JPH0229565A - 製氷装置 - 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、氷蓄熱空調システムにおける製氷装置に係り
、特に製氷筒の側壁の改良に関するものである。

（従来の技術） 近年、工業プラントやビル等における比較的大規模な空
調システムには蓄熱空調システムが利用され、冷房負荷
のピーク時における電力需要の軽減並びにオフピーク時
における電力需要の拡大を図るようにしている。

この蓄熱空調システムの蓄熱方式には、顕熱を利用した
水蓄熱方式と、潜熱を利用した氷蓄熱方式とがあるが、
前者の水蓄熱方式では蓄熱槽を大きくしなければ、有効
な効果を発揮させることができない等の不具合があった
ために、氷蓄熱方式の需要が高まりつつある。

この氷蓄熱方式を採用した空調システムのこれまでの一
般的なものとしては、第５図に示すように、ブライン等
の水溶液が収容された収容タンク（ａ）内に冷凍回路（
ｂ）における冷媒蒸発用の冷却管（ｃ）が導入配設され
、該冷凍回路（ｂ）は冷却管（ｃ）より圧縮機（ｄ）、
凝縮器（ｅ）、膨脹弁（ｆ）を順に介して再び冷却管（
ｃ）に接続された閉回路で構成されている。この冷凍回
路（ｂ）の冷媒は圧縮機（ｄ）で圧縮された後、凝縮器
（ｅ）で凝縮され、膨脹弁（ｆ）を介して冷却管（Ｃ）
に供給されることになる。そして、該冷媒は冷却管（ｃ
）で収容タンク（ａ）内の水溶液と熱交換されて蒸発す
る一方、水溶液を冷却して該冷却管（ｃ）の表面で上記
水溶液中の水を凝固点下まで冷却して氷を生成し、該部
を順次成長させ、上記収容タンク（ａ）内に蓄熱媒体と
して蓄熱するものである。一方、上記収容タンク（ａ）
には冷水ポンプ（ｇ）を介して冷凍負荷（ｈ）が接続さ
れ、収容タンク（ａ）内で氷により冷却された水溶液を
冷凍負荷（ｈ）に循環させて該冷凍負荷（ｈ）の冷却に
用いられる。また、（ｉ）は水溶液にエアを供給してバ
ブリングするエアポンプで、氷の融解速度を速くするた
めのものである。

しかし、この方式では冷却管（Ｃ）に付着した氷が熱抵
抗となり、氷の厚さが厚くなるに従って冷媒の蒸発温度
が低下することになり、冷凍回路（ｂ）の効率が低下す
るという欠点があった。そこで、この問題を解決するた
めの従来技術として、特開昭５８−２５６７号公報に示
されるような冷凍・冷却方式なるものがある。該公報に
示されているものは、冷却管を内装したシリンダの内壁
面に一定の液面を保って水またはブライン液を貯え、冷
却管と水との間で熱交換させて該シリンダ内壁面に氷を
生成させ、その生成された氷を上記シリンダ内で回転す
るスクリューで剥ぎ取ることによって、氷をシリンダ内
壁から離脱させ、冷却管による熱交換に支障を来たさな
いよう構成されたものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述した公報ような方式のものにあっては、シ
リンダ内壁面において氷の付着量が多い場合には、スク
リューの回転のみではシリンダ内壁面に付着した全ての
氷を剥ぎ取ることができず、該壁面に残留した氷が熱抵
抗となって、氷の生成能率が劣ることに繋るばかりでな
く、スクリューを回転させるための手段を新たに装備せ
ねばならないために構造が複雑になり、製造コストも高
くなる。また、スクリューを回転させるためのモータ等
の駆動部を有するために鎖部の故障等の新たな課題が発
生するという問題もあった。そこで、本発明は、簡単な
構造でしかも氷の生成量に関係なく確実に氷を冷却管か
ら離脱させる製氷装置を得ることを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的（解決するために、本発明は以下に述べるよ
うな手段を講じたものである。

