JPS62147271A - 過冷却水の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調システム用の氷蓄熱槽やその他の製氷設
備に供給するための過冷却水を製造する方法に関する。

従来の技術 空調システムに用いられる氷蓄熱槽やその他の製氷設備
では、水が空気と接触している面あるいは冷媒バイブの
表面等の伝熱面から氷が生成を開始するように作られて
いる。このように伝熱面から氷結が開始すると、伝熱面
に付着した氷が熱伝達を妨げる働きをするため氷の厚さ
に限界がある。

例えば冷却器に形成された氷は、２０〜３０皿の厚さに
達すると冷却器の冷却能力が低下するため氷の成長が著
しく低下する。従って、製氷量を多くするためには定期
的に冷却器に付着した氷をはがす必要があり、冷凍機を
逆サイクルに切換える等の操作を必要とし、冷凍機の運
転効率が著しく低下する欠点があった。一方、槽内に多
数の仕切板を挿入したり伝熱管の量を増やすことによっ
て製氷率を高める試みもなされているが、製氷率を５０
％以上に高めると槽内水の流動性が悪くなり、冷熱を取
出しにくくなる等の問題点があった。したがって従来の
技術では製氷率３０％が効率の良い運転の限度であった
。

そこで水を０６Ｃ以下になるまで冷却して過冷却状態の
水を作り、これを利用して製氷率を高める試みが提案さ
れている。従来の過冷却水の製造方法としては静置法が
最も一般的である。これは水を静止させたままゆつ（つ
と過冷却状態まで冷却していく方法であるが、 ａ）水への伝熱が自然対流のみであるため冷却効藁が低
い。

ｂ　）過冷却状態が不安定なため振動等のわずかな刺激
で過冷却状態が破れ氷結してしまう。

Ｃ）一度氷結してしまうと氷と水の共存状態になり、冷
却を続行しても氷が伝熱面から成長するだけでもはや過
冷却温度には到らない。

等の問題点がある。

特開昭５７−１９２７３６号公報には、冬期の低温時ｅ
こおける熱媒の凍結を防止するため、熱媒循環用ポンプ
を低温時に作動させるようにした空気調和機が提案され
ているが、過冷却水を製造する点については全く述べら
れていない。

特開昭５４−１０２６４８号公報には、凝固点降下剤を
添加した希薄な水溶液を冷却装置ならびに攪拌機を具備
した製氷容器内に充填し、攪拌しながら過冷却状態に冷
却した後、攪拌を中断することによって水溶液内部に多
数のフレークアイスを生成する方法が提案されているが
、凝固点降下剤の作用と攪拌作用とを組合せて容器内全
体を過冷却状態に到達させるものであり、凝固点降下剤
の混入による悪影響が発生するという欠点がある。

また攪拌羽根の周囲が氷結するので運転が断続的になり
効駆が低下する欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、効率の良い方法で過冷却状態を発生さ
せると共に氷結が発生しないように維持しながら連続的
に過冷却水を製造するための方法を提供することにある
。

本発明の他の目的は、過冷却水を利用して氷蓄熱槽の製
氷高を高め、効率が良′くコンパクトな氷蓄熱システム
を提供すること、及び氷を必要とする場所で自由に氷を
製造できるシステムを提供することにある。

問題点を解決するための手段とその作用本発明の前述し
た目的は、冷却用伝熱面での水の流速が概ねＱ、　ｌ　
ｍ／　３　ｅ　Ｃ以上になるように流動状態を保ちつつ
水を冷却し、伝熱面上で結氷させずに過冷却状態を生じ
させる方法によって達成される。

流動状態を保たせる手段としては、水を収容する・容器
の形状に合せた各種の攪拌子を配置することが好ましい
。

本発明の方法では、伝熱面での水の流速を０．１ｍ／ｓ
　ｅ　Ｃ以上、好ましくは０，４〜１０ｍ／Ｓｃｃ程度
ｔこすれば良く、必ずしも容器内全体をそれ以上の流速
に保つ必要はない。従って円筒容器内の水を周囲から冷
媒を接触させて冷却する場合には、水平方向に回転する
攪拌羽根を用いて水を流動させ、その時の周速度が０．
１　ｍ／ｓ　ｅｃＣ以上なるようにすれば良い。円筒容
器内の水を回転させるとその水面は中央が凹んだ放物面
になるので、中央付近に常温もしくはＯ０Ｃ付近の水を
導入するようにし、周囲の過冷却水をオーバーフローさ
せて取出すようにすれば、過冷却水を連続的に製造しな
がら系外に取出すことが出来る。

系外に取出した過冷却水を蓄熱槽まで移動させて注入す
れば、過冷却状態が破れて氷結する。かかる氷結方法に
よれば従来の氷蓄熱槽よりも製氷塞が高められ、効率が
上昇してシステム全体をコンパクトに作ることが可能に
なる。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参照
した以下の記載により明らかとなろう。

実施例 第１図は、本発明の方法を用いて過冷却水を製造し、そ
れを氷蓄熱槽に移送して製氷を行なうシステムを表わし
ている。図において、過冷却水１０を作るための円筒状
容器１２が冷媒１４を満たしたタンク１６内に設置され
ている。容器１２内の中心には、鉛直方向に伸びる回転
軸１８とその下端に取付けられた水平方向に回転する攪
拌羽根２０とが配置され、矢印の方向に回転することに
より容器内の水に回転力を与える。回転する水の液面は
図のように中央が凹んだ放物面となり、容器１２の内周
位置すなわち冷媒１４からの冷却用伝熱面ではその高さ
がかなり上昇する。この冷却用伝熱面にある水は冷媒に
よって冷却されＯ０Ｃ以下まで冷却されるが、本発明に
従い水の周速度は０．１　ｍ／　ｓ　ｃ　Ｃ以上になる
ように流動しているので、伝熱面にある水は過冷却状態
になって氷結しない。冷却用伝熱面で上昇した過冷却水
の一部はオーバーフローしてバイブ２２内に流入し、パ
イプの中を移送された後、氷蓄熱槽２４内に放出される
。放出された過冷却水は落下の衝撃により過冷却状態が
破れて氷結する。

