JPH1123117A

JPH1123117A - 氷蓄熱装置

Info

Publication number: JPH1123117A
Application number: JP18133097A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Marume; 目隆之丸; Sanae Sekida; 田早苗関
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】効率よく製氷することができ、しかも小型化
を図ることができる氷蓄熱装置を提供する。【解決手段】水に不溶解な冷却媒体Ｍを冷却手段１４
で冷却し、冷却された冷却媒体Ｍを水Ｗで満たされた製
氷部１の内部に噴出し、冷却媒体Ｍと水Ｗとの直接接触
による熱交換によって氷粒Ｉを析出させるようにした氷
蓄熱装置である。製氷部１の内部に水Ｗを噴出させるた
めの水ノズル手段４と、製氷部１の内部に冷却媒体Ｍを
噴出させるための冷却媒体ノズル手段９と、を備えてい
る。水ノズル手段４からの水Ｗの噴出方向と冷却媒体ノ
ズル手段９からの冷却媒体Ｍの噴出方向とが対向するよ
うに構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷蓄熱装置に係わ
り、特に、産業用として大規模な地域熱供給プラント等
に使用されたり、空調用として高層建築の空調設備等に
使用される氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】氷蓄熱手段を有する空調システムは、昼
間に集中する冷房用電力需要を低減するために安価な深
夜電力を利用することができ、しかも、熱源機器容量の
低減や契約電力の低減も図れることから、近年、ビル空
調や地域冷暖房システム等の比較的大容量の空調システ
ムへの適用が期待されている。特に、最近では夏期の昼
間の冷房負荷が急速に増大し、電力の安定供給が阻害さ
れる恐れもあり、社会的にも夜間電力の有効利用が望ま
れる状況となっている。

【０００３】このような背景から、これまでに蓄熱層を
有する空調設備が多数提案されており、これらの提案の
一部は実際に採用されて既に稼働している。特に、従来
の水蓄熱手段と比べて蓄熱容量を大幅に増大させること
ができる氷蓄熱装置の実用化が現在進められている。

【０００４】この氷蓄熱装置は、流動性を有するシャー
ベット状の氷粒を蓄熱槽に蓄えて蓄熱させ、これを昼間
の冷房用の冷熱源として空気調和機器等に利用したり、
或いは製氷部で生成した氷粒と水との混合物を空気調和
機器等に直接供給して冷房用の冷熱源として利用するも
のである。

【０００５】従来の氷蓄熱装置としては、例えば米国特
許第２９９６８９４号、特開平５−２２３２９１号公報
等に開示されたものがある。これらはいずれも空調用潜
熱蓄熱装置であり、潜熱蓄熱体（第一の液体）として水
を用い、特に氷粒状態で連続的に生成するものであり、
冷凍機において冷却媒体（第二の液体）を０℃以下に冷
却し、この冷却媒体を水中に噴出して水と直接接触さ
せ、水との間で熱交換させて氷粒を生成する方式の装置
である。ここで、冷却媒体（第二の液体）には非水溶性
の不凍液が使用されている。

【０００６】そして、このような直接接触方式の潜熱蓄
熱装置は熱損失が少なく、高効率で微細な氷粒を生成す
ることができる。また、生成された氷粒は浮力によっ
て、或いは水流によって移動するので、０℃の水と不凍
液とが常時接触することになり、これによって製氷効率
を向上させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の潜熱蓄熱装置は、安定した状態で効率よく製氷
を行うことが難しく、さらに、製氷した氷粒を供給先に
輸送することが難しいという問題があった。

【０００８】すなわち、従来の潜熱蓄熱装置は、氷粒を
析出する製氷部において水中に噴出させた不凍液は細粒
となり、水と直接接触して熱交換することにより氷粒を
生成するものの、製氷部における水流に淀み等が生じる
と生成された氷粒はこの水流の淀み部に滞留し、不凍液
の細粒と結合したり、製氷部の壁面等に付着して製氷を
阻害することになる。また、生成された氷粒が不凍液の
細粒と結合すると、重量の重い氷塊を形成して製氷部の
下部で成長するため、安定した運転が困難となる状況に
なる。

