JPH0561539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水の結氷、解氷時の潜熱の放出およ
び吸収を利用して、冷熱を蓄冷または冷熱の取り
出しを行う氷蓄冷装置に関する。

〔従来の技術〕

製氷装置の冷媒の冷熱を氷蓄冷水槽に氷の状態
で貯わえておき必要時に解氷して冷熱を取り出し
て冷房に利用するものとしてはS62年２月19日発
行「氷蓄熱技術」発行者・社団法人・日本冷凍協
会・８頁がある。第１０図に基ずいて説明する
と、通常冷房時は製氷用ヒートポンプ１からの冷
媒を管路９を通して冷媒／水熱交換器２を通し、
管路１１によりブラインポンプ５を導き、管路１
４により製氷用ヒートポンプに送る。一方、空調
装置側では、空調器２０を出た冷却水は管路２５
を通つて冷媒／水熱交換器に入り、冷媒により冷
却されて、管路２９を通り冷水ポンプ２１により
管路２４を経て空調器２０に送られる。

製氷過程（夜間の安い電力料金時に氷蓄冷水槽
に冷熱を貯わえる。）では、製氷用ヒートポンプ
からの冷媒を三方弁６により、管路１０に通し氷
蓄冷水槽３の製氷コイル４に導入する。製氷コイ
ルの外側には水が満たされており、この水は冷媒
の冷熱により冷されコイルの外周から外側へ氷結
してゆく、製氷コイルを出た冷媒は、管路１２、
ブラインポンプ５管路１４を経て製氷用ヒートポ
ンプに戻る。かようにして冷熱を得た冷媒は製氷
コイルに連続して流れ込むから、氷蓄冷水槽は冷
媒の冷熱が氷として貯わえられる。

冷熱を取出す解氷過程では、空調用の水を管路
２７から氷蓄冷水槽に送水し氷蓄冷水槽の氷を融
かしつつ、冷水となつて管路２８、三方弁２３、
管路２４を経て空調器２０に至り冷熱を放出して
温水となり管路２５，２７を経て再び氷蓄冷水槽
に入る。このようにして氷蓄冷水槽に貯わえられ
た冷熱は冷水として取り出され、部屋の冷房に利
用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述のような従来技術では、製氷コイ
ルは螺旋管や蛇行管を使用していること、また、
解氷は空調用冷却水（または解氷水）を氷に接触
させて行うから結氷率を大きくすると、氷と解氷
水との接触面積が小さくなるため氷蓄冷水槽内に
解氷水を導入することが困難となり、冷熱の取り
出し効率が悪くなるから冷熱の蓄積量を大きくで
きない。

また前日に氷が融け残つた状態で蓄冷すると製
氷コイルに付着した氷のために伝熱効率が悪いか
ら蓄冷に長時間かかるという問題がある。解氷す
る方法として冷媒を加熱し、熱媒体として製氷コ
イルに循環させる方法があるが、氷は製氷コイル
の管壁を通して間接的に融かされるから解氷効率
が悪く、また前日に氷４０が融け残ると第１１図
の中段の状態になり、かかる状態で蓄冷すると氷
の内部に第１１図下段のように閉塞された水部４
１ができ製氷が進むにつれて水部の内圧が上り、
製氷コイルの伝熱管４を押し潰してしまうという
問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記のような問題点を解決しようとす
るもので、一つの発明は、パネル型製氷コイルを
内設した氷蓄冷水槽のパネル型製氷コイルに熱媒
体を通しつつ、一方空調機の冷却水を氷蓄冷水槽
に通してパネル間に〓間なく形成された氷ブロツ
クを製氷コイルに沿つて解氷し、パネルの両側に
連続した解氷部分が形成された後、熱媒体の供給
を止めて、空調機の冷却水のみを氷蓄冷水槽に通
して解氷を行い冷熱を効率よく取り出すことを特
徴とする氷蓄冷装置における冷熱取り出し方法で
ある。

