JPH102644A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成にして確実な氷の離脱性能を得、更
に製氷面への水の供給が全く不要になると共に、製造し
た氷を浮力にて上昇させ貯溜槽の上部に堆積させること
ができる。 【解決手段】貯溜槽１１内に収容された水１２を複数の
製氷装置１３により凍結させて氷を製造し、この氷の成
長に応じて製氷装置１３から離脱して貯溜槽１１内に蓄
える氷蓄熱装置において、貯溜槽１１の底部に各製氷装
置１３を設置し、その製氷面１３ａに貯溜槽１１内の水
を凍結させて氷を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、夜間の割安な電力
を利用して低温の熱源として利用可能な氷水を製造し、
これを貯溜槽に蓄えることにより経済的な空調や冷熱供
給を行うハーベスト方式（製氷装置にて氷の製造と脱氷
を繰返し行う）の氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハーベスト方式の氷蓄熱装置は、
製氷槽の上部に製氷装置を設置し、貯溜槽から絶えず水
を汲上げ、垂直に設置された低温製氷面に振掛けて氷を
成長させ、氷の成長後は製氷面を加温して板状の氷を落
下させて貯蔵する方式や、皿状の製氷器に水を供給して
氷とした後にこれを加温すると共に製氷装置を反転させ
て氷を落下離脱させる製氷手法を用いている。

【０００３】図７はかかる従来のハーベスト方式の氷蓄
熱装置の構成例を示すもので、１は氷を貯溜させる貯溜
槽で、この貯溜槽１の上部には製氷装置２が設置され
る。この製氷装置２の上部に貯溜槽１の底部より水循環
ポンプ３により汲出した水４を配管５を通して供給する
散水装置６が配置され、また下部には製氷された氷を粉
砕して貯溜槽１に落下させる氷粉砕装置７が配置されて
いる。

【０００４】また、この製氷装置２は冷凍装置８に循環
路が形成されるように接続され、この冷凍装置８より供
給される低温化された不凍液により散水装置６より散水
された製氷面２ａの周囲の水を氷結させている。

【０００５】従って、このような構成の氷蓄熱装置にあ
っては、製氷面２ａから重力により落下した板状の氷は
氷粉砕装置７により細分化されて貯溜槽１の上部に落下
堆積すると共に、互いの氷間に隙間を持ちながら散在す
る。この結果、解氷に際しては無数の水の流路が氷間に
形成され、極めて良好な熱交換が達成されることから低
温の冷水を安定して取出せる利点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のハーベスト方式の氷蓄熱装置では、製氷装置
２の製氷面２ａで製造された氷を重力により貯溜槽１へ
落下させているため、製氷装置２を貯溜槽１の上部に設
置する必要があり、スペース的な制限を受ける等の多く
の問題がある。

【０００７】即ち、製氷槽１の上部には３ｍ程度の製氷
装置２の設置スペースと、さらにその下部に氷粉砕装置
７の設置スペースが必要となる。また、製氷装置２の製
氷面２ａに水を供給するための配管５、水循環ポンプ
３、製氷面２ａで生成される氷が板状の場合には氷を細
分化する氷粉砕装置７が必要となり、またブロック状の
氷を生成する場合には氷を落下させるための製氷面反転
装置等が必要となるため、スペース性、省エネ性の点で
問題がある。

【０００８】さらに、貯溜槽１の上部に製氷装置２や氷
粉砕装置７を設置する必要から、既存の水蓄熱装置を氷
蓄熱装置に改造することは不可能に近い状況である。本
発明は上記のような問題を解消し、確実な氷の離脱性能
を得、更に製氷面への水の供給が全く不要になると共
に、製造した氷を浮力にて上昇させ貯溜槽の上部に堆積
させることができる構成簡単且つ信頼性の高い氷蓄熱装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により氷蓄熱装置を構成す
るものである。請求項１に対応する発明は、貯溜槽内に
収容された水を複数の製氷装置により凍結させて氷を製
造し、この氷をその成長に応じて製氷装置から離脱して
前記貯溜槽内に蓄える氷蓄熱装置において、前記貯溜槽
の底部に各製氷装置を設置し、その製氷面に前記貯溜槽
内の水を凍結させて氷を製造する。

