JPH09509U - 空調用氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 零度℃以下の過冷却水を水冷却器で連続的に
製造して空調用氷蓄熱を行えるようにした装置におい
て，水冷却器での凍結トラブルを回避する。 【解決手段】 水冷却器に水を連続的に通水して零℃以
下の過冷却水を連続的に取り出すようにした過冷却水製
造装置を，空調用熱源水を蓄える蓄熱水槽の槽外に設置
し，蓄熱水槽内の水の一部を該水冷却器に連続的にポン
プ圧送する給水管路を設けると共に該水冷却器から流出
する過冷却水の連続流れを前記蓄熱水槽に過冷却解除装
置を介してまたは介さずして戻す経路を設け，前記給水
管路に，充填物を装填した通水容器を介装させてなる空
調用氷蓄熱装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は，冷房用の冷熱源を氷の潜熱の形態で蓄えるようにした空調用氷蓄熱 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

空調用蓄熱水槽に氷を蓄えることによって冷熱を潜熱の形態で蓄熱するいわゆ る氷蓄熱方式には製氷法の相違により蓄える氷の形態がソリッド状（氷塊状）の ものとリキッド状（微細な氷が水に懸濁した状態）のものがある。両者の方式に はそれぞれ得失があるが，後者のいわゆるシャーベット状の氷−水スラリーを蓄 熱水槽に蓄える方式として，出願人は既に特願昭62-47770号, 特願昭62-62681号 , 特願昭62-102994号, 特願昭62-228800号, 特願昭62-245930号，実願昭62-3 0383号, 実願昭62-181176〜8号, 実願昭62-192012等において，零℃以下に冷 却された過冷却水を連続流れとして製造し，この連続流れの過冷却水の過冷却状 態を瞬時に解除することによって微細な氷が分散した蓄熱に適したリキッドアイ スを製造する発明考案を提案した。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

水冷却器で過冷却水を連続して作り，この過冷却水の連続流れから微細な氷を 析出させて蓄熱水槽で蓄える場合に，前記の特許出願および実用新案登録出願で 提案したように，蓄熱水槽内の水を水冷却器に循環供給することが有利となるが ，この水冷却器に供給する水に微細氷が同伴すると水冷却器伝熱管の凍結を起こ す原因となる。このような管路の凍結は過冷却水を連続的に製造する場合の最も 気を付けねばならない問題である。

【０００４】 実願昭-63-14563号および実願昭63-76854号において出願人はこの問題を解決 する手段として氷捕集フイルターと水流を乱流化する乱流発生手段を組み合わせ る方式, および主フイルターの上流側に復氷防止用氷捕集フイルターを介装させ る方式を既に提案した。

【０００５】 本考案も，この問題を解決することを目的としたものであり，該先願とは異な った手段によってこの問題を解決しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は，水冷却器に水を連続的に通水して零℃以下の過冷却水を連続的に取 り出すようにした過冷却水製造装置を，空調用熱源水を蓄える蓄熱水槽の槽外に 設置し，蓄熱水槽内の水の一部を該水冷却器に連続的にポンプ圧送する給水管路 を設けると共に該水冷却器から流出する過冷却水の連続流れを前記蓄熱水槽に過 冷却解除装置を介してまたは介さずして戻す経路を設け，前記給水管路に充填物 を装填した通水容器を介装させたこと，さらには，この該充填物を装填した通水 容器に加えてヒーターを介装させたことを特徴とする空調用氷蓄熱装置を提供す るものである。

【０００７】

【考案の実施の形態】

蓄熱水槽から水冷却器に至る給水管路に浄化用の主フイルターを設けて水冷却 器に懸濁物質や氷が移行するのを防止しても，非常に微細な氷 (氷核) はこのフ イルターを通過したり，或いは経路の途中で何らかの原因によって氷核が発生し , これが過冷却水を製造する水冷却器の伝熱管内に流れ込むと管内凍結を引き起 こす引き金となる。給水管路のポンプの駆動による発熱によって或る程度この氷 核の消去或いは生成抑制を図ることはできるが，決定的な解決策とはならず例え ば装置稼働の立上り初期等においてはポンプの発熱だけに頼るのは危険を伴う。 このため本考案ではこの給水管路に充填物を装填した通水容器を介装させ，管路 中での水の撹拌と滞在時間を確保することによって既述の問題の解決を図ったも のである。

【０００８】 以下に図面の実施例に従って本考案の内容を具体的に説明する。

【０００９】 図１は，本考案の空調用氷蓄熱装置の全体を示す実施例である。本考案では特 に冷房シーズンにおいて蓄熱水槽内にシャーベット状の氷を蓄えることによって 大量の冷熱を蓄えるようにしたものであり，この製氷は例えば夜間電力を利用し て行ない，蓄えられた冷熱（つまり零℃近辺の水）が建物内の空気調和器群等に 循環供給される。

