JPH0760040B2 - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、製氷用の水溶液を冷却して過冷却状態とし、
該過冷却状態を解消して氷化させ、この生成された氷を
蓄熱槽に貯留させる氷蓄熱装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、工業プラントやビル等における比較的大規模な空
調システムには蓄熱空調システムが利用され、冷房負荷
のピーク時における電力需要の軽減並びにオフピーク時
における電力需要の拡大を図るようにしている。

この蓄熱空調システムの蓄熱方式には、顕熱を利用した
水蓄熱方式と、潜熱を利用した氷蓄熱方式とがあるが、
前者の水蓄熱方式では蓄熱槽を大きくしなければ、有効
な効果を発揮させることができないという欠点があり、
また、その安全性および経済性の面から、氷蓄熱方式の
需要が高まりつつある。

この氷蓄熱方式を採用した空調システムのこれまでの一
般的なものとしては、スタティック方式と呼ばれるもの
であって、水が収容された収容タンク内に冷凍回路にお
ける冷媒蒸発用の冷却管が導入配設され、該冷却管での
冷媒の蒸発により水を冷却して該冷却管の表面で氷を生
成し、該氷を収容タンク内に蓄熱媒体として蓄熱するも
のであった。

しかし、この方式では冷却管に付着した氷が熱抵抗とな
り、氷の厚さが厚くなるに従って伝熱性能が低下するこ
とになり、該システムのCOPが低下するという欠点があ
った。また、冷却管上に生成された氷は氷塊となってい
るために氷の放熱時において迅速且つ均一な融解が行わ
れ難く、負荷変動に追従した放熱が得られないといった
課題をも有しているものであった。そこで、これらの問
題を解決するために冷却面に生成された氷を該冷却面に
付着させることのない製氷方式（一般にダイナミック方
式と呼ばれる）がいくつか考えられている。また、この
方式で生成される氷のうち特に注目されているものはス
ラリー状の氷であって、このスラリー状の氷は流動性が
良いためにポンプ等の搬送手段による搬送が容易なこ
と、表面積が大きいために放熱時における融解速度が速
く、冷房負荷の変動に追従可能である等の優れた性質を
持っており、氷蓄熱においては特に有効なものである。

このようなスラリー状の氷を生成する方法の一例とし
て、米国特許4,286,436号公報に示されるようなものが
ある。これに示されているものは、直立型のシェルアン
ドチューブ型製氷容器を用い、冷却管の表面、即ち、垂
直な冷却面に沿って例えばエチレングリコール溶液等の
水性液体を流下させることにより、該液体の少なくとも
一部を凍結させることにより、スラリー状の氷を生成す
るものであった。

また、他の一例として、特開昭62−147271号公報に示さ
れるようなものもある。これに示されているものは、冷
却面上で流速を所定値以上にした流動状態を保ちつつ水
を冷却することにより過冷却水を生成し、該過冷却水を
蓄熱槽へ移送して水面へ落下させ、その衝撃によって過
冷却を解消させて氷化させるものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述したような方式のものにあっては、スラリ
ー状の氷を生成することは可能であるが、以下に述べる
ような課題を夫々有しているものである。

先ず、前者（米国特許4,286,436号）の方式においては
製氷容器の熱交換器で、垂直に配される冷却面は、氷の
付着防止のために、表面粗さをできるだけ小さくしてお
くことが必要であって、実際の表面処理には電解研磨等
が必要であり、その製作作業が煩雑であった。また、そ
の表面処理を施した場合でも、該冷却面に傷が付いた
り、流下する液膜中によどみが生じると、それらを起点
として冷却面での凍結が広がり、製氷が続けられなくな
るものであった。更には、製氷用の液体として不凍液と
水とを混合した水溶液を用いているために、製氷が進む
と該氷化によって水溶液中の水量が減少するために、そ
の濃度が高くなり、凍結温度が低下するに伴って製氷能
率が低下するものである。

一方、後者（特開昭62−147271号公報）の方式のもので
は、以下に述べるような場合等においては冷却面上で過
冷却が解消されて、該冷却面上で氷が生成されてしまう
ことになり、以後、過冷却水の生成が不可能となる。即
ち、 （Ｉ）冷凍サイクルの運転中に駆動系の故障等の理由に
よって冷却面近傍での流速が低下するか若しくは水の供
給が停止した場合 （II）冷却部に送られる水の中に氷の核となるような物
質が混入した場合 （III）冷却面に装置の振動等により衝撃が加わった場
合 等である。

そこで、本発明は、製氷用の水溶液を迅速且つ確実に過
冷却状態まで冷却し、この水溶液の過冷却水状態を所定
位置で確実に解消できる氷蓄熱装置を得ることを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を解決するために、本発明は以下に述べるよ
うな手段を講じたものである。

