JPH055409Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、空調用氷蓄熱を行う場合の製氷装置
に関する。

〔従来の技術並びに問題点〕

氷蓄熱空調システムにおける氷製造法は、大別
すれば、間接熱交換方式と直接熱交換方式が従来
より知られている。間接熱交換方式は、製氷用伝
熱管（熱交換器）を用いる方法であり、伝熱管内
（外）に低温の冷媒（ブライン、フレオン等）を
流し、管外（内）に氷を生成する方法である。他
方の直接熱交換方式は、冷媒ガスを水中に直接吹
き込む方式である。

伝熱管による間接方式では、被冷却液が水の場
合、生成した氷は管壁に着氷して生長する。この
場合、氷の熱伝導率は、悪いので着氷の厚みが増
すほど氷の生長速度が遅くなるという欠点があ
る。氷の生長を促進するためには冷媒温度も着氷
の厚みが増すほど下げる必要があり、このために
冷凍機の成績係数（COP）が下がる欠点をもつ。
また、水槽内での氷の充填率（IPF）はあまり大
きくできなく、せいぜい20〜30％程度である。し
たがつて蓄熱効率は普通の蓄熱水槽（冷水蓄熱）
に比べてあまり良くはならない。

このため、伝熱管方式ではあるが、管壁に着氷
させない方式として、被冷却液にエチレングリコ
ール等の不凍液を混ぜる方式が最近注目されてい
る。この方式では伝熱面に着氷することなくシヤ
ーベツト状の氷が被冷却液の液中に生成する。こ
のため、氷の充填率（IPF）を50〜60％にまで高
めることができる。しかし、氷の生成に伴つて被
冷却液中のエチレングリコール濃度が高くなるの
で冷媒温度はこれに伴つて−10〜−20℃程度へと
徐々に下げなければならない。このため、冷凍機
の成績係数（COP）が低下するという問題があ
る。さらに、伝熱管表面は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管壁に
着氷するので、熱交換器は自ずと高価なものにな
る。

一方、直接熱交換方式では、冷媒温度は０℃近
い温度で使用できるので、冷凍機の成績係数は上
がる。また、金属の伝熱面を持たないので着氷に
よる氷塊の発生はなく、従つて氷充填率は50〜60
％程度となる。しかし、冷媒ガス中に氷が入り、
フロンと水とが反応して腐食性の塩素ガスを発生
するという問題が生ずる。

本考案は、かような問題点をもつ従来の製氷法
に代わる新規な蓄熱水用製氷装置の開発を目的と
してなされたものである。

〔考案の構成〕

前記の目的を達成せんとする本考案の要旨とす
るところは、蓄熱水槽の上部に保水性の無端ベル
トを回動可能に設置し、この無端ベルトの一部を
蓄熱水槽の水面下に浸漬するかまたはこの無端ベ
ルトに蓄熱水槽の水を散布する手段を設け、無端
ベルト表面の付着水膜に向けて低温低湿空気を噴
射するノズルを設置した蓄熱用製氷装置である。

すなわち、蓄熱水槽の水の一部を空気中を回動
する無端ベルトの表面に保水させて水膜にして移
動させつつ、この水膜に対して低温低湿空気（例
えば露点温度が−５℃以下、湿球温度が−１℃以
下の低温低湿空気）を大気圧下もしくは大気圧以
下で直接的に吹付け、この気液直接接触によつて
該水膜の表面に氷層を生成させ、この水と氷の複
合相の流体を該蓄熱水槽に戻すようにしたもので
あり、従来のような冷媒と被冷却水とを熱交換し
て氷を製造するのとは異なり、低温低湿空気と水
膜流とを直接的に大気圧下または大気圧以下のも
とで気液接触させることによつて、水膜を低温空
気で冷却すると共に水膜から水を低湿空気に蒸発
させて蒸発潜熱を奪熱するという二重の冷却効果
によつて水膜の表面部に薄氷層を形成させる点に
特徴がある。

本考案で使用する低温低湿空気を製造するには
コンプレツサー、ドレン抜きを備えた空気タンク
および空気冷却器を空気の流れの順に設置してな
る設備を使用するのが好適である。あた、除湿剤
を使用した公知の除湿装置および／または冷却除
湿器を単独または複合してなる設備を使用するこ
ともできる。無端ベルト上の水膜と気液接触させ
たあとの排気は再び空気処理設備に循環させるこ
ともできる。そのさい、気液接触をフード内で実
施して排気を取り出し易くすることもできる。

