JPH02187546A - 管内製氷ユニットを使った熱源システム - 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、シェル内に複数の細いチューブを配置し、蓄
熱水をチューブ内に滴液状態にしてシャーベット状の氷
を生成する管内製氷ユニットを使った熱源システムに関
する。

〔従来の技術〕

氷蓄熱システムは、水蓄熱システムに比べて蓄熱容積が
小さいためコンパクトに構成することができ有利である
。しかし、氷でも大きな塊になってしまうと撤退性が悪
いため、氷蓄熱システムでは、流動性があり搬送性のよ
いシャーベ−／　ト状の氷を製氷している。

管内で製氷し、その氷を蓄熱水槽へ搬送し蓄積する氷蓄
熱システムとしては、従来より薄膜降下式の製氷システ
ム、回転式の製氷システム、水の過冷却現象を利用した
製氷システム等がある。

第９図は薄膜降下式の製氷システムの従来例を示す図、
第１Ｏ図は水の過冷却現象を利用した製氷システムの従
来例を示す図である。図中、６１はフリーザー、６２は
フリーザーヘッド、６３は循環液レシーバ−１６４は循
環液人口、６５は循環液出口、６６は冷媒出口、６７は
冷媒人口、６８はチューブ、７１は冷凍器、７２はブラ
インクーラー、７３は過冷却器、７４はフィルター、７
５は蓄熱槽、７６は二次側システムを示す。

薄膜降下式の製氷システムは、米国のＣ８１社で開発さ
れたものであり、第９図に示すように製氷器として縦型
のシェル＆チコーブ式熱交換器を使ったものである。シ
ェル部分は、チューブ６８を内部に配置し、冷媒を使っ
た満液直膨脹式のフリーザー６１からなり、冷媒人口６
７から冷媒を送り込み、冷媒出口６６から冷媒ガスを引
き出すものである。チューブ６８は、内面が鏡面仕上げ
され、氷蓄熱槽より循環液人口６４を通して蓄熱水のエ
チレングリコール水溶液がフリーザーへラド６２に送ら
れると、エチレングリコール水溶液がチューブ６８から
オーバーフローして鏡面仕上げされた内面に沿って落下
するようになっている。

したがって、エチレングリコール水溶液は、この間に冷
媒との熱交換により冷却され、ブライン中の水分子だけ
が氷結して微細な氷の結晶となり、リキッド状の氷とな
ってフリーザ−６１下部の循環液レシーバ−６３に落下
する。この落下した氷が氷蓄熱槽へ搬送され蓄熱される
。

回転式の製氷システムは、カナダのＳ　ｕｎｗｅｌｌＥ
　Ｂｉｎｅｅｒ　ｉｎｇ社で開発されたものであり、直
膨張式蒸発器であるジャケット内の製氷管内に蓄熱水の
エチレングリコール水溶液を旋回させるものである。こ
のようにすることによって外周部の氷結管面圧力を上げ
、過冷却現象を利用して圧力が低い中心部にリキッド状
の氷を生成している。

また、水の過冷却現象を利用した製氷システムは、第１
０図に示すように例えばフィルター７４を設け、不安定
な過冷却現象を維持するために蓄熱水のクリーン化を行
い、安定した冷却温度を維持するためにブライン利用の
間接冷却、管内加圧と高木連化等の配慮がなされている
。

従来より知られたものとしては、上記のようにエチレン
グリコール水溶液の特性を利用して蓄熱時に冷凍機でシ
ャーベット状の氷を製造し、これを蓄熱水槽に貯氷して
おき、利用時にこの蓄熱冷熱を冷房熱源として熱交換器
を介して放熱させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のように従来の製氷システムでは、
氷結面の氷着による問題点を解決するために、産業廃棄
物であるエチレングリコール水溶液を使って氷結温度を
下げたり、補機動力を多く使ったり、また、過冷却現象
を利用するものでは、過冷却現象を維持するために間接
冷却や蓄熱水搬送に多大なエネルギーやコストを投入し
、システム全体の効率を低下さ・せている。このように
従来のシステムは、総合的に効率が悪く、製氷温度も低
い。

