JPH0438176Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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。

〔従来の技術〕

空調用蓄熱水槽に氷を蓄えることによつて冷熱
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ツド状
（氷塊状）のものとリキツド状（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、後者のいわゆるシヤーベツ
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、特開昭
62−62681号、特開昭62−102994号、特願昭62−
228800号、特願昭62−245930号等において、零度
℃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つて微細な氷が分散した蓄
熱に適したリキツドアイスを製造する発明を提案
した。

特開昭62−147271号公報は冷却用伝熱面の水の
流速が所定以上になるように流動状態を保つて冷
却すると過冷却水が得られると教示している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

過冷却水を連続して作りこれから微細な氷を析
出させる製氷法の場合には、過冷却水が蓄熱水槽
内にも存在すると、負荷や水冷却器に蓄熱水槽内
の水を循環させるさいに、その循環経路にも流れ
込んで経路内で凍結するおそれがある。特に循環
ポンプで衝撃エネルギーを付与すると、ここで過
冷却水から瞬間的に氷が析出しやすくなる。循環
経路内での凍結が生じると運転に支障となるばか
りか経路の破損の原因ともなる。したがつて、過
冷却水を作つてこれから氷を析出させる方式では
蓄熱水槽内では過冷却状態は完全に解除されてい
ることが必要である。本考案が目的とするところ
は、蓄熱水槽内では過冷却状態が完全に解除され
た状態で微細な氷（氷ー水スリラー）を蓄えるよ
うにすることである。

〔問題点を解決する手段〕

前記の目的を達成せんとする本考案の要旨とす
るところは、水冷却器に水を連続的に通水して零
度℃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通水する水供給経路を形成
し、この水冷却器から連続的に取り出される過冷
却水を蓄熱水槽に戻す経路において、掻き混ぜ翼
を備えた容器からなる過冷却解除装置を介在させ
たことを特徴とする空調用氷蓄熱装置にある。

すなわち、過冷却水製造装置によつて過冷却水
を連続流れとして製造し、この過冷却水の連続流
れを蓄熱水槽に入れる前に、掻き混ぜ翼を備えた
容器からなる過冷却解除装置にいつたん受け、こ
こでの掻き混ぜ翼の回転によつて過冷却水に衝撃
エネルギーを付与することによつて強制的に且つ
完全に過冷却状態を解除して微細な氷を析出さ
せ、得られる氷−水スラリーを蓄熱水槽に供給す
るものである。過冷却解除装置は、モーターで回
転する掻き混ぜ翼を容器内に設置した簡単な構造
のものであればよく、場合によつては、容器に超
音波振動子を取付けて過冷却解除を一層助成する
ようにしてもよい。また容器に冷却器を取付けて
おくことによつて容器壁に氷を析出させておき、
この氷を特に稼働初期の過冷却解除のための核と
して利用するようにしてもよい。

〔実施例〕

第１図は、本考案の空調用氷蓄熱装置の全体を
示す実施例であり、１は蓄熱水槽、２は空調負荷
を処理するための負荷機器群（通常は水対空気熱
交換器からなる）であり、蓄熱熱水槽の水は負荷
機器群２に循環ポンプ３によつて循環される。本
考案では特に冷房シーズンにおいて蓄熱水槽１内
にシヤーベツト状の氷を蓄えることによつて大量
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う。本考案に従
う製氷装置は蓄熱水槽１の槽外に設置された水冷
却器４と過冷却解除装置５とからなつており、水
冷却器４には循環ポンプ３によつて蓄熱水槽１内
の水の一部が水供給経路６を経て連続供給され、
ここで零度℃以下に冷却されて過冷却水の連続流
れ７として取り出され、この過冷却水の連続流れ
が大気中を落下して過冷却解除装置５に入り、こ
の過冷却解除装置５で過冷却状態が解除さてから
蓄熱水槽１に入る。

水冷却器４は、図示の実施例では多数本の伝熱
管８の内側に水を通水するようにしたシエルアン
ドチユーブ型熱交換器に類する型式のもので、シ
エル９内を仕切り板１０および１１で仕切つて冷
却室１２を構成し、この冷却室１２内に多数本の
伝熱管８が平行に貫通する構造を有しており、冷
却室１２がヒートポンプの蒸発器として機能する
冷凍サイクルを形成したものである。すなわち、
圧縮機１３、凝縮器１４、膨張弁１５および冷却
室１２の蒸発器を冷媒を順に循環させ、そのさい
冷却室１２の圧を一定に維持することによつて、
各伝熱管８を零度℃以下の一定の温度に冷却し、
ここを通過する水を零度℃以下にまで冷却するよ
うにしたものである。本考案者らは、先に特願昭
62−271922号において、伝熱管の水と接触する管
壁温度が−5.8℃以下とはならない温度（ただし
零度℃以下）にさえ制御すれば、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。したがつて、本
考案においても、冷却室１２に貫通する各伝熱管
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（ただし零度℃以下）に制御する。こ
れは、冷却室１２内の冷媒圧を所定の一定の圧に
調整するという処法によつて簡単に行なうことが
できる。このようにして、水冷却器４内の伝熱管
８では凍結を起こすことなく、各伝熱管８から過
冷却水が連続流れ７として取り出される。本考案
においては、この過冷却水７をいつたん過冷却解
除装置５に受け、ここで過冷却状態を完全に解除
させる。

