JP2007085672A - 氷蓄熱設備、及び、その運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な氷集積層を蓄熱槽内に形成し得る氷蓄熱設備を提供する。
【解決手段】 蓄熱槽１の貯留冷水Ｃを製氷原水として槽下部から製氷装置Ｘ，３に供給するのに伴い、その製氷装置Ｘ，３により生成される氷粒ａを氷供給口３ｃから蓄熱槽１の貯留冷水Ｃ中に供給することで、その貯留冷水Ｃに浮かぶ氷集積層Ａを蓄熱槽１内に形成して蓄熱槽１に冷熱を蓄熱する氷蓄熱設備を構成するのに、氷集積層Ａの形成初期には、氷供給口３ｃを蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置させて、その上方に氷集積層Ａを形成し、その後、氷集積層Ａの下方近傍に氷供給口３ｃが位置する状態を保つように氷集積層Ａの成長に伴い氷供給口３ｃを漸次的に下方へ移動させる構成にする。
【選択図】 図５

Description

本発明は氷蓄熱設備及びその運転方法に関し、詳しくは、蓄熱槽の貯留冷水を製氷原水として槽下部から製氷装置に供給するのに伴い、その製氷装置により生成される氷粒を氷供給口から前記蓄熱槽の貯留冷水中に供給することで、その貯留冷水に浮かぶ氷集積層を蓄熱槽内に形成して前記蓄熱槽に冷熱を蓄熱する氷蓄熱設備、及び、その運転方法に関する。

従来、この種の氷蓄熱設備において、製氷装置により生成される氷粒を氷供給口から蓄熱槽の貯留冷水中に供給することで、その貯留冷水に浮かぶ氷集積層を蓄熱槽内に形成するのに、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水の水面上方に配置する形式（特許文献１参照）や、氷供給口を蓄熱槽の槽底部に配置する形式（特許文献２，３参照）が提案されており、また、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水中の水面近傍に配置する形式も提案されている（特許文献４〜６参照）。

特開平２−１６６３３０号公報 特開平５−１８３４号公報 特開２００３−２５４５６７号公報 特許第３３００７１４号公報 特開平８−２３３３１３号公報 特開２００４−９３０００号公報

しかし、蓄熱槽における氷充填率を大きくして冷熱の蓄熱量を大きく確保したり、氷集積層を形成した蓄熱運転後の蓄熱槽から取り出す冷水の温度を安定化するなどの観点から、氷集積層は蓄熱槽における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一なものを形成するのが望ましいが、上記の従来設備において、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水の水面上方に配置する形式では、氷供給口から落下供給される氷粒が成長途中の氷集積層の上に山状に積もる為、上記の如き良好な氷集積層（すなわち、蓄熱槽における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層）を形成することが難しく、また、氷供給口を蓄熱槽の槽底部に配置する形式では、氷供給口から貯留冷水中に供給された氷粒が槽底部から長い距離を浮上して成長途中の氷集積層に至るため、製氷装置への供給水を槽底部から取り出すことなどが原因で蓄熱槽内に生じる水流の影響を受け易くて、氷粒が平面視において偏った状態で浮上し易く、この為、やはり上記の如き良好な氷集積層を形成するのが難しい問題があった。

そしてまた、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水中の水面近傍に配置する形式では、貯留冷水の水面で成長する氷集積層の層中に氷供給口が埋まる状態になって、氷供給口からの氷粒吐出（一般には氷粒と水との混合物の吐出）のため実質的に氷供給口を避けた状態の窪みのある氷集積層が形成されることで、ないしは、氷供給口から供給する氷粒の水平方向への拡がり（場合によっては、氷供給口からの氷粒供給そのもの）が成長途中の氷集積層により阻害されることで、やはり上記の如き良好な氷集積層を形成するのが難しい問題があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な氷供給形態を採ることで上記の如き問題を効果的に解消する点にある。

