JPH06229592A - 蓄熱式冷水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深夜電力を利用しランニングコストの安い蓄
熱式冷水装置を提供する。 【構成】 蓄熱水槽３と過冷却水製造装置からなる蓄熱
式冷水装置において、前記蓄熱水槽３の外側に、過冷却
水製造装置の熱交換器２で過冷却した水を受ける略Ｌ字
型の降水パイプ４を設け、この降水パイプ４の一端を前
記蓄熱水槽３内の下部に挿入し、前記降水パイプ４の途
中に送水ポンプ５を設け、この降水パイプ５の出口近傍
に冷水取水口４ａを開口し、この冷水取水口４ａに冷水
取水ライン６を接続するとともに、前記蓄熱水槽３の上
限水位より下方位置に氷の浮上を抑制する金網10を設け
た構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空調設備や食品用冷
却装置等に冷水を供給する蓄熱式冷水装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な冷水装置としては、図３
に示すように、タンク31内に貯水した水を循環ライン32
を介して熱交換器33内で冷水とし、所定温度になると冷
水取出口34より供給する構造のものや、又、図４に示す
ように、冷水装置に蓄熱槽37を付加して安い深夜電力を
利用して熱量を貯えておき、負荷の要求に応じて放熱す
る構造のものが知られている。図中35は冷凍機、36はブ
ライン槽である。しがしながら、このような冷水装置で
は、冷水の最大需要量を満足させるためには、貯水タン
クを大型のものにするか、あるいは冷凍装置の容量を増
大させて、供給量に十分見合う冷却能力を持たせる必要
があり、スペース的にも経済的にも問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点に鑑み、蓄熱水槽内に過冷却水製造装置により得られ
た氷を貯えておき、負荷の要求に応じて冷水を供給する
蓄熱式冷水装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明は、蓄熱
水槽と過冷却水製造装置からなる蓄熱式冷水装置におい
て、前記蓄熱水槽の外側に、過冷却水製造装置の熱交換
器で過冷却した水を受ける略Ｌ字型の降水パイプを設
け、この降水パイプの一端を前記蓄熱水槽内の下部に挿
入し、前記降水パイプの途中に送水ポンプを設け、この
降水パイプの出口近傍に冷水取水口を開口し、この冷水
取水口に冷水取水ラインを接続するとともに、前記蓄熱
水槽の上限水位より下方位置に氷の浮上を抑制する金網
を設けたことを特徴としている。

【０００５】

【作用】この発明によれば、熱交換器で生成した過冷却
水を降水パイプ内に流入させ、この過冷却水を送水ポン
プで蓄熱水槽内の下部に圧送することにより、過冷却水
の一部か氷片化し、この氷片化した氷は蓄熱水槽内を上
昇するが、上方に設けた金網で抑制され順次下方に向か
って蓄氷されるので氷の充填率を高めることができる。
一方、冷水の供給は降水パイプ出口近傍より冷水取水ラ
インを介して行うので所定水温の冷水を安定して供給す
ることができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、この発明を適用して得た蓄熱式
冷水装置の概略説明図である。図中１は、過冷却水製造
装置のブライン槽を備えた冷凍機であり、図中２は、二
重管構造の熱交換器である。図中３は、この発明に係る
蓄熱式の蓄熱水槽である。この蓄熱水槽３の外側に熱交
換器２を配設し、この熱交換器２で過冷却した水を受け
る降水パイプ４を熱交換器２の近傍に設け前記蓄熱水槽
３内の下部にその一端を挿入している。この降水パイプ
４は、過冷却水の流入に際して支障のない所定寸法の円
筒形状に形成してあって、前記蓄熱水槽３の下方側部よ
り水槽３内に挿入するためＬ字型に成形してある。そし
て、降水パイプ４の途中に送水ポンプ５を挿設し、出口
近傍に取水口４ａを開口し、この開口部に金網を当着し
て冷水を取り出す際、氷と水を分離するようにしてい
る。前記取水口４ａに冷水取出ライン６を接続し、この
冷水取出ライン６には電磁弁７と給水ポンプ８が設けて
ある。