さらに、エチレングリコール水溶液は、１０％以下の低
濃度の場合、３０℃以内ではカビが発生するため、暖房
用蓄熱材としての利用が困難であり、ヒートポンプに適
用する場合には、冬期に蓄熱を中止させるか、エチレン
グリコール水溶液を水と交換させるか、或いは温熱専用
蓄熱水槽を冷房用とは別個に設ける必要があった。しか
も、エチレングリコール水溶液は、産業用廃棄物として
指定されているために、熱交換器を介した間接利用が一
般的であり、熱媒体として開放型ヒーティングタワーの
循環水に直接利用するには、循環水の飛散および漏水対
策が困難になるという問題を有している。

また、ヒーティングタワーシステムでは、ｉｎ水に空気
中の水が取り込まれて濃度が低下する。

そこで、この循環水の不凍液濃度を上げるため、湿気が
低く天気のよい日にヒートポンプを停止してヒーティン
グタワーとポンプを運転することによって自然蒸発させ
て濃縮したり、循環水の一部を加熱して水分を蒸発させ
て濃縮することが必要となるが、通常は、自然蒸発によ
る濃縮以外の濃縮方式、すなわち、加熱方式による濃縮
が必要であるため、システムが複雑になると共に効率が
悪く、システム全体の効率を低下させているという問題
もある。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、製氷効
率がよく、比較的高い温度で製氷でき、低温度脱水が可
能な管内製氷ユニットを使った熱源システムの提供を目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、シェル内に複数の細いチューブを
配置し、蓄熱水をチューブ内に満液状態にして冷媒でチ
ューブを冷却することによってシャーベット状の氷を生
成可能にした複数の管内製氷ユニット、コンプレッサー
とポンプを有し管内製氷ユニットのそれぞれに低温冷媒
と常温冷媒を選択的に循環させる冷媒循環系、該冷媒循
環系に接続されコンプレッサーとコンデンサーとエバポ
レータを有する冷凍機、及び管内製氷ユニットのそれぞ
れに蓄熱水の選択的に循環させる蓄熱水循環系を端光、
蓄熱水として低濃度の臭化物水溶液を使用し、各管内製
氷ユニットに対しタイミングを変え順次切り替えて蓄熱
水及び冷媒を循環させるように構成したことを特徴とす
るものである。

また、ヒーティングタワー循環水として低濃度の臭化物
水溶液を使用すると共に、シェル内に複数の細いチュー
ブを配置し、循環水を蓄熱水としてチューブ内に滴液状
態にし冷媒でチューブを冷却することによってシャーベ
ット状の氷を生成可能にした管内製氷ユニットを備え、
管内製氷ユニットにより循環水の濃縮度合に応じた温度
でチューブを冷却して製氷し練水を除去することによっ
て循環水を濃縮するように構成したことを特徴とするも
のである。

〔作用〕

本発明の管内製氷ユニットを使った熱源システトでは、
強い浸透力（水和性）と濃度に応じた凝固点降下の性質
を持つ低濃度の臭化物水溶液を蓄熱水として使用するこ
とによって、氷の生成に伴って放出された臭化物が浸透
して濃度が高められ凝固点が降下するので、氷化されな
い臭化物水溶液の中にシャーベット状の氷を生成するこ
とができる。しかも、低濃度の臭化物水溶液は、−１℃
前後が凝固点であるので、−５℃前後と従来のものに比
べて高い温度で不凍液又冷媒を使用することができる。

また、静止した満液状態で製氷を行うため、製氷時には
通水動力が不要であり、補助動力の消費を低減すること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る管内製氷ユニットの１実施例構成
を示す図、第２図は第１図に示す製氷ユニットの断面図
、第３図は製氷モードと脱水モードを説明するための図
である。図中、１はシェル、２はチューブ、３は蓄熱水
出口、４は蓄熱水人口、５は不凍液又は冷媒出口、６は
不凍液又は冷媒人口、７は不凍液又は冷媒室、８は断熱
材、９はシャーベット状の氷を示す。

本発明に係る管内製氷ユニットは、第１図に示すように
シェルｌの中に複数の細いチューブ（コイル）２が入っ
たシェル＆チューブ型の製氷器を使用したものであり、
蓄熱材としては、低濃度の臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等
の臭化物水溶液を使用したものである。そして、シェル
１のチューブ２の中には臭化物水溶液人口４から臭化物
水溶液を、チューブ２の周囲には不凍液又は冷媒人口６
から不凍液又は冷媒をそれぞれ送り込んでチューブ２を
冷却し、臭化物水溶液をを静止状態にしてチューブ２内
にシャーベット状の氷を生成する。