〔１〕本発明の第１特徴構成は氷蓄熱設備に係り、その特徴は、
蓄熱槽の貯留冷水を製氷原水として槽下部から製氷装置に供給するのに伴い、その製氷装置により生成される氷粒を氷供給口から前記蓄熱槽の貯留冷水中に供給することで、その貯留冷水に浮かぶ氷集積層を蓄熱槽内に形成して前記蓄熱槽に冷熱を蓄熱する氷蓄熱設備を構成するのに、
前記氷集積層の形成初期には、前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させて、その上方に前記氷集積層を形成し、その後、前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷集積層の成長に伴い前記氷供給口を漸次的に下方へ移動させる構成にしてある点にある。

つまり、この第１特徴構成によれば、氷集積層の下方に氷供給口を位置させるから、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水の水面上方に配置する形式の如く氷供給口から供給する氷粒が成長途中の氷集積層の上に山状に積もるといったことがなく、また、氷集積層の形成初期を含めて氷集積層の成長（特に厚さ方向の成長）に対し氷集積層の下方近傍に氷供給口が位置する状態を保つようにするから、氷供給口を蓄熱槽の槽底部に配置する形式に比べ、氷供給口から貯留冷水中に供給した氷粒が短い浮上距離で成長途中の氷集積層に至る状態になって、その分、製氷装置への供給水を槽底部から取り出すことなどが原因で蓄熱槽内に生じる水流の影響を受けることの少ない状態で氷粒を浮上させて成長途中の氷集積層に着層させることができる。

そしてまた、氷集積層の形成初期を含めて氷集積層の成長に対し氷集積層の下方近傍に氷供給口が位置する状態を保つようにするから、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水中の水面近傍に配置する形式の如く貯留冷水の水面で成長する氷集積層の層中に氷供給口が埋まる状態になって実質的に氷供給口を避けた状態の窪みのある氷集積層が形成される、ないしは、氷供給口から供給する氷粒の水平方向への拡がり（場合によっては、氷供給口からの氷粒供給そのもの）が成長途中の氷集積層により阻害されるといったことも回避することができる。

すなわち、これらのことから、先述した各形式の従来設備に比べ、設備の運転上で好ましい良好な氷集積層（すなわち、蓄熱槽における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層）をより確実かつ安定的に形成することができ、これにより、氷充填率の向上による冷熱蓄熱量の増大や、氷集積層を形成した蓄熱運転後の蓄熱槽から取り出す冷水の温度の安定化などを一層効果的に達成することができる。

なお、第１特徴構成の実施において、氷供給口は氷粒を水との混合状態で蓄熱槽の貯留冷水中に供給するもの、あるいは、氷粒のみを蓄熱槽の貯留冷水中に供給するもののいずれであってもよく、また、製氷装置として例えば過冷却水の過冷却解除により氷粒を生成する方式の装置を採用する場合には、氷供給口から過冷却水を吐出させる時点で過冷却解除して氷粒を発生させるものにしてもよい。

また、蓄熱槽に貯留する水は、薬剤混合のない単純な水、あるいは、薬剤を混合した水溶液のいずれであってもよい。

〔２〕本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷供給口を下方へ移動させる手段として、
前記氷供給口を形成した氷供給器を前記蓄熱槽内で上下移動させる駆動手段と、前記氷集積層の成長を検出する検出手段と、この検出手段による氷集積層の成長の検出に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを設けてある点にある。

つまり、この第２特徴構成によれば、氷供給口を形成した氷供給器を上記の如き制御手段による駆動手段の制御により移動させることで、氷集積層の下方近傍に氷供給口が位置する状態を保つように氷供給口を氷集積層の成長に伴い漸次的に下方へ移動させる（略言すれば、氷供給口そのものを移動させる）から、氷供給口からの氷粒の供給状態を一定に保ち易く、これにより、前述の如き良好な氷集積層を一層確実かつ安定的に形成することができる。

〔３〕本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷供給口を下方へ移動させる手段として、
複数の前記氷供給口を上下方向に並べて前記蓄熱槽に設けるとともに、それら複数の氷供給口を選択的に氷供給状態と氷供給停止状態とに切り換える切換手段と、前記氷集積層の成長を検出する検出手段と、この検出手段による氷集積層の成長の検出に基づいて前記切換手段を制御する制御手段とを設けてある点にある。