請求項（１）記載の発明に係る氷蓄熱装置は、第１図に
示すように、製氷用の水溶液（Ｗ）を微小な滴状にして
製氷容器（３）内の上部から下部に向かって下向きに噴
出する噴霧ノズル（4c）を有する水供給手段（４）と、
上記製氷容器（３）内の下部から上部に向かって冷却空
気（Ｅ）を上向きに送給し、水供給手段（４）により製
氷容器（３）内に噴出された滴状水溶液（Ｗ）をその凍
結温度以下で液相状態を維持する過冷却状態まで冷却す
る空気供給手段（５）と、上記製氷容器（３）内におけ
る下部に設けられ、上記過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）
が衝突して、その過冷却状態を解消し、該滴状水溶液
（Ｗ）を氷化させて製氷容器（３）の底部に貯留させる
製氷手段（６）と、製氷容器（３）内で生成された氷
（Ｉ）を蓄熱槽（２）内へ送給する氷送給手段（７）と
を備えさせる。また、製氷手段（６）を、過冷却状態の
滴状水溶液（Ｗ）が衝突して該滴状水溶液（Ｗ）を氷化
させる複数本の製氷管（6a），（6a）…を有して成し、
該製氷管（6a）の表面に生成された氷（Ｉ）の一部を融
解して該氷（Ｉ）が製氷管（6a）から離脱するように水
溶液（Ｗ）の凍結温度以上の液体を流通自在にした構成
としている。

請求項（２）記載の発明に係る氷蓄熱装置は、第２図に
示すように、製氷用の水溶液（Ｗ）を微小な滴状にして
製氷容器（３）内の一側部から他側部に向かって水平方
向に噴出する噴霧ノズル（4c）を有する水供給手段
（４）と、上記製氷容器（３）内の一側部から他側部に
向かって冷却空気（Ｅ）を水平方向に送給し、水供給手
段（４）により製氷容器（３）内に噴出された滴状水溶
液（Ｗ）をその凍結温度以下で液相状態を維持する過冷
却状態まで冷却する空気供給手段（５）と、上記製氷容
器（３）内における他側部に設けられ、上記過冷却状態
の滴状水溶液（Ｗ）が衝突して、その過冷却状態を解消
し、該滴状水溶液（Ｗ）を氷化させて製氷容器（３）の
底部に貯留させる製氷手段（６）と、製氷容器（３）内
で生成された氷（Ｉ）を蓄熱槽（２）内へ送給する氷送
給手段（７）とを備えさせる。また、製氷手段（６）
を、過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝突して該滴状水
溶液（Ｗ）を氷化させる複数本の製氷管（6a），（6a）
…を有して成し、該製氷管（6a）の表面に生成された氷
（Ｉ）の一部を融解して該氷（Ｉ）が製氷管（6a）から
離脱するように水溶液（Ｗ）の凍結温度以上の液体を流
通自在にした構成としている。

請求項（３）記載の発明は、上記請求項（１）または
（２）記載の氷蓄熱装置において、製氷管（6a）の断面
を真円または垂直方向に長い楕円形状で形成した構成と
している。

請求項（４）記載の発明は、上記請求項（１）、（２）
または（３）記載の氷蓄熱装置において、製氷管（6a）
の配設密度が密な部分と疎な部分とを備えさせた構成と
している。

請求項（５）記載の発明に係る氷蓄熱装置は、第５図に
示すように、製氷用の水溶液（Ｗ）を微小な滴状にして
製氷容器（３）内の一側部から他側部に向かって水平方
向に噴出するイジェクタ（4d）を有する水供給手段
（４）と、上記製氷容器（３）内に向かって冷却空気
（Ｅ）を送給し、水供給手段（４）により製氷容器
（３）内に噴出された滴状水溶液（Ｗ）をその凍結温度
以下で液相状態を維持する過冷却状態まで冷却する空気
供給手段（５）と、上記製氷容器（３）内における他側
部に設けられ、上記過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝
突して、その過冷却状態を解消し、該滴状水溶液（Ｗ）
を氷化させると共に、水供給手段（４）が分岐接続され
て該水供給手段（４）の水溶液（Ｗ）の一部が供給され
ることによって凍結温度以上の水溶液（Ｗ）を製氷容器
（３）の底部に流下する鉛直方向に延びる製氷面（6e）
を有する製氷板（6c）を備えた製氷手段（６）と、製氷
容器（３）内で生成された氷（Ｉ）を蓄熱槽（２）内へ
送給する氷送給手段（７）とを備えさせた構成としてい
る。

