JPH042871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ 本発明は氷蓄熱システムに関するもので、より
具体的には冷凍機と氷蓄熱槽との間にブラインを
循環させて氷蓄熱槽内の水を一部氷結させて冷却
し、氷蓄熱槽内の冷却された水を冷房負荷に循環
させるようにしてなる氷蓄熱システムに関するも
のである。

≪従来の技術≫ 住宅、ビルなどの冷房・給冷水利用について、
水蓄熱方式または氷蓄熱方式の蓄熱式冷房システ
ムがある。このシステムは冷凍機と冷水蓄熱槽ま
たは氷蓄熱槽とからなり、熱の発生と需要の時間
的ずれを調整するため、夜間電力を利用して冷水
または氷の貯留を行ない、この冷蓄熱を昼間等の
必要時に取り出して冷房、給冷水に用いて省エネ
ルギー化を図つたものである。水蓄熱方式と氷蓄
熱方式とを比較した場合、氷蓄熱方式の方が水蓄
熱方式よりも冷蓄熱容量を大幅に縮小できると言
つた利点を有し、この氷蓄熱方式が広く採用され
るに至つている。

この氷蓄熱方式はソリツドアイス方式とリキツ
ドアイス方式との２種類に大別される。リキツド
アイス方式は冷媒と冷水を直接もしくはそれに近
い形で接触させ、みぞれ状の氷（スラリー）を作
り、これを蓄熱槽に蓄える方式であるが現在のと
ころ実用に供するシステムはまだ完成されていな
い。これに対し、現在一般に採用されているソリ
ツドアイス方式は、冷媒もしくはブラインを氷蓄
熱槽内部に設けられたコイル孔内に通し、このコ
イル外表面に氷を生成し、これによる冷熱を冷房
負荷に供給して冷房を行なうものである。

≪発明が解決しようとする問題点≫ しかしながら、従来のソリツドアイス方式に係
る氷蓄熱システムでは、コイルの外表面に氷が生
成するに従つてコイル内のブラインの冷熱が氷蓄
熱槽内の水に伝導しにくくなり、氷結能力が低下
して冷凍機の成績係数が徐々に低下する欠点があ
る。また、蓄熱槽内部にコイルを設ける構造のた
め水充填率（氷体積／水体積）を大きくできない
欠点があり、従つて、設備コストも割高なものと
なつている。

本発明は上記のような従来のソリツドアイス方
式の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は
ブラインの冷熱が氷蓄熱槽内の水に良好に伝達さ
れて氷結能力が向上され、しかも氷充填率を大き
くすることができ、設備コストの低い氷蓄熱シス
テムを提供するにある。

≪問題点を解決するための手段≫ 上記の目的を達成するため、本発明では冷凍機
と氷蓄熱槽との間にブラインを循環させて氷蓄熱
槽内の水を一部氷結させて冷却し、氷蓄熱槽内の
冷却された水を冷房負荷に循環させるようにして
なる氷蓄熱システムにおいて、この氷蓄熱槽の下
方に凹凸部が交互に連続して形成されてなる上下
方向に変形可能な伝熱プレートを渡設して、この
プレートの上方を氷貯留室とするとともにプレー
トの下方をブライン循環室として仕切り、このブ
ライン循環室内を通してブラインを冷凍機へ帰還
する循環路を形成している。そして、循環路中に
加圧ポンプ及び開閉弁を設け、所要の場合に開閉
弁を閉じてブライン循環室内の圧力を上昇させる
ことによつて前記プレートを上方に弯曲させ、プ
レートの凹部内にて氷結されている氷をプレート
から離脱して浮上させ氷蓄熱槽の上方部に氷を蓄
積させるようにしてなるのである。

