JPH03122475A - 蓄熱用製氷装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蓄熱用製氷装置に係り、特に製氷熱交換器の
製氷伝熱面における氷結層の残留がなくかつ蓄熱効率も
よい蓄熱用製氷装置に関する。

（従来の技術） 氷蓄熱空調システムにおいて、蓄熱体（蓄熱水槽）に供
給する氷を製造する方法としては、従来から間接熱交換
方式と直接熱交換方式が知られている。

間接熱交換方式とは、製氷用伝熱管（熱交換器）の管外
または管内に低温の冷媒を流通させ、伝熱管の管壁を冷
却することによって伝熱管内（または伝熱管外）を流通
する被冷却液としての水から氷を生成する方法であり、
他方直接熱交換方式とは冷媒ガスを直接水中に吹込んで
製氷する方法である。

（発明が解決しようとする課題） ところが間接熱交換方式においては、生成した氷は管壁
に着氷して成長するが、氷の熱伝導率は低いため氷の成
長速度が遅く、製氷能力が十分でない。氷の成長を促進
するには、管壁に付着する氷の厚みが増すにつれて冷媒
の温度を下げればよいが、そうすると冷凍機の成績係数
（ＣＯＰ；冷凍量とそのために要する仕事量の熱当量の
比）が下がるため電力が浪費される。またこの方式で作
る氷は塊状のため、蓄熱水槽内において空間の無駄なく
充填することはできず、氷の充填率は２０〜３０％程度
である。したがって蓄熱効率も、普通の冷水蓄熱による
蓄熱水槽と比べてあまりよくはならない。

このため、伝熱管を用いても管壁に着氷しないように、
被冷却液としての水にエチレングリコールなどの不凍液
を混合する方法が最近注目されている。この方法によれ
ば、氷が生成しても伝熱面に着氷することはなく、かつ
生成する氷はシャーベット状である。このため、塊状の
氷と違って氷の充填率も５０〜６０％に高めることがで
きる。

しかし、氷の生成が進むと、被冷却液中のエチレングリ
コール濃度が高くなるため、冷媒温度を徐々に−１０〜
−２０°Ｃ程度に下げなければならない。このため、や
はり冷凍機の成績係数は低いものになる。さらに、伝熱
管表面は、着氷を防ぐため、例えば鏡面仕上げを施した
ような滑らかなものを使用しなければならず、熱交換器
が高価なものになる。

一方、直接熱交換方式の場合は、冷媒の温度は０°Ｃ程
度でも十分なため、冷凍機の成績係数は上がる。また金
属製の伝熱面は使用しないため、着氷による氷塊は発生
しない。したがって蓄熱水槽内の氷の充填率は５０〜６
０％程度になる。しかし、冷媒ガスとして最もよく用い
られるフロンは、水と混合すると反応し、腐食性の塩素
ガスを発生するという問題がある。

また間接熱交換方式でも直接熱交換方式でもない方法と
して、蓄熱水槽への給水管内で水を過冷却した後、この
水を蓄熱水槽内に送込み、蓄熱水槽内の水との衝撃によ
って結氷させるという技術もあるが、ときたま過冷却時
に給水管内で結氷が生じ、給水管を閉塞することもある
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上述の製氷
伝熱面における氷結層の残留や危険なガスの発生がなく
、さらに冷媒冷凍機の成績係数がよくて蓄熱効率もよい
蓄熱用製氷装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、蓄熱水槽と、冷媒
によって冷却される製氷伝熱面を有する製氷熱交換器と
、この製氷伝熱面上に前記蓄熱水槽内の水を供給する給
水システムと、この給水システムによって供給された水
から製氷伝熱面上で生じた蓄熱用の氷を掻き落とすワイ
パーとを備えた蓄熱用製氷装置を提供する。

また本発明は、この蓄熱用製氷装置において、さらに製
氷熱交換器が冷凍機に接続されて冷凍サイクルを構成し
、冷凍機で凝縮された冷媒が製氷熱交換器に案内される
ようにした蓄熱用製氷装置も提供する。

（作用） 本発明の蓄熱用製氷装置は、蓄熱水槽と、冷媒によって
冷却される製氷伝熱面を有する製氷熱交換器み、この製
氷伝熱面上に前記蓄熱水槽内の水を供給する給水システ
ムに加えて、この給水システムによって供給された水か
ら製氷伝熱面上で生じた蓄熱用の氷を掻き落とすワイパ
ーを備えるため、このワイパーによって、製氷伝熱面で
着氷層が成長するのを防ぐことができる。したがって蓄
熱用水の成長速度が遅くなることはない。また、このワ
イパーによって掻き落とされる蓄熱用の氷は、シャーベ
ット状になるため、蓄熱水槽における氷の充填率は高ま
り、蓄熱効率を高くすることができる。本発明の蓄熱用
製氷装置は、製氷伝熱面での水の成長を冷媒の温度低下
によらずに防止するため、冷凍機の成績係数が低下する
こともなく、また危険なガスが発生する余地もない。

