JPH09126606A - 製氷用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製氷面全体に亘ってむらなく氷粒を生成する
とともに、除氷を迅速にかつ製氷面全体に亘って同時に
少ない熱損失で以ってなし得、さらには構造が簡単で製
造工数が低減された製氷用熱交換器を提供する。 【解決手段】 氷粒を生成するための製氷板と、同製氷
板の背面に配設される冷却管とよりなる製氷用熱交換器
において、上記製氷板の製氷面は平坦面に形成されると
ともに、同製氷板の背面には上記冷却管が所定ピッチで
間欠的に接触されて、上記製氷板と冷却管との伝熱部が
間欠的に形成されてなり、各伝熱部に半円状断面の氷粒
を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は氷蓄熱空気調和装置
等に適用される製氷用熱交換器に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】製氷部にて冷媒との熱
交換によりシャーベット状の氷を生成し、この氷を蓄熱
槽に収容して冷房等に利用する氷蓄熱システム、及びこ
の氷蓄熱システムに使用する製氷用熱交換器の１例とし
て、実公平３−２８２８０号により提案されているもの
を図５〜図８に示す。

【０００３】図５において、１は製氷型、２は冷却管、
３は圧縮機、４は凝縮器、５はキャピラリーチューブ、
１５は貯水タンクであり、製氷サイクル時においては、
製氷型１の製氷面１ａには製氷用水が製氷用水散水部７
から供給され、製氷面１ａを流下する製氷用水は冷却管
２内を通る冷媒によって冷却される。

【０００４】製氷時において、製氷面１ａの各垂直製氷
凹部１８内に除々に氷結が始まるが、製氷型１が銅より
も熱伝導率が低いステンレスで出来ているため、上下方
向への氷の成長は少なく、冷却管２の各直線部分を中心
とした半円柱形状の氷粒１４（図７）が成長する。

【０００５】十分に氷粒１４が成長すると、図示しない
サーモスタット、タイマー等の周知の手段により製氷完
了が検知され、循環ポンプ１１が停止すると共に、第１
電磁弁６が開となって、冷却管２にバイパス管２ａ″を
介してホットガスが送られ製氷面１ａに接する氷粒１４
の平面１４ｃが融解を開始する。

【０００６】この場合、製氷型の熱伝導率が低く冷却管
２から離間するにつれて氷粒１４の融解が悪くなるた
め、第２電磁弁１６も開となって、各垂直リブ１７の裏
面開放部１７ａ内に除氷水散水部８から除氷水を供給す
ると、氷粒１４の側面も融解し、氷粒１４は自重によっ
て垂直製氷凹部１８内を水の表面張力により製氷面１ａ
に密着した状態で滑落を始め、水平突出部１９の上流側
傾斜面１９ａに氷粒１４の下縁１４ａが達して傾斜面１
９ａに乗り上げるため、氷粒１４の平面１４ｃと製氷面
１ａとの間に空気が入り、氷粒１４は垂直製氷凹部１８
の面から離脱して貯水タンク１５内に収納される。

【０００７】前記ホットガスは冷却管２の上端から入り
下端から抜けるのが普通であるから、製氷面１ａからの
氷粒の離脱は上方位置のものほど早い。従って、水平突
出部１９が存在しないと仮定すると、早く溶けた上方の
氷粒が落下して下方の氷粒に接触し下方の氷粒によって
保持されるので、上方の氷粒は更に融解される。その結
果、氷粒の形状が不揃いになるだけでなく、製氷能力も
低下することになる。

【０００８】全ての氷粒１４が製氷型１から離脱する
と、その状態が例えば図示しないサーモスタットにより
検知され、除氷完了が検知されたものとして製氷サイク
ルに再び戻る。

【０００９】上記製氷機は、以上のような構成と作用と
を備えているため、隣接する凸部間に画成された各製氷
面上に、いわゆる角氷ではなくカマボコ形乃至半円柱形
で、しかもチョコレート板状につながらない独立した氷
粒を比較的に密集して効率的に形成可能であると共に、
かかる氷粒の回収に際して、上方の氷粒が下方のものに
捕捉されることなく製氷型から離脱できる。