≪作用≫ 冷凍機を作動させてブラインを氷蓄熱槽の下方
のブライン循環室を通して循環させると、ブライ
ンの冷熱が伝熱プレート直上の水に伝導されてプ
レートの凹部内の水が氷結されて凹部内に氷が生
成される。この状態において、ブライン循環路中
を開閉弁を閉じて加圧ポンプによつてブラインを
ブライン循環室に圧送すると、上記プレートが上
方に弯曲して凹部内の氷が凹部から離脱し、比重
差によつて氷蓄熱槽の上方部に浮上してここに蓄
積される。その後、開閉弁を開くとブライン循環
室を通して再びブラインが流通し、プレートが平
常状態に復帰し、再びこのプレートの凹部内に氷
が生成されると、上記動作を繰り返し順次氷が蓄
積されていく。

≪実施例≫ 以下に本発明の好適な実施例について添附図面
を参照にして説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る氷蓄熱シス
テムを利用した氷蓄熱式冷房システムを示し、こ
のシステムでは冷凍機１と氷蓄熱槽２の下方に形
成されたブライン循環室３との間に冷凍力伝達媒
体であるブラインを循環させるブライン循環路４
が形成され、この循環路４内のブラインは圧送ポ
ンプ５によつて冷凍機１とブライン循環室３との
間を強制的に循環されるようになつている。一
方、氷蓄熱槽２の上方部には氷と冷水とが貯留さ
れる氷貯留室６が形成され、この冷水は冷水循環
路７を介してポンプ８により冷房負荷９に供給さ
れ、室内冷房、冷飲料水等に利用される。

本発明では氷蓄熱槽２内において、ブライン循
環室３と氷貯留室６とを仕切る上下方向に変形可
能な肉薄な伝熱プレート１０が氷蓄熱槽２の下方
部に水平方向全面に亘つて設けられ、ブライン循
環室３と氷貯留室６とを液密に仕切つている。こ
のプレート材１０は第２図に示すように、凹凸部
が交互に連続して形成された折版構造となつてお
り、各凹凸部の両側面はテーパー状に形成され、
また凸部上面にはこの部分に氷結が生じないよう
に断熱材１１が固着されている。

また、このプレート材１０の下面とブライン循
環室３の底面との間には引張りスプリング１２が
介装され、後述するようにプレート材１０が上方
に撓んだ時にこれを下方の水平状態に復帰させる
ように作用するものである。

また、ブライン循環室３の出口側のブライン循
環路４には電磁弁１３が設けられており、また前
記圧送ポンプ５はブライン循環室３の入口側に設
けられている。

次に、上記システムの作用について述べると、
製氷時には電磁弁１３は開状態となつており、冷
凍機１によつて所定の温度に冷却されたブライン
が圧送ポンプ５によつてブライン循環室３に送ら
れ、ここから電磁弁１３を通つて冷凍機１に帰還
される。このブラインの循環によつてプレート材
１０を介してその上方に冷熱が伝導され、プレー
ト材１０の凹部１４に入つている冷水が氷結され
る。この氷結が凹部１４の上方部まで成長した時
期に電磁弁１３を閉じると、ブライン循環室３内
の圧力が上昇し、これによつてプレート材１０が
上方に円弧状に弯曲する。この弯曲により、第３
図に示すように、プレート材１０の凹部１４の内
側壁は拡開し、この凹部内において氷結された氷
塊１５が凹部１４から分離すると、この上方に新
たな冷水が凹部１４内に侵入し、氷塊１５は比重
差によつて氷貯留室６の上方に浮上して蓄積され
る。このようにして、氷塊１５をプレート材１０
から分離した後に再び電磁弁１３は開とされ、こ
れによつてブライン循環室３内の圧力が低下する
と、引張りスプリング１２の作用によりプレート
材１０は第１図及び第２図の略水平状態を占め、
再び凹部１４内の冷水の氷結を開始する。

上記のような作動を繰り返して、氷貯留室６に
は順次氷塊が蓄積されるわけであるが、この氷蓄
積は主に夜間電力を利用して行なう。

一方、冷房を要する場合には、冷水循環路７の
ポンプ８を作動させて氷貯留室６内の冷水を冷房
負荷９に循環させてやれば良い。

第４図は本発明の第２実施例に係る氷蓄熱シス
テムを示し、この実施例の第１実施例と相違する
点について説明すると、この実施例では冷凍機１
と氷蓄熱槽２との間にブライン蓄熱槽１６を設け
ている。