（作用） 上記各請求項に係る発明の構成による作用は、以下に述
べるとおりである。

請求項（１）に係る発明においては、先ず、水供給手段
（４）の噴霧ノズル（4c）より水溶液（Ｗ）を微小な滴
状にして製氷容器（３）内の上部から下部に向かって下
向きに噴出させ、同時に、空気供給手段（５）により冷
却空気（Ｅ）を製氷容器（３）内へ下部から上部に向か
って上向きに供給し、これによって上記滴状水溶液
（Ｗ）をその凍結温度以下で液相状体を維持する過冷却
状態まで冷却する。そして、過冷却状態とされた滴状水
溶液（Ｗ）は製氷容器（３）内の下部に設けられた製氷
手段（６）としての複数本の製氷管（6a），（6a）…に
衝突して過冷却状態が解消して氷化する。その後、製氷
管（6a）の内部に水溶液（Ｗ）の凍結温度以上の液体の
流通によって製氷管（6a）表面の温度上昇と共に、氷
（Ｉ）の一部が融解されて製氷管（6a）から離脱され、
更に、その後、製氷容器（３）から氷送給手段（７）に
よって蓄熱槽（２）内へ送給されて該蓄熱槽（２）で蓄
熱媒体として貯留する。このように、水溶液（Ｗ）を微
小な滴状にし、これを冷却するようにしたために該水溶
液（Ｗ）を迅速且つ確実に過冷却状態まで冷却でき、し
かも、この水溶液（Ｗ）を製氷管（6a）に衝突させて過
冷却状態を解消させるようにしたために、過冷却状態を
所定位置で確実に解消できることになり、連続的に蓄熱
用の氷（Ｉ）が生成できる。更に、生成された氷（Ｉ）
はスラリー状であるために、搬送が容易で且つ、表面積
が大きいために融解速度が速く、冷房負荷の変動に追従
可能となっている。また、滴状水溶液（Ｗ）と冷却空気
（Ｅ）との流れ方向が逆方向であるために、滴状水溶液
（Ｗ）はその降下が冷却空気（Ｅ）によって妨げられつ
つ冷却されることになってその冷却時間が長く確保さ
れ、且つ該滴状水溶液（Ｗ）を常に凍結温度以下の低温
度の冷却空気（Ｅ）に晒すことができ、これによっても
迅速且つ確実な過冷却状態を得ることができる。更に、
製氷手段（６）の製氷管（6a）に付着された氷（Ｉ）
は、該製氷管（6a）の内部に水溶液（Ｗ）の凍結温度以
上の液体の流通によって製氷管（6a）表面の温度上昇と
共に、氷（Ｉ）の一部が融解されて製氷管（6a）から離
脱されて蓄熱槽（２）へ送給される。このために、製氷
管（6a）からの氷（Ｉ）の離脱が確実である。

請求項（２）に係る発明においては、噴霧ノズル（4c）
により製氷容器（３）内の一側部から他側部に向かって
水平方向に発せられた滴状水溶液（Ｗ）は同方向に流れ
る冷却空気（Ｅ）により過冷却状態とされた後、製氷手
段（７）の側面に衝突して、過冷却が解消されて氷化し
てその側面に付着し、その後、製氷管（6a）の内部に水
溶液（Ｗ）の凍結温度以上の液体の流通によって製氷管
（6a）表面の温度上昇と共に、氷（Ｉ）の一部が融解さ
れて製氷管（6a）から離脱され、製氷容器（３）から氷
送給手段（７）によって蓄熱槽（２）内へ送給されて該
蓄熱槽（２）で蓄熱媒体として貯留される。従って、水
溶液（Ｗ）を迅速且つ確実に過冷却状態まで冷却でき、
しかも、この過冷却状態を所定位置で確実に解消できる
ことになり、連続的に蓄熱用の氷（Ｉ）が生成できるば
かりでなく、上記製氷手段（６）の側面に生成、付着さ
れる氷（Ｉ）は重力の影響を受けやすいために、その離
脱が容易となっている。また、滴状水溶液（Ｗ）と冷却
空気（Ｅ）は水平方向の同方向に流されるために、この
滴状水溶液（Ｗ）は重力の影響を受けて下方へ落下する
ことが冷却空気（Ｅ）によって抑制されながら製氷管
（6a）に向かって案内されることになる。つまり、冷却
空気（Ｅ）に、滴状水溶液（Ｗ）を過冷却状態まで冷却
する機能と、該滴状水溶液（Ｗ）を製氷管（6a）に向か
って案内する機能とを兼ね備えさせることができる。

請求項（３）に係る発明においては、製氷管（6a）の断
面を真円としたことにより、付着した氷（Ｉ）の離脱が
円滑になされる。また、断面を垂直な方向に長い楕円形
状とすると、更に確実な離脱作用が得られる。

請求項（４）に係る発明においては、冷却空気（Ｅ）は
製氷管（6a）の配設密度の密な部分で流れの方向が変え
られ、疎な部分へと流れるが、冷却空気（Ｅ）と共に流
れてくる過冷却状態の水溶液（Ｗ）は冷却空気（Ｅ）の
流れ方向の変化に追随することができず、大部分が製氷
管（6a）に衝突されることになり、その回収率の向上に
伴って、製氷効率が向上される。

請求項（５）に係る発明においては、過冷却状態の水溶
液（Ｗ）は製氷面（6e）に衝突して氷化すると同時に、
該製氷面（6e）を流下する水溶液（Ｗ）によって円滑に
製氷容器（３）の底部に貯留される。これにより、水溶
液（Ｗ）を迅速且つ確実に過冷却状態まで冷却でき、し
かも、この過冷却状態を所定位置で確実に解消できるこ
とになり、連続的に蓄熱用の氷（Ｉ）が生成できるばか
りでなく、過冷却の解消による製氷と製氷面（6e）から
の離脱が同時に行えるものである。また、この動作で
は、凍結温度以下の滴状水溶液（Ｗ）から生成された氷
に凍結温度以上の流下水溶液（Ｗ）を接触させることに
よってこの流下水溶液（Ｗ）が氷化することを抑制しな
がら滴状水溶液（Ｗ）のみを氷化させることができ、こ
れによっても確実な製氷動作を連続して行うことができ
る。

