(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を、外管と内管との間に冷媒が流通される二重管式熱交換器の内管内に導入して冷却することにより固液共存相を形成するよう構成し、前記二重管式熱交換器の内管内に、蓄冷剤自体の流れにより動力なしで回転する回転螺旋板を設けたことを特徴とする蓄冷装置。
【請求項２】
蓄冷剤にエタノール水溶液を用いた請求項１記載の蓄冷装置。
【請求項３】
蓄冷剤にメタノール水溶液を用いた請求項１記載の蓄冷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄冷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、深夜電力を利用して氷を製造し貯留しておき、該氷を冷熱源として昼に冷房等に利用する蓄冷技術の開発が進められている。
【０００３】
図７は従来の蓄冷装置の一例を表わすものであって、該蓄冷装置は、冷凍サイクルにより低温の冷媒を得る冷凍機１と、該冷凍機１に使用される冷却水を冷却する冷却塔２と、前記冷凍機１で得られた低温の冷媒を蓄えるアキュムレータ３と、該アキュムレータ３に蓄えられた低温の冷媒により、内壁に形成された冷却面４において氷を製造し、該氷を旋回翼５によって掻き取るようにした製氷機６と、該製氷機６で製造された氷を貯留する蓄氷槽７と、該蓄氷槽７に貯留されたシャーベット状の氷により二次側冷水を冷却する熱交換器８とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
図７に示される蓄冷装置の場合、製氷モード時には、冷凍機１で得られた低温の冷媒がアキュムレータ３に蓄えられ、該アキュムレータ３に蓄えられた低温の冷媒により、製氷機６の内壁に形成された冷却面４において氷が製造され、該氷が旋回翼５によって掻き取られ、該掻き取られた氷が蓄氷槽７に貯留される。
【０００５】
一方、解氷モード時には、蓄氷槽７に貯留されたシャーベット状の氷が循環されて熱交換器８へ導入され、該熱交換器８において二次側冷水が冷却され、該冷却された二次側冷水が冷房等に利用される。
【０００６】
又、図８に示されるような、冷媒蒸発ジャケット９を有するシリンダ１０内に回転ブレード１１を回転可能に配設してなる遠心式の製氷機６'が蓄冷装置に適用されることもあり、該遠心式の製氷機６'の場合、液冷媒が冷媒蒸発ジャケット９内に導入されて蒸発し蒸気冷媒となって排出されており、この状態で、回転ブレード１１を回転させつつ、シリンダ１０内に水を高速で循環させると、該シリンダ１０の内壁に形成された冷却面４近傍の遠心力の大きな領域において水が高い熱伝達率のもとで過冷却され、氷が形成され、冷却面４に付着した氷は前記回転ブレード１１によって掻き取られ、シャーベット状の氷スラリーが形成されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示されるような掻き取り式の製氷機６を備えた蓄冷装置や図８に示されるような遠心式の製氷機６'を用いた蓄冷装置では、いずれの場合も、冷却面４でできた水等の蓄冷剤の微細な種晶が一方向へ針状に成長し氷塊（固体の結晶）となり、冷却面４における伝熱性能が阻害されるため、これを防ぐために、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための動力が必要となり、高効率化が困難となっていた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、冷却面から固体の結晶を剥離させるための動力を不要とし得、高効率化を図り得る蓄冷装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を、外管と内管との間に冷媒が流通される二重管式熱交換器の内管内に導入して冷却することにより固液共存相を形成するよう構成し、前記二重管式熱交換器の内管内に、蓄冷剤自体の流れにより動力なしで回転する回転螺旋板を設けたことを特徴とする蓄冷装置にかかるものである。
【００１０】
前記蓄冷装置においては、蓄冷剤にエタノール水溶液やメタノール水溶液を用いることができる。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を冷却することにより固液共存相を形成するようにすると、冷却面でできた蓄冷剤の微細な種晶が自己の流動抵抗で冷却面から剥離し、該冷却面から剥離した微細な種晶が液中で等方的に成長し、シャーベット状となるため、冷却面における伝熱性能が固体の結晶によって阻害されることがなく、冷却面から固体の結晶を剥離させるための動力が不要となり、高効率な蓄冷が可能となる。しかも、二重管式熱交換器の内管内には、蓄冷剤自体の流れにより動力なしで回転する回転螺旋板を設けてあるため、二重管式熱交換器の内管内における蓄冷剤の均温化並びに種晶の剥離が促進され、より有効となる。
【００１３】
又、該蓄冷剤を氷蓄熱方法に用いれば、効率の高い氷蓄熱装置が供給できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１５】
図１は本発明を実施する形態の参考例であって、複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を、外管１２と内管１３との間に冷媒が流通される二重管式熱交換器１４の内管１３内に導入して冷却することにより固液共存相を形成するよう構成したものである。