【００１０】しかしながら、図５〜図８に示される実公
昭平３−２８２８０号のものは、図８に示されるよう
に、製氷型１に凸形状の垂直リブ１７や水平突起部１９
を設けていること等により、次のような問題点を内包し
ている。

【００１１】（１）垂直リブ１７は冷却管２に接触して
いないため、除氷時冷却管２からの伝熱量が低く、氷粒
１４の水平部（垂直製氷凹部１８に接している箇所）に
比較して、氷粒１４の側面部（垂直リブ１７に接してい
る箇所）は、融解速度が低くなり、このため氷粒１４の
水平部が必要以上に融解し、熱損失を生じる。

【００１２】（２）また、氷粒１４の側面部が融解し落
下可能状態になっても、垂直リブ１７が氷粒１４を左右
から拘束するため、下部に未落下の氷粒１１があるとこ
れが落下を妨げてしまい、結果的に氷粒水平部の融解を
増大させてしまう。

【００１３】（３）製氷型１に垂直リブ１７や氷粒１４
の落下を促がす水平突出部１９を賦形させるため、プレ
スの金型費、工程費がかさみ、製品のコストアップにつ
ながる。またこの賦形のため冷却管２との接合（ロー付
け）工程のおいて寸法合せ等の工数が増加しこの面から
もコストアップの要因となる。

【００１４】本発明の目的は、製氷面全体に亘ってむら
なく氷粒を生成するとともに、除氷を迅速にかつ製氷面
全体に亘って同時に少ない熱損失で以ってなし得、さら
には構造が簡単で製造工数が低減された製氷用熱交換器
を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
問題点を解決するもので、その第１の手段は、氷粒を生
成するための製氷板と、同製氷板の背面に配設される冷
却管とを備えた製氷用熱交換器において、上記製氷板の
製氷面は平坦面に形成されるとともに、同製氷板の背面
には上記冷却管が所定ピッチで間欠的に接触されて、上
記製氷板と冷却管との間の伝熱を行う伝熱部が間欠的に
形成されてなることを特徴とする製氷用熱交換器にあ
る。

【００１６】また、第２の手段は、上記第１の手段にお
いて、上記冷却管は、その外表面に長手方向に沿い所定
ピッチで間欠的に凹部が形成され、同凹部と上記製氷板
の背面とを非接触とすることにより、上記伝熱部を間欠
的に形成するように構成している。

【００１７】さらに第４の手段は、上記第１の手段をさ
らに具体化して、上下方向に配設された平坦な製氷面を
有する製氷板と、同製氷板の背面に上下方向に所定ピッ
チで水平に配設された複数条の冷却管とからなり、同各
冷却管をその長さ方向において前記製氷板の背面に所定
ピッチで間欠的に接触させて、同冷却管と製氷板との伝
熱部を間欠的に形成してなることを特徴とする製氷用熱
交換器に構成している。

【００１８】上記第１、第２、第４の手段によれば、製
氷時においては、間欠的に形成された伝熱部に対応する
製氷面に、半円状断面の氷粒が製氷面全体に亘ってむら
なく生成され、除氷時においては、上記のようにして氷
粒が生成されている伝熱部に対応する製氷面を局部的に
加熱するので、氷粒は迅速にかつ全体が同時に製氷面か
ら離れて落下せしめられる。従って、熱損失を最小限に
とどめて製氷、除氷を行うことが可能となる。

【００１９】また、製氷板が平板で構成され、この１対
の平板の間に冷却管を挟持する構造であるので、従来の
もののような垂直リブや氷粒落下、促進用の突出部等の
複雑な構造のものに較べて、著しく簡単な構造で、部品
数も少なく、製造工数も大幅に低減される。

【００２０】これにより、簡単で低コストの構造で以っ
て、氷粒を製氷面全体に亘ってむらなく生成できるとと
もに、除氷を迅速かつ確実に行い得る製氷用熱交換器が
実現できる。

【００２１】さらに本発明の第３の手段は、上記第１の
手段において、上記冷却管は、その外周に、長手方向に
沿い所定ピッチで間欠的に間座が設けられ、同間座と上
記製氷板の背面とを接触せしめることにより上記伝熱部
を間欠的に形成する。

