JP2003014353A - 蓄冷方法 - Google Patents
蓄冷方法Info
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- JP2003014353A JP2003014353A JP2001199400A JP2001199400A JP2003014353A JP 2003014353 A JP2003014353 A JP 2003014353A JP 2001199400 A JP2001199400 A JP 2001199400A JP 2001199400 A JP2001199400 A JP 2001199400A JP 2003014353 A JP2003014353 A JP 2003014353A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却面から固体の結晶を剥離させるための動
力を不要とし得、高効率化を図り得る蓄冷方法を提供す
る。 【解決手段】 複数成分系で共晶物質を形成する混合物
のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用
い、該蓄冷剤を、外管１２と内管１３との間に冷媒が流
通される二重管式熱交換器１４の内管１３内に導入して
冷却することにより固液共存相を形成する。
力を不要とし得、高効率化を図り得る蓄冷方法を提供す
る。 【解決手段】 複数成分系で共晶物質を形成する混合物
のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用
い、該蓄冷剤を、外管１２と内管１３との間に冷媒が流
通される二重管式熱交換器１４の内管１３内に導入して
冷却することにより固液共存相を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄冷方法に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、深夜電力を利用して氷を製造
し貯留しておき、該氷を冷熱源として昼に冷房等に利用
する蓄冷技術の開発が進められている。
し貯留しておき、該氷を冷熱源として昼に冷房等に利用
する蓄冷技術の開発が進められている。
【０００３】図７は従来の蓄冷装置の一例を表わすもの
であって、該蓄冷装置は、冷凍サイクルにより低温の冷
媒を得る冷凍機１と、該冷凍機１に使用される冷却水を
冷却する冷却塔２と、前記冷凍機１で得られた低温の冷
媒を蓄えるアキュムレータ３と、該アキュムレータ３に
蓄えられた低温の冷媒により、内壁に形成された冷却面
４において氷を製造し、該氷を旋回翼５によって掻き取
るようにした製氷機６と、該製氷機６で製造された氷を
貯留する蓄氷槽７と、該蓄氷槽７に貯留されたシャーベ
ット状の氷により二次側冷水を冷却する熱交換器８とを
備えてなる構成を有している。
であって、該蓄冷装置は、冷凍サイクルにより低温の冷
媒を得る冷凍機１と、該冷凍機１に使用される冷却水を
冷却する冷却塔２と、前記冷凍機１で得られた低温の冷
媒を蓄えるアキュムレータ３と、該アキュムレータ３に
蓄えられた低温の冷媒により、内壁に形成された冷却面
４において氷を製造し、該氷を旋回翼５によって掻き取
るようにした製氷機６と、該製氷機６で製造された氷を
貯留する蓄氷槽７と、該蓄氷槽７に貯留されたシャーベ
ット状の氷により二次側冷水を冷却する熱交換器８とを
備えてなる構成を有している。
【０００４】図７に示される蓄冷装置の場合、製氷モー
ド時には、冷凍機１で得られた低温の冷媒がアキュムレ
ータ３に蓄えられ、該アキュムレータ３に蓄えられた低
温の冷媒により、製氷機６の内壁に形成された冷却面４
において氷が製造され、該氷が旋回翼５によって掻き取
られ、該掻き取られた氷が蓄氷槽７に貯留される。
ド時には、冷凍機１で得られた低温の冷媒がアキュムレ
ータ３に蓄えられ、該アキュムレータ３に蓄えられた低
温の冷媒により、製氷機６の内壁に形成された冷却面４
において氷が製造され、該氷が旋回翼５によって掻き取
られ、該掻き取られた氷が蓄氷槽７に貯留される。
【０００５】一方、解氷モード時には、蓄氷槽７に貯留
されたシャーベット状の氷が循環されて熱交換器８へ導
入され、該熱交換器８において二次側冷水が冷却され、
該冷却された二次側冷水が冷房等に利用される。
されたシャーベット状の氷が循環されて熱交換器８へ導
入され、該熱交換器８において二次側冷水が冷却され、
該冷却された二次側冷水が冷房等に利用される。
【０００６】又、図８に示されるような、冷媒蒸発ジャ
ケット９を有するシリンダ１０内に回転ブレード１１を
回転可能に配設してなる遠心式の製氷機６’が蓄冷装置
に適用されることもあり、該遠心式の製氷機６’の場
合、液冷媒が冷媒蒸発ジャケット９内に導入されて蒸発
し蒸気冷媒となって排出されており、この状態で、回転
ブレード１１を回転させつつ、シリンダ１０内に水を高
速で循環させると、該シリンダ１０の内壁に形成された
冷却面４近傍の遠心力の大きな領域において水が高い熱
伝達率のもとで過冷却され、氷が形成され、冷却面４に
付着した氷は前記回転ブレード１１によって掻き取ら
れ、シャーベット状の氷スラリーが形成されるようにな
っている。
ケット９を有するシリンダ１０内に回転ブレード１１を
回転可能に配設してなる遠心式の製氷機６’が蓄冷装置
に適用されることもあり、該遠心式の製氷機６’の場
合、液冷媒が冷媒蒸発ジャケット９内に導入されて蒸発
