JPH0610549B2 - 氷水利用冷房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、冷房装置に関し、特に氷による大冷却能力
と、水の循環による低運転費とを巧みに適応させた氷水
利用冷房装置に関するものである。

《従来の技術》 住宅，ビル等の冷房及び除湿を行う冷房方式において、
従来は冷水又は氷により冷熱を蓄積し、この冷熱を冷水
として取出し、冷房機や熱交換器等の冷房負荷に冷水を
循環させる方式が主流であった。

しかし、この方式では、例えば第３図に示すように、氷
蓄熱槽１からポンプ２を介して冷房負荷３に至る間に、
４°〜５゜Cの冷水が７゜C程度に昇温してしまう。

この冷水が、冷房負荷３で冷房利用に付され、１２゜C程
度まで昇温して氷蓄熱槽１に循環される。従って、冷房
負荷３での冷熱利用温度差は高々５゜C程度であり、冷房
能力は極めて低い。

この方式で、冷房負荷３の冷却能力を高めるためには、
冷房負荷３内は勿論、氷蓄熱槽１から冷房負荷３，冷房
負荷３から氷蓄熱槽１に至る配管を太径のものとし、か
つポンプ２の能力及び動力を大きくして、大容量の冷水
を循環させる必要がある。

そこで、最近、上記の方式に代えて、リキッドアイス
（氷粒と水とのシャーベット状混合体）により冷熱を蓄
積し、このリキッドアイスを直接冷房負荷に循環させる
方式が注目されて来ている。

この方式では、リキッドアイス中の氷粒が潜熱を有する
ため、上述の冷水を循環させる方式に比し、冷却能力が
高く、冷却負荷内はもとより、氷蓄熱槽から冷房負荷，
冷房負荷から氷蓄熱槽に至る配管を細径のものとするこ
とができるばかりでなく、これらの配管に設置するポン
プで少能力，少動力のものとすることができる。

《発明が解決しようとする課題》 しかし、上記のリキッドアイスを直接冷房負荷に循環さ
せる方式においては、氷粒を含み、かつ０゜C以下という
極く低温のリキッドアイスが配管内を流れるため、氷粒
の衝撃や、極く低温に耐える材質の配管を用いる必要が
ある。

ところが、かかる材質の配管は、コストが高く、冷房負
荷に内蔵される配管（すなわち直線にすれば非常に長い
コイル）をすべてこの高コストの管材で製作すれば、設
備費の低減化を図ることができない。

一方、製管技術等の改良により低コストの管材が提供で
きたとしても、リキッドアイスを直接冷房負荷に循環さ
せる方式では氷粒が配管の内部や、配管の接続部等で詰
まり、冷却能力を低下させたり、時には装置を停止させ
る事故を起こすことがある。

加えて、リキッドアイスを直接冷房負荷に循環させる方
式では、冷房負荷の負荷変動が大きい場合、不経済とな
ったり、即応できない等の問題がある。

すなわち、冷房負荷が小負荷の時は、リキッドアイス中
の氷粒は融解せずに氷蓄熱槽と冷房負荷とを循環するこ
とになり、冷水を冷房負荷に循環させる方式に比し、ポ
ンプの動力費が増加する。

逆に冷房負荷が大負荷の時は、氷蓄熱槽内のリキッドア
イスが急速に融解消失し、所要時間の冷房ができなくな
る。この大負荷を見込んで、氷蓄熱槽の容量を大きくす
れば、設備費の低減化が図れない。また、冷房負荷時に
リキッドアイスの生成をも行うことが考えられるが、リ
キッドアイスの生成に安価な夜間電力を使用するという
利点が消失するのみならず、氷蓄熱槽内の水は製氷装置
へ、リキッドアイスは冷房負荷へ、各々所要量だけ送ら
なければならず、制御系が極めて複雑となる。

本発明は上記した問題点に鑑みなされたもので、その目
的とするところは、氷による大冷却能力と、水の循環に
よる低運転費とを巧みに適応させた氷水利用冷房装置を
提案することにある。