他の一つは上記発明の方法を製氷ヒートポンプ
を用ちいた氷蓄冷装置に具体化したものでその特
徴とするところは、製氷用ヒートポンプ１、製氷
用ヒートポンプ１からの冷媒と空調機の冷却水と
の熱交換器２、パネル型製氷コイルを内設した氷
蓄冷水槽３、製氷用ヒートポンプに冷媒を供給す
るブラインポンプ５を配管により連設した製氷ヒ
ートポンプを用いた氷蓄冷装置に、熱交換器２か
らブラインポンプ５に至る管路１１のブラインポ
ンプ５の手前に設けられた三方弁７と、ブライン
ポンプ５から製氷用ヒートポンプ１に至る管路１
４の途中に設けた三方弁８と、三方弁８と管路１
１の間を連結するバイパス管路１５を設けたこと
にある。

更に他の一つは、上記発明の方法を直接膨張式
冷凍装置を用ちいた氷蓄冷装置に具体化したもの
で、その特徴とするところは、コンプレツサー４
５、凝縮器４６、受液器４７、冷媒と空調機の冷
却水との熱交換器２、パネル型製氷コイル４を内
設した氷蓄冷水槽３を配管により連設した直接膨
張式冷凍装置を用いた氷蓄冷装置に、受液器４７
からパネル型製氷コイル４の入口に至る管路５１
から分岐して管路５１に戻る管路５５と、管路５
１から分岐してパネル型製氷コイル４の出口に至
る管路５２と、該管路５２から分岐して熱交換器
２からコンプレツサー４５に至る管路４８に至る
バイパス管路５３と、該管路５３から分岐して熱
交換器２の入口に至る管路５４と、管路５５の途
中に設けた弁４２と、管路５２の途中に設けた弁
４１と、管路５３の途中に設けた弁４０と、管路
５４に設けた膨張弁４４を設けたことにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基ずいて説明す
る。第１図は本発明の方法を製氷用ヒートポンプ
を使用した氷蓄冷装置に適用した実施例で氷蓄冷
水槽の製氷コイルは第５図に示すように伝熱管１
６を複数段曲げ加工して形成し、各段の伝熱管間
を伝熱板１７で塞ぎ全体をパネル状に形成してあ
る。本発明の方法を実施するための管路として冷
媒を加熱した熱媒体をブラインポンプ５により循
環させるために冷媒／水熱交換器からブラインポ
ンプに至る管路１１とブラインポンプから製氷用
ヒートポンプに至る管路１４の間にバイパス管路
１５を設け、ブラインポンプの吸入側管路と管路
１１の交点に三方弁７を、管路１４とバイパス管
路の交点に三方弁８を設けている。

第２図は通常の冷暖房運転の説明図であり、冷
媒の流れを太線で示してある。作用は従来装置と
同一であるので省略する。

第３図は蓄冷運転の説明図であり、冷媒の流れ
を太線で示してある。作用は従来装置と同一であ
るので省略する。なおパネル型製氷コイルの結氷
状態を示したのが第７図であり、第７ａ図は初期
の状態で結氷４０は伝熱管周辺に発生する。第７
ｂ図は結氷完了時の状態であり、結氷はパネル全
体に及ぶ。そして、パネル間に氷ブロツクが〓間
無く形成される。パネル型製氷コイルの伝熱板は
伝熱を促進するフインの働きをするので高効率の
蓄冷が可能である。第４図は本発明の管路を使用
して行う冷熱取り出し運転時の説明図であり、運
転はまず製氷ヒートポンプを暖房運転に切替え、
冷媒を加熱して熱媒体とし、然る後に製氷ヒート
ポンプを停止する。次に三方弁７，６，８を矢印
の流れとなるよう操作し、プラインポンプを運転
すると熱媒体は矢印のような管路を通つて循環す
る。氷蓄冷水槽では製氷コイルのパネル全体が伝
熱体となりパネルに結氷した氷を融かす。解氷の
初期は熱媒体の循環によつて結氷をパネル側から
融かすと同時に空調機の冷却水を管路２７，２８
を経由して循環してパネルの外側から融かす。そ
の後、第８ａ図に示すように、パネルの両側の氷
が融けてパネルの両側に連続した解氷部分が形成
される。そして、この解氷部分を通して空調機の
冷却水が流下するようになる。かかる状態になる
と氷と空調機の冷却水の接触面積が増加するとと
もに空調機の冷却水の流量が増大するから解氷効
率が飛躍的に向上する。解氷効率が良くなつた時
点で、熱媒体側の運転を止め、空調機の冷却水の
循環のみで解氷を継続する。以上のように解氷が
効率よく行なわれるから従来装置に比し高い冷熱
取出能力が維持できる。

