(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラインが循環する冷凍装置に接続されたブライン循環系統と、
蓄熱流体が循環する蓄熱流体循環系と、
該ブライン循環系統と該蓄熱流体循環系とに接続され、該ブライン循環系統と該蓄熱流体循環系で熱交換をする伝熱部と、
電源装置と、
該ブライン循環系統および／または蓄熱流体循環系に配置された該電源装置により印加される電圧により電界を発生させる少なくとも一対の導電部材とを備え、
該電界の発生により該導電部材の表面に気泡を発生させ、
該気泡により、該蓄熱流体循環系の蓄熱流体配管に生成した氷を剥離させることを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】
ブラインが循環する冷凍装置に接続されたブライン循環系統と、
蓄熱流体が循環する蓄熱流体循環系と、
該ブライン循環系統と該蓄熱流体循環系とに接続され、該ブライン循環系統と該蓄熱流体循環系で熱交換をする内表面を有する伝熱部と、
電源装置とを備え、
該電源装置と電気的に接続され該伝熱部における内表面を陽極として、対向する内表面を陰極とし、
該電源装置によって電圧を印加して、
該内表面から気泡を発生させ、該内表面から氷を剥離させることを特徴とする氷蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁面に生成した氷を剥離する方法に関し、例えば氷蓄熱装置に好適に可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱媒体に蓄熱し、熱交換を行うシステムの一種として、例えば、特許文献１に示すように、蓄熱媒体に氷を採用し、安価な深夜電力を利用して氷を製造及び貯蔵し、この氷を冷熱源として冷房や食品の冷蔵などに利用する氷蓄熱装置がある。
【０００３】
一般に、氷蓄熱装置は、氷を製造及び貯蔵する部分としていわゆる氷蓄積槽を有しており、この氷蓄積槽により上記のとおり氷を冷熱源として利用するわけであるが、氷蓄積槽壁面に氷が固着することにより、製造した氷の冷熱源としての利用効率が低下するといった課題がある。
【０００４】
この課題を解決すべく、公知の技術として、氷蓄積槽内にブレードを配置して、このブレードを回転させることで機械的に氷蓄積槽の壁面に固着した氷を剥ぎ取る方法または超音波発振手段を配置して、氷が生成した壁面に超音波振動を加えて氷を除去する方法が、例えば、特許文献２に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００４−３７５０号公報
【特許文献２】特開平８−５４１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の方法では、氷を剥離するブレードまたは超音波振動で、氷蓄積槽壁面を損傷させ、氷蓄熱装置の故障を引き起こす虞がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決し、氷蓄積槽壁面を損傷させず、信頼性が高く、極めて簡易な方法で、壁面に生成した氷を剥離させる方法およびこの方法を用いた冷熱源の利用効率の高い氷蓄熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行ったところ、氷蓄積槽において用いられる配管の材料に着目し、これら氷蓄積槽の材料に電気的に分離された一対の導電性の材料を採用し、これらの間に電界を印加させることで水の電気分解を行わせて気泡を発生させ、この気泡により氷蓄積槽壁面に固着した氷を剥離させることができることに思い至った。これにより氷蓄積槽内部にブレードなどの機械的手段を用いる必要がなくなり、氷蓄積槽を損傷させる虞がなくなり、冷熱源の利用効率の向上を図ることができるようになる。
【０００９】
