JP2004233009A - Operation control method of ice storage type water cooler - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調設備や食品冷却装置等に冷水を供給する蓄氷型冷水装置の運転制御方法に関するものであり、特に、蓄氷時において熱交換器の凍結防止を目的とした、蓄氷型冷水装置の運転制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、蓄氷型冷水装置としては、図7に示すように、蓄氷タンク31、ポンプ34及び熱交換器21が水供給路32で順次接続されるとともに、上記熱交換器21と上記蓄氷タンク31が水還流路33で接続されてなる水循環路と、冷凍機11と上記熱交換器21がそれぞれ冷媒供給路12と冷媒還流路13で接続された冷媒循環路とからなり、これに加えて、上記水供給路32に外部給水路41を接続して、外部から常温水を供給するようにした、いわゆる外部給水方式を採用したものがある(例えば、特許文献1参照)。また、上記熱交換器21は、外管21aを螺旋状に形成し、その内部に内管21bを挿入した二重管構造であって、外管21aと内管21bとの間に蓄氷タンク31から供給される水が流通し、内管21bには冷凍機11より供給される冷媒が流通する。この蓄氷型冷水装置は、電力料金の安い深夜電力を利用して、蓄氷タンク31内に蓄熱媒体としての氷を蓄えておき、負荷の要求に応じて蓄氷タンク31の上方から配管を通じて解氷水を供給して、タンク31下部より冷水を取り出して使用される。
【0003】
このタイプの蓄氷型冷水装置の製氷運転は、概略次のように行なわれる。まず、蓄氷タンク31に所定水位まで蓄熱媒体としての水を満たした後、冷凍機11を起動して、冷媒を熱交換器21内に供給して循環させるとともに、蓄氷タンク31内にある水を熱交換器21へ送り込んで熱交換し、この熱交換により過冷却状態とされた水を蓄氷タンク31内へ還流する。そして、この還流された水は所定の過冷却解除作用を受けることにより、スラリー状の氷を生成し、これにより製氷が始まる。
【0004】
蓄氷タンク31内で蓄氷がある程度進むと、水循環路を流通する水の温度が低下して熱交換器21内で凍結が起きやすくなる。このような凍結が頻繁に発生すると製氷効率が悪化する。そこで、これを回避するために、外部給水方式による蓄氷型冷水装置では、外部給水路41に設けた流量調節弁43の開度を調節して、水供給路32を流通する冷水の温度に応じた量の常温水を外部から供給して冷水と混合することにより、所定温度の冷水とし、さらにこの冷水の循環流量を一定にして熱交換器21へ供給する。
【0005】
ところで、蓄氷が進んで蓄氷タンク31内の水位がある程度高くなると、氷が熱交換器21の出口に向かって氷筍となって登って行き、熱交換器21が凍結に至ることがしばしばある。そこで、従来では、かかる熱交換器21の凍結が発生した場合、例えば、冷凍機11の運転を停止するとともに、外部給水路41から常温水を所定時間供給する等の凍結解除動作を行なった後、さらに熱交換器21の出口を流通する水を過冷却にならない温度に調節することが行なわれている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、かかる運転方法では、せっかく製氷した氷を一部解かすことになるので、蓄氷量が低下することは避けられない。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−152149号公報(文献1)
【特許文献2】
特開平9−166374号公報(文献2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、特に、外部給水方式の蓄氷型冷水装置を用いた場合に、蓄氷時の終期に頻発する熱交換器の凍結を効果的に防止することのできる蓄氷型冷水装置の運転制御方法を提供することを主たる目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、冷凍機と、この冷凍機から吐出される冷媒と熱交換することにより蓄熱媒体を過冷却状態とする熱交換器と、上記蓄熱媒体が収容されるとともに、蓄熱媒体の過冷却の解除により生成した氷を蓄える蓄氷タンクとを備え、上記熱交換器と上記蓄氷タンクを接続する水供給路には、外部から水を供給するための外部給水路が介設されてなる蓄氷型冷水装置の運転制御方法において、蓄氷時において、上記外部給水路を流通する水の給水温度及び/又は上記冷凍機の雰囲気温度を検知し、次いで、蓄氷タンクの水位があらかじめ設定された基準水位に達したとき、上記検知された温度に対応した上限水位を設定し、上記蓄氷タンクの水位が上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度を過冷却にならない温度に調節することを特徴とする。
【0009】
また、本発明では、上記の上限水位は、蓄氷タンクの水位が基準水位に達したときに検知された温度若しくは蓄氷タンクの水位が基準水位に達するまでに検知された平均温度に基づいて設定することが好ましい。
【0010】