そして、生成されたシャーベット状の氷は、臭化物水溶
液人口４から臭化物水溶液を通水して臭化物水溶液出口
３から押し出すものである。第２図はこの断面図を示し
たものであり、シェルｌの中央部に両側が臭化物水溶液
人口４と臭化物水溶液出口３に連通ずる複数の細いチュ
ーブ２を設け、このチューブ２の両端部の周囲を断熱材
８で仕切って不凍液又は冷媒室７にし、不凍液又は冷媒
人口６から不凍液又は冷媒出口５に連通ずるようにして
いる。

次に製氷モードと脱水モードの動作を第３図により説明
する。

製氷モードでは、シェルｌ内に蓄熱水としての臭化物水
溶液を満液状態で静止させ、不凍液又は冷媒人口６から
一５℃前後の不凍液又は蒸発温度が一５℃程度に設定さ
れた冷媒を不凍液又は冷媒室７に約５〜ｌＯ分間程度通
してチューブ２を冷却する。そうすると、チューブ２内
における臭化物水溶液の水分の一部が氷結し、第３図（
ａ）に示すようにシャーベット状の氷９が生成される。

このように、本発明者は、従来のようなエチレングリコ
ール水溶液や過冷却現象を利用することなく、低濃度の
臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等の臭化物水溶液を蓄熱水と
して用いると、比較的高い温度でしかも簡便にシャーベ
ット状の氷９を生成できることが判った。すなわち、臭
化リチウム等の臭化物は、高い水和性（水への強い浸透
力）を有し、また、低濃度の臭化物水溶液は、濃度が高
くなるにしたがって凝固点が降下する性質（凝固点降下
現象）を有するという特徴がある。したがって、蓄熱水
である低濃度の臭化物水溶液を静止した状態で冷却する
ことによって氷が結晶状態になってゆくと、臭化リチウ
ム等を放出するが、この臭化リチウムは、強い浸透力で
氷化しないで残留している臭化物水溶液の中に一様に浸
透するため残留している臭化物水溶液の濃度が高くなり
、その濃度変化に追随して凝固点が降下する。そのため
、氷結面温度が一５℃よりも多少低くなったとしても、
それに追随した濃度でチューブ２の中には、臭化物水溶
液が残留することになるので、管内氷結面に固い氷板を
生成することなく、チューブ２内全体に細かなシャーベ
ット状の氷が生成されることが判った。しかも、数％（
例えば２〜３％）の低濃度の臭化物水溶液の凝固点温度
は、−１’ｔｌ’前後であるので、比較的高い温度で効
率よく製氷を行うことができる。

上記のようにしてシャーベット状の氷が生成されると、
次に脱水モードに切り換え、チューブ２内からシャーベ
ット状の氷を取り出すことになる。

この脱水モードでは、まず、不凍液又は冷媒を使って１
分以下（数十秒）の短時間に、氷結管面温度を低濃度の
臭化物水溶液の凝固点温度近（（例えば２〜３％の臭化
物水溶液で約０℃）の低温度で加熱して、僅かな水着力
で氷結管面に付着しているシャーベット状の氷９を剥離
させる（第３図ら））。そして、数十秒間、ポンプ等で
低濃度の臭化物水溶液を蓄熱水槽から汲み上げ、第３図
（Ｃ）に示すようにその水圧によりシャーベット状の氷
９を含んだ臭化物水溶液をチューブ２内から臭化物水溶
液出口３を通して蓄熱水槽に押し出すと共に、チューブ
２内を新しい臭化物水溶液と入れ換える。

第４図は管内製氷ユニットを使った製氷システムの冷媒
系の１実施例構成を示す図、第５図は水系の１実施例構
成を示す図である。図中、１１と１５はコンプレッサー
、１２はコンデンサー、１３はエバポレーター、１４は
サクションヘッダー１６はサクションダンパー、１７は
サクシジン支管、１８は冷媒切替弁、１９は冷媒スプレ
ーノズル、２０は製氷チューブ、２１は冷媒支管、２２
はエバポレーターブロック、２３はオリフィス、２４は
低圧冷媒液槽、２５は冷媒ポンプ、２６は冷媒主管、２
７は冷媒流量調節弁、２８は蓄熱水切替弁を示す。