即ち、本発明に係る氷剥離装置は、氷が生成した壁面の表面と、該壁面と電気的に分離された一対の導電性材料の間に電界を印加させることで水の電気分解を行わせて気泡を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によると、氷が生成した壁面の表面から気泡を発生させ、氷を剥離させることができるので、氷蓄積槽内部にブレードなどの機械的手段を用いる必要がなくなり氷蓄積槽を損傷させる虞がなくなり、冷熱源の利用効率の向上を図ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態（以下本発明とする。）に係る氷蓄熱装置（以下本氷蓄熱装置とする。）についてのブロック図である。本氷蓄熱装置１は、ブラインの循環流を形成するブライン配管２、ブライン配管２が形成する循環流内に配置される冷凍装置３及びブラインポンプ４、蓄熱流体の循環流を形成する蓄熱流体配管５、蓄熱流体配管５が形成する循環流内に配置される熱交換器６及び蓄熱流体ポンプ７を有して構成されており、更に、ブライン配管２が形成する循環流路内及び蓄熱流体配管５が形成する循環流路内には、伝熱部８が接続されており、図示はしないが、氷を蓄積する氷蓄積部が配置されている。また、本氷蓄熱装置１には、氷蓄積部に生成される氷を剥離するための電源装置９が伝熱部８に接続され気泡発生装置１０を構成している。
【００１３】
本氷蓄熱装置１におけるブラインは、ブラインポンプ４によりブライン配管２内を循環する。より具体的にブラインは、ブラインポンプ４により生ずる循環流により冷凍装置３に送られて冷却され、その後、伝熱部８へと送られて蓄熱流体と適宜な手段により熱交換を行い蓄熱流体を冷却し、蓄熱流体を凍らせる。なお蓄熱流体と熱交換を行ったブラインは、再び、冷凍装置３へと送られ、蓄熱流体との熱交換を繰り返す。
【００１４】
本氷蓄熱装置１における蓄熱流体は、蓄熱流体ポンプ７により生ずる循環流により熱交換器６に送られて吸熱した後、伝熱部８へと送られて、ブラインと熱交換を行うことで冷却される。なおブラインと熱交換を行った蓄熱流体は再び熱交換器６に送られ、上記の熱交換を繰返す。
【００１５】
本明細書における蓄熱流体としては、水または水溶液であれば特段の制限はないが、後述のように、水の電気分解による発泡させる観点から、例えば、電解質が溶解した水溶液が好適である。また本装置におけるブラインとは冷凍装置にて冷却しても凍らない程度に低い融点を有する水溶液であり、この機能を有する限り限定されないが、具体的には塩化カルシウムが溶解した水溶液が好適である。例えば、蓄熱流体はブラインと配管等を介して接することにより冷却されるため、凝固点の観点からブラインの凝固点は蓄熱流体の凝固点より低い方が望ましい。なお、熱交換は、能率、装置全体の大きさから、適宜な手段が選択される。上記に限定されるものではない。
【００１６】
ところで、上記の過程を繰り返すことにより熱交換器を介して装置外部との熱交換が可能となるが、伝熱部８においては蓄熱流体の凝固点以下となる場合もあり、伝熱部８における蓄熱流体配管５の内壁に氷が発生することがある。この氷が発生すると蓄熱流体の流路が氷により妨げられ、熱伝効率の低下をもたらす場合がある。そこで、本発明では、伝熱部８における蓄熱流体配管５の内壁の氷を除去する。
【００１７】
上記について、以下に説明する。本氷蓄熱装置１における伝熱部８の概略を図２に示す。図２に示す伝熱部８は、ブライン配管２及び蓄熱流体配管５の一部に形成されて熱交換をするものであって、本実施例に係る伝熱部８は、内部に蓄熱流体を流す蓄熱流体配管部分５１と、この蓄熱流体配管部分５１の外側に配置され、二重管を形成するブライン配管部分２１とを有して構成されている。図３に図２のＡ−Ａで切断した場合における断面図を示す。
【００１８】
図３に示すように、本実施形態に係る伝熱部８におけるブライン配管部分２１及び蓄熱流体配管部分５１の断面は、例えば、四角形状であって、蓄熱流体配管部分５１は、対向する一対の導電部材５１１と、対向する一対の絶縁部材５１２から構成されている。そしてこの一対の導電部材５１１はそれぞれ電源装置９に接続されており、電源装置９により印加される電圧により、一対の導電部材５１１の間に電界を発生させる。一対の導電部材５１１に電界が発生すると、導電部材５１１表面に気泡が発生し、図４に示すように、この気泡により、導電部材５１１表面に固着した氷を剥離させることができる。電源装置９は、図３に示すように一対の導電部材５１１に電界を発生させることができる限り制限されることはなく、電源装置９が印加する電圧も直流、交流のいずれであってもよい。