【００１０】 図１において１は蓄熱水槽，２は水冷却器であり，蓄熱水槽１内の水は循環ポ ンプ３によって水冷却器２に供給される。すなわち，循環ポンプ３によって蓄熱 水槽１内の水の一部が水供給管路４を経て水冷却器２に連続供給され，ここで零 ℃以下に冷却された過冷却水の連続流れが製造される。この過冷却水の連続流れ は，蓄熱水槽の水面より上方に位置する管路出口５から大気中に吐出され，蓄熱 水槽１に向けて落下させる。この落下の過程で過冷却を解除する装置を設置して おくのが実際には便宜である。図示の例ではこの過冷却解除装置は，水平方向に 吐出する過冷却水の連続流れ６を途中で遮る邪魔板７からなっている。すなわち ，邪魔板７に過冷却水６が衝突することによってその衝突エネルギーによって瞬 時に過冷却状態が解除され，邪魔板７からは微細氷が析出した氷−水スラリーが 飛翔し，これが蓄熱水槽に落下する。

【００１１】 水冷却器２としては，例えば多数本の伝熱管８の内側に水を通水するようにし たシエルアンドチューブ型熱交換器を使用することができる。すなわち，シエル ９内を仕切り板10, 11で仕切って冷却室12を構成し，この冷却室12内に多数本の 伝熱管８を貫通させ，この伝熱管８内に通水すると共に管外の冷却室12に冷媒を 供給して管内を連続通水する水を零℃以下に冷却する。そのさい冷却室12をヒー トポンプの蒸発器として機能させるように冷凍サイクルを構成する。すなわち, 圧縮機13, 凝縮器14, 膨張弁15および該冷却室12の蒸発器との間を冷媒配管し， 冷却室12で蒸発する冷媒の圧を一定に維持することによって各伝熱管８を零℃以 下の一定の温度に冷却することができる。なお，このような冷凍サイクルに代え て冷却室12内に冷凍機から所定温度のブラインを供給する構成としてもよい。

【００１２】 本考案者らは，先に特願昭62-271922号において，水と接触する管壁温度が−5 .8℃以下とはならない温度 (ただし零℃以下) に伝熱管８を冷却すれば，水流の レイノルズ数 (つまり流速や管径),冷却される前の水温, 冷却後の水温等とは無 関係に過冷却水が連続的に製造できることを明らかにした。したがって本考案に おいても，冷却器２における伝熱管８の内壁温度がどの地点でも−5.8℃以下と はならない温度 (ただし零℃以下) に制御する。このようにして，水冷却器２内 の伝熱管８では凍結を起こすことなく各伝熱管の吐出口５から過冷却水が連続流 れとして取り出されるが，水冷却器２に供給される水中に微細氷が同伴すると， これが引き金となって過冷却水から氷が析出し伝熱管８の凍結を起こす原因とな る。給水管路４の採水口17の近傍の槽内に一次フイルター18を設置し，この一次 フイルターで氷を一次捕集し，更に給水管路に主フイルター20を設置することに よって槽内の微細氷をある程度捕集でき，さらにポンプ３の稼働による熱付与に よって融解作用が働くが，なお完全ではない。

【００１３】 本考案は，給水管路４に充填材を装填した通水容器（以下，充填材装填容器と 呼ぶ）22を挿入することによって，さらにはヒーター21を併用挿入することによ ってこの問題を解決したものである。図１では充填材装填容器22を，図２では充 填材装填容器22とヒーター21を挿入した例を示している。給水管路４に挿入する ヒーター21は，図３に示すようなプラグ式ヒーターを使用するのが便宜である。 図３において23は発熱体, 24は発熱体を支持したプラグ, 25はこのプラグ式ヒー ターを取付けるチーズ部を示している。

【００１４】 給水管路４に挿入する充填材装填容器22は，水が通水する容器に空間率を大き くして成形した三次元樹脂成形品を充填材として装填したものであり，図４にそ の例を示した。この例では，円筒容器本体27の内部に小円筒の内筒28を設けた二 重筒容器を使用し，この中に充填材30を装填したものである。内筒28は取外し可 能な蓋29に取付けられ，この内筒28の長さは容器本体27の深さよりも短くしてあ る。容器本体27には給水口31が，そして蓋29の中央 (内筒28の内部) に排水口32 が設けられ，これら給水管路４の管に接続される。

【００１５】 図５に装填された充填材30の例を示す。この例に見られるように，バー状の樹 脂が三次元方向に入り組んでに成形されたものであり，その大きさは外径２〜５ ｍｍ程度のものである。これは三菱樹脂株式会社製の「充填材Ｓ」として市場で 入手できる。このような空間率の大きな充填材30を図４の容器に装填し，これを 給水管路４に介装させることによって，水はこの充填材30層中を流れる過程で大 きな圧損を受けることなく乱流化される。この乱流化作用によって同伴した氷核 は融解される。そしてこの容器内を通過するさいの滞在時間がこの融解を助成す る。図４の容器では内筒28の外側を廻ったあと内筒28の内部にその下方から入り 込むので十分な滞在時間を得ることができる。

【００１６】 図６〜図９は充填材装填容器22の他の例を示したものである。図６の例では容 器本体27の壁に給水口31と排水口32を対向して設け, 蓋29に容器内を縦方向に二 室に仕切る仕切り壁33を設けて, 給水口31から一方の室に入った水が仕切り壁33 の下を潜って他方の室に入り込むようにしてある。36は多孔板を示す。

