JPH10339474A - 蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水循環回路(30)が氷により閉塞することな
く、冷蓄熱運転を安定して行う。 【解決手段】 水循環回路(30)は、過冷却熱交換器(50)
の上流に予熱攪拌器(11)を備える。予熱攪拌器(11)は、
高温冷媒が流通する複数の伝熱管(70)を備え、水と冷媒
との熱交換面積が拡大する。これにより、水と冷媒の熱
交換が促進され、蓄熱槽(31)から流出した水に含まれる
氷が完全に融解し、氷を含まない水が過冷却熱交換器(5
0)に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水等の蓄熱用媒体
を冷却して氷化物を生成し、該氷化物を貯留することに
よって蓄熱を行う蓄熱装置に関し、特に、上記蓄熱用媒
体に含まれる氷化物を融解するための融解手段の改良に
係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水等の蓄熱用媒体を冷却して
氷化物を生成し、該氷化物を貯留することによって蓄熱
する蓄熱装置には、特開平４−３５３３７５号公報に開
示されているように、上記蓄熱用媒体が循環する閉回路
における過冷却水生成用の熱交換器の上流部に、該蓄熱
用媒体に旋回流を発生させるための円筒状の旋回容器を
備えるものがある。

【０００３】そして、上記円筒容器には中央を貫通して
１本の伝熱管が設けられ、その伝熱管の内部を高温冷媒
が流通するようにして蓄熱用媒体を加熱し、該蓄熱用媒
体に含まれる氷化物を融解させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た蓄熱装置においては、上記蓄熱用媒体中の氷化物を融
解させるために伝熱管を設けているものの、上記円筒容
器の中央に１本設けられているのみであった。

【０００５】この場合、１本の伝熱管だけでは加熱量が
不足するため、氷化物を完全に融解させることができな
かった。このため、過冷却熱交換器内で氷化物が生成さ
れて、該過冷却熱交換器の内部が氷化物により閉塞され
てしまい、この結果、蓄熱用媒体が上記蓄熱回路内を循
環できず、上記蓄熱運転ができなくなるという問題があ
った。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、蓄熱用媒体の加熱に
用いる冷媒の温度を変化させることなく加熱量を増大さ
せ、上記氷化物を完全に融解し、安定して蓄熱運転を行
うことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記蓄熱用媒
体と上記高温冷媒との熱交換面積を拡大し、また該蓄熱
用媒体の攪拌により生ずる流れを利用して熱交換能力を
向上させることにより、上記目的を達成しようとするも
のである。

【０００８】具体的に、請求項１記載の発明が講じた手
段は、先ず、水又は水溶液から成る蓄熱用媒体の氷化物
を貯留するための蓄氷手段(31)と、該蓄氷手段(31)から
流出する蓄熱用媒体に含まれる氷化物を融解させるため
の融解手段(11)と、該融解手段(11)から流出した蓄熱用
媒体を冷凍サイクルの冷却手段(20)によって冷却して氷
化物を生成するための製氷装置とが順に接続されて閉回
路の蓄熱回路(30)が構成され、上記蓄熱用媒体が搬送手
段(32)によって蓄熱回路(30)を循環して氷化物を蓄氷手
段(31)に貯留する蓄熱装置を前提とする。そして、上記
融解手段(11)は、流入口(61)から流入した蓄熱用媒体を
攪拌して流出口(62)より流出させる攪拌容器(60)と、該
攪拌容器(60)の内部に配置されると共に、上記冷却手段
(20)の高温冷媒が流れ、攪拌容器(60)を流れる蓄熱用媒
体の氷化物を加熱して融解させるための複数本の伝熱管
(70)とにより構成されている。

【０００９】この発明特定事項により、上記蓄熱用媒体
は流入口(61)より融解手段(11)に流入して攪拌容器(60)
内で攪拌される。一方、該攪拌容器(60)の伝熱管(70)の
内部には上記冷却手段(20)の高温冷媒が流れている。そ
して、蓄熱用媒体は伝熱管(70)と接触し、蓄熱用媒体と
高温冷媒とが伝熱管(70)を介して熱交換することにより
蓄熱用媒体が加熱されるため、蓄熱用媒体に含まれる氷
化物が融解される。

【００１０】また、請求項２記載の発明が講じた手段
は、請求項１記載の発明において、伝熱管(70)が、蓄熱
用媒体の流れの途中に位置するように攪拌容器(60)の内
部に配置されている。

【００１１】この発明特定事項により、蓄熱用媒体が確
実に伝熱管(70)に接触することになる。この結果、加熱
量の増加が図られ、蓄熱用媒体に含まれる氷化物がより
確実に融解される。

