JPH068694B2 - 氷蓄熱システムにおける蓄氷放熱槽の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷房負荷用に利用される氷蓄熱システムにお
ける蓄氷放熱槽の構造に関するものである。

（従来の技術） 近年、氷蓄熱システムが、従来の水蓄熱システムに替わ
るものとして種々提案されて来ている。

該氷蓄熱システムは、水が氷になる時の凝固熱を利用す
るものであるため、従来の水の温度変化だけを利用した
水蓄熱システムに比較して、容積当りの蓄熱能力を飛躍
的に向上させることができ、換言すれば、蓄熱スペース
を格段に小型化することが可能となる。

しかして、従来の氷蓄熱システムにおける蓄氷槽を中心
とした構成は、例えば実開昭６３−１４０６３号に開示
されており、第３図に示す夜間の製氷時と、第４図に示
す昼間運転時とでは、作動系統が異なっている。

即ち、夜間製氷時には、冷凍機３０を運転してブライン
の温度を所定温度まで下げて熱交換器３１内に送り込
み、一方、蓄氷槽３２の底部から引き抜かれた被冷却水
を熱交換器３１に送給して、前記ブラインにより０℃以
下の過冷却水にして、蓄氷槽３２の上部まで移送し、放
出管３３から落下させ、落下時の衝撃により過冷却水を
氷結させ、シャーベット状の氷を生成してゆき、所定の
充填率となるまで、蓄氷槽３２内に貯溜する。

他方、昼間の運転時（解氷時）には、蓄氷槽３２の底部
から引き抜いた０℃付近の水を空調器３４等の冷房負荷
に送り込む。

また、空調器３４から熱交換器３１を経由した二次側返
水を、蓄氷槽３２の上部から落下させ、回転レーキ装置
３５を介して蓄氷槽３２内に散水することにより、槽内
の氷を融解するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、かかるシステムでは、昼間運転時に蓄氷
槽３２内の氷が冷房負荷に対して極端に不足し、新たに
氷を生成しなければならなくなった時でも、空調器３４
からの戻り水は、１２℃程度にまでなっており、この温
度の戻り水を熱交換器３１で一気に過冷却水とするのは
不可能となる。

よって、昼間に製氷の必要があるときは、一時空調機３
４の運転を中止して製氷を行なうしかないという欠点が
ある。

また、昼間運転時においては、上記した如く蓄氷槽３２
内に散水することにより、槽内の氷を融解するようにな
っており、二次返水の温度は、相当程度上昇しているか
ら、氷の溶解が必要以上に急激に行なわれ、無駄な熱損
失により氷が不足する事態になり易いという問題を有し
ている。

本発明は、かかる従来の課題を解決しうる氷蓄熱システ
ムにおける蓄氷放熱槽の構造を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る蓄氷放熱槽の構
造は、過冷却水から生成された氷を貯溜する蓄氷槽と、
冷房負荷からの戻り水を貯溜する冷水槽とを伝熱壁を介
して隣接配置し、前記蓄氷槽と冷水槽と下部近傍をフィ
ルターを介して連通させてなることを特徴とするもので
ある。

また、前記蓄氷槽と冷水槽の下部は、各々下端方向に集
束するテーパー面に形成し、下端にドレン抜きを設ける
のが望ましい。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すものであり、本実施
例に係る蓄氷放熱槽１は、蓄氷槽２と冷水槽３とから構
成されている。

蓄氷槽２の上部には過冷却解消槽４が設けられており、
該過冷却解消槽４により、過冷却水から氷スラリーを生
成して蓄氷槽２内に貯溜するようになっている。

前記冷水槽３は、空調機などの冷房負荷５からの戻り水
を貯溜するものであり、前記冷水槽２とは、伝熱壁６を
介して隣接配置されている。

また、前記蓄氷槽２と冷水槽３の下部近傍では、伝熱壁
６による境界を無くし、フィルター７を介して両槽を連
通させている。

さらに、前記フィルター７より下部では、蓄氷槽２と冷
水槽３は、各々下端方向に集束するテーパー面８、９と
して形成されており、下端には、各々ドレン抜き１０、
１１が設けられている。

また、蓄氷槽２内にも前記フィルター７の上端部付近
に、氷と冷水とを分離するためのフィルター１２が設け
られている。

しかして、本実施例に係る氷蓄熱システムでの製氷時に
は、第１図に示すように冷凍機１３により冷媒もしくは
ブラインが０℃以下の所定温度まで冷却されて送給管１
４を介して熱交換器１５に送られ、戻り管１６から再び
冷凍機１３に循環される。

同時に、蓄氷槽２の下部からは、戻り管１７を介して０
℃程度の被冷却水が熱交換器１５内に流動し、前記冷媒
もしくはブラインとの間で熱交換がなされて、−２℃〜
−３℃程度に過冷却されて、送り管１８から前記過冷却
解消槽４へと送給される。

本実施例に係る過冷却解消槽４には、例えば第２図に示
すように、所定の傾斜角αを有する過冷却降下面１９
と、氷送り出し面２０とが形成され、電子冷却ユニット
２１が氷送り出し面２０に配置されている。

しかして、送り管１８の先端１８ａから穏やかな流速で
少量ずつ供給される過冷却水は、過冷却水降下面１９の
上部から矢線方向にゆっくりと降下してゆき、あらかじ
め−７℃程度の冷却状態に設定されている電子冷却ユニ
ット２１に接触することにより氷結し、初期製氷がなさ
れる。