つまり、この第３特徴構成によれば、上下方向に並べて設けた複数の氷供給口を上記の如き制御手段による切換手段の制御により選択的に氷供給状態（蓄熱槽の貯留冷水中に氷粒を供給する状態）にすることで、氷集積層の下方近傍に氷供給口が位置する状態を保つように氷供給口を氷集積層の成長に伴い漸次的に下方へ移動させる（略言すれば、氷供給口そのものの移動ではなく、氷供給状態とする氷供給口を切り換えることにより実質的に氷供給口を移動させる）から、蓄熱槽内を移動させる移動部材（例えば、第２特徴構成における氷供給器など）を要することなく氷供給口を移動させることができて、そのような移動部材の移動に支障を来たすことで設備の運転に支障を来たすといったことを回避することができ、この点で良好かつ安定的な運転を保ち易い設備にすることができる。

なお、第２又は第３特徴構成の実施において、氷集積層の成長を検出する検出手段には、例えば、氷集積層の下面が氷供給口に近付くことによる氷粒供給背圧の変化を検知することで氷集積層の成長を検出する方式のものや、氷集積層の存在による超音波や光線の透過状態の変化を検知することで氷集積層の成長を検出する方式のものなど、種々の検出方式のものを採用することができる。

〔４〕本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷供給口は、氷粒を前記蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出する構成にしてある点にある。

つまり、この第４特徴構成によれば、氷粒を氷供給口から蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出するから、その水平向き吐出により氷粒を蓄熱槽内で水平方向に分散させて浮上させることができ、これにより、氷供給口を平面視で蓄熱槽内の一部箇所に配置する構成を採りながらも、前述の如き良好な氷集積層（蓄熱槽における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層）を確実かつ安定的に形成することができる。

〔５〕本発明の第５特徴構成は、第４特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷供給口は、氷粒を平面視で放射状に分散させて前記蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出する構成にしてある点にある。

つまり、この第５特徴構成によれば、氷粒を氷供給口から蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出するのに、氷粒を平面視で放射状に分散させて蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出するから、その平面視放射状の分散により氷粒を蓄熱槽内で水平方向へ一層効果的に分散させて浮上させることができ、これにより、氷供給口を平面視で蓄熱槽内の一部箇所に配置する構成を採りながらも、前述の如き良好な氷集積層を一層効果的に形成することができる。

〔６〕本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷集積層の成長に伴い漸次的に下方へ移動させる前記氷供給口を平面視で分散させて前記蓄熱槽に複数設けてある点にある。

つまり、この第６特徴構成によれば、氷集積層の成長に伴い漸次的に下方へ移動させる氷供給口を平面視で分散させて蓄熱槽に複数設けるから、平面視の面積が大きい蓄熱槽についても、前述の如き良好な氷集積層を確実かつ安定的に形成することができる。

〔７〕本発明の第７特徴構成は、第１〜第６特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷集積層を前記蓄熱槽内に形成する蓄熱運転の後、前記蓄熱槽の下部から取り出した冷水を負荷装置に供給するとともに、その負荷装置での冷熱消費により昇温した負荷装置からの戻り冷水を前記蓄熱槽の上部に戻す放熱運転を実施するのに、
前記蓄熱槽における貯留冷水の温度が全体的に４℃又はその近傍温度に上昇するまでの間は、前記負荷装置からの戻り冷水を前記蓄熱槽における貯留冷水の水面上方から散水手段により散水する形態で前記蓄熱槽に戻し、
その後は、前記蓄熱運転で下方へ移動させた前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に復帰させた状態で、その氷供給口を通じて前記負荷装置からの戻り冷水を前記蓄熱槽に戻す構成にしてある点にある。