【００１６】
前記蓄冷剤としては、例えば、二成分系で共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行うエタノール水溶液（Ｃ2Ｈ5ＯＨ−Ｈ2Ｏ）を用いることができる。
【００１７】
尚、図２に示す如く、前記エタノール水溶液の液滴を０［℃］以下の所要温度に冷却した銅製の台座１５上にたらす液滴実験を行うと、台座１５上の冷却面４において微細な種晶ができ（図２（ａ）参照）、該微細な種晶が表面張力で冷却面４から剥離し（図２（ｂ）参照）、該冷却面４から剥離した微細な種晶が液中で等方的に成長し（図２（ｃ）参照）、シャーベット状となる（図２（ｄ）参照）のに対し、図３に示す如く、前記水の液滴を０［℃］以下の所要温度に冷却した銅製の台座１５上にたらす液滴実験を行うと、台座１５上の冷却面４において微細な種晶ができ（図３（ａ）参照）、該微細な種晶が冷却面４から剥離せずに一方向へ針状に成長し（図３（ｂ），（ｃ）参照）、氷塊となり（図３（ｄ）参照）、冷却面４における伝熱性能が阻害されることが確認されている。
【００１８】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００１９】
前述の如く、例えば、エタノール水溶液のように二成分系で共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を冷却することにより固液共存相を形成するようにすると、二重管式熱交換器１４の内管１３における冷却面４でできた蓄冷剤の微細な種晶が自己の流動抵抗で冷却面４から剥離し、該冷却面４から剥離した微細な種晶が液中で等方的に成長し、シャーベット状となるため、冷却面４における伝熱性能が固体の結晶によって阻害されることがなく、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための動力が不要となり、高効率な蓄冷が可能となる。
【００２０】
尚、エタノール水溶液のエタノール濃度に対する凝固／融解温度は、図４に示すようになっており、使用目的に応じてエタノール濃度を変えることで温度を調節することが可能であり、冷房に限らず、例えば、食品の冷却や冷凍等にも使用することができる。
【００２１】
こうして、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための動力を不要とし得、高効率化を図り得る。
【００２２】
前述の如く、複数成分系で共晶物質を形成する混合物のうち等軸晶結晶成長を行う混合物を蓄冷剤として用い、該蓄冷剤を、外管１２と内管１３との間に冷媒が流通される二重管式熱交換器１４の内管１３内に導入して冷却することにより固液共存相を形成するようにすれば、冷却面４から固体の結晶を剥離させるための動力を不要とし得、高効率化を図り得るという優れた効果を奏し得ることは明らかであるが、更に、図５に示す如く、二重管式熱交換器１４の内管１３内に固定螺旋板１６を設けたり、或いは本発明を実施する形態の一例である図６に示す如く、二重管式熱交換器１４の内管１３内に、蓄冷剤自体の流れにより動力なしで回転する回転螺旋板１７を設けると、二重管式熱交換器１４の内管１３内における蓄冷剤の均温化並びに種晶の剥離が促進され、より有効となる。
【００２３】
一方、前記蓄冷剤としては、二成分系で共晶物質を形成し且つ等軸晶結晶成長を行うエタノール水溶液（Ｃ2Ｈ5ＯＨ−Ｈ2Ｏ）以外にも、例えば、メタノール水溶液（ＣＨ3ＯＨ−Ｈ2Ｏ）を用いることもでき、同様の作用効果が得られる。
【００２４】
尚、本発明の蓄冷装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の蓄冷装置によれば、冷却面から固体の結晶を剥離させるための動力を不要とし得、高効率化を図り得ると共に、二重管式熱交換器の内管内に、蓄冷剤自体の流れにより動力なしで回転する回転螺旋板を設けたことにより、二重管式熱交換器の内管内における蓄冷剤の均温化並びに種晶の剥離が促進され、より有効となるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施する形態の参考例の断面図である。
【図２】  本発明を実施する形態の参考例の蓄冷剤として用いられるエタノール水溶液による液滴実験の様子を表わす概要図である。
【図３】  水による液滴実験の様子を表わす概要図である。
【図４】  エタノール水溶液のエタノール濃度に対する凝固／融解温度線図である。
【図５】  本発明を実施する形態の参考例において二重管式熱交換器の内管内に固定螺旋板を設けた例の断面図である。
【図６】  本発明を実施する形態の一例であって二重管式熱交換器の内管内に回転螺旋板を設けた例の断面図である。
【図７】  従来の蓄冷装置の一例の概略構成図である。
【図８】  従来の蓄冷装置に用いられる遠心式の製氷機の一例を表わす概略図である。
【符号の説明】
４    冷却面
１２    外管
１３    内管
１４    二重管式熱交換器
１７    回転螺旋板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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