（第１実施例） 次に、本発明の第１実施例を第１図を用いて説明する。

第１図に示すように、本氷蓄熱装置（１）は蓄熱槽
（２）、製氷容器（３）、水供給手段（４）、空気供給
手段（５）、製氷手段（６）および氷送給手段（７）を
主要部として構成されている。

以下、各部について説明する。

蓄熱槽（２）は上部が開放された箱体であって、上記製
氷容器（３）内で生成された氷（Ｉ）が供給されて蓄え
られる所謂蓄熱部分であり、その内部には製氷用の水溶
液（Ｗ）が貯留されている。そして、その側壁（2a）の
下部には水供給手段（４）の給水管（4a）の上流端（4
b）が接続されており、一方、該蓄熱槽（２）の上方か
らは氷送給手段（７）の連絡管（7a）が導入され、その
下流端（7c）が蓄熱槽（２）内の水溶液（Ｗ）中に開口
されている。

製氷容器（３）は、円筒状容器であって、その上面（3
a）に空気供給手段（５）の回収ダクト（5e）の上流端
（5f）が接続されており、一方、側面（3b）の下部には
空気供給手段（５）の供給ダクト（5b）の下流端（5d）
が接続されている。また、該製氷容器（３）内の上部に
は空気供給手段（５）から供給される冷却空気（Ｅ）を
循環させるための上記回収ダクト（5e）に向う送風を発
生させる空気供給手段（５）に含まれるファン（Ｆ）が
設けられていると共に、該ファン（Ｆ）に近接した下方
には水供給手段（４）の給水管（4a）の下流端である噴
霧ノズル（4c）が具備されている。また、該製氷容器
（３）の下部には氷送給手段（７）の連絡管（7a）の上
流端（7b）が接続されている。

水供給手段（４）は、給水管（4a）、ブラインポンプ
（P1）および噴霧ノズル（4c）からなるものであって、
ブラインポンプ（P1）の駆動によって、給水管（4a）を
経て噴霧ノズル（4c）から蓄熱槽（２）内の水溶液
（Ｗ）を製氷容器（３）内に滴状にして噴出、供給する
ものである。また、この噴霧ノズル（4c）は給水管（4
a）の下流端が複数に分岐されて各々の先端にジェット
ノズルが具備されて構成されている。

空気供給手段（５）は空気冷却器（5a）、供給ダクト
（5b）および回収ダクト（5e）から成るものであって、
空気冷却器（5a）は冷凍回路（図示省略）の蒸発器が接
続されており、該空気冷却器（5a）で生成された冷却空
気（Ｅ）を供給ダクト（5b）を経て製氷容器（３）の側
壁（3b）下部から供給し、該製氷容器（３）の上部から
回収ダクト（5e）によって再び空気冷却器（5a）に戻し
て循環させるものである。

製氷手段（６）は上記水供給手段（４）の噴霧ノズル
（4c）より下方でしかも供給ダクト（5b）の下流端（5
d）より上方に配された製氷管（6a）が製氷容器内で千
鳥状に複数配設されていると共に、該製氷管（6a）に介
設されたバルブ（Ｖ）を有して成り、上記製氷管（6a）
内には温水若しくは水道水が流通自在となるように構成
されており、過冷却状態の滴状水溶液が衝突して氷化す
るように構成されている。

氷送給手段（７）は連絡管（7a）およびスラリーポンプ
（P2）からなり、該スラリーポンプ（P2）の駆動によっ
て製氷容器（３）内で生成された氷（Ｉ）を連絡管（7
a）を経て蓄熱槽（２）へ送給させるものである。

次に、蓄熱槽（２）内に貯留されている水溶液（Ｗ）に
ついて説明する。水溶液（Ｗ）はエチレングリコール等
の不凍液と水との混合液体若しくは水のみから成る液体
であって、その比重は１程度となっていると共に、不揮
撥性を有するものである。従って、製氷動作時において
蓄熱槽内は上方から氷層、水溶液層で構成されることに
なる。

