JPH04240366A - Ice heat accumulating device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱装置に係り、特
に伝熱媒体としての非水溶性高比重の低温液体と水との
直接接触により水を凍結させ、この製氷された氷の融解
時の吸熱作用を利用する氷蓄熱装置に関する。[Industrial Field of Application] The present invention relates to an ice heat storage device, and in particular, water is frozen by direct contact between water and a water-insoluble low-temperature liquid with high specific gravity as a heat transfer medium, and the ice is melted. This invention relates to an ice heat storage device that utilizes the heat absorption effect of time.
【０００２】0002
【従来の技術】近年、工業プラントやビル等における比
較的大規模な空調システムには蓄熱空調システムが利用
されるようになっており、昼間の冷房負荷のピーク時に
おける電力需要の軽減並びに夜間のオフピーク時におけ
る電力需要の拡大を図るようにしている。この種の蓄熱
空調システムの蓄熱方式のうち、安全面、経済面で優れ
た方式として氷蓄熱方式が知られている。この氷蓄熱方
式を採用した空調システムのこれまでの一般的なものに
は、スタティック方式と呼ばれる方式がある。この方式
は第３図に示すように、プライン等の水溶液が収容され
た収容タンク５１内に冷凍回路５２における冷媒蒸発用
の冷却管５３が導入配設されており、この冷凍回路５２
は上記冷却管５３から圧縮機５４、凝縮器５５、膨張弁
５６を順に介して再び冷却管５３に接続される閉回路で
構成されている。したがってこの冷凍回路５２中の冷媒
は上記圧縮機５４で圧縮された後、凝縮器５５で凝縮さ
れ、膨張弁５６を介して冷却管５３に供給されるように
なっている。このとき、冷媒は上記冷却管５３で収容タ
ンク５１内の水溶液と熱交換されて蒸発する一方、水溶
液を冷却して該冷却管５３の表面で上記水溶液中の水を
凝固点下まで冷却して氷を生成し、該氷を順次成長させ
、上記収容タンク５１内に蓄熱媒体として蓄熱できるよ
うにしたものである。[Prior Art] In recent years, thermal storage air conditioning systems have been used in relatively large-scale air conditioning systems in industrial plants, buildings, etc., and are used to reduce power demand during the peak cooling load during the day and at night. Efforts are being made to increase electricity demand during off-peak hours. Among the heat storage methods of this type of heat storage air conditioning system, the ice heat storage method is known as a method that is superior in terms of safety and economy. A conventional air conditioning system that uses this ice heat storage method is called a static system. In this method, as shown in FIG. 3, a cooling pipe 53 for evaporating the refrigerant in a refrigeration circuit 52 is installed in a storage tank 51 containing an aqueous solution such as prine.
is constituted by a closed circuit that connects the cooling pipe 53 to the cooling pipe 53 again via a compressor 54, a condenser 55, and an expansion valve 56 in this order. Therefore, the refrigerant in the refrigeration circuit 52 is compressed by the compressor 54, condensed by the condenser 55, and supplied to the cooling pipe 53 via the expansion valve 56. At this time, the refrigerant exchanges heat with the aqueous solution in the storage tank 51 in the cooling pipe 53 and evaporates, while the aqueous solution is cooled and the water in the aqueous solution is cooled to below the freezing point on the surface of the cooling pipe 53 to form ice. The ice is made to grow sequentially and can be stored in the storage tank 51 as a heat storage medium.
【０００３】一方、上記収容タンク５１には冷水ポンプ
５７を介して冷凍負荷５８が接続されており、この冷凍
負荷５８は上記収容タンク５１内の氷により冷却された
水溶液の循環させることで冷却されるようになっている
。また、図中符号５９は水溶液にエアを供給してバブリ
ングするためのエアポンプを示しており、このエアポン
プ５９は氷の融解速度を速くするためのものである。
ところで、この方式では冷却管５３に付着した氷が熱抵
抗となり、氷の厚さが厚くなるに従って伝熱性能が悪く
なり、システムの成績係数（ＣＯＰ）が低下するという
欠点があった。On the other hand, a refrigeration load 58 is connected to the storage tank 51 via a cold water pump 57, and the refrigeration load 58 is cooled by circulating an aqueous solution cooled by ice in the storage tank 51. It has become so. Further, reference numeral 59 in the figure indicates an air pump for supplying air to the aqueous solution for bubbling, and this air pump 59 is for increasing the melting speed of ice. However, in this system, the ice adhering to the cooling pipe 53 acts as a thermal resistance, and as the thickness of the ice increases, the heat transfer performance deteriorates, resulting in a decrease in the coefficient of performance (COP) of the system.
【０００４】そこで、この問題を解決するための従来技
術の冷却管の周囲に氷を生成させないダイナミック方式
と呼ばれる製氷方式が提案されている（特開昭６１−２
７２５３９号および特開昭６２−２６８９７２号公報参
照）。これらの提案の方式は水中に冷媒液を直接吹き込
んで蒸発させ、その蒸発潜熱で水を冷却して氷を生成し
、この氷を密閉式の蓄熱槽内に貯留するものである。
また、他の提案として、冷媒の減圧沸騰を利用して水を
冷却して氷を生成し、外部動力を用いずに密閉容器内で
の冷媒の気液相変化自然循環サイクルを利用し、水ある
いは氷との直接接触伝熱を行う蓄放冷方式がある（特開
昭６３−４６３９２号公報参照）。さらに、最近では気
体温度を０℃以下に冷却した空気を、水と非水溶性液体
とを容器内に噴出し、水と非水溶性液体とを同時に冷却
したり非水溶性液体を別ループにて冷却し、この非水溶
性液体を満たした容器内で空気泡を発生させ水との直接
接触させ混合して水の冷却氷化をおこなうものなどがあ
る（特開平２−９７８４５号公報参照）。[0004] In order to solve this problem, an ice making method called a dynamic method, which does not generate ice around the cooling pipe of the prior art, has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-2
72539 and JP-A-62-268972). In these proposed methods, a refrigerant liquid is directly injected into water and evaporated, and the latent heat of evaporation cools the water to generate ice, which is then stored in a closed heat storage tank. Another proposal is to use the reduced-pressure boiling of a refrigerant to cool water and generate ice, and to use the natural circulation cycle of the refrigerant's gas-liquid phase change in a closed container without using external power. Alternatively, there is a cold storage/release method that performs heat transfer through direct contact with ice (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-46392). Furthermore, recently, water and non-aqueous liquid are jetted into a container using air cooled to a gas temperature below 0°C, and water and non-aqueous liquid are simultaneously cooled or the non-aqueous liquid is placed in a separate loop. There is a method that cools the water, generates air bubbles in a container filled with this water-insoluble liquid, brings it into direct contact with water, and mixes it to cool and freeze the water (see JP-A-2-97845). .