し蒸気冷媒となって排出されており、この状態で、回転
ブレード１１を回転させつつ、シリンダ１０内に水を高
速で循環させると、該シリンダ１０の内壁に形成された
冷却面４近傍の遠心力の大きな領域において水が高い熱
伝達率のもとで過冷却され、氷が形成され、冷却面４に
付着した氷は前記回転ブレード１１によって掻き取ら
れ、シャーベット状の氷スラリーが形成されるようにな
っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示されるような掻き取り式の製氷機６を備えた蓄冷装置
や図８に示されるような遠心式の製氷機６’を用いた蓄
冷装置では、いずれの場合も、冷却面４でできた水等の
蓄冷剤の微細な種晶が一方向へ針状に成長し氷塊（固体
の結晶）となり、冷却面４における伝熱性能が阻害され
るため、これを防ぐために、冷却面４から固体の結晶を
剥離させるための動力が必要となり、高効率化が困難と
なっていた。
示されるような掻き取り式の製氷機６を備えた蓄冷装置
や図８に示されるような遠心式の製氷機６’を用いた蓄
冷装置では、いずれの場合も、冷却面４でできた水等の
蓄冷剤の微細な種晶が一方向へ針状に成長し氷塊（固体
の結晶）となり、冷却面４における伝熱性能が阻害され
るため、これを防ぐために、冷却面４から固体の結晶を
剥離させるための動力が必要となり、高効率化が困難と
なっていた。
【０００８】本発明は、斯かる実情に鑑み、冷却面から
固体の結晶を剥離させるための動力を不要とし得、高効
率化を図り得る蓄冷方法を提供しようとするものであ
る。
固体の結晶を剥離させるための動力を不要とし得、高効
率化を図り得る蓄冷方法を提供しようとするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数成分系で
共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う
混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を冷却することに
より固液共存相を形成することを特徴とする蓄冷方法に
かかるものである。
共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う
混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を冷却することに
より固液共存相を形成することを特徴とする蓄冷方法に
かかるものである。
【００１０】前記蓄冷方法においては、蓄冷剤にエタノ
ール水溶液やメタノール水溶液を用いることができる。
ール水溶液やメタノール水溶液を用いることができる。
【００１１】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。
られる。
【００１２】複数成分系で共晶物質を形成する混合物の
うち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、
該蓄冷剤を冷却することにより固液共存相を形成するよ
うにすると、冷却面でできた蓄冷剤の微細な種晶が自己
の流動抵抗で冷却面から剥離し、該冷却面から剥離した
微細な種晶が液中で等方的に成長し、シャーベット状と
なるため、冷却面における伝熱性能が固体の結晶によっ
て阻害されることがなく、冷却面から固体の結晶を剥離
させるための動力が不要となり、高効率な蓄冷が可能と
なる。
うち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、
該蓄冷剤を冷却することにより固液共存相を形成するよ
うにすると、冷却面でできた蓄冷剤の微細な種晶が自己
の流動抵抗で冷却面から剥離し、該冷却面から剥離した
微細な種晶が液中で等方的に成長し、シャーベット状と
なるため、冷却面における伝熱性能が固体の結晶によっ
て阻害されることがなく、冷却面から固体の結晶を剥離
させるための動力が不要となり、高効率な蓄冷が可能と
なる。
【００１３】又、該蓄冷剤を氷蓄熱方法に用いれば、効
率の高い氷蓄熱装置が供給できる。
率の高い氷蓄熱装置が供給できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
例と共に説明する。
【００１５】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸
晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤
を、外管１２と内管１３との間に冷媒が流通される二重
管式熱交換器１４の内管１３内に導入して冷却すること
により固液共存相を形成するよう構成したものである。
て、複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸
晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤
を、外管１２と内管１３との間に冷媒が流通される二重
管式熱交換器１４の内管１３内に導入して冷却すること
により固液共存相を形成するよう構成したものである。
【００１６】前記蓄冷剤としては、例えば、二成分系で
共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行うエタノール
水溶液（Ｃ2Ｈ5ＯＨ−Ｈ2Ｏ）を用いることができる。