つまり、この第７特徴構成によれば、上記の放熱運転を実施するのに、蓄熱槽における貯留冷水の温度が全体的に４℃又はその近傍温度に上昇するまでの間は、負荷装置での冷熱消費により昇温した負荷装置からの戻り冷水（例えば、１６℃の冷水）を蓄熱槽における貯留冷水の水面上方から散水手段により散水する形態で蓄熱槽に戻すから、先の蓄熱運転で形成した氷集積層が存在する状態（後述の前段放熱運転）では、前述の如き良好な氷集積層（すなわち、蓄熱槽における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層であって、散水した負荷装置からの戻り冷水が氷集積層と十分に熱交換することなく短絡的に槽下部に向かうことを効果的に防止できる氷集積層）を前述第１特徴構成の実施により形成することとも相俟って、その戻り冷水の散水により氷集積層を効率的に融解させることができて、そのことで蓄熱槽における貯留冷水の温度を均一かつ安定的に０℃又はその近傍温度に保つことができ、これにより、蓄熱槽の槽下部から負荷装置に供給する冷水の温度を安定的に０℃又はその近傍温度に保つことができる。

また、それに続き、氷集積層が融解により消滅した状態（後述の過渡放熱運転）では、散水による混合促進とも相俟って、水面上方からの散水により蓄熱槽の上部に戻す負荷装置からの戻り冷水（例えば、１６℃の冷水）と蓄熱槽における貯留冷水（０℃又はその近傍温度の冷水）とを、それらの温度の相違による比重の異なりによりいわゆる完全混合方式で効果的に混合させることができて、そのことで蓄熱槽における貯留冷水の温度を０℃又はその近傍温度から４℃又はその近傍温度まで均一かつ漸次的に上昇させることができ、これにより、蓄熱槽の下部から負荷装置に供給する冷水の温度を０℃又はその近傍温度から４℃又はその近傍温度まで漸次的に上昇させることができて、負荷装置に供給する冷水の急激かつ大きな温度変化を効果的に抑止することができる。

そして、蓄熱槽における貯留冷水の温度が全体的に４℃又はその近傍温度に上昇した後（すなわち、蓄熱槽における貯留冷水が他温度に比べて比重の大きい冷水になった後）は、先の蓄熱運転で下方へ移動させた氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水中の上部に復帰させた状態で、その氷供給口を通じて負荷装置からの戻り冷水を蓄熱槽の上部に戻すから（後述の後段放熱運転）、高温（例えば１６℃）で比重の小さい負荷装置からの戻り冷水を槽内の上側に存在させ、かつ、４℃又はその近傍温度の比重の大きな冷水を槽内の下側に存在させるいわゆる温度成層状態を保って、それら上側冷水と下側冷水との境界を漸次的に下降させる槽内流動形態で、負荷装置への供給冷水を槽下部から取り出すとともに負荷装置からの戻り冷水を槽上部へ戻すことができ、これにより、蓄熱槽における下側の４℃又はその近傍温度の冷水を使い切る（逆言すれば、蓄熱槽が負荷装置からの戻り冷水で満たされる）までの間、蓄熱槽の下部から負荷装置に供給する冷水の温度を４℃又はその近傍温度に安定的に保つことができる。

すなわち、これらのことにより、負荷装置に供給する冷水の温度を効果的に安定化して負荷装置の運転を安定的に行えるようにしながらも、蓄熱槽における氷集積層が保有する潜熱としての冷熱（すなわち、放熱運転の開始後、氷集積層が融解により消滅するまでの蓄熱槽からの取り出し冷熱）と、蓄熱槽における貯留冷水が保有する顕熱としての冷熱（すなわち、氷集積層が融解により消滅した後、蓄熱槽が負荷装置からの戻り冷水で満たされるまでの蓄熱槽からの取り出し冷熱）とを効果的かつ効率的に負荷装置に供給することができる有効冷熱蓄熱量の大きな氷蓄熱設備にすることができる。

また、この第７特徴構成によれば、蓄熱運転で氷集積層の成長に伴い氷供給口を漸次的に下方へ移動させる構成を採りながらも、放熱運転では、その氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水中の上部に復帰させて負荷装置からの戻り冷水の戻し口に兼用する形態を採るから、蓄熱運転で氷集積層の成長に伴い漸次的に下降させる氷供給口とは別に、放熱運転において負荷装置からの戻り冷水を蓄熱槽の上部に戻す専用の冷水戻し口を設けるのに比べ、設備の構造を簡素化することができて、設備コストを安価にするとともに設備の製作及びメンテナンスを容易にすることができる。