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方式の氷蓄熱装置においては、例えば、スタティック
方式では冷凍回路が閉回路から構成されているので、装
置効率が劣りＣＯＰが低下するという問題がある。また
、密閉タンク内製氷方式のものは、蓄熱槽に十分な密閉
性が必要な上、氷蓄熱槽からの冷熱取り出しのために中
間熱交換器を必要とする。このため設備が大規模となる
という問題がある。さらに、非水溶性液体と水とを界面
混合させる方式のものでは気泡による攪拌が行われるが
、低温の非水溶性液体の層が貯留槽の下部に形成される
ため最低温の非水溶性液体と水との接触が不十分で製氷
速度が遅く、攪拌に時間を要する場合が多い。また、急
激に気泡による混合をさせると形成された氷中に非水溶
性液体が多量に混入してしまい、長時間運転になると製
氷部の動作が不完全になるおそれがある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the ice heat storage device of the above-mentioned type, for example, in the static type, the refrigeration circuit is composed of a closed circuit, so there is a problem that the device efficiency is poor and the COP is reduced. . Furthermore, the ice making system in a closed tank requires the heat storage tank to have sufficient airtightness, and also requires an intermediate heat exchanger to extract cold heat from the ice heat storage tank. Therefore, there is a problem that the equipment becomes large-scale. Furthermore, in systems that mix a non-aqueous liquid and water at an interfacial level, stirring is performed by bubbles, but since a layer of low-temperature non-aqueous liquid is formed at the bottom of the storage tank, the lowest-temperature non-aqueous liquid The ice making speed is slow due to insufficient contact between ice and water, and stirring often takes time. In addition, if the ice is rapidly mixed by air bubbles, a large amount of water-insoluble liquid will be mixed into the formed ice, and if the ice is operated for a long time, there is a risk that the operation of the ice making section will be incomplete.
【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術の有する問題点を解消し、蓄熱水槽内に連続的にシャ
ーベット状の氷を製氷するために非水溶性の低温高比重
液体と水とを効率良く混合させるための冷却製氷部ある
いは混合部を有し、長時間の運転においても製氷部の機
能を維持できる氷蓄熱装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques and to create a water-insoluble low-temperature high-density liquid and water in order to continuously make sherbet-like ice in a heat storage water tank. An object of the present invention is to provide an ice heat storage device that has a cooling ice making section or a mixing section for efficiently mixing the ice making section and can maintain the function of the ice making section even during long-time operation.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は蓄熱水槽内の水中に循環水を噴出させ、
この水と比重が１より小さく液温０℃以下の非水溶性液
体とを接触させて水の一部を凍結製氷し、この氷を蓄熱
体として上記蓄熱水槽内に貯留してこの氷の融解による
吸熱作用を利用する氷蓄熱装置において、上記蓄熱水槽
の底面を傾斜面とし、この傾斜面の下端部に上記非水溶
性液体を貯留するピットを連設し、このピット底部に内
壁面から所定距離をあけて噴出口を有する循環水供給管
を上方に向けて接続したことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the first invention squirts circulating water into the water in the heat storage tank,
A portion of the water is frozen to make ice by contacting this water with a non-aqueous liquid having a specific gravity of less than 1 and a liquid temperature of 0°C or less, and this ice is stored in the heat storage water tank as a heat storage body to melt the ice. In an ice heat storage device that utilizes the heat absorption effect of It is characterized in that circulating water supply pipes having spout ports spaced apart from each other are connected upward.
【０００８】第２の発明は蓄熱水槽内の水中に非水溶性
液体と比重が１より小さく液温０℃以下の非水溶性液体
を噴出させ、この非水溶性液体と水槽内の水とを接触さ
せて水の一部を凍結製氷し、この氷を蓄熱体として上記
蓄熱水槽内に貯留してこの氷の融解による吸熱作用を利
用する氷蓄熱装置において、ことを特徴とするものであ
る。[0008] In the second invention, a water-insoluble liquid having a specific gravity of less than 1 and a liquid temperature of 0° C. or less is spouted into water in a heat storage water tank, and the water in the water tank is mixed with the water-insoluble liquid. This ice heat storage device is characterized in that a portion of the water is brought into contact with the ice to make ice, the ice is stored as a heat storage body in the heat storage water tank, and the endothermic effect of the melting of the ice is utilized.
【０００９】[0009]
【作用】第１の発明によれば上記蓄熱水槽の底面を傾斜
面とし、この傾斜面の下端部に上記非水溶性液体を貯留
するピットを連設し、このピット底部に内壁面から所定
距離をあけて噴出口を有する循環水供給管を上方に向け
て接続したので、冷却製氷ピット内に貯留されている非
水溶性液と水とが混合された噴流により微粒子状の氷粒
を連続的に形成することができ、さらにこの氷粒が浮上
して、解氷性の良いシャーベット状の氷塊となり、蓄熱
水槽内の冷却循環水を冷却できる。[Operation] According to the first invention, the bottom surface of the heat storage water tank is an inclined surface, and a pit for storing the water-insoluble liquid is provided in series at the lower end of the inclined surface, and a predetermined distance from the inner wall surface at the bottom of the pit. Since the circulating water supply pipe with the spout is connected upward, fine ice grains are continuously generated by a jet of water mixed with the non-aqueous liquid stored in the cooling ice making pit. Furthermore, these ice particles float to form sherbet-like ice blocks with good deicing properties, and can cool the cooling circulating water in the heat storage water tank.