【００１２】また、請求項３記載の発明が講じた手段
は、水又は水溶液から成る蓄熱用媒体の氷化物を貯留す
るための蓄氷手段(31)と、該蓄氷手段(31)から流出する
蓄熱用媒体に含まれる氷化物を融解させるための融解手
段(11)と、該融解手段(11)から流出した蓄熱用媒体を冷
凍サイクルの冷却手段(20)によって冷却して氷化物を生
成するための製氷装置とが順に接続されて閉回路の蓄熱
回路(30)が構成され、上記蓄熱用媒体が搬送手段(32)に
よって蓄熱回路(30)を循環して氷化物を蓄氷手段(31)に
貯留する蓄熱装置を前提としている。そして、上記融解
手段(11)は、流入口(61)から流入した蓄熱用媒体を攪拌
して流出口(62)より流出させる攪拌容器(60)と、該攪拌
部の外周面に密着して配置されると共に、上記冷却手段
(20)の高温冷媒が流れ、攪拌容器(60)を流れる蓄熱用媒
体の氷化物を加熱して融解させるための伝熱筒(71)とに
より構成されている。

【００１３】この発明特定事項により、上記蓄熱用媒体
は流入口(61)より融解手段(11)に流入して攪拌容器(60)
内で攪拌される。一方、該伝熱管(70)の内部には上記冷
却手段(20)の高温冷媒が流れている。そして、蓄熱用媒
体と高温冷媒とが、攪拌容器(60)の外壁及び伝熱筒(71)
の内壁を介して熱交換することにより蓄熱用媒体が加熱
されるため、蓄熱用媒体に含まれる氷化物が融解され
る。

【００１４】また、請求項４記載の発明が講じた手段
は、請求項３記載の発明において、攪拌容器(60)の内部
には、冷却手段(20)の高温冷媒が流れ、攪拌容器(60)を
流れる蓄熱用媒体の氷化物を加熱して融解させるための
１本の伝熱管(70)が、該伝熱管(70)の周囲を蓄熱用媒体
が旋回するように攪拌容器(60)の中央部に配置されてい
る。

【００１５】この発明特定事項により、上記蓄熱用媒体
は流入口(61)より融解手段(11)に流入して攪拌容器(60)
内で攪拌される。一方、該攪拌容器(60)の内部には伝熱
管(70)が設けられ、該伝熱筒(71)及び伝熱管(70)の内部
には上記冷却手段(20)の高温冷媒が流れている。そし
て、蓄熱用媒体と高温冷媒とが、攪拌容器(60)の外壁及
び該伝熱筒(71)の内壁を介して熱交換すると共に、伝熱
管(70)を介しても熱交換することにより蓄熱用媒体が加
熱されるため、蓄熱用媒体に含まれる氷化物が融解され
る。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、攪拌容器(60)の内部に上記蓄熱用媒体を加熱する
ための伝熱管(70)を設けることにより、該蓄熱用媒体を
攪拌された状態、つまり流速の速い状態で該伝熱管(70)
と接触させることができる。これによって、蓄熱用媒体
と伝熱管(70)との熱交換が促進され加熱量が増大し、上
記氷化物を完全に融解させることができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明によれば、上記
伝熱管(70)を蓄熱用媒体の流れの途中に設けているの
で、蓄熱用媒体が確実に伝熱管(70)に接触することにな
る。この結果、加熱量の増大を図ることができ、上記氷
化物を完全に融解させることができる。

【００１８】また、請求項３記載の発明によれば、上記
伝熱筒(71)を攪拌容器(60)の外周面に密着して設けたた
め、伝熱面積が増大する。この結果、加熱量の増大が図
られ、上記氷化物を完全に融解させることができる。一
方、該攪拌容器(60)の内部には蓄熱用媒体を加熱するた
めの加熱手段は設けられていないため、該攪拌容器(60)
内において蓄熱用媒体の流動抵抗を低減でき、上記搬送
手段(32)への入力を低減できる。

【００１９】また、請求項４記載の発明によれば、上記
伝熱筒(71)を攪拌容器(60)の外周面に密着して設けると
共に、攪拌容器(60)の内部に１本の伝熱管(70)を設けた
ため、伝熱面積が増大すると共に、該伝熱管(70)が攪拌
されている蓄熱用媒体と接触することにより、該蓄熱用
媒体と上記高温冷媒との熱交換を促進させることができ
る。この結果、加熱量の増大が図られ、上記氷化物を完
全に融解させることができる。

【００２０】一方、該攪拌容器(60)の内部には１本の伝
熱管(70)しか設けられていないため、該攪拌容器(60)内
において蓄熱用媒体の流動抵抗を低減でき、上記搬送手
段(32)への入力を低減できる。

【００２１】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２２】−蓄熱式空気調和装置(10)− 図１に示すように、蓄熱式空気調和装置(10)は、本発明
の蓄熱装置を適用した空気調和装置であって、冷媒が循
環する冷媒循環回路(20)と、水が循環する水循環回路(3
0)とを備えている。