〔８〕本発明の第８特徴構成は、第１〜第７特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記氷集積層を形成する蓄熱運転において、前記氷供給口からの氷粒供給による前記氷集積層の形成に先立ち、前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させた状態で、その氷供給口を通じ前記蓄熱槽における貯留冷水を冷熱源装置に供給して４℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水を前記蓄熱槽の下部に戻し、
その後、前記蓄熱槽の上部における貯留冷水の温度が４℃又はその近傍温度に低下すると、前記蓄熱槽の下部から取り出した冷水を冷熱源装置に供給して０℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置する前記氷供給口を通じて前記蓄熱槽に戻す状態に切り換え、
さらにその後、前記蓄熱槽の下部における貯留冷水の温度が０℃又はその近傍温度に低下したとき、前記氷供給口からの氷粒供給による前記氷集積層の形成に移行する構成にしてある点にある。

つまり、この第８特徴構成によれば、氷集積層を形成する蓄熱運転において、氷供給口からの氷粒供給による氷集積層の形成に先立ち、先ず、氷供給口を蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させた状態で、その氷供給口を通じ蓄熱槽における貯留冷水を冷熱源装置に供給して４℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水を蓄熱槽の下部に戻すから（後述の前段蓄熱運転）、蓄熱槽の上部における貯留冷水の温度が４℃又はその近傍温度に低下するまでの間（すなわち、冷熱源装置で４℃又はその近傍温度に冷却した冷水により蓄熱槽が満たされるまでの間）、冷熱源装置で冷却した４℃又はその近傍温度の比重の大きな冷水を槽内の下側に存在させ、かつ、未だ冷却しておらず高温で比重の小さな冷水を槽内の上側に存在させるいわゆる温度成層状態を保って、それら下側冷水と上側貯留水との境界を漸次的に上昇させる槽内流動形態で、冷熱源装置により冷却した４℃又はその近傍温度の冷水が保有する冷熱（顕熱）を蓄熱槽に対し効率的に蓄熱することができる。

また、その後、蓄熱槽の上部における貯留冷水の温度が４℃又はその近傍温度に低下すると、蓄熱槽の下部から取り出した冷水を冷熱源装置に供給して０℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水を蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置する氷供給口を通じて蓄熱槽に戻す状態に切り換えるから（後述の過渡蓄熱運転）、蓄熱槽の下部における貯留冷水の温度が０℃又はその近傍温度に低下するまでの間（すなわち、冷熱源装置で冷却した０℃又はその近傍温度の冷水により蓄熱槽が満たされるまでの間）、４℃又はその近傍温度の比重の大きな冷水を槽内の下側に存在させ、かつ、冷熱源装置で冷却した０℃又はその近傍温度の比重の小さな冷水を槽内の上側に存在させるいわゆる温度成層状態を保って、それら下側冷水と上側冷水との境界を漸次的に下降させる槽内流動形態で、冷熱源装置により冷却した０℃又はその近傍温度の冷水が保有する冷熱（顕熱）を蓄熱槽に対し効率的に蓄熱することができる。

そして、その後、蓄熱槽の下部における貯留冷水の温度が０℃又はその近傍温度に低下したとき、氷供給口からの氷粒供給による氷集積層の形成に移行するから（後述の後段蓄熱運転）、蓄熱運転の全体として、顕熱としての冷熱（すなわち、冷熱源装置により冷却した冷水の保有冷熱）を蓄熱槽に蓄熱することと、それに続き、潜熱としての冷熱（すなわち、氷集積層の保有潜熱としての冷熱）を蓄熱槽に蓄熱することとを極めて効率的かつ能率良く行うことができる。