！４図及び第５図に示す実施例は、汎用冷凍機部と本発
明に係る製氷器部とを一体化したシステムであり、製氷
器部は、複数の管内製氷ユニットを使用して構成したも
のである。図において、４つのエバポレーターブロック
２２がそれぞれ第１図に示す製氷ユニットに相当するも
のである。冷媒液切替弁１８は、それぞれのエバポレー
ターブロック２２に対して製氷モードか脱水モードかに
応じて冷媒液の供給系をコンデンサー１２か低圧冷媒液
槽２４かに切り替えるものであり、蓄熱水切替弁２８は
、製氷モード時に蓄熱水の供給をｉＬめでエバポレータ
ーブロック２２の製氷チューブ２０内の蓄熱水を静止状
態にし、脱水時に蓄熱水を供給して製氷チューブ２０内
に生成されたシャ−ベット状の氷を押し出し、蓄熱水を
入れ替えるものである。

まず、製氷運転時には、冷凍機部のコンプレッサー１１
、コンデンサー１２で加圧、凝縮された高圧常温冷媒液
が冷媒流量調節弁２７を通して製氷部に導かれ、脱水中
のエバポレーターブロック２２の冷媒スプレーノズル１
９から散布される。

この冷媒液は、オリフィス２３を通して下部の低圧冷媒
液Ｗ！２４に溜まり、冷媒ポンプ２５から冷媒主管２６
、冷媒液切替弁１８を通して製氷中のエバポレーターブ
ロック２２の冷媒スプレーノズル１９から散布される。

エバポレーターブロック２２において一５℃内外で蒸発
した低温低圧の冷媒ガスは、製氷機部のコンプレッサー
１５で吸引、加圧されて冷凍機部のエバポレーター１３
に戻り、冷媒循環サイクルが形成される。

このように製氷時には、冷媒が製氷機部から冷凍機部の
エバポレーター１３へ冷媒ガスで供給されるため、冷凍
器部のエバポレーター１３内の水を凍らせないというメ
リットがある。そのため、昼間の冷水運転を蓄熱運転か
ら円滑に切り替えることができる。

また、蓄熱水は、蓄熱水ポンプによって床下等の蓄熱水
槽から汲み上げられ、蓄熱水切替弁２８等の制御弁を経
て順次製氷機部の脱水中のエバポレーターブロック２２
に送水され、一部シャーベット状の氷となって各エバポ
レーターブロック２２から順次、連続的に蓄熱水槽へ戻
り、蓄熱水槽内に蓄氷される。

第３図及び第４図に示す製氷システムでは、複数のエバ
ポレーターブロック２２でシーケンシャルに順次製氷モ
ード→脱氷モードを繰り返すように冷媒切替弁１８及び
蓄熱水切替弁２８の開閉を制御することによって連続的
に製氷することができる。このようにすると、各エバポ
レーターブロック２２への蓄熱水を、ブロック毎に製氷
時には止め、管内で製氷された氷の搬出、蓄熱水の入れ
替えのために脱水時の後半で数十秒間だけ通水するよう
に蓄熱水切替弁２８が切り替えられるので、従来の製氷
機に比べて著しく蓄熱水の搬送動力を低減することがで
きる。

第４図において、図示左端のエバポレーターブロック２
２が脱水モードの状態を示している。この脱水モードで
は、サクションダンパー１６を閉にしサクション支管１
７を塞いだ状態で、冷媒切替弁１８を通して冷媒スプレ
ーノズル１９からエバポレーターブロック２２の中に冷
媒を散布することにより製氷チューブ２０を低温度で加
熱する。

そして、蓄熱水切替弁２８を開にすることにより蓄熱水
で製氷チューブ２０内に生成されたシャーベット状の氷
を押し出し、蓄熱水を入れ替える。

上記の製氷システムによると、蓄熱の必要がない昼間の
冷水運転では、冷凍機１１側のみを運転することによっ
て、冷凍機１１側のエバポレーター１３に接続されたク
ローズドシステムの二次側冷水を約５℃まで直接冷却す
ることができる。

