JPH0543947B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ 本発明は、リキツドアイス用フリーザに関し、
特にスラリ様の流動性を示すリキツドアイスにて
冷熱を蓄熱する所謂リキツドアイス方式の氷蓄熱
システムに適用されるリキツドアイス生成用フリ
ーザに関する。

≪従来の技術≫ 住宅、ビル等の冷房シツテムについて、冷房用
熱源としての電力の使用時期を、電力需要のピー
ク時（一般には昼）からオフピーク時（一般には
夜）へ移行させるために、電力で発生させた冷熱
を水又は氷に蓄熱させる水蓄熱方式と氷蓄熱方式
とが開発されている。

これらの方式は、冷凍機等の冷熱発生装置と冷
水蓄熱槽又は氷蓄熱槽とからなり、夜間等の電力
を利用して冷熱を発生させ、この冷熱を冷水又は
氷として上記の蓄熱槽に貯留しておき、昼間等の
冷熱必要時に取出し冷房に使用するものである。
このように、これらの方式は、冷熱の発生と需要
とに時間的ずれを生じさせ、電力需要の昼夜のア
ンバランスあるいは季節的（夏・春秋の）アンバ
ランスの解消を図つている。

上記の冷水蓄熱方式と氷蓄熱方式とを比較した
場合、氷の潜熱を利用する後者は、前者と同量の
冷熱を、前者の蓄熱槽よりもはるかに小容量の蓄
熱槽で蓄熱できる利点を有するため、近年、この
氷蓄熱方式が広く採用されている。

この氷蓄熱方式は、氷を製造する立場から、一
般に、スタテイツク型とダイナミツク立とに大別
される。

スタテイツク型は、氷蓄熱槽内に冷媒流通用コ
イルを設置し、該コイルの周囲に氷を作るもの
で、ソリツドアイス方式とも呼ばれ、機構が単純
であることから、一般に広く採用されている。

一方、ダイナミツク型は、ハーベスト方式とリ
キツドアイス方式等の新方式が開発され、近年、
実用化に向けて開発活動が活発化している。

このハーベスト方式とは、製氷板に散水して板
状の氷を作り、これを砕いて破片状氷とし、この
破片状氷を氷蓄熱槽に貯留するものである。

また、リキツドアイス方式とは、水にグリコー
ル系等の不凍液を混合して水を過冷却状態とした
もので、この状態下では水は氷粒化し、いわゆる
ミゾレ状となてスラリ様の流動性を保持する。

≪発明が解決しようとする問題点≫ 前記のスタテイツク型の場合、氷蓄熱槽内に設
置する冷媒流通用コイルはコストが高く、特に氷
蓄熱槽が大型化するとイニシヤルコストの面で不
利となり、しかもこのコイルがあるために槽内清
掃が困難である。

また、前記ダイナミツク型のハーベスト方式の
場合、製氷板に作られた板状氷を破砕する工程が
必要であり、製氷工程が煩雑になる。

これに対し、リキツドアイス方式の場合、以上
のような問題はないが、次のような問題がある。

すなわち、リキツドアイス方式は、第４図に示
すように、氷蓄熱槽１から液輸送用ポンプ（以
下、第１のポンプ）２にてリキツドアイス３へ送
られると水と不凍液との混合液Ｌが、流路４内を
流下する間に、流路４の外側を流れるガス状冷媒
（例えば、フレオン）により例され、水と不凍液
との混合液Ｌ中の水が過冷却状態となつて氷粒化
し、リキツドアイスが生成される。このリキツ
ドアイスがスラリ輸送用ポンプ（以下、第２の
ポンプ）２′にて氷蓄熱槽１へ貯留される。一方、
流路４内の混合液Ｌを冷却して温度上昇したガス
状冷媒は、先ず圧縮器５で圧縮され、次いで凝縮
器６で液化され、受液器７に一旦貯液された後、
膨脹弁８にてガス化され、フリーザ３に供給され
る。従つて、フリーザ３内は、ガス状冷媒で加圧
された状態にあり、運転中でもかなりの高圧下に
あるが、運転停止後は外気温でガス状冷媒が加熱
され、膨脹して圧力は更に上昇する。例えば、運
転停止中に外気温が30℃近くにると、フリーザ３
内の圧力は20Kg／cm²程度に迄上昇する。このた
め、フリーザ３は耐圧構造のものでなければなら
ず、従来は円筒形の圧力容器が使用されており、
設備コストがかなり高かつた。