【００１０】また、第２の発明によれば上記蓄熱水槽の
底面に所定間隔をあけて溝を形成し、この溝内に上記非
水溶性液体を送液する送液配管と回収する回収管とを敷
設し、上記送液配管の上面に配設された複数個のノズル
により上記送液管内の非水溶性液体を上方に噴出すると
ともに、溝底部から上記回収管を介して非水溶性液体を
回収し、冷却循環させるようにしたので、ノズルから噴
出した冷却された非水溶性液と貯蔵された循環水とが混
合された噴流により微粒子状の氷粒を連続的に形成する
ことができ、さらにこの氷粒が浮上して、解氷性の良い
シャーベット状の氷塊となり、蓄熱水槽内の冷却循環水
を冷却できる。According to the second aspect of the invention, grooves are formed at predetermined intervals on the bottom surface of the heat storage water tank, and a liquid feeding pipe for feeding the water-insoluble liquid and a recovery pipe for recovering the liquid are formed in the groove. The non-aqueous liquid in the liquid feeding pipe is spouted upward by a plurality of nozzles arranged on the upper surface of the liquid feeding pipe, and the non-aqueous liquid is discharged from the bottom of the groove through the recovery pipe. Since it is collected and cooled and circulated, microscopic ice particles can be continuously formed by a jet of mixture of the cooled non-aqueous liquid ejected from the nozzle and the stored circulating water. Furthermore, these ice particles float to the surface and become sherbet-like ice blocks with good deicing properties, which can cool the cooling circulating water in the heat storage water tank.
【００１１】[0011]
【実施例】次に本発明の第１の実施例を図１を用いて説
明する。図１は本願発明による氷蓄熱装置の全体を示し
ており、この氷蓄熱装置の構造は基本的には従来の地域
熱供給（ＤＨＣ）プラントに使用される蓄熱水槽の基本
構成を採用している。図１において、蓄熱水槽１の内部
には多量のシャーベット状の氷塊２が浮いた状態で貯留
されている低温の冷却循環水３が蓄えられており、この
冷却循環水３は底部に設けれた取水パイプ４から所定の
冷熱需要部分に送水されるようになっている。一方、上
記蓄熱水槽１内部の上方空間にはシャワリング装置５が
延設されている。このシャワリング装置５は冷熱需要部
分から環流してきた環流水を再度シャーベット状の氷塊
２に上方から散布（シャワリング）するための装置で、
冷熱需要部分からの還流水を上記氷塊２全体にわたり散
布できるよう複数本のノズル５ａ、５ａ…が列状に配置
されている。Embodiment Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1 shows the entire ice heat storage device according to the present invention, and the structure of this ice heat storage device basically adopts the basic configuration of a heat storage water tank used in a conventional district heating supply (DHC) plant. . In FIG. 1, a low-temperature cooling circulating water 3 in which a large amount of sherbet-like ice blocks 2 are stored in a floating state is stored inside a heat storage water tank 1, and this cooling circulating water 3 is provided at the bottom. Water is supplied from the water intake pipe 4 to predetermined cooling and heat demand areas. On the other hand, a showering device 5 is extended in the upper space inside the heat storage water tank 1. This showering device 5 is a device for spraying (showering) the recycled water that has been recycled from the cold heat demand portion onto the sherbet-like ice cubes 2 from above again.
A plurality of nozzles 5a, 5a, . . . are arranged in a row so that the return water from the cold heat demand portion can be sprayed over the entire ice block 2.
【００１２】また、上記蓄熱水槽１の底面６は片側に傾
斜した傾斜面となっており、この傾斜面の低い側には冷
却製氷ピット７が設けられている。この冷却製氷ピット
７は上記蓄熱水槽１の底部の周囲部あるいは低い側に形
成されており、本実施例ではその深さは７０ｃｍ以上に
設定されている。水槽底面６の周囲に設置する場合には
冷却製氷ピット７の上部は、ピット内を上昇する氷の流
れのさまたげないように肩部が若干広くなるような形状
とすることが好ましい。The bottom surface 6 of the heat storage water tank 1 is an inclined surface inclined to one side, and a cooling ice-making pit 7 is provided on the lower side of this inclined surface. This cooling ice-making pit 7 is formed around the bottom of the heat storage water tank 1 or on the lower side, and in this embodiment, its depth is set to 70 cm or more. When installed around the bottom surface 6 of the water tank, the upper part of the cooling ice-making pit 7 is preferably shaped so that the shoulders are slightly wider so as not to obstruct the flow of ice rising inside the pit.
【００１３】この冷却製氷ピット７の内部には比重が１
より大きく、凝固点が少くとも−１０℃以下に保持され
た非水溶性液８がピット深さのほぼ一杯に貯留されてい
る。The inside of this cooling ice making pit 7 has a specific gravity of 1.
A non-aqueous liquid 8, which is larger in size and whose freezing point is maintained at at least −10° C. or lower, is stored at almost the full depth of the pit.
【００１４】また、上記ピット７の側面には熱交換器９
が設置されており、この熱交換器９には外部の冷凍機１
０より冷媒が供給され、ピット内の非水溶性液８を冷却
することができるようになっている。このようにして、
冷却製氷ピット７内の非水溶性液８は水の凝固点以下に
常時冷却された状態におかれている。A heat exchanger 9 is also installed on the side of the pit 7.
is installed, and this heat exchanger 9 is connected to an external refrigerator 1.
A refrigerant is supplied from the pit to cool the non-aqueous liquid 8 in the pit. In this way,
The non-aqueous liquid 8 in the cooling ice-making pit 7 is kept constantly cooled below the freezing point of water.
