JPH0438177Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、冷房用の冷熱源を氷の潜熱の形態で
蓄えるようにした空調用製氷蓄熱装置に関する。

〔従来の技術〕

空調用蓄熱水槽に氷を蓄えることによつて冷熱
を潜熱の形態で蓄熱するいわゆる氷蓄熱方式には
製氷法の相違により蓄える氷の形態がソリツド状
（氷塊状）のものとリキツド状（微細な氷が水に
懸濁した状態）のものがある。両者の方式にはそ
れぞれ得失があるが、後者のいわゆるシヤーベツ
ト状の氷−水スラリーを蓄熱水槽に蓄える方式と
して、出願人は既に特願昭62−47770号、特願昭
62−62681号、特願昭62−102994号、特願昭62−
228800号、特願昭62−245930号等において、零度
℃以下に冷却された過冷却水を連続流れとして製
造し、この連続流れの過冷却水の過冷却状態を瞬
時に解除することによつて微細な氷が分散した蓄
熱に適したリキツドアイスを製造する発明を提案
した。

特開昭62−147271号公報は冷却用伝熱面の水の
流速が所定以上となるように流動状態を保つて冷
却すると過冷却水が得られると教示している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案者らは先に特願昭62−271922号におい
て、伝熱管の水と接触する管壁温度が−5.8℃以
下とはならない温度（ただし零度℃以下）にさえ
制御すれば、水流のレイノルズ数（つまり流速や
管径）、冷却される前の水温、冷却後の水温等と
は無関係に過冷却水が連続的に製造できることを
明らかにした。しかし、伝熱管に流がす水または
伝熱管から流出する水の流体圧力が急変すると気
胞が生ずることがある。この気胞が生ずると、そ
の気胞の存在が、生成した過冷却水の過冷却状態
を解除する方向に作用して氷を析出し、伝熱管内
或いは伝熱管出口で凍結を起こすおそれがある。
この場合には意図する位置で過冷却状態を解除さ
せて微細な氷を得るという目的が達成されないば
かりか伝熱管の凍結により稼働不能の状態に到る
ことになる。

本考案は簡単な装置構成によつてこのような問
題を解決しようとするものである。

〔問題点を解決する手段〕

本考案は、空調用熱源水を蓄える蓄熱水槽と、
この蓄熱水槽の槽外に設置された水冷却器であつ
て伝熱管内を連続的に通水することによつて零度
℃以下の過冷却水を該伝熱管から連続して取り出
すようにした水冷却器と、蓄熱水槽内の熱源水の
一部を該水冷却器に導く給水経路と、該水冷却器
で連続的に製造された過冷却水を過冷却状態解除
装置を経てまたは経ずして該蓄熱水槽に導く戻り
経路と、からなる空調用製氷蓄熱装置において、
前記の給水経路にヘツダータンクを、該水冷却器
の設置位置よりも上位となるように、設置し、こ
のヘツダータンクから前記の水冷却器の伝熱管内
に所定の圧で給水すると共に各伝熱管を縦型に設
置して伝熱管内を下から上に向けて通水する構成
としたことを特徴とする。

すなわち、その中に通水して零度℃以下の過冷
却状態の水を連続的に製造するための伝熱管を縦
型に設置し、伝熱管より上方に設置したヘツダー
タンクから伝熱管内に下から上に向けて水を流す
ようにすると共に、このヘツダータンクの液面制
御によつて伝熱管への給水圧を一定に維持するよ
うにすることによつて前記の問題を解決したもの
である。

〔実施例〕

第１図は本考案装置の実施例を示す全体の機器
配置図を示したものであり、１は蓄熱水槽、２は
空調負荷を扱う熱交換器群を表しており、循環ポ
ンプ３によつて、蓄熱水槽１内の熱源水を熱交換
器群２に循環して冷暖房を行なう。本装置は夏期
等の冷房シーズンにおいて例えば夜間電力を利用
して氷を作りこの氷の潜熱によつて多量の冷熱を
この蓄熱水槽１内で蓄え、昼間の冷房時のピーク
負荷に備えるようにしたものであるが、この製氷
のために過冷却水の連続した流れを水冷却器４に
よつて作り、この過冷却水の過冷却状態を瞬時に
解除することによつて微細な氷が析出したいわゆ
るシヤーベツト状の氷−水スラリーを蓄熱水槽１
に蓄えるようにしたものである。

本考案で使用する水冷却器４は、堅型シエル５
内を仕切り板６と７で区切ることにより、下から
水入側ヘツダー部８、冷却室９および出側ヘツダ
ー部１０を形成し、多数本の両端開口の伝熱管１
１を、その一方の端が水入側ヘツダー部８に他方
の端が出側ヘツダー部１０に開口するように仕切
り板６と７に貫通させ、その実質的な長さ部分が
冷却室９内に上下方向に収まるように装置したも
のである。そして、水入側ヘツダー部８に水供給
口１２を設け出側ヘツダー部１０に過冷却水流出
口１３を設けて伝熱管１１を下から上に向けて通
水させる。冷却室９は本例では冷凍サイクルの蒸
発器として機能させ、ここで冷媒を蒸発膨張させ
ることによつて各伝熱管１１をその外側より冷却
する。冷凍サイクルは、蒸発器として機能するこ
の冷却室９、圧縮機１４、凝縮器１５、膨張弁１
６を冷媒配管することによつて構成される。その
さい、冷却室９への高圧冷媒液の導入口１７を下
方に、そして蒸発した冷媒を冷却室９から取り出
す排出口１８を上方に設置することによつて、冷
却室９内では冷媒の蒸発温度が上方ほど低温とな
るので、伝熱管１１を流れる水はその出口に近い
ほど低温となり、過冷却水の製造にとつて好まし
い温度分布が得られる。伝熱管１１内を流れるこ
とによつて零度℃以下に冷却された過冷却水は出
側ヘツダー１０から連続流れとして取り出され、
これは過冷却解除装置２０で過冷却状態を解除し
て微細な氷と水との混合流体としてから蓄熱水槽
１に供給される。過冷却解除装置２０は過冷却水
に機械的エネルギーを付与するもの、より低温の
冷熱を付与するもの、超音波振動を付与するもの
などが使用される。なお、過冷却状態を蓄熱水槽
１内で解除する構成とすることもでき、この場合
には水槽の水面に過冷却水を衝突させる落下エネ
ルギーを利用する方式、超音波付与方式、回転翼
よる攪拌方式、槽内冷却器によつてさらに強制冷
却する方式などがある。したがつて、水冷却器４
から蓄熱水槽１への戻り経路１９には、過冷却解
除装置が存在していてもいなくてもよい。