【００２２】この場合は、冷却管の外周面に弧状の間座
を一定ピッチで間欠的にろう付け固着するのみで伝熱部
及び凹部を形成できるので、上記第１〜第３の手段より
もさらに少ない製造工数で以って製氷用熱交換器を製作
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の１形態を詳細に説明する。図１には本発明の実施の第
１形態に係る氷蓄熱システムの製氷用熱交換器の製氷型
１００の外観斜視図が、図２には図１のＡ−Ａ矢視拡大
図が、図３には図１のＢ−Ｂ矢視拡大図がそれぞれ示さ
れている。

【００２４】図１〜図３において、製氷型１００は、対
をなして設けられ製氷面１ａが平滑な製氷板１，１と、
同製氷板１，１間に所定間隔ｓで屈曲、挟持され、内部
を冷媒が流過する冷却管２から構成される。即ち上記冷
却管２は、１本の管を１対の製氷板１，１間に所定の間
隔ｓにて蛇行状に屈曲され、その外周面が製氷板１の背
面１ｂに熱伝導率の大きい金属ろうによりろう付けされ
る。

【００２５】また上記冷却管２は、図３に示されるよう
に、所定のピッチｐにて、一定長さｅの部分を縮径する
ことにより凹部２ｃが形成されている。従って上記冷却
管２は、縮径されないままの凸部２ｂの外周が上記製氷
板１の背面１ｂにろう付けされ、製氷板の背面１ｂとの
間で接合部即ち伝熱部２１を形成する。これにより、上
記製氷板１，１と冷却管２との間の熱伝導は、冷却管２
の凸部２ｂと製氷板１，１との伝熱部２１で行なわれ、
凹部２ｃは空間となって熱伝導は遮断される。

【００２６】上記のように構成された製氷型１００を備
えた製氷用熱交換器による製氷時において、キャピラリ
ーチューブ（図５参照）を経た冷媒は冷却管２内に導入
される。冷却管２内を流れる低温の冷媒は、冷却管２の
凸部２ｂと製氷板１の背面１ｂとの伝熱部２１を介して
製氷板１の表面即ち製氷面１ａから奪熱し、製氷面１ａ
に流下せしめられている水を冷却、固化し、氷を生成せ
しめる。

【００２７】この場合、図３に示されるように、製氷板
１の背面１ｂと冷却管２の凸部との伝熱部２１にて伝熱
が行われ、冷却管２の凹部空間２ｃでは伝熱が実質的に
遮断され、上記伝熱部２１に対応する製氷面１ａが局部
的に冷却されるので、上記製氷面１ａには図２〜３に示
されるような半円状断面の氷粒１４が、伝熱部２１に対
応する製氷面１ａに断続的に生成される。

【００２８】この氷粒１４の大きさは、伝熱部２１の接
合面積と製氷時間とにより定まる。

【００２９】除氷の際には、図５に示される従来のもの
と同様な方法（製氷時とは冷媒を逆に循環せしめる）で
冷却管２を加熱する。冷却管２からの熱は、上記冷却管
の凸部と製氷板１との接合部２１を通って製氷面１ａに
伝達され、製氷面１ａに生成されている半円状の氷粒１
４は、この熱により製氷面１ａから外れて落下する。

【００３０】この場合、上記氷粒１４が伝熱部２１に対
応する製氷面１ａ上に集中して生成されており、かつ冷
却管２からの熱は上記伝熱部２１を通って製氷面１ａへ
と伝達されるので、各氷粒１４は殆ど同時にかつ速やか
に製氷面１ａから離れて落下する。

【００３１】図４には本発明の実施の第２形態が示され
ている。この実施形態においては、冷却管２の外周の対
向部位に板材を弧状に切断してなる間座２２，２２をろ
う付けしている。

【００３２】上記間座２２は、図４に示されるように、
冷却管２の長手方向に、所定のピッチｐにて複数組（表
裏２個で１組）間欠的に固着され、その両外面に上記製
氷板１の背面１ｂがろう付けされ、幅ｅなる接合部２１
を形成する。これにより、各接合部２１の間には製氷板
１と接合しない凹部２３が形成される。