【００１５】一方、上記蓄熱水槽１内のほぼ中央位置に
は細径のパイプ１１が延設されており、このパイプ１１
により非水溶性液８と混合するための冷却循環水３を取
水するようになっている。この冷却循環水３はパイプ１
１から取水した水を送るための水供給ライン内に介在さ
せた加圧ポンプ１２により上記冷却製氷ピット７の底部
に設けられたパイプ噴出孔１３に圧送し、冷却製氷ピッ
ト７内の非水溶性液８に水３を噴出させることにより行
うことができる。On the other hand, a small diameter pipe 11 is extended approximately at the center of the heat storage water tank 1.
Cooling circulating water 3 is taken in for mixing with the non-aqueous liquid 8. This cooling circulating water 3 is pipe 1
A pressurizing pump 12 interposed in a water supply line for sending water taken from the cooling ice-making pit 7 is used to forcefully feed the water to a pipe spout 13 provided at the bottom of the cooling ice-making pit 7 to remove water-insoluble water in the cooling ice-making pit 7. This can be done by spouting water 3 into liquid 8.
【００１６】また、氷蓄熱装置の冷却装置としては上記
冷却製氷ピット７内に接続された冷凍機１０の他に蓄熱
水槽１の近傍には冷凍機１４が設置されており、この冷
凍機１４により水槽内の水３を３℃程度まで冷却するこ
とができる。冷凍機１０と冷凍機１４とを併用すること
によりさらに効果的な冷却を行うことができる。As a cooling device for the ice heat storage device, in addition to the refrigerator 10 connected to the cooling ice making pit 7, a refrigerator 14 is installed near the heat storage water tank 1. Water 3 in the water tank can be cooled to about 3°C. By using the refrigerator 10 and the refrigerator 14 together, more effective cooling can be achieved.
【００１７】さらに、上記噴出孔１３及び水供給ライン
内にはライン内の水が氷結するのを防止する電気的加熱
手段１５が設置されている。これにより万一、ライン内
で氷結がしてもすぐに解凍することができ、冷却製氷ピ
ット７内への水３の噴出を再開することができる。この
電気加熱による熱が非水溶性液８を加熱する程度を最小
にするために電気的加熱手段１５の外周側には断熱構造
１６が設置される。Furthermore, electric heating means 15 is installed in the jet hole 13 and the water supply line to prevent the water in the line from freezing. As a result, even if ice should form in the line, it can be thawed immediately, and the water 3 can be restarted to be ejected into the cooling ice-making pit 7. In order to minimize the extent to which the heat generated by this electrical heating heats the non-aqueous liquid 8, a heat insulating structure 16 is installed on the outer peripheral side of the electrical heating means 15.
【００１８】ここで上記冷却製氷ピットの構造、形状に
ついて説明する。上記噴出孔１３は図１に示したように
冷却製氷ピット７の底部に設置されるが、噴出水１７が
周囲壁面に凝固したり付着したりしないように上記噴出
孔の位置は周囲壁及び熱交換器等から３０ｃｍ以上離し
て設置されている。また冷却製氷ピット７の肩部位置（
ピットの底部から約７０ｃｍ程度）にても、噴出水１７
の流れの仮想中心線が周囲壁等から６０ｃｍ以上離れる
ようにピット寸法を設定することが好ましい。The structure and shape of the cooling ice making pit will now be explained. The spouting hole 13 is installed at the bottom of the cooling ice-making pit 7 as shown in FIG. It is installed at least 30 cm away from the exchanger, etc. Also, the shoulder position of the cooling ice making pit 7 (
Water gushes out even at a distance of about 70 cm from the bottom of the pit.
It is preferable to set the pit size so that the virtual center line of the flow is 60 cm or more away from the surrounding wall, etc.
【００１９】このような構成からなる冷却製氷ピット７
内の噴出孔１３から上方に向けて噴出された噴出水１７
は、噴出後、直ちに周囲の低温非水溶性液８と激しく混
合し、非水溶性液８の中を冷却されつつ上昇する。これ
により上記噴出された水の大部分は０℃近くまで冷却さ
れ、一部は氷結を開始し、氷粒となる。Cooling ice making pit 7 having such a configuration
Spout water 17 spouted upward from the spout hole 13 inside
Immediately after being ejected, it mixes violently with the surrounding low-temperature non-aqueous liquid 8 and rises in the non-aqueous liquid 8 while being cooled. As a result, most of the ejected water is cooled to nearly 0° C., and some of it begins to freeze and becomes ice particles.
【００２０】なお、副次的な水の冷却効果として非水溶
性液８と上層部の貯留される水との界面は氷粒を含む噴
流により激しく攪拌され冷却が進行することが判明して
いる。この界面を通過後、氷粒は作用する浮力により上
昇し、蓄熱水槽１の貯留水２の上部に到達する。順次形
成され上昇する氷粒により、氷粒は層状をなしシャーベ
ット状の氷塊２を形成し、さらに蓄熱水槽１内の全体を
占める程度に大きくなり、内部に貯留される。[0020] It has been found that as a secondary cooling effect of water, the interface between the non-aqueous liquid 8 and the water stored in the upper layer is vigorously agitated by jets containing ice particles, and cooling progresses. . After passing through this interface, the ice particles rise due to the acting buoyancy and reach the upper part of the stored water 2 in the heat storage water tank 1. As the ice particles are sequentially formed and rise, the ice particles form a layered, sherbet-like ice block 2, which becomes large enough to occupy the entire interior of the heat storage water tank 1, and is stored therein.
