JP4290794B2 - 連続製氷水蒸気排気式氷蓄熱装置 - Google Patents
連続製氷水蒸気排気式氷蓄熱装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水蒸気排気手段として用いるジェットポンプを連続製氷型とした水蒸気排気式氷蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、氷蓄熱装置にはハイドロフルオロカーボン等の代替フロン及びフロン系の冷媒が用いられているが、これらの冷媒はオゾン層破壊及び地球温暖化等の地球環境へ与える影響からその使用は好ましくない。このような地球環境を害する化学物質の使用が規制される中、水を作動媒体とした夜間電力利用のノンフロン氷蓄熱冷房システムが、本出願人が提出した特開平３−９１２６２３により提案されている。通常、このような氷蓄熱冷房システム等の水蒸気排気式氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽と、水蒸気排気手段から構成される。前記氷蓄熱冷房システムでは、水蒸気排気手段の一例としてジェットポンプが用いられている。
【０００３】
図７に従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置１の概略構成図を示す。水蒸気排気式氷蓄熱装置１は氷蓄熱槽２と、ジェットポンプを備えている。ジェットポンプは、蒸気発生器３、エゼクタ４、凝縮器５を有している。凝縮器５は、冷却水を流すための水経路１４を有している。またエゼクタ４は、エゼクタ本体６、ノズル７及びディフューザ８で構成されている。
【０００４】
ディフューザ８は、さらに、軸線方向に内径が順次縮小して形成されその一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有する混合部１１と、軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有する拡大部１３と、前記混合部の縮小端部と前記拡大部の縮小端部に連結された両端を有するのど部１２とを含んでいる。
【０００５】
ジェットポンプの作用は以下に示すとおりである。蒸気発生器３から発生した駆動蒸気はノズル７内で膨張加速され、マッハ数１を超えた高速流となりエゼクタ４内に流入する。エゼクタ４内に流入した駆動蒸気の高速流は氷蓄熱槽２内の発生蒸気（以下単に二次蒸気という）を吸引し、ディフューザ８内で二次蒸気と混合され、拡散しながら凝縮器５に到達する。凝縮器５では水経路１４を流れる冷却水によって、流入した混合蒸気が冷却され、凝縮される。凝縮された水はポンプ９を経て蒸気発生器３、及びバルブ１０を経て氷蓄熱槽２に戻される。
【０００６】
一方氷蓄熱槽２内では、ジェットポンプにより槽内が減圧され、真空に保持されるため、氷蓄熱槽２内の一部の水が常温以下で蒸発し、その潜熱によって残りの水が冷却される。このようにして残りの水が、冷水及び／又は氷として氷蓄熱槽２に蓄えられる仕組となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来このような水蒸気排気式氷蓄熱装置には以下のような問題があった。氷蓄熱槽から発生する二次蒸気は氷温度に近い温度となっている。またノズルから噴射される駆動蒸気はディフューザ内で急激に膨張する。そのためこの二次蒸気がノズルから噴射される駆動蒸気によって吸引されディフューザの混合部内で混合される時、混合蒸気は氷温度以下の凝縮水を発生する。そしてこの氷温度以下の凝縮水が氷となって徐々にディフューザの混合部内壁に付着し、混合蒸気の流れを妨げるため、効率よく氷蓄熱槽から水蒸気を吸引して連続的に製氷を行うことができなかった。
【０００８】
本発明では、連続的な製氷を可能とする水蒸気排気式氷蓄熱装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するために、水及び／又は氷等を貯蔵して熱を蓄える氷蓄熱槽と、前記氷蓄熱槽内を減圧することによって発生する水蒸気を排気する排気手段と、を具備し、前記排気手段が、エゼクタと、前記エゼクタに導入される駆動蒸気を発生する蒸気発生器と、前記エゼクタから噴射される駆動蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記エゼクタが、エゼクタ本体と、前記エゼクタ本体内にその一部が設けられ、前記蒸気発生器に連結されて駆動蒸気を噴射する蒸気噴射ノズルと、前記ノズルから噴射された駆動蒸気と前記氷蓄熱槽から発生した蒸気を混合し、前記混合蒸気を拡散させながら凝縮器に案内するディフューザと、を有し、前記ディフューザが、軸線方向に内径が順次縮小して形成され、その一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有し、前記拡大端部が前記エゼクタ本体に連結された第１円筒部と、軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有し、前記拡大端部が前記凝縮器に連結された第２円筒部と、前記第１円筒部の縮小端部と前記第２円筒部の縮小端部に連結された両端を有する第３円筒部と、を含む水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザを、前記第１円筒部の拡大端部から前記第２円筒部の拡大端部までの間を取り囲むようジャケットを設置して該ジャケットの内部に水を回流させるようにし、前記ジャケットの内部で回流される水を前記第２円筒部の拡大端部の周囲から前記第１円筒部の拡大端部の周囲の方向に流し、前記第１円筒部の拡大端部の周囲から排出した水を、前記凝縮器の周囲にも流すようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ジャケットに導入される水が２０℃〜３０℃の温度範囲であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザが熱伝導体で形成され、前記ジャケットの内部で回流される前記回流水が、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる前記ディフューザの拡大部を熱交換により冷却すると共に、前記ディフューザの前記混合部内に形成される氷を熱交換により融解することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、水及び／又は氷等を貯蔵して熱を蓄える氷蓄熱槽と、前記氷蓄熱槽内を減圧することによって発生する水蒸気を排気する排気手