【００１０】従って、上記請求項１に対応する発明の氷
蓄熱装置にあっては、貯溜槽底部の水中に設置された製
氷装置により氷が製造されると、この氷は密度差（浮
力）により浮上すると共に、氷が浮上した後に水が自動
的に供給されるので、貯溜槽上部には解氷用の散水ノズ
ルを別として一切の構成物が不要となる。このことは既
存の水蓄熱装置から氷蓄熱装置への改造が可能となり、
また新規の氷蓄熱装置ではスペース効率の良いハーベス
ト方式氷蓄熱装置の提供が可能である。

【００１１】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、各製氷装置の製氷面に電気加熱手
段を設け、前記製氷面で製造される氷の大きさが所定の
大きさに成長したことを検知するか、あるいは所定の製
氷運転時間が経過したことを条件に前記電気加熱手段に
より製氷面を加熱して氷を離脱させる。

【００１２】請求項３に対応する発明は、水が収容され
た貯溜槽と、この貯溜槽の底部に設置され、且つ内部に
流入する不凍液の圧力が所定圧力になると外方に膨出可
能な製氷面を有する複数の製氷装置と、前記貯溜槽の外
部に設置され、前記製氷装置との間で不凍液を循環させ
る不凍液循環系が形成された冷凍装置と、前記不凍液循
環系の前記製氷装置出口側に設けられた弁と、前記不凍
液循環系の前記冷凍装置の不凍液流入側に設けられた不
凍液循環ポンプとを備え、各製氷装置の製氷面に前記貯
溜槽内の水を凍結させて氷が製造され、この氷の大きさ
が所定の大きさに成長したことを検知するか、あるいは
所定の製氷運転時間が経過したことを条件に前記弁を全
閉して、前記製氷装置の製氷面を前記不凍液循環ポンプ
の吐出圧により外方に膨出させて製氷面から氷を離脱さ
せる。

【００１３】上記請求項２及び請求項３に対応する発明
の氷蓄熱装置にあっては、製氷装置にて製造された氷を
製氷面から離脱させる手段として、製氷面を電気的に加
熱させる手段、あるいは機械的に製氷面を変形（膨らま
せる）させる手段を備えているので、製氷装置を水中に
設置することにより発生する氷の離脱性の問題も解決で
き、確実に氷を製氷面から離脱させることが可能とな
る。

【００１４】請求項４に対応する発明は、請求項１乃至
請求項３の何ずれかの項に記載の発明において、貯溜槽
の底部に複数の製氷装置を設置するに際し、各製氷装置
を垂直に且つ互いに重なり合わないように設置する。

【００１５】請求項５に対応する発明は、請求項１乃至
請求項４の何ずれかの項に対応する発明において、貯溜
槽の底部に複数の製氷装置を設置するに際し、各製氷装
置の片面のみを製氷面とし、且つこの製氷面を上向きに
して設置する。

【００１６】上記請求項４及び請求項５に対応する発明
の氷蓄熱装置にあっては、製氷装置から離脱した氷が水
中に浮力にて上昇する際にも、製氷装置を垂直方向に互
いに重ならないように配置しているため、各製氷装置か
ら浮上する氷が製氷装置により阻害されることなく、ス
ムースに浮上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明によるハーベスト方式
の氷蓄熱装置の第１の実施の形態を示す構成図である。

【００１８】図１において、１１は水１２が収容された
貯溜槽で、この貯溜槽１１内の底部には複数の製氷装置
１３がそれぞれ並設される。これら各製氷装置１３は図
２に示すように全体が箱形に形成され、その前後両面の
縦及び横方向にそれぞれ複数の矩形状の製氷面１３ａが
形成されている。

【００１９】これら各製氷面１３ａはその部分の板面を
それぞれ内方へ凹ましてその内周面に電気ヒータ１４が
設けられている。また、製氷面１３ａの表面には例えば
ポリプロピレンの膜のような葉っすい撥水性のある薄膜
を接着、あるいはコーティングして氷の離脱性を助長し
ている。