先ず、請求項（１）に係る発明は、第１図に示すように
、内筒（６）と外筒（７）との二重管で構成され、内筒
（１６）内の中心通路（６ａ）および内筒（６）と外筒
（７）との間の環状通路（７ａ）を有する製氷筒（３）
と、ブライン液を貯留する蓄熱槽（５）と、製氷筒（３
）の環状通路（７ａ）、圧縮機（２ａ）、凝縮器（２ｂ
）および膨張装置（２ｃ）を冷媒の循環可能に順次接続
してなる冷凍回路（２）と、上記蓄熱槽（５）内のブラ
イン液をポンプ（１０）を介して上記製氷筒（３）の中
心通路（６ａ）に圧送循環させるブライン回路（４）と
を備え、上記内筒（６）の内周面（６ｄ）に着氷防止材
層（９）が設けられているものである。

また、請求項（２）に係る発明は、同じく二重管で構成
され、中心通路（６ａ）と環状通路（７ａ）を有する製
氷筒（３）と、ブライン液を貯留する蓄熱槽（５）と、
製氷筒（３）の中心通路（６ａ）、圧縮機（２ａ）、凝
縮器（２ｂ）および膨張装置（２ｃ）を冷媒の循環可能
に順次接続してなる冷凍回路（２）と、上記蓄熱槽（５
）内のブライン液をポンプ（１０）を介して上記製氷筒
（３）の環状通路（７ａ）に圧送循環させるブライン回
路（４）とを備え、上記内筒（６）の外周面（６ｅ）に
着氷防止材層（９）が設けられているものである。

（作用） 上記各請求項に係る発明の構成による作用は、以下に述
べるとおりである。

請求項（１）に係る発明においては、内筒（６）の内周
面（６ｄ）即ち、氷生成面に着氷防止材層（９）を設け
たことによって、上記内周面（６ｄ）で生成された氷は
ポンプ（１０）からの水流を受けて直ちに、該面から離
脱され、速やかに蓄熱槽（５）に送給される。従って、
上記氷の付着による製氷能率の低下は回避される。

請求項（２に係る発明においては、上記請求項（１）に
係る発明の作用に加えて、内筒（６）の外周面（６ｅ）
に着氷防止材層（９）を設けるために、着氷防止材の塗
布作業が容易であって、製造し易い構造となっている。

（第１実施例） 次に、本発明の実施例を図面に沿って説明する。

第１図に示すように、本製氷装置（１）は冷凍回路（２
）から冷熱を受けて製氷筒（３）内でブライン回路（４
）内の水（Ｗ）を氷化させ、この氷（１）を蓄熱槽（５
）に貯蔵して蓄熱を行うものである。

冷凍回路（２）は、圧縮機（２ａ）、凝縮器（２ｂ）、
および膨脹弁（２ｃ）が接続されてなり、蒸発器として
作用する製氷筒（３）の内筒（６）と外筒（７）との間
に形成された環状通路（７ａ）に接続されたものである
。一方、ブライン回路（４）は内筒（６）内である中心
通路（６ａ）に接続され、該製氷筒（３）で生成された
氷（１）を貯える蓄熱槽（５）が設けられたものである
。

次に、本発明の要部である製氷筒（３）について説明す
る。

該製氷筒（３）は第１図および第２図に示すように、円
筒状の内筒（６）と外筒（７）からなる二重管で構成さ
れ、その前後が蓋体（８）、　　（８）で閉鎖されたも
のである。そして、外筒（７）には冷媒入口（７ｂ）お
よび冷媒出口（７ｃ）が穿設されて、上記冷凍回路（２
）が環状通路（７ａ）に接続されている。即ち、該環状
通路（７ａ）は、冷媒通路となっている。一方、内筒（
６）は上記蓋体（８）、　　（８）に設けられたブライ
ン入口（６ｂ）およびブライン出口（６Ｃ）と連通され
て、蓄熱槽（５）と接続されており、該内筒（６）内の
中心通路（６ａ）はブライン液通路となっている。尚、
ブライン回路（４）には循環ポンプ（１０）が設けられ
ており、蓄熱槽（５）内のブライン液を順次、内筒（６
）内の中心通路（６ａ）へ供給している。