また、フリーザ３が円筒形の圧力容器の場合、
混合液Ｌの流路４も、第５図に示すような断面円
形のチユーブが使用される。そして、混合液Ｌ
を、最も効果的に冷却するためには、チユーブ内
壁に液膜を形成さてて流下させる必要があり、こ
の液膜を良好に形成させるためには、チユーブ内
壁を鏡面にしておく必要がある。しかし、断面円
形のチユーブ内壁の鏡面仕上げ処理は、技術的に
困難であり、設備コストの上昇に拍車をかけてい
た。

本発明は、このような従来のリキツドアイス方
式のフリーザが有している問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的は、フリーザを圧力容器とす
る必要がなく、しかも混合液流路の鏡面仕上げ処
理を容易に行うことができ、従つて設備コストが
大幅に削減できるリキツドアイス用フリーザを提
供するにある。

≪問題点を解決するための手段≫ 本発明は、上記の目的を達成するために、水平
断面や角形のフリーザ本体内に、垂直方向に複数
の板状体を平行に配置し、これらの板状体で区画
される複数の空間を交互に、水と不凍液との混合
液の流路と、液状冷媒の流路となるようにし、こ
の混合液の流路にはその上部に前記板状体の表面
に沿つて膜状に混合液を流下させるためのヘツダ
を備え、該混合液が流下する板状体の表面を鏡面
仕上げした。

≪作用≫ 本発明では、水平断面が角形のフリーザ本体内
を、複数の板状体を垂直方向に平行に配置するこ
とにより、複数の平行に並んだ水平断面が角形の
空間に区画される。

この空間の一つおきに水と不凍液との混合液
（以下、混合液）を流し、残りの一つおきの空間
に液状冷媒を流す。すなわち、複数の平行に並ん
だ水平断面が角形の空間の交互に、混合液の流路
と液状冷媒の流路を構成するのである。

そして、リキツドアイスを生成する際しては、
昼間等の冷熱使用時に冷熱が取出され、氷粒が融
解して氷蓄熱槽に貯留されている混合液を、液輸
送用ポンプ等を使用して本発明のフリーザに導
き、上記の混合液の流路となる空間にヘツダから
板状体の表面に沿つて膜状に流下させる。

一方、液状冷媒を、別途設けた冷却手段により
冷却し、液状冷媒用ポンプを使用して本発明のフ
リーザに導き、上記の液状冷媒の流路となる空間
に流す。

従つて、混合液は、上記の空間を流れる間に、
この空間の両隣りの空間を流れる液状冷媒により
冷却され、混合液中の水が過冷却状態となり、氷
粒化してリキツドアイスを生成する。混合液が流
下される板状体の表面は鏡面仕上げされているの
で、生成されたリキツドアイスは付着することな
く流下する。

このリキツドアイスは、スラリ輸送用ポンプ等
により氷蓄熱槽に送られ、貯留され、冷熱使用に
備えられる。

≪実施例≫ 以下、本発明の好適な実施例について、図面を
参照にして説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係るフリーザの
縦断面図で、３が水平断面が角形のフリーザ本体
であり、この内部に垂直方向に板状体９を複数枚
（ここでは４枚）平行に配置して、フリーザ本体
内を複数（ここでは５つ）の第１〜第５の空間１
０ａ〜１０ｅに区画する。これらの空かの上方
に、混合液のヘツダ１１と液状冷媒のヘツダ１２
を設け、下方にリキツドアイス１３と液状冷媒の
ヘツダ１４を設ける。そして第１、第３、第５の
空間１０ａ，１０ｃ，１０ｅの混合液のヘツダ１
１とをパイプ１５で、リキツドアイスのヘツダ１
３とをパイプ１６で各々連結し、第２、第４の空
間１０ｂ，１０ｄと液状冷媒のヘツダ１２とをパ
イプ１７で、液状冷媒のヘツダ１４とをバイプ１
８で各々連結する。従つて、第１実施例では、第
１、第３、第５の空間１０ａ，１０ｃ，１０ｅが
混合液の流路となり、第２、第４の空間１０ｂ，
１０ｄが液状冷媒の流路となる。