【００２０】一方、１６は各製氷装置１３内部に不凍液
を供給及び排出する不凍液給排出管で、この不凍液給排
出管１６には各製氷装置１３の給排口が接続されると共
に、外部に設置された冷凍装置１５に接続して不凍液を
循環させる不凍液循環系１７が形成されている。また、
冷凍装置１５の不凍液流入側の不凍液循環系１７には不
凍液循環ポンプ１８が設けられている。

【００２１】また、１９は冷凍装置１５の運転及び各製
氷装置１３の電気ヒータ１４を制御する制御装置、２０
はこの制御装置１９からの指令により各製氷装置１３の
電気ヒータ１４を一定時間間隔でオン、オフする製氷タ
イマーである。

【００２２】次に上記のように構成された氷蓄熱装置の
作用について述べる。いま、制御装置１９からの制御指
令により冷凍装置１５が運転されると共に、製氷タイマ
ー２０が起動されると、冷凍装置１５より低温化された
不凍液が不凍液循環ポンプ１９にて不凍液給排出管１６
を経由して各製氷装置１３に圧送される。

【００２３】すると、製氷装置１３の製氷面１３ａは不
凍液給排出管１６より流入する不凍液により低温にな
り、凹部内周囲の水１２を氷結させる。また、製氷タイ
マー２０が所定の製氷時間経過後に動作すると各製氷面
１３ａに配設された電気ヒータ１４が通電される。

【００２４】これにより、各製氷面１３ａに固着してい
る氷ブロック２１の固着面が融解し、氷ブロック２１が
浮力により製氷面１３ａから離脱して水中を浮上する。
この場合、電気ヒータ１４への通電は製氷タイマー２０
により制御され、所定時間経過後にしゃ断されて製氷運
転が再開される。そして、このような繰返しにより製
氷、脱氷運転が継続される。

【００２５】このようにして貯溜槽１１内には水１２の
上部に徐々に氷ブロック２１が堆積する。この場合、製
氷面から離脱する氷単体の体積として１００ｃｃ以下で
あることが好ましい。

【００２６】ここで、制御装置１９は夜間電力の使用を
主たる目的に配置されており、所定の氷量が形成された
後に冷凍装置１５の運転が停止され、その後不凍液循環
ポンプ１８も停止する。特に貯溜槽１１内に氷が存在す
る状況からの製氷運転に際しては、事前に氷残量を検出
あるいは算出し、所定量以上の製氷が行われないように
制御される。

【００２７】以上のように本発明の第１の実施の形態に
おいては、貯溜槽１１内の水１２中に製氷装置１３を設
置し、かつ氷離脱時に製氷面１３ａに設けられた電気ヒ
ータ１４により加熱してブロック状の氷を製氷面１３ａ
から離脱させるようにしたので、確実な氷の離脱性能を
得ることができ、さらに製氷面１３ａへの水の供給が全
く不要になると共に、製造した氷を浮力にて上昇させ、
貯溜槽上部に堆積させることができる。

【００２８】従って、従来のハーベスト方式の氷蓄熱装
置の最大の欠点であった製氷装置を貯溜槽上部に設置し
なくてもよいので、設計自由度の高い、かつ簡潔な構成
とすることができる。

【００２９】図３は本発明による氷蓄熱装置の第２の実
施の形態を示す構成図である。図３において、３１は水
３２が収容された貯溜槽で、この貯溜槽３１内の底部に
は複数の製氷装置３３が配置され、各製氷装置３３の不
凍液の流入口及び流出口相互間が不凍液給排出管３４に
より接続されている。

【００３０】これら各製氷装置３３は図４に示すように
全体が縦列方向に長形の箱形に形成され、その上面開口
部に縦及び横方向にそれぞれ複数の矩形状の製氷面３３
ａが形成された板面が設けられている。これら各製氷面
３３ａはその部分の板面をそれぞれ内方へ凹ましたもの
で、不凍液による内圧が所定圧力を越えると板面全体が
外方へ膨出するようになっている。

【００３１】一方、３５は貯溜槽３１の外部に設置され
た冷凍装置で、この冷凍装置３５と製氷装置３３との間
を不凍液給排出管３４により接続して不凍液を循環させ
る不凍液循環系３６が形成されている。