【０００９】さらに、従来の潜熱蓄熱装置においては、
冷凍機で不凍液を０℃以下に冷却し、冷却した不凍液を
水中に噴出させて水と直接接触熱交換させて氷粒を連続
的に生成するが、不凍液を水中に直接噴出させるため、
氷粒・水は不凍液との分離が必要である。そして、この
分離性が良くない場合には長時間にわたる安定した運転
が困難であったり、或いはこのために構造が大型化して
建設費の増大を招くという問題があった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、効率よく製氷す
ることができ、しかも小型化を図ることができる氷蓄熱
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
る氷蓄熱装置は、水に不溶解な冷却媒体を冷却手段で冷
却し、冷却された冷却媒体を水で満たされた製氷部の内
部に噴出し、冷却媒体と水との直接接触による熱交換に
よって氷粒を析出させるようにした氷蓄熱装置であっ
て、前記製氷部の内部に水を噴出させるための水ノズル
手段と、前記製氷部の内部に冷却媒体を噴出させるため
の冷却媒体ノズル手段と、を備え、前記水ノズル手段か
らの水の噴出方向と前記冷却媒体ノズル手段からの冷却
媒体の噴出方向とが対向するようにしたことを特徴とす
る。

【００１２】請求項２記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記水の噴出方向と前記冷却媒体の噴出方向とは水平方
向において対向していることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記水の噴出方向と前記冷却媒体の噴出方向とは鉛直方
向において対向していることを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記水ノズル手段は、水平面内の同一円周上に配設され
た複数の水ノズル、或いは水平面内で環状に形成された
水ノズルによって構成されており、前記冷却媒体ノズル
手段は、水平面内の同一円周上に配設された複数の冷却
媒体ノズル、或いは水平面内で環状に形成された冷却媒
体ノズルによって構成されていることを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記冷却媒体の噴出方向は、鉛直方向から前記製氷部の
縦方向中心軸心に向かって傾斜していることを特徴とす
る。

【００１６】請求項６記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記冷却媒体ノズル手段から噴出された冷却媒体の流れ
が前記水ノズル手段から噴出された水の流れによって内
側に包み込まれるようにしたことを特徴とする。

【００１７】請求項７記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記水ノズル手段から噴出された水と前記冷却媒体ノズ
ル手段から噴出された冷却媒体とが斜めに衝突するよう
にしたことを特徴とする。

【００１８】請求項８記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記水ノズル手段から噴出された水と前記冷却媒体ノズ
ル手段から噴出された冷却媒体とが正面から衝突するよ
うにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項９記載の発明による氷蓄熱装置は、
前記水ノズル手段から噴出された水と前記冷却媒体ノズ
ル手段から噴出された冷却媒体とがそれらの一部におい
て衝突するようにしたことを特徴とする。

【００２０】請求項１０記載の発明による氷蓄熱装置
は、前記水ノズル手段から噴出された水と前記冷却媒体
ノズル手段から噴出された冷却媒体とがそれらの全体に
おいて衝突するようにしたことを特徴とする。

【００２１】請求項１１記載の発明による氷蓄熱装置
は、前記製氷部の上端部は、氷と水との混合状態の流れ
が集合しやすくするために円錐形状に形成されており、
前記製氷部の下端部は、冷却媒体を回収しやすくするた
めに逆円錐状に形成されていることを特徴とする。

【００２２】請求項１２記載の発明による氷蓄熱装置
は、前記製氷部の円錐状上端部の内面には、氷粒の付着
を防止するための破水性材料よりなる薄板が貼着されて
いることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】第１実施形態以下、本発明の第１実施形態による氷蓄熱装置について
図１及び図２を参照して説明する。

【００２４】図１は本実施形態による氷蓄熱装置の概略
構成図であり、図１に示したようにこの氷蓄熱装置は製
氷部１を備えており、この製氷部１の内部は水で満たさ
れている。製氷部１の上端には氷水配管２の入口端が接
続されており、氷水配管２の出口端は氷蓄熱槽３の上部
に位置している。ここで、氷水配管２の出口端を氷蓄熱
槽３上部の水面から０．５〜１ｍ程度上方に離れた位置
に配置し、氷水配管２の出口端から氷水を落とし込むよ
うにすることによって、氷蓄熱槽３での氷の蓄積密度を
上げることができる。

【００２５】また、本実施形態による氷蓄熱装置は水ノ
ズル手段４を備えており、この水ノズル手段４は、製氷
部１の上部位置に設けられた水ノズルヘッダー５と、水
ノズルヘッダー５に接続された複数の水ノズル６とを有
している。水ノズルヘッダー５は水配管７を介して氷蓄
熱槽３の下部に接続されており、水配管７の途中には水
ポンプ８が設けられている。

