JPH0820152B2 - 流下液膜式氷蓄熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流下液膜式氷蓄熱装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の氷蓄熱装置は、深夜電力などを
利用して経済性を高めるために用いられている。従来の
いわゆる管外製氷形蓄熱装置は、図５に示すように、冷
凍機２０に接続された冷却コイル２１が蓄熱槽２２内の
槽水２３中に没しており、その冷却コイル２１内を流れ
る製氷用冷媒（フロンまたはブライン）により、冷却コ
イル２１周辺の槽水２３を冷却し、冷却コイル２１の表
面に着氷させるようにしているものである。

【０００３】また、蓄熱槽２２は空調負荷側２４と循環
管路２５によって接続され、循環ポンプ２６により、槽
水２３は蓄熱槽２２と空調負荷側２４を循環するように
なっている。槽水２３が空調負荷側２４へ送られると、
空調負荷側２４からの還水と混合されて、水温が上昇す
るが、冷却コイル２１の表面に着氷している氷の融解に
より水温の降下した槽水２３は、再び空調負荷側２４に
送水されて冷却に供せられる。

【０００４】一方、この種の装置は、冷却コイル２１の
表面に着氷させる製氷過程や氷を融解させる解氷過程に
おける製氷や解氷の速度を促進したり、あるいは製氷・
解氷の時に均等な氷厚となるように、槽水２３を強制的
に攪拌し、冷却コイル２１表面の熱伝達率を大きくした
り、または槽水２３の水温を一様とする攪拌手段を必要
とする。たとえば、攪拌機２７を回転させて槽水２３を
攪拌したり、空気圧縮機２８により槽水２３中に圧縮空
気を送ったりする方法等がこれに該当する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すような従来装置においては、攪拌機２７や圧空装置
２８等の攪拌手段を備えることにより、製氷時の冷凍機
２０や解氷時の空調負荷側２４に対する余分な負荷とな
り、装置の運転効率を低下させる要因となっている。ま
た、上記のような攪拌手段を備えていない装置や、たと
え備えている装置においても、空調負荷側２４が必要と
する熱量によっては、蓄熱槽２２の冷水出口温度が上昇
する場合がある。

【０００６】一方、特開昭６３−１９７８５４号公報の
第６図には、蓄熱槽の上方に蓄冷コイルを設け、この蓄
冷コイルに対して冷媒を流通させる過程で、蓄冷コイル
上方のスプレーノズルから蓄冷コイルに対して水を散布
し、蓄冷コイルの表面に結氷させ、この結氷がある程度
進行したときには、前記の蓄冷コイルに冷媒の流がれを
切り換えることにより高温・高圧状態の冷媒を流して、
蓄冷コイル表面の氷を融解させる。かかる結氷および融
解を一定時間ごと繰り返すものである。また、融解した
水および蓄冷コイル表面から剥離した氷は蓄熱槽に落下
させ、冷水を空調機に送り込んで、使用済水を前記のス
プレーノズルから蓄冷コイルに対して散布するものであ
る。

【０００７】この先行発明は、同公報に指摘されている
ように、氷を融解させた分量の水を再結氷させるため
に、スプレーノズル散布方式に頼り、かつ、蓄冷コイル
表面での熱伝達率が結氷の進行に伴って徐々に低下する
ために、余分なエネルギーを必要とし、また、氷の融解
を蓄冷コイルへの高温・高圧冷媒の流通に頼る点でも、
蓄熱効率が高くない。したがって、十分な量の氷蓄熱を
行おうとすれば、夜間において結氷と融解とを繰り返し
て行う必要がある。

【０００８】そこで、本発明の主たる目的は、従来装置
のように攪拌手段を備えなくとも、冷却コイル表面の熱
伝達率を大きくでき、冷却時の温度降下および製氷・解
氷速度を速めることのできる流下液膜式氷蓄熱装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、蓄熱槽内に
製氷用冷媒が通る冷却コイルを設け、その冷却コイルの
上方に複数の散水器を設け、前記冷却コイルは鉛直線に
沿って間隔を置いて複数配置され、かつこれらの冷却コ
イル列が水平方向に複数配置され、各冷却コイル列上に
前記散水器が設けられ、 各散水器からの流下水を対応す
る各冷却コイルの表面を巡りながら流下させ、流下水面
は前記冷却コイルの下方に維持するようにし、さらに、
前記流下水面上方でかつ冷却コイルの下方に解氷時空調
機からの還水により冷却コイルから剥離して落下した氷
を受け止める網状体を設けたことで解決できる。

