JPH10281602A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製氷槽の不凍液貯溜部における不凍液への水巻
込みの抑制により、冷凍機内の水分凍結詰りを抑制し、
また噴出ノズル先端の着氷を抑制することで、安定製氷
を実現する。 【解決手段】非水溶性で水より比重の大きな不凍液４と
水２とを収容した製氷槽１と、この製氷槽１内から不凍
液ポンプにより回収した不凍液を冷凍機により０℃より
低い温度に冷却した後、水と不凍液の界面より上方の位
置に開口した不凍液噴出ノズルから流入させ、水との熱
交換により微細な氷粒を製造する不凍液循環系とを具備
し、製氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部５を
形成すると共に、この不凍液貯溜部５の両側開口端から
製氷槽１の底面に連接する部分に適宜角度で傾斜する傾
斜部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シャーベット状の
微細氷粒を製造して空気調和装置等の冷熱負荷に使用す
る氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業分野、民生分野での電気エネ
ルギの消費は増加の傾向にあり、特に年間を通じての最
大電力消費は夏期昼間に発生している。この主たる原因
は冷房の普及にある。このため、電力消費の昼夜間の差
が拡大し、電力設備の負荷率が低下するという社会問題
となっている。

【０００３】ところで、夏期の電力負荷の平準化を達成
する目的で、夜間電力により氷を製造し、昼間解氷して
冷熱を取出す氷蓄熱装置が普及し始めている。この氷蓄
熱装置は昼間の空調負荷のピーク時における電力需要の
軽減、並びに夜間オフピーク時の価格の安い時間帯にお
ける電力使用により、電力の安定供給や空調システムの
経済的運用など供給側と需要側の双方の利益、さらに炭
酸ガス発生の抑制などの社会的要求にも答え得るもので
ある。

【０００４】工業プラントや高層建築等における空調シ
ステムにおいては、氷蓄熱装置の実用化が進められ、特
に最近ではダイナミック方式と呼ばれる方式、即ちシャ
ーベット状態の氷や微細氷粒を形成して水槽内に浮遊さ
せ、冷房負荷吸収後の暖められた水を還流させて混合
し、氷を溶かす方式のものが開発されている。

【０００５】この氷蓄熱装置は、余剰傾向にある夜間電
力を使用して冷凍機により、水からシャーベット状の氷
を製造しておき、これを昼間溶かしてその冷熱を空調や
産業用途に利用するものである。

【０００６】このような氷蓄熱装置としては、例えば特
開平５−５５４１号公報、特開平５−２４０４７６号公
報、特開平５−２８０７６９号公報、特開平４−２３６
０３２号公報、特開平３−１４０７６７号公報等に示さ
れているような方式のものがある。その一例を図１によ
り説明する。

【０００７】この方式の氷蓄熱装置は、いずれも冷凍機
１３により０℃以下に冷却された非水溶性で水よりも比
重の大きな油性液体あるいは弗素系不活性液体等の不凍
液４、即ち０℃より低い凝固点を有する液を冷却媒体と
し、これを水２及びシャーベット状の氷が貯溜する製氷
槽１の下部に連通部８により連通させて設けられた製氷
筒３の頭頂部から噴出しノズル１２を通して水中に噴出
させ、水２との直接接触にて熱交換することにより、水
２の一部を微細な氷７として貯蔵し、不凍液４は製氷槽
１の下部の不凍液貯溜部５より回収して不凍液ポンプ１
５により加圧した状態で冷凍機１３により冷却した後、
再度製氷筒３の頭頂部から水中に噴出させるという不凍
液循環系を構成して製氷を行うようにしたものである。

【０００８】この場合、製氷槽１の上部の取水部１０よ
り水ポンプ１８により回収した水を製氷筒３の頭頂部か
ら流入させている。なお、図１において、※部分は図示
されていない製氷筒３の頭頂部にそれぞれ接続されるこ
とを表している。

【０００９】ところで、１つの製氷槽１に１本の製氷筒
３を接続した複数のシステムを並列に合体させると、製
氷能力が合体個数倍になるが、この場合不凍液配管が繁
雑になると共に、不凍液量が多くなるという問題があ
る。

【００１０】そこで、図１０に示すように容積の大きな
１つの製氷槽１に複数の製氷筒３を並設して接続したシ
ステムを構成している。図１０では、解氷系だけでな
く、１２本の製氷筒３や不凍液４の循環系、水２の循環
系は省略し、製氷槽１の概要を示している。

【００１１】なお、図１において、不凍液循環系及び水
循環系の※部分は、描かれていない複数の製氷筒３の頭
頂部にそれぞれ接続されている。そして、図１２
（ａ），（ｂ）に示すように製氷槽１の底部には不凍液
４を回収する不凍液貯溜部５が設けられている。

【００１２】一方、製氷筒３の頭頂部は、図１１に示す
ような構造になっている。不凍液噴出ノズル１２は内管
２１と外管２２の二重管構造をなし、不凍液噴出ノズル
１２の内管２１は不凍液貯溜部５に不凍液配管１４ａ及
び１４ｃを介して連結されている。この不凍液配管１４
ａには、不凍液４の流れ方向に順に不凍液ポンプ１５及
び冷凍機１３が設けられている。また、不凍液噴出ノズ
ル１２の外管２２には、不凍液配管１４ａの不凍液ポン
プ１５と冷凍機１３との間で分岐した分岐配管１４ｂが
連結されている。