【００２６】さらに、本実施形態による氷蓄熱装置は冷
却媒体ノズル手段９を備えており、この冷却媒体ノズル
手段９は、製氷部１の上部位置に設けられた冷却媒体ノ
ズルヘッダー１０と、冷却媒体ノズルヘッダー１０に接
続され、上述の複数の水ノズル６に対向するようにして
配置された複数の冷却媒体ノズル１１とを有している。
冷却媒体ノズルヘッダー１０は冷却媒体配管１２を介し
て製氷部１の下端部に接続されている。冷却媒体配管１
２の途中には冷却媒体ポンプ１３が設けられており、こ
の冷却媒体ポンプ１３の吐出側の冷却媒体配管１２には
冷凍機１４が設けられている。

【００２７】また、冷却媒体ノズル１１は、凍結を防止
するために二重構造（図示を省略）とし、内側ノズルか
らは温度の低い製氷用の冷却媒体を、外側ノズルからは
水と熱交換を終了した冷却媒体を循環させてノズルの凍
結防止を行うようにすることができる。なお、このとき
の循環量は主流の１／１０程度で良い。

【００２８】製氷部１の上端部１５は、氷粒Ｉと水Ｗと
の混合状態の流れが集合しやすくするために円錐形状に
形成されており、一方、製氷部１の下端部１６は、冷却
媒体Ｍを回収しやすくするために逆円錐状に形成されて
いる。また、製氷部１の上端部１５の内面には、氷粒の
付着を防止するための破水性材料よりなる薄板１７が貼
着されている。

【００２９】また、冷却媒体Ｍは不凍液であり、例えば
比重量が水の１．５倍以上で、且つ凝固点が−２０℃以
下で水に不溶解な液体が使用され、好ましくはフロリナ
ート液が使用される。このフロリナート液は無色、透
明、無臭、不活発な液体であり、完全にフッ化された構
造よりなり、炭素原子Ｃとフッ素原子Ｆとの結合体で、
結合数に応じて沸騰点及び凝固点が異なるが、凝固点は
−２０℃以下のものがほとんどである。また、比重量も
温度０℃付近では水の１．７倍以上あり、さらに水への
溶解性は温度１０℃で７．２ｐｐｍとかなり小さいた
め、フロリナート液は水と混合しても完全に分離し、水
と熱交換を行った後にフロリナート液は水の下方に沈下
する。

【００３０】図２（ａ）は、本実施形態による氷蓄熱装
置の水ノズル６と冷却媒体ノズル１１との位置関係を示
しており、図２（ｂ）及び図２（ｃ）はそれぞれ変形例
を示している。また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には
水ノズル６と冷却媒体ノズル１１とを各１個づつ示した
が、水ノズル６及び冷却媒体ノズル１１は製氷器１の内
部において水平面内の同一円周上に複数配設されてい
る。

【００３１】図２（ａ）に示したように本実施形態にお
いては、水ノズル６と冷却媒体ノズル１１とが水平面内
の同一直線状において対向するように配置されている。
また変形例としては、図２（ａ）に示した状態から水ノ
ズル６及び冷却媒体ノズル１１を互いに上下逆方向に移
動させて取付位置を上下方向にオフセットさせることも
できる。

【００３２】さらに、他の変形例としては図２（ｂ）に
示したように、図２（ａ）に示した状態から水ノズル６
及び冷却媒体ノズル１１を水平面内において所定の角度
だけ振ってノズル角度をオフセットさせることもでき
る。また、図２（ｂ）に示した状態から水ノズル６及び
冷却媒体ノズル１１を互いに上下逆方向に移動させて取
付位置を上下方向にオフセットさせることもできる。

【００３３】さらに他の変形例としては図２（ｃ）に示
したように、図２（ａ）に示した状態から水ノズル６及
び冷却媒体ノズル１１の取付位置を同一水平面内におい
て平行移動させて水平方向にオフセットさせることもで
きる。また、図２（ｃ）に示した状態から水ノズル６及
び冷却媒体ノズル１１を互いに上下逆方向に移動させて
取付位置を上下方向にオフセットさせることもできる。