共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行うエタノール
水溶液（Ｃ2Ｈ5ＯＨ−Ｈ2Ｏ）を用いることができる。
【００１７】尚、図２に示す如く、前記エタノール水溶
液の液滴を０［℃］以下の所要温度に冷却した銅製の台
座１５上にたらす液滴実験を行うと、台座１５上の冷却
面４において微細な種晶ができ（図２（ａ）参照）、該
微細な種晶が表面張力で冷却面４から剥離し（図２
（ｂ）参照）、該冷却面４から剥離した微細な種晶が液
中で等方的に成長し（図２（ｃ）参照）、シャーベット
状となる（図２（ｄ）参照）のに対し、図３に示す如
く、前記水の液滴を０［℃］以下の所要温度に冷却した
銅製の台座１５上にたらす液滴実験を行うと、台座１５
上の冷却面４において微細な種晶ができ（図３（ａ）参
照）、該微細な種晶が冷却面４から剥離せずに一方向へ
針状に成長し（図３（ｂ），（ｃ）参照）、氷塊となり
（図３（ｄ）参照）、冷却面４における伝熱性能が阻害
されることが確認されている。
液の液滴を０［℃］以下の所要温度に冷却した銅製の台
座１５上にたらす液滴実験を行うと、台座１５上の冷却
面４において微細な種晶ができ（図２（ａ）参照）、該
微細な種晶が表面張力で冷却面４から剥離し（図２
（ｂ）参照）、該冷却面４から剥離した微細な種晶が液
中で等方的に成長し（図２（ｃ）参照）、シャーベット
状となる（図２（ｄ）参照）のに対し、図３に示す如
く、前記水の液滴を０［℃］以下の所要温度に冷却した
銅製の台座１５上にたらす液滴実験を行うと、台座１５
上の冷却面４において微細な種晶ができ（図３（ａ）参
照）、該微細な種晶が冷却面４から剥離せずに一方向へ
針状に成長し（図３（ｂ），（ｃ）参照）、氷塊となり
（図３（ｄ）参照）、冷却面４における伝熱性能が阻害
されることが確認されている。
【００１８】次に、上記図示例の作動を説明する。
【００１９】前述の如く、例えば、エタノール水溶液の
ように二成分系で共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長
を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を冷却する
ことにより固液共存相を形成するようにすると、二重管
式熱交換器１４の内管１３における冷却面４でできた蓄
冷剤の微細な種晶が自己の流動抵抗で冷却面４から剥離
し、該冷却面４から剥離した微細な種晶が液中で等方的
に成長し、シャーベット状となるため、冷却面４におけ
る伝熱性能が固体の結晶によって阻害されることがな
く、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための動力が
不要となり、高効率な蓄冷が可能となる。
ように二成分系で共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長
を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を冷却する
ことにより固液共存相を形成するようにすると、二重管
式熱交換器１４の内管１３における冷却面４でできた蓄
冷剤の微細な種晶が自己の流動抵抗で冷却面４から剥離
し、該冷却面４から剥離した微細な種晶が液中で等方的
に成長し、シャーベット状となるため、冷却面４におけ
る伝熱性能が固体の結晶によって阻害されることがな
く、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための動力が
不要となり、高効率な蓄冷が可能となる。
【００２０】尚、エタノール水溶液のエタノール濃度に
対する凝固／融解温度は、図４に示すようになってお
り、使用目的に応じてエタノール濃度を変えることで温
度を調節することが可能であり、冷房に限らず、例え
ば、食品の冷却や冷凍等にも使用することができる。
対する凝固／融解温度は、図４に示すようになってお
り、使用目的に応じてエタノール濃度を変えることで温
度を調節することが可能であり、冷房に限らず、例え
ば、食品の冷却や冷凍等にも使用することができる。
【００２１】こうして、冷却面４から固体の結晶を剥離
させるための動力を不要とし得、高効率化を図り得る。
させるための動力を不要とし得、高効率化を図り得る。
【００２２】前述の如く、複数成分系で共晶物質を形成
する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤
として用い、該蓄冷剤を、外管１２と内管１３との間に
冷媒が流通される二重管式熱交換器１４の内管１３内に
導入して冷却することにより固液共存相を形成するよう
にすれば、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための
動力を不要とし得、高効率化を図り得るという優れた効
果を奏し得ることは明らかであるが、更に、図５に示す
如く、二重管式熱交換器１４の内管１３内に固定螺旋板
１６を設けたり、或いは図６に示す如く、二重管式熱交
換器１４の内管１３内に、蓄冷剤自体の流れにより動力
なしで回転する回転螺旋板１７を設けると、二重管式熱
交換器１４の内管１３内における蓄冷剤の均温化並びに
種晶の剥離が促進され、より有効となる。
する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤
として用い、該蓄冷剤を、外管１２と内管１３との間に
冷媒が流通される二重管式熱交換器１４の内管１３内に
