JPH0498096A - 氷蓄熱装置および氷蓄熱方法 - 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、生成された氷を蓄熱槽に貯留する氷蓄熱方法
および該氷蓄熱方法に使用される氷蓄熱装置に関する。

（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ている。そ
して、この蓄熱空調システムの蓄熱方式の一例として、
安全性および経済性に優れた氷蓄熱方式が知られている
。

また、この氷蓄熱方式として、例えば、特開昭６３−２
１７１７１号公報に示されるように、氷を冷却面に付着
させることなしに生成する方式（一般にダイナミック方
式と呼ばれる）か注目されている。

この方式の一例としては、蓄熱槽内に製氷用の蓄冷材と
しての水溶性液体を貯留しておき、この水溶性液体を吸
水管によって導出して、この吸水管を流通する間に、吸
水管の過冷却部において過冷却状態まで冷却する。その
後、この過冷却状態の水溶性液体を蓄熱槽内に落下供給
し、この落下による衝撃力によって水溶性液体の過冷却
状態を解消することで、蓄熱媒体としての氷を生成し、
この氷を蓄熱槽の水溶性液体上層部に浮遊させて貯留す
るようにしている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、上述したような方式のものにあっては、
蓄熱槽内に、氷と水溶性液体とか共存して、氷層と水溶
液層とが接触した状態で貯留されているために、氷が水
溶性液体層内に混入し易く、この混入した氷が水溶性液
体と共に吸水管に導出され、過冷却部に導かれることか
あった。このように、過冷却部に氷が導かれると、この
過冷却部の水溶性液体が、氷の表面近傍で過冷却の解消
がなされ、この過冷却部において氷化してしまい所定の
製氷動作が行えなくなり好ましくない。また、場合によ
っては、吸水管に氷が詰ることもある。

この問題点を解決するために、過冷却部の上流側に吸水
管中の氷を融解するためのヒータを配設することが提案
されているか、ヒータ加熱用の電力か余分に係り、ラン
ニングコスト面でも好ましくない。また、構造の複雑化
にも繋がる。また、吸水管への水の流通を阻止するよう
にフィルタ等を設ける場合もあるか、これでは、フィル
タか氷によって目詰まりすることかあり実用的でない。

本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであって、
簡単な構造てもって、蓄熱槽内の氷を過冷却部へ導くこ
とを防止した氷蓄熱方法およびそれに使用される氷蓄熱
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） 上記の目的を解決するために、本発明では、蓄熱槽内に
非蓄冷材を貯留し、この非蓄冷材によって蓄冷材と氷と
を分離するようにした。具体的に、請求項（１）に係る
発明は、第１図に示すように、製氷用の水や水溶液等か
らなる蓄冷材（Ｗ）及び蓄熱用の氷（１）を蓄える蓄熱
槽（２）と、前記蓄熱１　（２）に少なくとも一端が連
通し、蓄冷材（Ｗ）を導出する吸水手段（３）と、前記
吸水手段（３）によって導出された蓄冷材（Ｗ）を過冷
却状態まで冷却した後、この過冷却状態を解消して氷（
１）を生成し、該氷（１）を前記蓄熱槽（２）に供給す
る製氷手段（４）とを備えている。

そして、前記蓄熱槽（２）内に、該蓄熱槽（２）内の蓄
冷材（Ｗ）と氷（１）とを分離して貯留するように、比
重量が蓄冷材（Ｗ）と氷（１）の中間値に設定された非
蓄冷材（Ｏ）を貯留するような構成とした。

