わら
ず氷が発生することがなく、カプセル中央部付近の温度
が限界過冷却度に到達した後、中央部の氷核活性物質を
中心に薄い平板状の氷片が複数生じ、カプセル壁面へと
成長するので、従来に比べカプセル内の混合平均温度を
限界過冷却度に近づけることができる。すなわち、過冷
却解除が生じる際に生成する氷の量をより多くすること
ができる。
【００１４】また、過冷却解除後は、主に氷がカプセル
の壁面から成長するようになるものの、解除の際生じた
薄い氷を通してもカプセル外壁からの冷熱が流入するた
め、実質的な伝熱面積を増大させることができる。な
お、過冷却解除の際に生じる氷は、主としてカプセルの
中心部において生じるため、氷自体が熱抵抗の原因とな
る時間割合が従来に比べ小さくなる。
の壁面から成長するようになるものの、解除の際生じた
薄い氷を通してもカプセル外壁からの冷熱が流入するた
め、実質的な伝熱面積を増大させることができる。な
お、過冷却解除の際に生じる氷は、主としてカプセルの
中心部において生じるため、氷自体が熱抵抗の原因とな
る時間割合が従来に比べ小さくなる。
【００１５】一方、相変化に起因する体積変化のバッフ
ァとしてその内部に空隙のみを有する図３のものでは、
解氷が進行するに伴い、氷が気体と液体との界面に浮遊
するようになるため、氷の実質的な融解面積の減少を生
じるが、氷核活性物質を支持するための機構が設けられ
ているので、解氷中の氷が固定されるため、融解面積の
減少を妨げることができる。
ァとしてその内部に空隙のみを有する図３のものでは、
解氷が進行するに伴い、氷が気体と液体との界面に浮遊
するようになるため、氷の実質的な融解面積の減少を生
じるが、氷核活性物質を支持するための機構が設けられ
ているので、解氷中の氷が固定されるため、融解面積の
減少を妨げることができる。
【００１６】又、カプセル内部に封入する水は、濾過等
により水中の塵等を予め排除したものとして入るので、
カプセル内の水に細かい塵等が含まれることがなく、そ
れらが原因となり過冷却が解除することを防止できる。
又、水中および水と接する部分に存在する酸素を窒素ガ
ス等の不活性気体により置換している、水に滅菌処理を
施している、水に防腐剤を添加する等の処理を行ってい
るので、長期の使用によって水質が変化するのを防止で
きる。
により水中の塵等を予め排除したものとして入るので、
カプセル内の水に細かい塵等が含まれることがなく、そ
れらが原因となり過冷却が解除することを防止できる。
又、水中および水と接する部分に存在する酸素を窒素ガ
ス等の不活性気体により置換している、水に滅菌処理を
施している、水に防腐剤を添加する等の処理を行ってい
るので、長期の使用によって水質が変化するのを防止で
きる。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例を図１、図２により説明す
る。図１は畜冷装置の全体構成図、図２は本実施例の潜
熱蓄熱カプセルを示す縦断面図である。
る。図１は畜冷装置の全体構成図、図２は本実施例の潜
熱蓄熱カプセルを示す縦断面図である。
【００１８】図１に示したように、本実施例の畜冷装置
は、冷凍機１０１、氷蓄冷機構１１５、冷熱回収機構１
１４から構成される。冷凍機１０１は、凝縮器１０３、
膨張弁１０４、圧縮機１０２、二重管熱交換器やプレー
ト型熱交換器に代表される熱交換器１０５、それらを結
ぶ配管から構成されている。氷蓄冷機構１１５は、不凍
液を循環するポンプ１０６、内部に水を封入すると伴に
氷核活性物質をその中心部に配置した潜熱蓄熱カプセル
１０８、潜熱蓄熱カプセル１０８を内部に充填した氷蓄
冷槽１０７、冷熱を回収する際に使用する不凍液を循環
するポンプ１１０、二重管熱交換器やプレート型熱交換
器に代表される熱交換器１１１、熱交換器１０５と氷蓄
冷槽１０７との間、および熱交換器１１１と氷蓄冷槽１
０７との間を結ぶ配管から構成されている。氷蓄冷機構
１１５の作動流体としては、不凍液１０９が使用され、
氷蓄冷槽１０７内は不凍液１０９で満たされている。冷
熱回収機構１１４は、作動流体として水が用いられてお
り、この水を循環するためのポンプ１１２、空調機１１
３および熱交換器１１１を結ぶ配管から構成されてい
る。
は、冷凍機１０１、氷蓄冷機構１１５、冷熱回収機構１
１４から構成される。冷凍機１０１は、凝縮器１０３、
膨張弁１０４、圧縮機１０２、二重管熱交換器やプレー
ト型熱交換器に代表される熱交換器１０５、それらを結
ぶ配管から構成されている。氷蓄冷機構１１５は、不凍
液を循環するポンプ１０６、内部に水を封入すると伴に
氷核活性物質をその中心部に配置した潜熱蓄熱カプセル
１０８、潜熱蓄熱カプセル１０８を内部に充填した氷蓄
冷槽１０７、冷熱を回収する際に使用する不凍液を循環
するポンプ１１０、二重管熱交換器やプレート型熱交換
器に代表される熱交換器１１１、熱交換器１０５と氷蓄
冷槽１０７との間、および熱交換器１１１と氷蓄冷槽１
０７との間を結ぶ配管から構成されている。氷蓄冷機構
１１５の作動流体としては、不凍液１０９が使用され、