【００３４】次に、本実施形態による氷蓄熱装置の作用
について説明する。

【００３５】水ポンプ８を駆動して氷蓄熱槽３の下部に
溜まっている水Ｗを水配管７を経由して水ノズルヘッダ
ー５及び水ノズル６に供給し、水ノズル６から製氷部１
の内部に水Ｗを噴出する。一方、冷却媒体ポンプ１３を
駆動して製氷部１の下端部１６に溜まっている冷却媒体
Ｍを冷却媒体配管１２を経由して冷凍機１４に送り、こ
の冷凍機１４にて０℃以下（−３℃〜−８℃程度）に冷
却する。さらに、冷却媒体配管１２を経由して冷却媒体
ノズルヘッダー１０及び冷却媒体ノズル１１に冷却媒体
Ｍを供給し、冷却媒体ノズル１１から製氷部１の内部に
冷却媒体Ｍを噴出する。

【００３６】そして、水ノズル６から噴出された水Ｗと
冷却媒体ノズル１１から噴出された冷却媒体Ｍとが、図
２（ａ）に示したように正面から衝突し且つそれらの全
体において衝突する。すると、水Ｗと冷却媒体Ｍとが直
接接触して熱交換を生じ、水Ｗが冷却されてその一部は
シャーベット状の氷粒Ｉを析出する。比重の小さな氷粒
Ｉと水Ｗとの混合状態の流れが製氷部１の上端部１５に
集合し、さらにこの流れは氷水配管２を経由して氷蓄熱
槽３に導入される。ここで、製氷部１の上端部１５は円
錐状に形成されているので、氷粒Ｉと水Ｗとの混合状態
の流れが漸次集合することによって氷粒Ｉの付着を防止
することができる。

【００３７】また、製氷部１の上端部１５の内面には破
水性材料よりなる薄板１７が貼着されているので、この
薄板１７によって製氷部１内面への氷粒の付着を防止す
ることができる。

【００３８】氷蓄熱槽３内において氷粒Ｉは水Ｗの上部
に浮遊し、氷蓄熱槽３の下部に集まった水Ｗは水ポンプ
８によって再び水配管７内を輸送されて循環される。こ
うした循環を繰り返すことにより、氷蓄熱槽３に氷充填
率の高い氷Ｉを蓄積することができる。なお、製氷部１
内にて析出した氷粒は、氷蓄熱槽３に輸送することな
く、水流と共に冷熱需要先へ直接輸送するようにするこ
ともできる。

【００３９】一方、水Ｗと熱交換を行った冷却媒体Ｍ
は、比重が大きいために水中を降下して製氷部１の下端
部１６にて回収され、冷却媒体ポンプ１３によって再び
冷却媒体配管１２内を輸送されて循環される。ここで、
製氷部１の下端部１６は逆円錐状に形成されているの
で、製氷部１の下部に溜まった冷却媒体Ｍを吸い出すた
めに必要な液面の高さを容易に確保することができる。

【００４０】また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した
ように、水ノズル６及び冷却媒体ノズル１１の取付角度
或いは取付位置を互いにオフセットさせることによっ
て、水ノズル６から噴出された水Ｗと冷却媒体ノズル１
１から噴出された冷却媒体Ｍとは、それらの一部におい
て衝突して直接接触による熱交換を生じると共に、一部
において対向流的な直接接触による熱交換を生じ、或い
は渦流による直接接触による熱交換を生じ、これらの各
種の接触態様によって高効率の熱交換を達成することが
できる。

【００４１】以上述べたように本実施形態による氷蓄熱
装置によれば、水ノズル手段４からの水の噴出方向と冷
却媒体ノズル手段９からの冷却媒体の噴出方向とが対向
するようにしたので、水と冷却媒体とが一部において又
は全体において衝突することによって高レイノズル数領
域での高効率の熱交換が達成され、滞留や淀みが発生す
ることがなく、効率よく製氷することができると共に、
製氷部１を小型化することができる。

【００４２】また、製氷部１を小型化することによっ
て、複数の製氷部１同士を結束することも可能となり、
これによって大容量の製氷を行うことができる。なお、
複数の製氷部１同士の結束は、例えばそれらの側面を継
ぎ合わせることによって行うことができる。

【００４３】第２実施形態次に、本発明の第２実施形態による氷蓄熱装置について
図３を参照して説明する。なお、本実施形態による氷蓄
熱装置は、上述した第１実施形態における水ノズル手段
４及び冷却媒体ノズル手段９の構成を変更したものであ
り、以下では上記第１実施形態と共通する部分について
は説明を省略する。

