JPH1130465A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷を作製し、その氷による冷熱を回収する熱
交換装置を、材料少なくかつコンパクトに構成する。 【解決手段】 タンク１内に設けた伝熱可能な第１の円
筒体６内に、伝熱可能な第２の円筒体７を同芯状に設け
る。第１の円筒体６の外周面に接触させて、冷媒を流す
環状の冷却用空間Ｒ１を有する冷却部材８を設け、第１
の円筒体６の内周面に氷生成面Ｆを形成する。一方、第
２の円筒体７の内周面に接触して、冷媒を流す被冷却用
空間Ｒ２を有する被冷却部材１３を設け、第２の円筒体
７の外周面に伝熱面Ｈを形成する。第１の円筒体６の内
周面と第２の円筒体７の外周面との間に形成された氷蓄
熱空間Ｓに、氷掻き取り部材２２で氷生成面Ｆから掻き
取って得た氷含有液体を貯留する。また、攪拌部材２３
の攪拌により、氷含有液体を効率良く伝熱面Ｈに接触さ
せ、氷含有液体の冷熱を被冷却用空間Ｒ２内の冷媒に伝
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、冷房用熱
源を安価に得られるように、夜間電力を利用して氷を作
製するとともに蓄え、更に、蓄えられた冷熱を回収して
昼間の冷房用熱源などに利用できるようにするなどのた
めに用いる熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような熱交換装置としては、従
来、図６のシステム構成図に示すように構成されてい
る。

【０００３】すなわち、氷含有液体を貯留する氷蓄熱槽
０１の底側箇所に、被氷結液体を取り出す取り出し管０
２が設けられ、この取り出し管０２と製氷機０３とが、
一次側ポンプ０４を備えた第１の配管０５を介して接続
されている。図示しないが、製氷機０３内には、冷却用
流体としてのフロンガスなどの冷媒を供給するように構
成されている。

【０００４】また、取り出し管０２の上方に、氷含有液
体の供給管０６が設けられ、この供給管０６と製氷機０
３とが、開閉弁０７を備えた第２の配管０８を介して接
続されている。

【０００５】一方、氷蓄熱槽０１内の上部に、熱交換後
の液体を戻すノズル配管０９が設けられ、このノズル配
管０９と氷蓄熱槽０１の底側箇所とが、二次側ポンプ０
１０と凝縮器０１１とを備えた二次側配管０１２を介し
て接続されている。図示しないが、凝縮器０１１には、
各室内に配置された個別空気調和機とにわたって設けら
れた配管が接続され、冷媒を凝縮器０１１で液化させて
流下し、一方、個別空気調和機では冷媒液を気化させて
上昇させ、冷媒を自然循環により流動させて冷房を行う
といったように、凝縮器０１１で冷熱を回収して利用す
るように構成されている。

【０００６】上記構成により、夜間電力を利用して蓄熱
運転を行い、氷蓄熱槽０１内から被氷結液体を製氷機０
３に供給し、氷を作製して氷含有液体を得、その氷含有
液体を氷蓄熱槽０１内の底部に供給し、氷蓄熱槽０１内
に氷を蓄えていくようになっている。一方、昼間など
に、氷蓄熱槽０１から冷水を凝縮器０１１に供給し、冷
房用の熱源などに利用するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の熱交換装置では、製氷機０３と氷蓄熱槽０１との間に
第１および第２の配管０５，０８が必要になるととも
に、氷蓄熱槽０１と凝縮器０１１との間に二次側配管０
１２が必要であり、長い配管が必要な上に、熱ロスを少
なくするために配管を断熱材で被覆しなければならず、
多くの材料が必要にになるとともに配管接続作業に手間
を要して高価になる欠点があった。

【０００８】また、製氷機０３と氷蓄熱槽０１と凝縮器
０１１とを設置するために、装置全体として大型化する
とともに設置スペースが大きくなる欠点があった。

【０００９】また、従来では、熱交換装置として製氷機
を構成する場合、図７の全体概略縦断面図に示すよう
に、内周面に氷を生成する氷生成面Ｆを形成したケーシ
ング０２１の外周面に大径の筒体０２２を外嵌し、ケー
シング０２１の外周面と筒体０２２の内周面との間の空
間に氷生成用の冷媒を流動する冷媒流動部を形成し、そ
して、ケーシング０２１内の中央箇所に駆動軸０２３を
回転可能に設けるとともに、その駆動軸０２３に氷生成
面Ｆの氷を掻き取る氷掻き取り部材０２４を一体回転可
能に取り付け、駆動軸０２３と電動モータ０２５とをベ
ルト式伝動機構０２６を介して連動連結して構成されて
いる。図中０２７は、ケーシング０２１内にブラインな
どの被氷結液体を供給する流入口を示し、０２８は、ケ
ーシング０２１内から氷含有液体を取り出す流出口を示
している。