【００２１】このとき、上記噴出孔１３からの噴流や上
昇する氷粒の流れの中には微量の非水溶性液８が混合し
ている。したがって、この非水溶性液８が含まれたシャ
ーベット状の氷塊２が高温の還流水のシャワリングによ
り解氷すると、非水溶性液８が氷粒から分離し重力の作
用により沈降して蓄熱水槽１の底部６に沈殿する。蓄熱
水槽１の底部６は、冷却製氷ピット７に向けて所定勾配
で傾斜しており、沈殿した非水溶性液８が斜面を流下す
るようになっている。この貯留されたシャーベット状の
氷塊２は上記蓄熱水槽１内の水中に広く分布して浮いて
おり、主として夜間電力を使用して製氷され、これに対
し昼間にこの蓄熱水槽１から冷却循環水を取水し、冷房
用の冷熱需要に対応させるようになっている。そして暖
められた還流水は再度蓄熱水槽１に還流され、シャワリ
ング装置５により水槽内に貯留されているシャーベット
状の氷塊２に上方からシャワリングされて再度冷却され
るようになっている。At this time, a small amount of the non-aqueous liquid 8 is mixed in the jet stream from the jet hole 13 and the rising flow of ice particles. Therefore, when the sherbet-like ice block 2 containing the non-aqueous liquid 8 is thawed by showering with high-temperature reflux water, the non-aqueous liquid 8 separates from the ice particles and settles due to the action of gravity, and is deposited in the heat storage water tank. It settles in the bottom 6 of 1. The bottom 6 of the heat storage water tank 1 is inclined at a predetermined slope toward the cooling ice-making pit 7, so that the precipitated non-aqueous liquid 8 flows down the slope. The stored sherbet-like ice cubes 2 are widely distributed and floating in the water in the heat storage water tank 1, and ice is mainly made using electricity at night, whereas cooling circulating water from the heat storage water tank 1 is used during the day. Water is taken in to meet the demand for cold energy for air conditioning. Then, the warmed return water is returned to the heat storage water tank 1 again, and is showered from above onto the sherbet-shaped ice cubes 2 stored in the water tank by the showering device 5 to be cooled again.
【００２２】ここで上記冷却製氷ピット７に貯留されて
いる非水溶性液８について説明する。 本発明による
実施例では非水溶性液として米国３Ｍ社製の製品で商品
名が「フロリナート」と呼ばれているフッ素系不活性液
体を使用したが、このフッ素系不活性液体の特性として
は、例えば
■ すぐれた熱伝導性を有する。
■ 高温、低温を問わず各種溶剤に溶解しない。
■ 完全に不活性で金属、プラスチック、ゴム等を侵
さない。
■ 不燃性、無毒、無臭である。
■ 比重は約１．７〜２．１である。
■ 水分溶解度は１０〜２０ｐｐｍ 未満である。
■ 流動点は−２０℃〜−１００℃程度である。
が挙げられる。すなわち、使用される液体は比重が水よ
りも大きく、−２０℃程度以下の流動点を有し、かつ非
水溶性であれば良く、上記フッ素系不活性液体の他、フ
ッ素系オイルあるいはシリコンオイル等も利用可能であ
る。次に、本発明における第２の実施例について説明す
る。なお、第１の実施例と同様の構造部分についてはそ
の説明を省略あるいは簡略化する。本実施例は、比較的
大容量の蓄熱水槽１を対象としたものである。大容量の
蓄熱水槽１に第１の実施例による冷却製氷ピット７を複
数個の設置した場合、シャーベット状の氷塊２の内部に
混入した非水溶性液８が水中を沈降し、蓄熱水槽１の底
面６に堆積する。これを底面６の単一勾配の傾斜面で、
冷却製氷ピット７へ流下させると水槽の底部の深度差が
大きくなり施工も複雑となる。そこで、本実施例は図２
に示したように蓄積水槽の底面６を比較的大きい勾配を
有する複数の山形底面で構成し、各谷部の最深部位置１
９、１９…に連通管２０を配設し、この連通管２０を冷
却製氷ピット７に接続し、非水溶性液８の回収を容易に
行えるようにしたものである。The non-aqueous liquid 8 stored in the cooling ice-making pit 7 will now be explained. In the examples according to the present invention, a fluorinated inert liquid manufactured by 3M Company in the United States and whose trade name is "Fluorinert" was used as the non-aqueous liquid.The characteristics of this fluorinated inert liquid are as follows. For example: ■ It has excellent thermal conductivity. ■ Does not dissolve in various solvents regardless of high or low temperatures. ■ Completely inert and does not attack metals, plastics, rubber, etc. ■ Non-flammable, non-toxic and odorless. ■ Specific gravity is approximately 1.7-2.1. ■ Water solubility is less than 10-20 ppm. ■ Pour point is about -20°C to -100°C. can be mentioned. In other words, the liquid used must have a specific gravity higher than that of water, a pour point of about -20°C or less, and be water-insoluble, and in addition to the above-mentioned fluorine-based inert liquid, fluorine-based oil or silicone oil may be used. etc. are also available. Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that explanations of structural parts similar to those in the first embodiment will be omitted or simplified. This embodiment is directed to a relatively large-capacity heat storage water tank 1. When a plurality of cooling ice making pits 7 according to the first embodiment are installed in a large-capacity heat storage water tank 1, the non-aqueous liquid 8 mixed inside the sherbet-like ice cubes 2 settles in the water, and the heat storage water tank 1 It is deposited on the bottom surface 6. This is the slope of the single slope of the bottom surface 6,
If the ice is allowed to flow down to the cooling ice-making pit 7, the difference in depth at the bottom of the water tank will become large, making construction complicated. Therefore, this example is shown in Figure 2.
As shown in FIG.
9, 19, . . . , and the communication pipe 20 is connected to the cooling ice-making pit 7, so that the non-aqueous liquid 8 can be easily recovered.
【００２３】また、この第２の実施例では冷却製氷ピッ
ト７内に貯留された非水溶性液８を図示しないポンプに
より冷凍機２１に送り、この冷凍機２１により非水溶性
液８を冷却して再度冷却製氷ピット７に戻す方式を採用
している。これにより冷却された非水溶性液８を確実に
所定位置に戻すことができる。Further, in this second embodiment, the non-aqueous liquid 8 stored in the cooling ice-making pit 7 is sent to the refrigerator 21 by a pump (not shown), and the non-aqueous liquid 8 is cooled by the refrigerator 21. A system is adopted in which the ice is returned to the cooling ice making pit 7 again. Thereby, the cooled non-aqueous liquid 8 can be reliably returned to the predetermined position.
