| 【発明の名称】 |
氷蓄熱装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】相沢 道彦
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| 【要約】 |
【課題】氷蓄熱装置において、局所的に残氷があることによる過剰着氷が原因で起る伝熱管の変形や破損を防止すること。
【解決手段】冷凍機１、氷蓄熱槽２、伝熱管３、この伝熱管内を流れる不凍液４、この不凍液４を循環させるポンプ５、前記伝熱管外を流れる冷水６、この冷水６を循環させるポンプを備え、前記伝熱管の外周にできた氷を解氷するために前記冷水を循環させる氷蓄熱装置であって、氷蓄熱槽２から流出する冷水の温度を温度センサー８によって検出し、この温度の単位時間あたりの変化量から氷蓄熱槽内に残留している氷の量を把握する演算装置９を備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】製氷用冷凍機、氷蓄熱槽、製氷用伝熱管、この伝熱管内を流れる不凍液、この不凍液を循環させるポンプ、前記伝熱管外を流れる冷水、この冷水を循環させるポンプを備え、前記伝熱管の外周にできた氷を解氷するために前記冷水を循環させる氷蓄熱装置において、前記氷蓄熱槽から流出する冷水の温度を検出し、この温度の単位時間あたりの変化量から氷蓄熱槽内に残留している氷の量を把握する演算装置を備えることを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項２】製氷用冷凍機、氷蓄熱槽、製氷用伝熱管、この伝熱管内を流れる不凍液、この不凍液を循環させるポンプ、前記伝熱管外を流れる冷水、この冷水を循環させるポンプを備え、前記伝熱管の外周にできた氷を解氷するために前記冷水を循環させる氷蓄熱装置において、前記氷蓄熱槽から流出する冷水の温度を検出する温度センサ−を氷蓄熱槽の冷水出口に設け、この温度センサ−からの温度の単位時間あたりの変化量から氷蓄熱槽内に残留している氷の量を把握する演算装置を備え、演算の結果氷残留量があらかじめ定めた値以下となるまで解氷運転を継続することを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項３】請求項２記載の氷蓄熱装置において、氷蓄熱槽は冷水の水面を検知する水面センサ−を備えていることを特徴とする氷蓄熱装置。
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【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。
【０００２】
【従来の技術】外融式氷蓄熱装置における氷の残留量を把握する装置は、代表的なものに、氷蓄熱槽内の水位を検知するものがある。氷は結氷すると体積が膨張するので、氷蓄熱槽内の水位は内部の氷の量によって変化する。内部に残留している氷の量が多ければ水位は高い状態になり、氷が溶けて少なくなる程水位は低下する。この性質を利用して水位から氷蓄熱槽の内部に残留している氷の量を把握するのが一般的である。
【０００３】なお、この種の技術としては例えば特開平４−３２４０４３号公報が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】氷が均一に融解すれば、次に再び製氷する時に問題は発生しないが、部分的に融解が進み一部の氷が殆ど溶けずに残ってしまうと次に製氷運転をした時にその部分の結氷が他の部分よりも早く進むので、伝熱管の変形、破損などが起る。これを防ぐために解氷時間を長くすると、空調の不要な時間にも機械を運転しなくてはならなくなる場合が生じて、省エネルギーの観点から望ましくない。
【０００５】氷蓄熱装置においては、解氷運転において氷が一様に融解することが必要かつ重要である。一部の氷が融解しないまま、再度結氷運転に入ることを繰り返していると、隣接している伝熱管の周囲にできた氷が相互に接触し付着するブリッジングという現象が起る。この現象が起ると隙間に綴じこめられた冷水がさらに冷やされて氷結する時に体積膨張するので、伝熱管の相互位置が変化し管支持部に無理が生じて伝熱管の変形や破損が起る。
【０００６】この現象を防ぐために氷蓄熱槽内の氷の残留量と残留の一様性を把握することが必要であるが、従来の装置によると、平均値としての氷の残留量は正確に把握できるものの、氷が全体的にまんべんなく残留しているのか、または特定の位置に纏まって残留しているかの判断が難しいという問題があった。
【０００７】さらに水位は補給水の封入、ドレンからの排出、蒸発など外部要因によって変化することも多く、水位の変化が直ちに氷の残留量と対応しない場合があるという問題もあった。
【０００８】本発明は、冷凍機で氷点下の不凍液にし、氷蓄熱槽の内部に設けた伝熱管の内部に該不凍液を流すことによって、伝熱管の周囲に氷を付着結氷させ、この氷を冷凍負荷の大きい時間帯に解氷させながら必要な冷房能力を発揮させる氷蓄熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、製氷用冷凍機、氷蓄熱槽、製氷用伝熱管、この伝熱管内を流れる不凍液、この不凍液を循環させるポンプ、前記伝熱管外を流れる冷水、この冷水を循環させるポンプを備え、前記伝熱管の外周にできた氷を解氷するために前記冷水を循環させる外融式氷蓄熱装置において、前記氷蓄熱槽から流出する冷水の温度を検出し、この温度の単位時間あたりの変化量から氷蓄熱槽内に残留している氷の量を把握する演算装置を備える、ことによって達成される。