また、夏季の蓄熱水冷却運転では、約５℃までの一般冷
却と約０℃までの低温冷却に分けて二段階冷却を行うこ
とができる。いずれも双方のコンプレッサー１１１５が
直列運転され、ブロック割された製氷器部のエバポレー
ターブロック２２の全てに蓄熱水か送水される。

冬季は、ヒートポンプ機として運転すると、低温度蓄熱
による著しい蓄熱効率の向上と低温度のビル廃熱利用が
可能になる。

暖房負荷の大きい朝の運転において、蓄熱水が他の熱源
機等で深夜加熱されて例えば１５℃以上になっている場
合には、冷凍機部のエバポレーターブロック２２に蓄熱
水を流し、冷凍機部のコンプレッサー１１のみ運転する
と、コンデンサー１２から温熱を効率よく取り出すこと
ができる。

また、暖房立ち上がり後の冷えた蓄熱水から集熱する場
合には、夏季の低温度冷水や製氷運転と同様に運転する
と、空気熱源式ヒートポンプ機より効率よくコンデンサ
ー１２から温熱を取り出すことができる。

Ｍｕ水が０℃近くまで低下すると、下水等のピル廃熱回
収、大気からの集熱、室内空調からの廃熱回収等が可能
となり、冬季も高い熱効率が確保できる。また、低温度
蓄熱のため、従来の冷温水蓄熱方式に比べ、蓄熱水槽の
断熱工事や冷暖房のシーズン切り替え等も有利となる。

上記のように本発明の製氷システムを使用すると、昼間
の一般冷水運転時にクローズ化された二次側冷水を直接
冷却したり、その他の冷暖房熱源機としての重要な幾つ
かの運転パターンを円滑に切り替え、効率よく運転する
ことができる。

第６図はヒーティングタワー循環水の濃縮に本発明に係
る製氷ユニットを使用した例を示す図である。ヒーティ
ングタワー３２は、循環水が外気と直接接触するために
、空気中の水分を取り込み希釈される。このような循環
水を濃縮するために、先に説明した本発明の製氷ユニッ
トを濃縮装置３１として使用することができる。この濃
縮装置３１は、製氷、脱水サイクルを利用するものであ
り、製氷及び脱水の温度を濃縮の程度に応じて変えるこ
とによって、ヒートポンプ運転で混入した水分をシャー
ベット状に凍らせる。そして、この氷を例えばすくい取
って除去することにより所望の濃度に濃縮することがで
きる。

第７図は熱源システムの１実施例構成を示す図、第８図
は他の実施例構成を示す図である。

図中、４１はヒートポンプ式冷凍機であり、周知の圧縮
機、冷暖房切換弁、熱源側熱交換器、膨張弁、利用側熱
交換器からなる冷凍サイクルを備えている。４２は製氷
部であり、製氷部を構成する熱交換器とヒートポンプ式
冷凍機１の熱源側熱交換器との間で、循環ポンプ４３に
よりブラインが循環可能に配管されている。４４は蓄熱
槽であり、散水ポンプ４５により蓄熱槽４４内の蓄熱材
４６が、製氷部４２を構成する熱交換器に散水されるよ
うに配管されている。蓄熱材４６は、数％に希釈された
臭化物水溶液を用いる。

この臭化物水溶液は、例えば、臭化リチウム、臭化マグ
ネシューム等の軽金属と化合した臭化物で、０℃以下の
水溶液から１０水塩が得られる臭化物水溶液である。な
お、製氷部４２の熱交換器にヒートポンプ式冷凍機４１
の冷媒を直接循環させ、この熱交換器を蒸発器として用
いることも可能である。その場合には、循環ポンプ４３
は不用になる。

上記構成からなる冷暖房熱源水システムの冷暖房時の作
用について説明する。

冷房時には、同図（ａ）に示すように、臭化物水溶液４
６を散水ポンプ４５により製氷部４２を構成する熱交換
器に散水し、ヒートポンプ式冷凍機４１により冷却され
たブライン又は冷媒と熱交換し、臭化物水溶液４６を冷
却して蓄熱槽４４に戻す。

この処理を繰り返すことにより、循環水溶液内又は製氷
部４２の結氷面にシャーベット状の氷を生成し、直接流
下させたり結氷面から剥離させてシャーベット状の氷４
７を蓄熱槽４４内に蓄氷させる。その結果、水の潜熱蓄
熱が図られ、多量の冷熱が蓄熱槽４４内に蓄熱される。