【００１０】ところが、ケーシング０２１の中央箇所を
その全長にわたって駆動軸０２３が貫通するとともに、
その駆動軸０２３に氷掻き取り部材０２４を取り付ける
構成となっているため、ケーシング０２１の内周面にし
か氷生成面Ｆを備えることができず、ケーシング０２１
の容積の割に、熱交換のための伝熱面である氷生成面Ｆ
の面積が小さいものであった。

【００１１】そこで、駆動軸の軸芯方向に所定間隔を隔
てて、その軸芯方向の両面が氷生成面になるように、氷
生成用の冷媒を流動する冷媒流動部材を設け、氷生成面
に臨む空間を氷生成空間に形成するとともに、対向する
氷生成面の氷を掻き取るように駆動軸に氷掻き取り部材
を設け、氷生成面の面積を大きくできるように構成した
ものもある。

【００１２】ところが、このように構成したものの場
合、駆動軸の軸芯方向に冷媒流動部材と氷生成空間とが
多数並び、それらの冷媒流動部材に対して冷媒を供給す
る配管と冷媒を排出する配管を、そして、氷生成空間に
対してブラインなどの被氷結液体を供給する配管と氷含
有液体を排出する配管をそれぞれ接続しなければなら
ず、配管本数が多くなるとともに配管接続作業に手間を
要し、未だ改善の余地があった。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、氷を作製し、
その氷による冷熱を回収する熱交換装置を、材料少なく
かつコンパクトに構成できるようにすることを目的と
し、また、請求項２に係る発明は、多量の氷を蓄えるこ
とができながら、一層材料少なくかつコンパクトに構成
できるようにすることを目的とし、また、請求項３に係
る発明は、氷を作製し、その氷含有液体を回収する熱交
換装置を、簡単かつコンパクトで、しかも製氷効率を向
上できるように構成することを目的とし、また、請求項
４に係る発明は、氷を作製し、その氷含有液体を蓄える
熱交換装置を、多量の氷を蓄えることができながら、簡
単かつコンパクトで、しかも製氷効率を向上できるよう
に構成することを目的とし、また、請求項５に係る発明
は、材料少なくかつコンパクトにして熱を回収できるよ
うにすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の熱
交換装置は、上述のような目的を達成するために、伝熱
可能な第１の円筒体内に、それより小径の伝熱可能な第
２の円筒体を同芯状に設け、第１の円筒体の内周面と第
２の円筒体の外周面との間に氷含有液体を貯留可能な氷
蓄熱空間を形成し、第１の円筒体の外周面または第２の
円筒体の内周面の一方に接触させて、一次側流体として
の冷却用流体を流す冷却用空間を有する冷却部材を設け
るとともに、他方に接触させて、二次側流体としての被
冷却用流体を流す被冷却用空間を有する被冷却部材を設
け、第１の円筒体の内周面または第２の円筒体の外周面
のうちの冷却用空間内の冷却用流体からの伝熱を受ける
側の面を氷生成面に形成するとともに、他方の被冷却用
空間内の被冷却用流体に伝熱する側の面を伝熱面に形成
し、氷生成面から氷を掻き取る氷掻き取り部材を設ける
とともに、伝熱面に摺接して氷含有液体を攪拌する攪拌
部材を設け、冷却用空間に供給された冷却用流体の冷熱
を氷蓄熱空間内の氷含有液体を介して被冷却用流体に伝
えるように構成する。

【００１５】また、請求項２に係る発明の熱交換装置
は、上述のような目的を達成するために、請求項１に係
る発明の熱交換装置における第１の円筒体を、筒軸芯方
向が鉛直方向を向く状態でタンク内に設け、氷蓄熱空間
内の氷含有液体をオーバーフローによってタンク内の空
間に供給可能に構成する。

【００１６】また、請求項３に係る発明の熱交換装置
は、上述のような目的を達成するために、伝熱可能な第
１の円筒体内に、それより小径の伝熱可能な第２の円筒
体を同芯状に設け、第１の円筒体の内周面と第２の円筒
体の外周面との間に氷含有液体を貯留可能な氷蓄熱空間
を形成し、第１の円筒体の外周面および第２の円筒体の
内周面それぞれに接触させて、一次側流体としての冷却
用流体を流す冷却用空間を有する冷却部材を設け、冷却
用空間内の冷却用流体からの伝熱を受ける第１の円筒体
の内周面および第２の円筒体の外周面それぞれを氷生成
面に形成し、その氷生成面から氷を掻き取る氷掻き取り
部材を設けるとともに、氷蓄熱空間に、二次側流体とし
ての被氷結液体を供給する供給管と、氷含有液体を取り
出す取り出し配管とを接続して構成する。