次に、上記構成による本装置の動作について説明する。

本装置における動作は噴霧動作、製氷動作および蓄熱動
作からなるものである。

先ず、噴霧動作において、ブラインポンプ（P1）を駆動
させ、蓄熱槽（２）内の水溶液（Ｗ）を給水管（4a）を
経て噴霧ノズル（4c）から製氷容器（３）内へ滴状にし
て下方へ噴出させる。該噴霧動作と共に行われる製氷動
作は空気冷却器（5a）の作動により、生成された冷却空
気（Ｅ）が供給ダクト（5b）を経て製氷容器（３）内へ
供給される。一方、製氷容器（３）内の上部に設けられ
たファン（Ｆ）の回転によって上昇気流が発生され（矢
印Ａ）、上記冷却空気（Ｅ）は該上昇気流によって製氷
容器（３）内を上昇し、噴霧ノズル（4c）から供給され
た滴状の水溶液（Ｗ）との間で熱交換を行い、該滴状水
溶液（Ｗ）を過冷却状態まで冷却した後、回収ダクト
（5e）から空気冷却器側へ戻されて、循環される。そし
て、過冷却状態に冷却された水溶液（Ｗ）は製氷容器
（３）内を降下して製氷管（6a）に衝突する。該衝突に
よって水溶液（Ｗ）は過冷却状態が解消されて氷化し
て、製氷管上に付着され、順次製氷管上に積層状態に付
着されていく。その際、空気および物体への相変化潜熱
を放出するが、水は薄い膜状となっているため熱伝達率
が大きく、過冷却の解消過程は速やかに進行されるもの
である。

上述の如く生成された氷（Ｉ）を貯留させる蓄熱動作に
おいてバルブ（Ｖ）の開放と共に、上記製氷管（6a）内
に温水若しくは水溶液の冷凍温度以上の水（水道水でも
可）を流通させて、製氷管表面の温度を上昇させ、製氷
管（6a）上に付着している氷（Ｉ）の付着部付近を融解
して、重力により製氷管（6a）から離脱させ、スラリー
状の氷（Ｉ）とさせて製氷容器（３）の底部に一時的に
貯留させる。この離脱に際し、上記の製氷動作で製氷管
上に付着した氷は水溶液（Ｗ）を混入した状態で付着し
ているために、製氷面との付着力は弱く、僅かな温度上
昇によって製氷管から離脱させることができる。その
後、スラリーポンプ（P2）を駆動させて、製氷容器
（３）の底部に貯留されているスラリー状の氷（Ｉ）を
連絡管（7a）を経て蓄熱槽（２）へ送給し、蓄熱動作が
終了する。

また、冷房運転時で蓄熱槽（２）内の氷（Ｉ）の融解時
には、該貯留されている水（Ｗ）またはスラリー状の氷
（Ｉ）が直接冷房負荷側へ供給されて放熱されるもので
ある。

このように、本装置にあっては、過冷却状態に冷却した
水溶液（Ｗ）の過冷却を製氷管（6a）に衝突させて解消
することによって氷（Ｉ）を生成させ、該生成された氷
（Ｉ）は順次製氷管（6a）から離脱されて蓄熱槽（２）
へ送給されるために、スラリー状の氷（Ｉ）を確実に且
つ安定的に生成することができる。即ち、従来のスタテ
ィック方式のように冷却管への氷の付着による製氷能力
の低下がないものである。また、製氷容器（３）内で生
成された氷はスラリー状であるために、放熱時（氷融解
時）には冷房負荷の変動に迅速に追従可能なものであ
る。また、この実施例では製氷容器（３）内における滴
状水溶液（Ｗ）と冷却空気（Ｅ）とは流通方向が逆であ
るために、該滴状水溶液（Ｗ）はその降下が冷却空気
（Ｅ）によって妨げられつつ冷却されることになり、冷
却時間を長く確保することができ、また該滴状水溶液
（Ｗ）を常に凍結温度以下の低温度の冷却空気（Ｅ）に
晒すことができ、これによっても迅速且つ確実な過冷却
状態を得ることができる。更には、製氷容器と蓄熱槽は
各々独立しているために、生成された氷が蓄熱槽のみに
貯留されることで、その氷充填率が高く、それにより、
装置全体として小型化が図られており、設置場所を限定
されることもない。

尚、上記製氷動作および蓄熱動作は同時進行させても良
い。

また、上記製氷管の配設に関し、第３図に示すように製
氷管の配設密度に密な部分と疎な部分とを形成した場
合、冷却空気は密度の密な部分で大きく流れ方向が変え
られることになるが、滴状水溶液は冷却空気の流れ方向
の変化には追随して流れることができず、過冷却状態の
水溶液の大部分が製氷管に衝突されることになり、その
回収率の向上に伴って、製氷効率が向上された構成とす
ることができる。また、他の変形例として、製氷管の断
面形状を第４図（ａ）および（ｂ）に示すように氷付着
面に垂直な方向に長い楕円形状や偏平形状とし、蓄熱動
作時の氷の離脱を確実にすることも可能である。また、
該製氷管はヒータ等を埋設した棒状体や伝熱管群を用い
ても良い。更には、製氷管を樹脂製としたり、表面に撥
水コーティングを施して氷の離脱を促すように構成する
ことも可能である。

（第２実施例） 次に、本発明における、第２実施例について説明する。
尚、本例のものは製氷容器内部が第１実施例のものと異
っている所に特徴があるので、特に製氷容器について説
明する。また、その動作にあっては第１実施例との相違
点を中心に述べるに止める。