【００１７】 図７の例では，容器本体27の底部を二重底にして排水チャンバー34を設け, こ の排水チャンバー34内に底板35の中央部の多孔板36から容器内の水が流れ込むよ うにすると共に, 容器高さより長さの短い内筒37を底板35の中央部に取付けたも のである。給水口31は排水チャンバー34より若干上方の容器本体下方に取付けら れる。これによって，給水口31から容器内の内筒37の外側に入った水は旋回しな がら上昇し，ついで内筒37内を下降し，排水チャンバー34を経て排水口32より出 る。

【００１８】 図８の例は，図４の例を上下逆にした構造を有している。すなわち，容器長さ より短い長さの内筒38を容器本体27の底板39に取付け, この内筒38内の水を抜き 出せるように底板中央部に排水口32を設け, 容器本体27の側壁下方に給水口31を 設けたものである。なお，この例では多孔板36 (網体でもよい) を容器底部に配 することによって充填材30の全体を容器底から浮かしてある。

【００１９】 図９の例は，給水路41と排水路42を容器本体27の内部にまで延長して設け, こ れら給水路41と排水路42にも充填材30を装填したものである。

【００２０】 図４および図６〜９のいずれの充填材装填容器22も容器内に水の屈曲経路が形 成されると共にこの屈曲経路内に充填材30が装填される。したがって，この中を 通水する水は十分な滞在時間が得られると共にその間に大きな乱流効果が得られ る。この結果，氷核が同伴した水が流れ込んだ場合にもこれを融解させることが できる。また蓋29の取外しによってメインテナンス操作も簡単にできる。

【００２１】 このような充填材装填容器22を設けたうえで，さらに図２のようにヒーター21 を給水管路４に設けるさいには，これら充填材装填容器22および／またはヒータ ー21の挿入位置をポンプ３の下流側とするのがよいが，場合によってはポンプ３ の上流側にしてもよい。いずれにしても，水冷却器２から出来るだけ離れた位置 の水槽近傍に設置するのがよい。また主フイルター20はカートリッジ型フイルタ ーを使用することが便宜である。

【００２２】

【考案の効果】

以上のようにして本考案によると，過冷却水からシャーベット状の氷を作って 空調用蓄熱を図る場合において過冷却水製造時の伝熱管凍結の問題が簡単な構成 によって解決でき，シャーベット状の氷を安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の空調用氷蓄熱装置の実施例を示す機器
配置系統図である。

【図２】図１の装置における水冷却器への給水管路部分
について他の構造例を示す図である。

【図３】図１の装置に使用するヒーターの略断面図であ
る。

【図４】図１の装置で使用する充填材装填容器の略断面
図である。

【図５】本考案で使用する充填材の例を示す斜視図であ
る。

【図６】図１の装置で使用する充填材装填容器の他の例
を示す略断面図である。

【図７】図１の装置で使用する充填材装填容器の他の例
を示す略断面図である。

【図８】図１の装置で使用する充填材装填容器の他の例
を示す略断面図である。

【図９】図１の装置で使用する充填材装填容器の他の例
を示す略断面図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱水槽 ２ 水冷却器 ３ 循環ポンプ ４ 給水管路 ５ 過冷却水の吐出口 ７ 過冷却解除装置 ８ 伝熱管 18 一次フイルター 20 主フイルター 21 ヒーター 22 充填材装填容器 30 充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 菊地 栄 神奈川県大和市下鶴間3001−27 (72)考案者 中西 正人 神奈川県川崎市多摩区西生田３−20−９ (72)考案者 谷野 正幸 神奈川県川崎市多摩区西生田３−20−９

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷却器に水を連続的に通水して零℃以
   下の過冷却水を連続的に取り出すようにした過冷却水製
   造装置を，空調用熱源水を蓄える蓄熱水槽の槽外に設置
   し，蓄熱水槽内の水の一部を該水冷却器に連続的にポン
   プ圧送する給水管路を設けると共に該水冷却器から流出
   する過冷却水の連続流れを前記蓄熱水槽に過冷却解除装
   置を介してまたは介さずして戻す経路を設け，前記給水
   管路に，充填物を装填した通水容器を介装させてなる空
   調用氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 水冷却器に水を連続的に通水して零℃以
   下の過冷却水を連続的に取り出すようにした過冷却水製
   造装置を，空調用熱源水を蓄える蓄熱水槽の槽外に設置
   し，蓄熱水槽内の水の一部を該水冷却器に連続的にポン
   プ圧送する給水管路を設けると共に該水冷却器から流出
   する過冷却水の連続流れを前記蓄熱水槽に過冷却解除装
   置を介してまたは介さずして戻す経路を設け，前記給水
   管路に，充填物を装填した通水容器およびヒーターを介
   装させてなる空調用氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 通水容器は容器内に水の屈曲通水路が形
   成され，この屈曲通水路に充填材が装填される請求項１
   または２に記載の空調用氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 通水通路にはフイルターがさらに介装さ
   れている請求項１または２に記載の空調用氷蓄熱装置。