氷蓄冷槽１０７内は不凍液１０９で満たされている。冷
熱回収機構１１４は、作動流体として水が用いられてお
り、この水を循環するためのポンプ１１２、空調機１１
３および熱交換器１１１を結ぶ配管から構成されてい
る。
【００１９】このように構成された畜冷装置の動作につ
いて説明する。まず、蓄冷に際しては、冷凍機１０１お
よび不凍液用ポンプ１０６を動作させ、冷凍機１０１に
より冷却された不凍液１０９を氷蓄冷槽１０７内に循環
させて潜熱蓄熱カプセル１０８に畜冷する。ここで、不
凍液１０９の温度は、潜熱蓄熱カプセル１０８内の壁面
において過冷却解除が生じる温度以下にならないように
冷凍機１０１の膨張弁１０４等を制御する。このように
制御することにより、潜熱蓄熱カプセル１０８の内壁表
面における過冷却状態の解除よりも、氷核発生物質表面
における過冷却状態の解除の方が容易な条件を作り出す
ことができる。
いて説明する。まず、蓄冷に際しては、冷凍機１０１お
よび不凍液用ポンプ１０６を動作させ、冷凍機１０１に
より冷却された不凍液１０９を氷蓄冷槽１０７内に循環
させて潜熱蓄熱カプセル１０８に畜冷する。ここで、不
凍液１０９の温度は、潜熱蓄熱カプセル１０８内の壁面
において過冷却解除が生じる温度以下にならないように
冷凍機１０１の膨張弁１０４等を制御する。このように
制御することにより、潜熱蓄熱カプセル１０８の内壁表
面における過冷却状態の解除よりも、氷核発生物質表面
における過冷却状態の解除の方が容易な条件を作り出す
ことができる。
【００２０】冷熱回収時には、不凍液の循環用ポンプ１
０６を停止させ、不凍液の循環用ポンプ１１０および冷
熱回収機構１１４を動作させることにより、冷熱を回収
する。蓄冷された量分の冷熱を使い果たした場合には、
冷凍機１０１、不凍液の循環ポンプ１０６および１１０
をともに動作させることにより、冷凍機１０１により作
り出された冷熱を使用することができる。なお、冷熱回
収機構１１４としては、上記した構成の他に、蓄冷槽か
ら取り出した冷熱を低温の熱源としたヒートポンプ機構
又はヒートパイプ機構を適用してもよい。
０６を停止させ、不凍液の循環用ポンプ１１０および冷
熱回収機構１１４を動作させることにより、冷熱を回収
する。蓄冷された量分の冷熱を使い果たした場合には、
冷凍機１０１、不凍液の循環ポンプ１０６および１１０
をともに動作させることにより、冷凍機１０１により作
り出された冷熱を使用することができる。なお、冷熱回
収機構１１４としては、上記した構成の他に、蓄冷槽か
ら取り出した冷熱を低温の熱源としたヒートポンプ機構
又はヒートパイプ機構を適用してもよい。
【００２１】図１に示す実施例において使用される潜熱
蓄熱カプセル１０８の例を図２に示す。潜熱蓄熱カプセ
ル１０８は図２に示すように、外殻２０１、その中に封
入された水２０３、氷核活性物質の塊２０２、、氷核活
性物質の支持機構２０４、水が凍ることにより生じる体
積膨張を吸収するための空隙２０５からなる。潜熱蓄熱
カプセル１０８の外形としては、四面体、六面体に代表
される多面体、球形、回転楕円体、三角錐、円錐等に代
表される回転体およびそれらの変形例を適用することが
できる。氷核活性物質の塊２０２の構造としては、氷核
活性物質の結晶化（ここでは再結晶化も含む）により得
られる固形物、他の材質により外殻を作りその外核の外
表面に氷核活性物質を塗布または接着したもの等を適用
することができる。
蓄熱カプセル１０８の例を図２に示す。潜熱蓄熱カプセ
ル１０８は図２に示すように、外殻２０１、その中に封
入された水２０３、氷核活性物質の塊２０２、、氷核活
性物質の支持機構２０４、水が凍ることにより生じる体
積膨張を吸収するための空隙２０５からなる。潜熱蓄熱
カプセル１０８の外形としては、四面体、六面体に代表
される多面体、球形、回転楕円体、三角錐、円錐等に代
表される回転体およびそれらの変形例を適用することが
できる。氷核活性物質の塊２０２の構造としては、氷核
活性物質の結晶化（ここでは再結晶化も含む）により得
られる固形物、他の材質により外殻を作りその外核の外
表面に氷核活性物質を塗布または接着したもの等を適用
することができる。
【００２２】図２示す潜熱蓄熱カプセル１０６は、カプ
セルの内壁面における限界過冷却度よりも氷核活性物質
の表面における限界過冷却度の方を小さくしている。こ
のようにするために、カプセル中心に設置する氷核活性
物質としては、ヨウ化銀、硫化銅、コレステロール等に
代表される氷核活性物質が、又、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ
ｓ ｓｙｒｉｎｇａｅ、Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓ ｃａ
ｍｐｅｓｔｒｉｓ ＩＮＸＣ−１、Ｅｒｗｉｎｉａ ｕ
ｒｅｄｏｖｏｒａ ＫＵＩＮ−３、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎ
ａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ ＫＵＩＮ−１、Ｅ．
ａｎａｎａｓＩＮ−１、Ｐ． ｖｉｒｉｄｉｆｌａｖａ
ＫＵＩＮ−２に代表もしくは由来される氷核活性細
菌、もしくはそれら氷核活性細菌に含まれる氷核活性物
質等が挙げられる。
セルの内壁面における限界過冷却度よりも氷核活性物質
の表面における限界過冷却度の方を小さくしている。こ
のようにするために、カプセル中心に設置する氷核活性
物質としては、ヨウ化銀、硫化銅、コレステロール等に
代表される氷核活性物質が、又、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ
ｓ ｓｙｒｉｎｇａｅ、Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓ ｃａ
ｍｐｅｓｔｒｉｓ ＩＮＸＣ−１、Ｅｒｗｉｎｉａ ｕ
ｒｅｄｏｖｏｒａ ＫＵＩＮ−３、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎ
ａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ ＫＵＩＮ−１、Ｅ．
ａｎａｎａｓＩＮ−１、Ｐ． ｖｉｒｉｄｉｆｌａｖａ
ＫＵＩＮ−２に代表もしくは由来される氷核活性細
菌、もしくはそれら氷核活性細菌に含まれる氷核活性物
質等が挙げられる。
【００２３】一方、カプセルの内壁表面の性状として
は、四フッ化樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂
等の樹脂から作り出される撥水性表面（ここでは、低表
面エネルギー面ともいう）、もしくはバフ研磨やガラス
塗布等を施すことにより得られる平滑度の高い面等が挙
げられる。又、平滑度の高い面上に四フッ化樹脂等の低
表面エネルギー面を構成し得る物質を塗布することによ
り得られる表面も望ましい。一般に、理想的に作られた
表面上における限界過冷却度の最小値は約７〜８℃以上
であるのに対し、氷核活性物質の表面上における限界過
冷却度の平均値は約１〜７℃程度であるため、上記した
物質を組み合わせて使用し、かつカプセルの外部を流れ
る不凍液の温度をー６℃程度にすることにより、限界過
冷却度が小さくかつ結氷、融解完了時間の短い潜熱蓄熱
カプセルを提供することができる。
は、四フッ化樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂
等の樹脂から作り出される撥水性表面（ここでは、低表
面エネルギー面ともいう）、もしくはバフ研磨やガラス
塗布等を施すことにより得られる平滑度の高い面等が挙
げられる。又、平滑度の高い面上に四フッ化樹脂等の低
表面エネルギー面を構成し得る物質を塗布することによ
り得られる表面も望ましい。一般に、理想的に作られた
表面上における限界過冷却度の最小値は約７〜８℃以上
であるのに対し、氷核活性物質の表面上における限界過
冷却度の平均値は約１〜７℃程度であるため、上記した
物質を組み合わせて使用し、かつカプセルの外部を流れ
る不凍液の温度をー６℃程度にすることにより、限界過
冷却度が小さくかつ結氷、融解完了時間の短い潜熱蓄熱
カプセルを提供することができる。
【００２４】氷核活性物質の支持機構２０４は、カプセ
ルの内壁と同程度以上の限界過冷却度を示す表面性状を
有する必要がある。また、外壁からの熱伝導により氷核
活性物質の近傍の温度のみが低下し、その結果氷核が発
生することを妨げるために、氷核活性物質の支持機構２
０４は温度伝導率が低い物質により構成している。
ルの内壁と同程度以上の限界過冷却度を示す表面性状を
有する必要がある。また、外壁からの熱伝導により氷核
活性物質の近傍の温度のみが低下し、その結果氷核が発
生することを妨げるために、氷核活性物質の支持機構２
０４は温度伝導率が低い物質により構成している。
【００２５】なお、潜熱蓄熱カプセル１０８内に水等を
封入するため、カプセルには水等を注入するための孔を
設けている。図４に外殻２０１の一例を示す。外殻２０
１は、球冠状の容器４０１とその蓋４０２から構成され
ている。蓋４０２は、蓋４０２と氷核活性物質の支持機
構２０４を一体化して作られたものであり、その先端に
は氷核活性物質の塊２０２を取り付けてある。このよう
に蓋４０２を形成することにより、外殻２０１を構成す
る部品点数を低減することができる。
封入するため、カプセルには水等を注入するための孔を
設けている。図４に外殻２０１の一例を示す。外殻２０
１は、球冠状の容器４０１とその蓋４０２から構成され
ている。蓋４０２は、蓋４０２と氷核活性物質の支持機
構２０４を一体化して作られたものであり、その先端に
は氷核活性物質の塊２０２を取り付けてある。このよう
に蓋４０２を形成することにより、外殻２０１を構成す
る部品点数を低減することができる。
【００２６】カプセル内部に封入する水の中に塵等の異
物が混入している場合、その異物を核として氷核が形成
される。また、水中に生きている微生物が混入している