【００１３】冷凍機１３で０℃以下の温度に冷却された
不凍液４は、不凍液配管１４ｃで不凍液噴出ノズル１２
の内管２１から製氷筒３内の水２中に吐出散布される。
他方、不凍液配管１４ａに導かれた不凍液４の残部は分
岐配管１４ｂを通り、二重管構造の不凍液噴出ノズル１
２の外管２２に送られる。この不凍液４は不凍液貯溜部
５より冷凍機１３を通らないで、不凍液噴出ノズル１２
の外管２２に送られてくるので、０℃以上の温度であ
り、この０℃以上の不凍液４は噴出ノズル１２の外管２
２から製氷筒３内の水２中に吐出し散布される。

【００１４】この際、０℃以上の不凍液４の膜により、
内管２１の開口端１２ａに付着しようとするスタティッ
ク氷を溶かし、不凍液噴出ノズル１２の氷結を防ぎ、不
凍液噴出ノズル１２による氷粒７の連続的な析出を可能
にしている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の氷蓄
熱装置において、製氷筒３側から連結部８を通して製氷
槽１へ流出した不凍液４は滝状になり、不凍液貯溜部５
の不凍液界面９上に落下する。この時、水２の薄い膜が
不凍液４を包む風船状の水膜球である水泡１９が発生す
る。この水泡１９は図１２に示すように消失量と発生量
とが釣合った状態で、不凍液界面９に層を形成して存在
する。層とは別に不凍液４中に浮遊している水泡１９は
不凍液４の流れにより、不凍液貯溜部５に向って流れて
行くが、界面９の泡１９層に取込まれる。条件によって
は、層が薄い、あるいは小面積の場合もあるが、界面９
付近を泡１９が不凍液貯溜部５の方向に流されていき、
不凍液貯溜部５の真上付近に泡１９層を形成する。同時
に微小水滴２０が多量に発生し、不凍液４中に浮遊す
る。１本当りの製氷筒３からの不凍液４の流量が大きい
ほど、また界面９までの滝状の流路高さが大きいほど、
水泡１９や微小水滴２０は多量になる。

【００１６】ところで、微小水滴２０が不凍液貯溜部５
への不凍液４の流れに巻込まれると、不凍液貯溜部５の
吸出口２３から不凍液４と共に吸出される。また、この
水泡１９が不凍液貯溜部５への不凍液４の流れに巻込ま
れ、吸出口２３から不凍液４と共に吸出されることがあ
る。この時、製氷槽１を横から見た断面は図１２（ａ）
のように、不凍液貯溜部５の真上では水泡１９が集まり
層が厚くなる。不凍液４が浮遊している水泡１９が泡層
に取込まれることなく、不凍液貯溜部５に流入する場合
もあるし、不凍液４の流れによって泡層から水泡１９が
分離した後、不凍液貯溜部５に流入する場合もある。

【００１７】この場合、不凍液貯溜部５への不凍液４の
流入速度が大きい程、吸出管２３が不凍液界面９から近
い程、水泡１９や微小水滴２０の巻込み現象が起こり易
い。即ち、製氷槽１内の不凍液４の量が少なく、不凍液
界面９までの高さが低い程、あるいは不凍液４の流量が
多い程起こり易い。

【００１８】さて、不凍液貯溜部５への水泡１９や微小
水滴２０の巻込みが多い分、不凍液貯溜部５から吸出さ
れる不凍液４と共に吸出される水泡１９や微小水滴２０
は多くなる。吸出された不凍液４に水分２が混入してし
まうと、冷凍機１３内で不凍液４は０℃以下に冷却され
る際、不凍液４に混入している水分２が凍結してしま
う。このため、冷凍機１３の熱交換器が氷詰まりしてい
き、不凍液４の流量が減少し、不凍液４も十分冷却でき
なくなるため、製氷能力が低減していく。そして、完全
に氷詰まりの状態になると、冷凍機１３が正常に作動し
なくなり、氷蓄熱装置の製氷運転ができなくなってしま
う。この事象は水分の濃度が低くても発生し易く、また
氷詰まりは急速に進行するため、安定製氷を阻害する。

【００１９】また、不凍液配管１４ａに導かれた凍結防
止用不凍液４に水分が混入すると次のようになる。０℃
以上の凍結防止用不凍液４は、二重管構造の不凍液噴出
ノズル１２の外管２２に送られ、噴出ノズル１２の外管
２２から製氷筒３内の水２中に吐出散布される際に、内
管２１から吐出散布された０℃以下の低温不凍液４と接
触し、冷却されて混入している水分が氷になる。

【００２０】さて、不凍液噴出ノズル１２の内管２１と
外管２２の間の流路から吹出された凍結防止用不凍液４
が、吹出し直後に内管２１の内側に曲って流れ、０℃以
下の低温不凍液４が流れる内管２１の内壁付近に巻込ま
れることがある。この巻込みを抑制するために不凍液噴
出ノズル１２の先端形状を工夫する技術は考えられてい
るが、完全な防止はできない。このため、混入水分は低
温不凍液４や冷却している内管２１の内壁面により冷却
されて氷になり、内管２１の内壁に着氷する。この着氷
したスタティック氷は不凍液４で冷却されながら水２と
接するため、成長して行き、やがては不凍液４の噴出の
障害物となり、不凍液噴出ノズル１２の不凍液噴出部１
２ａの先端が閉塞してしまったり、あるいは製氷筒３を
閉塞し、極めて水２が流れにくくなったりする。