【００２４】また、第２の実施例では、冷却循環冷水３
中に非水溶性液８が混入するのを防止するために冷却循
環水の供給用取水パイプ４の取付位置を冷却製氷ピット
７の反対側の側壁面としている。Furthermore, in the second embodiment, the cooling circulation cold water 3
In order to prevent the non-aqueous liquid 8 from getting mixed in, the water intake pipe 4 for supplying cooling circulating water is installed on the side wall surface opposite to the cooling ice making pit 7.
【００２５】次に、第２の発明について図３乃至図５を
参照して説明する。図３は第２の発明による氷蓄熱装置
を示しており、蓄熱水槽１の底面６には図４に示したよ
うに所定の間隔をあけて複数本の溝２２が形成されてい
る。図３はこの溝２２の部分での蓄熱水槽１の断面を示
したもので、溝２２はその底面６が複数の山形底面から
構成されており、各谷部の最深部位置２３に非水溶性液
８の回収孔２５がそれぞれ形成されており、この回収孔
２５には回収配管２６が接続されている。Next, the second invention will be explained with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 shows an ice heat storage device according to the second invention, in which a plurality of grooves 22 are formed at predetermined intervals on the bottom surface 6 of the heat storage water tank 1, as shown in FIG. FIG. 3 shows a cross section of the heat storage water tank 1 at the groove 22. The bottom surface 6 of the groove 22 is composed of a plurality of chevron-shaped bottom surfaces, and the deepest position 23 of each valley is filled with water-insoluble water. A recovery hole 25 for the liquid 8 is formed, and a recovery pipe 26 is connected to the recovery hole 25.
【００２６】一方、蓄熱水槽１の内部には第１の発明と
同様に冷却循環水３が貯蔵されており、さらに水槽底部
６には非水溶性液８が沈殿して貯留されている。この貯
留されている非水溶性液８内に没するように溝２２の内
部にほぼ水平に噴出用配管２７が延設されている。この
噴出用配管２７は水槽１の外部に備えられた冷凍機２８
にて冷却された非水溶性液８を蓄熱水槽１内部に送液す
る役目を果たし、所定の間隔で穿設された複数本の上向
き噴出用ノズル２７ａ、２７ａ…から非水溶性液８を蓄
熱水槽１内に噴出できるようになっている。On the other hand, inside the heat storage water tank 1, cooling circulating water 3 is stored as in the first invention, and furthermore, a water-insoluble liquid 8 is precipitated and stored at the bottom 6 of the water tank. A jetting pipe 27 extends substantially horizontally inside the groove 22 so as to be submerged in the non-aqueous liquid 8 stored therein. This jetting pipe 27 is connected to a refrigerator 28 provided outside the water tank 1.
The non-aqueous liquid 8 is transferred to the inside of the heat storage water tank 1, and the non-aqueous liquid 8 is thermally stored through a plurality of upward spouting nozzles 27a, 27a, etc., which are drilled at predetermined intervals. It is designed to be able to squirt into the water tank 1.
【００２７】このとき、上記噴出用ノズル２７ａは溝２
２内に堆積した非水溶性液８に没した状態にあり、そこ
から噴出した低温非水溶性液８は上方の水３を巻き込み
、噴流１７を形成する。この噴流１７内では非水溶性液
８と水とが直接接触し、非水溶性液８により冷却された
水３の一部は氷粒となり、噴流１７に混合された状態で
水中を上昇し、噴流離脱後も氷粒自体の浮力により上昇
し、水の上層部に貯留され、シャーベット状の氷塊２を
形成する。At this time, the jet nozzle 27a is inserted into the groove 2.
The low-temperature non-aqueous liquid 8 spewed out from there engulfs the water 3 above and forms a jet 17. In this jet 17, the non-aqueous liquid 8 and water come into direct contact, and a part of the water 3 cooled by the non-aqueous liquid 8 becomes ice particles, which rise through the water while being mixed with the jet 17. Even after the jet leaves, the ice particles rise due to their own buoyancy and are stored in the upper layer of water, forming sherbet-like ice blocks 2.
【００２８】また、本発明においても環流水のシャワリ
ングにより上記氷塊２が溶けるが、この氷塊２内に含ま
れていた非水溶性液８が重力の作用により落下し、再び
蓄熱水槽１の底部に堆積する。水槽の底部１の溝２２は
上述のように内部が山形の傾斜構造をなしており、この
中に流入した非水溶性液８は最深部２３に設置された非
水溶性液８の回収孔２５及びこれに連結される回収配管
２６等を経由した後、フィルタ２９、ポンプ３０を介し
て冷凍機２８に送られ、この冷凍機２８で冷却された後
、再び噴出用配管２７を経由して蓄熱水槽１内に送液さ
れる。Also in the present invention, the ice block 2 is melted by showering with circulating water, but the non-aqueous liquid 8 contained in the ice block 2 falls due to the action of gravity and returns to the bottom of the heat storage water tank 1. is deposited on. As mentioned above, the groove 22 in the bottom part 1 of the aquarium has a mountain-shaped inclined structure inside, and the non-aqueous liquid 8 that has flowed into the groove 22 is collected at the collection hole 25 for the non-aqueous liquid 8 installed in the deepest part 23. After passing through the recovery piping 26 connected thereto, it is sent to the refrigerator 28 via the filter 29 and the pump 30, and after being cooled by the refrigerator 28, it passes through the jetting piping 27 again for heat storage. The liquid is sent into the water tank 1.
【００２９】このように構成された製氷サイクルでは、
まず蓄熱水槽１内の循環水３が冷却されるが、この冷却
が進行する際にあらかじめ図示しない冷凍機により蓄熱
水槽１から循環水３を汲みあげ冷却しておき、その後非
水溶性液８を還流させる冷却サイクルを併用しても良い
。[0029] In the ice making cycle configured in this way,
First, the circulating water 3 in the heat storage water tank 1 is cooled, but as this cooling progresses, the circulating water 3 is drawn up and cooled from the heat storage water tank 1 by a refrigerator (not shown), and then the non-aqueous liquid 8 is cooled. A cooling cycle for refluxing may also be used.