【００２３】−冷媒循環回路(20)− 冷媒循環回路(20)は、圧縮機(21)と、四路切換弁(22)
と、室外熱交換器(23)と、室外電動膨張弁(EV-1)及び室
内電動膨張弁(EV-2)と、室内熱交換器(24)と、アキュム
レータ(25)とが冷媒配管(26)によって順に接続されて成
る可逆運転可能な主冷媒回路(27)を備えている。そし
て、上記室内熱交換器(24)及び室内電動膨張弁(EV-2)が
室内ユニット(1a)に設けられる一方、圧縮機(21)等の他
の要素機器が室外ユニット(1b)に設けられている。

【００２４】更に、上記冷媒循環回路(20)には、蓄熱冷
媒回路(2a)と、氷核回路(2b)と、ホットガス通路(2c)と
が設けられている。蓄熱冷媒回路(2a)は、冷蓄熱運転時
や冷蓄熱利用の冷房運転時などに冷媒が循環する回路で
あって、一端が室外熱交換器(23)と室外電動膨張弁(EV-
1)との間に、他端が四路切換弁(22)とアキュムレータ(2
5)との間に接続されると共に、第１電磁弁(SV-1)と、予
熱攪拌器(11)と、蓄熱電動膨張弁(EV-3)と、過冷却熱交
換器(50)と、第２電磁弁(SV-2)とが順に接続されて冷凍
サイクルの冷却手段(20)を構成している。

【００２５】上記氷核回路(2b)は、後述する水循環回路
(30)において氷核を生成するための回路であって、一端
が蓄熱冷媒回路(2a)における蓄熱電動膨張弁(EV-3)と過
冷却熱交換器(50)との間に、他端が過冷却熱交換器(50)
と第２電磁弁(SV-2)との間に接続されると共に、キャピ
ラリチューブ(CP)と氷核生成器(13)が順に接続されて構
成されている。

【００２６】上記ホットガス通路(2c)は、冷蓄熱利用の
冷房運転時等に圧縮機(21)の吐出冷媒を過冷却熱交換器
(50)に供給する回路であって、一端が圧縮機(21)の吐出
側に、他端が蓄熱冷媒回路(2a)における第２電磁弁(SV-
2)と過冷却熱交換器(50)との間に接続され、第３電磁弁
(SV-3)を備えている。

【００２７】−水循環回路(30)− 上記水循環回路(30)は、図２に示すように、蓄熱槽(31)
と、ポンプ(32)と、予熱攪拌器(11)と、過冷却熱交換器
(50)と、過冷却解消部(34)とが水配管(35)によって蓄熱
用媒体である水の循環（図２の矢印参照）が可能に順に
接続されて蓄熱回路(30)を構成している。

【００２８】上記蓄熱槽(31)は、氷化物、つまり氷を貯
留する蓄氷手段(31)であり、上記過冷却熱交換器(50)
は、シェルアンドチューブ型熱交換器であって、シェル
内を流れる冷媒とチューブ内を流れる水との間で熱交換
を行わせ、冷蓄熱運転時には水を過冷却状態まで冷却す
るように構成されている。

【００２９】上記氷核生成器(13)は、過冷却熱交換器(5
0)の下流側に位置して水配管(35)に取り付けられ、水配
管(35)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)の冷媒によ
り冷却氷化して氷核を生成し、該氷核を過冷却解消部(3
4)に向かって供給するように構成されている。

【００３０】上記過冷却解消部(34)は、中空円筒状の容
器より構成され、接線方向に導入した水が旋回流となる
ように構成されている。該過冷却解消部(34)は、氷核生
成器(13)で生成された氷核と過冷却熱交換器(50)で生成
された過冷却水とを攪拌して過冷却を解消して氷化物を
生成するように構成されている。

【００３１】そして、上記過冷却熱交換器(50)と氷核生
成器(13)と過冷却解消部(34)とが、製氷手段(15)を構成
している。

【００３２】−予熱攪拌器(11)− 次に、本発明の特徴とする予熱攪拌器(11)について説明
する。

【００３３】本実施形態の予熱攪拌器(11)は、図５及び
図６に示すように、中空円筒状に形成された攪拌容器(6
0)を備えて融解手段(11)を構成している。該攪拌容器(6
0)には、冷媒が流通する上部ヘッダ(72)及び下部ヘッダ
(73)が設けられると共に、伝熱管(70)が設けられてい
る。

【００３４】上記上部ヘッダ(72)は、攪拌容器(60)の上
部に位置して上記冷媒循環回路（２０）の蓄熱冷媒回路
（２ａ）が接続される一方、上記下部ヘッダ(73)は、攪
拌容器(60)の下部に位置して上記冷媒循環回路(20)の蓄
熱冷媒回路(2a)が接続されている。

【００３５】そして、上記攪拌容器(60)の内部における
上部ヘッダ(72)と下部ヘッダ(73)との間が水の攪拌空間
(63)になり、上記攪拌容器(60)の上部には、水循環回路
(30)の水配管(35)が接続されて攪拌空間(63)に連通する
水流入口(61)が形成される一方、上記攪拌容器(60)の下
部には、水配管(35)が接続されて攪拌空間(63)に連通す
る水流出口(62)が形成されている。