【００４４】図３に示したように本実施形態による氷蓄
熱装置においては、水ノズル手段４は製氷部１の下部位
置に設けられ、冷却媒体ノズル手段９は製氷部１の上部
位置に設けられている。

【００４５】すなわち、水ノズル手段４を構成する水ノ
ズルヘッダー５及び水ノズル６は製氷部１の下部位置に
設けられており、水ノズルヘッダー５には複数の水ノズ
ル６が水平面内の同一円周上に全周にわたって複数配設
されている。一方、冷却媒体ノズル手段９の冷却媒体ノ
ズルヘッダー１０及び冷却媒体ノズル１１は製氷部１の
上部位置に設けられており、冷却媒体ノズルヘッダー１
０には、上記複数の水ノズル６に対応するようにして、
複数の冷却媒体ノズル１１が水平面内の同一円周上に全
周にわたって複数配設されている。変形例としては、水
ノズル６及び冷却媒体ノズル１１のいずれか一方又は両
方を環状に形成することもできる。

【００４６】水ノズル６からの水Ｗの噴出方向は概ね上
方を向いているが、鉛直方向から製氷部１の縦方向中心
軸心に向かって傾斜している。一方、冷却媒体ノズル１
１からの冷却媒体Ｍの噴出方向は概ね下方を向いている
が、鉛直方向から製氷部１の縦方向中心軸心に向かって
傾斜している。

【００４７】そして、水ノズル６から斜め上方に向けて
噴出された水Ｗと、冷却媒体ノズル１１から斜め下方に
向けて噴出された冷却媒体Ｍとがそれらの一部において
又は全体において、製氷部１の中央領域にて斜めに衝突
する。すると、水Ｗと冷却媒体Ｍとが直接接触して熱交
換を生じ、水Ｗが冷却されてその一部はシャーベット状
の氷粒Ｉを析出する。また、水Ｗと冷却媒体Ｍとがそれ
らの一部において衝突すると対向流的な直接接触による
熱交換を生じ、或いは渦流による直接接触による熱交換
を生じる。

【００４８】このように、斜め上方に向けて噴出された
水Ｗと斜め下方に向けて噴出された冷却媒体Ｍとが各種
の態様にて接触することによって、水Ｗと冷却媒体Ｍと
の間で高効率の熱交換が達成される。ちなみに、水と冷
却媒体とを並行流として熱交換を行った場合と比較する
と、本実施形態の場合には約半分の熱交換長さによって
同等の効果を得ることができる。したがって、製氷部１
の長さを短くすることが可能であり、装置全体の小型化
を図ることができる。

【００４９】氷粒Ｉと水Ｗとの混合状態の流れが製氷部
１の上端部１５に集合し、さらにこの流れは氷水配管２
を経由して氷蓄熱槽３に導入される。一方、水Ｗと熱交
換を行った冷却媒体Ｍは水中を降下して製氷部１の下端
部１６にて回収され、冷却媒体ポンプ１３によって再び
冷却媒体配管１２内を輸送されて循環される。

【００５０】また、冷却媒体Ｍを製氷部１の縦方向中心
軸心に向かって斜めに噴出させることによって、熱交換
未達な冷却媒体による不凍液粒が製氷部１の内壁面に付
着して着氷することを防止することができる。

【００５１】第３実施形態次に、本発明の第３実施形態による氷蓄熱装置について
図４を参照して説明する。なお、本実施形態による氷蓄
熱装置は、上述した第２実施形態（図３参照）における
水ノズル手段４の構成を変更したものであり、以下では
上記第２実施形態と共通する部分については説明を省略
する。

【００５２】図４に示したように本実施形態による氷蓄
熱装置においては、水ノズル手段４の水ノズル６からの
水Ｗの噴出方向が上向きの鉛直方向（真上方向）を向い
ており、製氷部１の内壁面に対して平行に水Ｗが噴出さ
れるようになっている。そして、冷却媒体ノズル手段９
の冷却媒体ノズル１１からの冷却媒体Ｍの噴出方向は、
上記第２実施形態と同様に製氷部１の縦方向中心軸心に
向かって斜め下方向を向いているので、冷却媒体ノズル
１１から噴出された冷却媒体Ｍの流れが水ノズル６から
噴出された水Ｗによって内側に包み込まれる。