段と、を具備し、前記排気手段が、エゼクタと、前記エゼクタに導入される駆動蒸気を発生する蒸気発生器と、前記エゼクタから噴射される駆動蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記エゼクタが、エゼクタ本体と、前記エゼクタ本体内にその一部が設けられ、前記蒸気発生器に連結されて駆動蒸気を噴射する蒸気噴射ノズルと、前記ノズルから噴射された駆動蒸気と前記氷蓄熱槽から発生した蒸気を混合し、前記混合蒸気を拡散させながら凝縮器に案内するディフューザと、を有し、前記ディフューザが、軸線方向に内径が順次縮小して形成され、その一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有し、前記拡大端部が前記エゼクタ本体に連結された第１円筒部と、軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有し、前記拡大端部が前記凝縮器に連結された第２円筒部と、前記第１円筒部の縮小端部と前記第２円筒部の縮小端部に連結された両端を有する第３円筒部と、を含む水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザを、前記第１円筒部の所定の位置から前記第２円筒部の所定の位置までの間を取り囲むようヒートパイプを設置し、前記ディフューザが熱伝導体で形成され、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる前記ディフューザの第２円筒部に発生した熱を、ヒートパイプによって前記ディフューザの前記第１円筒部内に伝え、前記第１円筒部内に形成される氷を熱交換により融解することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ヒートパイプが設置される前記第１円筒部の所定の位置が、前記混合蒸気によって冷却される位置であって、前記ヒートパイプが設置される前記第２円筒部の所定の位置が、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる位置であることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面に基づいて、本発明の詳細な説明を示すが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。なお、すべての図面において、同様な構成要素は同じ参照記号および符号を用いて示してある。
【００１７】
図１、図２及び図３は本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の一の実施例を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、水蒸気排気式氷蓄熱装置２１は、氷蓄熱槽２２と、ジェットポンプ２３と、を具備している。ジェットポンプ２３は、蒸気発生器２４と、エゼクタ２５と、凝縮器２６と、を備えている。さらに、エゼクタ２５は、エゼクタ本体２７と、ノズル２８と、ディフューザ２９とを含んでいる。氷蓄熱槽２２はエゼクタ本体２７に連結している。ノズル２８は、蒸気発生器２４に連結しており、エゼクタ２５内に設置されている。凝縮器２６はディフューザ２９に連結しており、さらにポンプ３０を介して蒸気発生器２４に、バルブ３１を介して氷蓄熱槽２２に接続されている。
【００１９】
さらに、ディフューザ２９にはその周囲を取り囲むように水を回流させるためのステンレス鋼製のジャケット３２が設けられている。
【００２０】
ここで「回流」とは、ジャケットに導入された水を該ジャケットの周囲に満遍なく流すことである。
【００２１】
図２にジャケット３２を設けたディフューザ２９の詳細断面図を示している。ディフューザ２９には、ノズル２８から噴射される駆動蒸気と氷蓄熱槽２２から発生する蒸気を混合する混合部３３と、前記混合蒸気を圧縮加速するのど部３４と、前記蒸気の流れを減速して拡散させながら凝縮器２６に案内する拡大部３５と、が含まれている。
【００２２】
ここで、ディフューザ２９は、ステンレス鋼製のものが用いられているが、その他に鉄鋼、銅、プラスチック素材などの、ディフューザの混合部内に形成される氷をジャケットの内部で回流される回流水との熱交換により融解し、混合蒸気の圧縮によって高温となるディフューザの拡大部を前記回流水との熱交換により冷却することができる程度の熱伝導性を持った伝熱素材が用いられることが好ましい。
【００２３】
ジャケット３２の内壁とディフューザ２９の外壁との間には、複数の区切り３２ｄがディフューザ２９の軸線方向に垂直な向きに延在して、互いに一定の間隔を隔てて取り付けられている。これらの区切りは、奇数位置Ｌｎではジャケット３２の下方の内壁と接触するように、偶数位置Ｕｎではジャケット３２の上方の内壁と接触するように取り付けられている。図３に図２に示すジャケット３２を設けたディフューザ２９を区切りＬ２及びＵ２を含む平面の断面図を示している。ここで、これらの区切り３２ｄは、ジャケット３２と同じステンレス鋼製である。なお、図２には、ディフューザ２９の混合部３３、のど部３４及び拡大部３５が水平に並列するよう水平方向に設置した図を示しているが、ディフューザ２９は、その混合部３３が拡大部３５の上方に位置するよう鉛直方向に設置されていてもよい。
【００２４】
さらにジャケット３２は水の出入口３２ａ及び３２ｂを、それぞれ混合部３３の拡大端部付近と、拡大部３５の拡大端部付近に有している。
【００２５】
本実施例ではジャケット３２に区切り３２ｄを取り付けることによって流水がジャケット３２内部で区切り３２ｄを回流するようにし、流水とディフューザ２９の内部との接触時間を長くし、接触面積を広くすることによって伝熱が効率よく行われるようにしている。
【００２６】
流水を回流するためのジャケットは内部に渦巻状に区切りを付ける等、流水がディフューザの周囲全体を接触時間を長く保って流れるように施された様々な方法を用いることができる。
【００２７】
次に、このように構成された水蒸気排気式氷蓄熱装置２１の作用を説明する。
【００２８】
予め、ジャケット３２の水入口３２ｂにチューブｔ１を介して水道から約２５℃の水道水を導入しておく。ジャケット３２に導入された水は、区切り３２ｄをＬ１、Ｕ１、Ｌ２、Ｕ２…の順に越えて回流し、水出口３２ａから流れ出す。流れ出した水はチューブｔ２を介して凝縮器２６の冷却水入口３６ａへ流れ込み、凝縮器中の水経路３６を流れ、冷却水出口３６ｂから流れ出す。
【００２９】