【０００７】図中９は水位制御器であって、前記蓄熱水
槽３内の水位を制御するため上位電極棒９ａ、下位電極
棒９ｂを備えている。この下位電極棒９ｂの下限水位に
氷の浮上を抑制する金網10を張着している。図中11は、
上部取水ラインであり、12は下部取水ラインで、いずれ
も循環ポンプ13に接続してあり、上部取水ライン11の途
中に電磁弁14を、下部取水ライン12の途中に電磁弁15が
それぞれ挿入してある。図中16は、冷水循環ラインであ
って、一端を前記循環ポンプ13に接続し、他端は前記熱
交換器２を介して前記降水パイプ４内に挿入している。
図中17は、原水供給ラインであって、水道水または井戸
水供給部に接続してあり途中に電磁弁18を挿入してい
る。図中19は、温度センサであって、前記蓄熱水槽３内
に蓄氷する氷の下限ライン19ａを設定している。

【０００８】前記過冷却水製造装置の冷凍機１は、例え
ば液化した冷媒を膨張弁により減圧した後、蒸発潜熱に
よってブラインを冷却する方式を利用したもので、図示
省略のブライン槽内に配した熱交換部を備えている。こ
のブライン槽には、内部のブライン（冷却媒体）を前記
熱交換器２内に導入して循環させるためのブライン循環
ライン20が接続してあり、途中に循環用ポンプ21を設け
ている。

【０００９】前記熱交換器２は、図２にその一部を示す
ように、外管２ａを所定長さのＵ字状に形成し、その内
部に通常コルゲート管あるいはベンリー管と呼ばれる凹
凸形状（直線管でも可）の内管２ｂを挿入した二重管構
造であって、外管２ａと内管２ｂとの間にブライン槽か
ら供給されるブラインが流通し、内管２ｂ内には蓄熱水
槽３から供給される被冷却水が流通するようになってい
る。したがって、内管２ｂを外周から冷却して過冷却水
を製造する構成となっている。図中２ｃは蓋部材で外管
２ａの両端部を内管２ｂを内装した状態でそれぞれ封止
している。また、２ｄは取付部材で両端部の近傍で外管
２ａと内管２ｂの外周部に固着してあり、前記ブライン
循環ライン20と冷水循環ライン16の先端部がそれぞれ挿
着されている。尚、前記各機器および各電磁弁は、図示
省略の回線を介して制御器（図示省略）により自動制御
されるようになっている。

【００１０】また、前記実施例では、冷却媒体にブライ
ンを使用したが、これを冷凍機１で液化した冷媒（例え
ばフロン）を直接熱交換器２内に流通させ、この冷媒の
蒸発潜熱によって被冷却水を冷却して過冷却水とするこ
ともできる。この場合は、熱交換器２の外管２ａ内に被
冷却水を流通させ、内管２ｂ内に冷媒を並行に流通させ
る。

【００１１】つぎに、この発明の蓄熱式冷水装置の作用
を説明する。先ず、蓄熱水槽３内の上位電極棒９ａの水
位（上限水位）まで原水供給ライン17を介して原水を供
給し電磁弁18を閉じる。ついで、冷凍機１を駆動しブラ
インを所定温度（約−４℃）に冷却した後、ブライン循
環ポンプ21を駆動し図１の矢印Ａで示すようにブライン
循環ライン20を介して熱交換器２の外管２ａ内に導入す
る。外管２ａ内に導入されたブラインは、外管２ａ内を
流通中に内管２ｂを外周から冷却し、内管２ｂ内の被冷
却水を冷却する。そして、外管２ａ内を流通し終わった
ブラインは矢印Ｂで示すようにブライン循環ライン20を
介してブライン槽内に還流する。

【００１２】ブラインの流通に対し、蓄熱水槽３内の被
冷却水は、電磁弁14を開き循環ポンプ13を駆動すること
により、上部取水ライン11より矢印Ｃで示すように冷水
循環ライン16を介して熱交換器２の内管２ｂ内に導入す
る。導入された被冷却水は、前記内管２ｂの凹凸箇所に
おいて渦状になって流れる。一方、ブラインも内管２ｂ
の外面を同じく渦状に流通し、内管２ｂ内の被冷却水を
冷却して過冷却水とする。そして、内管２ｂ内の過冷却
水は矢印Ｄで示すように冷水循環ライン16を介して降水
パイプ４内に流入し、その一部が降水パイプ４内におい
て氷結する。

