(57)【要約】【課題】過冷却器に凍結による閉塞が生じないようにした氷蓄熱装置を提供する。【解決手段】過冷却水Ｗ２から氷を製造する氷蓄熱装置であって、氷が貯留される蓄熱槽１を隔壁３ａ等により仕切って、蓄熱室４と氷核分離室５を形成すると共に、隔壁３ａの下部に蓄熱室４から氷核分離室５へ流入する水Ｗ１に含まれている氷核を除去するためのフィルタ２を設け、氷核分離室５で取水した水Ｗ１を過冷却器７に送給する導水管６の取水口６ａを氷核分離室５内の水面近傍に位置させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過冷却水から氷を製造する氷蓄熱装置であって、蓄熱槽を蓄熱室と氷核分離室により形成すると共に、蓄熱室と氷核分離室とを仕切る隔壁の下部に蓄熱室から氷核分離室へ流入する水に含まれている氷核を除去するためのフィルタを設け、前記氷核分離室で取水した水を過冷却器に送給する導水管の取水口を氷核分離室内の水面近傍に位置させたことを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】
取水口は上方に向け開口している請求項１記載の氷蓄熱装置。
【請求項３】
過冷却水から氷を製造する氷蓄熱装置であって、蓄熱槽を蓄熱室と氷核分離室により形成すると共に、蓄熱室と氷核分離室とを仕切る隔壁の下部に蓄熱室から氷核分離室へ水が流入し得るよう開口を設け、前記氷核分離室内に、上面に氷核を除去するためのフィルタが設けられた内室を設け、該内室内に、取水した水を過冷却器に送給する導水管の取水口を開口させたことを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項４】
取水口は下方へ向け開口している請求項３記載の氷蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、氷蓄熱装置は、安価な深夜の電力を利用して氷を生成し、昼間にこの生成された氷の冷熱を利用することにより冷房運転を行うシステムに用いられており、この氷蓄熱装置としては、例えば特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１に示す氷蓄熱装置においては、過冷却器で過冷却状態に冷却された過冷却水は過冷却解除体により過冷却解除されることによりシャーベット状の氷・水混合体が生成され、該氷・水混合体中の氷は蓄熱槽内に貯留されて蓄熱が行われる。又蓄熱槽内には、フィルタが設けられていると共に、フィルタを通って供給された水を取水するために、蓄熱槽の底部には取水口が設けられ、取水口から取水された水は、導水管から前記過冷却器に送給されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１６０２０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に示す氷蓄熱装置ではフィルタが設けられているため、フィルタを通過する水中に含有されているフィルタ開口径以上の固体（氷片）は、フィルタを通過することなく、流通を阻止される。
【０００６】
又、蓄熱槽内で生じる水や氷の流動により氷核も流動し、万一、氷核がフィルタを通過すると、取水口は蓄熱槽の底部に設けられているため、氷核は水と共に容易に取水口から導水管を経て過冷却器に流入する。このため、過冷却器では、氷核を種として氷が形成され、又、過冷却器に流入する水に過冷却水が含まれている場合には、過冷却水が更に過冷却されることにより氷が生成され、その結果、過冷却器内で凍結が生じて閉塞が発生する。
【０００７】
更に、フィルタに氷核が付着してフィルタに閉塞が生じる虞もあり、この場合には、フィルタでの圧力損失が増加して導水管を流通する水の単位時間当たりの流量が減少し、蓄熱装置の運転が不安定になる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、過冷却器に凍結による閉塞が生じないようにすると共に、フィルタに氷核が付着しないようにして装置運転を安定して行い得るようにした氷蓄熱装置を提供することを目的としてなしたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の氷蓄熱装置は、過冷却水から氷を製造する氷蓄熱装置であって、蓄熱槽を蓄熱室と氷核分離室により形成すると共に、蓄熱室と氷核分離室とを仕切る隔壁の下部に蓄熱室から氷核分離室へ流入する水に含まれている氷核を除去するためのフィルタを設け、前記氷核分離室で取水した水を過冷却器に送給する導水管の取水口を氷核分離室内の水面近傍に位置させたものである。
【００１０】
請求項２の氷蓄熱装置においては、取水口は上方に向け開口している。
【００１１】