導入して冷却することにより固液共存相を形成するよう
にすれば、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための
動力を不要とし得、高効率化を図り得るという優れた効
果を奏し得ることは明らかであるが、更に、図５に示す
如く、二重管式熱交換器１４の内管１３内に固定螺旋板
１６を設けたり、或いは図６に示す如く、二重管式熱交
換器１４の内管１３内に、蓄冷剤自体の流れにより動力
なしで回転する回転螺旋板１７を設けると、二重管式熱
交換器１４の内管１３内における蓄冷剤の均温化並びに
種晶の剥離が促進され、より有効となる。
【００２３】一方、前記蓄冷剤としては、二成分系で共
晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行うエタノール水
溶液（Ｃ2Ｈ5ＯＨ−Ｈ2Ｏ）以外にも、例えば、メタノ
ール水溶液（ＣＨ3ＯＨ−Ｈ2Ｏ）を用いることもでき、
同様の作用効果が得られる。
晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行うエタノール水
溶液（Ｃ2Ｈ5ＯＨ−Ｈ2Ｏ）以外にも、例えば、メタノ
ール水溶液（ＣＨ3ＯＨ−Ｈ2Ｏ）を用いることもでき、
同様の作用効果が得られる。
【００２４】尚、本発明の蓄冷方法は、上述の図示例に
のみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
のみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の蓄冷方法
によれば、冷却面から固体の結晶を剥離させるための動
力を不要とし得、高効率化を図り得るという優れた効果
を奏し得る。
によれば、冷却面から固体の結晶を剥離させるための動
力を不要とし得、高効率化を図り得るという優れた効果
を奏し得る。
【図１】本発明を実施する形態の一例の断面図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例の蓄冷剤として用
いられるエタノール水溶液による液滴実験の様子を表わ
す概要図である。
いられるエタノール水溶液による液滴実験の様子を表わ
す概要図である。
【図３】水による液滴実験の様子を表わす概要図であ
る。
る。
【図４】エタノール水溶液のエタノール濃度に対する凝
固／融解温度線図である。
固／融解温度線図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例において二重管式
熱交換器の内管内に固定螺旋板を設けた例の断面図であ
る。
熱交換器の内管内に固定螺旋板を設けた例の断面図であ
る。
【図６】本発明を実施する形態の一例において二重管式
熱交換器の内管内に回転螺旋板を設けた例の断面図であ
る。
熱交換器の内管内に回転螺旋板を設けた例の断面図であ
る。
【図７】従来の蓄冷装置の一例の概略構成図である。
【図８】従来の蓄冷装置に用いられる遠心式の製氷機の
一例を表わす概略図である。
一例を表わす概略図である。
４ 冷却面
１２ 外管
１３ 内管
１４ 二重管式熱交換器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中島 雅祐
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 小熊 正人
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 山西 晃郎
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 落合 淳一
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 斉藤 輝国
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 堀 政義
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 秋吉 亮
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 伊藤 勝規
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 馬場 尚一郎
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
(72)発明者 佐藤 建樹
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島播磨重工業株式会社機械・プラント開
発センター内
Ｆターム(参考） 3L044 AA03 DC03 FA04
Claims (3)
- 【請求項１】 複数成分系で共晶物質を形成する混合物
のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用
い、該蓄冷剤を冷却することにより固液共存相を形成す
ることを特徴とする蓄冷方法。 - 【請求項２】 蓄冷剤にエタノール水溶液を用いた請求
項１記載の蓄冷方法。 - 【請求項３】 蓄冷剤にメタノール水溶液を用いた請求
項１記載の蓄冷方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2001
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