また、この第８特徴構成によれば、蓄熱運転において氷供給口を、冷熱源装置に供給する貯留冷水の取出口と、冷熱源装置からの戻り冷水の戻し口と、氷粒を貯留冷水中に供給する本来の氷供給口との三者に兼用する形態を採るから、これら三者の口として各別の専用口を設けるのに比べ、設備の構造を簡素化することができて、設備コストを安価にするとともに設備の製作及びメンテナンスを容易にすることができる。

なお、第８特徴構成の実施において、４℃又はその近傍温度の冷水を生成する冷熱源装置と０℃又はその近傍温度の冷水を生成する冷熱源装置とは、共通の冷熱源装置あるいは各別の冷熱源装置のいずれであってもよく、また、０℃又はその近傍温度の冷水を生成する冷熱源装置と氷粒を生成する製氷装置も、共通の装置あるいは各別の装置のいずれであってもよい。

〔９〕本発明の第９特徴構成は氷蓄熱設備の運転方法に係り、その特徴は、
蓄熱槽の貯留冷水を製氷原水として槽下部から製氷装置に供給するのに伴い、その製氷装置により生成される氷粒を氷供給口から前記蓄熱槽の貯留冷水中に供給することで、その貯留冷水に浮かぶ氷集積層を蓄熱槽内に形成して前記蓄熱槽に冷熱を蓄熱するのに、
前記氷集積層の形成初期には、前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させて、その上方に前記氷集積層を形成し、その後、前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷集積層の成長に伴い前記氷供給口を漸次的に下方へ移動させる点にある。

つまり、この第９特徴構成の設備運転方法によれば、第１特徴構成の氷蓄熱設備により得られる前述の効果と同様、氷供給口から供給する氷粒が成長途中の氷集積層の上に山状に積もるといったがなく、また、氷供給口から貯留冷水中に供給した氷粒が短い浮上距離で成長途中の氷集積層に至る状態になって、その分、製氷装置への供給水を槽底部から取り出すことなどが原因で蓄熱槽内に生じる水流の影響を受けることの少ない状態で氷粒を浮上させて成長途中の氷集積層に着層させることができる。

そしてまた、貯留水の水面で成長する氷集積層の層中に氷供給口が埋まる状態になって実質的に氷供給口を避けた状態の窪みのある氷集積層が形成される、ないしは、氷供給口から供給する氷粒の水平方向への拡がり（場合によっては、氷供給口からの氷粒供給そのもの）が成長途中の氷集積層により阻害されるといったことも回避することができ、これらのことから、設備の運転上で好ましい良好な氷集積層（すなわち、蓄熱槽における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層）を確実かつ安定的に形成することができて、氷充填率の向上による冷熱蓄熱量の増大や、氷集積層を形成した蓄熱運転後の蓄熱槽から取り出す冷水の温度の安定化などを効果的に達成することができる。

なお、第１特徴構成と同様、第９特徴構成の実施において、氷供給口は氷粒を水との混合状態で蓄熱槽の貯留冷水中に供給するもの、あるいは、氷粒のみを蓄熱槽の貯留冷水中に供給するもののいずれであってもよく、また、例えば製氷装置として過冷却水の過冷却解除により氷粒を生成する方式の装置を採用する場合には、氷供給口から過冷却水を吐出させる時点で過冷却解除して氷粒を発生させるものにしてもよい。

また、蓄熱槽に貯留する水は、薬剤混合のない単純な水、あるいは、薬剤を混合した水溶液のいずれであってもよい。

図１は空調用の氷蓄熱設備を示し、１は冷水Ｃとともに氷を貯留する蓄熱槽であり、この蓄熱槽１内の下部には、槽内貯留冷水Ｃの取り出し及び槽内への冷水Ｃの戻しに用いる下部出入器２を設け、また、蓄熱槽１内の上部で下部出入器２のほぼ直上方には、同じく槽内貯留冷水Ｃの取り出し及び槽内への冷水Ｃの戻しに用いるとともに、氷供給器として槽内への氷の供給に用いる上部出入器３を設けてある。