【００１７】また、請求項４に係る発明の熱交換装置
は、上述のような目的を達成するために、請求項３に係
る発明の熱交換装置における第１の円筒体を、筒軸芯方
向が鉛直方向を向く状態でタンク内に設け、氷蓄熱空間
内の氷含有液体をオーバーフローによってタンク内の空
間に供給可能に構成するとともに、供給管および取り出
し配管それぞれと前記氷蓄熱空間とを前記タンク内の空
間を介して接続する。

【００１８】また、請求項５に係る発明の熱交換装置
は、上述のような目的を達成するために、伝熱可能な第
１の円筒体内に、それより小径の伝熱可能な第２の円筒
体を同芯状に設け、第１の円筒体の内周面と第２の円筒
体の外周面との間に一次側液体を流動可能な熱源用空間
を形成し、第１の円筒体の外周面および第２の円筒体の
内周面それぞれに接触させて、二次側流体を流す被伝熱
用空間を有する被伝熱部材を設け、第１の円筒体の内周
面および第２の円筒体の外周面を伝熱面に形成し、その
伝熱面に摺接して攪拌する攪拌部材を設けるとともに、
熱源用空間に、一次側液体を供給する供給管と、熱交換
後の一次側液体を排出する排出配管とを接続して構成す
る。

【００１９】

【作用】請求項１に係る発明の熱交換装置の構成によれ
ば、第１の円筒体または第２の円筒体を間にして、冷却
用空間内を流される冷却用流体からの熱により、第１の
円筒体の内周面または第２の円筒体の外周面に形成した
氷生成面に氷を作製し、その氷を氷掻き取り部材で掻き
取り、第１の円筒体の内周面と第２の円筒体の外周面と
の間の氷蓄熱空間内に氷含有液体を蓄え、その氷含有液
体と第１の円筒体の内周面または第２の円筒体の外周面
に形成した伝熱面との接触効率を攪拌部材の攪拌によっ
て高くし、氷含有液体の熱を被冷却用空間内の被冷却用
流体に伝え、冷熱を得る。

【００２０】また、請求項２に係る発明の熱交換装置の
構成によれば、氷蓄熱空間内の氷含有液体をオーバーフ
ローによりタンク内の空間に移送して蓄えていくことが
できる。

【００２１】また、請求項３に係る発明の熱交換装置の
構成によれば、第１の円筒体および第２の円筒体を間に
して、冷却用空間内を流される冷却用流体からの熱によ
り、第１の円筒体の内周面と第２の円筒体の外周面の両
面に形成した氷生成面に氷を作製し、その氷を氷掻き取
り部材で掻き取り、第１の円筒体の内周面と第２の円筒
体の外周面との間の氷蓄熱空間内に氷含有液体を蓄え、
その氷含有液体を取り出し配管を介して取り出すことが
できる。

【００２２】また、請求項４に係る発明の熱交換装置の
構成によれば、被氷結液体をタンク内の空間に供給管を
介して供給し、被氷結液体を冷却して作製した氷蓄熱空
間内の氷含有液体をオーバーフローによりタンク内の空
間に移送して蓄え、蓄えた氷含有液体を取り出し配管を
介してタンク外に取り出していくことができる。

【００２３】また、請求項５に係る発明の熱交換装置の
構成によれば、第１の円筒体の内周面と第２の円筒体の
外周面との間に形成した熱源用空間内を流される一次側
液体を、攪拌部材の攪拌によって効率良く第１の円筒体
の内周面および第２の円筒体の外周面それぞれ伝熱面に
接触させ、第１の円筒体および第２の円筒体を間にし
て、一次側液体の熱を、第１の円筒体の外周面と第２の
円筒体の内周面の両面それぞれに設けられた被伝熱部材
内を流れる二次側流体に伝えて回収することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明に係る熱交換装置の第１実
施例（請求項１および請求項２に係る発明の実施例）を
示す全体縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であ
り、タンク１の中央側箇所に開口２が形成されるととも
に、その開口２を閉塞する蓋部材３が設けられている。