また、上記の運転制御方法を効果的に達成できる蓄氷型冷水装置としては、冷凍機と、この冷凍機から吐出される冷媒と熱交換することにより蓄熱媒体を過冷却状態とする熱交換器と、上記蓄熱媒体が収容されるとともに、蓄熱媒体の過冷却の解除により生成した氷を蓄える蓄氷タンクと、上記熱交換器と上記蓄氷タンクを接続する水供給路に介設された、外部から水を供給する外部給水路と、上記蓄氷タンクに設けられた水位検出手段とを備え、蓄氷時において、上記外部給水路を流通する水の給水温度及び/又は上記冷凍機の雰囲気温度を検知し、次いで、蓄氷タンクの水位があらかじめ設定された基準水位に達したとき、上記検知された温度に対応した上限水位を設定し、上記蓄氷タンクの水位が上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度を過冷却にならない温度に調節する制御手段を備えることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明は、いわゆる外部給水方式を採用した蓄氷型冷水装置に適用される運転制御方法であり、特に蓄氷終期に頻発する熱交換器の凍結を効果的に防止するために好適な運転制御方法である。
【0012】
本発明の運転制御方法を実現するためには、冷凍機と、この冷凍機から吐出される冷媒と熱交換することにより蓄熱媒体を過冷却状態とする熱交換器と、上記蓄熱媒体が収容されるとともに、蓄熱媒体の過冷却の解除により生成した氷を蓄える蓄氷タンクと、上記熱交換器と上記蓄氷タンクを接続する水供給路に介設された、外部から水を供給する外部給水路と、上記蓄氷タンクに設けられた水位検出手段とから概略構成される蓄氷型冷水装置を用いることが好適である。ここで、前記冷凍機から吐出される冷媒とは、具体的には、圧縮機から吐出され、凝縮器にて凝縮されて液状となった冷媒が減圧されて気化されたものをいう。
【0013】
そして、本発明の運転制御方法は、蓄氷時において、上記外部給水路を流通する水の給水温度及び/又は上記冷凍機(具体的には前記凝縮器)の雰囲気温度を検知し、次いで、蓄氷タンクの水位があらかじめ設定された基準水位に達したとき、上記検知された温度に対応した上限水位を設定し、上記蓄氷タンクの水位が上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度を過冷却にならない温度に調節することを要旨とするものである。
【0014】
外部給水方式による蓄氷型冷水装置では、上述した如く、水供給路を流通する冷水の温度に応じた量の常温水を外部から供給して冷水と混合することにより、所定温度の冷水とし、さらにこの冷水の循環流量を一定にして熱交換器へ供給することにより製氷運転を行なう。そして、製氷時においては、上記蓄氷型冷水装置を構成する蓄氷タンクの水位は徐々に高くなり、このままの状態で製氷運転を続けた場合、蓄氷終期において、氷が熱交換器の出口に向かって氷筍となって登って行き、熱交換器が凍結に至ることがしばしばある。
【0015】
上記熱交換器の凍結現象は、蓄氷量がある限度を超えた場合に生じるものであるが、外部給水方式を採用する蓄氷型冷水装置にあっては、その蓄氷量は、製氷運転前における蓄氷タンクの貯水量だけで一義的に定まるものではなく、外部給水路を流通する常温水の給水温度や冷凍機の雰囲気温度によって変動する。
【0016】
具体的に説明すると、過冷却度、循環流量、蓄氷タンクの有効貯水量及び熱交換器の入口温度を一定として、熱量保存の関係を考慮すると、蓄氷量は、給水温度が高いほど増加する。他方、冷凍機は、その周囲の温度が低下すると、冷却能力が増加する。この結果、過冷却度が増加するため、結果として、冷凍機の雰囲気温度が低いほど蓄氷量が増加する。したがって、蓄氷終期にあっては、たとえ蓄氷タンクの水位が同じでも、その時の蓄氷能力に応じて熱交換器が凍結に至るまでの時間が変動する場合もある。すなわち、外部給水方式を採用した蓄氷型冷水装置を用いる場合には、蓄氷能力が大きいほど短時間で熱交換器が凍結に至る。
【0017】
そこで、本発明では、蓄氷時において、上記蓄氷タンクの水位が、あらかじめ設定された基準水位に達するまでは、上記外部給水路を流通する水の給水温度若しくは冷凍機の雰囲気温度のどちらか一方、または給水温度と冷凍機の雰囲気温度の両方を検知し、次いで、蓄氷タンクの水位が上記基準水位に達したとき、上記検知された温度に対応した上限水位を設定し、上記蓄氷タンクの水位が上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度を過冷却にならない温度に調節する。
【0018】
ここで、本発明において上限水位とは、その水位に達した時点で、非過冷却状態とされた蓄熱媒体(例えば、0.1℃程度の冷水)を所定量蓄氷タンクに供給すれば熱交換器の凍結を避けることができる限界水位のことであり、この水位は熱交換器の凍結速度に影響を与える給水温度や冷凍機の雰囲気温度の条件に応じて、あらかじめ設定された複数の水位のうちから一つを選択して定められるものである。また、本発明において基準水位とは、上記上限水位としてあらかじめ設定された複数の水位のうち、最低水位よりも低い水位をいう。
【0019】
続いて、蓄氷タンクの水位に分けて、本発明の運転制御方法を詳細に説明する。まず、蓄氷タンクの水位が基準水位に達するまでは、蓄氷タンクが設置される環境に応じて、外部給水路を流通する水の給水温度若しくは冷凍機の雰囲気温度のどちらか一方、または給水温度と冷凍機の雰囲気温度の両方を検知する。検知する対象としては、例えば、冷凍機が屋内に設置されていて、冷凍機の運転中において、外気温度の変化が比較的小さい場合には、給水温度のみを検知すればよい。また、冷凍機が屋外に設置されていて、外気温度の変化が比較的大きい場合には、冷凍機の雰囲気温度(屋外温度)のみ、あるいは給水温度と冷凍機の雰囲気温度の両方を検知すればよい。
【0020】
上記の温度は、温度センサを用いて常時検知することが好ましい。また、基準水位や後述する上限水位は、上記水位検出手段を用いて検出されるが、この水位検出手段としては、電極棒方式、フロート方式、水圧検出方式など公知の水位検出装置を採用することができる。そして、温度センサと水位検出手段は、ともに回線を介して制御器に接続されている。