【００２１】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、不凍液貯溜部における不凍液への水の巻込み
により起きる冷凍機内の水分の凍結詰まりと不凍液噴出
ノズル先端の着氷を抑制し、もって安定製氷を実現でき
ると共に、不凍液の充填量を低減できる氷蓄熱装置を提
供することを目的とする。

【００２２】

【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、非水溶性で
水より比重の大きな不凍液と水とを収容した製氷槽と、
この製氷槽内から不凍液ポンプにより回収した前記不凍
液を冷凍機により０℃より低い温度に冷却した後、前記
水と前記不凍液の界面より上方の位置に開口した不凍液
噴出ノズルから流入させ、水との熱交換により微細な氷
粒を製造する不凍液循環系とを具備し、前記製氷槽の底
面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形成すると共に、
この不凍液貯溜部の両側開口端から前記製氷槽の底面に
連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜部を形成する。

【００２３】請求項２に対応する発明は、非水溶性で水
より比重の大きな不凍液と水とを収容した製氷槽と、こ
の製氷槽内から不凍液ポンプにより回収した前記不凍液
を冷凍機により０℃より低い温度に冷却した後、前記水
と前記不凍液の界面より上方の位置に開口した不凍液噴
出ノズルから流入させ、水との熱交換により微細な氷粒
を製造する不凍液循環系と、前記製氷槽と上部で連通さ
せて設けられ、前記製氷槽から移動した氷を貯わえる貯
氷槽の取水口より取水された水を水ポンプにより前記製
氷槽内部に流入させる水循環系とを具備し、前記製氷槽
の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形成すると共
に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記製氷槽の底
面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜面を形成す
る。

【００２４】請求項３に対応する発明は、請求項１又は
請求項２に対応する発明の氷蓄熱装置において、不凍液
噴出ノズルを水と不凍液の界面より上方の位置に不凍液
が水平方向に噴出されるように設ける。

【００２５】請求項４に対応する発明は、鉛直に設けら
れ、且つ頭頂部より水及び非水溶性で水よりも比重の大
きな０℃より低い温度の不凍液を流入させて微細な氷粒
を生成する製氷筒と、この製氷筒の下部に連通させて鉛
直に設けられ、前記製氷筒の下部に流下する水及び氷粒
を上昇させる製氷槽と、この製氷槽の取水口より取水さ
れた水を水ポンプにより前記製氷筒の頭頂部より内部に
流入させる水循環系と、前記製氷筒の下部に流下した不
凍液を回収して不凍液ポンプにより前記製氷筒の頭頂部
より内部に流入させる不凍液循環系とを具備し、前記製
氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形成する
と共に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記製氷槽
の底面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜部を形
成する。

【００２６】請求項５に対応する発明は、鉛直に設けら
れ、且つ頭頂部より水及び非水溶性で水よりも比重の大
きな０℃より低い温度の不凍液を流入させて微細な氷粒
を生成する製氷筒と、この製氷筒の下部に連通させて鉛
直に設けられ、前記製氷筒の下部に流下する水及び氷粒
を上昇させる製氷槽と、この製氷槽の上部に連通させて
設けられ前記製氷槽から移動した氷を貯める貯氷槽と、
この貯氷槽の取水口より取水された水を水ポンプにより
前記製氷筒の頭頂部より内部に流入させる水循環系と、
前記製氷筒の下部に流下した不凍液を回収して不凍液ポ
ンプにより前記製氷筒の頭頂部より内部に流入させる不
凍液循環系とを具備し、前記製氷槽の底面の一部に下方
に凹む不凍液貯溜部を形成すると共に、この不凍液貯溜
部の両側開口端から前記製氷槽の底面に連接する部分に
斜め下方に傾斜する傾斜部を形成する。

【００２７】請求項６に対応する発明は、鉛直に設けら
れ、且つ頭頂部より水及び非水溶性で水よりも比重の大
きな０℃より低い温度の不凍液を流入させて微細な氷粒
を生成する製氷筒と、この製氷筒の下部に連通させて鉛
直に設けられ、前記製氷筒の下部に流下する水及び氷粒
を上昇させる製氷槽と、この製氷槽の上部に連通させて
接続され前記水及び氷の二相流を所定の箇所に搬送する
搬送配管と、この搬送配管を通して搬送され開口端部よ
り流下する水及び氷の二相流を貯溜する氷蓄熱水槽と、
この氷蓄熱水槽の取水口より取水された水を水ポンプに
より前記製氷筒の頭頂部より内部に流入させる水循環系
と、前記製氷槽の下部に流下した不凍液を回収して不凍
液ポンプにより前記製氷筒の頭頂部より内部に流入させ
る不凍液循環系とを備え、前記製氷筒、前記不凍液回収
部、前記製氷槽及び前記搬送配管をそれぞれ密閉状態に
して一体的に結合した氷蓄熱装置において、前記製氷槽
の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形成すると共
に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記製氷槽の底
面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜部を形成す
る。