ここではジャケット３２を回流する水を水道水を用いて導入しているが、水道水の代りにポンプ等を用いて、さらに恒温槽又は冷却塔等と併用して適切な温度の水を適切な速度で流すことができる。
【００３０】
次に、蒸気発生器２４から駆動蒸気を発生させる。発生した駆動蒸気はノズル２８に導入され、ノズル２８内で膨張加速され、マッハ数１を超える超音速でディフューザ２９に流入し、流入した駆動蒸気の高速流は氷蓄熱槽２２内の空気及び水蒸気を吸引する。そのため氷蓄熱槽２２内が真空に保持され、氷蓄熱槽２２内の一部の水が氷温度に近い温度で蒸発し、二次蒸気としてディフューザ２９に流入する。そしてディフューザ２９に流入した駆動蒸気と二次蒸気は混合部３３内で混合される。
【００３１】
ここで、駆動蒸気はディフューザ２９内で急激に膨張するため、二次蒸気と混合されると、混合蒸気は氷温度以下の凝縮水を発生する。しかしディフューザ２９の混合部３３の周りに設けられたジャケット３２に約２５℃の水道水を流しているため、前記水道水が混合部３３の内部に熱を伝熱して氷温度以下の凝縮水を温めるので氷の発生が起こらない。
【００３２】
さらに、混合蒸気はディフューザ２９ののど部３４に超音速で流入し、のど部３４で擬似衝撃波を発生して急激な圧縮上昇を生じ、拡大部３５に亜音速となって流入し、拡大部３５で圧力を回復して温度が上昇する。
【００３３】
この時ジャケット３２を回流する水道水は、ディフューザ２９の拡大部３５内の混合蒸気から熱を奪い、混合蒸気を冷却する。そのため、ジャケット３２の回流水は温められ、２５℃の水道水が導入された場合は約３０℃となって混合部３３の周囲を回流するので、より効率よく混合部３３の内部に熱を伝える。同時に、ジャケット３２を流れる回流水は、混合部３３の内部の氷温度以下の凝縮水に冷却され、約２５℃となる。
【００３４】
混合蒸気はさらに、凝縮器２６に達し、水経路３６を回流する水道水によって冷却され、凝縮される。凝縮された水はポンプ３０を経て蒸気発生器２４、及びバルブ３１を経て氷蓄熱槽２２に戻される。
【００３５】
上述した一連の過程において、氷蓄熱槽２２内では、蒸発した一部の水がその潜熱によって水自身を冷却して、残りの水が製氷される。
【００３６】
このように、本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置２１によれば、ノズルから噴射される駆動蒸気と氷蓄熱槽から発生する二次蒸気との混合蒸気がディフューザの混合部内に氷を発生して混合蒸気の流れを妨げるという、従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置の問題点を解決し、効率よく氷蓄熱槽を吸引して連続的に製氷を行うことができる。
【００３７】
図４及び図５は、本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の他の実施例を示す図である。
【００３８】
図４に示すように、水蒸気排気式氷蓄熱装置４１は、図１に示した水蒸気排気式氷蓄熱装置２１とほぼ同様の構造を有しており、同様の構成要素は図１と同符号で示している。水蒸気排気式氷蓄熱装置４１は、氷蓄熱槽２２と、ジェットポンプ４３と、を具備している。ジェットポンプ４３は、蒸気発生器２４と、エゼクタ４５と、凝縮器４６と、を備えている。さらに、エゼクタ４５は、エゼクタ本体４７と、ノズル４８と、ディフューザ４９とを含んでいる。凝縮器４６は冷却水を流すための水経路５６を有している。さらに、ディフューザ４９の周囲にはヒートパイプ５２が設けられている。
【００３９】
図５にヒートパイプ５２を設けたディフューザ４９の詳細断面図を示している。ヒートパイプ５２は公知のヒートパイプと同様の構造である。つまり、ヒートパイプ５２はディフューザ４９の外壁を取り囲むように設置され、ヒートパイプ５２の内壁とディフューザ４９の外壁との間は密閉された状態になっている。この密閉部分には作動液体として少量の水等の蒸発性液体が導入されている。また、ヒートパイプ５２にはウィック又は溝が設けられていてもよい。ウィック、又は溝が設けられている場合は、図５に示した５７のようにディフューザ４９の外径に沿って、ヒートパイプ５２中に設けられることが好ましい。
【００４０】
ヒートパイプは、ステンレス鋼、鉄鋼、銅、アルミニウム等によって構成されている。また、ヒートパイプ５２の作動液体としては、水の他に、メタノール等のアルコール又はアンモニア等が用いられてもよい。
【００４１】
以下に、ディフューザ４９へのヒートパイプ５２の好ましい設置位置及びこのようにして構成された水蒸気排気式氷蓄熱装置４１の作用について説明する。
【００４２】
まず、図８に示した従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置１を用いて、駆動時のディフューザ４内の蒸気の温度を測定した。ディフューザ４の拡大断面図は図６に示している。ここで用いたディフューザ４はステンレス鋼製で、混合部１１の拡大端部径４４ｍｍ、のど径１８ｍｍ、拡大部１３の拡大端部径４６ｍｍで、長さが全長４９８ｍｍ、混合部１９８ｍｍ、のど部１００ｍｍ、拡大部２００ｍｍとした。
【００４３】
ディフューザ内４の蒸気の温度は、図６に示したディフューザ４の混合部１１の拡大端部から拡大部１３の拡大端部の方向に、前記拡大端部面１１ｅから５０ｍｍの位置から４５０ｍｍの位置までの間で５０ｍｍずつ移動させた位置（以下ディフューザの位置と言う）で測定した。氷蓄熱槽２内の温度が０．１℃及び１．５℃の場合についての測定結果を図７に示している。図７に示したように、ディフューザの位置１００ｍｍでは２０℃以下、位置１５０ｍｍでは約０℃、位置２００ｍｍでは１０℃以下であった。一方ディフューザの位置４００ｍｍでは蒸気温度が約５０℃以上あることが判明した。
【００４４】
ところで、ヒートパイプはその一端を加熱すると、内部に密閉された作動液体が蒸発する。この時他端を冷却すると、蒸気はその他端で凝縮して液体に戻る。さらに凝縮液は、毛細管作用によってヒートパイプ内のウィックを通って、又は重力によって、加熱されている一端に戻る。ヒートパイプはこのようなメカニズムによって、加熱されている一端の蒸発部から冷却されている他端の凝縮部へ効率よく熱を移動させることができるものである。
【００４５】
以上から、例えば上記のディフューザ１と同素材で同寸のディフューザ４９を用いた場合、ディフューザの位置４００ｍｍの点が蒸発部として、ディフューザの位置１５０ｍｍ付近の点が凝縮部として働き得ることがわかる。
【００４６】
ここで、ディフューザ４９は、ステンレス鋼製のものが用いられているが、その他に鉄鋼、銅、プラスチック素材などの、ディフューザ４９の内部の熱をヒートパイプ５２中の作動液体に伝熱でき、作動液体の熱をディフューザ内に伝熱できる程度の熱伝導性を持った伝熱素材が用いられることが好ましい。