【００２６】タンク１の底板１ａに環状の規制部材４が
取り付けられている。蓋部材３の下面から下方に、周方
向に所定間隔を隔てて支持ブラケット５が突設され、そ
の支持ブラケット５に、伝熱可能な第１の円筒体６が筒
軸芯方向を鉛直方向に向けた状態で取り付けられ、第１
の円筒体６の下端側が規制部材４に内嵌されている。

【００２７】第１の円筒体６内には、それより小径の伝
熱可能な第２の円筒体７が同芯状に設けられ、その第２
の円筒体７の下端がタンク１の底板１ａに一体連接され
ている。

【００２８】第１の円筒体６の外周面に接触させて、一
次側流体としての冷却用流体である冷媒を流す環状の冷
却用空間Ｒ１を有する冷却部材８が設けられ、冷却部材
８の下端側には冷媒液を供給する給液管９が接続される
とともに、上端側には冷媒ガスを排出する排ガス管１０
が接続されている。第１の円筒体６の内周面には粗度が
設けられ、氷を付着生成させる氷生成面Ｆが形成されて
いる。

【００２９】第２の円筒体７の上端は天板１１で閉塞さ
れ、一方、下端側に底板１２が連接され、第２の円筒体
７の内周面に接触して、二次側流体としての被冷却用流
体である冷媒を流す被冷却用空間Ｒ２を有する被冷却部
材１３に構成され、第２の円筒体７の外周面を伝熱面Ｈ
として被冷却用空間Ｒ２内の冷媒ガスを凝縮液化できる
ように構成されている。被冷却部材１３の底板１２を貫
通して被冷却用空間Ｒ２の上方側に突出させて冷媒ガス
を供給するガス供給管１４が接続されるとともに、底板
１２には冷媒液を排出する排液管１５が接続されてい
る。

【００３０】蓋部材３に駆動軸１６が回転可能に支持さ
れ、駆動軸１６の下端が、天板１１に設けられた軸受部
材１７に支持されるとともに、駆動軸１６のタンク１内
箇所に支持アーム１８が連接されている。支持アーム１
８の両端それぞれに、第１の円筒体６の内周面と第２の
円筒体７の外周面との間に形成される氷蓄熱空間Ｓ内に
位置させる状態で支持ロッド１９が取り付けられ、支持
ロッド１９の下端にガイド部材２０が取り付けられると
ともに、タンク１の底板１ａに、ガイド部材２０の移動
を案内する円形の固定ガイド２１が連接されている。

【００３１】支持ロッド１９には、氷生成面Ｆから氷を
掻き取る氷掻き取り部材２２が取り付けられ、その氷掻
き取り部材２２の回転により、氷蓄熱空間Ｓ内に氷含有
液体を貯留できるように構成されている。

【００３２】また、支持ロッド１９には、伝熱面Ｈに摺
接して氷含有液体を攪拌する攪拌部材２３が取り付けら
れ、伝熱面Ｈに低温の氷含有液体を接触させて伝熱効率
を高くできるように構成されている。

【００３３】第１の円筒体６の上端と蓋部材３の下面と
の間に隙間が形成されている。タンク１内の底側外周と
氷蓄熱空間Ｓの下方箇所とが、ポンプ２４を介装した送
り配管２５を介して接続され、氷含有液体を第１の円筒
体６の上端をオーバーフローさせてタンク１内の空間に
供給し、多量の氷含有液体を蓄えることができるように
構成されている。図中２６は、タンク１内の空間から送
り配管２５への氷の供給を防止するストレーナを示して
いる。

【００３４】駆動軸１６には従動プーリー２７が取り付
けられ、図示しない電動モータに取り付けられた主動プ
ーリーと伝動ベルトを介して連動連結されている。

【００３５】上述のように、第１の円筒体６および冷却
部材８が支持ブラケット５を介して蓋部材３に取り付け
られるとともに、氷掻き取り部材２２および攪拌部材２
３を一体回転可能に支持する駆動軸１６が軸受部材１７
を介して蓋部材３に取り付けられている。更に、給液管
９および排ガス管１０が蓋部材３に支持されるととも
に、蓋部材３がタンク１の天板１ｂにボルト（図示せ
ず）によって着脱可能に取り付けられており、天板１ｂ
から蓋部材３を取り外し、それを上方に引き上げること
により、第１の円筒体６、冷却部材８、氷掻き取り部材
２２、攪拌部材２３、給液管９および排ガス管１０を開
口２から抜き出すことができ、メンテナンスを容易に行
えるように構成されている。