【００２８】請求項７に対応する発明は、請求項２又は
請求項５に対応する発明の氷蓄熱装置において、製氷槽
を複数備え、且つ貯氷槽に対して異なる位置から氷が移
送可能に隣接させて設ける。

【００２９】上記請求項１乃至請求項７に対応する発明
の氷蓄熱装置にあっては、不凍液貯溜部に流入する不凍
液は、不凍液貯溜部５の両側開口端から製氷槽の底面に
連接する部分に傾斜部が形成されているので、不凍液貯
溜部に流入する不凍液の流路断面積が増加した分、流入
流速が低減され、また円滑なスムーズな流れになるた
め、浮遊している水泡や微小水滴が不凍液貯溜部に流入
しにくい。また、流速が低減された分だけ水と不凍液の
界面付近に存在する水泡が分離されにくい。これによ
り、不凍液貯溜部への水泡や微小水滴の巻込みが低減さ
れ、その分不凍液貯溜部から吸出される水泡や微小水滴
が減少する。

【００３０】従って、不凍液貯溜部における不凍液への
水の巻込みにより起きる冷凍機内の水分の凍結詰まりと
不凍液噴出ノズル先端の着氷を抑制し、もって安定製氷
を実現できると共に、不凍液の充填量を低減できる。

【００３１】

【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及び図２は本発明による氷蓄熱
装置の第１の実施の形態を示す全体の概略構成図であ
る。図２では解氷系だけでなく、１２本の製氷筒３や不
凍液循環系、水循環系を省略して製氷槽１の概要を示し
ている。なお、図１の※部分は図示されていない製氷筒
３の頭頂部にそれぞれ接続されることを表している。

【００３２】図１及び図２において、１は内部に水２を
貯溜する細長い縦型の製氷槽、３はこの製氷槽１に隣接
して鉛直に設けられた製氷筒で、この製氷筒３の底部は
製氷槽１の下部に連結部８により連結されている。

【００３３】上記製氷槽１の底面の一部に下方に凹む不
凍液貯溜部５が形成され、この不凍液貯溜部５には不凍
液４が回収される。この不凍液貯溜部５は図３（ａ），
（ｂ）に示すように液体貯溜部５の両側開口端から製氷
槽１の底面に連接する部分を適宜角度で下方に傾斜する
傾斜部６として形成されている。この傾斜部６は連続面
であっても、曲面であってもよく、さらに複数の段差部
を有する構成の何ずれでもよい。

【００３４】そして、製氷槽１の上部には取水部１０が
形成され、この取水部１０近傍の下方に金網１１が設け
られている。さらに、製氷筒３の頭頂部には不凍液噴出
ノズル１２が設けられている。

【００３５】一方、１３は冷凍機で、この冷凍機１３と
製氷槽１の底部の不凍液貯溜部５との間は配管１４ａに
より接続され、その途中には不凍液ポンプ１５が設けら
れている。この不凍液ポンプ１５は製氷槽１の底部の不
凍液貯溜部５に回収された不凍液４を冷凍機１３を経由
し、配管１４ｃを通して製氷筒３の上部に設けられた低
温不凍液吹出口１２ａに導かれる。冷凍機１３の流入側
の配管１４ａにはバルブ１６ａが設けられ、冷凍機１３
と低温不凍液吹出口１２ａとを結ぶ配管１４ｃに流量計
１７ｂが設けられている。

【００３６】また、製氷槽１０の上部に設けられた取水
口１０より水ポンプ１８により配管１４ｄを介して取水
し、この水をポンプ吐出口より配管１４ｅを通して製氷
筒３の上部に設けられた最外周部に位置する水吹出口１
２ｃに送水される。この場合、配管１４ｅにはバルブ１
６ｃと流量計１７ｃが設けられている。

【００３７】上記不凍液噴出ノズル１２は、二重管構造
にし、内管２１に０℃以下の不凍液４を流し、内管２１
と外管２２の間に０℃以上の不凍液４を流すように冷凍
機１３や不凍液ポンプ１５、その他からなる不凍液循環
系に接続されている。

【００３８】一方、製氷筒３の頭頂部は、図１１に示す
ような構造になっている。不凍液噴出ノズル１２は内管
２１と外管２２の二重構造をなし、不凍液噴出ノズル１
２の内管２１は不凍液貯溜部５の不凍液吸出口２３に不
凍液配管１４ａ及び１４ｃを介して連結されている。こ
の不凍液配管１４ａには、不凍液４の流れ方向に順に不
凍液ポンプ１５及び冷凍機１３が設けられている。ま
た、不凍液噴出ノズル１２の外管２２には、不凍液配管
１４ａの不凍液ポンプ１５と冷凍機１３との間で分岐し
た分岐配管１４ｂが連結されている。

【００３９】冷凍機１３で０℃以下の温度に冷却された
不凍液４は、不凍液配管１４ｃで不凍液噴出ノズル１２
の内管２１から製氷筒３内の水２中に吐出散布される。
他方、不凍液配管１４ａに導かれた不凍液４の残部は分
岐配管１４ｂを通り、二重管構造の不凍液噴出ノズル１
２の外管２２に送られる。この不凍液４は不凍液貯溜部
５より冷凍機１３を通らないで、不凍液噴出ノズル１２
の外管２２に送られてくるので、０℃以上の温度であ
り、この０℃以上の不凍液４は噴出ノズル１２の外管２
２から製氷筒３内の水２中に吐出し散布される。