【００５３】このように水Ｗの流れによって冷却媒体Ｍ
の流れを包み込むようにすることによって、製氷部１の
内壁面への着氷を防止することができると共に、水Ｗと
冷却媒体Ｍとが部分的に且つ斜めに衝突することによっ
て対向流や渦流が効果的に発生し、製氷部１の中央領域
において水Ｗと冷却媒体Ｍとの熱交換が効率的に達成さ
れる。このため、製氷部１を小型化することが可能であ
り、図４に示した冷却媒体ノズルヘッダー配管１０ａと
水ノズルヘッダー配管５ａとの距離ｌを例えば１．５ｍ
以下に設定することができる。

【００５４】第４実施形態次に、本発明の第４実施形態による氷蓄熱装置について
図５を参照して説明する。なお、本実施形態による氷蓄
熱装置は、上述した第２実施形態（図３参照）における
水ノズル手段４及び冷却媒体ノズル手段９の構成を変更
したものであり、以下では上記第２実施形態と共通する
部分については説明を省略する。

【００５５】図５に示したように本実施形態による氷蓄
熱装置においては、製氷器１の上部位置に水ノズル６が
設けられ、製氷器１の下部位置に冷却媒体ノズル１１が
設けられている。より詳細には、水ノズル６からの水Ｗ
の噴出方向と冷却媒体ノズル１１からの冷却媒体Ｍの噴
出方向とが鉛直方向において対向しており、且つ水ノズ
ル６から噴出された水Ｗと冷却媒体ノズル１１から噴出
された冷却媒体Ｍとが正面から衝突するように構成され
ている。なお、水ノズル６及び冷却媒体ノズル１１はそ
れぞれ複数個が設置されている。

【００５６】このように本実施形態による氷蓄熱装置に
よれば、水ノズル６から噴出された水Ｗと冷却媒体ノズ
ル１１から噴出された冷却媒体Ｍとが鉛直方向において
正面から衝突するようにしたので、水Ｗと冷却媒体Ｍと
の衝突界面が水平となり、衝突時において高効率の直接
接触熱交換を生じさせ得ると共に、水Ｗと冷却媒体Ｍと
の鉛直方向速度が相殺されることによって、水Ｗと冷却
媒体Ｍとの分離時間を長くとることが可能であり、両者
の分離性を向上させることができる。

【００５７】第５実施形態次に、本発明の第５実施形態による氷蓄熱装置について
図６を参照して説明する。なお、本実施形態による氷蓄
熱装置は、図１及び図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示し
た第１実施形態に対して鉛直方向に対向する水ノズル６
及び冷却媒体ノズル１１を追加設置したものであり、以
下では上記第１実施形態と共通する部分については説明
を省略する。

【００５８】図６に示したように本実施形態による氷蓄
熱装置においては、水平方向に対向した複数の水ノズル
６及び複数の冷却媒体ノズル１１に加えて、鉛直方向に
対向し且つノズル角度をオフセットさせた複数の水ノズ
ル６及び複数の冷却媒体ノズル１１が設置されている。
また、水平方向に対向する複数の水ノズル６及び複数の
冷却媒体ノズル１１は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
示した各種の位置関係により構成されている。

【００５９】このように本実施形態による氷蓄熱装置に
よれば、水平方向及び鉛直方向の両方向において水ノズ
ル６と冷却媒体ノズル１１とを対向させ、さらに、両ノ
ズル６、１１のノズル角度及び取付位置をオフセットさ
せるようにしたので、水ノズル６から噴出された水Ｗと
冷却媒体ノズル１１から噴出された冷却媒体Ｍとの接触
状態が、一部は衝突による直接接触となり、一部は対向
流的な直接接触、或いは渦流による直接接触となり、こ
のような各種の接触態様によって高効率の熱交換を達成
することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように本発明による氷蓄熱装
置によれば、水ノズル手段からの水の噴出方向と冷却媒
体ノズル手段からの冷却媒体の噴出方向とが対向するよ
うにしたので、水と冷却媒体とが一部において又は全体
において衝突することによって高レイノズル数領域での
高効率の熱交換が達成され、滞留や淀みが発生すること
がなく、効率よく製氷することができると共に、製氷部
を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による氷蓄熱装置の概略
構成図。