【００１３】前述のようにして、内管２ｂを通過した過
冷却水は、降水パイプ４内に流入したときは氷点温度以
下（約−２℃）の過冷却水となり、そのうちの約５％は
氷片化するので、連続運転を行なうと氷塊やシャーベッ
ト状の氷は、降水パイプ４の途中に設けた送水ポンプ５
により蓄熱水槽３内に圧送され、上昇流とともに上方へ
押し上げられるが、上部に張着した金網に抑制されて順
次下方に向かって蓄氷される。そして、図１に示す温度
センサ19の設置ラインである氷の下限ライン19ａまで蓄
氷すると、予め設定した氷点以下の温度を温度センサ19
が検出し、制御器（図示省略）に通報して蓄熱式冷水装
置の運転を停止する。尚、上述の蓄氷運転は、電力料金
の安い深夜電力（２２時〜８時）を利用して行なう。

【００１４】冷水を供給する設備より冷水供給の指令が
でると、制御器は冷水取出ライン６の電磁弁７を開き給
水ポンプ８を駆動して冷水の供給を始める。そして、冷
水の供給により水位制御器９の下位電極棒９ｂまで水位
が低下すると、水位制御器９からの信号により制御器は
冷水装置の運転を再開する。即ち、原水供給ライン17の
電磁弁18を開いて原水を補給すると同時に冷凍機１を駆
動する。そして、蓄熱水槽３の下部取水ライン12の電磁
弁15を開き循環ポンプ13を駆動して、被冷却水を冷水循
環ライン16を通し熱交換器２を介して過冷却水を降水パ
イプ４内に還流させる。冷水の供給は降水パイプ４の取
水口４ａに接続した冷水取水ライン６より給水するが、
取水口６ａに当着した金網が氷を分離し冷水のみ供給す
るようにしている。

【００１５】一方、原水の補給は、蓄熱水槽３の最上部
に設けた原水供給ライン17の複数の給水口17ａから散水
状に給水し、蓄氷した氷の上面に平均的に散水するので
氷の溶解とともに即冷水となる。したがって、冷水の供
給量が増加しても蓄氷した氷が溶解するまでは充分対応
することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、蓄熱
水槽内の上部に金網を張着し、外側には熱交換器で生成
した過冷却水を受ける降水パイプを配設し、この降水パ
イプの途中に送水ポンプを挿入するとともに出口近傍の
取水口に冷水取水ラインを接続したので、つぎのような
効果を得ることができる。 （１）熱交換器よりの過冷却水を水槽内の水と混合する
ことなく負荷側に供給するので、極低温の冷水を安定し
て供給するとができる。 （２）蓄氷時において、降水パイプに設けた送水ポンプ
の圧力で蓄熱水槽内に上昇流を発生させるが、上部に設
けた金網が氷の浮上を抑制し、順次下方に蓄氷するので
氷の充填率を高めることができる。 （３）蓄氷を深夜電力を利用して行なうのでランニング
コストが安く、又、冷水の供給増にも対応することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した蓄熱式冷水装置の各機器の
配置を示す概略説明図である。

【図２】図１の蓄熱式冷水装置の熱交換器を拡大して示
す部分断面図である。

【図３】従来の冷水装置の概略説明図である。

【図４】従来の蓄熱式冷水装置の概略説明図である。

【符号の説明】

２…熱交換器 ３…蓄熱水槽 ４…降水パイプ ４ａ…冷水取水口 ５…送水ポンプ ６…冷水取水ライン 10…金網

フロントページの続き (72)発明者 板橋 明吉 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱水槽３と過冷却水製造装置からなる
   蓄熱式冷水装置において、 前記蓄熱水槽３の外側に、過冷却水製造装置の熱交換器
   ２で過冷却した水を受ける略Ｌ字型の降水パイプ４を設
   け、この降水パイプ４の一端を前記蓄熱水槽３内の下部
   に挿入し、前記降水パイプ４の途中に送水ポンプ５を設
   け、この降水パイプ４の出口近傍に冷水取水口４ａを開
   口し、この冷水取水口４ａに冷水取水ライン６を接続す
   るとともに、前記蓄熱水槽３の上限水位より下方位置に
   氷の浮上を抑制する金網10を設けたことを特徴とする蓄
   熱式冷水装置。