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明に係る氷水利用冷房
装置は、氷蓄熱槽又は製氷機に主配管の流入出端を接続
し、該主配管を介して該氷蓄熱槽又は製氷機内の氷と水
を循環させてなり、かつ、該主配管の所定位置に水のみ
を通過可能とする氷水分離手段を介して冷房負荷を連繋
してなることを特徴とするものである。

《作用》 本発明では、氷蓄熱槽又は製氷機から、破片状の氷（以
下、氷片）を含む水あるいはリキッドアイスを主配管へ
流す。

主配管中を流れる氷片含有水あるいはリキッドアイス
は、その主配管の所定位置に設けられた氷水分離手段で
氷片あるいはリキッドアイス中の氷粒が分離され、冷水
のみが冷房機や熱交換器等の冷房負荷に送られ、冷熱利
用に付され昇温し、再び上記の主配管に戻る。

このようにして冷房負荷へ送られ、冷熱利用に付された
後の昇温水は、主配管内の氷片あるいは氷粒を次第に融
解し、ついには主配管内を昇温水のみとする。そして、
蓄熱槽又は製氷機に戻り、夜間等の冷房負荷停止時ある
いは昼間等の冷房負荷運転中に製氷用として再使用され
る。

このように、冷房負荷へは冷水のみが供給されるため、
冷房負荷内での氷粒の詰まり等は生じない。しかも主配
管中（冷房負荷の近傍まで）は冷水内に氷片等を含んで
いるため略０℃を保つ。

《実施例》 第１図は、本発明に係る氷水利用冷房装置の好適な実施
例を示し、本例では１基の氷蓄熱槽１に対し、３基の冷
房負荷３ａ〜３ｃを配設している。

具体的には、氷蓄熱槽１内に氷及び水を共に汲み出し可
能な氷水ポンプ４を配設し、その氷水ポンプ４に主配管
５の流入側端部を連結している。一方、主配管５の流出
側端部は、氷蓄熱槽１の上方部に位置され、主配管５内
を循環されてきた氷並びに水を再び氷蓄熱槽１に戻すよ
うになっている。

また、主配管５の所定位置には氷水分離手段たる氷水分
離器６が配設されている。そして、この氷水分離器６の
先端部には、往管７を介して第１の冷却負荷３ａが接続
されている。また、第１の冷房負荷３ａと、主配管５と
の間には上記した往管７と並列に復管８が渡設されてい
る。そして、上記した氷水分離器６，往管７，第１の冷
房負荷３ａ並びに復管８にて主配管５内の冷水を分岐す
るとともに循環させる経路を構成する。そして、その循
環を強制的に行わせるために、復管８の中間位置に水ポ
ンプ９を配設している。

同様に、第２，第３の冷房負荷３ｂ，３ｃも、氷水分離
器６，往管７，復管８，水ポンプ９によりそれぞれ主配
管５に連繋されている。

さらに各部について詳述すると、主配管５の側壁の所定
位置には開口部５ａが穿設され、その開口部５ａに連続
して外方に突出する連結管５ｂ（上記した往管７の系よ
りは大径）が一体的に突出形成されている。

また、氷水分離器６は、先端にいくにしたがって徐々に
縮径されるレデュース管６ａと、そのレデュース管６ａ
の流入側開口部に配設されたフィルタ部材６ｂとから構
成されている。そして、このフィルタ部材６ｂとして
は、例えば、金網やパンチングメタル等が用いられる。
そして、フィルタ部材６ｂに設けられた目の大きさは、
主配管５内を流れる氷片やリキッドアイス中の氷粒が通
過しないよう、適宜選定されている。さらに、氷水分離
器６の両開口部の径は、接続する連結管５ｂ並びに往管
７のそれと略同一に形成されており、連結管５ｂ等との
連結は両端部に形成されたフランジを介して行うように
なっている。

また、本実施例においては、主配管５から最終の第３の
冷房負荷３ｃへの分岐点近傍の主配管５中に温度検出器
９を設け、この温度検出調節器９と上記の氷水ポンプ４
とを電気的に連結し、測定温度に応じて、供給量を制御
できるようになっている。