請求項（２）に係る発明は、第２図に示すように、製氷
用の水や水溶液等からなる蓄冷材（Ｗ）及び蓄熱用の氷
（１）を蓄える蓄熱槽（２）と、前記蓄熱槽（２）の側
壁に少なくとも一端が接続し、蓄冷材（Ｗ）を導出する
吸水手段（３）と、前記吸水手段（３）によって導出さ
れた蓄冷材（Ｗ）を過冷却状態まで冷却した後、この過
冷却状態を解消して氷（１）を生成し、該氷（１）を前
記蓄熱槽（２）に供給する製氷手段（４）とを備えてい
る。そして、前記蓄熱槽（２）内には、該蓄熱槽（２）
内の蓄冷材（Ｗ）と氷（１）とを分離して貯留するよう
に、比重量が蓄冷材（Ｗ）と氷（１）の中間値に設定さ
れた非蓄冷材（Ｏ）を貯留している。更に、氷（１）を
貯留する蓄熱室（２ｂ）と、該蓄熱室（２ｂ）よりも吸
水手段側に配置されて吸水手段（３）へ導出する蓄冷材
（Ｗ）を貯留する導出室（２ｃ）とに蓄熱槽（２）内を
仕切る仕切壁（２ａ）を設けるような構成とした。

請求項（３）に係る発明は、蓄熱槽（２）に製氷用の水
や水溶液等からなる蓄冷材（Ｗ）を貯留し、前記蓄熱槽
（２）内の蓄冷材（Ｗ）を吸水手段（３）によって導出
した後、この蓄冷材（Ｗ）を製氷手段（４）によって過
冷却状態まで冷却した後この過冷却状態を解消すること
により氷（１）を生成し、この氷（１）を前記蓄熱槽（
２）に貯留する。また、前記蓄熱槽（２）内に、比重量
が前記蓄冷材（Ｗ）と氷（Ｉ）の中間値に設定された非
蓄冷材（Ｏ）を貯留することにより前記蓄冷材（Ｗ）と
氷（１）とを分離して貯留するようにした氷蓄熱方法で
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）及び（３）に係る発明においては、蓄熱槽
（２）内の蓄冷材（Ｗ）を吸水手段（３）によって導出
し、この蓄冷材（Ｗ）を製氷手段（４）によって過冷却
状態まで冷却した後この過冷却状態を解消して氷（１）
を生成し、この氷（１）を蓄熱槽（２）に貯留する。そ
して、蓄熱槽（２）内には、比重量が前記蓄冷材（Ｗ）
と氷（１）の中間値に設定された非蓄冷材（Ｏ）が貯留
されているために、この非蓄冷材（Ｏ）によって前記蓄
冷材（Ｗ）と氷（１）とは分離して貯留される。これに
より、氷（Ｉ）が蓄冷材（Ｗ）に混入することか阻止さ
れて、蓄熱槽（２）内に貯留されている氷（Ｉ）か吸水
手段（３）及び製氷手段（４）こ導出することか防止さ
れる。

請求項［２）に係る発明においては、蓄熱＄’！！　（
２）の蓄熱室（２ｂ）に貯留されている氷（１）は仕切
壁（２ａ）によって導出室（２ｃ）へ混入することが阻
止され、ひいては、蓄熱槽（２）の側壁に接続された吸
水手段（３）へ氷（１）が導出することか防止される。

これにより、請求項（１）に係る発明の作用と相俟って
、蓄熱槽（２）内に貯留されている水（１）か吸水手段
（３）及び製氷手段（４）に導出することか確実に防止
される。

（第］実施例） 次に、本発明の第１実施例を図面に基ついて説明する。

第１図に示すように、本例における氷蓄熱装置（１）は
、蓄熱槽（２）、吸水手段（３）及び製氷手段（４）を
主要部として成っている。

蓄熱槽（２）は、上部が開放された箱体であって、生成
された蓄熱用の氷（１）が蓄えられる所謂蓄熱部分とな
っている。また、この蓄熱槽（２）の内部には製氷用の
蓄冷材としての水溶性液体（Ｗ）及び非蓄冷材としての
油性液体（Ｏ）を貯留している。また、この蓄熱槽（２
）には冷房負荷（５）か接続されており、冷房運転時に
は貯留された氷（１）が融解して放熱されるようになっ
ている。そして、この蓄熱槽（２）の下面には、前記吸
水手段（３）か接続されている。