【0021】
つぎに、蓄氷タンクの水位が基準水位に達したときは、上記検知された温度に対応した上限水位が設定される。ここで、上限水位が設定されるとは、あらかじめ設定された複数の上限水位のうちから一つを選択することをいう。具体的には、給水温度のみを検知する場合にあっては、検知された給水温度があらかじめ設定した温度より高いときは、あらかじめ設定した複数の上限水位のうち、低い方の水位を選択し、他方、検知された給水温度があらかじめ設定した温度より低いときは、あらかじめ設定した複数の上限水位のうち、高い方の水位を選択する。
【0022】
また、冷凍機の雰囲気温度のみを検知する場合にあっては、検知された雰囲気温度があらかじめ設定した温度より低いときは、あらかじめ設定した複数の上限水位のうち、低い方の水位を選択し、他方、検知された雰囲気温度があらかじめ設定した温度より高いときは、あらかじめ設定した複数の上限水位のうち、高い方の水位を選択する。
【0023】
また、給水温度と冷凍機の雰囲気温度の両方を検知する場合には、上記の方法を組み合わせることになる。具体的には、検知された給水温度があらかじめ設定した温度より低いかどうか、検知された冷凍機の雰囲気温度があらかじめ設定した温度より高いかどうかにより4つの場合分けがあるが、(1)給水温度が設定温度よりも低く、雰囲気温度が設定温度よりも高いときは、あらかじめ設定した4つの上限水位のうち最も高い水位(Ha)を選択し、(2)給水温度が設定温度よりも低く、雰囲気温度が設定温度よりも低いときは、あらかじめ設定した4つの上限水位のうち2番目に高い水位(Hb)を選択する。また、(3)給水温度が設定温度よりも高く、雰囲気温度が設定温度よりも高いときは、あらかじめ設定した4つの上限水位のうち3番目に高い水位(Hc)を選択し、(4)給水温度が設定温度よりも高く、雰囲気温度が設定温度よりも低いときは、あらかじめ設定した4つの上限水位のうち4番目に高い水位(Hd)(すなわち、最低上限水位)を選択する。
【0024】
ここで、本発明では、上限水位としてHa>Hb≧Hc≧Hdであれば良く、例えば上記4パターンのうち、熱交換器の凍結速度は上記(1)の場合が他の場合に比べて最も遅いので、上限水位として、(1)の場合に選択する上限水位と、(2)・(3)・(4)のいずれの場合にも選択する共通の上限水位の2通りに分けるようにしてもよい。
【0025】
また、本発明では、上限水位を選択する際の指標となる検知温度は、蓄氷タンクの水位が基準水位に達したときに検知された温度のみを基準としてもよいし、蓄氷タンクの水位が基準水位に達するまでに検知された平均温度を基準としてもよい。前者は、蓄氷運転中に温度変化がほとんどない場合に好適な基準となり、後者は、蓄氷運転中に温度変化が激しい場合に好適な基準となるものである。
【0026】
そして、蓄氷タンクの水位が上記で設定された上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度が過冷却にならない温度(例えば、0.2〜0.3℃程度)に調節する。具体的には、上記外部給水路に設けた温度調節手段を用いて、常温水と水供給路を流通する冷水とを混合して上記温度よりやや高い温度の冷水とし、これを熱交換器の入口へ供給することにより、熱交換器の出口温度が過冷却にならない温度に調節する。この温度調節は、蓄氷タンクの水位が最終水位に到達するまで続け、これで製氷運転を終了する。ここで、上記温度調節手段による温度調節方法としては、流量調節弁(例えば、モータバルブ、比例制御弁)を用いた、弁の開度の調整による常温水の流量調整による方法、電熱ヒーターなどの加熱手段を用いた、常温水の直接的な温度調整による方法などが挙げられる。
【0027】
以上説明した運転制御方法によれば、蓄氷タンクの水位が上限水位に達した後、蓄氷タンク内へ非過冷却状態の蓄熱媒体(水)が必要最小限供給されて、かつ熱交換器の凍結を生じることなく蓄氷工程が終了する。したがって、本発明は、従来技術に比べて、蓄氷量(率)を向上させることができるとともに、蓄氷時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる。
【0028】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の運転制御方法が適用される蓄氷型冷水装置の第1実施例を示す概略構成図である。
【0029】
図1において、蓄氷型冷水装置は、冷凍機11と熱交換器21と蓄氷タンク31とから概略構成されており、冷凍機11と熱交換器21はそれぞれ冷媒供給路12と冷媒還流路13で接続されて、全体として冷媒循環路を構成している。また、蓄氷タンク31、第1温度センサ35、ポンプ34、及び熱交換器21が水供給路32で順次接続されるとともに、熱交換器21と蓄氷タンク31が水還流路33で接続されて、全体として水循環路を構成している。そして、上記水供給路32に介設された第1温度センサ35と蓄氷タンク31との間には、外部から常温水を供給する外部給水路41が接続されている。この外部給水路41には、水供給路32に向かって、第2温度センサ42と流量調節弁43が接続されている。ここで、上記熱交換器21は、上述した図7と同型の熱交換器を使用している。
【0030】
蓄氷タンク31内には、水位検出手段として、電極棒方式の水位検出装置36が設けられている。この水位検出装置36は、L、S、H1、H2、Hの5本の電極棒により構成されており、それぞれの電極棒の下端部をそれぞれ下限水位(L)、基準水位(S)、第1上限水位(H1)、第2上限水位(H2)及び最終水位(H)として検出する。そして、上記第1温度センサ35、第2温度センサ42、流量調節弁43、水位検出装置36は信号線を介して制御器51にそれぞれ接続されている。
