JPH07174370A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】連続して生成される氷片を円滑に蓄熱槽の上部
へ導くことができ、かつ蓄える氷の充填率を高く保つこ
と。 【構成】蓄熱槽１内に仕切板２によって製氷室１ｂが形
成される。製氷室１ｂは下部開口１ａを除いて蓄熱槽１
の氷収容空間から隔離している。また、蓄熱槽１に媒体
循環ポンプ３、冷凍機４、媒体噴出ノズル５からなる熱
媒体循環系統を接続する。さらに、蓄熱槽１から製氷室
１ｂにかけて取水口６、水循環ポンプ７、放水口８から
なる水循環系統を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は氷蓄熱装置に係り、特に
蓄熱槽内に保つ水流によって連続して生成される氷片を
円滑に蓄熱槽の上部へ導くようにした氷蓄熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、氷蓄熱装置を有する空調装置が注
目されている。これは電力需要の集中する夏の昼間を避
けて深夜の余剰電力を用いることが可能になるためであ
り、供給サイドには電力需要のピークを下げる利点、需
要者には安価な深夜電力の利用による電力料金の節減効
果をもたらすことになる。

【０００３】都市部で使われることの多いこの種の空調
装置は、たとえば冷房負荷が大規模なビル全体を対象と
するもの、あるいは地域全体を対象とするものなど、比
較的大容量の空調装置への適用が中心となる。この大き
な冷房負荷に応じるために氷を生成する蓄熱槽はそれに
見合うだけの大形容器として構成されることになるが、
たとえば、ビル内に設置するときにはスペース上の制約
もあり、大きさの限られた容器内に高密度に氷を蓄える
ことが求められる。

【０００４】氷蓄熱は多くの方式が提案されているが、
その中の１つに蓄熱槽内に供給される水に冷凍機で冷や
された比重１．７〜１．８の不溶性の不凍液を直接接触
させて氷を生成する方法がある。

【０００５】この方法で得られる氷は微細な氷片であ
り、製氷直後に水中に浮かび、蓄熱槽の上方で互いに結
合してシャーベット状の氷塊として蓄熱槽内に貯蔵され
る。この方法は連続製氷が可能であり、高い製氷効率が
維持されることに特徴を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の製氷
方法では生成した氷片が蓄熱槽内を上昇して行くが、蓄
熱槽内にはノズルから噴出した不凍液によって自然対流
が生じており、上部に流れた氷片の一部がこの対流の流
れに乗って再び蓄熱槽の下部に運ばれてしまう。また、
氷片同士が上昇する間に互いに結び付いて中間領域で浮
遊する氷塊となり、これが蓄熱槽の下部へ運ばれること
がある。

【０００７】こうした氷片および氷塊が蓄熱槽の下部に
流れるとき、不凍液を噴出しているノズルの近くにくる
ときがあり、ノズルより下にきたとき、氷塊がそこに噴
出している不凍液に巻き込まれて氷塊中に多量の不凍液
が混入し、この後、再び浮力によって上昇できなくなる
ことがある。一度浮かび上がれなくなった氷塊は蓄熱槽
の下部を漂うことから、上方から落下してくる不凍液に
繰り返し接し、不凍液混入量が増すにつれて蓄熱槽の最
下部にある不凍液の貯留部に落下して行く。

【０００８】このため、氷塊が不凍液と共に循環ポンプ
によって抽出されて、不凍液を冷却する冷凍機に流れて
しまう可能性がある。一方、氷片同士は、あるいは氷片
と氷塊とは蓄熱槽内で比較的容易に結合し合うため、蓄
熱槽の上部にたどり着く前に結合する氷塊が増加し、こ
の場合内部に多くの隙間を含んだままの氷塊が生じて蓄
熱槽内の氷の充填率が低下してしまう。 そこで、本発
明の目的は連続して生成される氷片を円滑に蓄熱槽の上
部へ導くことができ、かつ蓄える氷の充填率を高く保つ
ことのできる氷蓄熱装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、氷を貯蔵するための収容空間を有する蓄熱
槽と、熱媒体を冷却する冷凍機を備えた熱媒体循環系統
とを備え、冷凍機で冷却された熱媒体を蓄熱槽に導いて
そこに供給される水と直接接触させて氷を生成するよう
にした氷蓄熱装置において、蓄熱槽内に生成した氷を送
り出すための下部開口を除いて収容空間から隔離された
製氷部を設けると共に、蓄熱槽と製氷部との間に水を循
環させる水循環系統を蓄熱槽の上方に設けたことを特徴
とするものてある。

【００１０】

【作用】本発明は蓄熱槽内に氷片を上部に導く強制的な
流れを保つように氷を貯蔵する収容空間から製氷部を独
立させる。この製氷部には生成した氷片のための出口と
して下部開口を形成しておく。この下部開口から蓄熱槽
の上部にかけて常時水流を保つために蓄熱槽の水を吸い
出し、製氷室に供給する水循環系統が蓄熱槽の上方に設
けられる。製氷室で連続して生成される氷片はこの蓄熱
槽内に保たれる水流に乗って上部に流れ、そこに堆積し
て氷塊を形成する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。図１において、符号１で示す蓄熱槽は氷を蓄え
る容器として構成される。この蓄熱槽１内には仕切板２
により氷収容空間から下部開口１ａを除いて隔離された
製氷室１ｂを設けている。蓄熱槽１の底面は製氷室１ｂ
に向かい、それに近づくに従い低くなるように傾斜させ
ており、最も低くなる部分に底面よりも一段と低い熱媒
体のための液体貯留部１ｃを形成している。