【００４０】この際、０℃以上の不凍液４の膜により、
内管２１の開口端１２ａに付着しようとするスタティッ
ク氷を溶かし、不凍液噴出ノズル１２の氷結を防ぎ、不
凍液噴出ノズル１２による氷粒７の連続的な析出を可能
にしている。

【００４１】なお、図示していないが、夜間の製氷が完
了し、昼間の冷房負荷時に氷７を溶かす解氷系が製氷槽
１に付加されている。また、不凍液４として弗素とカー
ボンの２元素かななる液体（例えば商品名：フロリナー
ト等）を用いてもよい。

【００４２】次に上記のように構成された氷蓄熱装置の
作用を述べる。製氷運転中、冷凍機１３により氷点下ま
で冷却された低温不凍液４は噴出口１２ａより製氷筒３
の内部に流出し、水２と混合される。この時、低温不凍
液４の周囲には相対的に低速な噴出し速度を有する水２
が噴出口１２ｃより流出している。

【００４３】このようにして、噴出口１２ａより流出し
た低温不凍液４は噴出口１２ｂより流出した不凍液４と
一緒に水２中を下降しつつ周囲の水２と熱交換を行う。
この熱交換により析出された氷７と不凍液４がある程度
下降すると互いに相対速度はあるが、それぞれ一定速度
となり製氷筒３の内部を鉛直に下降する。この場合、水
２は不凍液４により冷却され、一部に氷７の析出を観察
するようになる。

【００４４】このように不凍液４の有する冷熱は氷７の
凝固熱として蓄えられ、水温がほぼ０℃の状態のまま不
凍液４は０℃まで昇温される。製氷筒３の下部に下降し
た氷７を含む水２の流れは、製氷槽１との連結部８によ
り鉛直方向から水平方向に変換され、円滑に製氷槽１に
導かれる。この連結部８を通して製氷槽１に導かれた氷
７は、上部へ向う水２の流れと共にゆっくり製氷槽１内
部を上昇し、氷７自身の浮力と対流効果によりシャーベ
ット状態の氷７として貯溜される。

【００４５】この場合、製氷槽１の上部に蓄えられた氷
７は金網１１により取水口１０からの吸込みが防止さ
れ、水面を広く覆う形で浮遊する。また、取水口１０の
近傍には金網１１がフィルタとして設けられているの
で、取水口１０より配管１４ｄ，１４ｅを通して製氷筒
３の内部に氷７が供給されることはなく、また製氷槽１
の上部には密度の高いシャーベット状の氷７を蓄えるこ
とができる。

【００４６】ここで、製氷筒３の底部より連結部８を通
して製氷槽１の底部に形成された不凍液貯溜部５に流入
する際の作用を述べる。不凍液貯溜部５に流入する不凍
液４は、図３（ａ）に示すように不凍液貯溜部５の両側
開口端から製氷槽１の底面に連接する部分に傾斜部６が
形成されているので、不凍液貯溜部５に流入する不凍液
４の流路断面積が増加した分、流入流速が低減され、ま
た円滑なスムーズな流れになる。このため、浮遊してい
る水泡１９や微小水滴２０が液体貯溜部５に流入しにく
い。また、流速が低減された分水２と不凍液４の界面９
付近に存在する水泡１９が分離しにくくなる。これによ
り、不凍液貯溜部５への水泡１９や微小水滴２０の巻込
みが低減され、その分不凍液貯溜部５から吸出される水
泡１９や微小水滴２０が減少する。

【００４７】その結果、冷凍機１３内にて、不凍液４中
に含まれた水分２が凍結して起こる冷凍機１３の氷詰り
と不凍液噴出ノズル１２の先端にて凍結防止用不凍液４
に含まれる水分２が凍結して起こる不凍液噴出ノズル１
２の先端部の着氷が抑制される。

【００４８】また、不凍液界面９をより低くしても、水
泡１９や微小水滴２０が吸出されにくくなるので、氷蓄
熱装置に充填する不凍液４の量を低減することができ
る。図４及び図５は、本発明による氷蓄熱装置の第２の
実施の形態を示す概略構成図であり、それぞれ図１、図
２と同一部品には同一符号を付して説明を省略する。図
５では、解氷系だけでなく、１２本の製氷筒３や不凍液
循環系、水循環系を省略し、製氷槽１と貯氷槽２９の概
要を示している。なお、図４の※部分は図示されていな
い製氷筒３の頭頂部にそれぞれ接続されることを表して
いる。

【００４９】第２の実施の形態では、図４及び図５に示
すように製氷槽１と上部で連通する貯氷槽２９を設け、
この貯氷槽２９に製氷槽１から移動したシャーベット状
の氷３２を溜めるようにし、また貯氷槽２９の下部に取
水口１０を設け、この取水口１０から搬送ポンプ１８に
より取水された水を配管１４ｄを通して製氷筒３の頭頂
部より内部に流入させ、さらに不凍液貯溜部５として図
３（ａ），（ｂ）に示すように液体貯溜部５の両側開口
端から製氷槽１の底面に連接する部分に適宜角度で下方
に傾斜する傾斜部６を形成したもので、それ以外は図１
及び図２と同じ構成である。