そして、本発明の特徴とする所は、該内筒（６）の内周
面（６ｄ）において生成される氷が該内周面（６ｄ）か
ら容易に離脱可能となるよう、着氷防止材が塗布されて
、着氷防止材層（９）が設けられていることにある。該
着氷防止材層（９）を成形する着氷防止材はシリコン系
樹脂などが主に用いられる。

次に、上記構成による製氷動作について説明する。

先ず、冷凍回路（２）においては、冷媒が圧縮機（２ａ
）で圧縮された後、凝縮器（２ｂ）で凝縮され、膨脹弁
（２ｃ）で膨張された後、外筒（７）の冷媒入口（７ｂ
）から環状通路（７ａ）へ供給される。そして、該冷媒
は上記環状通路（７ａ）を通過した後、冷媒出口（７ｃ
）から排出され、再び、圧縮機（２ａ）に送られて、上
記工程を繰返す。そして、この冷媒が環状通路（７ａ）
を通過する際に、該通路内で蒸発されて内筒（６）の内
周面（６ｄ）を冷却することになる。

一方、ブライン回路（４）においては、ブライン液が蓄
熱槽（５）から循環ポンプ（１０）によって、ブライン
入口（６ｂ）を経て中心通路（６ａ）内へ供給され、該
中心通路（６ａ）を通過した後、ブライン出口（６Ｃ）
より蓄熱槽（５）へ戻るものである。そして、このブラ
イン液が中心通路（６ａ）内を通過する際において、該
内筒（６）は上述したように冷凍回路（２）の冷媒の蒸
発によって冷却されているために、内筒内周面（６ｄ）
に接している水が氷化される。ここで生成された氷（Ｉ
）は、内筒（６）の内周面（６ｄ）に着氷防止材層（９
）設けられたことにより該内筒（６）の内周面（６ｄ）
に極僅かな付着力で付着しているが、上記循環ポンプか
ら作用される流速によって、直ちに該内周面（６ｄ）か
ら離脱され、順次ブライン出口（６Ｃ）から排出されて
蓄熱槽（５）に送給される。そして、該蓄熱槽（５）に
貯えられた氷（１）によって冷却されたブライン液は、
蓄熱槽（５）に接続された冷凍負荷（１１）に適宜循環
され、該冷凍負荷（１１）を冷却するのに用いられる。

尚、（１１ａ）は冷凍負荷に冷水を送給するための冷水
ポンプである。

このように、本実施例において、その氷生成面である内
筒（６）の内周面（６ｄ）に着氷防止材層（９）が設け
られているために、熱交換部分への氷の付着による製氷
効率の低下は抑制されている。

（第２実施例） 本例は、冷凍回路（２）を中心通路（６ａ）に、ブライ
ン回路（４）を環状通路（７ａ）に夫々接続したもので
ある。（第１実施例と共通部分の説明は省略する。） この構成においては、中心通路（６ａ）を通過する冷媒
によって冷却されるのは内筒（６）の外周面（６ｅ）で
あって、環状通路（７ａ）にて製氷されるために、第３
図に示すように、内筒（６）の外周面（６ｅ）に着氷防
止材層（９）を設けている。製氷動作については第１実
施例と略同様であって、この場合は、内筒外周面（６ｅ
）付近の水が氷化されることになる。また、好ましくは
、第３図にも示す如く、外筒（７）の内周面（７ｄ）に
も着氷防止材層（９）を適用するのが良い。

この本実施例の構成では上記第１実施例で述べた効果に
加えて、内筒（６）の外周面（６ｅ）に着氷防止材を塗
布するために、その塗布作業が容易であって、製造し易
い構造となっている。

（第３実施例） 本例は、上述した第１および第２実施例のものに比べ、
より製氷能力を向上させる目的で、第４図に示すように
製氷筒を三重管で構成したものである。

この場合、内筒（６）、中間筒（１２）、外筒（７）の
三重管で形成された３通路（中心通路（６ａ）、内側環
状通路（１２ａ）、外側環状通路（７ｅ））のうち中心
通路（６ａ）および外側環状通路（７ｅ）に冷凍回路（
２）を接続し、内側環状通路（１２ａ）にブライン回路
（４）を接続したものである。