【００３６】図示しないが、給液管９と排ガス管１０と
はコンプレッサーを備えた冷却回路に接続されている。
一方、ガス供給管１４および排液管１５は、熱交換装置
の下方に設置された個別空気調和機の蒸発器などに接続
され、冷媒を自然循環流動させて冷房などを行えるよう
に構成されている。

【００３７】氷含有液体としては、例えば、エチレング
リコール、グリセリン、プロピレングリコール、エタノ
ール、塩化カルシウムなどの特殊溶液を溶質とし、水を
溶媒とした、水よりも凝固点が低くかつ氷よりも比重が
大きい水溶液であるブラインを用い、氷生成面Ｆでの冷
却によりブライン中の水を凍結してシャーベット状の氷
スラリーを生成するものなどが用いられる。

【００３８】以上の構成により、冷却用空間Ｒ１に冷媒
を供給するとともに氷掻き取り部材２２とポンプ２４と
を駆動し、夜間電力を利用して氷生成面Ｆに氷を付着生
成するとともに氷掻き取り部材２２で掻き取り、その氷
含有液体を氷蓄熱空間Ｓからオーバーフローさせ、第１
の円筒体６の外方のタンク１内に供給して蓄える。そし
て、昼間などに、冷却用空間Ｒ１への冷媒供給を停止し
た状態で攪拌部材２３とポンプ２４とを駆動し、氷含有
液体を伝熱面Ｈに効率良く接触させ、自然循環流動によ
って個別空気調和機から被冷却用空間Ｒ２内に上昇供給
されてくる冷媒ガスを冷却して凝縮液化させ、その冷却
液を個別空気調和機を下降供給し、冷房を行うことがで
きる。冷却用空間Ｒ１に供給する一次側流体である冷却
用流体としては、液体であっても良い。また、被冷却用
空間Ｒ２に供給する二次側流体である被冷却用流体とし
ても、水などの液体であっても良い。

【００３９】図３は、本発明に係る熱交換装置の第２実
施例（請求項３に係る発明の実施例）としての製氷機を
示す全体縦断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図であ
り、第１および第２の円筒体３１，３２の筒軸芯方向の
他端側が環状の板材３３を介して一体連接され、第１の
円筒体３１の内周面と第２の円筒体３２の外周面との間
に氷含有液体を貯留可能な氷蓄熱空間Ｓが形成されてい
る。

【００４０】第１の円筒体３１の外周面に接触させて、
一次側流体としての冷却用流体を流す横断面形状が環状
の第１の冷却用空間Ｒ３を有する第１の冷却部材３４が
設けられ、一方、第１の冷却用空間Ｒ３内の冷却用流体
からの伝熱を受ける第１の円筒体３１の内周面には粗度
が付設されて、氷を付着生成する氷生成面Ｆが形成され
ている。

【００４１】また、第２の円筒体３２の内周面に接触さ
せて、一次側流体としての冷却用流体を流す横断面形状
が環状の第２の冷却用空間Ｒ４を有する第２の冷却部材
３５が設けられ、一方、第２の冷却用空間Ｒ４内の冷却
用流体からの伝熱を受ける第２の円筒体３２の外周面に
は粗度が付設されて、氷を付着生成する氷生成面Ｆが形
成されている。

【００４２】第１の円筒体３１の底板３１ａに駆動軸３
６が水平方向の軸芯周りで回転可能に設けられ、駆動軸
３６の一端側が、底板３１ａに設けられた軸受部材３７
に支持されるとともに、駆動軸３６の第１の円筒体３１
内の箇所に支持アーム３８が連接されている。

【００４３】支持アーム３８の両端それぞれに、第１の
円筒体３１の内周面と第２の円筒体３２の外周面との間
に形成される氷蓄熱空間Ｓ内に位置させる状態で支持ロ
ッド３９が取り付けられ、支持ロッド３９の下端にガイ
ド部材４０が取り付けられるとともに、第２の円筒体３
２の外周面の駆動軸３６とは反対側の箇所と板材３３に
わたる状態で、ガイド部材４０の移動を摺接案内する環
状の樹脂ベアリング４１が連接されている。

【００４４】支持ロッド３９には、氷生成面Ｆから氷を
掻き取る氷掻き取り部材４２が取り付けられ、その氷掻
き取り部材４２の回転により、氷蓄熱空間Ｓ内に氷含有
液体を貯留できるように構成されている。

【００４５】第１の円筒体３１の外周面の駆動軸３６と
は反対側の下側箇所に、二次側流体としての被氷結液体
であるブラインを氷蓄熱空間Ｓに供給する供給管４３が
接続され、一方、第１の円筒体３１の外周面の駆動軸３
６側の上側箇所に、二次側流体としての低温液体である
氷含有液体を取り出す取り出し配管４４が接続されてい
る。