また、製氷コイルをパネル型としてあるので伝
熱管の周辺に閉塞された水部が生ずることがない
ので、伝熱管が水圧で押し潰されることもない。

第９図は本発明の方法を直接膨張式冷凍装置を
使用した氷蓄熱装置に適用した実施例で、氷蓄冷
水槽の製氷コイルは前述の実施例のものと同一の
ものを使用している。上記の直接膨張式冷凍装置
を使用した氷蓄冷装置は、コンプレツサー４５、
凝縮器４６、受液器４７、冷媒と空調機の冷却水
との熱交換器２、パネル型製氷コイル４を内設し
た氷蓄冷水槽３を配管により連設した直接膨張式
冷凍装置を用いた氷蓄冷装置で、受液器４７から
パネル型製氷コイル４の入口に至る管路５１の途
中には膨張弁４３が設けられている。

本発明の方法を実施するために管路５１から分
岐して管路５１に戻る管路５５と、管路５１から
分岐してパネル型製氷コイル４の出口に至る管路
５２と管路５２から分岐して冷媒／水熱交換器２
の出口からコンプレツサー４５に至る管路４８に
連結する管路５３と管路５３から分岐して冷媒／
水熱交換器２の入口に至る管路５４と冷媒／水熱
交換器２の空調機の冷却水入口管路２５と冷媒／
水熱交換器２の空調機の冷却水の出口管路２６と
管路２６から分岐して氷蓄冷水槽３の空調機の冷
却水の入口に至る管路２７と氷蓄冷水槽の空調機
の冷却水出口管路２８を設け、管路５３，５２，
５５の途中に弁４０，４１，４２を設け、管路５
４に膨張弁４４を設けている。

通常冷房運転は弁４０と、４２を閉じ、弁４１
と開とし、コンプレツサ４５を運転して冷媒を管
路５２→５４→４８を通し、冷媒／水熱交換器を
蒸発器とし空調機の冷却水を冷やして冷房を行
う。

蓄冷運転は弁４１，４２を閉じ、弁４０を開と
し、冷媒を感路５１→５３→４８を通し、氷蓄冷
水槽のパネル型製氷コイルを蒸発器とし氷蓄冷水
槽の水を結氷して氷として冷熱を貯わえる。