【0031】
つぎに、上記構成の蓄氷型冷水装置を用いた製氷運転を図2に基づいて説明する。まず、蓄氷タンクの下限水位(L)まで蓄熱媒体としての水を入れた後、冷凍機11を起動して、冷媒を熱交換器21に供給して循環させるとともに、ポンプ34を起動して蓄氷タンク31内の水を水供給路32を介して上記熱交換器21へ供給する。そして、熱交換により過冷却状態とされた過冷却水は水還流路33を経て蓄氷タンクに還流し、さらに水面に衝突することにより過冷却状態が解除されてスラリー状の氷を生成し、これにより製氷が始まる(ステップS1)。
【0032】
しばらくすると、水供給路32を流通する冷水の温度が低下してくるが、この場合は、第1温度センサ35で検知された温度条件に基づいて、外部給水路41に設けた流量調節弁43の開度を調節して、上記水供給路32を流通する冷水の温度に応じた量の常温水を供給して、上記冷水と混合することにより所定温度の冷水とする。また、これと並行して、第2温度センサ42を用いて、外部給水路41を流通する常温水の給水温度を常時検知する。
【0033】
製氷が進んで、蓄氷タンク31の水位が基準水位(S)に達したとき、給水温度が20℃未満かどうかを判断して(ステップS2)、この基準水位で検知された給水温度に応じた上限水位が設定される。具体的には、給水温度が20℃未満のときは、第2上限水位(H2)が選択され(ステップS3)、他方、給水温度が20℃以上のときは、第1上限水位(H1)が選択される(ステップS4)。そして、蓄氷タンク31の水位が上記選択された上限水位まで上昇すると、第1温度センサ35からの信号に基づき、外部給水路41に設けた流量調節弁43の開度を調節して、所定流量に調節した常温水を水供給路32に供給することにより、熱交換器21の出口で過冷却にならない温度(0.2℃)の冷水を供給する(ステップS5)。そして、蓄氷タンク31の水位が最終水位(H)に達したかどうか判定し(ステップS6)、達した時点で蓄氷を終了する(ステップS7)。以上説明したように、本実施例の運転制御方法によれば、蓄氷タンク31の水位が上限水位に達した後、蓄氷タンク内へ非過冷却状態の蓄熱媒体(水)が必要最小限供給されて、かつ熱交換器の凍結を生じることなく蓄氷工程が終了する。
【0034】
つぎに、本発明の第2実施例を図3に基づいて説明する。図3に示す実施例は、図1で示した給水温度を検知する代わりに、冷凍機を構成する凝縮器の雰囲気温度(本実施例では外気温度に相当する)を検知するものである。この冷凍機の雰囲気温度は、冷凍機11の近くに設置された第3温度センサ14を用いて検知される。本実施例に適用される蓄氷型冷水装置の基本構成は、上記第1実施例によるものと基本的に同じであり、相違点は、第1実施例では、外部給水路41に第2温度センサ42を設けて給水温度を検知するのに対して、本実施例では、冷凍機11の近くに第3温度センサ14を設けて冷凍機11の雰囲気温度を検知する点にある。また、本実施例では、上限水位を設定する条件として、基準水位(S)に達したとき、冷凍機11の雰囲気温度が20℃以上かどうかを判定する(図4のステップS8)。雰囲気温度が20℃以上のときは、第2上限水位(H2)が選択され(同図のステップS3)、他方、給水温度が20℃未満のときは、第1上限水位(H1)が選択される(同図のステップS4)。以下、図4において、図2と同じ符号を付した処理は、同じ処理を示すものであり、説明は省略する。
【0035】
つぎに、本発明の第3実施例を図5に基づいて説明する。図5に示す実施例は、給水温度と冷凍機の雰囲気温度(本実施例では、外気温度に相当する)の両方を検知するものである。本実施例による蓄氷型冷水装置の運転制御方法は、上記第1実施例と第2実施例を組み合わせたものである(図6参照)。具体的には、蓄氷タンク31の水位が基準水位(S)に達したとき、まず、給水温度が20℃未満かどうかを判定する(ステップS2)。給水温度が20℃未満のときは、これに続けて雰囲気温度が20℃以上かどうかを判定する(ステップS8)。そして、雰囲気温度が20℃以上のときは、第2上限水位(H2)が選択され(ステップS3)、他方、これ以外の判定結果がでたときは、第1上限水位(H1)が選択される(ステップS4)。以下、図6において、図2及び図4と同じ符号を付した処理は、同じ処理を示すものであり、説明は省略する。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる蓄氷型冷水装置の運転制御方法によれば、蓄氷タンクの水位が上限水位に達した後、蓄氷タンク内へ非過冷却状態の蓄熱媒体(水)が必要最小限供給されて、かつ熱交換器の凍結を生じることなく蓄氷工程が終了するとともに、蓄氷量(率)を向上させることができ、さらに蓄氷時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の運転制御方法が適用される蓄氷型冷水装置の第1実施例を示す概略構成図である。
【図2】図1の蓄氷型冷水装置における運転制御方法を示すフローチャートである。
【図3】本発明の運転制御方法が適用される蓄氷型冷水装置の第2実施例を示す概略構成図である。
【図4】図3の蓄氷型冷水装置における運転制御方法を示すフローチャートである。
【図5】本発明の運転制御方法が適用される蓄氷型冷水装置の第3実施例を示す概略構成図である。
【図6】図5の蓄氷型冷水装置における運転制御方法を示すフローチャートである。
【図7】従来の蓄氷型冷水装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
11 冷凍機
12 冷媒供給路
13 冷媒還流路
14 第3温度センサ
21 熱交換器
21a 外管
21b 内管
31 蓄氷タンク