第２図は、第１実施例に係るフリーザの操作態
様例を示し、図中同一符号は同じ意味を有する。

第２図において、氷蓄熱槽１から第１のポンプ
２で送られて来る混合液Ｌは、先ずフリーザ本体
３の上方に設けられている混合液Ｌのヘツダ１１
に導入され、次いでパイプ１５を通り第１、第
３、第５の空間１０ａ，１０ｃ，１０ｅに導かれ
る。このとき、混合液Ｌが第１、第３、第５の空
間１０ａ，１０ｃ，１０ｅを構成する板状体９の
表面に沿つて液膜を形成しながら流下するよう
に、板状体９の面を予め鏡面仕上げ処理する。そ
して、パイプ１５の第１、第３、第５の空間１０
ａ，１０ｃ，１０ｅへの連結態様としては、パイ
プ１５の端部を各空間１０ａ，１０ｃ，１０ｅの
側壁部近傍へ配置し、そのパイプの下端部をスリ
ツト状孔あるいは多数の小孔を穿設し、そのスリ
ツト状孔等から側壁部上端へふきつけるようにす
る。

一方、液状冷媒は、熱交換器１９で冷却され、
液状冷媒用ポンプ（以下、第３のポンプ）２″に
よりフリーザ本体３の下方に設けられている液状
冷媒のヘツダ１４に導入され、パイプ１８を介し
て第２、第４の空間１０ｂ，１０ｄに送られ、第
２、第４の空間１０ｂ，１０ｄ内を上昇し、パイ
プ１７を介してフリーザ本体３の上方に設けられ
ている液状冷媒のヘツダ１２に集められる。液状
冷媒のヘツダ１２に集められた液状冷媒は、第３
のポンプ２″で抜出され、再び熱交換器１９で冷
却されて、上記の順路で循環される。

従つて、上記の第１、第３、第５の空間１０
ａ，１０ｃ，１０ｅ内を、板状体９の表面に沿つ
て液状膜を形成しながら流下する混合液Ｌは、こ
の第１、第３、第５の空間１０ａ，１０ｃ，１０
ｅと隣合う第２、第４の空間１０ｂ，１０ｄ内を
上昇する液状冷媒と板状体９をして間接的に向流
接触し、次第に温度低下して過冷却状態となり、
混合液Ｌ中の水が氷粒化してリキツドアイスと
なる。このようにして生成されたリキツドアイス
は、フリーザ本体３の下方に設けられているリ
キツドアイスのヘツダ１３に集められ、第２のポ
ンプ２′により氷蓄熱槽１へ送られ、貯留される。

なお、上記の液体冷媒を冷却するための熱交換
器１９は、例えば圧縮器５で圧縮され、凝縮器６
で液化され、受液器７に貯液された後膨脹弁８で
ガス化される冷媒（例えば、フレオン）にて運転
される。

また、液状冷媒を、第２図に示す操作態様例と
は逆に、フリーザ本体３の上方の液体冷媒のヘツ
ダ１２から下方の液体冷媒のヘツダ１４へ向けて
第２、第４の空間１０ｂ，１０ｄ内を流下させ、
第１、第３、第５の空間１０ａ，１０ｃ，１０ｅ
内を流下する混合液Ｌと間接的に並流接触させる
ようにすることもできる。このとき、液状冷媒
も、第２、第４空間１０ｂ，１０ｄを構成する板
状体９の表面に沿つて液膜を形成しながら流下さ
せることが冷却効率上好ましい。