以後は、この氷結晶を種氷として、前記過冷却水降下面
１９を降下して順次供給される過冷却水が前記種氷に接
触することにより接続的にシャーベット状の氷スラリー
Ｓとして生成されてゆき、先に生成された氷スラリーＳ
は、後から生成される氷スラリーＳにより徐々に押圧さ
れて氷送り出し面２０上を先端部２０ａ方向へと緩やか
に上昇してゆき、該先端部２０ａから自重により蓄氷槽
２の壁面に沿ってゆっくりと降下して、衝撃を与えるこ
となく蓄氷槽２内に蓄氷されていくようになっている。

このようにして過冷却水の顕熱分は、氷スラリーＳの潜
熱に変換されて蓄氷槽２内に蓄熱されることとなる。

一方、冷房負荷の運転時には、蓄氷槽２の底部から供給
される０℃程度の冷却水が送給管２２を経由して空調機
等の冷房負荷５へと送り込まれ、戻り管２３を介して戻
り水は、シャワー装置２７から冷水槽３内に一様に散布
される。

しかして、冷水層３に戻された水は、伝熱壁６を介して
蓄氷槽２内の氷により徐々に冷却されて冷水槽３の下方
へと移動してゆくため、冷水槽３内には下部にゆくほど
冷たくなる水の温度分布層が形成され、冷水槽３の下部
に達するときには０℃程度の冷水となっている。

よって、常時フィルター７を介して冷水槽３からは、冷
房負荷５の運転に最適温度の冷水を常時送給することが
できる。

その他、第１図において、２４、２５、２６は、各々循
環ポンプである。

かかる構成からなる本実施例では、蓄氷槽２と冷水槽３
とを独立して分離形成し、冷房負荷５からの二次返水
を、従来例のように蓄氷槽２に戻すのではなく、冷水槽
３に戻し、蓄氷槽との間で熱交換を行ない、冷水槽下部
から０℃程度の冷水を得られるように構成してあるた
め、製氷及び蓄氷運転と、冷房負荷５の運転とを、並行
して行なうことができる。

よって、昼間の冷房負荷５の運転時に蓄氷槽２内の氷が
冷房負荷に対して不足し、新たに氷を生成しなければな
らなくなった時でも、冷房負荷５の運転を中止する必要
なしに、上記した製氷及び蓄氷運転を行なうことが可能
となる。

また、蓄氷槽２内の氷は、上記した如く冷水槽３の水と
の間で伝熱壁６を介して熱交換されることにより徐々に
融解してゆくものである。

よって、従来例のように蓄氷槽内に散水することによ
り、槽内の氷を融解する方式と異なり、氷の溶解が必要
以上に急激に行なわれることがなく、効率的な熱交換を
達成することができる。

また、蓄氷槽２と冷水槽３の下部は、各々下端方向に集
束するテーパー面８、９として形成し、下端に、各々ド
レン抜き１０、１１が設けられているため、蓄氷槽２や
冷水槽３の清掃時や点検時には、前記ドレン抜き１０、
１１から容易に排水が行なえ、保守点検の効率化が図れ
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、過冷却解消槽４の構成は第２図に示したもの以
外にも適宜変更可能であり、さらに、過冷却水から氷を
生成しうる手段であれば前記過冷却解消槽４による方式
以外の適宜方式も採用しうる等、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々の変形例が可能なことは言うまでもな
い。

（発明の効果） 本発明は上述した如く構成されており、以下の効果を奏
しうるものである。

(１)製氷及び蓄氷運転と、冷房負荷の運転とを並行して
行なうことができ、昼間の運転時に新たに氷を生成しな
ければならなくなった時でも、冷房負荷の運転を中止す
る必要がなくなる。

(２)蓄氷槽内の氷は、冷水槽の水との間で伝熱壁を介し
て熱交換されることにより徐々に融解してゆくから、効
率的な熱交換を達成することができる。

(３)蓄氷槽と冷水槽の下部を、各々下端方向に集束する
テーパー面として形成し、下端に、各々ドレン抜きを設
けるようにすれば、蓄氷槽や冷水槽保守点検を迅速かつ
効率的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蓄氷放熱槽を含めたシステムの一
実施例を示す概念図、第２図は本実施例に係る過冷却解
消槽の構成を示す概念図、第３図及び第４図は各々従来
の氷蓄熱システムの例を示す概念図である。 １…蓄氷放熱槽、 ２…蓄氷槽、 ３…冷水槽、 ４…過冷却解消槽、 ５…冷房負荷、 ６…伝熱壁、 ７…フィルター、 ８、９…テーパー面、 １０、１１…ドレン抜き、 １３…冷凍機、 １５…熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒崎 幸夫 東京都千代田区岩本町３丁目10番１号 三 井建設株式会社内 (72)発明者 長谷川 功 東京都千代田区岩本町３丁目10番１号 三 井建設株式会社内 (72)発明者 馬場 文啓 東京都千代田区岩本町３丁目10番１号 三 井建設株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】過冷却水から生成された氷を貯溜する蓄氷
   槽と、冷房負荷からの戻り水を貯溜する冷水槽とを伝熱
   壁を介して隣接配置し、前記蓄氷槽と冷水槽の下部近傍
   をフィルターを介して連通させてなることを特徴とする
   氷蓄熱システムにおける蓄氷放熱槽の構造。
2. 【請求項２】前記蓄氷槽と冷水槽の下部は、各々下端方
   向に集束するテーパー面に形成され、下端にドレン抜き
   が設けられている特許請求の範囲第１項に記載の氷蓄熱
   システムにおける蓄氷放熱槽の構造。