32 水供給路
33 水還流路
34 ポンプ
35 第1温度センサ
36 水位検出装置
41 外部給水路
42 第2温度センサ
43 流量調節弁
51 制御器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an operation control method of an ice storage type chilled water device for supplying cold water to an air conditioner, a food cooling device, and the like, and particularly to an ice storage type chiller for preventing a heat exchanger from freezing during ice storage. The present invention relates to an operation control method for a chilled water device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an ice storage type chilled water device, as shown in FIG. 7, an
[0003]
The ice making operation of this type of ice storage type chiller is performed as follows. First, after the
[0004]
When the ice storage progresses to a certain extent in the
[0005]
By the way, when the ice storage advances and the water level in the
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-152149 (Reference 1)
[Patent Document 2]
JP-A-9-166374 (Reference 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, and in particular, when an external water supply type ice storage chiller is used, it is possible to effectively prevent the heat exchanger from frequently freezing at the end of ice storage. It is a main object of the present invention to provide an operation control method for an ice storage type chilled water device that can perform the operation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a refrigerator, a heat exchanger that superheats the heat storage medium by exchanging heat with a refrigerant discharged from the refrigerator, and the heat storage medium is housed therein. An ice storage tank for storing ice generated by releasing supercooling of the heat storage medium, and a water supply path connecting the heat exchanger and the ice storage tank has an external water supply path for supplying water from outside. In the operation control method of the ice storage type chilled water device provided with the above, at the time of ice storage, the water supply temperature of the water flowing through the external water supply passage and / or the ambient temperature of the refrigerator is detected, and then the ice storage is performed. When the water level in the tank reaches a preset reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set, and when the water level in the ice storage tank rises to the upper limit water level, the outlet temperature of the heat exchanger is exceeded. Temperature that does not cool And adjusting the.