製氷容器（３）は、第２図に示すように、その上方に空
気冷却器（5a）を備えると共に、該空気冷却器（5a）で
発生される空気流（矢印Ｂ）の上流端に供給ダクト（5
b）、下流端に回収ダクト（5e）が接続されている。ま
た、該製氷容器（３）内の上記回収ダクト（5e）の接続
位置の近傍には上記空気流を発生させると共に、冷却空
気（Ｅ）を循環させるためのファン（Ｆ）が設けられて
いる。一方、上記供給ダクト（5b）の接続位置近傍には
側方即ち、空気流の方向に沿って滴状の水溶液（Ｗ）を
供給する水供給手段（４）の噴霧ノズル（4c）が具備さ
れている。そして、上記ファン（Ｆ）に近接した上流側
には製氷手段（６）の製氷管（6a）が千鳥状に配設され
ている。また、該製氷容器（３）の底部には氷送給手段
（７）の連絡管（7a）の上流端（7b）が接続されてい
る。その他の構成は第１実施例に示したものと略同様で
ある。

次に、本例における動作について説明する。

先ず、第１実施例と同様に、噴霧動作において、水溶液
（Ｗ）を噴霧ノズル（4c）から製氷容器（３）内へ滴状
にして側方、即ち、製氷管（6a）に向って噴出させる。
該噴霧動作と共に行われる製氷動作は空気冷却器（5a）
の作動により、生成された冷却空気（Ｅ）が供給ダクト
（5b）を経て製氷容器（３）内へ供給される。一方、製
氷容器（３）内に設けられたファン（Ｆ）の回転によっ
て空気流が発生され（矢印Ｂ）、上記冷却空気（Ｅ）は
該空気流によって製氷容器（３）内を右方へ送給され
る。そして、その送給の途中で噴霧ノズル（4c）から供
給された滴状の水溶液（Ｗ）との間で熱交換を行い、該
滴状水溶液（Ｗ）を過冷却状態まで冷却した後、回収ダ
クト（5e）から空気冷却器（5a）側へ戻されて、循環さ
れる。そして、過冷却状態に冷却された水溶液（Ｗ）は
製氷容器（３）内を移動して製氷管（6a）に衝突する。
該衝突によって水溶液（Ｗ）は過冷却状態が解消されて
氷化して、製氷管側面に付着される。そして、蓄熱動作
においては上記製氷管（6a）内に水溶液の凍結温度以上
の水を流通させて、製氷管（6a）上に付着している氷
（Ｉ）の付着部付近を融解して、重力により製氷管（6
a）から離脱させ、スラリー状の氷（Ｉ）として製氷容
器（３）の底部に一時的に貯留させた後、連絡管（7a）
を経て蓄熱槽（２）へ送給し、蓄熱動作が終了する。こ
の場合、空気冷却器（5a）への水溶液（Ｗ）の流入を防
止する目的で、回収ダクト（5e）にはフィルタ等を設け
ておくことが望ましい。

このように、本装置にあっては、第１実施例における作
用、効果に加えて製氷管（6a）の氷付着部は側面である
ために、付着している氷（Ｉ）は重力の影響を受け易
く、その落下が容易に成し得るものである。また、滴状
水溶液（Ｗ）と冷却空気（Ｅ）は水平方向の同方向に流
されているために、この滴状水溶液（Ｗ）は重力の影響
を受けて下方へ落下することが冷却空気（Ｅ）によって
抑制されながら製氷管（6a）に向かって案内されること
になる。つまり、冷却空気（Ｅ）が、滴状水溶液（Ｗ）
を過冷却状態まで冷却する機能と、該滴状水溶液（Ｗ）
を製氷管（6a）に向かって案内する機能とを兼ね備えた
構成となっている。

（第３実施例） 次に、本発明における第３実施例を第５図に基いて説明
する。本例は、製氷手段の変形例であるために、特に、
第１実施例との相違点について説明するに止める。

製氷容器（３）は略円筒状の容器であって、上部に空気
冷却器（5a）が接続され、一側面に水供給手段（４）の
下端部である噴霧用イジェクタ（4d）が接続されてい
る。該イジェクタ（4d）はその下方に配設されたブリー
ズ管（4e）によって製氷容器（３）内の冷却空気（Ｅ）
がイジェクタ（4d）に供給されて、その負圧により噴霧
を発するように構成されている。一方、製氷手段（６）
である製氷板（6c）の装着される側面には、水供給管
（4a）から分岐された分岐管（6b）が接続されて水溶液
（Ｗ）の一部が製氷板（6c）の製氷面（6e）に流下され
るように構成されている。更に、該製氷容器（３）の側
面下部には空気供給手段（５）の回収ダクト（5e）の上
流端（5f）が接続されている。

製氷板（6c）は、製氷容器（３）内の一側に上記イジェ
クタ（4d）と対向して立設されており、その表面が過冷
却状態の水溶液（Ｗ）が衝突される製氷面（6e）となっ
ており、該製氷板（6c）の上端には上部分岐管（6b）か
ら供給される水溶液（Ｗ）の給水量を規制するための堰
板（6d）が立設されている。

水供給手段（４）は上記分岐管（6b）より上流側におい
て水溶液（Ｗ）を予冷するための予冷部（８）が介設さ
れて成っている。その他の構造は第１実施例のものと同
様である。