吸水手段（３）は、吸水管（３ａ）と、該吸水管（３ａ
）に介設されたウォータポンプ（３ｂ）及び手動開閉弁
（３ｃ）とによって成り、吸水管（３ａ）の上流端が前
記蓄熱槽（２）の下面に接続されている。また、手動開
閉弁（３ｃ）は、製氷運転時に開放されて吸水管（３ａ
）への水溶性液体（Ｗ）の流通を許容するようになって
いる。

製氷手段（４）は、図示しない圧縮機および凝縮器等が
冷媒配管（４ａ）により直列接続されて成る冷凍回路を
備えており、この冷凍回路の冷媒蒸発用の冷却管（４ｂ
）が製氷管（４Ｃ）の外周面に接触するように配設され
てなっている。更に、製氷管（４ｃ）の上流端は前記吸
水管（３ａ）に接続され、下流端が蓄熱槽（２）の上方
まで延設されて開口されており、水溶性液体（Ｗ）を蓄
熱槽（２）の上方から該蓄熱槽（２）内へ落下供給する
ようになっている。そして、製氷手段（４）は、この製
氷管（４Ｃ）を流通する水溶性液体（Ｗ）を過冷却状態
まで冷却すると共に、蓄熱槽（２）への落下供給により
過冷却を解消させて製氷するようになっている。

次に、前記蓄熱槽（２）内に貯留されている水溶性液体
（Ｗ）及び油性液体（Ｏ）について説明する。

水溶性液体（Ｗ）は、水にエチレングリ−コルなどの不
凍液を混入させた所謂ブライン水溶液であって、その比
重量は約１，０に設定されており、この水溶性液体（Ｗ
）が氷化されて生成される氷（Ｉ）はスラリー状となる
ようになっている。

一方、油性液体（Ｏ）は、非水溶性であると共に、不揮
撥性を有するものであって、具体的には以下の表に示す
ようなものが採用されている。そして、その比重量は同
表の如く水溶性液体（Ｗ）と氷（Ｉ）との中間値である
０、９２〜１．０に設定されている。この表においてｄ
２０は２０℃における比重量を示しており、以下、ｄ）
４．（１５＋ｄＯ，ｄ１３は夫々の温度における比重量
を示している。

二の結果、蓄熱槽（２）内には、各貯留物（１）（Ｏ）
、　　（Ｗ）の比重量差によって、上側から氷層、油性
液体層、水溶性液体層か形成されている。即ち、最上層
部の氷（１）は、油性液体（Ｏ）によって水溶性液体（
Ｗ）から分離されており、水溶性液体層に混入すること
か阻止されている。

次に、上述の如く構成された本装置（１）の動作につい
て請求項（３）に係る氷蓄熱方法と共に説明する。

吸水手段（３）の手動開閉弁（３ｃ）を開放すると共に
、ウォータポンプ（３ｂ）を駆動して、蓄熱槽（２）内
の水溶性液体（Ｗ）を吸水管（３ａ）の上流端から導出
する。また、製氷手段（４）を駆動させて、冷却管（４
ｂ）内の冷媒と製氷管（４ｃ）を流通する水溶性液体（
Ｗ）との間で熱交換を行なわせる。

このような駆動状態において、吸水管（３ａ）を流通す
る水溶性液体（Ｗ）が製氷管（４Ｃ）に達すると、該水
溶性液体（Ｗ）は、冷却管（４ｂ）内で蒸発する冷媒と
の間で熱交換を行って冷却される。そして、このように
して水溶性液体（Ｗ）を蓄熱槽（２）、吸水手段（３）
及び製氷手段（４）との間で循環させ、この循環によっ
て、水溶性液体（Ｗ）は氷点下で液相状態を保つ過冷却
状態となる。その後、この過冷却状態となった水溶性液
体（Ｗ）は、製氷管（４Ｃ）を下流側に流動し、その下
流端から蓄熱槽（２）内に落下供給される。そして、こ
の落下による衝撃力によって水溶性液体（Ｗ）は、その
過冷却状態が解消されて氷化し、ここで生成された氷（
１）が蓄熱媒体として蓄熱槽（２）に貯留される。また
、この氷（１）はスラリー状となっており、冷房負荷に
対する追随性が良好なものである。