【００４６】図示しないが、供給管４３および取り出し
配管４４は凝縮器に接続され、冷媒を冷却して凝縮液化
させ、前述第１実施例と同様に、冷媒を自然循環流動さ
せて冷房を行うように構成される。

【００４７】この第２実施例によれば、第１の円筒体３
１の内周面と第２の円筒体３２の外周面の両方を氷生成
面Ｆに構成しているため、装置全体の大きさの割に氷生
成面Ｆの面積を拡大でき、製氷効率を向上できる。

【００４８】この第２実施例において、第１および第２
の円筒体３１，３２を筒軸芯方向が鉛直方向を向くよう
に設け、第１実施例と同様に、第１の円筒体３１の外周
側をタンクに構成し、氷蓄熱空間Ｓ内からの氷含有液体
をオーバーフローによってタンク内の空間に供給できる
ように構成しても良い（請求項４に係る発明）。

【００４９】図５は、本発明に係る熱交換装置の第３実
施例を示す全体縦断面図であり、第１実施例と異なると
ころは次の通りである。

【００５０】すなわち、駆動軸１６の途中箇所に、逆向
きにした有底筒状体５１の底板５１ａが一体回転可能に
取り付けられ、その有底筒状体５１の外周面の周方向所
定箇所に氷掻き取り部材２２が取り付けられ、一方、有
底筒状体５１の内周面の周方向所定箇所に攪拌部材２３
が取り付けられている。

【００５１】第１の円筒体６の下端側が、タンク１の底
板１ａより上方に位置され、その下端に環状の支持板５
２が連接されるとともに、支持板５２に、有底筒状体５
１の下端側の移動を案内する固定ガイド５３が取り付け
られている。

【００５２】また、タンク１内の底側の横一側方の位置
に循環ポンプ５４が設けられ、支持板５２に上方に向か
う吐出部５５が設けられるとともに、吐出部５５と循環
ポンプ５４とが配管５６を介して接続されている。

【００５３】有底筒状体５１の上端側には、氷生成面Ｆ
側と伝熱面Ｈ側とを連通する連通口５７が周方向に分散
して形成され、第１の円筒体６の内周面と有底筒状体５
１の外周面との間に氷蓄熱空間Ｓを形成するように構成
されている。これにより、氷蓄熱時には、循環ポンプ５
４により主として被氷結液体を氷蓄熱空間Ｓに流し、氷
を効率良く作製し、得られた氷含有液体を、第１の円筒
体６の上端をオーバーフローしてタンク１内の空間に供
給する。一方、熱回収時には、氷含有液体を連通口５７
からのオーバーフローにより伝熱面Ｈ側に供給できる。
他の構成は第２実施例と同じであり、同一図番を付すこ
とにより、その説明は省略する。

【００５４】この第３実施例によれば、第１実施例のよ
うにポンプ２４をタンク１外に設けていないため、タン
ク１と配管との接続が一切不要であり、シール処理を施
さずに済み、構成を簡単にできる利点を有している。ま
た、第１実施例と同様に、開口２から、第１の円筒体６
や氷掻き取り部材２２や攪拌部材２３などを一挙に抜き
出すことができ、かつ、循環ポンプ５３をも同時に抜き
出すことができ、メンテナンスを一層容易に行える利点
を有している。

【００５５】本発明としては、前述の第２実施例におい
て、氷蓄熱空間Ｓを熱源用空間とし、供給管４４から氷
含有液体を一次側液体として熱源用空間に供給し、取り
出し配管４５を排出管として、熱交換後の一次側液体を
取り出すように構成し、更に、第１および第２の冷却用
空間Ｒ３，Ｒ４を第１および第２の被伝熱用空間とし、
そして、第１および第２の冷却部材３３，３４を被伝熱
部材とし、例えば、冷媒ガスを供給し、それを凝縮液化
して冷媒液を取り出すといったように、被伝熱用空間に
冷媒や水などの二次側流体を供給して取り出すように構
成しても良い。（請求項５に係る発明の実施例）