冷熱の取り出し運転は弁４０，４１を閉じ、弁
４２を開とし、膨張弁４３を閉じ、４４を開とし
高圧高温の熱媒体（冷媒）を氷蓄冷水槽のパネル
型製氷コイルに通し氷蓄冷水槽の氷を融かす。冷
熱を得た熱媒体は膨張弁４４により減圧された冷
媒／水熱交換器で蒸発気化して空調機の冷却水を
冷却する。気化したガスはコンプレツサに至る。
一方空調機の冷却水は冷媒／水熱交換器で冷却さ
れ管路２７を通つて氷蓄冷水槽に入り氷を融かし
て更に冷熱を得て管路２８を通つて空調器に至り
冷房に使用される。本実施例においても氷蓄冷水
槽の氷は伝熱管を通る熱媒体と空調機の冷却水の
両面から解氷されるから解氷効率は従来装置に比
して飛躍的に向上する。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成してあるから氷蓄冷
水槽から冷熱の取り出しが効率よく行なわれ、ま
た製氷コイルの伝熱管が氷中の圧力水によつて押
し潰されるという事故も発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を製氷用ヒートポンプを
使用した氷蓄冷装置に適用した実施例の回路図、
第２図は第１図における通常冷房運転の説明図、
第３図は第１図における蓄冷運転の説明図、第４
図は第１図における解氷運転の説明図、第５図乃
至第６図はパネル型製氷コイルの正面図と側面
図、第７ａ図乃至第７ｂ図はパネル型製氷コイル
の結氷状態の説明図、第８ａ図乃至第８ｂ図はパ
ネル型コイルの解氷状態の説明図、第９図は本発
明の方法を直接膨張式冷凍装置を使用した氷蓄冷
装置に適用した実施例の回路図、第１０図は従来
の氷蓄冷装置の回路図、第１１図は従来の伝熱コ
イルが閉塞水の圧力によつて押し潰される状況を
説明する説明図である。 １……製氷用ヒートポンプ、２……冷媒／水熱
交換器、３……氷蓄冷水槽、４……製氷コイル
（又はパネル型製氷コイル）、５……ブラインポン
プ、２０……空調機、２１……冷水ポンプ、７，
８……三方弁、１５……バイパス管路、１６……
伝熱管、１７……伝熱板、４０，４１，４２……
弁、４３，４４……膨張弁、４５……コンプレツ
サ、４６……凝縮器、４７……受液器、５３……
バイパス管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パネル型製氷コイルを内設した氷蓄冷水槽の
   パネル型製氷コイルに熱媒体を通しつつ、一方空
   調機の冷却水を氷蓄冷水槽に通してパネル間に〓
   間なく形成された氷ブロツクを製氷コイルに沿つ
   て解氷し、パネルの両側に連続した解氷部分が形
   成された後、熱媒体の供給を止めて、空調機の冷
   却水のみを氷蓄冷水槽に通して解氷を行い冷熱を
   取り出すことを特徴とする氷蓄冷装置における冷
   熱取り出し方法。 ２ 製氷用ヒートポンプ１、製氷用ヒートポンプ
   １からの冷媒と空調機の冷却水との熱交換器２、
   パネル型製氷コイルを内設した氷蓄冷水槽３、製
   氷用ヒートポンプに冷媒を供給するブラインポン
   プ５を配管により連設した製氷ヒートポンプを用
   いた氷蓄冷装置に、熱交換器２からブラインポン
   プ５に至る管路１１のブラインポンプ５の手前に
   設けられた三方弁７と、ブラインポンプ５から製
   氷ヒートポンプ１に至る管路１４の途中に設けた
   三方弁８と、三方弁８と管路１１の間を連結する
   バイパス管路１５を設けて成る氷蓄冷装置におけ
   る冷熱取り出し装置。 ３ コンプレツサー４５、凝縮器４６、受液器４
   ７、冷媒と空調機の冷却水との熱交換器２、パネ
   ル型製氷コイル４を内設した氷蓄冷水槽３を配管
   により連設した直接膨張式冷凍装置を用いた氷蓄
   冷装置に、受液器４７からパネル型製氷コイル４
   の入口に至る管路５１から分岐して管路５１に戻
   る管路５５と、管路５１から分岐してパネル型製
   氷コイル４の出口に至る管路５２と、該管路５２
   から分岐して熱交換器２からコンプレツサー４５
   に至る管路４８に至るバイパス管路５３と、該管
   路５３から分岐して熱交換器２の入口に至る管路
   ５４と、管路５５の途中に設けた弁４２と、管路
   ５２の途中に設けた弁４１と、管路５３の途中に
   設けた弁４０と、管路５４に設けた膨張弁４４を
   設けて成る氷蓄冷装置における冷熱取り出し装
   置。