本装置における動作は、先ず、噴霧動作において、ブラ
インポンプ（P1）を駆動させ、蓄熱槽（３）内の水溶液
（Ｗ）を予冷部（８）で凍結温度付近まで冷却すると共
に、給水管（4a）を経てイジェクタ（4d）から製氷容器
（３）内へ滴状にして噴出させる。該噴霧動作と共に行
われる製氷動作は空気冷却器（5a）の作動により、生成
された冷却空気（Ｅ）が製氷容器（３）の上方から該製
氷容器（３）内へ供給される。そして、イジェクタ（4
d）から供給された滴状の水溶液（Ｗ）との間で熱交換
を行い、該滴状水溶液（Ｗ）を過冷却状態まで冷却した
後、回収ダクト（5e）から空気冷却器（5a）へ戻され
て、循環される。そして、過冷却状態に冷却された水溶
液（Ｗ）は製氷容器（３）内に立設された製氷板（6c）
の製氷面（6e）に衝突する。該衝突によって水溶液
（Ｗ）は過冷却状態が解消されて氷化すると共に、該製
氷面（6e）上を流下する水溶液（Ｗ）によって製氷容器
（３）の底部に貯留された後、スラリーポンプ（P2）の
駆動と共に、蓄熱槽（２）内へ送給されて貯留される。
このように、本装置にあっては、過冷却状態の解消と製
氷面からの離脱が同時に行われるために、製氷動作が簡
略化されるに伴って、製氷時間が短いものである。ま
た、この動作では、凍結温度以下の滴状水溶液（Ｗ）か
ら生成された氷を凍結温度以上の流下水溶液（Ｗ）に接
触させることによって流下水溶液（Ｗ）が氷化すること
を抑制しながら滴状水溶液（Ｗ）のみを氷化させること
ができ、確実な製氷動作を連続して行うことができる。

尚、上記各実施例における水溶液を水単独で使用した場
合には、製氷動作の進行に伴う濃度の変化がないために
常に凍結温度が一定であり、安定した製氷が得られる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、以下に述べるような効果
が発揮されるものである。

請求項（１）記載の発明によれば、水溶液を微小な滴状
にし、これを冷却するようにしたために該水溶液を迅速
且つ確実に過冷却状態まで冷却でき、しかも、この水溶
液を製氷管に衝突させて過冷却状態を解消させるように
したために、過冷却状態を所定位置で確実に解消できる
ことになり、連続的に蓄熱用の氷が生成できる。更に、
生成された氷はスラリー状であるため、搬送が容易で且
つ、表面積が大きいために融解速度が速く、冷房負荷の
変動に追随可能となっている。また、滴状水溶液と冷却
空気との流れ方向が逆方向であるので、滴状水溶液はそ
の降下が冷却空気によって妨げられつつ冷却されること
になってその冷却時間が長く確保され、且つ該滴状水溶
液を常に凍結温度以下の低温度の冷却空気に晒すことが
でき、これによっても迅速且つ確実な過冷却状態を得る
ことができる。更に、製氷手段の製氷管に付着された氷
は、該製氷管の内部に水溶液の凍結温度以上の液体の流
通によって製氷管表面の温度上昇と共に、氷の一部が融
解されて製氷管から離脱されて蓄熱槽へ送給されるため
に、製氷管からの氷の離脱を確実に行うことができる。

請求項（２）記載の発明によれば、製氷手段の側面に氷
を生成、付着させ、氷に重力の影響を受けやすくしたた
めに、その離脱を容易に行うことができる。また、滴状
水溶液と冷却空気は水平方向の同方向に流されるため、
この滴状水溶液は重力の影響を受けて下方へ落下するこ
とが冷却空気によって抑制されながら製氷管に向かって
案内されることになる。つまり、冷却空気に、滴状水溶
液を過冷却状態まで冷却する機能と、該滴状水溶液を製
氷管に向かって案内する機能とを兼ね備えさせることが
できる。

請求項（３）に係る発明によれば、製氷管の断面を真円
としたことにより、付着した氷の離脱が確実になってい
る。また、断面を氷付着面に垂直な方向に長い楕円形状
とすると、更に確実な離脱作用が得られる。

請求項（４）に係る発明によれば、冷却空気は製氷管の
配設密度の疎な部分に集中して流れ、滴状水溶液は密な
部分に流れることになり、過冷却状態の水溶液の大部分
が製氷管に衝突されることになり、その回収率の向上に
伴って、製氷効率の向上が図られるものである。