そして、放熱時には、蓄熱された冷熱が冷房熱源として
、二次側ポンプ５０．５３で熱交換器５１を介して空気
調和機５２へ送水される。又、熱交換器５１を介さず直
接空気調和機５２へ送水することも可能である。

暖房時には、同図ら）に示すように、蓄熱時に臭化物水
溶液４６を、ヒートポンプ式冷凍機４１の温熱により凝
縮器又は加熱用熱交換器に切り替えられた製氷部４２に
おいて直接又は間接加熱したり、または、蓄熱槽４４内
の臭化物水溶液４６を循環ポンプ４９にて熱交換器４７
へ循環させ、ここでビル廃熱や大気熱を吸熱し蓄熱する
。そして、放熱時には、蓄熱された低温温熱が暖房熱源
として、散水ポンプ４５により蒸発器、又は収態用熱交
換器に切り替えられた製氷部４２に送られ、ヒートポン
プ式冷凍機４１の冷媒に直接、又はブラインを介して間
接的に伝熱される。

熱源システムの他の実施例を示したのが第８図であり、
臭化物水溶液４６を循環ポンプ５４にて、ヒートポンプ
式冷凍機４１の蒸発器側熱交換器、又はブラインを介し
た間接熱交換器と熱交換可能なように配管し、上記実施
例と同様に冷房蓄熱時には、シャーベット状の氷４７を
直接蓄熱槽４４内に蓄氷させるようにしたものである。

なお、上記実施例においては、臭化物水溶液をヒートポ
ンプ式冷凍機４１の熱源として利用しているが、この他
に毒性が殆ど無〈産業廃棄物としての指定も無いことか
ら、先に述べたように低温大気から顕熱を集熱する解放
型ヒーティングタワーの不凍循環水として利用してもよ
い。

また、蓄熱水を結氷板に散水し、設定厚まで結氷させそ
の都度結氷板に短時間だけ冷媒ホットガス又は加熱した
ブラインを自動的に切換流入させて、結氷板を加熱し氷
の剥離を繰り返し氷を蓄積する所謂ハーベスト式氷蓄熱
システムにおいて、蓄熱水に少量の臭化物を混入するこ
とにより、氷結温度を著しく損なうことなく、氷のシャ
ーベット化ができる。これは臭化物が数％という低濃度
だと余り温度を下げなくても比較的楽に結氷させられる
からである。従って、脱水時間の短縮、脱水不良の著し
い低減、および蓄熱槽内や配管内での氷の流動性の向上
を図ることができる。

さらに、蓄熱槽内氷量と臭化物水溶液濃度が一定の条件
でリンクすることから、その濃度管理を行うことにより
、短時間毎の水量計測が容易となり、その結果ハーベス
ト式氷蓄熱システムにおいても、建物冷暖房負荷に合わ
せた安価で確実性のある冷暖房熱源システムの最適運転
システムが得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、低濃
度の臭化リチウム等の臭化物水溶液を蓄熱材として使用
することにより、シャーベット状の氷を一５℃程度で生
成することができるので、比較的高い温度で製氷するこ
とができ、しかも、臭化物水溶液の特徴である凝固点降
下と高い水和性により長時間たっても硬い氷の塊にはな
らないので、普通の水を氷結させたときのような管内閉
型状態に至ることはない。且つ０℃程度の低温度の加熱
により短時間に円滑な氷結面からの脱水を行うことがで
き、０℃に近い低温度脱水ができるので、蓄熱水の予冷
吸収熱や蒸発前の高圧常温度冷媒液の予冷熱が利用でき
、運転効率を向上させ、冷凍システム全体のシンプル化
を図ることができる。

また、蓄熱水に低濃度の臭化物水溶液を使用するので、
蓄熱水にエチレングリコール水溶液等、人以外の蓄熱水
を使用する従来の製氷システムに比べ、毒性もなく混入
量も少ないので、安全性が高くメンテナンスの向上、コ
ストの低減を図ることができる。しかも低濃度のため、
氷結温度が＝１℃前後と高（、且つ冷媒直接膨張方式が
利用できるため、製氷効率、燦力を左右する冷凍機蒸発
温度も従来のものに比べて約５℃程度高くできるので、
製氷時の効率と能率を向上させることができる。