[0009]
In the present invention, the upper limit water level is based on a temperature detected when the water level of the ice storage tank reaches the reference water level or an average temperature detected until the water level of the ice storage tank reaches the reference water level. It is preferable to set.
[0010]
Further, the ice storage type chilled water device that can effectively achieve the above operation control method includes a refrigerator and a heat exchanger that exchanges heat with a refrigerant discharged from the refrigerator to make a heat storage medium in a supercooled state. And the heat storage medium is accommodated, and an ice storage tank for storing ice generated by releasing the supercooling of the heat storage medium, and a water supply path connecting the heat exchanger and the ice storage tank are provided. An external water supply channel for supplying water from the outside; and a water level detecting means provided in the ice storage tank, wherein at the time of ice storage, a water supply temperature of water flowing through the external water supply channel and / or an atmosphere of the refrigerator. Temperature is detected, and then, when the water level of the ice storage tank reaches a preset reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set, and when the water level of the ice storage tank rises to the upper limit water level. , Heat exchanger Preferably includes a control means for regulating the temperature that does not mouth temperature supercooled.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention relates to an operation control method applied to an ice storage type chilled water device employing a so-called external water supply system, and in particular, an operation control method suitable for effectively preventing freezing of a heat exchanger which frequently occurs at the end of ice storage. Is the way.
[0012]
In order to realize the operation control method of the present invention, a refrigerator, a heat exchanger that superheats the heat storage medium by exchanging heat with the refrigerant discharged from the refrigerator, and the heat storage medium are housed. And an external water supply for supplying water from the outside, which is provided in an ice storage tank for storing ice generated by canceling the supercooling of the heat storage medium and a water supply path connecting the heat exchanger and the ice storage tank. It is preferable to use an ice storage type chilled water device that is roughly composed of a road and water level detection means provided in the ice storage tank. Here, the refrigerant discharged from the refrigerator specifically means a refrigerant discharged from the compressor and condensed by the condenser to be in a liquid state, which is decompressed and vaporized.
[0013]
Then, the operation control method of the present invention detects the supply temperature of water flowing through the external water supply channel and / or the ambient temperature of the refrigerator (specifically, the condenser) during ice storage, When the water level of the ice storage tank reaches a preset reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set, and when the water level of the ice storage tank rises to the upper limit water level, the outlet temperature of the heat exchanger is increased. Is adjusted to a temperature that does not cause supercooling.
[0014]
In the ice storage type chilled water device by the external water supply method, as described above, the normal temperature water in an amount corresponding to the temperature of the chilled water flowing through the water supply path is supplied from the outside and mixed with the chilled water to obtain chilled water of a predetermined temperature, Further, an ice making operation is performed by supplying the chilled water with a constant circulation flow rate to the heat exchanger. At the time of ice making, the water level of the ice storage tank constituting the ice storage type chilled water device gradually rises, and when the ice making operation is continued in this state, at the end of the ice storage, ice is discharged from the outlet of the heat exchanger. Ascending as ice bamboo shoots, the heat exchanger often freezes.
[0015]
The above-mentioned freezing phenomenon of the heat exchanger occurs when the amount of ice stored exceeds a certain limit.However, in an ice storage type chilled water device employing an external water supply system, the amount of ice stored is controlled by the ice making operation. It is not uniquely determined only by the amount of water stored in the ice storage tank before, but varies depending on the supply temperature of room-temperature water flowing through the external water supply passage and the ambient temperature of the refrigerator.
[0016]
More specifically, when the degree of supercooling, the circulation flow rate, the effective storage amount of the ice storage tank and the inlet temperature of the heat exchanger are fixed, and the relationship of heat storage is considered, the ice storage amount increases as the supply water temperature increases. I do. On the other hand, as the temperature of the refrigerator decreases, the cooling capacity increases. As a result, the degree of supercooling increases, and as a result, the ice storage amount increases as the atmospheric temperature of the refrigerator decreases. Therefore, at the end of ice storage, even if the water level in the ice storage tank is the same, the time until the heat exchanger reaches freezing may vary depending on the ice storage capacity at that time. That is, in the case of using the ice storage type chilled water device employing the external water supply method, the heat exchanger is frozen in a shorter time as the ice storage capacity is larger.
[0017]
Therefore, in the present invention, at the time of ice storage, until the water level of the ice storage tank reaches a preset reference water level, either the water supply temperature of the water flowing through the external water supply channel or the ambient temperature of the refrigerator. On the other hand, when both the water supply temperature and the ambient temperature of the refrigerator are detected, and then when the water level of the ice storage tank reaches the reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set, and the ice storage is performed. When the water level in the tank rises to the upper limit, the outlet temperature of the heat exchanger is adjusted to a temperature that does not cause supercooling.