【００１０】

【作用】本発明においては、蓄熱槽内に製氷用冷媒が通
る冷却コイルを設け、その冷却コイルの上方に散水器を
設け、しかも、これらの配置態様として、前記冷却コイ
ルは鉛直線に沿って間隔を置いて複数配置し、かつこれ
らの冷却コイル列を水平方向に複数配置し、各冷却コイ
ル列上に前記散水器を設けたので、各散水器からの流下
水を前記冷却コイルの表面を巡りながら流下させ、流下
水面は前記冷却コイルの下方に維持するようにしたた
め、前記冷却コイルの表面が前記散水器からの流下水に
より常に洗われ、冷却コイル表面の熱伝達率が大きくな
る。

【００１１】したがって、結氷時には流水が冷却コイル
を液膜状に流れる過程で液膜状に結氷するので、製氷速
度が高い。また、解氷時においては、空調機の還水が結
氷部分を常に表面を洗うようにしながら流下するので、
解氷速度がきわめて速くなる。

【００１２】他方、従来装置のように攪拌手段による負
荷がないので、運転効率の向上を図ることが可能とな
る。

【００１３】また、前記流下水面上方に解氷時空調機か
らの還水により冷却コイルから剥離して落下した氷を受
け止める網状体を設けたので、蓄熱槽内に氷が落下する
ことがなく、蓄熱槽の損傷を防止できるばかりでなく、
空調機からの還水が冷却コイルの表面を巡りながら流下
し蓄熱槽内に落下する過程で、網状体の上に受け止めら
れた氷を舐めるように落下するので、逆に氷によって冷
却され、解氷時においても図３に示すように、空調機へ
の冷水温度として、０℃の冷水を得ることができる（図
４に示すように、従来のものでは０℃の冷水を得ること
ができなかった）。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によりさら
に具体的に説明する。図１は本発明の流下液膜式氷蓄熱
装置を示す概要図、図２はその装置における流下水の流
下状態を示す概要説明図である。

【００１５】図１および図２に示すように、本発明の流
下液膜式氷蓄熱装置は、主に、蓄熱槽１内に設けられた
製氷用冷媒が通る冷却コイル２と、この冷却コイル２の
上方に設けられた複数の散水器３と、前記冷却コイル２
の下方に維持された槽水４とで構成されている。５は循
環ポンプ、６は空調負荷側、７は冷水配管、８〜１１は
切替弁、１２は冷凍機である。

【００１６】かかる構成の下で、さらに図示されている
ように、前記冷却コイル２は鉛直線に沿って間隔を置い
て複数配置され、かつこれらの冷却コイル２，２…列が
水平方向に複数配置され、各冷却コイル２，２…列上に
対応して散水器３が設けられ、各散水器３，３…からの
流下水を対応する各冷却コイル２，２…の表面を巡りな
がら流下するように構成され、さらに、前記流下水面
（槽水４水面）上方でかつ冷却コイル２の下方に解氷時
空調機からの還水により冷却コイル２から剥離して落下
した氷を受け止める網状体１３が設けられている。

【００１７】以下、運転の種類別に工程の説明をする。 （製氷運転） 循環ポンプ５を運転すると、蓄熱槽１内の槽水４は、循
環ポンプ５→切替弁８→切替弁１０→散水器３→冷却コ
イル２→循環ポンプ５の順に循環する。散水器３から散
水された水は、図２に示すように、冷却コイル２の上部
から下部へと冷却コイル２の表面を巡りながら流下し、
次第に水温が降下する。そして、十分に冷却が進むと、
下部の冷却コイル２の表面から順に着氷する。最終的に
は、上部の冷却コイル２に着氷し、全冷却コイル２の表
面に所定の氷厚で着氷した段階で製氷運転が完了する。

【００１８】（解氷運転） 循環ポンプ５を運転すると、蓄熱槽１内の槽水４は、循
環ポンプ５→切替弁９→空調負荷側６→水量調整用バル
ブ１０→散水器３→冷却コイル２→循環ポンプ５の順に
循環する。散水器３から散水された水は、空調負荷側６
からの還水により水温が上昇し、冷却コイル２の表面の
氷を融解しながら流下して、再び空調負荷側６へ送られ
る。この場合、冷却コイル２および網状体１３上の氷を
通過した水は、ほぼ０℃となる。また、空調負荷側６で
要求される水温に応じて、切替弁１１の開度を調整する
ことにより、所定の水温とすることができる。