【００３６】更に、上記水流入口(61)は、攪拌容器(60)
の接線方向に開口し、水配管(35)より流入する水が攪拌
空間(63)で旋回するようにしている。

【００３７】上記伝熱管(70)は、上端が上部ヘッダ(72)
に連通し、下端が下部ヘッダ(73)に連通する上下方向の
直管に形成されて冷媒循環回路(20)の高温冷媒が流通す
るように構成されている。更に、上記伝熱管(70)は、上
記攪拌空間(63)の外周部において周方向に配列されてい
る。つまり、上記複数の伝熱管(70)は、攪拌空間(63)の
水の旋回方向に沿って配置されている。

【００３８】−運転動作− 続いて、上述した蓄熱式空気調和装置(10)の運転動作に
ついて説明する。

【００３９】−冷蓄熱運転− この運転モードでは、図３に示すように、四路切換弁(2
2)が実線側に切り換えられ、蓄熱電動膨張弁(EV-3)が所
定開度に調整される一方、他の電動膨張弁(EV-1,EV-2)
を閉鎖する。また、第１及び第２電磁弁(SV-1,SV-2) は
開口し、第３電磁弁(SV-3)は閉鎖している。

【００４０】この状態において、冷媒循環回路(20)で
は、圧縮機(21)から吐出した冷媒は、図３に矢印で示す
ように、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。そして、この冷媒は、予熱攪拌器(11)で水と熱交換
して温度が低下し、さらに蓄熱電動膨張弁(EV-3)で減圧
し、低圧の液冷媒となる。この液冷媒は、過冷却熱交換
器(50)で水循環回路(30)の水と熱交換して蒸発し、この
水を過冷却状態（例えば−２℃）まで冷却する。その
後、このガス冷媒はアキュムレータ(25)を経て圧縮機(2
1)に吸入される。

【００４１】また、本運転にあっては、冷媒の一部が、
蓄熱電動膨張弁(EV-3)の下流側から氷核回路(2b)に分流
し、キャピラリチューブ(CP)により減圧した後、氷核生
成器(13)で蒸発して、アキュムレータ(25)を経て圧縮機
(21)に吸入される。この氷核生成器(13)において、冷媒
は、水配管(35)を流れる水と熱交換し、氷塊を水配管(3
5)の内壁面に生成する。

【００４２】一方、水循環回路(30)では、ポンプ(32)を
駆動することにより、水を循環させる。蓄熱槽(31)から
流出した水は、ポンプ(32)及び予熱攪拌器(11)を経て、
過冷却熱交換器(50)で冷媒と熱交換して冷却され、所定
の過冷却状態になって過冷却熱交換器(50)から流出す
る。そして、過冷却熱交換器(50)から流出した過冷却状
態の水は、氷核生成器(13)において更に冷却され、氷塊
を水配管(35)の内壁面に生成する。その後、この氷塊の
周囲で氷核が生成され、この氷核を含んだ過冷却水は過
冷却解消部(34)に供給される。そして、過冷却解消部(3
4)において、氷核と過冷却水とが攪拌され、蓄熱用のス
ラリー状の氷が生成されて蓄熱槽(31)に回収貯留され
る。

【００４３】この水循環回路(30)において、本発明の特
徴として、上記蓄熱槽(31)より流出した水はポンプ(32)
の作用により水配管(35)内を流れ、水流入口(61)より攪
拌容器(60)内へ流入する。その際、蓄熱槽(31)より流出
した水には氷が含まれており、攪拌容器(60)内へは氷を
含んだ水が流入することとなる。また、流入する際に
は、水は攪拌容器(60)の円筒断面の接線方向へ流入する
ため、攪拌容器(60)内において、図５の矢印に示すよう
に旋回流を発生し、上記伝熱管(70)と接触しつつ流れ
る。

【００４４】一方、冷媒循環回路(20)における高温冷媒
は、冷媒流入口(74)より下部ヘッダ(73)内に流入し、そ
の後、伝熱管(70)内を流れて上部ヘッダ(72)に至り、冷
媒流出口(75)より流出している。このため、攪拌容器(6
0)内を流れる水は、伝熱管(70)との接触によって該高温
冷媒と熱交換して加熱されると共に、旋回流によって攪
拌される。そして、上記のような加熱及び攪拌によって
水に含まれる氷が融解し、その後、水は水流出口(62)よ
り流出し、上記水循環回路(30)を循環する。この結果、
過冷却熱交換器(50)に氷が混入することが回避される。

【００４５】次に、蓄熱式空気調和装置(10)の他の運転
動作について概略説明する。

【００４６】−通常冷房運転− この運転モードでは、冷媒循環回路(20)のみを動作さ
せ、水循環回路(30)は動作を行わない。

【００４７】この運転モードでは、四路切換弁(22)が図
１の実線側に切り換えられ、室内電動膨張弁(EV-2)が過
熱度制御され、室外電動膨張弁(EV-1)を全開状態に、蓄
熱電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電
磁弁(SV-1,SV-2,SV-3) は共に閉鎖している。