【００１２】また、液体貯留部１ｃから製氷室１ｂにか
けて循環系を構成する熱媒体循環系統を設けている。本
実施例では、この系統が媒体循環ポンプ３、冷凍機４お
よび媒体噴出ノズル５から構成される。熱媒体の噴出口
となる媒体噴出ノズル５は製氷室１ｂ内の高さ方向のほ
ぼ中間に設けられる。

【００１３】さらに、製氷室１ｂと反対側の蓄熱槽１の
上部から製氷室１ｂの上部開口にかけて循環系を構成す
る水循環系統を設けている。この系統は、本実施例では
取水口６、水循環ポンプ７、および放水口８から構成さ
れる。水の出口となる放水口８は製氷室１ｂに臨ませた
媒体噴出ノズル５よりも高い位置に設けられる。

【００１４】また、取水口６に合わせて蓄熱槽１内に金
属製の鋼９を内壁に沿って設けている。次に、上記構成
によるところの作用を説明する。

【００１５】冷凍機４によって０℃以下に冷却された冷
媒は、製氷室１ｂ内の媒体噴出ノズル２から製氷室１ｂ
内にふき出す。一方、製氷室１ｂの上部には取水口６か
ら水循環ポンプ７で抽出されて送られる水が放水口８を
通して供給されており、媒体噴出ノズル２から冷たい冷
媒がふき出すと、下向きに落ちる水と冷媒とが直接接触
し、水の熱が冷媒に移動し、水の温度が低下してそこに
氷片Ｐが生成する。氷片Ｐと冷媒とは共に製氷室１ｂの
底部を落下し、製氷室１ｂの下部開口１ａを通り、蓄熱
槽１内に導かれる。この過程で氷片Ｐから分れた冷媒は
液体貯留部１ｃに集まり、一方、氷片Ｐは浮力によって
底部から水中を上昇して行く。この後、媒体は液体貯留
部１ｃから媒体循環ポンプ３によって抽出され、冷凍機
４に送られて再び０℃以下に冷却され、上記した循環を
繰り返す。

【００１６】一方、水中を上昇する氷片Ｐは水循環ポン
プ７によって保たれる蓄熱槽１内の水流に乗って上昇を
遂げ、その多くが取水口６に近い鋼９の方向に向かう
が、鋼９によってそれより先へは流れず、鋼９の周囲に
集まって徐々に堆積して行く。

【００１７】さらに、後に続く氷片Ｐは大きくなった氷
塊に付着して氷塊の密度を高めつつ、より大きい氷塊へ
と成長して行く。この間、常に重点空間にある氷片Ｐは
製氷室１ｂに臨ませた媒体噴出ノズル５の周囲には全く
流れず、また氷塊が製氷室１ｂ内に入り込むこともな
い。

【００１８】このように本実施例によれば、氷片Ｐを生
成する製氷室１ｂを充填空間から独立させ、連続製氷す
るようにしたので、氷片Ｐが水流の上流部分にある媒体
噴出ノズル５に運ばれる可能性は全くなく、氷塊が冷媒
を含んだ状態で蓄熱槽１の底部に集まることもない。ま
た、蓄熱槽１内に保たれる水流によって氷片Ｐが蓄熱槽
１上部の氷塊に難なく付着でき、高い密度が保たれて氷
充填率を大きく向上させることができる。

【００１９】本発明の他の実施例を図２を参照して説明
する。本実施例で異なる点は製氷室１ｂと液体貯留部１
ｃとの境界部に熱伝導率の小さい材料から作られる案内
板１０を設けていることである。この案内板１０は製氷
室１ｂから充填空間にかけての水流を滑らかにする働き
があり、これにより生成した氷片Ｐと冷媒とが製氷室１
ｂに停滞せず、開口１ａを通って充填空間へ流入するこ
とができる。

【００２０】製氷室１ｂには製氷のために水と冷媒とが
常時供給されるが、製氷室１ｂ下部の液体貯留部１ｃと
蓄熱槽１の壁面付近で局所的に小さな滞留を生じる場合
に氷片Ｐがそこに停滞する可能性があり、こうした停滞
が起こるのを防止することができる。上記した点以外の
構成は上記実施例と同一であり、同様の効果を得ること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は蓄熱槽内に
生成した氷を送り出すため下部開口を除いて収容空間か
ら隔離された製氷室を設けると共に、蓄熱槽と製氷部と
の間に水を循環させる水循環系統を設けているので、蓄
熱槽内に製氷部の下部開口から水循環系統への水流を保
つことができ、製氷室で連続して生成される氷片を水流
によって蓄熱槽の上部に導くことができ、しかもその上
部に形成される氷塊に氷片を効果的に付着させることが
できる。したがって、本発明によれば、熱媒体を含んだ
状態で氷塊が蓄熱槽の底部に集まるのを防止でき、かつ
氷の充填率を大幅に高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による氷蓄熱装置の一実施例を示す構成
図。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成図。

【符号の説明】

１………蓄熱槽 １ａ……下部開口 １ｂ……製氷室 ４………冷凍機 ７………水循環ポンプ ９………鋼 １０………案内板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 氷を貯蔵するための収容空間を有する蓄
   熱槽と、熱媒体を冷却する冷凍機を備えた熱媒体循環系
   統とを備え、前記冷凍機で冷却された熱媒体を前記蓄熱
   槽に導いてそこに供給される水と直接接触させて氷を生
   成するようにした氷蓄熱装置において、前記蓄熱槽内に
   生成した氷を送り出すための下部開口を除いて前記収容
   空間から隔離された製氷部を設けると共に、前記蓄熱槽
   と前記製氷部との間に水を循環させる水循環系統を設け
   たことを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 前記水循環系統の取水口を前記製氷部の
   下部開口から離れた前記蓄熱槽の最上部に形成し、前記
   蓄熱槽内に前記下部開口から前記取水口にかけての上昇
   水流が保たれるようにした請求項１記載の氷蓄熱装置。