[0018]
Here, in the present invention, the upper limit water level means that when a predetermined amount of a non-supercooled heat storage medium (for example, cold water of about 0.1 ° C.) is supplied to the ice storage tank when the water level is reached. This is the limit water level at which the freezing of the exchanger can be avoided.This water level depends on the conditions of the feedwater temperature and the ambient temperature of the refrigerator that affect the freezing speed of the heat exchanger. It is determined by selecting one of them. Further, in the present invention, the reference water level refers to a water level lower than the minimum water level among a plurality of water levels preset as the upper limit water level.
[0019]
Next, the operation control method of the present invention will be described in detail for each water level of the ice storage tank. First, until the water level of the ice storage tank reaches the reference water level, depending on the environment in which the ice storage tank is installed, either the water supply temperature of the water flowing through the external water supply channel or the ambient temperature of the refrigerator, or the water supply Detects both the temperature and the ambient temperature of the refrigerator. As an object to be detected, for example, when the refrigerator is installed indoors and the change in the outside air temperature is relatively small during the operation of the refrigerator, only the supply water temperature may be detected. In addition, when the refrigerator is installed outdoors and the change in the outside air temperature is relatively large, if only the ambient temperature of the refrigerator (outdoor temperature) or both the supply water temperature and the ambient temperature of the refrigerator are detected, Good.
[0020]
It is preferable that the above temperature is always detected using a temperature sensor. In addition, the reference water level and the upper limit water level described later are detected using the above-described water level detection means. As the water level detection means, a known water level detection device such as an electrode rod system, a float system, and a water pressure detection system may be employed. Can be. The temperature sensor and the water level detection means are both connected to the controller via a line.
[0021]
Next, when the water level in the ice storage tank reaches the reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set. Here, setting the upper limit water level means selecting one from a plurality of preset upper limit water levels. Specifically, when detecting only the feedwater temperature, when the detected feedwater temperature is higher than a preset temperature, a lower one of a plurality of preset upper limit water levels is selected, On the other hand, when the detected supply water temperature is lower than the preset temperature, a higher water level is selected from a plurality of preset upper limit water levels.
[0022]
Also, when only the ambient temperature of the refrigerator is detected, when the detected ambient temperature is lower than a preset temperature, a lower one of a plurality of preset upper limit water levels is selected, On the other hand, when the detected ambient temperature is higher than the preset temperature, the higher water level is selected from a plurality of preset upper limit water levels.
[0023]
In addition, when both the supply water temperature and the ambient temperature of the refrigerator are detected, the above methods are combined. Specifically, there are four cases depending on whether the detected feedwater temperature is lower than a preset temperature and whether the detected atmospheric temperature of the refrigerator is higher than a preset temperature. When the temperature is lower than the set temperature and the ambient temperature is higher than the set temperature, the highest water level (Ha) among the four upper limit water levels set in advance is selected, and (2) the water supply temperature is lower than the set temperature; When the ambient temperature is lower than the set temperature, the second highest water level (Hb) is selected from the four upper limit water levels set in advance. (3) When the feed water temperature is higher than the set temperature and the ambient temperature is higher than the set temperature, the third highest water level (Hc) is selected from among the four upper limit water levels set in advance, and When the temperature is higher than the set temperature and the ambient temperature is lower than the set temperature, the fourth highest water level (Hd) (that is, the lowest upper water level) is selected from among four preset upper water levels.
[0024]
Here, in the present invention, the upper limit water level may be Ha> Hb ≧ Hc ≧ Hd. For example, among the above four patterns, the freezing speed of the heat exchanger is the most in the case of the above (1) as compared with the other cases. Since it is late, the upper limit water level is divided into two types, the upper limit water level selected in the case of (1) and the common upper limit water level selected in any of (2), (3) and (4). Is also good.
[0025]
In the present invention, the detected temperature serving as an index when selecting the upper limit water level may be based on only the temperature detected when the water level of the ice storage tank has reached the reference water level, or may be based on the water level of the ice storage tank. Alternatively, the average temperature detected until the water reaches the reference water level may be used as the reference. The former is a suitable criterion when there is almost no temperature change during the ice storage operation, and the latter is a suitable criterion when the temperature changes drastically during the ice storage operation.
[0026]
Then, when the water level of the ice storage tank rises to the upper limit water level set above, the outlet temperature of the heat exchanger is adjusted to a temperature (for example, about 0.2 to 0.3 ° C.) at which supercooling does not occur. Specifically, using the temperature adjusting means provided in the external water supply passage, the normal temperature water and cold water flowing through the water supply passage are mixed to form cold water at a temperature slightly higher than the above temperature, and this is used as a heat exchanger. By supplying to the inlet, the outlet temperature of the heat exchanger is adjusted to a temperature that does not cause supercooling. This temperature adjustment is continued until the water level in the ice storage tank reaches the final water level, and the ice making operation is terminated. Here, examples of the temperature control method by the temperature control means include a method using a flow rate control valve (for example, a motor valve, a proportional control valve), a method by adjusting a flow rate of room temperature water by adjusting a valve opening, and an electric heater. A method of directly adjusting the temperature of normal-temperature water using a heating means may be used.