【００１９】（製氷・解氷同時運転−冷凍機併用運転） 空調負荷側６が必要とする分に相当する氷量が不足する
場合の運転には、冷凍機１２が同時に運転される。

【００２０】網状体１３としてはたとえば金網から形成
される。

【００２１】本発明において、冷却コイル２の配置とし
ては、図２に示すように、散水器３に対して上部冷却コ
イルおよび下部冷却コイルを鉛直線に沿って整列させ
る。また、隣の列との関係では、各冷却コイルが千鳥状
配置とすることが、冷却コイルの配置密度を高めるため
に有効である。

【００２２】図３に本発明の流下液膜式氷蓄熱装置を用
いた場合の製氷・解氷状況を、図４に従来の管外製氷形
氷蓄熱装置を用いた場合の製氷・解氷状況を示す。各図
は、氷蓄熱装置を２２時から運転を開始した場合におけ
る、水温の低下および製氷量を経時的に示したものであ
る。本発明装置は、冷却外径が21.7mm、全長15ｍ、段数
10段で、初期水温12℃、初期水量80kgの運転条件とした
ものである。また、従来装置としては、初期水量が120
kgであることを除いて同一とした。図３および図４から
明らかなように、本発明装置における製氷量は、従来装
置と比較して６kg増えていることが判る。また、解氷に
おいては、本発明装置ではほぼ０℃の冷水が得られたの
に対し、従来装置では水温の上昇が確認された。

【００２３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、以下のよ
うな効果を存する。 （１）製氷・解氷運転時の攪拌用の動力を必要としない
ので、装置の運転効率が高い。 （２）冷却コイル表面の熱伝達率が大きく、冷却時の温
度降下および製氷・解氷速度が速まる。 （３）解氷においては、ほぼ０℃の冷水が得られ、低温
送水または大温度差空調システムに適する。 （４）蓄熱槽内の初期水量は、製氷量および循環に必要
な最小量であればよいので、配管系全体の水量が少な
く、そのため運転開始後のシステムの立ち上がりが速ま
り、装置の運転時間が低減する。 （５）蓄熱槽の構造は、水を貯蔵する部分は防水、耐圧
等の考慮が必要であるが、その他の部分は防滴程度の考
慮でよく、簡易な構造となる。 （６）製氷においては、冷却コイル表面の熱伝達率が大
きいので、冷凍機の成績係数（C.O.P.) が高い。 （７）冷却コイル表面を通過する水は液膜状に流下する
ので、流路の面積は小さくてもよいから、各冷却コイル
の相互の距離を小さくして全体の装置寸法を小型化する
ことができる。 （８）冷凍機をヒートポンプ形とすると、従来の暖房蓄
熱装置としても利用できる。この場合、冷却コイルは加
熱コイルの役割となる。

【００２４】（９）網状体を設けることにより、特に、
解氷時において、網状体上の氷により流下水の冷却を図
ることができ、ほぼ０℃の冷水を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流下液膜式氷蓄熱装置を示す概要図で
ある。

【図２】図１の装置における流下水の流下状態を示す図
である。

【図３】本発明装置を用いた場合の製氷・解氷状況を示
す図である。

【図４】従来装置を用いた場合の製氷・解氷状況を示す
図である。

【図５】従来の管外製氷形蓄熱装置を示す概要図であ
る。

【符号の説明】

１…蓄熱槽、２…冷却コイル、３…散水器、４…槽水、
５…循環ポンプ、６…空調負荷側、７…冷水配管、８〜
１１…切替弁、１２…冷凍機、１３…金網

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄熱槽内に製氷用冷媒が通る冷却コイルを
   設け、その冷却コイルの上方に複数の散水器を設け、前記冷却コイルは鉛直線に沿って間隔を置いて複数配置
   され、かつこれらの冷却コイル列が水平方向に複数配置
   され、各冷却コイル列上に前記散水器が設けられ、 各散水器からの流下水を対応する各 冷却コイルの表面を
   巡りながら流下させ、流下水面は前記冷却コイルの下方
   に維持するようにし、さらに、前記流下水面上方でかつ冷却コイルの下方に解
   氷時空調機からの還水により冷却コイルから剥離して落
   下した氷を受け止める網状体を設けた ことを特徴とする
   流下液膜式氷蓄熱装置。