（実施例） 以下添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る蓄熱用製氷装置１の一例を示す図
である。蓄熱水槽２は連結管３によって複数槽、例えば
３槽連結され、各蓄熱水槽２の上方には製氷熱交換器４
が配置される。この製氷熱交換器４には２つの製氷伝熱
面５が取付けられ、製氷伝熱面５にはそれぞれワイパー
６が付設される。また蓄熱水槽２の底部には取水管７が
接続し、この取水管７の先は循環ポンプ８を介して給水
管９に接続する。そしてこの給水管９の先端には噴射ノ
ズル１０が取付けられ、噴射ノズル１０の出口は製氷伝
熱面５に向けて設置される。本実施例においては、取水
管７、循環ポンプ８、給水管９および噴射ノズル１０が
合わされて給水システム１１を構成する。

一方、製氷伝熱面５を冷却する冷媒（フロン−２２など
）は、製氷熱交換器４と冷凍機１２の間を循環する。冷
凍機１２には、図示しない検出装置から得られる各蓄熱
水槽２の水充填率や水温を基にどの製氷熱交換器４に冷
媒を送って製氷するかをコントロールする制御装置１−
３が接続される。

本実施例の蓄熱装置１においては、蓄熱水槽２内の水は
、給水システム１１を通じて製氷熱交換器４の製氷伝熱
面５に送られる。製氷伝熱面５は冷媒で００Ｃ以下に冷
却きれるため、噴射ノズル１０で製氷伝熱面５に吹付け
られた水は結氷し、さらに製氷伝熱面５に付着する。し
かし本実施例においては、製氷伝熱面５に付設されたワ
イパー６が直ちにこの氷を掻き落とすため、製氷伝熱面
５に付着した蓄熱用の氷は製氷することなく、シャーベ
ット状になって蓄熱水槽２内に落下する。

第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は第２図のｍ−ｍ
線断面図である。

製氷伝熱面５に付設されるワイパー６は、駆動軸１４、
およびこの駆動軸１４に２本連結されたアーム１５、並
びに各アーム１５に設置されて製氷熱交換器４の各製氷
伝熱面５５を摺動するワイパーブレード１６を備える。

また製氷伝熱面４には冷媒循環バイブ１７が湾曲状態で
組込まれ、製氷伝熱面５の左右の端には、ワイパーブレ
ード１６のストッパピン１８が設置される。

製氷伝熱面５は、冷媒循環パイプ１７を通る冷媒によっ
て十分に冷却され０°Ｃ以下になるため、噴射ノズル１
０から製氷伝熱面５に水が吹付けられると、この水は製
氷伝熱面５上で結氷する。しかし本実施例においては、
ワイパー６の駆動軸１４が回転すると、この回転がアー
ム１５に伝えられてワイパーブレード１６を製氷伝熱面
５上で摺動させる。この際ストッパピン１８のおかげで
、ワイパーブレード１６が製氷伝熱面５から外れること
はなく、製氷伝熱面５に付着した氷をかき落とす。

本実施例における冷凍機１３は蒸発器１９、圧縮機２０
および凝縮器２１を内蔵し、製氷伝熱面５を冷却した液
体冷媒を蒸発器１９で蒸発させて冷凍作用を発揮させた
後、圧縮機２０で冷却ガスの圧力を高め、さらに凝縮器
２１で凝縮させて液化させて再度製氷熱交換器４に送込
む。

このように本実施例においては、噴射ノズル９から水が
噴射されるときは、ワイパーブレード１６が絶えず製氷
伝熱面５上を摺動するため、製氷伝熱面５上に生じた蓄
熱用の氷は直ちにワイパーブレード１６によって払拭さ
れ、蓄熱水槽２内に落下する。このとき氷は、成長する
間もなく掻き落とされるため、シャーベット状である。

したがって蓄熱水槽２内では、この氷を塊状の場合に比
べて稠密に収容することができ、水充填率は５０〜６０
％程度にまで高めることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の蓄熱用製氷装置は、蓄熱
水槽と、冷媒によって冷却される製氷伝熱面を有する製
氷熱交換器と、この製氷伝熱面上に前記蓄熱水槽内の水
を供給する給水システムに加えて、この給水システムに
よって供給された水から製氷伝熱面上で生じた蓄熱用の
氷を掻き落とすワイパーを備えるため、このワイパーに
よって、製氷伝熱面で着氷層が成長するのを防ぐことが
できる。したがって蓄熱用水の成長速度が遅くなること
はない。また、このワイパーによって掻き落とされる蓄
熱用の氷は、シャーベット状になるため、蓄熱水槽にお
ける氷の充填率は高まり、蓄熱効率を高くすることがで
きる。本発明の蓄熱用製氷装置は、製氷伝熱面での氷の
成長を冷媒の温度低下によらずに防止するため、冷凍機
の成績係数が低下することもなく、また危険なガスが発
生する余地もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蓄熱用製氷装置の全体を示す模式
図、第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は第２図の■
〜■線断面図である。 ２・・・蓄熱水槽、４・・・製氷熱交換器、５・・・製
氷伝熱面、６・・・ワイパー、１１・・・給水システム
、１２・・・冷凍機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蓄熱水槽と、冷媒によって冷却される製氷伝熱面を
   有する製氷熱交換器と、この製氷伝熱面上に前記蓄熱水
   槽内の水を供給する給水システムと、この給水システム
   によって供給された水から製氷伝熱面上で生じた蓄熱用
   の氷を掻き落とすワイパーとを備えた蓄熱用製氷装置。 ２、前記製氷熱交換器は冷凍機に接続されて冷凍サイク
   ルを構成し、冷凍機で凝縮された冷媒が製氷熱交換器に
   案内されるようにした請求項１記載の蓄熱用製氷装置。