【００４７】
そのため本例では、図５に示したように、ヒートパイプ５２の一端を蒸発部５８として位置約４００ｍｍ、他端を凝縮部５９として位置約１５０ｍｍとなるようにヒートパイプ５２をディフューザ４９の周囲に設置するとよい。このようにすると、蒸発部５８でヒートパイプ５２の作動液体が加熱されて蒸発して効率よく凝縮部５９に伝えられ、ここで作動液体が凝縮される。凝縮部５９で凝縮されて液体になった作動液体はヒートパイプ５２中のウィック５７を通って蒸発部５８に戻る。位置約１５０ｍｍの凝縮部５９では、ヒートパイプ５２からディフューザ４９の混合部５３の内部に熱を伝達され、氷温度以下の凝縮水を温めるので氷の発生が起こらない。
【００４８】
また、エゼクタ４５が鉛直方向に設置され、ディフューザ４９の混合部５３がディフューザの拡大部５５よりも上方に位置する場合は、ヒートパイプ５２の凝縮部５９が蒸発部５８よりも上方に位置することになるため、ヒートパイプ５２にウィック５７を設けなくても重力を利用して作動液体を蒸発部５８に戻すことができる。このようにすると、ヒートパイプの構造をより簡素化することができる。
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ディフューザを混合部の拡大端部から拡大部の拡大端部までの間を取り囲むようにジャケットを設置して前記ジャケットに水を回流させることによって、ディフューザの混合部に形成される混合蒸気による氷を回流水との熱交換により融解して氷の発生を防ぐ事ができ、混合蒸気の流れを妨げないため、ディフューザ内の混合蒸気の流通面積を確保することができ、効率よく連続的に製氷することができる。
【００４９】
請求項２乃至４記載の発明によれば、ジャケットに導入した水により混合蒸気の圧縮によって高温となる拡大部での混合蒸気を冷却し、その水でディフューザの混合部に形成される混合蒸気による氷を熱交換により融解し、さらに熱交換により冷却された回流水を凝縮器の冷却水として用いる事ができ、流水をより効率よく利用することができる。
【００５０】
また、混合部周囲から流れ出た流水を混合蒸気の圧縮によって高温となる凝縮器の冷却水として用いることも可能であり、従来の凝縮器にも必要である冷却水をジャケットの回流水と併用でき、さらに効率よく簡便に連続的な製氷ができる。
【００５１】
請求項５乃至７記載の発明によれば、ディフューザを混合部の所定の位置から拡大部の所定の位置までの間を取り囲むようヒートパイプを設置することによって、ディフューザの混合部に形成される混合蒸気による氷をヒートパイプの作動液体との熱交換により融解して氷の発生を防ぐ事ができ、混合蒸気の流れを妨げないため、ディフューザ内の混合蒸気の流通面積を確保することができ、効率よく連続的に製氷することができる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の一の実施例を示す概略図である。
【図２】図１に示した水蒸気排気式氷蓄熱装置の一部を構成するディフューザを示す概略図である。
【図３】図２に示したディフューザの矢視断面図である。
【図４】本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の他の実施例を示す概略図である。
【図５】図４に示した水蒸気排気式氷蓄熱装置の一部を構成するディフューザを示す概略図である。
【図６】従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置の一部を構成するディフューザを示す概略図である。
【図７】ディフューザの長さ方向の位置とその内部温度との関係を示すグラフである。
【図８】従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２１、４１ 水蒸気排気式氷蓄熱装置
２２ 氷蓄熱槽
２３、４３ ジェットポンプ（排気手段）
２４ 蒸気発生器
２５、４５ エゼクタ
２６、４６ 凝縮器
２７、４７ エゼクタ本体
２８、４８ ノズル
２９、４９ ディフューザ
３２ ジャケット
３３、５３ 混合部（第１円筒部）
３４、５４ のど部（第３円筒部）
３５、５５ 拡大部（第２円筒部）
５２ ヒートパイプ
５７ ウィック又は溝
５８ 蒸発部
５９ 凝縮部
【発明の属する技術分野】
本発明は、水蒸気排気手段として用いるジェットポンプを連続製氷型とした水蒸気排気式氷蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、氷蓄熱装置にはハイドロフルオロカーボン等の代替フロン及びフロン系の冷媒が用いられているが、これらの冷媒はオゾン層破壊及び地球温暖化等の地球環境へ与える影響からその使用は好ましくない。このような地球環境を害する化学物質の使用が規制される中、水を作動媒体とした夜間電力利用のノンフロン氷蓄熱冷房システムが、本出願人が提出した特開平３−９１２６２３により提案されている。通常、このような氷蓄熱冷房システム等の水蒸気排気式氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽と、水蒸気排気手段から構成される。前記氷蓄熱冷房システムでは、水蒸気排気手段の一例としてジェットポンプが用いられている。
【０００３】
図７に従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置１の概略構成図を示す。水蒸気排気式氷蓄熱装置１は氷蓄熱槽２と、ジェットポンプを備えている。ジェットポンプは、蒸気発生器３、エゼクタ４、凝縮器５を有している。凝縮器５は、冷却水を流すための水経路１４を有している。またエゼクタ４は、エゼクタ本体６、ノズル７及びディフューザ８で構成されている。
【０００４】
ディフューザ８は、さらに、軸線方向に内径が順次縮小して形成されその一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有する混合部１１と、軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有する拡大部１３と、前記混合部の縮小端部と前記拡大部の縮小端部に連結された両端を有するのど部１２とを含んでいる。
【０００５】
ジェットポンプの作用は以下に示すとおりである。蒸気発生器３から発生した駆動蒸気はノズル７内で膨張加速され、マッハ数１を超えた高速流となりエゼクタ４内に流入する。エゼクタ４内に流入した駆動蒸気の高速流は氷蓄熱槽２内の発生蒸気（以下単に二次蒸気という）を吸引し、ディフューザ８内で二次蒸気と混合され、拡散しながら凝縮器５に到達する。凝縮器５では水経路１４を流れる冷却水によって、流入した混合蒸気が冷却され、凝縮される。凝縮された水はポンプ９を経て蒸気発生器３、及びバルブ１０を経て氷蓄熱槽２に戻される。