下部出入器２及び上部出入器３は、図２に示す如く、ほぼ同構造のものであり、平行に配置した上下二枚の円板状部材２ａ，３ａの間の隙部に対して、上部又は下部の出入管４，５を一方の円板状部材２ａ，３ａの中心部で開口させるとともに、それら二枚の円板状部材２ａ，３ａの外周縁どうしにわたる多孔板２ｂ，３ｂを円板状部材２ａ，３ａの全周にわたらせて張設し、この多孔板２ｂ，３ｂの張設部（厳密には多孔板２ｂ，３ｂにおける多数の孔）を槽内に対する出入口２ｃ，３ｃとする構造にしてある。

すなわち、槽内への冷水Ｃの戻しについては、出入管４，５を通じて戻る冷水Ｃを下部出入器２又は上部出入器３における出入口２ｃ，３ｃから平面視で放射状に分散させて槽内の貯留冷水Ｃ中へ水平向きに吐出し、一方、槽内冷水Ｃの取り出しについては、槽内の貯留冷水Ｃを下部出入器２又は上部出入器３における出入口２ｃ，３ｃから平面視で均等に吸入して出入管４，５に導くようにしてある。

下部出入器２及びそれに接続した下部出入管４は槽内において固設してあり、これに対し、上部出入器３に接続した上部出入管５の縦配管部５ａは、その長手方向（すなわち上下方向）に伸縮自在な管にし、この縦配管部５ａの伸縮により槽内における上部出入器３の上下移動を許容する。

そして、上部出入器３には、蓄熱槽１の上方から槽内に垂下した棒状連動部材６の下端を連結し、蓄熱槽１の上方には、この棒状連動部材６をラックピニオン機構などを介して上下移動させる駆動装置７を設けてあり、この駆動装置７により棒状連動部材６を上下に駆動移動させることで上部出入器３を図中実線で示す状態と一点鎖線で示す状態とにわたり槽内で上下移動させるようにしてある。

８は冷凍機９の吸熱部と熱源熱交換器１０との間においてブラインＢをブラインポンプ１１により循環させるブライン循環路、１２は冷凍機９の放熱部と冷却塔１３との間において冷却水ＣＷを冷却水ポンプ１４により循環させる冷却水循環路、１５は蓄熱槽１と熱源熱交換器１０との間において冷水Ｃを熱源側冷水ポンプ１６により循環させる熱源側冷水循環路であり、下部出入器２に接続した下部出入管４は熱源側冷水循環路１５の往路１５ａを通じて熱源熱交換器１０の冷水入口１０ａに接続し、上部出入器３に接続した上部出入管５は熱源側冷水循環路１５の復路１５ｂを通じて熱源熱交換器１０の冷水出口１０ｂに接続してある。

また、この熱源側冷水循環路１５には、下部出入器２に接続した下部取水管４を熱源熱交換器１０の冷水入口１０ａに代えて冷水出口１０ｂに連通させ、かつ、上部出入器３に接続した上部出入管５を熱源熱交換器１０の冷水出口１０ｂに代えて冷水入口１０ａに連通させた状態で、冷水Ｃを蓄熱槽１と熱源熱交換器１０との間において同じく熱源側冷水ポンプ１６により循環させるための２本の切換用バイパス路１５ｃ，１５ｄ、及び、切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ５を装備してある。

つまり、この熱源側冷水循環路１５では、下部出入器２−往路１５ａ−熱源熱交換器１０−復路１５ｂ−上部出入器３の順に冷水Ｃを循環させる正転循環（図４参照）と、上部出入器３−切換用バイパス路１５ｃ−熱源熱交換器１０−切換用バイパス路１５ｄ−下部出入器２の順に冷水Ｃを循環させる逆転循環（図３参照）との選択的な実施を可能にしてある。

一方、蓄熱槽１における槽内水面の上方には、その槽内水面のほぼ全体に対して均一に散水する散水器１７を装備してあり、この散水器１７は散水用給水管１８を介して上部出入管５と並列の状態で熱源側冷水循環路１５の復路１５ｂに接続し、散水用給水管１８及び上部出入管５には、それらを開閉する切換用開閉弁Ｖ６，Ｖ７を装備してある。