また、氷蓄熱槽内に過冷却水を満たした後２個の電極２
６．２７を槽内に対向配置し、電極間に電流を流して相
転移を起させ、伝熱面以外の場所に氷を生成させること
も出来る（特願昭６０−１６２１４３号）。

容器１２からオーバーフローした水を補うために、氷蓄
熱槽２４内から循環ポンプ２８で００Ｃ付近の水を吸入
し、バイブ３０の中を移送した後、容器１２内の中央付
近へと落下させる。

かくして第１図のシステムによれば、冷媒温度やその供
給量、攪拌羽根の回転速度やポンプ流量等を調整するこ
とにより、−５°Ｃ程度までの任意の温度の過冷却水を
連続的に製造し、氷蓄熱槽内に供給することが出来るこ
とになる。

第２図、第３図は、本発明による攪拌冷却方式と従来の
静置方式とによる過冷却の原理を分子モデルで表わした
ものである。本発明の方法では水が流動状態にあるので
水素結合を作る力が弱くなり、氷結しに（いものと考え
られる。

本発明による第１図の蓄熱方式を従来の直膨コイル方式
と比較すると次のようｔこなる。

１）製氷基は従来方式では３０％以下であるが本方式で
はいくらでも高くすることが可能である。

２）イニシャルコスト及びランニングコストは本方式に
よれば従来方式の８０％程度になる。

３）本方式の方が従来方式よりもコンパクトな設計が可
能である。

４）本方式は複雑な形状のコイルを使用しないのでメン
テナンスが極めて楽である。

発明の効果 以上詳細に説明した如（、本発明の方法によれば次のよ
うな利点が得られる。

１）−５°Ｃ程度までの任意の温度の過冷却水を作るこ
とが出来る。

２〕伝熱面では結氷しないので熱ロスが小さい。

３）伝熱面では水が流動状態にあるので伝熱効ぶが非常
に良く、冷却時間が大幅に短縮出来る。

４）流動状態で作った過冷却水は静置法で作ったものに
比べて氷結しにくいので、移送することが可能になり、
任意の位置で製氷することが出来る５）過冷却水製造部
を蓄熱部から分離して作ることができるので、連続運転
が可能になりメンテナンス性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による過冷却水の製造と氷蓄熱槽
を組合せたシステムの断面図、第２図は本発明による攪
拌冷却方式での過冷却の原理を分子モデルで表わした模
式図、第３図は従来の静置方式における過冷却の原理を
分子モデルで表わした模式図である。 １０・・・過冷却水　　１２・・・容器１４・・・冷媒
　　　　１８・・・回転軸２０・・・攪拌羽根　　２４
・・・氷蓄熱槽特許出願人　　　新菱冷熱工業株式会社
代理人　弁理士　　二　宮　正　孝 第１図 手続補正書 昭和６１年　２月　８日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２８５４６５号 ２、発明の名称 過冷却水の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　　　　新菱冷熱工業株式会社４、代理人 ＋、　　−（Ｉ−ン ６、　補正の内容 （１）図面の第４図及び第５図を別紙の通り追加する。 （２）明細書第５頁第１行「各皿の攪拌子を配置するこ
とが好ましい。」の記載を次のように訂正する。 「各捕の攪拌子を配置するか又は連続して流れる水を利
用することが好ましい。」 （３）明細書第８頁第１３行「メンテナンスが極めて楽
である。」の次の行に以下の記載を挿入する。 「第４図は本発明の方法を実施するシステムの他の実施
例を表わしており、冷媒容器４０の中に水バイブ４２を
所定の数だけ配置してバイブ４２の外面から水を冷却す
るようになっている。バイブ４２の内面すなわち冷却用
伝熱面に接する水はその速度がＱ、　ｌ　ｒｎ／ｓ　ｅ
　Ｃ以上になるように流動しており、氷結することなく
過冷却状態に達する。 第５図はさらに他の実施例を表わしており、冷媒容器４
０の内部にコイル状の水バイブ４４が配置され、水バイ
ブ４４の内面に接する水は速度０、１　ｍ／ｓ　ｅｃ以
上で流動することにより氷結せず過冷却水となる。第４
図及び第５図の実施例では、水と冷媒を交換して配置す
ることも可能である。 これらの実施例では攪拌子を必要としないので動力が少
なくて済むという利点がある。 さらに図示以外の実施例として、過冷却水製造部をこ二
重前型又は多重管型熱交換器、シェルアンドチューブ型
熱交換器、プレート型熱交換器、スパイラル型熱交換器
等、各挿の熱交換器を用いて過冷却水を製造することも
可能である。 本発明に使用する冷媒としては、エチレングリコール水
溶液等の不凍液間接熱交換器タイプ又は几−２２等の直
接膨張型熱交換器タイプを用いることが出来る。」 （４）明細書第９頁第１４行「模式図である。」の記載
を次のように訂正する。 「模式図、第４図及び第５図はそれぞれ他の実施例によ
る過冷却水製造部の断面図である。」以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却用伝熱面での水の流速が概ね０．１ｍ／ｓｅｃ以上
   になるように流動状態を保ちつつ水を冷却し、伝熱面上
   で結氷させずに過冷却状態を生じさせることを特徴とす
   る過冷却水の製造方法。