【００５０】このような構成の氷蓄熱装置においては、
製氷槽１にシャーベット状の氷７が貯まっていき、この
氷７が製氷槽１と貯氷槽２９の間の壁３０より上の位置
まで貯まると、その氷７は壁３０を通り越して製氷槽１
と貯氷槽２９の間の流路３１を通過し、貯氷槽２９に落
下する。この時、水２の一部も貯氷槽２９に移動させる
ようにしてもよい。そして、貯氷槽２９内に氷３２が貯
蔵される。

【００５１】また、貯氷槽２９内の氷３２の下方には解
氷運転時に融解してできた水２が存在しているので、こ
の水２を貯氷槽２９の取水口１０より取水し、搬送ポン
プ１８により製氷筒３の頭頂部より内部に流入させる。

【００５２】一方、不凍液貯溜部５に流入する不凍液４
は、図５に示すように不凍液貯溜部５の両側開口端から
製氷槽１の底面に連接する部分に傾斜部６が形成されて
いるので、不凍液貯溜部５に流入する不凍液４の流路断
面積が増加した分、流入流速が低減され、また円滑なス
ムーズな流れになるため、浮遊している水泡や微小水滴
が液体貯溜部５に流入しにくくなる。また、流速が低減
された分水２と不凍液４の界面９付近に存在する水泡が
剥ぎ取られにくくなる。よって、不凍液貯溜部５への水
泡や微小水滴の巻込みが低減され、その分不凍液貯溜部
５から吸出される水泡や微小水滴が減少する。

【００５３】また、上記のような構成の氷蓄熱装置にあ
っては、貯氷槽２９に貯蔵されるシャーベット状の氷３
２は氷３２の上方から次々と注がれ、重力により圧縮さ
れるので、氷充填率が高くなる。その結果、氷貯蔵部分
の体積や敷地面積に対する実質的貯蔵氷の量、即ち貯蔵
冷熱量が大きくできる。

【００５４】なお、貯氷槽２９への氷７の落下位置が一
か所に集中しないように分散させてようにしてもよい。
さらに、壁３０の部分に回転扉を設置し、ある程度氷７
が製氷槽１に貯まったら、回転扉を回転駆動させ、製氷
槽１から貯氷槽２９に氷７を移送するようにしてもよ
い。

【００５５】図６は本発明による氷蓄熱装置の第３の実
施の形態を示す概略構成図であり、図１と同一部品には
同一符号を付して説明を省略する。なお、図６の※部分
は図示されていない製氷筒３の頭頂部にそれぞれ接続さ
れることを表している。

【００５６】第３の実施の形態では、図６に示すように
製氷槽１の上部、つまり下流側に水２及び氷７の二相流
を所定の箇所に搬送する搬送配管３３の一端部を接続
し、この搬送配管３３を通して搬送された水２及び氷７
の二相流を貯溜する氷蓄熱水槽３４を設け、この氷蓄熱
水槽３４の取水口より水２を取水し、搬送ポンプ１８に
より製氷筒３の頭頂部より内部に流入させ、また製氷槽
１の底部に有する不凍液貯溜部５の不凍液吸出口２３よ
り不凍液４を不凍液ポンプ１５により吸出して製氷筒３
の頭頂部より不凍液噴出ノズル１２を通して流入させる
構成とし、さらに不凍液貯溜部５として図３（ａ），
（ｂ）に示すように液体貯溜部５の両側開口端から製氷
槽１の底面に連接する部分に適宜角度で下方に傾斜する
傾斜部６を形成するものである。

【００５７】この場合、製氷槽１及び製氷筒３は製氷部
３５を構成している。このような構成の氷蓄熱装置にお
いては、製氷槽１から氷蓄熱水槽３４に至る間は密閉状
態になっているので、距離が隔たっていても一定の冷熱
量を保存したまま目的の場所に搬送することができる。

【００５８】一方、不凍液貯溜部５に流入する不凍液４
は、第１の実施の形態と同様に不凍液貯溜部５の両側開
口端から製氷槽１の底面に連接する部分に傾斜部６が形
成されているので、不凍液貯溜部５に流入する不凍液４
の流路断面積が増加した分、流入流速が低減され、また
円滑なスムーズな流れになるため、浮遊している水泡や
微小水滴が液体貯溜部５に流入しにくくなる。また、流
速が低減された分水２と不凍液４の界面９付近に存在す
る水泡が分離しにくくなる。よって、不凍液貯溜部５へ
の水泡や微小水滴の巻込みが低減され、その分不凍液貯
溜部５から吸出される水泡や微小水滴が減少する。

【００５９】図７は本発明による氷蓄熱装置の第４の実
施の形態を示す概略構成図であり、図１と同一部品には
同一符号を付して説明を省略する。なお、図７の※部分
は図示されていない製氷筒３の頭頂部にそれぞれ接続さ
れることを表している。