場合、水質の経時変化が生じる。そのようなことが生じ
るのを極力避けるために、カプセル内部に封入する水
は、純水、蒸留水、決めの細かなフィルターにより濾過
された水等を用いる。この際、水に滅菌処理を施こす
か、防腐剤を添加することにより、水質が変化するのを
抑えてもよい。また、水中に酸素が溶存する場合、もし
くは図２中に示された空隙２０５中に酸素が混入した場
合にも、水質の経時変化が生じるため、封入する水を脱
気する、もしくは窒素等の不活性ガスにより予め置換を
行う。また、空隙２０５には水を封入する際に、窒素ガ
ス等の不活性ガスを同時に封入する。
物が混入している場合、その異物を核として氷核が形成
される。また、水中に生きている微生物が混入している
場合、水質の経時変化が生じる。そのようなことが生じ
るのを極力避けるために、カプセル内部に封入する水
は、純水、蒸留水、決めの細かなフィルターにより濾過
された水等を用いる。この際、水に滅菌処理を施こす
か、防腐剤を添加することにより、水質が変化するのを
抑えてもよい。また、水中に酸素が溶存する場合、もし
くは図２中に示された空隙２０５中に酸素が混入した場
合にも、水質の経時変化が生じるため、封入する水を脱
気する、もしくは窒素等の不活性ガスにより予め置換を
行う。また、空隙２０５には水を封入する際に、窒素ガ
ス等の不活性ガスを同時に封入する。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
効率的な蓄冷操作を行い得る畜冷装置および潜熱蓄熱カ
プセルを提供できる。
効率的な蓄冷操作を行い得る畜冷装置および潜熱蓄熱カ
プセルを提供できる。
【００２８】
【図１】本発明の一実施例である全体構成図である。
【図２】本実施例の潜熱蓄熱カプセルを示す縦断面図で
ある。
ある。
【図３】従来の潜熱蓄熱カプセルの一例を示す縦断面図
である。
である。
【図４】潜熱蓄熱カプセル外殻の一実施例を示す縦断面
図である。
図である。
１０１…冷凍機、１０６…不凍液循環用ポンプ、１０７
…氷蓄冷槽、１０８…潜熱蓄熱カプセル、１０９…不凍
液、１１０…不凍液循環用ポンプ、１１１…熱交換器、
１１２…水循環ポンプ、１１３…空調機。
…氷蓄冷槽、１０８…潜熱蓄熱カプセル、１０９…不凍
液、１１０…不凍液循環用ポンプ、１１１…熱交換器、
１１２…水循環ポンプ、１１３…空調機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 計見 裕一 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 江原 勝也 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所空調システム事業部内
Claims (10)
- 【請求項１】内部に水を封入するとともに、そのほぼ中
央部に氷核活性物質を保持する潜熱蓄熱カプセルを蓄冷
槽内に複数個貯蔵し、該蓄冷槽外部に設置された冷凍機
により冷却された不凍液を前記蓄冷槽内部に循環させる
ことにより蓄冷することを特徴とする蓄冷装置。 - 【請求項２】カプセル内に水を封入するとともに、その
ほぼ中央部に氷核活性物質の塊を保持し、かつカプセル
内壁を平滑化することにより、該カプセル内壁面上にお
ける水の限界過冷却度を氷核活性物質表面上における限
界過冷却度よりも高くしたことを特徴とする潜熱蓄熱カ
プセル。 - 【請求項３】カプセル内に水を封入するとともに、その
ほぼ中央部に氷核活性物質の塊を保持し，かつカプセル
内壁を撥水性を有する物質で構成することにより、該カ
プセルの内壁面上における水の限界過冷却度を氷核活性
物質表面上における限界過冷却度よりも高くしたことを
特徴とする潜熱蓄熱カプセル。 - 【請求項４】カプセル内に水を封入するとともに、その
ほぼ中央部に氷核活性物質塊を保持し、かつカプセルの
内壁を平滑かつ撥水性を有する物質で構成することによ
り、該カプセルの内壁面上における水の限界過冷却度を
氷核活性物質の表面上における限界過冷却度よりも高く
したことを特徴とする潜熱蓄熱カプセル。 - 【請求項５】製氷時におけるカプセル外部の不凍液の温
度を、カプセル内壁面において過冷却が解除する際の温
度よりも高く、かつ氷核活性物質表面において過冷却解
除する際の温度以下となるように前記冷凍機内に設けら
れた膨張弁を制御する請求項１に記載の蓄冷装置。 - 【請求項６】前記不凍液の温度が、カプセル内壁面にお
いて過冷却解除が生じる温度以下とならないように温度
を調節している請求項１に記載の蓄冷装置。 - 【請求項７】前記潜熱蓄熱カプセルが、球冠状の容器お
よびその蓋から構成されるものであって、該蓋部に氷核
活性物質の支持機構が一体的に形成され、該支持機構の
先端部に氷核活性物質が取り付けられている請求項２か
ら４のいずれかに記載の潜熱蓄熱カプセル。 - 【請求項８】前記水が濾過等により塵埃を取り除いたも
のである請求項２から４のいずれかに記載の潜熱蓄熱カ
プセル。 - 【請求項９】前記水が、滅菌処理を行われたもの、もし