[0027]
According to the operation control method described above, after the water level in the ice storage tank reaches the upper limit water level, the heat storage medium (water) in a non-supercooled state is supplied to the ice storage tank in the minimum necessary amount, and the heat exchanger The ice storage step ends without freezing of the ice. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the ice storage amount (rate) and to shorten the ice storage time and save energy as compared with the related art.
[0028]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an ice storage type chilled water device to which the operation control method of the present invention is applied.
[0029]
In FIG. 1, the ice storage type chiller is schematically composed of a
[0030]
In the
[0031]
Next, an ice making operation using the ice storage type chilled water device having the above configuration will be described with reference to FIG. First, after water as a heat storage medium is filled up to the lower limit water level (L) of the ice storage tank, the
[0032]
After a while, the temperature of the cold water flowing through the
[0033]
When the ice making progresses and the water level of the
[0034]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, instead of detecting the feed water temperature shown in FIG. 1, the ambient temperature of the condenser constituting the refrigerator (corresponding to the outside air temperature in this embodiment) is detected. The ambient temperature of the refrigerator is detected by using a
[0035]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The embodiment shown in FIG. 5 detects both the supply water temperature and the ambient temperature of the refrigerator (corresponding to the outside air temperature in this embodiment). The operation control method of the ice storage type chilled water device according to the present embodiment is a combination of the first embodiment and the second embodiment (see FIG. 6). Specifically, when the water level in the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the operation control method of the ice storage type chilled water device according to the present invention, after the water level of the ice storage tank reaches the upper limit water level, the non-supercooled heat storage medium (water) is charged into the ice storage tank. ) Is supplied to the minimum required, the ice storage process is completed without freezing the heat exchanger, the amount of ice storage (rate) can be improved, and the ice storage time is shortened to save energy. Can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an ice storage type chilled water device to which an operation control method of the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation control method in the ice storage type chilled water device of FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the ice storage type chilled water device to which the operation control method of the present invention is applied.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation control method in the ice storage type chilled water device of FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of an ice storage type chilled water device to which the operation control method of the present invention is applied.
FIG. 6 is a flowchart showing an operation control method in the ice storage type chilled water device of FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a conventional ice storage type chilled water device.
[Explanation of symbols]
11
Claims (4)
蓄氷時において、前記外部給水路を流通する水の給水温度及び/又は前記冷凍機の雰囲気温度を検知し、
次いで、蓄氷タンクの水位があらかじめ設定された基準水位に達したとき、前記検知された温度に対応した上限水位を設定し、前記蓄氷タンクの水位が上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度を過冷却にならない温度に調節することを特徴とする蓄氷型冷水装置の運転制御方法。A refrigerator, a heat exchanger that superheats the heat storage medium by exchanging heat with the refrigerant discharged from the refrigerator, and the heat storage medium is accommodated and generated by releasing the supercooling of the heat storage medium. An ice storage tank for storing ice, wherein a water supply path connecting the heat exchanger and the ice storage tank is provided with an external water supply path for supplying water from outside; In the operation control method,
At the time of ice storage, detecting a supply temperature of water flowing through the external water supply channel and / or an ambient temperature of the refrigerator,
Next, when the water level of the ice storage tank reaches a preset reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set, and when the water level of the ice storage tank rises to the upper limit water level, An operation control method for an ice storage type chilled water device, comprising adjusting an outlet temperature to a temperature that does not cause supercooling.
蓄氷時において、前記外部給水路を流通する水の給水温度及び/又は前記冷凍機の雰囲気温度を検知し、
次いで、蓄氷タンクの水位があらかじめ設定された基準水位に達したとき、前記検知された温度に対応した上限水位を設定し、前記蓄氷タンクの水位が上限水位まで上昇すると、熱交換器の出口温度を過冷却にならない温度に調節する制御手段を備えたことを特徴とする蓄氷型冷水装置。A refrigerator, a heat exchanger that superheats the heat storage medium by exchanging heat with the refrigerant discharged from the refrigerator, and the heat storage medium is accommodated and generated by releasing the supercooling of the heat storage medium. An ice storage tank for storing ice, an external water supply path interposed between a water supply path connecting the heat exchanger and the ice storage tank to supply water from outside, and a water level detection provided in the ice storage tank Means,
At the time of ice storage, detecting a supply temperature of water flowing through the external water supply channel and / or an ambient temperature of the refrigerator,
Next, when the water level of the ice storage tank reaches a preset reference water level, an upper limit water level corresponding to the detected temperature is set, and when the water level of the ice storage tank rises to the upper limit water level, An ice storage type chilled water device comprising a control means for adjusting an outlet temperature to a temperature that does not cause supercooling.
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