本考案装置においては、建物の冷房シーズンに
おける冷房運転中または夜間の冷房運転休止時に
蓄熱水槽１内の水の一部を循環ポンプ３によつて
給水経路２１を経て前記の水冷却器４に通水する
のであるが、この給水経路２２にヘツダータンク
２２を介装させる。このヘツダータンク２２は水
冷却器４の設置位置よりも上位の位置に設置し、
このヘツダータンク２２内に汲みあげた水を水冷
却器４に落水させ、その位置エネルギーを利用し
て水冷却器４の伝熱管内１１内を下か上に通水さ
せる。ヘツダータンク２２には液面調節器２３を
取付けると共にオーバーフロー管２４を設けて稼
働中はヘツダータンク２２内の水面２５を所定の
レベルに維持させる。これによつて、循環ポンプ
３による水の脈動はヘツダータンク２によつて吸
収されると共に水冷却器４へは定圧の定常的な水
流が供給され、伝熱管内１１内を上昇する水流も
定常状態が維持される。したがつて伝熱管１１を
上昇する水流中或いは出側ヘツダー部１０や過冷
却水出口１３部分における気泡の発生を皆無にす
ることができ、気泡の存在による過冷却解除現象
を回避することができる。

なお、第１図においては、蓄熱水槽１内に冷却
器２７を配置した例を示している。この冷却器２
７は蓄熱水槽１内の水の水温を調節する役割を果
たすと共にこの冷却器２７の熱交換器表面に着氷
させることによつてこの氷が過冷却水から氷を析
出させるトリガー作用を果たすことができる。こ
の冷却器２７は水冷却器４と冷凍サイクルを共用
し、例えば図示の冷媒配管において水冷却器４お
よびその膨張弁１４と、冷却器２７およびその膨
張弁２８を並列接続することができる。

なお、前記の実施例では水冷却器４の冷却室９
を冷凍サイクルの蒸発器として機能させることに
よつて各伝熱管１１を冷却する例を示したが、こ
の冷却室９に冷凍機で製造された零度℃以下の或
る温度に制御されたブラインを流して各伝熱管１
１を所定の温度に冷却するようにしてもよい。

〔考案の効果〕

本考案によると、ヘツダータンクを設け且つ伝
熱管内を下から上に通水する構成としたことによ
つて、水冷却器による過冷却水の連続的な製造に
さいして、脈動や急激な圧変化を起こすことなく
伝熱管内に定常状態の水流を流すことができ、こ
のために伝熱管内およびその出口での気泡の発生
を防止することができ、気泡の存在により過冷却
状態解除動作を抑制することができるから、水冷
却器内での凍結や水冷却器出口部での凍結が防止
できる。したがつて、過冷却状態を解除するため
の意図する位置まで過冷却水を安定して連続供給
できることが出来ると共に配管系内での凍結発生
によるトラブルを未然に防止出来る。そしてこの
ための装置は非常に単純且つ安価に構成すること
ができる。したがつて、シヤーベツト状の氷を製
氷しこれを蓄熱水槽で蓄えるための製氷装置の安
定した運転を行なううえで有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例を示す機器配置
系統図である。 １……蓄熱水槽、２……空気負荷を処理する熱
交換器群、３……循環ポンプ、４……水冷却器、
５……シエル、８……水入側ヘツダー部、９……
冷却室、１０……出側ヘツダー部、１１……伝熱
管、１３‥過冷却水流出口、１９……戻り経路、
２０……過冷却解除装置、２１……給水経路、２
２……ヘツダータンク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空調用熱源水を蓄える蓄熱水槽と、この蓄熱水
   槽の槽外に設置された水冷却器であつて伝熱管内
   を連続的に通水することによつて零度℃以下の過
   冷却水を該伝熱管から連続して取り出すようにし
   た水冷却器と、蓄熱水槽内の熱源水の一部を該水
   冷却器に導く給水経路と、該水冷却器で連続的に
   製造された過冷却水を過冷却状態解除装置を経て
   または経ずして該蓄熱水槽に導く戻り経路と、か
   らなる空調用製氷蓄熱装置において、前記の給水
   経路にヘツダータンクを、該水冷却器の設置位置
   よりも上位となるように、設置し、このヘツダー
   タンクから前記の水冷却器の伝熱管内に所定の圧
   で給水すると共に各伝熱管を縦型に設置して伝熱
   管内を下から上に向けて通水する構成としたこと
   を特徴とする空調用製氷蓄熱装置。