【００６０】前述した第１の実施の形態乃至第３の実施
の形態では、製氷槽１と製氷筒３とを連結部により連結
する構成とし、且つ不凍液４を製氷筒３の頭頂部より下
向きに噴出させるようにしたが、第４の実施の形態では
図７に示すように製氷筒を兼ねた製氷槽１とし、この製
氷槽１内に非水溶性で水２より比重の大きな不凍液４と
水２とを収容し、製氷槽１の底部に形成された不凍液貯
溜部５より不凍液ポンプ１５により回収した不凍液４を
冷凍機１３で０℃より低い温度に冷却した後、水２と不
凍液４の界面９より上方位置に開口した不凍液噴出ノズ
ル１２より水平方向に流入させ、微細な氷粒７を生成す
る不凍液循環系を構成する。また、製氷槽１の上部と下
部の不凍液界面９より上方位置との間を配管１４ｄによ
り連通差せ、この配管１４ｄに設けられた水ポンプ１８
により水２を循環させる水循環系を構成する。

【００６１】ここで、上記不凍液噴出ノズル１２は、二
重管構造で、内管２１に０℃より低い温度の不凍液４を
流し、内管２１と外管２２の間に０℃より高い温度の不
凍液を流すような循環系を構成している。また、製氷槽
１の底部に有する不凍液貯溜部５は、図３（ａ），
（ｂ）に示す第１の実施の形態と同様に液体貯溜部５の
両側開口端から製氷槽１の底面に連接する部分に適宜角
度で下方に傾斜する傾斜部６が形成される。

【００６２】このような構成の氷蓄熱装置においては、
構成が簡単になり、また装置据付面積が大きくてもよい
が、装置全体の高さを低くしたい場合に適している。一
方、不凍液貯溜部５に流入する不凍液４は、第１の実施
の形態と同様に不凍液貯溜部５の両側開口端から製氷槽
１の底面に連接する部分に傾斜部６が形成されているの
で、第１の実施の形態と同様に不凍液貯溜部５への水泡
や微小水滴の巻込みが低減され、その分不凍液貯溜部５
から吸出される水泡や微小水滴を減少させることができ
る。

【００６３】図８は本発明による氷蓄熱装置の第５の実
施の形態を示す概略構成図であり、図７と同一部品には
同一符号を付して説明を省略する。なお、図８の※部分
は図示されていない製氷筒３の頭頂部にそれぞれ接続さ
れることを表している。

【００６４】第８の実施の形態では、図７の構成に加え
て第２の実施の形態で説明した貯水槽２９を設けたもの
である。このような構成の氷蓄熱装置とすれば、第２の
実施の形態及び第４の実施の形態で述べたのと同様の作
用効果が得られる。

【００６５】また、第６の実施の形態として、図７に示
す構成に図６に示す搬送配管３３と氷蓄熱水槽３４を設
ける構成とすることにより、第３の実施の形態及び第４
の実施の形態で述べたと同様の作用効果が得られる。

【００６６】図９は本発明による氷蓄熱装置の第７の実
施の形態を示す概略構成図であり、図２、図５と同一部
品には同一符号を付して説明を省略する。図９では、解
氷系だけでなく、１２本の製氷筒３や不凍液循環系、水
循環系は省略し、製氷槽１と貯氷槽２９の概要を示して
いる。

【００６７】第７の実施の形態では、第２の実施の形態
で説明した図４に示す氷蓄熱装置に関して、製氷槽１を
もう一つ設ける構成としたものである。即ち、製氷槽１
で製造されたシャーベット状の氷３２は水２と共に、貯
氷槽２９に移送されるが、この移送位置の反対側に移送
位置を持つように、もう一つの製氷槽１を設ける。

【００６８】このような構成とすれば、製氷槽１が一つ
の時は移送位置から遠い場所はシャーベット状の氷３２
が貯まりにくいことがあったが、二つの製氷槽１から貯
氷槽２９にシャーベット状の氷３２を移送すると、貯氷
槽２９により均一にシャーベット状の氷３２を貯められ
る。

【００６９】なお、二つ目の製氷槽１の位置を一つ目の
製氷槽１の反対側の位置にしなくても一つのみのときよ
りは均一になる。また、製氷槽の個数を増やし、その個
数分の方向からシャーベット状の氷３２を移送させても
よい。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、不凍
液貯溜部における不凍液への水の巻込みにより起きる冷
凍機内の水分の凍結詰まりと不凍液噴出ノズル先端の着
氷を抑制し、もって安定製氷を実現できると共に、不凍
液の充填量を低減できる氷蓄熱装置を提供することがで
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の実施の形態及
び従来例を説明するための構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す概
略図。

【図３】同実施の形態における不凍液貯溜部付近の概略
構成図。

【図４】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５】同実施の形態の全体構成を示す概略図。

【図６】本発明による氷蓄熱装置の第３の実施の形態を
示す構成図。

【図７】本発明による氷蓄熱装置の第４の実施の形態を
示す構成図。

【図８】本発明による氷蓄熱装置の第５の実施の形態を
示す構成図。

【図９】本発明による氷蓄熱装置の第７の実施の形態の
全体構成を示す概略図。

【図１０】従来の氷蓄熱装置の全体構成を示す概略図。

【図１１】従来装置の製氷筒上部を示す構成図。

【図１２】従来装置の貯溜部付近を示す構成図。

【符号の説明】

１……製氷槽 ２……水 ３……製氷筒 ４……不凍液 ５……不凍液貯溜部 ６……傾斜部 ７……シャーベット状の氷 ８……連結部 ９……界面 １０……取水部 １１……金網 １２……不凍液噴出ノズル １３……冷凍機 １４ａ〜１４ｅ……配管 １５……不凍液ポンプ １６ａ〜１６ｃ……弁 １７ａ〜１７ｃ……流量計 １８……水ポンプ １９……水泡 ２０……微小水滴 ２１……内管 ２２……外管 ２３……不凍液吸出口 ２９……貯溜槽 ３０……壁 ３１……流路 ３２……シャーベット状氷 ３３……搬送配管 ３４……氷蓄熱水槽