請求項３の氷蓄熱装置は、過冷却水から氷を製造する氷蓄熱装置であって、蓄熱槽を蓄熱室と氷核分離室により形成すると共に、蓄熱室と氷核分離室とを仕切る隔壁の下部に蓄熱室から氷核分離室へ水が流入し得るよう開口を設け、前記氷核分離室内に、上面に氷核を除去するためのフィルタが設けられた内室を設け、該内室内に、取水した水を過冷却器に送給する導水管の取水口を開口させたものである。
【００１２】
請求項４の氷蓄熱装置においては、取水口は下方へ向け開口している。
【００１３】
本発明の請求項１〜４の氷蓄熱装置によれば、過冷却器内に氷核や過冷却水が導入される可能性が減少して過冷却器内に凍結による閉塞が生じる虞が減少し、請求項３、請求項４の氷蓄熱装置によれば、フィルタには氷核が付着することがなく閉塞が生じる虞がないため、フィルタでの圧力損失が増加せず、従って、導水管を流通する水の単位時間当たりの流量が減少することがなく、装置運転を安定して行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であり、図１は氷蓄熱装置の概要を示すブロック図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【００１５】
図中、１は上面が開放された蓄熱槽で、蓄熱槽１内には、下端部にフィルタ２を備えた隔壁３ａが設けられていると共に、隔壁３ａに対し直交するよう配置した隔壁３ｂが設けられている。而して、蓄熱槽１内は、蓄熱槽１の周側板と隔壁３ａ，３ｂと蓄熱槽１の底面とにより仕切られて蓄熱室４と氷核分離室５に分けられている。氷核分離室５は、図３に示すように、蓄熱槽１の隅部に位置しており、内容積は氷核分離室５よりも蓄熱室４の方が大きい。
【００１６】
氷核分離室５を蓄熱槽１の隅部に設けるのは、例えば氷核分離室５を蓄熱室４１の一端において幅方向中央部に設けると、氷核分離室５の側部と蓄熱槽１側板との間に氷が貯留され難く、有効利用できる蓄熱室４の容積が減少する虞があるため、及び、氷核分離室５の構成材料の一部を蓄熱槽１の周側板と共通にし、できるだけ鋼材を減少させるためである。
【００１７】
氷核分離室５内には、上端が水面よりも若干下方の水中内に位置し且つ上端部に上方へ向けて開口する取水口６ａを有する導水管６が配設されている。導水管６は氷核分離室５内を下方へ垂下し、蓄熱槽１底部を貫通して外部へ延在し、その先端は後述の冷凍機１４の蒸発器として機能する過冷却器７の入口側に接続されている。又、導水管６には、水流れ方向上流側から下流側へ向け、ポンプ８、温度調節器９が接続されている。
【００１８】
而して、ポンプ８の駆動により、氷核分離室５内において取水口６ａから導水管６内に取込まれた水Ｗ１は、導水管６を送給されて温度調節器９により温度調節されたうえ過冷却器７へ送給され、過冷却器７で過冷却されて、過冷却水Ｗ２が生成されるようになっている。
【００１９】
過冷却器７の出口側には水室１０を介して過冷却水配管１１が接続され、過冷却水配管１１の先端は、過冷却解除手段１２の入口側に接続されている。過冷却解除手段１２の出口側には、氷・水混合体送給管１３が接続されており、氷・水混合体送給管１３は蓄熱槽１の底面から蓄熱室４内へ敷設され、蓄熱室４内を垂直に、高さ方向中途部まで延在している。
【００２０】
而して、過冷却器７で生成された過冷却水Ｗ２は、水室１０、過冷却水配管１１を介して過冷却解除手段１２へ送給され、過冷却解除手段１２で過冷却状態を解除されることにより生成されたシャーベット状の氷・水混合体Ｍは氷・水混合体送給管１３を通り、蓄熱室４へ送給されるようになっている。
【００２１】
過冷却解除手段１２としては、例えば、過冷却水Ｗ２の流れの中に衝突板を設けて、衝撃により過冷却状態を解除する衝突板方式、過冷却水の中に高速回転するプロペラを設けてキャビテーションにより過冷却状態を解除するプロペラ方式、過冷却水を箱で受けて電子冷却することにより過冷却状態を解除する局所冷却方式、超音波発信機によるキャビテーションを過冷却水に与えて過冷却状態を解除する超音波方式、或は過冷却水に種氷或は空気等を供給することにより種氷或は気泡を起点に過冷却状態を解除するトリガー混入方式等が提案されている。
【００２２】
冷凍機１４は、圧縮機１５と凝縮器１６と膨張弁１７と、蒸発器である過冷却器７とを備え、圧縮機１５、凝縮器１６、膨張弁１７、過冷却器７は、冷凍サイクルを構成するよう、順次冷媒管１８を介して連通されている。而して、冷凍機１４の冷凍サイクル作用により、冷媒管１８を循環する冷媒Ｆは過冷却器７へ導入され、過冷却器７に導入された水Ｗ１は冷媒Ｆにより過冷却され得るようになっている。
【００２３】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
本図示例の氷蓄熱装置においては、ポンプ８の駆動により、氷核分離室５内の水Ｗ１は、水面近傍において取水口６ａから導水管６内に取込まれ、導水管６を流通して温度調節器９により例えば約０．５℃の温度に調節され、過冷却器７に送給される。