保水性の無端ベルトに水膜を形成させるには、
回動する無端ベルトの一部を蓄熱水槽の水面下に
浸漬して行つてもよいし、また蓄熱水槽の水をポ
ンプで汲み上げたうえ、無端ベルトに散布しても
よい。無端ベルトは、布、金網、エキスパンドメ
タル等の保水性を有し且つ可撓性のものであれば
本考案で使用できる。

以下に本考案の内容を図面の実施例に従つて具
体的に説明する。

〔実施例〕

第１図は本考案に従う蓄熱用製氷装置の全体を
示しており、蓄熱水槽１の上部において、回転ド
ラム２をその一部が水面に浸漬するように設置す
ると共に、ロール３を水面より上方に配置し、こ
の回転ドラム２とロール３の間に保水性の無端ベ
ルト４を張り渡した構成を示している。これによ
り、回転ドラム２を矢印の方向に回転すると無端
ベルト４は蓄熱水槽１内の水をその表面に付着さ
せたままロール３の方向に移動することになる。
そして、この付着水膜をもつて移動する無端ベル
ト４の表面に空気は噴射されるような位置関係で
空気噴射ノズル５ａ，５ｂが設置されている。こ
の空気噴射ノズル５ａ，５ｂには後述のようにし
て製造した低温低湿空気（例えば露点温度が−５
℃以下、湿球温度が−１℃以下の低温低湿空気）
が供給され、これによつて無端ベルト上の水膜表
面には氷が生成する。生成した氷はロール３の側
に取り付けたエツジ６によつて無端ベルト４から
掻き落とされ、蓄熱水槽１内に落下する。

空気噴射ノズル５ａ，５ｂに供給する低温低湿
空気は、コンプレツサー８、空気タンク９および
冷凍機ユニツトの蒸発器である空気冷却器１１か
らなつている。図示の例では空気冷却器１１の前
に空冷ラジエーター１０を更に配置した例を示し
ている。コンプレツサー８は周囲空気を吸引する
か、または図示例のように気液接触を終えた排気
を吸引し、これを圧縮して空気タンク９にいつた
ん蓄える。この空気タンク９内の圧力は圧力調整
弁１２によつて所定の圧力例えば６気圧に維持す
る。空気タンク９にはドレン抜きトラツプ１３を
取付け、圧縮によつて生成したドレンをタンク内
から排出する。この圧縮空気を次に冷凍機ユニツ
トの空気冷却器１１によつて冷却し更に除湿する
のであるが、その前に空冷ラジエーター１０によ
つて周囲温度近くまで予め冷却することにより、
冷凍機ユニツトの負荷を低減することができる。
冷凍機ユニツトは、蒸発器としての空気冷却器１
１と凝縮器１４との間に冷媒を循環させて冷凍サ
イクルを形成する通常のユニツトであり、圧縮機
１５によつて圧縮した冷媒を凝縮器１４で凝縮し
て冷却水または空気に放熱し膨張弁１６でその液
冷媒を絞つたうえ、蒸発器である空気冷却器１１
で膨張蒸発させて被処理空気から抜熱する。この
抜熱によつて空気冷却器１１を通過する圧縮空気
は強制冷却される。そして、この冷却に伴つて空
気中の湿分が凝縮する。凝縮した湿分はドレント
ラツプ１７によつてドレンとして分離され、さら
にミストセパレータ１８において同伴するミスト
が分離され、低温低湿の高圧空気が製造される。
この低温低湿高圧空気は前記の空気噴射ノズル５
ａ，５ｂに供給されて無端ベルト４の付着水膜に
向けて噴射される。そのさい、この気液接触は大
気圧または大気圧以下の圧力の空気中で行われる
から、噴射による膨張によつて一層低温となり、
前述の露点温度：−５℃以下で湿球温度：−１℃
以下という要件を満足した低温低湿空気となつて
水膜と接触する。

なお、前記の空気処理設備において、空気タン
ク９の圧縮空気（ドレンを排出したあとの６気圧
の低湿空気）を１気圧強に戻して空気冷却器１１
に送り、この空気冷却器１１で乾球温度２℃程度
まで冷却した場合にも露点温度：−５℃以下で湿
球温度：−１℃以下の１気圧の空気を作ることが
できる。この空気をそのまま空気噴射ノズル５
ａ，５ｂに供給しても前記と同様の製氷ができ
る。いずれにしても、冷凍機ユニツトにおける空
気冷却器１１では冷媒温度は０℃以下にまで下げ
る必要はない。

第１図ではフード２０を蓄熱水槽１の上部に設
けたうえ、このフード２０内で気液接触を行わ
せ、そして、このフード２０の排気を排気口２１
からコンプレツサー８に強制循環させる例を示し
ているが、この場合にはフード２０内は大気圧よ
り低い圧に維持することもでき、また排気の持つ
冷熱を有効に再利用できる。排気に同伴する湿分
（水膜から蒸発した湿分）は空気タンク９や空気
冷却器１１でドレンとして分離される。