【００１０】また上記目的は、製氷用冷凍機、氷蓄熱槽、製氷用伝熱管、この伝熱管内を流れる不凍液、この不凍液を循環させるポンプ、前記伝熱管外を流れる冷水、この冷水を循環させるポンプを備え、前記伝熱管の外周にできた氷を解氷するために前記冷水を循環させる氷蓄熱装置において、前記氷蓄熱槽から流出する冷水の温度を検出する温度センサ−を氷蓄熱槽の冷水出口に設け、この温度センサ−からの温度の単位時間あたりの変化量から氷蓄熱槽内に残留している氷の量を把握する演算装置を備え、演算の結果氷残留量があらかじめ定めた値以下となるまで解氷運転を継続する、ことによって達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図１および図３によって本発明の具体的な実施例について説明する。
【００１２】図１は、氷蓄熱装置の系統図である。氷蓄熱装置は、冷凍機１、氷蓄熱槽２、この蓄熱槽２内の伝熱管３、不凍液４、この不凍液４を循環させるポンプ５、冷水６、この冷水６を循環させるポンプ７を備えている。不凍液４は、冷凍機１によって−６℃まで冷却されて伝熱管３の周囲の冷水６を凍結させる。冷水６の凍結に伴って冷水６の体積は膨張するので氷蓄熱槽２の内部の水面は上昇し、水面に設けられている水面センサー（図示せず）が動作する所まで結氷が進むと製氷運転は完了する。
【００１３】氷蓄熱槽２の出口部には温度センサー８が設けられており、この温度センサー８からの信号は、演算装置９に取り込まれる。この演算装置９は解氷運転時の温度センサー８からの温度の時間変化を記録し、この温度の時間変化の状況を標準パターンと比較する。全体が一様に融解する場合には温度の時間変化は平坦で、全体がほぼ溶けおわる直前に急激に温度が上昇し始める図２のようなパターンになる。演算装置９はこのパタ−ンと標準パターンとを比較し、氷残留量があらかじめ定めた値以下となるまで解氷運転を継続する信号を出す機能をも備えている。
【００１４】一方、一部が局所的に溶けてその部分から、温度の高い戻り冷水がバイパスしている時には図３のように平坦な部分が少なくなり温度の上昇が早く始まる。この様子を見ることにより、パターンによって必要最小時間で解氷を行なう制御が可能となる。
【００１５】次にこの氷を空調負荷のある時間に冷房のために使用する場合には、氷蓄熱槽２内の冷水６をポンプ７によって負荷側に送り負荷と熱交換して温度上昇した冷水６が再び氷蓄熱槽２に戻ってくる。氷蓄熱槽２内の氷は、戻ってくる温度の高い冷水によって外部から解氷される。
【００１６】解氷運転において氷蓄熱槽から流出する冷水温度を検知することにより、氷残留量とその状況を把握するものである。
【００１７】氷蓄熱槽内には一定の間隔をあけて伝熱管が配置されている。通常、製氷段階では内部を流れる不凍液によって、伝熱管周囲の水が冷却され氷となって付着する。不凍液は徐々に温度が上昇して出ていくので、できる氷の量は伝熱管３の入口近辺で多く出口近辺で少なくなる傾向にある。しかしできる氷の量が増加していくにつれて氷の厚さが厚くなるので、不凍液から水への伝熱が悪化する。逆に言うと入口から出口までの伝熱管の中で、氷の厚さの薄いところがあればその部分の伝熱が他の部分に比較して良いので、その部分の製氷が促進され結局の所全体を通じてほぼ同じ厚さの氷が均等に生成される。ところが解氷の場合には、一部の氷が溶けると、その部分の水の流路が周囲よりも広くなるので温度の高い水がますます良く流れるようになり、局部的に氷の溶けた部分ができやすく、必ずしも均一的に溶けない。もし全体の氷が均等に溶けていく場合には、出てくる冷水の温度ははじめの内は一定で、その後徐々に滑らかに上昇していく。またもし不均一に溶けていく場合には、一定温度で出てくる時間が少なくなり、途中から急激に温度上昇が起こりその上昇の速度も大きくなる。
【００１８】このように氷が溶けた結果としての冷水の出口温度の変化の状況は、氷蓄熱槽２の水位の変化で捉えられる平均的な氷残留量だけでなく、内部の氷の残留の状況をも含めた多くの情報を示すものとして利用できるので、これによってどれだけの解氷運転をすれば、伝熱管３の変形、破損などの不具合が発生しないようにすることができるかを精度良く捉えることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、氷蓄熱槽内の残氷量とその状態を正しく把握できるので、氷の過剰着氷による伝熱管の変形や破損を防止し、かつ最適な解氷時間で解氷運転を行なうことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）１月１３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２０１５９７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４４６３ |
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