【００３２】また、３７は貯溜槽３１より下流側の不凍
液循環系３６に設けられた電動弁で、この電動弁３７は
制御装置３８からの指令によりセットされ、所定時間の
製氷運転終了を検知すると動作する製氷タイマー３９に
より閉制御される。

【００３３】さらに、４０は冷凍装置３５の不凍液入口
側の不凍液循環系３６に設けられた不凍液循環ポンプ
で、この不凍液循環ポンプ４０の上流側の不凍液循環系
３６にに不凍液溜め４１が設けられる。

【００３４】次に上記のように構成された氷蓄熱装置の
作用について述べる。いま、制御装置３８からの指令に
より冷凍装置３５が運転されると共に、製氷タイマー３
９がセットされると、冷凍装置３５より低温化された不
凍液が不凍液循環ポンプ４０にて不凍液循環系３６を経
由して各製氷装置３３に圧送される。

【００３５】すると、製氷装置３３の製氷面３３ａは不
凍液給排出管３４より流入する不凍液により低温にな
り、凹部内の水を氷結させる。また、製氷タイマー３９
が所定の製氷時間経過後に動作すると電動弁３７を閉じ
る。

【００３６】これにより、不凍液循環ポンプ４０上流側
の不凍液循環系３６に設けられている不凍液溜め４１か
ら不凍液の供給は継続されるが、電動弁３７が閉じてい
るため、不凍液循環ポンプ４０の吐出圧により各製氷装
置３３の内部への不凍液は供給され続ける。

【００３７】従って、各製氷装置３３の内部圧力が高ま
り、箱形の上面開口部に設けられた板面が外方に膨出
し、製氷面３３ａに固着している氷ブロック４２が固着
面から離脱し、氷ブロック４２が浮力により水中を浮上
する。

【００３８】図４は変形前後の製氷面３３ａの状況を示
す模式図であり、電動弁３７により堰止められた不凍液
が製氷装置３３内に充満し、上面板が上方に膨出すると
製氷面３３ａに形成された氷ブロック４２が離脱する状
況である。

【００３９】この場合、電動弁３７は製氷タイマー３９
により制御され、所定時間経過後に電磁弁３７への開指
令が出され、製氷運転が再開される。そして、このよう
な繰返しにより製氷、脱氷運転が継続される。

【００４０】このようにして貯溜槽３１内には水３２の
上部に徐々に氷ブロック４２が堆積する。以上のように
本発明の第２の実施の形態においては、貯溜槽３１内の
水３２中に製氷装置３３を設置し、かつ氷離脱時に不凍
液の圧力により製氷面３３ａを変形させてブロック状の
氷を製氷面３３ａから離脱させるようにしたので、第１
の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００４１】なお、上記では製氷装置３３内の不凍液圧
により上面板を上方に膨出させて製氷面３３ａから氷ブ
ロック４２を離脱させるようにしたが、さらに氷ブロッ
クの離脱性を高めるために第１の実施の形態で示した電
気ヒータを併用することも可能である。

【００４２】この他、製氷装置の製氷面から氷を離脱さ
せる手段としては、従来のハーベスト方式氷蓄熱装置に
見られるように冷凍装置から製氷装置へ供給される低温
冷媒（例えばフロン等の冷凍サイクル作動媒体）を切替
弁により冷凍装置の圧縮機より吐出する高温冷媒に切替
えて製氷装置に供給することにより、製氷面を高温化し
て氷を離脱させるようにしてもよい。

【００４３】また、第１及び第２の実施の形態では、製
氷タイマーにより氷の成長度合いを設定するようにした
が、実際に氷の成長を何等かの検知手段で検知し、この
氷の大きさが所定の大きさになったことを検知したと
き、氷を製氷面から離脱させるようにしてもよい。

【００４４】さらに、第１及び第２の実施の形態では、
製氷装置の製氷面が垂直又は製氷面を上向きにして配置
する構成について説明したが、図５に示すように複数個
の製氷装置５３をそれぞれ斜め上方に傾斜させ、互いに
重なり合わないように配置し、各製氷装置５３の不凍液
の流入及び流出口を不凍液給排出管５４にそれぞれ接続
するようにしてもよい。