【００３０】冷却が進行し、蓄熱水槽１内の水３が十分
低温になると、非水溶性液８の噴流１７に巻き込まれた
水８の一部は氷結を開始し、噴流１７内で非水溶性液８
と水３とが激しく混合し、どちらも微粒子状態に細分さ
れる。このためきわめて良好な直接接触を行うことがで
き、高熱伝達量、大伝熱面積の条件を満足することがで
きる。水が氷結し始めると、氷粒となり浮力により水中
を上昇し、水槽１の上層部に貯留され、シャーベット状
の氷塊２を形成するようになっている。As the cooling progresses and the water 3 in the heat storage water tank 1 becomes sufficiently low temperature, a part of the water 8 caught up in the jet 17 of the non-aqueous liquid 8 starts to freeze, and the non-aqueous liquid in the jet 17 begins to freeze. sexual fluid 8
and water 3 mix vigorously, and both are subdivided into fine particles. Therefore, extremely good direct contact can be achieved, and the conditions of high heat transfer amount and large heat transfer area can be satisfied. When the water begins to freeze, it becomes ice particles, which rise through the water due to buoyancy, are stored in the upper layer of the water tank 1, and form sherbet-like ice blocks 2.
【００３１】このシャーベット状の氷塊２は、第１の発
明と同様に冷熱を取り出すために蓄熱水槽１の上部空間
に設けられたシャワリング装置５からの暖い還流水と混
合され、すばやく解氷されるようになっている。Similar to the first invention, this sherbet-like ice block 2 is mixed with warm return water from the showering device 5 installed in the upper space of the heat storage water tank 1 to extract cold heat, and is quickly thawed. It is now possible to do so.
【００３２】この製氷運転は主に夜間になされるが、こ
の運転が終了するとポンプ３０及び冷凍機２８が停止し
、噴流１７が弱くなり、非水溶性液８は静かに沈降して
底部に貯留される。一方、昼間に冷熱の取出し運転が行
われている間はポンプ３０は駆動しないようになってい
る。This ice-making operation is mainly carried out at night, but when this operation is finished, the pump 30 and refrigerator 28 are stopped, the jet stream 17 is weakened, and the non-aqueous liquid 8 quietly settles and is stored at the bottom. be done. On the other hand, the pump 30 is not driven during the daytime when cold heat extraction operation is performed.
【００３３】このように第２の発明では連続的に微粒の
氷を製氷することができ、この氷の生成により冷凍機３
のＣＯＰが低下したり、冷却循環水の送水に際し、熱交
換器を必要とせず、蓄熱水槽１からの直接取水と蓄熱水
槽１への直接還流とを容易に行え、従来の氷蓄熱方式と
同様の蓄熱水槽１の使用性を維持できるとともに効率良
く冷熱の蓄熱容量の増大を達成することができる。[0033] In this way, in the second invention, it is possible to continuously make fine ice, and the generation of this ice causes the freezing machine 3 to
It is possible to easily take water directly from the heat storage water tank 1 and directly return it to the heat storage water tank 1 without requiring a heat exchanger when sending cooling circulating water, similar to the conventional ice heat storage method. The usability of the heat storage water tank 1 can be maintained, and the cold heat storage capacity can be efficiently increased.
【００３４】図５及び図６は第２の発明による他の実施
例を示しており、図５に示した実施例は所定間隔で底面
６に配設された溝２２の間にこの溝２２を底部とするよ
うに傾斜する斜面を形成したものである。このように隣
接する溝間の底面６を山形面として谷部に溝を配置する
ことで非水溶性液８を溝に効率よく堆積させることがで
きる。FIGS. 5 and 6 show another embodiment according to the second invention, and the embodiment shown in FIG. It has a slope that slopes to form the bottom. In this way, by arranging the grooves in the valleys with the bottom surfaces 6 between adjacent grooves having a chevron-shaped surface, the non-aqueous liquid 8 can be efficiently deposited in the grooves.
【００３５】図６は溝２２の内部に配置された低温非水
溶性液８の噴出用配管２７に加えて、その下部に回収用
配管２６を設置したものである。この場合には溝２２内
に谷部を形成することなく非水溶性液８を回収できるの
で、さらに非水溶性液８の総量を少なくすることができ
る。上述のように蓄熱水槽１の底面６を構成することに
より同様の製氷メカニズムによっても非水溶性液８の総
量を数分の１に低減させることが可能となる。In FIG. 6, in addition to the pipe 27 for spouting the low-temperature non-aqueous liquid 8 placed inside the groove 22, a collection pipe 26 is installed below it. In this case, the non-aqueous liquid 8 can be recovered without forming a trough in the groove 22, so that the total amount of the non-aqueous liquid 8 can be further reduced. By configuring the bottom surface 6 of the heat storage water tank 1 as described above, it is possible to reduce the total amount of the non-aqueous liquid 8 to a fraction of a fraction even with a similar ice-making mechanism.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上に述べたように第１の発明によれば
、非水溶性液を貯留した冷却製氷ピット内を噴出水が勢
いよく上昇し、これによりに噴出水と非水溶性液とが激
しく直接接触するので、製氷サイクルを連続運転できる
うえ、氷の生長に従って冷凍機のＣＯＰが低下させずに
解氷性に優れたシャーベット状の氷を連続的に製氷でき
、従来の氷蓄熱方式に比して数倍以上の高熱容量を確保
することができるという効果を奏する。Effects of the Invention As described above, according to the first invention, the jetted water rises vigorously in the cooling ice-making pit in which the non-aqueous liquid is stored, and as a result, the jetted water and the non-aqueous liquid are separated. Because the ice is in intense direct contact, the ice making cycle can be operated continuously, and as the ice grows, sherbet-like ice with excellent melting properties can be made continuously without reducing the COP of the refrigerator. This has the effect of ensuring a high heat capacity several times higher than that of the previous one.