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の熱交換装置によれば、内外の第１の円筒体の内周面
と第２の円筒体の外周面の一方を氷生成面に、他方を伝
熱面にそれぞれ形成し、その氷生成面と伝熱面との間の
氷蓄熱空間内の氷含有液体を介して、被冷却用空間内の
二次側流体としての被冷却用流体に伝えるから、従来の
ような、氷蓄熱槽と製氷機との間の配管や、氷蓄熱槽
と、凝縮器などの冷熱回収用の熱交換器との間の配管が
不要になるとともに、その配管を被覆する断熱材が不要
になり、材料を少なくできるとともに配管の接続作業な
どが少なくなり、極めて安価である。また、個別の氷蓄
熱槽や製氷機や冷熱回収用の熱交換器を設けずに済み、
従来と同じ製氷能力を得る場合に、熱交換装置をコンパ
クトに構成でき、設置スペースが小さくて済み、家庭用
などにも容易に利用でき、汎用性を向上できる。更に、
伝熱面を攪拌部材で攪拌するから、氷含有液体と伝熱面
との接触効率を高くでき、冷熱を効率よく取り出すこと
ができる。

【００５７】また、請求項２に係る発明の熱交換装置に
よれば、氷蓄熱空間内の氷含有液体をオーバーフローに
よりタンク内の空間に移送して蓄えるから、多量の氷を
蓄えることができ、夜間電力により安価にして氷を作製
して蓄え、その氷を昼間に利用する場合に良好に適用で
きる。しかも、氷蓄熱空間とタンク内の空間とを接続す
るのに配管を用いないから、多量の氷を蓄えるものであ
りながら、一層材料少なくかつコンパクトに構成でき
る。

【００５８】また、請求項３に係る発明の熱交換装置に
よれば、内外の第１の円筒体の内周面と第２の円筒体の
外周面の両方を氷生成面に形成し、その両氷生成面間
に、氷含有液体を蓄える氷蓄熱空間を形成するから、従
来のような、氷蓄熱槽と製氷機との間の配管が不要にな
るとともに、その配管を被覆する断熱材が不要になり、
更に、氷生成面や冷却用空間を、円筒体の筒軸芯方向に
交互に並べるように多数形成するものに比較しても、使
用する配管数を少なくでき、材料を少なくできるととも
に配管の接続作業などが少なくなり、極めて安価であ
る。また、個別の氷蓄熱槽や製氷機を設けずに済むとと
もに、氷生成面の面積を増大できて製氷効率を向上で
き、従来と同じ製氷能力を得る場合に、氷を作製し、そ
の氷含有液体を回収する熱交換装置をコンパクトに構成
でき、設置スペースが小さくて済み、家庭用などにも容
易に利用でき、汎用性を向上できる。そのうえ、平面を
氷生成面に形成すると歪み変形を生じやすいために強度
面から補強構成が必要になり、また、円錐状の面を氷生
成面に形成すると氷生成面が曲面で強度が高いものの金
型面から構成上高価になってしまうが、本発明では、内
外の円筒体の互いに対向する周面を氷生成面に形成する
から、強度が高いうえに構成が簡単である。

【００５９】また、請求項４に係る発明の熱交換装置に
よれば、氷蓄熱空間内の氷含有液体をオーバーフローに
よりタンク内の空間に移送して蓄えるから、多量の氷を
蓄えることができ、夜間電力により安価にして氷を作製
して蓄え、その氷を昼間に利用する場合にも良好に適用
できる。しかも、氷蓄熱空間とタンク内の空間とを接続
するのに配管を用いないから、多量の氷を蓄えるもので
ありながら、一層材料少なくかつコンパクトに構成でき
る。

【００６０】また、請求項５に係る発明の熱交換装置に
よれば、内外の第１の円筒体の内周面と第２の円筒体の
外周面の両方を伝熱面に形成し、その両伝熱面間に、一
次側液体を流す熱源用空間を形成するから、従来のよう
な、氷蓄熱槽と、凝縮器などの冷熱回収用の熱交換器と
の間の配管といったように、熱源用容器と熱回収用の熱
交換器との間の配管が不要になるとともに、その配管を
被覆する断熱材が不要になり、材料を少なくできるとと
もに配管の接続作業などが少なくなり、極めて安価であ
る。また、個別の熱源用容器や熱回収用の熱交換器を設
けずに済むとともに、伝熱面の面積を増大できて伝熱効
率を向上でき、従来と同じ伝熱性能を得る場合に、熱交
換装置をコンパクトに構成でき、設置スペースが小さく
て済み、家庭用などにも容易に利用でき、汎用性を向上
できる。更に、伝熱面を攪拌部材で攪拌するから、一次
側液体と伝熱面との接触効率を高くでき、一次側液体の
熱を効率良く二次側流体に伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換装置の第１実施例を示す全
体縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面である。

【図３】本発明に係る熱交換装置の第２実施例を示す全
体縦断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面である。