この構成においては、中心通路（６ａ）および外側環状
通路（７ｅ）を通過する冷媒によって、内側環状通路（
１２ａ）内の水が氷化されることになる。そのために、
内筒（６）の外周面（６ｅ）および中間筒（１２）の内
周面（１２ｂ）に着氷防止材層（９）、　　（９）を設
けている。そして、内側環状通路（１２ａ）内の水は中
間筒（１２）の内周面（１２ｂ）および内筒（６）の外
周面（６ｅ）で冷却されて、氷化されることになり、そ
の熱交換面積が大きいために、製氷能力が向上されてい
るものである。

尚、上記各実施例では製氷筒の形状として円筒状のもの
を示したが、本発明はこれに限らず、熱交換率の向上を
目的として、異形状の筒体を採用することも可能である
。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、以下に述べるような効果
が発揮されるものである。

請求項（１）に係る発明においては、内筒（６）の内周
面（６ｄ）即ち、氷生成面に着氷防止材層（９）を設け
たことにより、上記内周面（６ｄ）で生成された氷はポ
ンプ（１０）からの水流を受けて直ちに、波面から離脱
され、速やかに蓄熱槽（５）に送給される。従って、上
記氷の付着によって該部が熱抵抗となることが回避され
、従来のものに比べて、格段に製氷効率が良いものであ
ると共に、構造が簡単であるために、製造コストも低く
、更には、機械的な駆動部を持たないために、故障の発
生も抑制されている。

請求項（２］に係る発明においては、上記請求項（１）
に係る発明の効果に加えて、内筒（６）の外周面（６ｅ
）に着氷防止材層（９）を設けたことにより、着氷防止
材の塗布作業が容易であって、製造し易い構造となって
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は製氷装置の概略説明図、第２図は第１図の■−■線
に沿った縦断面図である。第３図は第２実施例における
第２図と同部分の断面図。 第４図は第３実施例における第２図と同部分の断面図。 第５図は従来の製氷装置の概略説明図である。 ・・・凝縮器、（２ｃ）・・・膨張弁、（３）・・・製
氷筒、（４）・・・ブライン回路、（５）・・・蓄熱槽
、（６）・・・内筒、（６ａ）・・・中心通路、（６ｄ
）・・・内周面、（６ｅ）・・・外周面、（７）・・・
外筒、（７ａ）・・・環状通路、（９）・・・着氷防止
材、（１０）・・・循環ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内筒（６）と外筒（７）との二重管で構成され、
   内筒（６）内の中心通路（６ａ）および内筒（６）と外
   筒（７）との間の環状通路（７ａ）を有する製氷筒（３
   ）と、ブライン液を貯留する蓄熱槽（５）と、製氷筒（
   ３）の環状通路（７ａ）、圧縮機（２ａ）、凝縮器（２
   ｂ）および膨脹装置（２ｃ）を冷媒の循環可能に順次接
   続してなる冷凍回路（２）と、上記蓄熱槽（５）内のブ
   ライン液をポンプ（１０）を介して上記製氷筒（３）の
   中心通路（６ａ）に圧送循環させるブライン回路（４）
   とを備え、上記内筒（６）の内周面（６ｄ）に着氷防止
   材層（９）が設けられていることを特徴とする製氷装置
   。
2. （２）内筒（６）と外筒（７）との二重管で構成され、
   内筒（６）内の中心通路（６ａ）および内筒（６）と外
   筒（７）との間の環状通路（７ａ）を有する製氷筒（３
   ）と、ブライン液を貯留する蓄熱槽（５）と、製氷筒（
   ３）の中心通路（６ａ）、圧縮機（２ａ）、凝縮器（２
   ｂ）および膨脹装置（２ｃ）を冷媒の循環可能に順次接
   続してなる冷凍回路（２）と、上記蓄熱槽（５）内のブ
   ライン液をポンプ（１０）を介して上記製氷筒（３）の
   環状通路（６ａ）に圧送循環させるブライン回路（４）
   とを備え、上記内筒（６）の外周面（６ｅ）に着氷防止
   材層（９）が設けられていることを特徴とする製氷装置
   。