【００４５】このような配置構成とすれば、貯溜槽内に
製氷装置を高密度に設置することができる。また、第１
及び第２の実施の形態では、製氷装置の製氷面の形状と
してはブロック状の氷を生成する場合について説明した
が、この他図６に示すように板状、棒状など、離脱性を
改善できる範囲でその形状を変えるようにしてもよい。
さらに、貯溜槽の上部空間に複数個の散水ノズルを設置
すると共に、貯溜槽の底部に取水口を設けるようにして
もよい。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、確実
な氷の離脱性能を得ることが可能となるため、更に製氷
面への水の供給が全く不要になると共に、製造した氷を
浮力にて上昇させ貯溜槽の上部に堆積させることができ
る簡単な構成にして信頼性の高い氷蓄熱装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による氷蓄熱装置の第１の実施の形態を
示す構成図。

【図２】同実施の形態における製氷装置の詳細を示す説
明図。

【図３】本発明による氷蓄熱装置の第２の実施の形態を
示す構成図。

【図４】同実施の形態における製氷装置の詳細を示す説
明図。

【図５】本発明の他の実施の形態における製氷装置の配
置構成図。

【図６】本発明の他の実施の形態における製氷装置の製
氷面の形状を示す図。

【図７】従来のハーベスト方式の氷蓄熱装置を示す構成
図。

【符号の説明】

１１，３１……貯溜槽 １２，３２……水 １３，３３……製氷装置 １３ａ，３３ａ……製氷面 １３ｂ……断熱層 １４……電気ヒータ １５，３５……冷凍装置 １６，３４……不凍液給排出管 １７，３６……不凍液循環系 １８，４０……不凍液循環ポンプ １９，３８……制御装置 ２０，３９……製氷タイマー ３７……電動弁 ４１……不凍液溜め

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯溜槽内に収容された水を複数の製氷装
   置により凍結させて氷を製造し、この氷をその成長に応
   じて製氷装置から離脱して前記貯溜槽内に蓄える氷蓄熱
   装置において、 前記貯溜槽の底部に各製氷装置を設置し、その製氷面に
   前記貯溜槽内の水を凍結させて氷を製造することを特徴
   とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の氷蓄熱装置において、各
   製氷装置の製氷面に電気加熱手段を設け、前記製氷面で
   製造される氷の大きさが所定の大きさに成長したことを
   検知するか、あるいは所定の製氷運転時間が経過したこ
   とを条件に前記電気加熱手段を一定時間作動させ、製氷
   面を加熱して氷を離脱させることを特徴とする氷蓄熱装
   置。
3. 【請求項３】 水が収容された貯溜槽と、この貯溜槽の
   底部に設置され、且つ内部に流入する不凍液の圧力が所
   定圧力になると外方に膨出可能な製氷面を有する複数の
   製氷装置と、前記貯溜槽の外部に設置され、前記製氷装
   置との間で不凍液を循環させる不凍液循環系が形成され
   た冷凍装置と、前記不凍液循環系の前記製氷装置出口側
   に設けられた弁と、前記不凍液循環系の前記冷凍装置の
   不凍液流入側に設けられた不凍液循環ポンプとを備え、 各製氷装置の製氷面に前記貯溜槽内の水を凍結させて氷
   が製造され、この氷の大きさが所定の大きさに成長した
   ことを検知するか、あるいは所定の製氷運転時間が経過
   したことを条件に前記弁を全閉して、前記製氷装置の製
   氷面を前記不凍液循環ポンプの吐出圧により外方に膨出
   させて製氷面から氷を離脱させることを特徴とする氷蓄
   熱装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何ずれかの項に
   記載の氷蓄熱装置において、貯溜槽の底部に複数の製氷
   装置を設置するに際し、各製氷装置を垂直方向に互いに
   重なり合わないように設置したことを特徴とする氷蓄熱
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何ずれかの項に
   記載の氷蓄熱装置において、貯溜槽の底部に複数の製氷
   装置を設置するに際し、各製氷装置の片面のみを製氷面
   とし、且つこの製氷面を上向きにして設置したことを特
   徴とする氷蓄熱装置。