特に、汎用冷凍機と一体化することによりシャーベット
状の氷の生成効率を上げると共に、夏期と冬季の運転の
ように蓄熱、非蓄熱時を通じて多彩な運転を効率よく行
い、運転モードの切替が容易に行える。また、冬季には
、ヒートポンプ機として運転することにより、蓄熱水の
潜熱も利用でき、蓄熱水槽容量と断熱を軽減し、総合効
率の高い低温度蓄熱システムの採用を可能にするもので
ある。

さらには、補助動力が殆ど必要なく、無流水管内製氷で
あるため、脱水用通水時間以外には動力が必要でなく、
その通水時間も運転時間全体のｌ／１０以下と短いので
、従来のものに比べて動力の使用量を１１５〜１／ｌＯ
以下に低減することができる。

ヒーティングタワー循環水のａｗＪ装置として利用した
場合にも、従来の蒸発潜熱利用法に比べると、水の凝固
熱を利用することから、熱回収用熱交換機を設けない限
り、約１／７程度までエネルギーの使用量を低減するこ
とができる。また、蒸発潜熱利用に比べて機構もシンプ
ルにすることができ、システム全体としてもシンプルな
構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る管内製氷ユニットの１実施例構成
を示す図、第２図は第１図に示す製氷ユニットの断面図
、第３図は製氷モードと脱水モードを説明するだめの図
、第４図は管内製氷ユニットを使った製氷システムの冷
媒系の１実施例構成を示す図、第５図は水系の１実施例
構成を示す図、第６図はヒーティングタワーの循環水濃
縮に本発明に係る製氷ユニットを使用した例を示す図、
第７図は熱源システムの１実施例構成を示す図、第８図
は他の実施例構成を示す図、第９図は薄膜降下式の製氷
システムの従来例を示す図、第１Ｏ図は水の過冷却現象
を利用した製氷システムの従来例を示す図である。 １１と１５・・・コンプレッサー、１２・・・コンデン
サー、１３・・・エバポレーター、１４・・・サクショ
ンヘッダー、１６・・・サクションダンパー、１７・・
・サクション支管、１８・・・冷媒切替弁、１９・・・
冷媒スプレーノズル、２０・・・製氷チューブ、２１・
・・冷媒支管、２２・・・エバポレーターブロック、２
３・・・オリフィス、２４・・・低圧冷媒液槽、２５・
・・冷媒ポンプ、２６・・・冷媒主管、２７・・・冷媒
流量調節弁、２８・・・蓄熱水切替弁。 出　願　人　　清水建設株式会社 代理人　弁理士　阿　部　龍　吉（外５名）亮３図（ａ
） 第３図（ｂ） ヌ！；ンｆり尋シヘＪ」 第５図 第６図 、３２　ｅ−％；７５’）− 第７図 （ａ） （ｂ） Ｌフ 第８図 第９図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シェル内に複数の細いチューブを配置し、蓄熱水
   をチューブ内に満液状態にして冷媒でチューブを冷却す
   ることによってシャーベット状の氷を生成可能にした複
   数の管内製氷ユニット、コンプレッサーとポンプを有し
   管内製氷ユニットのそれぞれに低温冷媒と常温冷媒を選
   択的に循環させる冷媒循環系、該冷媒循環系に接続され
   コンプレッサーとコンデンサーとエバポレータを有する
   冷凍機、及び管内製氷ユニットのそれぞれに蓄熱水の選
   択的に循環させる蓄熱水循環系を備え、蓄熱水として低
   濃度の臭化物水溶液を使用し、各管内製氷ユニットに対
   しタイミングを変え順次切り替えて蓄熱水及び冷媒を循
   環させるように構成したことを特徴とする管内製氷ユニ
   ットを使った熱源システム。
2. （２）ヒーティングタワー循環水として低濃度の臭化物
   水溶液を使用すると共に、シェル内に複数の細いチュー
   ブを配置し、循環水を蓄熱水としてチューブ内に満液状
   態にし冷媒でチューブを冷却することによってシャーベ
   ット状の氷を生成可能にした管内製氷ユニットを備え、
   管内製氷ユニットにより循環水の濃縮度合に応じた温度
   でチューブを冷却して製氷し該氷を除去することによっ
   て循環水を濃縮するように構成したことを特徴とする管
   内製氷ユニットを使った熱源システム。