【００３３】この実施形態の場合も、上記図１〜図３に
示される第１形態と同様、製氷時も除氷時も冷却管２と
製氷面１ａとの間の伝熱は上記伝熱部２１を通して行わ
れ、上記伝熱部２１に対応する製氷面１ａに第１形態と
同様な半円状の氷粒１４が生成され、除氷せしめられ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項１，２及び４の発明によれば、製氷時において
は、間欠的に形成された伝熱部に対応する製氷面に、半
円状の氷粒が製氷面全体に亘ってむらなく生成すること
ができ、また、除氷時においては、氷粒が生成されてい
る伝熱部に対応する製氷面を局部的に加熱するので、氷
粒は迅速にかつ全体が同時に製氷面から離れて落下せし
められ、確実な除氷をなすことができる。従って熱損失
を最小限にとどめて製氷、除氷を行うことが可能とな
る。

【００３５】また、製氷板が平板で構成され、この平板
からなる１対の製氷板の間に冷却管を挟持して製氷型を
構成しているので、従来のもののような、垂直リブや氷
粒落下促進用の突出部等の複雑な構造のものに較べて著
しく簡単化された構造であるとともに、部品点数も少な
く、さらには製造工数も大幅に低減される。

【００３６】これにより、簡単で低コストの構造で以っ
て、氷粒を製氷面全体に亘ってむらなく生成できるとと
もに、除氷を迅速かつ確実に行い得る製氷用熱交換器を
得ることができる。

【００３７】また請求項３の発明によれば、冷却管の外
周面に弧状の間座を一定ピッチで間欠的にろう付け固着
するのみで伝熱部及び凹部を形成できるので、さらに製
造工数が低減され、より低コストの製氷用熱交換器を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る氷蓄熱システム
の製氷用熱交換器の製氷型の外観斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面拡大図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面拡大図。

【図４】本発明の実施の第２形態に係る冷却管の拡大斜
視図。

【図５】従来の製氷システムの系統図。

【図６】従来の製氷用熱交換器の斜視図。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図。

【図８】図６のＢ−Ｂ断面図。

【符号の説明】

１００ 製氷型 １ 製氷板 １ａ 製氷面 １ｂ 背面 ２ 冷却管 ２ａ，２３ 凹部 ２ｂ 凸部 ２１ 伝熱部 ２２ 間座

フロントページの続き (72)発明者 松田 徹 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社技術本部電気利用 研究所内 (72)発明者 西村 勝 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱 重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 平尾 康彦 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱 重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 山中 敏彦 名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱 重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 大塚 高秋 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 氷粒を生成するための製氷板と、同製氷
   板の背面に配設される冷却管とを備えた製氷用熱交換器
   において、上記製氷板の製氷面は平坦面に形成されると
   ともに、同製氷板の背面には上記冷却管が所定ピッチで
   間欠的に接触されて、上記製氷板と冷却管との間の伝熱
   を行う伝熱部が間欠的に形成されてなることを特徴とす
   る製氷用熱交換器。
2. 【請求項２】 上記冷却管は、その外表面に長手方向に
   沿い所定ピッチで間欠的に凹部が形成され、同凹部と上
   記製氷板の背面とを非接触とすることにより、上記伝熱
   部を間欠的に形成してなる請求項１記載の製氷用熱交換
   器。
3. 【請求項３】 上記冷却管は、その外周に、長手方向に
   沿い所定ピッチで間欠的に間座が設けられ、同間座と上
   記製氷板の背面とを接触せしめることにより上記伝熱部
   を間欠的に形成してなる請求項１記載の製氷用熱交換
   器。
4. 【請求項４】 上下方向に配設された平坦な製氷面を有
   する製氷板と、同製氷板の背面に上下方向に所定ピッチ
   で水平に配設された複数条の冷却管とからなり、同各冷
   却管をその長さ方向において前記製氷板の背面に所定ピ
   ッチで間欠的に接触させて、同冷却管と製氷板との伝熱
   部を間欠的に形成してなることを特徴とする製氷用熱交
   換器。