【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態による氷蓄熱装
置の水ノズルと冷却媒体ノズルとの位置関係を示した製
氷部の水平断面図、（ｂ）は水ノズル及び冷却媒体ノズ
ルのノズル角度をオフセットさせた場合を示した製氷部
の水平断面図、（ｃ）は水ノズル及び冷却媒体ノズルの
取付位置をオフセットさせた場合を示した製氷部の水平
断面図。

【図３】本発明の第２実施形態による氷蓄熱装置の概略
構成図。

【図４】本発明の第３実施形態による氷蓄熱装置の概略
構成図。

【図５】本発明の第４実施形態による氷蓄熱装置の水ノ
ズルと冷却媒体ノズルとの位置関係を示した製氷部の縦
断面図。

【図６】本発明の第５実施形態による氷蓄熱装置の水ノ
ズルと冷却媒体ノズルとの位置関係を示した製氷部の透
視図。

【符号の説明】

１製氷部４水ノズル手段５水ノズルヘッダー６水ノズル９冷却媒体ノズル手段１０冷却媒体ノズルヘッダー１１冷却媒体ノズル１４冷凍機１５製氷部の上端部１６製氷部の下端部１７破水性材料製の薄板Ｉ氷粒Ｍ冷却媒体Ｗ水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に不溶解な冷却媒体を冷却手段で冷却
し、冷却された冷却媒体を水で満たされた製氷部の内部
に噴出し、冷却媒体と水との直接接触による熱交換によ
って氷粒を析出させるようにした氷蓄熱装置であって、前記製氷部の内部に水を噴出させるための水ノズル手段
と、前記製氷部の内部に冷却媒体を噴出させるための冷却媒
体ノズル手段と、を備え、前記水ノズル手段からの水の噴出方向と前記冷却媒体ノ
ズル手段からの冷却媒体の噴出方向とが対向するように
したことを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】前記水の噴出方向と前記冷却媒体の噴出方
向とは水平方向において対向していることを特徴とする
請求項１記載の氷蓄熱装置。
【請求項３】前記水の噴出方向と前記冷却媒体の噴出方
向とは鉛直方向において対向していることを特徴とする
請求項１記載の氷蓄熱装置。
【請求項４】前記水ノズル手段は、水平面内の同一円周
上に配設された複数の水ノズル、或いは水平面内で環状
に形成された水ノズルによって構成されており、前記冷却媒体ノズル手段は、水平面内の同一円周上に配
設された複数の冷却媒体ノズル、或いは水平面内で環状
に形成された冷却媒体ノズルによって構成されているこ
とを特徴とする請求項３記載の氷蓄熱装置。
【請求項５】前記冷却媒体の噴出方向は、鉛直方向から
前記製氷部の縦方向中心軸心に向かって傾斜しているこ
とを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の氷蓄熱装
置。
【請求項６】前記冷却媒体ノズル手段から噴出された冷
却媒体の流れが前記水ノズル手段から噴出された水の流
れによって内側に包み込まれるようにしたことを特徴と
する請求項５記載の氷蓄熱装置。
【請求項７】前記水ノズル手段から噴出された水と前記
冷却媒体ノズル手段から噴出された冷却媒体とが斜めに
衝突するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求
項６のいずれか一項に記載の氷蓄熱装置。
【請求項８】前記水ノズル手段から噴出された水と前記
冷却媒体ノズル手段から噴出された冷却媒体とが正面か
ら衝突するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請
求項６のいずれか一項に記載の氷蓄熱装置。
【請求項９】前記水ノズル手段から噴出された水と前記
冷却媒体ノズル手段から噴出された冷却媒体とがそれら
の一部において衝突するようにしたことを特徴とする請
求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の氷蓄熱装
置。
【請求項１０】前記水ノズル手段から噴出された水と前
記冷却媒体ノズル手段から噴出された冷却媒体とがそれ
らの全体において衝突するようにしたことを特徴とする
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の氷蓄熱装
置。
【請求項１１】前記製氷部の上端部は、氷と水との混合
状態の流れが集合しやすくするために円錐形状に形成さ
れており、前記製氷部の下端部は、冷却媒体を回収しやすくするた
めに逆円錐状に形成されていることを特徴とする請求項
１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の氷蓄熱装置。
【請求項１２】前記製氷部の円錐状上端部の内面には、
氷粒の付着を防止するための破水性材料よりなる薄板が
貼着されていることを特徴とする請求項１１記載の氷蓄
熱装置。