【００４８】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮
する。その後、この冷媒は室内電動膨張弁(EV-2)で減圧
した後、室内熱交換器(24)で蒸発して、アキュムレータ
(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。この循環動作によ
って、蓄熱式空気調和装置(10)は室内の冷房を行う。

【００４９】−冷蓄熱利用冷房運転− この運転モードでは、図４に示すように、四路切換弁(2
2)を実線側に切り換え、室内電動膨張弁(EV-2)を所定開
度に制御し、他の電動膨張弁(EV-1,EV-3)を全開にす
る。また、第１及び第３電磁弁(SV-1,SV-3)は開口し、
第２電磁弁（ＳＶ−２）は閉鎖する。

【００５０】この状態で、水循環回路（３０）において
は、ポンプ(32)を駆動して冷水を循環する。蓄熱槽(31)
内の冷水はポンプ(32)、予熱攪拌器(11)を順に経た後、
過冷却熱交換器(50)に流入する。そして過冷却熱交換器
(50)に流入した冷水は、冷媒と熱交換を行い加熱され
る。その後、加熱された水は過冷却熱交換器(50)を流出
し、過冷却解消部(34)を経て蓄熱槽(31)に戻る。そし
て、加熱された水は蓄熱槽(31)内に貯留された氷と熱交
換して冷却され、冷水となって、再び蓄熱槽(31)から流
出して水循環回路(30)を循環する。

【００５１】一方、冷媒循環回路(20)においては、圧縮
機(21)から吐出された冷媒は、図４に矢印で示すよう
に、その一部が、四路切換弁(22)を経て室外熱交換器(2
3)に流れ、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝縮す
る。また、他の吐出冷媒は、ホットガス通路(2c)を経て
過冷却熱交換器(50)に流れ、水循環回路(30)を循環する
冷水と熱交換を行って凝縮する。そして、上記室外熱交
換器(23)と過冷却熱交換器(50)で凝縮した冷媒は、合流
して室内電動膨張弁(EV-2)で減圧された後、室内熱交換
器(24)で蒸発し、室内空気を冷却した後、アキュムレー
タ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。

【００５２】以上の動作によって、蓄熱槽(31)内に貯留
された氷の冷熱を利用した室内冷房運転が行われる。

【００５３】−通常暖房運転− この運転モードでは、水循環回路(30)は動作させず、冷
媒循環回路(20)のみを動作させる。

【００５４】この運転モードでは、四路切換弁(22)を図
１の破線側に切り換え、室外電動膨張弁(EV-1)を所定開
度に制御し、室内電動膨張弁(EV-2)を全開状態に、蓄熱
電動膨張弁(EV-3)を全閉状態に制御する。一方、各電磁
弁(SV-1,SV-2,SV-3)は共に閉鎖している。

【００５５】この状態において、圧縮機(21)から吐出さ
れた冷媒は、室内熱交換器(24)に流れて室内空気と熱交
換して凝縮し、室内空気を加熱する。その後、この冷媒
は、室外電動膨張弁(EV-1)で減圧した後、室外熱交換器
(23)で外気と熱交換して蒸発する。その後、冷媒はアキ
ュムレータ(25)を経て圧縮機(21)に吸入される。このよ
うな冷媒の循環動作によって室内の暖房を行う。

【００５６】−実施形態１の効果− 従って、本実施形態１によれば、水を加熱するための伝
熱管(70)を複数本設けることにより、水と高温冷媒との
熱交換面積を拡大することができる。また、伝熱管(70)
は、攪拌容器(60)内で生じている旋回流の最も流速の速
い部分に設けられているため、水と伝熱管(70)の間にお
ける熱伝達を向上させることができる。この結果、高温
冷媒による水への加熱量の増大が図られ、蓄熱槽(31)か
ら流出した水に含まれる氷を完全に融解させることがで
き、安定して上記冷蓄熱運転を行うことができる。

【００５７】

【発明の実施の形態２】本発明の実施形態２における予
熱攪拌器(11)について説明する。尚、本実施形態におい
て、冷媒循環回路(20)及び水循環回路(30)の構成及びそ
の動作については実施形態１のものと同様である。

【００５８】−予熱攪拌器(11)− 本実施形態の予熱攪拌器(11)は、実施形態１の予熱攪拌
器(11)において、攪拌容器(60)内における伝熱管(70)の
配置を、図７に示すような配置にしたものである。つま
り、複数本設けられた伝熱管(70)を、上記攪拌空間(63)
の外周部において周方向に配列されると共に、攪拌空間
(63)の断面の中心部において周方向に配列されるという
ものである。

【００５９】−予熱攪拌器(11)の動作− 本実施形態における予熱攪拌器(11)の、上記冷蓄熱運転
時における運転動作については、実施形態１における予
熱攪拌器(11)におけるものと同様である。