そして、上述したように、この生成された氷（１）は油
性液体（Ｏ）によって水溶性液体（Ｗ）から分離されて
、水溶性液体層に混入することか阻止されているために
、吸水管（３ａ）に導出されることはない。従って、製
氷手段（４）の配設部分に氷（１）か流通して、この部
分において過冷却状態か解消されるといったことかなく
、所定の製氷動作を行うことかできると共に、吸水管（
３ａ）及び製氷管（４ｃ）が氷（１）によって詰ること
か防止される。

このように、本装置並びに本氷蓄熱方法にあっては、吸
水管（３ａ）に氷（１）か流通することかないために、
吸水管（３ａ）に氷（１）を融解するためのヒータや氷
（Ｉ）の流通を阻止するフィルタ等を配設する必要かな
くなり、簡単な構成で所定の製氷動作を得ることができ
る。

（第２実施例） 次に、本発明の第２実施例について説明する。

面、本例では上述した第１実施例との相違点を中心に述
べるに止める。

第２図に示すように、本例における吸水手段（３）の吸
水管（３ａ）の上流端は、蓄熱槽（２）の側壁において
、その上下方向略中央部分に接続されている。また、蓄
熱ｔ！　（２）には、その内部に仕切壁（２ａ）か配設
されている。この仕切壁（２ａ）は、落下供給される過
冷却状態の水溶性液体（Ｗ）の落下位置よりも吸水管（
３ａ）の接続部側で、且つ蓄熱槽（２）の側壁との間に
所定間隔を存した位置に配設されており、仕切壁（２ａ
）の下端は蓄熱槽（２）内の底面との間に間隙を存する
ように形成されている。つまり、この仕切壁（２ａ）に
よって、蓄熱槽（２）内は、氷（１）か貯留されている
蓄熱室（２ｂ）と、吸水管（３ａ）へ導圧される水溶性
液体（Ｗ）を貯留している導出室（２Ｃ）とに仕切られ
、該蓄熱室（２ｂ）と導出室（２ｃ）とは仕切壁（２ａ
）の下方で連通していることになる。

そして、このように構成された装置（１）にあっても、
上述した第１実施例における作用と同様に、油性液体（
Ｏ）によって氷（１）か水溶性液体層内に混入されるこ
とか阻止されている。そればかりてなく、蓄熱室（２ｂ
）の氷（１）は仕切壁（２ａ）によって導出室（２ｃ）
に流入することか阻止されているために、吸水管（３ａ
）への流入かより確実に阻止することかできるようにな
っている。

このように、本装置（１）にあっては、吸水管（３ａ）
か蓄熱槽（２）の側壁に接続されている場合であっても
、吸水管（３ａ）及び製氷管（４Ｃ）への氷（１）の流
入が確実に阻止でき、所定の過冷却解消動作を確実に得
る二とかできる。

また、仕切壁（２ａ）は、板状部材に限らす、氷層及び
油性液体層に対応する部分のみを板状とし、その下方を
網状に成形してもよい。

尚、上記各実施例では、過冷却状態の水溶性液体（Ｗ）
を蓄熱槽（２）の上方から落下供給し、この落下による
衝撃力によって過冷却を解消するようにしたが、本発明
はこれに限るものではなく、製氷手段（４）の下流側に
個別の過冷却解消のための手段を配設するようにしても
よい。また、蓄冷材としてはブライン水溶液に限らず水
単独で用いてもよい。

（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
か発揮されるものである。

請求項（１）記載の発明に係る氷蓄熱装置では、蓄熱槽
内に、比重量か蓄冷材と氷の中間値に設定された非蓄冷
材が貯留されていることにより、蓄冷材と氷とは非蓄冷
材によって分離して貯留され、これにより、蓄熱槽内に
貯留されている氷か吸水手段及び製氷手段に導出するこ
とか防止され、連続的な製氷運転を行うことか可能とな
り、装置の信頼性の向上が図れる。