【００２４】
過冷却器７では、冷凍機１４の冷凍サイクル作用により冷却されて冷媒管１８を流通してきた冷媒Ｆとの熱交換により水Ｗ１が過冷却されて過冷却水Ｗ２が生成され、生成された過冷却水Ｗ２は、水室１０及び過冷却水配管１１を通り過冷却解除手段１２へ送給され、過冷却解除手段１２において過冷却状態が解除されて氷が生成され、生成された氷はシャーベット状の氷・水混合体Ｍとして、氷・水混合体送給管１３を通り、蓄熱槽１の蓄熱室４内へ送給され、蓄熱室４内に氷が貯留される。
【００２５】
蓄熱室４では氷と水が流動して蓄熱室４内を循環すると共に、水Ｗ１は隔壁３ａの下部に設けられたフィルタ２を通過して氷核分離室５内下部へ流入し、氷核分離室５内を上昇して再び取水口６ａから導水管６へ取込まれ、導水管６を通って過冷却器７へ送給される。
【００２６】
本図示例では、蓄熱室４と氷核分離室５とを仕切る隔壁３ａの下部には、フィルタ２が設けられているため、蓄熱室４から氷核分離室５へ送給される水Ｗ１中に氷核が含まれている場合でも、該氷核はフィルタ２により除去される。このため、氷核が水Ｗ１に同伴されて氷核分離室５内へ流入することを防止することができる。
【００２７】
又、例え氷核が氷核分離室５内へ流入しても、氷核の流入位置は氷核分離室５の下部であり、且つ取水口６ａは水面近傍位置であるため、氷核流入位置から取水口６ａまでの水Ｗ１の移動距離は長い。従って、氷核が上昇して取水口６ａに到達することはなく、氷核が取水口６ａから導水管６へ混入される可能性は低減する。このことは、水Ｗ１に過冷却水が混入している場合も同様であり、過冷却水が取水口６ａから導水管６へ流入する可能性も低減する。
【００２８】
更に、氷核分離室５の底部よりも水面近傍の方が水温が高いため、氷核は取水口６ａへ達するまでの間に融解し、過冷却水は昇温する。従って、この点からも、氷核や過冷却水が導水管６へ流入する虞が低減する。
【００２９】
以上の結果、過冷却器７内に氷核や過冷却水が導入される可能性が減少し、過冷却器７内に凍結による閉塞が生じる虞は減少する。
【００３０】
図４〜図８は本発明を実施する形態の他の例であり、図４は氷蓄熱装置の概要を示すブロック図、図５は図４のＶ−Ｖ方向矢視図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ方向矢視図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図、図８は図４に示す蓄熱槽の鳥瞰透視図である。図中、図１〜図３に示す符号に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。
【００３１】
蓄熱槽１内には、下端部において左右両側に開口２１が形成された隔壁２０が設けられており、蓄熱槽１は隔壁２０により蓄熱室４と氷核分離室５に仕切られている。隔壁２０は、図４に示すように、上端において蓄熱室４の奥行き寸法が大きく、下端において蓄熱室４の奥行き寸法が狭くなるよう、傾斜している。このように隔壁２０を傾斜させるのは、蓄熱室４内で矢印Ａ（図４参照）に示すように流動する氷が、できるだけ開口２１から氷核分離室５内へ流入しないようにするためであるが、隔壁２０は垂直であっても、或は、上端において蓄熱室４の奥行き寸法が狭く、下端において蓄熱室４の奥行き寸法が広くなるよう、図４とは逆方向へ傾斜させても良い。
【００３２】
氷核分離室５内には、開口２１の幅方向中央側端部において一端部が隔壁２０に接続されると共に、他端部が蓄熱槽１の周側板内側に接続され且つ底面から直立して開口２１の上端部位置まで延在する左右の小隔壁２２が設けられ、２枚の小隔壁２２と隔壁２０と蓄熱槽１の周側板と蓄熱槽１の底面により包囲された空間により内室２３が形成されている。又、内室２３の上端部には、水平配置されたフィルタ２４が設置されている。
【００３３】
内室２３内には下端に取水口６ａが開口した導水管６が配置されている。導水管６は内室２３内で若干垂直上方へ延在すると共に水平に曲折され、周側板を貫通して外方へ延在しており、上記図示例の場合と同様、導水管６の先端は過冷却器７の入側に接続されている。又、導水管６には、水流れ方向上流側から下流側へ向け、ポンプ８、温度調節器９が接続されており、過冷却解除手段１２、氷・水混合体送給管１３、冷凍機１４も前記図示例の場合と同一構成である。
【００３４】
本図示例の氷蓄熱装置においては、ポンプ８の駆動により、氷核分離室５内に設けた内室２３内の水Ｗ１は、底面近傍において取水口６ａから導水管６内に導入され、導水管６を流通して温度調節器９により例えば約０．５℃の温度に調節され、過冷却器７に送給される。
【００３５】