【００６０】−実施形態２の効果− 従って、本実施形態２によれば、水を加熱するための伝
熱管(70)を複数本設けることにより、水と高温冷媒との
熱交換面積を拡大することができる。また、伝熱管(70)
は、攪拌容器(60)内で生じている旋回流の最も流速の速
い部分に設けられているため、水と伝熱管(70)の間にお
ける熱伝達を向上させることができる。

【００６１】特に、旋回流の作用によって、水よりも比
重の小さい氷は攪拌容器(60)の中心部に集まるため、攪
拌容器(60)の中心部に設けた伝熱管(70)により、氷の多
い部分の水を選択的に加熱することができる。この結
果、高温冷媒による水への加熱量の増大が図られると共
に、攪拌容器(60)中心部の氷を多く含んだ部分の水を選
択的に加熱することにより、蓄熱槽(31)から流出した水
に含まれる氷を完全に融解させることができ、安定して
上記冷蓄熱運転を行うことができる。

【００６２】

【発明の実施の形態３】本発明の実施形態３における予
熱攪拌器(11)について説明する。尚、本実施形態におい
て、冷媒循環回路(20)及び水循環回路(30)の構成及びそ
の動作については実施形態１のものと同様である。

【００６３】−予熱攪拌器(11)− 本実施形態の予熱攪拌器(11)は、実施形態１の予熱攪拌
器(11)において、攪拌容器(60)内における伝熱管(70)の
配置を、図８に示すような配置にしたものである。つま
り、複数本設けられた伝熱管(70)を、上記攪拌空間(63)
の断面において各伝熱管(70)のピッチが略均等となるよ
うに配列するというものである −予熱攪拌器(11)の動作− 本実施形態における予熱攪拌器(11)の、上記冷蓄熱運転
時における運転動作については、実施形態１における予
熱攪拌器(11)におけるものと同様である。

【００６４】−実施形態３の効果− 従って、本実施形態３によれば、水を加熱するための伝
熱管(70)を複数本設けることにより、水と高温冷媒との
熱交換面積を拡大することができる。また、伝熱管(70)
は、攪拌容器(60)の円形断面内にほぼ等間隔に配置され
ているため、攪拌容器(60)内で生じている旋回流の乱れ
が促進され、水と伝熱管(70)の間における熱伝達が向上
する。この結果、高温冷媒による水への加熱量の増大が
図られ、蓄熱槽(31)から流出した水に含まれる氷を完全
に融解させることができ、安定して上記冷蓄熱運転を行
うことができる。

【００６５】

【発明の実施の形態４】次に、本発明の実施形態４にお
ける予熱攪拌器(11)について説明する。尚、本実施形態
において、冷媒循環回路(20)及び水循環回路(30)の構成
及びその動作については実施形態１のものと同様であ
る。

【００６６】−予熱攪拌器(11)− 本実施形態の予熱攪拌器(11)は、図９及び図１０に示す
ように、中空円筒状に形成された攪拌容器(60)を備えて
融解手段(11)を構成すると共に、該攪拌容器(60)には、
冷媒が流通する伝熱筒(71)が設けられている。

【００６７】上記伝熱筒(71)は、攪拌容器(60)の外周面
に密着して設けられており、該伝熱筒(71)の上部には上
記冷媒循環回路(20)の蓄熱冷媒回路(2a)が接続される一
方、その下部には上記冷媒循環回路(20)の蓄熱冷媒回路
(2a)が接続されて、冷媒循環回路(20)の高温冷媒が流通
するように構成されている。

【００６８】そして、上記攪拌容器(60)の内部が水の攪
拌空間(63)になり、上記攪拌容器(60)の上部には、水循
環回路(30)の水配管(35)が接続されて攪拌空間(63)に連
通する水流入口(61)が形成される一方、上記攪拌容器(6
0)の下部には、水配管(35)が接続されて攪拌空間(63)に
連通する水流出口(62)が形成されている。

【００６９】更に、上記水流入口(61)は、攪拌容器(60)
の接線方向に開口し、水配管(35)より流入する水が攪拌
空間(63)で旋回するようにしている。

【００７０】−予熱攪拌器(11)の動作− 次に、本実施形態における予熱攪拌器(11)の、上記冷蓄
熱運転時における運転動作について説明する。

【００７１】先ず、上記蓄熱槽(31)より流出した水はポ
ンプ(32)の作用により水配管(35)内を流れ、水流入口(6
1)より攪拌容器(60)内へ流入する。蓄熱槽(31)より流出
した水には氷が含まれており、攪拌容器(60)内へは氷を
伴った水が流入することとなる。また、流入する際に
は、水は攪拌容器(60)の断面の接線方向へ流入するた
め、攪拌容器(60)内において、図９の矢印に示すように
旋回流を発生して流れる。