【０００６】
一方氷蓄熱槽２内では、ジェットポンプにより槽内が減圧され、真空に保持されるため、氷蓄熱槽２内の一部の水が常温以下で蒸発し、その潜熱によって残りの水が冷却される。このようにして残りの水が、冷水及び／又は氷として氷蓄熱槽２に蓄えられる仕組となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来このような水蒸気排気式氷蓄熱装置には以下のような問題があった。氷蓄熱槽から発生する二次蒸気は氷温度に近い温度となっている。またノズルから噴射される駆動蒸気はディフューザ内で急激に膨張する。そのためこの二次蒸気がノズルから噴射される駆動蒸気によって吸引されディフューザの混合部内で混合される時、混合蒸気は氷温度以下の凝縮水を発生する。そしてこの氷温度以下の凝縮水が氷となって徐々にディフューザの混合部内壁に付着し、混合蒸気の流れを妨げるため、効率よく氷蓄熱槽から水蒸気を吸引して連続的に製氷を行うことができなかった。
【０００８】
本発明では、連続的な製氷を可能とする水蒸気排気式氷蓄熱装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するために、水及び／又は氷等を貯蔵して熱を蓄える氷蓄熱槽と、前記氷蓄熱槽内を減圧することによって発生する水蒸気を排気する排気手段と、を具備し、前記排気手段が、エゼクタと、前記エゼクタに導入される駆動蒸気を発生する蒸気発生器と、前記エゼクタから噴射される駆動蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記エゼクタが、エゼクタ本体と、前記エゼクタ本体内にその一部が設けられ、前記蒸気発生器に連結されて駆動蒸気を噴射する蒸気噴射ノズルと、前記ノズルから噴射された駆動蒸気と前記氷蓄熱槽から発生した蒸気を混合し、前記混合蒸気を拡散させながら凝縮器に案内するディフューザと、を有し、前記ディフューザが、軸線方向に内径が順次縮小して形成され、その一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有し、前記拡大端部が前記エゼクタ本体に連結された第１円筒部と、軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有し、前記拡大端部が前記凝縮器に連結された第２円筒部と、前記第１円筒部の縮小端部と前記第２円筒部の縮小端部に連結された両端を有する第３円筒部と、を含む水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザを、前記第１円筒部の拡大端部から前記第２円筒部の拡大端部までの間を取り囲むようジャケットを設置して該ジャケットの内部に水を回流させるようにし、前記ジャケットの内部で回流される水を前記第２円筒部の拡大端部の周囲から前記第１円筒部の拡大端部の周囲の方向に流し、前記第１円筒部の拡大端部の周囲から排出した水を、前記凝縮器の周囲にも流すようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ジャケットに導入される水が２０℃〜３０℃の温度範囲であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザが熱伝導体で形成され、前記ジャケットの内部で回流される前記回流水が、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる前記ディフューザの拡大部を熱交換により冷却すると共に、前記ディフューザの前記混合部内に形成される氷を熱交換により融解することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、水及び／又は氷等を貯蔵して熱を蓄える氷蓄熱槽と、前記氷蓄熱槽内を減圧することによって発生する水蒸気を排気する排気手段と、を具備し、前記排気手段が、エゼクタと、前記エゼクタに導入される駆動蒸気を発生する蒸気発生器と、前記エゼクタから噴射される駆動蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記エゼクタが、エゼクタ本体と、前記エゼクタ本体内にその一部が設けられ、前記蒸気発生器に連結されて駆動蒸気を噴射する蒸気噴射ノズルと、前記ノズルから噴射された駆動蒸気と前記氷蓄熱槽から発生した蒸気を混合し、前記混合蒸気を拡散させながら凝縮器に案内するディフューザと、を有し、前記ディフューザが、軸線方向に内径が順次縮小して形成され、その一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有し、前記拡大端部が前記エゼクタ本体に連結された第１円筒部と、軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有し、前記拡大端部が前記凝縮器に連結された第２円筒部と、前記第１円筒部の縮小端部と前記第２円筒部の縮小端部に連結された両端を有する第３円筒部と、を含む水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザを、前記第１円筒部の所定の位置から前記第２円筒部の所定の位置までの間を取り囲むようヒートパイプを設置し、前記ディフューザが熱伝導体で形成され、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる前記ディフューザの第２円筒部に発生した熱を、ヒートパイプによって前記ディフューザの前記第１円筒部内に伝え、前記第１円筒部内に形成される氷を熱交換により融解することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ヒートパイプが設置される前記第１円筒部の所定の位置が、前記混合蒸気によって冷却される位置であって、前記ヒートパイプが設置される前記第２円筒部の所定の位置が、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる位置であることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面に基づいて、本発明の詳細な説明を示すが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。なお、すべての図面において、同様な構成要素は同じ参照記号および符号を用いて示してある。