【実施例２】
【００１９】
図５は、気泡発生装置１４として、電圧電源２７を用いた氷蓄熱装置の例である。電圧電源２７によって、氷生成壁面２０を陽極として、氷生成壁面２１を陰極として電圧を印加し、図４に示す氷生成壁面の内表面２８及び氷生成壁面の内表面２９から気泡を発生させ、氷を剥離させる。
【００２０】
本氷蓄熱装置では、ブライン循環系統１１はブラインを冷凍機１５にて冷却し、ポンプ１６によって送り、配管１７を介して途中で二股に分かれ、冷却流路１８及び冷却流路１９の下部に流入させる。そして冷却流路１８及び冷却流路１９を上方に流れる過程で氷生成壁面２０及び氷生成壁面２１を冷却し、その後、戻り配管２２を流れ冷凍機１５に戻し、循環させる。
【００２１】
蓄熱流体循環系統１２は、蓄熱流体を恒温槽２３にて調温し、ポンプ２４によって送り配管２５を介して氷生成部１３の下部に流入させる。そして蓄熱流体は氷生成部１３を上方に流れる過程で、氷生成壁面２０及び氷生成壁面２１にて冷却され、氷生成壁面の内表面２８及び氷生成壁面の内表面２９に氷を生成する。氷にならなかった蓄熱流体は氷生成部１３の上部より流出し、戻り配管２６を介し恒温槽２３に戻り、循環させる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の利用可能性として、上記のように、一つ目に氷蓄熱装置がある。本発明を利用することで伝熱抵抗となる氷を剥離させることで効率良く氷を生成することができる。
【００２３】
二つ目に流体の輸送における管内が凍結した場合、流路縮小及び管破裂を引き起こす。そこで本発明を利用することで、流路縮小及び管破裂を防止することができる。
【００２４】
三つ目に積雪・氷柱などの除去ができる。建物の屋根に積もった雪は屋根表面で融けて氷になるため、本発明を利用することで積もった雪表面の氷を剥離させ、建物の下部に落下させることができる。それにより雪の重さによる建物の負担を軽減させることができる。また氷柱はいつ落下するか不確かであり、氷柱の下部は危険である。そのため本発明によって氷柱を落下させることができ、危険防止になる。このように、本発明は、壁面または管の内面に固着した氷を容易に剥離することができるので、広範囲に実施することができて、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る氷蓄熱装置のブロック図を示す図である。
【図２】本発明に係る氷剥離装置の伝熱部の断面図である。
【図３】本発明に係る氷剥離装置の伝熱部の横断面図である
【図４】本発明に係る氷剥離装置の伝熱部の発泡を示す図である。
【図５】本発明に係る氷の氷蓄熱装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…氷蓄熱装置
２…ブライン配管
３…冷凍装置
４…ブラインポンプ
５…蓄熱流体配管
６…熱交換器
７…熱流体ポンプ
８…伝熱部
９…電源装置
１０…気泡発生装置
１１…ブライン循環系統
１２…蓄熱流体循環系統
１３…氷生成部
１４…気泡発生装置
１５…冷却槽
１６…ポンプ
１７…送り配管
１８…冷却流路
１９…冷却流路
２０…氷生成壁面
２１…氷生成壁面
２２…戻り配管
２３…恒温槽
２４…ポンプ
２５…送り配管
２６…戻り配管
２７…電圧電源
２８…氷生成壁面の内表面
２９…氷生成壁面の内表面
５１…蓄熱流体配管部
５１１…導電部材
５１２…絶縁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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