くは防腐剤を添加されたものである請求項２から４のい
ずれかに記載の潜熱蓄熱カプセル。 - 【請求項１０】前記カプセル内に空隙が形成されるもの
であって、該空隙にに不活性ガスを封入している請求項
２から４のいずれかに記載の潜熱蓄熱カプセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6179889A JPH0842984A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 蓄冷装置および潜熱蓄熱カプセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6179889A JPH0842984A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 蓄冷装置および潜熱蓄熱カプセル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0842984A true JPH0842984A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16073676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6179889A Pending JPH0842984A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 蓄冷装置および潜熱蓄熱カプセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0842984A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002162068A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Nax Co Ltd | 蓄熱ユニット、蓄熱槽及び蓄熱装置 |
| WO2015141163A1 (ja) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄熱装置及びそれを備えた温水生成装置 |
| JP2016521649A (ja) * | 2013-05-22 | 2016-07-25 | ヴァレオ システム テルミク | 熱放散器および関連した熱管理回路 |
| US20170003084A1 (en) * | 2014-01-29 | 2017-01-05 | Cryogel | Absorption body for a capsule containing a phase-change material |
| CN107726908A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 江苏高菱蓄能科技有限公司 | 冰晶防传播器 |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP6179889A patent/JPH0842984A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002162068A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Nax Co Ltd | 蓄熱ユニット、蓄熱槽及び蓄熱装置 |
| JP2016521649A (ja) * | 2013-05-22 | 2016-07-25 | ヴァレオ システム テルミク | 熱放散器および関連した熱管理回路 |
| US20170003084A1 (en) * | 2014-01-29 | 2017-01-05 | Cryogel | Absorption body for a capsule containing a phase-change material |
| US10718573B2 (en) * | 2014-01-29 | 2020-07-21 | Cryogel | Absorption body for a capsule containing a phase-change material |
| WO2015141163A1 (ja) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄熱装置及びそれを備えた温水生成装置 |
| JP2015175582A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄熱装置及びそれを備えた温水生成装置 |
| CN107726908A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 江苏高菱蓄能科技有限公司 | 冰晶防传播器 |
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