【００１７】
図１、図２及び図３は本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の一の実施例を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、水蒸気排気式氷蓄熱装置２１は、氷蓄熱槽２２と、ジェットポンプ２３と、を具備している。ジェットポンプ２３は、蒸気発生器２４と、エゼクタ２５と、凝縮器２６と、を備えている。さらに、エゼクタ２５は、エゼクタ本体２７と、ノズル２８と、ディフューザ２９とを含んでいる。氷蓄熱槽２２はエゼクタ本体２７に連結している。ノズル２８は、蒸気発生器２４に連結しており、エゼクタ２５内に設置されている。凝縮器２６はディフューザ２９に連結しており、さらにポンプ３０を介して蒸気発生器２４に、バルブ３１を介して氷蓄熱槽２２に接続されている。
【００１９】
さらに、ディフューザ２９にはその周囲を取り囲むように水を回流させるためのステンレス鋼製のジャケット３２が設けられている。
【００２０】
ここで「回流」とは、ジャケットに導入された水を該ジャケットの周囲に満遍なく流すことである。
【００２１】
図２にジャケット３２を設けたディフューザ２９の詳細断面図を示している。ディフューザ２９には、ノズル２８から噴射される駆動蒸気と氷蓄熱槽２２から発生する蒸気を混合する混合部３３と、前記混合蒸気を圧縮加速するのど部３４と、前記蒸気の流れを減速して拡散させながら凝縮器２６に案内する拡大部３５と、が含まれている。
【００２２】
ここで、ディフューザ２９は、ステンレス鋼製のものが用いられているが、その他に鉄鋼、銅、プラスチック素材などの、ディフューザの混合部内に形成される氷をジャケットの内部で回流される回流水との熱交換により融解し、混合蒸気の圧縮によって高温となるディフューザの拡大部を前記回流水との熱交換により冷却することができる程度の熱伝導性を持った伝熱素材が用いられることが好ましい。
【００２３】
ジャケット３２の内壁とディフューザ２９の外壁との間には、複数の区切り３２ｄがディフューザ２９の軸線方向に垂直な向きに延在して、互いに一定の間隔を隔てて取り付けられている。これらの区切りは、奇数位置Ｌｎではジャケット３２の下方の内壁と接触するように、偶数位置Ｕｎではジャケット３２の上方の内壁と接触するように取り付けられている。図３に図２に示すジャケット３２を設けたディフューザ２９を区切りＬ２及びＵ２を含む平面の断面図を示している。ここで、これらの区切り３２ｄは、ジャケット３２と同じステンレス鋼製である。なお、図２には、ディフューザ２９の混合部３３、のど部３４及び拡大部３５が水平に並列するよう水平方向に設置した図を示しているが、ディフューザ２９は、その混合部３３が拡大部３５の上方に位置するよう鉛直方向に設置されていてもよい。
【００２４】
さらにジャケット３２は水の出入口３２ａ及び３２ｂを、それぞれ混合部３３の拡大端部付近と、拡大部３５の拡大端部付近に有している。
【００２５】
本実施例ではジャケット３２に区切り３２ｄを取り付けることによって流水がジャケット３２内部で区切り３２ｄを回流するようにし、流水とディフューザ２９の内部との接触時間を長くし、接触面積を広くすることによって伝熱が効率よく行われるようにしている。
【００２６】
流水を回流するためのジャケットは内部に渦巻状に区切りを付ける等、流水がディフューザの周囲全体を接触時間を長く保って流れるように施された様々な方法を用いることができる。
【００２７】
次に、このように構成された水蒸気排気式氷蓄熱装置２１の作用を説明する。
【００２８】
予め、ジャケット３２の水入口３２ｂにチューブｔ１を介して水道から約２５℃の水道水を導入しておく。ジャケット３２に導入された水は、区切り３２ｄをＬ１、Ｕ１、Ｌ２、Ｕ２…の順に越えて回流し、水出口３２ａから流れ出す。流れ出した水はチューブｔ２を介して凝縮器２６の冷却水入口３６ａへ流れ込み、凝縮器中の水経路３６を流れ、冷却水出口３６ｂから流れ出す。
【００２９】
ここではジャケット３２を回流する水を水道水を用いて導入しているが、水道水の代りにポンプ等を用いて、さらに恒温槽又は冷却塔等と併用して適切な温度の水を適切な速度で流すことができる。
【００３０】
次に、蒸気発生器２４から駆動蒸気を発生させる。発生した駆動蒸気はノズル２８に導入され、ノズル２８内で膨張加速され、マッハ数１を超える超音速でディフューザ２９に流入し、流入した駆動蒸気の高速流は氷蓄熱槽２２内の空気及び水蒸気を吸引する。そのため氷蓄熱槽２２内が真空に保持され、氷蓄熱槽２２内の一部の水が氷温度に近い温度で蒸発し、二次蒸気としてディフューザ２９に流入する。そしてディフューザ２９に流入した駆動蒸気と二次蒸気は混合部３３内で混合される。
【００３１】
ここで、駆動蒸気はディフューザ２９内で急激に膨張するため、二次蒸気と混合されると、混合蒸気は氷温度以下の凝縮水を発生する。しかしディフューザ２９の混合部３３の周りに設けられたジャケット３２に約２５℃の水道水を流しているため、前記水道水が混合部３３の内部に熱を伝熱して氷温度以下の凝縮水を温めるので氷の発生が起こらない。
【００３２】
さらに、混合蒸気はディフューザ２９ののど部３４に超音速で流入し、のど部３４で擬似衝撃波を発生して急激な圧縮上昇を生じ、拡大部３５に亜音速となって流入し、拡大部３５で圧力を回復して温度が上昇する。
【００３３】
この時ジャケット３２を回流する水道水は、ディフューザ２９の拡大部３５内の混合蒸気から熱を奪い、混合蒸気を冷却する。そのため、ジャケット３２の回流水は温められ、２５℃の水道水が導入された場合は約３０℃となって混合部３３の周囲を回流するので、より効率よく混合部３３の内部に熱を伝える。同時に、ジャケット３２を流れる回流水は、混合部３３の内部の氷温度以下の凝縮水に冷却され、約２５℃となる。
【００３４】
混合蒸気はさらに、凝縮器２６に達し、水経路３６を回流する水道水によって冷却され、凝縮される。凝縮された水はポンプ３０を経て蒸気発生器２４、及びバルブ３１を経て氷蓄熱槽２２に戻される。
【００３５】
上述した一連の過程において、氷蓄熱槽２２内では、蒸発した一部の水がその潜熱によって水自身を冷却して、残りの水が製氷される。
【００３６】
このように、本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置２１によれば、ノズルから噴射される駆動蒸気と氷蓄熱槽から発生する二次蒸気との混合蒸気がディフューザの混合部内に氷を発生して混合蒸気の流れを妨げるという、従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置の問題点を解決し、効率よく氷蓄熱槽を吸引して連続的に製氷を行うことができる。