そして、冷凍機１とブライン蓄熱槽１６との間
は１次側ブライン循環路４ａによつて連通され、
この間にブラインを強制循環させる１次側ポンプ
１７が設けられている。また、ブライン蓄熱槽１
６と氷蓄熱槽６のブライン循環室３との間は２次
側ブライン循環路４ｂによつて連通され、ブライ
ン蓄熱槽１６からブライン循環室３に至るブライ
ン循環路中には２次側ポンプ５ａと逆止弁１８が
設けられている。その他の構成は第１実施例の場
合と実質的に同じである。

この第２実施例においては夜間の製氷時に１次
側ポンプ１７及び２次側ポンプ５ａが駆動され、
前記第１実施例と同様に順次氷塊が発生されて氷
蓄熱槽２に蓄積される一方、低温のブラインがブ
ライン蓄熱槽１６内に貯留される。昼間の冷房負
荷が極めて大きくかつ長時間に亘る場合、第１実
施例のシステムではこの冷房負荷に対応できなく
なる場合が生じ得るが、第２実施例では予め冷却
されたブラインがブライン蓄熱槽１６に貯留され
ており、このブラインが氷蓄熱槽２の氷生成に利
用されるとともに冷凍機によつて順次冷却される
ため大きな長時間に亘る冷房負荷に対応すること
ができる。逆に言うと、同一な冷房負荷に対して
は第２実施例の場合には冷凍機１の能力を第１実
施例のものに比べて小さなものとすることができ
る。

≪効果≫ 以上のように本発明に係る氷蓄熱システムで
は、氷蓄熱槽の下方に設けられた変形可能な伝熱
プレート１０の凹部内に氷塊１５が順次生成さ
れ、そしてこの氷塊１５はブライン循環室の圧力
が上昇されてプレート１０が上方に弯曲されると
この凹部から離脱して氷蓄熱槽の上方に浮上する
ため、氷塊は順次プレートの製氷凹部から離れる
ため氷結能力は極めて良くしかも生成された氷塊
は上方に浮上して蓄積されるためその氷充填率も
極めて高いものとなり、製氷能力に比べて設備コ
ストは低いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る氷蓄熱シス
テムを示すダイヤグラム、第２図は第１実施例の
氷蓄熱槽における製氷部を示す部分断面図、第３
図は第２図に示すように製氷された氷塊を分離す
る状態を示す部分断面図、第４図は本発明の第２
実施例に係る氷蓄熱システムを示すダイヤフラム
である。 １……冷凍機、２……氷蓄熱槽、３……ブライ
ン循環室、４……ブライン循環路、９……冷房負
荷、１０……変形可能な伝熱プレート、１３……
開閉弁、１４……凹部、１５……氷塊。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷凍機と氷蓄熱槽との間にブラインを循環さ
   せて該氷蓄熱槽内の水を一部氷結させて冷却し、
   該氷蓄熱槽内の冷却された水を冷房負荷に循環さ
   せるようにしてなる氷蓄熱システムにおいて、該
   氷蓄熱槽の下方に凹凸部が交互に連続して形成さ
   れてなる上下方向に変形可能な伝熱プレートを渡
   設して、該プレートの上方を氷貯留室とするとと
   もに該プレートの下方をブライン循環室として仕
   切り、該ブライン循環室内を通して該ブラインを
   該冷凍機へ帰還する循環路を形成し、該循環路中
   に加圧ポンプ及び開閉弁を設け、所要の場合に該
   開閉弁を閉じて該ブライン循環室内の圧力を上昇
   させることによつて該プレートを上方に弯曲さ
   せ、該プレートの凹部内にて氷結されている氷を
   該プレートから離脱して浮上させ該氷蓄熱槽の上
   方部に氷を蓄積させるようにしてなることを特徴
   とする氷蓄熱システム。