【００３７】また、第２の発明によれば、蓄熱水槽の底
部の溝内からあらかじめ冷却された高比重非水溶性液を
水中に噴出して非水溶性液と水とが激しく直接接触する
ので、極めて高い熱伝達場が形成され、発生した氷粒は
微粒子状であり、氷の生長に従って冷凍機のＣＯＰが低
下させずに解氷性に優れたシャーベット状の氷を連続的
に製氷でき、従来の氷蓄熱方式に比して数倍以上の高熱
容量を確保することができるという効果を奏する。Further, according to the second invention, the pre-cooled high specific gravity non-aqueous liquid is spouted into the water from the groove at the bottom of the heat storage water tank, so that the non-aqueous liquid and water come into intense direct contact with each other. , an extremely high heat transfer field is formed, and the generated ice grains are in the form of fine particles, making it possible to continuously produce sherbet-like ice with excellent ice-melting properties without reducing the COP of the refrigerator as the ice grows. This has the effect of ensuring a high heat capacity several times higher than that of the conventional ice heat storage method.
【図１】第１の発明による氷蓄熱装置の一実施例を示し
た縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an ice heat storage device according to a first invention.
【図２】第１の発明による氷蓄熱装置の他の実施例を示
した縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the ice heat storage device according to the first invention.
【図３】第２の発明による氷蓄熱装置の一実施例を示し
た縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the ice heat storage device according to the second invention.
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面線における溝部分の拡大
横断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the groove portion taken along the IV-IV cross-sectional line in FIG. 3;
【図５】図４に示した溝部分の他の実施例を示した拡大
横断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing another embodiment of the groove portion shown in FIG. 4;
【図６】図４に示した溝部分の他の実施例を示した拡大
横断面図。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing another embodiment of the groove portion shown in FIG. 4;
【図７】従来の氷蓄熱装置の概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional ice heat storage device.
１ 蓄熱水槽 ２ 氷塊 ３ 冷却循環水 ５ シャワリング装置 ６ 水槽底部 ７ 冷却製氷ピット １０ 冷凍機 １１ パイプ １３ 噴出孔 １７ 噴出水 ２０ 連通管 ２１ 冷凍機 ２２ 溝 ２５ 回収孔 ２６ 回収配管 ２７ 噴出用配管 1 Heat storage water tank 2 Ice blocks 3 Cooling circulating water 5 Showering device 6 Bottom of water tank 7 Cooling ice making pit 10 Refrigerator 11 Pipe 13 Blowout hole 17.Gushing water 20 Communication pipe 21 Refrigerator 22 groove 25 Recovery hole 26 Recovery piping 27 Blowout piping
Claims (2)
の水と比重が１より小さく液温０℃以下の非水溶性液体
とを接触させて水の一部を凍結製氷し、この氷を蓄熱体
として上記蓄熱水槽内に貯留してこの氷の融解による吸
熱作用を利用する氷蓄熱装置において、上記蓄熱水槽の
底面を傾斜面とし、この傾斜面の下端部に上記非水溶性
液体を貯留するピットを連設し、このピット底部に内壁
面から所定距離をあけて噴出口を有する循環水供給管を
上方に向けて接続したことを特徴とする氷蓄熱装置。Claim 1: A part of the water is frozen to make ice by spouting circulating water into water in a heat storage water tank and bringing this water into contact with a non-aqueous liquid having a specific gravity of less than 1 and a liquid temperature of 0°C or less. In an ice heat storage device that stores ice as a heat storage medium in the heat storage water tank and utilizes the heat absorption effect caused by the melting of the ice, the bottom surface of the heat storage water tank is an inclined surface, and the water-insoluble liquid is placed at the lower end of this slope. 1. An ice heat storage device comprising a series of pits for storing ice, and a circulating water supply pipe having a spout connected upward to the bottom of the pit at a predetermined distance from an inner wall surface.
１より小さく液温０℃以下の非水溶性液体を噴出させ、
この非水溶性液体と水槽内の水とを接触させて水の一部
を凍結製氷し、この氷を蓄熱体として上記蓄熱水槽内に
貯留してこの氷の融解による吸熱作用を利用する氷蓄熱
装置において、上記蓄熱水槽の底面に所定間隔をあけて
溝を形成し、この溝内に上記非水溶性液体を送液する送
液配管と回収する回収管とを敷設し、上記送液配管の上
面に配設された複数個のノズルにより上記送液管内の非
水溶性液体を上方に噴出するとともに、溝底部から上記
回収管を介して非水溶性液体を回収し、冷却循環させる
ようにしたことを特徴とする氷蓄熱装置。Claim 2: Spouting a water-insoluble liquid and a water-insoluble liquid having a specific gravity of less than 1 and a liquid temperature of 0°C or less into water in a heat storage water tank,
This water-insoluble liquid is brought into contact with the water in the water tank to make ice by freezing a portion of the water, and this ice is stored in the heat storage water tank as a heat storage medium, and the ice heat storage utilizes the endothermic action caused by the melting of this ice. In the apparatus, grooves are formed at predetermined intervals on the bottom surface of the heat storage water tank, and within these grooves, a liquid sending pipe for sending the non-aqueous liquid and a recovery pipe for recovering the liquid are laid, and the liquid sending pipes are connected to each other. A plurality of nozzles arranged on the upper surface jet the non-aqueous liquid in the liquid sending pipe upward, and the non-aqueous liquid is collected from the bottom of the groove via the recovery pipe and cooled and circulated. An ice heat storage device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP567191A JPH04240366A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Ice heat accumulating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP567191A JPH04240366A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Ice heat accumulating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240366A true JPH04240366A (en) | 1992-08-27 |
Family
ID=11617567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP567191A Pending JPH04240366A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Ice heat accumulating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240366A (en) |
-
1991
- 1991-01-22 JP JP567191A patent/JPH04240366A/en active Pending
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