【００３７】
図４及び図５は、本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の他の実施例を示す図である。
【００３８】
図４に示すように、水蒸気排気式氷蓄熱装置４１は、図１に示した水蒸気排気式氷蓄熱装置２１とほぼ同様の構造を有しており、同様の構成要素は図１と同符号で示している。水蒸気排気式氷蓄熱装置４１は、氷蓄熱槽２２と、ジェットポンプ４３と、を具備している。ジェットポンプ４３は、蒸気発生器２４と、エゼクタ４５と、凝縮器４６と、を備えている。さらに、エゼクタ４５は、エゼクタ本体４７と、ノズル４８と、ディフューザ４９とを含んでいる。凝縮器４６は冷却水を流すための水経路５６を有している。さらに、ディフューザ４９の周囲にはヒートパイプ５２が設けられている。
【００３９】
図５にヒートパイプ５２を設けたディフューザ４９の詳細断面図を示している。ヒートパイプ５２は公知のヒートパイプと同様の構造である。つまり、ヒートパイプ５２はディフューザ４９の外壁を取り囲むように設置され、ヒートパイプ５２の内壁とディフューザ４９の外壁との間は密閉された状態になっている。この密閉部分には作動液体として少量の水等の蒸発性液体が導入されている。また、ヒートパイプ５２にはウィック又は溝が設けられていてもよい。ウィック、又は溝が設けられている場合は、図５に示した５７のようにディフューザ４９の外径に沿って、ヒートパイプ５２中に設けられることが好ましい。
【００４０】
ヒートパイプは、ステンレス鋼、鉄鋼、銅、アルミニウム等によって構成されている。また、ヒートパイプ５２の作動液体としては、水の他に、メタノール等のアルコール又はアンモニア等が用いられてもよい。
【００４１】
以下に、ディフューザ４９へのヒートパイプ５２の好ましい設置位置及びこのようにして構成された水蒸気排気式氷蓄熱装置４１の作用について説明する。
【００４２】
まず、図８に示した従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置１を用いて、駆動時のディフューザ４内の蒸気の温度を測定した。ディフューザ４の拡大断面図は図６に示している。ここで用いたディフューザ４はステンレス鋼製で、混合部１１の拡大端部径４４ｍｍ、のど径１８ｍｍ、拡大部１３の拡大端部径４６ｍｍで、長さが全長４９８ｍｍ、混合部１９８ｍｍ、のど部１００ｍｍ、拡大部２００ｍｍとした。
【００４３】
ディフューザ内４の蒸気の温度は、図６に示したディフューザ４の混合部１１の拡大端部から拡大部１３の拡大端部の方向に、前記拡大端部面１１ｅから５０ｍｍの位置から４５０ｍｍの位置までの間で５０ｍｍずつ移動させた位置（以下ディフューザの位置と言う）で測定した。氷蓄熱槽２内の温度が０．１℃及び１．５℃の場合についての測定結果を図７に示している。図７に示したように、ディフューザの位置１００ｍｍでは２０℃以下、位置１５０ｍｍでは約０℃、位置２００ｍｍでは１０℃以下であった。一方ディフューザの位置４００ｍｍでは蒸気温度が約５０℃以上あることが判明した。
【００４４】
ところで、ヒートパイプはその一端を加熱すると、内部に密閉された作動液体が蒸発する。この時他端を冷却すると、蒸気はその他端で凝縮して液体に戻る。さらに凝縮液は、毛細管作用によってヒートパイプ内のウィックを通って、又は重力によって、加熱されている一端に戻る。ヒートパイプはこのようなメカニズムによって、加熱されている一端の蒸発部から冷却されている他端の凝縮部へ効率よく熱を移動させることができるものである。
【００４５】
以上から、例えば上記のディフューザ１と同素材で同寸のディフューザ４９を用いた場合、ディフューザの位置４００ｍｍの点が蒸発部として、ディフューザの位置１５０ｍｍ付近の点が凝縮部として働き得ることがわかる。
【００４６】
ここで、ディフューザ４９は、ステンレス鋼製のものが用いられているが、その他に鉄鋼、銅、プラスチック素材などの、ディフューザ４９の内部の熱をヒートパイプ５２中の作動液体に伝熱でき、作動液体の熱をディフューザ内に伝熱できる程度の熱伝導性を持った伝熱素材が用いられることが好ましい。
【００４７】
そのため本例では、図５に示したように、ヒートパイプ５２の一端を蒸発部５８として位置約４００ｍｍ、他端を凝縮部５９として位置約１５０ｍｍとなるようにヒートパイプ５２をディフューザ４９の周囲に設置するとよい。このようにすると、蒸発部５８でヒートパイプ５２の作動液体が加熱されて蒸発して効率よく凝縮部５９に伝えられ、ここで作動液体が凝縮される。凝縮部５９で凝縮されて液体になった作動液体はヒートパイプ５２中のウィック５７を通って蒸発部５８に戻る。位置約１５０ｍｍの凝縮部５９では、ヒートパイプ５２からディフューザ４９の混合部５３の内部に熱を伝達され、氷温度以下の凝縮水を温めるので氷の発生が起こらない。
【００４８】
また、エゼクタ４５が鉛直方向に設置され、ディフューザ４９の混合部５３がディフューザの拡大部５５よりも上方に位置する場合は、ヒートパイプ５２の凝縮部５９が蒸発部５８よりも上方に位置することになるため、ヒートパイプ５２にウィック５７を設けなくても重力を利用して作動液体を蒸発部５８に戻すことができる。このようにすると、ヒートパイプの構造をより簡素化することができる。
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ディフューザを混合部の拡大端部から拡大部の拡大端部までの間を取り囲むようにジャケットを設置して前記ジャケットに水を回流させることによって、ディフューザの混合部に形成される混合蒸気による氷を回流水との熱交換により融解して氷の発生を防ぐ事ができ、混合蒸気の流れを妨げないため、ディフューザ内の混合蒸気の流通面積を確保することができ、効率よく連続的に製氷することができる。
【００４９】
請求項２乃至４記載の発明によれば、ジャケットに導入した水により混合蒸気の圧縮によって高温となる拡大部での混合蒸気を冷却し、その水でディフューザの混合部に形成される混合蒸気による氷を熱交換により融解し、さらに熱交換により冷却された回流水を凝縮器の冷却水として用いる事ができ、流水をより効率よく利用することができる。
【００５０】
また、混合部周囲から流れ出た流水を混合蒸気の圧縮によって高温となる凝縮器の冷却水として用いることも可能であり、従来の凝縮器にも必要である冷却水をジャケットの回流水と併用でき、さらに効率よく簡便に連続的な製氷ができる。
【００５１】