過冷却器７では、冷凍機１４の冷凍サイクル作用により冷却されて冷媒管１８を流通してきた冷媒Ｆとの熱交換により水Ｗ１が過冷却されて過冷却水Ｗ２が生成され、生成された過冷却水Ｗ２は、水室１０及び過冷却水配管１１を通り過冷却解除手段１２へ送給され、過冷却解除手段１２において過冷却状態が解除されて氷が生成され、生成された氷はシャーベット状の氷・水混合体Ｍとして、氷・水混合体送給管１３を通り、蓄熱槽１の蓄熱室４内へ送給され、蓄熱室４内には氷が貯留される。
【００３６】
蓄熱室４では氷と水が流動して蓄熱室４内を循環すると共に、水Ｗ１は隔壁２０の下部に形成された左右の開口２１を通過して氷核分離室５内下部へ流入し、氷核分離室５内の左右部を上昇して後反転し、下降してフィルタ２４を通過し内室２３内へ流入し、再び取水口６ａから導水管６へ導入され、導水管６を通って過冷却器７へ送給される。
【００３７】
本図示例では、氷核分離室５内には、内室２３が設けられ、内室２３上端にはフィルタ２４が設けられている。このため、蓄熱室４から氷核分離室５を経て内室２３へ流入する水Ｗ１中に氷核が含まれている場合でも、該氷核はフィルタ２４により除去される。従って、氷核が水Ｗ１に同伴されて導水管６内へ流入することを防止することができる。
【００３８】
又、例え氷核が氷核分離室５内へ流入しても、氷核の流入位置は氷核分離室５の下部であり、且つ水Ｗ１は氷核分離室５内を一旦上昇した後下降し、フィルタ２４を通って内室２３内へ流入し、内室２３内で下方へ向いて開口した取水口６ａから取水を行うようにしているため、左右の開口２１から取水口６ａに至るまでの水Ｗ１の移動距離は長く、従って、氷核が取水口６ａから導水管６へ混入される可能性は低減する。このことは、水Ｗ１に過冷却水が混入している場合も同様である。
【００３９】
更に、開口２１から取水口６ａに至るまでの水Ｗ１の移動距離は長いため、氷核は取水口６ａへ達するまでの間に融解し、この点からも、氷核や過冷却水が導水管６へ流入する虞が低減する。
【００４０】
以上の結果、過冷却器７内に氷核や過冷却水が導入される可能性が減少し、過冷却器７内に凍結による閉塞が生じる虞は減少する。
【００４１】
又、氷核分離室５内には氷核が流入する虞は殆どないため、フィルタ２４には氷核が付着することがなく、その結果、フィルタ２４に閉塞が生じる虞がない。このため、水がフィルタ２４を通過する際の圧力損失が増加することはなく、従って、導水管６を流通する水Ｗ１の単位時間当たりの流量が減少する虞がなく、蓄熱装置の運転を安定して行うことができる。
【００４２】
なお、本発明の氷蓄熱装置においては、図１では隔壁を垂直配置する場合について説明したが、この隔壁も実施の形態の他の例と同様傾斜させても実施可能なこと、その他、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。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜４記載の氷蓄熱装置によれば、過冷却器内に氷核や過冷却水が導入される可能性が減少して過冷却器内に凍結による閉塞が生じる虞が減少し、請求項３、４記載の氷蓄熱装置によれば、フィルタには氷核が付着することがなく閉塞が生じる虞がないため、フィルタでの圧力損失が増加せず、従って、導水管を流通する水の単位時間当たりの流量が減少することがなく、装置運転を安定して行うことができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の氷蓄熱装置の実施の形態の一例を示すブロック図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】本発明の氷蓄熱装置の実施の形態の他の例を示すブロック図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向矢視図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。
【図８】図４に示す蓄熱槽の鳥瞰透視図である。
【符号の説明】
１    蓄熱槽
２    フィルタ
３ａ                隔壁
３ｂ                隔壁
４    蓄熱室
５    氷核分離室
６ａ    取水口
６    導水管
７    過冷却器
２０    隔壁
２１    開口
２３    内室
２４    フィルタ
Ｗ１    水
Ｗ２    過冷却水
【図１】
2005009805.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005009805.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005009805.tif 000007
【図６】
2005009805.tif 000008
【図７】
2005009805.tif 000009
【図８】
2005009805.tif 000010