向流接触と並流接触とでは生成されるリキツド
アイスの性状が異なるため、所望のリキツドアイ
スの性状に応じて向流接触、並流接触のいずれか
を選択すればよい。

第３図Ａ，Ｂは、本発明の第２実施例に係るフ
リーザを示し、第３図Ａが縦断面図、第３図Ｂが
横断面図である。

第２実施例では、フリーザ本体３の中間部を、
板状体９を平行に配置して、平行に並んだ第１〜
第５の空間１０ａ〜１０ｅに区画し、フリーザ本
体３の空〓を混合液のヘツダ１１とし、下方の空
〓をリキツドアイスのヘツダ１３とし、フリーザ
本体３の両側の空〓を液状冷媒のヘツダ１２，１
４とする。そして、板状体９を上方に延長させ、
混合液のヘツダ１１内に板状体９の上部により堰
９′を形成する。

第２実施例に係るフリーザの操作態様は、概略
第２図に示す通りであるが、混合液のヘツダ１１
に導入された混合液Ｌは、堰９′からオーバーフ
ローし、板状体９の表面に沿つて液膜を形成しつ
つ第１、第３、第５の空間１０ａ，１０ｃ，１０
ｅ内を流下し、液状冷媒のヘツダ１２から液状冷
媒のヘツダ１４へ向けて第２、第４の空間１０
ｂ，１０ｄ内を流れる液状冷媒と間接接触して冷
却され、リキツドアイスとなる。そして、この
リキツドアイスはフリーザ本体３の下方のリキ
ツドアイスのヘツダ１３に流れ込み、氷蓄熱槽へ
送られる。

≪発明の効果≫ 本発明では、リキツドアイス生成用冷媒として
液状冷媒を使用するため、リキツドアイス生成用
フリーザを圧力容器とする必要はなく、設備コス
トが安価となる。

また、圧力容器とする必要がないため、フリー
ザ本体を水平断面が角形のものとすることがで
き、かつフリーザ本体内を複数の板状体で区画す
るだけで混合液と液状冷媒の流路とすることがで
きるのである。また、水と不凍液との混合液と、
液状冷媒とが直接接触しないので、液状冷媒が希
釈されることなく、熱交換効率が高い。

しかも、混合液を良好に液膜化させるための鏡
面仕上げ処理は、板状体に施せばよいので、容
は、板状体に施せばよいので、容易に鏡面仕上げ
処理ができ、フリーザのイニシヤルコストが大幅
に低減する。

また、混合液と液状冷媒の流路は、水平断面が
角形のフリーザ本体内を板状で区画した水平断面
が角形の空間であるため、一度に多量の混合液と
液状冷媒を流すことができ、これにより一度に大
量のリキツドアイスを生成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るフリーザを
示す説明図、第２図は第１図に示すフリーザの操
作態様例を示す説明図、第３図Ａ，Ｂは本発明の
第２実施例に係るフリーザを示す説明図で、第３
図Ａが縦断面図、第３図Ｂが横断面図、第４図は
従来のリキツドアイス用フリーザを説明するため
の図で、第５図は第４図に示すフリーザの内部を
説明するための図である。 ３……フリーザ本体、９……板状体、１０ａ〜
１０ｅ……第１〜第５の空間、１１……混合液の
ヘツダ、１３……リキツドアイスのヘツダ、１
２，１４……液状冷媒のヘツダ、１９……熱交換
器、Ｌ……混合液、……リキツドアイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水平断面が角形のフリーザ本体内に、垂直方
   向に複数の板状体を平行に配置し、該板状体で区
   画される複数の空間を交互に、水と不凍液との混
   合液の流路と、液状冷媒の流路とし、前記混合液
   の流路にはその上部に前記板状体の表面に沿つて
   膜状に混合液を流下させるためのヘツダを備え、
   該混合液が流下する板状体の表面を鏡面仕上げし
   てなることを特徴とするリキツドアイス用フリー
   ザ。