請求項（２）記載の発明に係る氷蓄熱装置では、蓄熱槽
内を蓄熱室と導出室とに仕切る仕切壁が設けられている
ことにより、蓄熱槽の蓄熱室に貯留されている氷の導出
室への混入が阻止され、氷が吸水手段及び製氷手段へ導
出することが確実に防止される。

請求項（３）記載の発明に係る氷蓄熱方法では、非蓄冷
材によって蓄冷材と氷とを分離して貯留するようにした
ことにより、氷が蓄冷材に混入することが阻止されて、
蓄熱槽内に貯留されている氷が吸水手段及び製氷手段に
導出することが防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における氷蓄熱装置の回路
図、第２図は本発明の第２実施例における氷蓄熱装置の
回路図である。 （１）・・・氷蓄熱装置 （２）・・・蓄熱槽 （２ａ）・・・仕切壁 （２ｂ）・・・蓄熱室 （２Ｃ）・・・導出室 （３）・・・吸水手段 ・・・製氷手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）製氷用の水や水溶液等からなる蓄冷材（Ｗ）及び
   蓄熱用の氷（Ｉ）を蓄える蓄熱槽（２）と、前記蓄熱槽
   （２）に少なくとも一端が連通し、蓄冷材（Ｗ）を導出
   する吸水手段（３）と、前記吸水手段（３）によって導
   出された蓄冷材（Ｗ）を過冷却状態まで冷却した後、こ
   の過冷却状態を解消して氷（Ｉ）を生成し、該氷（Ｉ）
   を前記蓄熱槽（２）に供給する製氷手段（４）とを備え
   、 前記蓄熱槽（２）内には、該蓄熱槽（２）内の蓄冷材（
   Ｗ）と氷（Ｉ）とを分離して貯留するように、比重量が
   蓄冷材（Ｗ）と氷（Ｉ）の中間値に設定された非蓄冷材
   （Ｏ）が貯留されていることを特徴とする氷蓄熱装置。
2. （２）製氷用の水や水溶液等からなる蓄冷材（Ｗ）及び
   蓄熱用の氷（Ｉ）を蓄える蓄熱槽（２）と、前記蓄熱槽
   （２）の側壁に少なくとも一端が接続し、蓄冷材（Ｗ）
   を導出する吸水手段（３）と、 前記吸水手段（３）によって導出された蓄冷材（Ｗ）を
   過冷却状態まで冷却した後、この過冷却状態を解消して
   氷（Ｉ）を生成し、該氷（Ｉ）を前記蓄熱槽（２）に供
   給する製氷手段（４）とを備え、 前記蓄熱槽（２）内には、該蓄熱槽（２）内の蓄冷材（
   Ｗ）と氷（Ｉ）とを分離して貯留するように、比重量が
   蓄冷材（Ｗ）と氷（Ｉ）の中間値に設定された非蓄冷材
   （Ｏ）が貯留されていると共に、 氷（Ｉ）を貯留する蓄熱室（２ｂ）と、該蓄熱室（２ｂ
   ）よりも吸水手段側に配置されて吸水手段（３）へ導出
   する蓄冷材（Ｗ）を貯留する導出室（２ｃ）とに蓄熱槽
   （２）を仕切る仕切壁（２ａ）が設けられていることを
   特徴とする氷蓄熱装置。
3. （３）蓄熱槽（２）に製氷用の水や水溶性液体等からな
   る蓄冷材（Ｗ）を貯留し、前記蓄熱槽（２）内の蓄冷材
   （Ｗ）を吸水手段（３）によって導出した後、この導出
   した蓄冷材（Ｗ）を製氷手段（４）によって過冷却状態
   まで冷却した後この過冷却状態を解消することにより氷
   （Ｉ）を生成し、この氷（Ｉ）を前記蓄熱槽（２）に貯
   留する一方、該蓄熱槽（２）内に、比重量が前記蓄冷材
   （Ｗ）と氷（Ｉ）の中間値に設定された非蓄冷材（Ｏ）
   を貯留することにより、この非蓄冷材（Ｏ）によって前
   記蓄冷材（Ｗ）と氷（Ｉ）とを分離して貯留することを
   特徴とする氷蓄熱方法。