請求項（５）記載の発明によれば、過冷却状態の水溶液
の氷化すると同時に、該製氷面を流下する水溶液によっ
て円滑に製氷容器の底部に貯留させるようにしたので、
過冷却の解消による製氷と製氷面からの離脱を同時に行
うことができる。また、凍結温度以下の滴状水溶液から
生成された氷を凍結温度以上の流下水溶液に接触させる
ことによって、流下水溶液が氷化することを抑制しなが
ら滴状水溶液のみを氷化させることができ、確実な製氷
動作を連続して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における氷蓄熱装置の回路
図、第２図は第２実施例における第１図相当図、第３図
は製氷管の配設例を示す図、第４図は製氷管の変形例を
示す図、第５図は第３実施例における第１図相当図であ
る。 （２）……蓄熱槽、（３）……製氷容器、（４）……水
供給手段、（4c）……噴霧ノズル、（５）……空気供給
手段、（６）……製氷手段、（6a）……製氷管、（6c）
……製氷板、（6e）……製氷面、（７）……氷送給手
段、（Ｉ）……氷、（Ｗ）……水溶液、（Ｅ）……冷却
空気。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥越 邦和 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献 特開 昭63−217170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−311063（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−15473（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−2859（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】製氷用の水溶液（Ｗ）を微小な滴状にして
   製氷容器（３）内の上部から下部に向かって下向きに噴
   出する噴霧ノズル（4c）を有する水供給手段（４）と、 上記製氷容器（３）内の下部から上部に向かって冷却空
   気（Ｅ）を上向きに送給し、水供給手段（４）により製
   氷容器（３）内に噴出された滴状水溶液（Ｗ）をその凍
   結温度以下で液相状態を維持する過冷却状態まで冷却す
   る空気供給手段（５）と、 上記製氷容器（３）内における下部に設けられ、上記過
   冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝突して、その過冷却状
   態を解消し、該滴状水溶液（Ｗ）を氷化させて製氷容器
   （３）の底部に貯留させる製氷手段（６）と、 製氷容器（３）内で生成された氷（Ｉ）を蓄熱槽（２）
   内へ送給する氷送給手段（７）とを有し、 製氷手段（６）は過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝突
   して該滴状水溶液（Ｗ）を氷化させる複数本の製氷管
   （6a），（6a）…を有して成り、該製氷管（6a）は表面
   に生成した氷（Ｉ）の一部を融解して該氷（Ｉ）を製氷
   管（6a）から離脱させるように水溶液（Ｗ）の凍結温度
   以上の液体が流通自在に構成されていることを特徴とす
   る氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】製氷用の水溶液（Ｗ）を微小な滴状にして
   製氷容器（３）内の一側部から他側部に向かって水平方
   向に噴出する噴霧ノズル（4c）を有する水供給手段
   （４）と、 上記製氷容器（３）内の一側部から他側部に向かって冷
   却空気（Ｅ）を水平方向に送給し、水供給手段（４）に
   より製氷容器（３）内に噴出された滴状水溶液（Ｗ）を
   その凍結温度以下で液相状態を維持する過冷却状態まで
   冷却する空気供給手段（５）と、 上記製氷容器（３）内における他側部に設けられ、上記
   過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝突して、その過冷却
   状態を解消し、該滴状水溶液（Ｗ）を氷化させて製氷容
   器（３）の底部に貯留させる製氷手段（６）と、 製氷容器（３）内で生成された氷（Ｉ）を蓄熱槽（２）
   内へ送給する氷送給手段（７）とを有し、 製氷手段（６）は過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝突
   して該滴状水溶液（Ｗ）を氷化させる複数本の製氷管
   （6a），（6a）…を有して成り、該製氷管（6a）は表面
   に生成した氷（Ｉ）の一部を融解して該氷（Ｉ）を製氷
   管（6a）から離脱させるように水溶液（Ｗ）の凍結温度
   以上の液体が流通自在に構成されていることを特徴とす
   る氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】上記請求項（１）または（２）記載の氷蓄
   熱装置において、製氷管（6a）の断面は真円または垂直
   方向に長い楕円形状で形成されていることを特徴とする
   氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】上記請求項（１）、（２）または（３）記
   載の氷蓄熱装置において、製氷管（6a）の配設密度が密
   な部分と疎な部分とを備えていることを特徴とする氷蓄
   熱装置。
5. 【請求項５】製氷用の水溶液（Ｗ）を微小な滴状にして
   製氷容器（３）内の一側部から他側部に向かって水平方
   向に噴出するイジェクタ（4d）を有する水供給手段
   （４）と、 上記製氷容器（３）内に向かって冷却空気（Ｅ）を送給
   し、水供給手段（４）により製氷容器（３）内に噴出さ
   れた滴状水溶液（Ｗ）をその凍結温度以下で液相状態を
   維持する過冷却状態まで冷却する空気供給手段（５）
   と、 上記製氷容器（３）内における他側部に設けられ、上記
   過冷却状態の滴状水溶液（Ｗ）が衝突して、その過冷却
   状態を解消し、該滴状水溶液（Ｗ）を氷化させると共
   に、水供給手段（４）が分岐接続されて該水供給手段
   （４）の水溶液（Ｗ）の一部が供給されることによって
   凍結温度以上の水溶液（Ｗ）を製氷容器（３）の底部に
   流下する鉛直方向に延びる製氷面（6e）を有する製氷板
   （6c）を備えた製氷手段（６）と、 製氷容器（３）内で生成された氷（Ｉ）を蓄熱槽（２）
   内へ送給する氷送給手段（７）とを備えていることを特
   徴とする氷蓄熱装置。