【００７２】一方、冷媒循環回路(20)における高温冷媒
は、冷媒流入口(74)より流入して伝熱筒(71)内を流れ、
冷媒流出口(75)より流出している。このため、攪拌容器
(60)内を流れる水は、攪拌容器(60)の外壁及び伝熱筒(7
1)の内壁を介して該高温冷媒と熱交換を行い加熱される
と共に、旋回流によって攪拌される。そして、上記のよ
うな加熱及び攪拌によって水に含まれる氷が融解し、そ
の後、水は水流出口(62)より流出し、上記水循環回路(3
0)を循環する。

【００７３】−実施形態４の効果− 従って、本実施形態４によれば、水を加熱するための伝
熱筒(71)が、攪拌容器(60)の外周面に密着して設けられ
ているため、水と高温冷媒との熱交換面積を拡大するこ
とができる。この結果、高温冷媒による水への加熱量の
増大が図られ、蓄熱槽(31)から流出した水に含まれる氷
を完全に融解させることができ、安定して上記冷蓄熱運
転を行うことができる。

【００７４】また、攪拌容器(60)内には水を加熱するた
めの伝熱管等は設けられていないため、水の流動抵抗を
低減することができ、ポンプ(32)において消費する動力
を低減することができる。

【００７５】

【発明の実施の形態５】次に、本発明の実施形態５にお
ける予熱攪拌器(11)について説明する。

【００７６】−予熱攪拌器(11)− 本実施形態の予熱攪拌器(11)は、図１１及び図１２に示
すように、中空円筒状に形成された攪拌容器(60)を備え
て融解手段(11)を構成すると共に、該攪拌容器(60)に
は、冷媒が流通する伝熱筒(71)と１本の伝熱管(70)とが
設けられている。

【００７７】上記伝熱筒(71)は、攪拌容器(60)の外周面
に密着して設けられており、該伝熱筒(71)の上部には上
記冷媒循環回路(20)の蓄熱冷媒回路(2a)が接続される一
方、その下部には上記冷媒循環回路(20)の蓄熱冷媒回路
(2a)が接続されて、冷媒循環回路(20)の高温冷媒が流通
するように構成されている。

【００７８】上記伝熱管(70)は、攪拌容器(60)の断面の
中央において攪拌容器(60)を上下に貫通して設けられて
おり、該伝熱管(70)の上部には上記冷媒循環回路(20)の
蓄熱冷媒回路(2a)が接続される一方、その下部には上記
冷媒循環回路(20)の蓄熱冷媒回路(2a)が接続されて、冷
媒循環回路(20)の高温冷媒が流通するように構成されて
いる。

【００７９】そして、上記攪拌容器(60)の内部が水の攪
拌空間(63)になり、上記攪拌容器(60)の上部には、水循
環回路(30)の水配管(35)が接続されて攪拌空間(63)に連
通する水流入口(61)が形成される一方、上記攪拌容器(6
0)の下部には、水配管(35)が接続されて攪拌空間(63)に
連通する水流出口(62)が形成されている。

【００８０】更に、上記水流入口(61)は、攪拌容器(60)
の接線方向に開口し、水配管(35)より流入する水が攪拌
空間(63)で旋回するようにしている。

【００８１】−予熱攪拌器(11)の動作− 次に、本実施形態における予熱攪拌器(11)の、上記冷蓄
熱運転時における運転動作について説明する。

【００８２】先ず、上記蓄熱槽(31)より流出した水はポ
ンプ(32)の作用により水配管(35)内を流れ、水流入口(6
1)より攪拌容器(60)内へ流入する。蓄熱槽(31)より流出
した水には氷が含まれており、攪拌容器(60)内へは氷を
伴った水が流入することとなる。また、流入する際に
は、水は攪拌容器(60)の断面の接線方向へ流入するた
め、攪拌容器(60)内において、図１１の矢印に示すよう
に旋回流を発生して流れる。

【００８３】一方、冷媒循環回路(20)における高温冷媒
は、冷媒流入口(74)より流入して伝熱筒(71)及び伝熱管
(70)の内部を流れ、冷媒流出口(75)より流出している。
このため、攪拌容器(60)内を流れる水は、攪拌容器(60)
の外壁及び伝熱筒(71)の内壁を介して該高温冷媒と熱交
換を行うと共に、攪拌容器(60)内に設けられた伝熱管(7
0)を介しても高温冷媒と熱交換を行い加熱され、それと
同時に旋回流によって攪拌される。そして、上記のよう
な加熱及び攪拌によって水に含まれる氷が融解し、その
後、水は水流出口(62)より流出し、上記水循環回路(30)
を循環する。

【００８４】−実施形態５の効果− 従って、本実施形態５によれば、水を加熱するための伝
熱筒(71)が、攪拌容器(60)の外周面に密着して設けられ
ているため、水と高温冷媒との熱交換面積を拡大するこ
とができる。また、旋回流の作用によって、水よりも比
重の小さい氷は攪拌容器(60)の中心部に集まるため、攪
拌容器(60)の中心に設けた１本の伝熱管(70)により、氷
の多い部分の水を選択的に加熱することができる。この
結果、高温冷媒による水への加熱量を増大させることが
できると共に、攪拌容器(60)中心部の氷を多く含んだ部
分の水を選択的に加熱することができるので、蓄熱槽(3
1)から流出した水に混入している氷を完全に融解させる
ことができ、安定して上記冷蓄熱運転を行うことができ
る。