請求項５乃至７記載の発明によれば、ディフューザを混合部の所定の位置から拡大部の所定の位置までの間を取り囲むようヒートパイプを設置することによって、ディフューザの混合部に形成される混合蒸気による氷をヒートパイプの作動液体との熱交換により融解して氷の発生を防ぐ事ができ、混合蒸気の流れを妨げないため、ディフューザ内の混合蒸気の流通面積を確保することができ、効率よく連続的に製氷することができる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の一の実施例を示す概略図である。
【図２】図１に示した水蒸気排気式氷蓄熱装置の一部を構成するディフューザを示す概略図である。
【図３】図２に示したディフューザの矢視断面図である。
【図４】本発明に係る水蒸気排気式氷蓄熱装置の他の実施例を示す概略図である。
【図５】図４に示した水蒸気排気式氷蓄熱装置の一部を構成するディフューザを示す概略図である。
【図６】従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置の一部を構成するディフューザを示す概略図である。
【図７】ディフューザの長さ方向の位置とその内部温度との関係を示すグラフである。
【図８】従来の水蒸気排気式氷蓄熱装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２１、４１ 水蒸気排気式氷蓄熱装置
２２ 氷蓄熱槽
２３、４３ ジェットポンプ（排気手段）
２４ 蒸気発生器
２５、４５ エゼクタ
２６、４６ 凝縮器
２７、４７ エゼクタ本体
２８、４８ ノズル
２９、４９ ディフューザ
３２ ジャケット
３３、５３ 混合部（第１円筒部）
３４、５４ のど部（第３円筒部）
３５、５５ 拡大部（第２円筒部）
５２ ヒートパイプ
５７ ウィック又は溝
５８ 蒸発部
５９ 凝縮部
Claims (5)
- 水及び／又は氷等を貯蔵して熱を蓄える氷蓄熱槽と、
前記氷蓄熱槽内を減圧することによって発生する水蒸気を排気する排気手段と、を具備し、
前記排気手段が、エゼクタと、前記エゼクタに導入される駆動蒸気を発生する蒸気発生器と、前記エゼクタから噴射される駆動蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、
前記エゼクタが、エゼクタ本体と、前記エゼクタ本体内にその一部が設けられ、前記蒸気発生器に連結されて駆動蒸気を噴射する蒸気噴射ノズルと、前記ノズルから噴射された駆動蒸気と前記氷蓄熱槽から発生した蒸気を混合し、前記混合蒸気を拡散させながら凝縮器に案内するディフューザと、を有し、
前記ディフューザが、
軸線方向に内径が順次縮小して形成され、その一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有し、前記拡大端部が前記エゼクタ本体に連結された第１円筒部と、
軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有し、前記拡大端部が前記凝縮器に連結された第２円筒部と、
前記第１円筒部の縮小端部と前記第２円筒部の縮小端部に連結された両端を有する第３円筒部と、を含む水蒸気排気式氷蓄熱装置において、
前記ディフューザを、前記第１円筒部の拡大端部から前記第２円筒部の拡大端部までの間を取り囲むようジャケットを設置して該ジャケットの内部に水を回流させるようにし、
前記ジャケットの内部で回流される水を前記第２円筒部の拡大端部の周囲から前記第１円筒部の拡大端部の周囲の方向に流し、前記第１円筒部の拡大端部の周囲から排出した水を、前記凝縮器の周囲にも流すようにしたことを特徴とする水蒸気排気式氷蓄熱装置。 - 請求項１記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ジャケットに導入される水が２０℃〜３０℃の温度範囲であることを特徴とする水蒸気排気式氷蓄熱装置。
- 請求項２記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ディフューザが熱伝導体で形成され、前記ジャケットの内部で回流される前記回流水が、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる前記ディフューザの第２円筒部を熱交換により冷却すると共に、前記ディフューザの前記第１円筒部内に形成される氷を熱交換により融解することを特徴とする水蒸気排気式氷蓄熱装置。
- 水及び／又は氷等を貯蔵して熱を蓄える氷蓄熱槽と、
前記氷蓄熱槽内を減圧することによって発生する水蒸気を排気する排気手段と、を具備し、
前記排気手段が、エゼクタと、前記エゼクタに導入される駆動蒸気を発生する蒸気発生器と、前記エゼクタから噴射される駆動蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、
前記エゼクタが、エゼクタ本体と、前記エゼクタ本体内にその一部が設けられ、前記蒸気発生器に連結されて駆動蒸気を噴射する蒸気噴射ノズルと、前記ノズルから噴射された駆動蒸気と前記氷蓄熱槽から発生した蒸気を混合し、前記混合蒸気を拡散させながら凝縮器に案内するディフューザと、を有し、
前記ディフューザが、
軸線方向に内径が順次縮小して形成され、その一端に拡大端部とその他端に縮小端部とを有し、前記拡大端部が前記エゼクタ本体に連結された第１円筒部と、
軸線方向に内径が順次拡大して形成され、その一端に縮小端部とその他端に拡大端部とを有し、前記拡大端部が前記凝縮器に連結された第２円筒部と、
前記第１円筒部の縮小端部と前記第２円筒部の縮小端部に連結された両端を有する第３円筒部と、を含む水蒸気排気式氷蓄熱装置において、
前記ディフューザを、前記第１円筒部の所定の位置から前記第２円筒部の所定の位置までの間を取り囲むようヒートパイプを設置し、
前記ディフューザが熱伝導体で形成され、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる前記ディフューザの第２円筒部に発生した熱を、ヒートパイプによって前記ディフューザの前記第１円筒部内に伝え、前記第１円筒部内に形成される氷を熱交換により融解することを特徴とする水蒸気排気式氷蓄熱装置。 - 請求項４記載の水蒸気排気式氷蓄熱装置において、前記ヒートパイプが設置される前記第１円筒部の所定の位置が、前記混合蒸気によって冷却される位置であって、前記ヒートパイプが設置される前記第２円筒部の所定の位置が、前記混合蒸気の圧縮によって高温となる位置であることを特徴とする水蒸気排気式氷蓄熱装置。
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