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非水溶性で水より比重の大きな不凍液と
   水とを収容した製氷槽と、この製氷槽内から不凍液ポン
   プにより回収した前記不凍液を冷凍機により０℃より低
   い温度に冷却した後、前記水と前記不凍液の界面より上
   方の位置に開口した不凍液噴出ノズルから流入させ、水
   との熱交換により微細な氷粒を製造する不凍液循環系と
   を具備し、 前記製氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形
   成すると共に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記
   製氷槽の底面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜
   部を形成したことを特徴とする氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 非水溶性で水より比重の大きな不凍液と
   水とを収容した製氷槽と、この製氷槽内から不凍液ポン
   プにより回収した前記不凍液を冷凍機により０℃より低
   い温度に冷却した後、前記水と前記不凍液の界面より上
   方の位置に開口した不凍液噴出ノズルから流入させ、水
   との熱交換により微細な氷粒を製造する不凍液循環系
   と、前記製氷槽と上部で連通させて設けられ、前記製氷
   槽から移動した氷を貯わえる貯氷槽の取水口より取水さ
   れた水を水ポンプにより前記製氷槽内部に流入させる水
   循環系とを具備し、 前記製氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形
   成すると共に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記
   製氷槽の底面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜
   部を形成したことを特徴とする氷蓄熱装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の氷蓄熱装置
   において、不凍液噴出ノズルを水と不凍液の界面より上
   方の位置に不凍液が水平方向に噴出されるように設けた
   ことを特徴とする氷蓄熱装置。
4. 【請求項４】 鉛直に設けられ、且つ頭頂部より水及び
   非水溶性で水よりも比重の大きな０℃より低い温度の不
   凍液を流入させて微細な氷粒を生成する製氷筒と、この
   製氷筒の下部に連通させて鉛直に設けられ、前記製氷筒
   の下部に流下する水及び氷粒を上昇させる製氷槽と、こ
   の製氷槽の取水口より取水された水を水ポンプにより前
   記製氷筒の頭頂部より内部に流入させる水循環系と、前
   記製氷筒の下部に流下した不凍液を回収して不凍液ポン
   プにより前記製氷筒の頭頂部より内部に流入させる不凍
   液循環系とを具備し、 前記製氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形
   成すると共に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記
   製氷槽の底面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜
   部を形成したことを特徴とする氷蓄熱装置。
5. 【請求項５】 鉛直に設けられ、且つ頭頂部より水及び
   非水溶性で水よりも比重の大きな０℃より低い温度の不
   凍液を流入させて微細な氷粒を生成する製氷筒と、この
   製氷筒の下部に連通させて鉛直に設けられ、前記製氷筒
   の下部に流下する水及び氷粒を上昇させる製氷槽と、こ
   の製氷槽の上部に連通させて設けられ前記製氷槽から移
   動した氷を貯める貯氷槽と、この貯氷槽の取水口より取
   水された水を水ポンプにより前記製氷筒の頭頂部より内
   部に流入させる水循環系と、前記製氷筒の下部に流下し
   た不凍液を回収して不凍液ポンプにより前記製氷筒の頭
   頂部より内部に流入させる不凍液循環系とを具備し、 前記製氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形
   成すると共に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記
   製氷槽の底面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜
   部を形成したことを特徴とする氷蓄熱装置。
6. 【請求項６】 鉛直に設けられ、且つ頭頂部より水及び
   非水溶性で水よりも比重の大きな０℃より低い温度の不
   凍液を流入させて微細な氷粒を生成する製氷筒と、この
   製氷筒の下部に連通させて鉛直に設けられ、前記製氷筒
   の下部に流下する水及び氷粒を上昇させる製氷槽と、こ
   の製氷槽の上部に連通させて接続され前記水及び氷の二
   相流を所定の箇所に搬送する搬送配管と、この搬送配管
   を通して搬送され開口端部より流下する水及び氷の二相
   流を貯溜する氷蓄熱水槽と、この氷蓄熱水槽の取水口よ
   り取水された水を水ポンプにより前記製氷筒の頭頂部よ
   り内部に流入させる水循環系と、前記製氷槽の下部に流
   下した不凍液を回収して不凍液ポンプにより前記製氷筒
   の頭頂部より内部に流入させる不凍液循環系とを備え、
   前記製氷筒、前記不凍液回収部、前記製氷槽及び前記搬
   送配管をそれぞれ密閉状態にして一体的に結合した氷蓄
   熱装置において、 前記製氷槽の底面の一部に下方に凹む不凍液貯溜部を形
   成すると共に、この不凍液貯溜部の両側開口端から前記
   製氷槽の底面に連接する部分に斜め下方に傾斜する傾斜
   部を形成したことを特徴とする氷蓄熱装置。
7. 【請求項７】 請求項２又は請求項５記載の氷蓄熱装置
   において、製氷槽を複数備え、且つ貯氷槽に対して異な
   る位置から氷が移送可能に隣接させて設けたことを特徴
   とする氷蓄熱装置。