以上のように、構成される本実施例の作用を以下に説明
する。

まず、氷水ポンプ４を作動し、氷蓄熱槽１から主配管５
へ氷片含有水あるいはリキッドアイスを送りこむ。

この氷片含有水あるいはリキッドアイスは、第１の冷房
負荷３ａ関連の氷水分離器６で氷片あるいは氷粒が分離
され、冷水のみフィルタ部材６ｂを透過して往管７に入
り、水ポンプ９で第１の冷房負荷３ａ内のコイルを通過
する。このコイルを通過する間に冷熱が取出されて昇温
した冷水は復管８を介して、主配管５に戻り、主配管５
の氷片含有水あるいはリキッドアイスに合流する。

同様にして、第２，第３の冷房負荷３ｂ，３ｃにも冷水
のみが送られ、冷房取出しが完了した後、主配管５から
氷蓄熱槽１へ返送される。

このように、主配管５では各復管８から戻される昇温水
により徐々に氷片あるいは氷粒がとけて行くが、氷片あ
るいは氷粒が僅かでも残留している間は０℃の水温が保
持される。

従って、最終の第３の冷房負荷３ｃ関連の往管７への分
岐点近傍まで氷片あるい氷粒が残留するように主配管５
内の氷水量を制御すれば、どの冷房負荷３ａ〜３ｃにも
常に０℃の冷水が供給されることになる。

そこで、この第３の冷房負荷３ｃへの分岐点近傍に設け
た温度検出調節器９により、主配管５中の冷水の温度を
検出し、この検出信号を氷水ポンプ管４へ送り、この温
度が常時０℃となるよう氷水の汲出し量を制御する。

なお、氷蓄熱槽を省略し、製氷機で製造させる氷に冷水
を混ぜ、直接主配管５に送るようにしてもよい。

また、氷蓄熱槽等に配設する冷房負荷は、上記した実施
例のように３基に限られないのはもちろんであり、１基
のみ設けてもよい。

《発明の効果》 以上のように本発明に係る冷房装置では、冷房負荷のい
わゆる２次側へ氷片含有水あるいはリキッドアイスを送
るため、２次側では氷の潜熱と、顕熱とが利用でき、冷
熱利用温度差が大きくなる。

これにともなって、２次側の配管を細径のものとし、２
次側のポンプを小動力のものとしても大きな冷却能力を
得ることができる。

また、冷房負荷へは冷水のみを循環させるため、冷房負
荷内のコイルは例えば２℃程度の冷水に耐えるものであ
ればよく、高コストの管材ではなくても充分である。し
かも、氷片等が冷房負荷内で詰まるおそれもない。

更に、冷房負荷が大負荷となっても、２次側には冷熱容
量の大きな氷片含有水が送られてきているため、この大
負荷に即応できる。また、小負荷の時は、少量の冷水を
冷房におくれば良いため、ポンプ動力の無駄がなくな
る。

なお、本発明において、氷蓄熱槽を省略して製氷機から
主配管へ氷片含有水あるいはリキッドアイスを搬送し、
冷房負荷で昇温した冷水を直接製氷機へ戻す場合、冷房
負荷運転中でも複雑な制御系を要することなく容易に製
氷を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る氷水利用冷房装置の一実施例を示
す説明図、第２図は第１図の氷水利用冷房装置に使用さ
れる氷水分離器の一実施例を示す説明図、第３図は従来
の冷水循環方式の冷房装置を示す説明図である。 １……氷蓄熱槽 ３ａ〜３ｃ……第１〜第３の冷房負荷 ４……氷水ポンプ、５……主配管 ６……氷水分利器、７……往管 ８……復管、９……水ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】氷蓄熱槽又は製氷機に主配管の流入出端を
   接続し、該主配管を介して該氷蓄熱槽又は製氷機内の氷
   と水を循環させてなり、かつ、該主配管の所定位置に水
   のみを通過可能とする氷水分離手段を介して冷房負荷を
   連繋してなることを特徴とする氷水利用冷房装置。