第２図〜第５図は本考案に従う過冷却解除装置
５の実施例を示したものである。これは、第２〜
４図に示すような掻き混ぜ翼１７を、第５図に示
すような碗状容器１８内にその軸を垂直にして設
置したものである。掻き混ぜ翼１７は軸１９に複
数枚の羽根２０（図示の例では３枚）が取付けら
れ、軸１９はモーター（図示されていない）によ
つて軸回りの回転が付与される。各羽根２０は同
方向に捩れ且つ下方に行くにしたがつて先細りに
なつている。碗状容器１８も上拡がりの形状を有
しており、掻き混ぜ翼１７がこの容器１８内で回
転されると、容器内の水は各羽根２０によつて上
方にかきあげられて容器の縁から外に溢れ出すこ
とになる。

このように構成した過冷却解除装置５の容器１
８内に過冷却水７を掻き混ぜ翼１７を回転させた
状態で落下させると過冷却水は容器内で協力な剪
断応力を受けて過冷却状態が瞬時に解除される。
とくに、この過冷却状態が解除されて生成した微
細な氷が容器１８内に滞留している状態で過冷却
水は連続供給されるので、既に生成した微細氷が
過冷却水から氷が生成する核として作用し、いつ
たん氷が生成しはじめると過冷却状態の解除が連
続して行われ微細な氷が連続的に生成することに
なる。なお、掻き混ぜ翼１７による機械的エネル
ギーの付与に加えて超音波振動を付与して過冷却
状態の解除を一層助成するために容器１８の底に
超音波振動素子２１（第５図）を取付けておくの
も好ましい。

また、第６図は、容器１８の底に冷却器２２を
取付けた以外は第５図と同様の過冷却解除装置を
示している。この冷却器２２によつて容器内の水
を強制冷却することによつて氷の生成を一層助成
することができる。特に稼働の初期には容器内に
氷が存在しないこともあるので、この冷却器２２
によつて予め容器１８内で氷を作つてから過冷却
水を供給するようにすると稼働の初期でも過冷却
状態を完全に解除することができる 第７図は、この容器に冷却器２２を取付けた場
合にそれへの冷媒配管を付加した以外は第１図の
装置と同じ本考案の装置を示している。すなわち
水冷却器４と容器の冷却器２２を共通の冷凍サイ
クルを用いて蒸発器として機能せしめるものであ
り、凝縮器１４から高圧冷媒液を分岐して冷却器
２２用の膨張弁１５に導き、冷却器２２で膨張蒸
発させてから圧縮機１３に戻すようにしたもので
ある。第７図においては第１図と同じ参照数字で
示した機器および部材は第１図で説明したのと同
じものを示している。

なお、第１図および第７図において、水冷却器
４の冷却室１２を冷凍サイクルの蒸発器として機
能させて冷却する例を示したが、この冷凍サイク
ルの変わりに、冷却室に冷凍機で製造した零度℃
以下のブラインを供給して過冷却水を製造しても
よい。こん場合にも各伝熱管８の内面温度が−
5.8℃以下にならないようにブライン温度を制御
することが必要である。

〔効果〕

本考案によると、水冷却器４から取り出される
過冷却水の連続流れはいつたん過冷却解除装置５
に入り、ここで過冷却状態が完全に解除されてか
ら蓄熱水槽１に入るので、蓄熱水槽１では過冷却
水が存在しなくなる。したがつて、蓄熱水槽１内
の水をポンプによつて負荷側や水冷却器側に循環
させても、配管内で氷が析出することはなく、凍
結によるトラブルを未然に防止することができ
る。そして、本考案に従う過冷却解除装置５は上
面開口の容器に掻き混ぜ翼を取付けた非常に簡単
な形状と構造のものであるから、製作が容易で且
つ取り扱いが簡単である。しかも過冷却水はこの
過冷却解除装置５に自然落下させ且つ過冷却解除
装置５から蓄熱水槽１に氷−水スラリーを自然落
下させるという使用の仕方ができ、特別な配管を
設けなくてもよいので設置が非常に簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は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、第２図は本考案に従う過冷
却解除装置の掻き混ぜ翼の例を示す斜視図、第３
図は同じく掻き混ぜ翼の平面図、第４図は同じく
掻き混ぜ翼の側面図、第５図本考案に従う過冷却
解除装置の全体斜視図、第６図は本考案に従う過
冷却解除装置の他の例を示す全体斜視図、第７図
は本考案の空調用氷蓄熱装置の他の実施例を示す
機器配置系統図である。 １……蓄熱水槽、２……空調負荷を処理するた
めの負荷機器群、３……循環ポンプ、４……水冷
却器、５……過冷却解除装置、６……水供給経
路、７……過冷却水の連続流れ、８……伝熱管、
１２……冷却室（蒸発機）、１３……圧縮機、１
４……凝縮器、１５，２３……膨張弁、１７……
掻き混ぜ翼、１８……容器、１９……軸、２０…
…羽根、２１……超音波振動素子、２２……冷却
器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水冷却器に水を連続的に通水して零度℃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
   に連続的に通水する水供給経路を形成し、この水
   冷却器から連続的に取り出される過冷却水を蓄熱
   水槽に戻す経路において、掻き混ぜ翼を備えた容
   器からなる空調用氷蓄熱装置。