【００８５】また、攪拌容器(60)内には１本の伝熱管(7
0)のみしか設けられていないため、水の流動抵抗を低減
することができ、ポンプ(32)において消費する動力を低
減することができる。

【００８６】

【発明の他の実施の形態】上記実施形態における冷媒循
環回路(20)は暖房運転なども行えるようにしたが、本発
明では、製氷のための冷蓄熱運転のみ行えるものでもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱式空気調和装置の冷媒回路及び水循環回路
を示す図である。

【図２】蓄熱式空気調和装置の水循環回路を示す図であ
る。

【図３】冷蓄熱運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図で
ある。

【図４】冷蓄熱利用冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒
回路図である。

【図５】実施形態１における予熱攪拌器の上方からの断
面図である。

【図６】実施形態１における予熱攪拌器の側方からの断
面図である。

【図７】実施形態２における予熱攪拌器の上方からの断
面図である。

【図８】実施形態３における予熱攪拌器の上方からの断
面図である。

【図９】実施形態４における予熱攪拌器の上方からの断
面図である。

【図１０】実施形態４における予熱攪拌器の側方からの
断面図である。

【図１１】実施形態５における予熱攪拌器の上方からの
断面図である。

【図１２】実施形態５における予熱攪拌器の側方からの
断面図である。

【符号の説明】

(11) 予熱攪拌器 （融解手段） (15) 製氷手段 (20) 冷媒循環回路（冷却手段） (30) 水循環回路 （蓄熱回路） (31) 蓄熱槽 （蓄氷手段） (60) 攪拌容器 (61) 水流入口（流入口） (62) 水流出口（流出口） (70) 伝熱管 (71) 伝熱筒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水又は水溶液から成る蓄熱用媒体の氷化
   物を貯留するための蓄氷手段(31)と、該蓄氷手段(31)か
   ら流出する蓄熱用媒体に含まれる氷化物を融解させるた
   めの融解手段(11)と、該融解手段(11)から流出した蓄熱
   用媒体を冷凍サイクルの冷却手段(20)によって冷却して
   氷化物を生成するための製氷手段(15)とが順に接続され
   て閉回路の蓄熱回路(30)が構成され、 上記蓄熱用媒体が搬送手段(32)によって蓄熱回路(30)を
   循環して氷化物を蓄氷手段(31)に貯留する蓄熱装置にお
   いて、 上記融解手段(11)は、流入口(61)から流入した蓄熱用媒
   体を攪拌して流出口(62)より流出させる攪拌容器(60)
   と、該攪拌容器(60)の内部に配置されると共に、上記冷
   却手段(20)の高温冷媒が流れ、攪拌容器(60)を流れる蓄
   熱用媒体の氷化物を加熱して融解させるための複数の伝
   熱管(70)とにより構成されていることを特徴とする蓄熱
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蓄熱装置において、 伝熱管(70)は、蓄熱用媒体の流れの途中に位置するよう
   に攪拌容器(60)の内部に配置されていることを特徴とす
   る蓄熱装置。
3. 【請求項３】 水又は水溶液から成る蓄熱用媒体の氷化
   物を貯留するための蓄氷手段(31)と、該蓄氷手段(31)か
   ら流出する蓄熱用媒体に含まれる氷化物を融解させるた
   めの融解手段(11)と、該融解手段(11)から流出した蓄熱
   用媒体を冷凍サイクルの冷却手段(20)によって冷却して
   氷化物を生成するための製氷装置とが順に接続されて閉
   回路の蓄熱回路(30)が構成され、 上記蓄熱用媒体が搬送手段(32)によって蓄熱回路(30)を
   循環して氷化物を蓄氷手段(31)に貯留する蓄熱装置にお
   いて、 上記融解手段(11)は、流入口(61)から流入した蓄熱用媒
   体を攪拌して流出口(62)より流出させる攪拌容器(60)
   と、該攪拌部の外周面に密着して配置されると共に、上
   記冷却手段(20)の高温冷媒が流れ、攪拌容器(60)を流れ
   る蓄熱用媒体の氷化物を加熱して融解させるための伝熱
   筒(71)とにより構成されていることを特徴とする蓄熱装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の蓄熱装置において、 攪拌容器(60)の内部には、冷却手段(20)の高温冷媒が流
   れ、攪拌容器(60)を流れる蓄熱用媒体の氷化物を加熱し
   て融解させるための１本の伝熱管(70)が、該伝熱管(70)
   の周囲を蓄熱用媒体が旋回するように攪拌容器(60)の中
   央部に配置されていることを特徴とする蓄熱装置。