また、無端ベルト４に付着させる水の温度は低
い方か望ましく、運転の初期などではこの水を約
１℃にまで冷却しておくのが望ましい。このため
蓄熱水槽１内を堰２２で冷却部分と氷蓄熱部分と
を区分けし、氷蓄熱部分の下部の水をポンプ２３
によつて冷水部分に循環させると共にその循環路
に冷却器２４を介装して強制冷却してから冷水部
分に供給するとよい。

第２図は、回転ドラム２の全体を水面より上に
設置し、水槽のポンプ２３によつて散水ノズル２
５に導き、この散水ノズル２５から無端ベルト４
の表面に散水して、無端ベルト４の表面に水膜を
形成するようにした以外は、第１図と実質上同じ
構成の本考案に従う製氷装置を示している。この
場合には第１図の堰２２は設けなくてもよく、水
槽の全域を氷蓄熱槽に利用することができる。

なお、第２図のように、散水ノズルを使用する
場合には、無端ベルトの構造を、低の浅い多数の
パレツトをキヤタピラ状に連接した構造とし、各
パレツト内に散水ノズルから水を供給してその中
に貯留したまま搬送させ、この搬送中のパレツト
内の水表面に対して低温低湿空気を噴射する方式
とすることもできる。

〔作用効果〕

本考案は、無端ベルト上を移動する水膜に対し
て低温低湿空気を大気圧下または大気圧以下のも
のとで直接的に接触させて水膜表面に薄氷層を生
成させるものであり、低温低湿空気との接触によ
る水膜の冷却に加え水膜表面からの水の蒸発によ
る潜熱の抜熱による一層の冷却効果を氷の生成に
利用するものである。したがつて、水膜の表面が
熱交換面であるから伝熱面に着氷するといつた問
題は全く生じない。また、被冷却液には真水がそ
のまま使用でき、不凍液の使用などは特に必要で
はない。そして、生成した氷は微細な形態とな
り、被冷却液の循環によつて蓄熱水槽内にはシヤ
ーベツト状の状態で氷蓄熱ができ、氷充填率60％
以上に高めることができる。また、コンプレツサ
ーと空気タンクによる空気の圧縮とドレン抜きを
採用することによつて、冷凍機の空気冷却器では
冷媒温度は０℃以上でよく、冷凍機の成績係数は
従来方式に比べて著しく高くなる。さらに本考案
による無端ベルトは伝熱面の作用はしないので、
布や金網などの保水性または貯水性の材料であれ
ばよく、安価な材料で構成することができ且つ装
置構成が極めて単純であるから操作性がよくまた
故障が生ずるおそれも少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に従う製氷装置を示す機器配置
系統図、第２図は本考案に従う製氷装置の他の例
を示す機器配置系統図である。 １……蓄熱水槽、２……回転ドラム、３……ロ
ール、４……無端ベルト、５……空気噴射ノズ
ル、６……氷掻き落とし用エツジ、８……コンプ
レツサー、９……空気タンク、１０……空冷ラジ
エーター、１１……空気冷却器、１７……ドレン
トラツプ、１８……ミストセパレータ、２０……
フード、２３……循環ポンプ、２４……冷却器、
２５……散水ノズル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 蓄熱水槽の上部に保水性の無端ベルトを回動
   可能に設置し、この無端ベルトの一部を蓄熱水
   槽の水面下に浸漬するかまたはこの無端ベルト
   に蓄熱水槽の水を散布する手段を設け、この無
   端ベルト表面の付着水膜に向けて空気を噴射す
   るノズルを設置し、他方、空気の除湿と冷却を
   行う設備を別途に設け、この設備によつて得ら
   れた低温低湿の空気を前記のノズルに圧送する
   管路を設け、このノズルから露点温度が−５℃
   以下で湿球温度が−１℃以下の空気を前記付着
   水膜に向けて噴射するようにした蓄熱用製氷装
   置。 (2) 空気の除湿と冷却を行う設備は、コンプレー
   サー、ドレン抜きを備えた空気タンクおよび空
   気冷却器を空気の流れの順に設置してなる実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の蓄熱用製氷装
   置。 (3) ノズルからの低温低湿空気の噴射は蓄熱水槽
   の上部に設けられたフード内で行われ、このフ
   ード内の排気が空気の除湿と冷却を行う設備に
   取入れられる実用新案登録請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の蓄熱用製氷装置。