【図５】本発明に係る熱交換装置の第３実施例を示す全
体縦断面図である。

【図６】従来例の熱交換装置を示すシステム構成図であ
る。

【図７】従来例の熱交換装置の一例としての製氷機の全
体概略縦断面図である。

【符号の説明】

１…タンク ６…第１の円筒体 ７…第２の円筒体 ８…冷却部材 １３…被冷却部材 ２２…氷掻き取り部材 ２３…攪拌部材 ３１…第１の円筒体 ３２…第２の円筒体 ３４…第１の冷却部材 ３５…第２の冷却部材 ４２…氷掻き取り部材 ４３…供給管 ４４…取り出し配管 Ｆ…氷生成面 Ｈ…伝熱面 Ｒ１…冷却用空間 Ｒ２…被冷却用空間 Ｒ３…第１の冷却用空間 Ｒ４…第２の冷却用空間 Ｓ…氷蓄熱空間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝熱可能な第１の円筒体内に、それより
   小径の伝熱可能な第２の円筒体を同芯状に設け、前記第
   １の円筒体の内周面と前記第２の円筒体の外周面との間
   に氷含有液体を貯留可能な氷蓄熱空間を形成し、前記第
   １の円筒体の外周面または前記第２の円筒体の内周面の
   一方に接触させて、一次側流体としての冷却用流体を流
   す冷却用空間を有する冷却部材を設けるとともに、他方
   に接触させて、二次側流体としての被冷却用流体を流す
   被冷却用空間を有する被冷却部材を設け、前記第１の円
   筒体の内周面または前記第２の円筒体の外周面のうちの
   前記冷却用空間内の冷却用流体からの伝熱を受ける側の
   面を氷生成面に形成するとともに、他方の前記被冷却用
   空間内の被冷却用流体に伝熱する側の面を伝熱面に形成
   し、前記氷生成面から氷を掻き取る氷掻き取り部材を設
   けるとともに、前記伝熱面に摺接して氷含有液体を攪拌
   する攪拌部材を設け、前記冷却用空間に供給された冷却
   用流体の冷熱を前記氷蓄熱空間を介して被冷却用流体に
   伝えるように構成したことを特徴とする熱交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の第１の円筒体を、筒軸
   芯方向が鉛直方向を向く状態でタンク内に設け、氷蓄熱
   空間内の氷含有液体をオーバーフローによって前記タン
   ク内の空間に供給可能に構成してある熱交換装置。
3. 【請求項３】 伝熱可能な第１の円筒体内に、それより
   小径の伝熱可能な第２の円筒体を同芯状に設け、前記第
   １の円筒体の内周面と前記第２の円筒体の外周面との間
   に氷含有液体を貯留可能な氷蓄熱空間を形成し、前記第
   １の円筒体の外周面および前記第２の円筒体の内周面そ
   れぞれに接触させて、一次側流体としての冷却用流体を
   流す冷却用空間を有する冷却部材を設け、前記冷却用空
   間内の冷却用流体からの伝熱を受ける前記第１の円筒体
   の内周面および前記第２の円筒体の外周面それぞれを氷
   生成面に形成し、前記氷生成面から氷を掻き取る氷掻き
   取り部材を設けるとともに、前記氷蓄熱空間に、二次側
   流体としての被氷結液体を供給する供給管と、氷含有液
   体を取り出す取り出し配管とを接続したことを特徴とす
   る熱交換装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の第１の円筒体を、筒軸
   芯方向が鉛直方向を向く状態でタンク内に設け、氷蓄熱
   空間内の氷含有液体をオーバーフローによって前記タン
   ク内の空間に供給可能に構成するとともに、供給管およ
   び取り出し配管それぞれと前記氷蓄熱空間とを前記タン
   ク内の空間を介して接続してある熱交換装置。
5. 【請求項５】 伝熱可能な第１の円筒体内に、それより
   小径の伝熱可能な第２の円筒体を同芯状に設け、前記第
   １の円筒体の内周面と前記第２の円筒体の外周面との間
   に一次側液体を流動可能な熱源用空間を形成し、前記第
   １の円筒体の外周面および前記第２の円筒体の内周面そ
   れぞれに接触させて、二次側流体を流す被伝熱用空間を
   有する被伝熱部材を設け、前記第１の円筒体の内周面お
   よび前記第２の円筒体の外周面を伝熱面に形成し、前記
   伝熱面に摺接して攪拌する攪拌部材を設けるとともに、
   前記熱源用空間に、一次側液体を供給する供給管と、熱
   交換後の一次側液体を排出する排出管とを接続したこと
   を特徴とする熱交換装置。