また、熱源側冷水循環路１５の往路１５ａには、２本のバイパス路１５ｃ，１５ｄの接続部よりも蓄熱槽１寄りの箇所において空調機やファンコイルユニットなどの負荷装置１９に対する負荷側冷水循環路２０の往路２０ａを接続し、熱源側冷水循環路１５の復路１５ｂには、２本のバイパス路１５ａ，１５ｂの接続部と散水用給水管１８の分岐部との間において負荷側冷水循環路２０の復路２０ｂを接続してあり、これら負荷側冷水循環路２０の往路２０ａ及び復路２０ｂには、それらを開閉する切換用開閉弁Ｖ８，Ｖ９を熱源側冷水循環路１５に対する接続部近傍において装備し、また、負荷側冷水循環路２０の往路２０ａには、負荷側冷水循環路２０を通じて負荷装置１９と蓄熱槽１との間で冷水Ｃを循環させる負荷側冷水ポンプ２１を装備してある。

２２ａ〜２２ｃは蓄熱槽１の下部、上下中間部、上部の夫々における貯留冷水Ｃの温度ｔａ，ｔｂ，ｔｃを検出する第１〜第３温度センサ、２３は熱源熱交換器１０の冷水出口１０ｂにおける冷水温度ｔｏを検出する第４温度センサ、２４は上部出入管５の管内水圧ｐを検出する圧力センサ、２５は棒状連動部材６の下方への延出長Ｌを検出するストロークセンサ、２６はこれらセンサの検出情報に基づき切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ９の開閉操作や各装置の発停操作などを実行する制御器であり、具体的には、この制御器２６は次の（イ）〜（ヘ）の制御を実行する。

なお、図３〜図１０において、各切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ９のうち白抜きのものは開弁状態を示し、黒塗りのものは閉弁状態を示す。

（イ）前段蓄熱運転
設定蓄熱開始時刻Ｔ１になると、先の放熱運転の完了で例えば１６℃の高温冷水Ｃが蓄熱槽１内に満たされた図１０に示す如き状態から、図３に示す如く、上部出入器３を蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置させた状態で、切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ９の開閉操作及び熱源側冷水ポンプ１６の運転により熱源側冷水循環路１５において前記の逆転循環を実施するとともに、冷凍機９、ブラインポンプ１１、冷却塔１３、冷却水ポンプ１４を運転する。

また、熱源側冷水循環路１５での逆転循環において、熱源熱交換器１０の冷水出口１０ｂにおける冷水温度ｔｏが第１設定温度ｔ１（本例ではｔ１＝４℃）になるように、第４温度センサ２３により検出される出口冷水温度ｔｏに基づき冷凍機９の出力を調整する。

つまり、この前段蓄熱運転では、上部出入器３を蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置させた状態で、その上部出入器３の出入口３ｃを通じ蓄熱槽１における高温冷水Ｃ（１６℃）を熱源熱交換器１０に供給して冷凍機９による冷却ブラインＢとの熱交換により第１設定温度ｔ１に冷却し、その冷却した第１設定温度ｔ１の冷水Ｃ（４℃）を下部出入器２の出入口２ｃから平面視で放射状に分散させて蓄熱槽１における下部の貯留冷水Ｃ中へ水平向きに吐出し、これにより、第３温度センサ２２ｃにより検出される蓄熱槽上部の貯留冷水温度ｔｃが第１設定温度ｔ１に低下するまでの間（すなわち、熱源熱交換器１０で第１設定温度ｔ１に冷却した冷水Ｃ（４℃）により蓄熱槽１が満たされるまでの間）、熱源熱交換器１０で第１設定温度ｔ１に冷却した比重の大きな冷水Ｃ（４℃）を槽内の下側に存在させ、かつ、未だ第１設定温度ｔ１に冷却していない比重の小さな冷水Ｃ（１６℃）を槽内の上側に存在させる温度成層状態を保って、それら下側冷水Ｃ（４℃）と上側冷水Ｃ（１６℃）との境界Ｋを漸次的に上昇させる槽内流動形態で、熱源熱交換器１０により冷却した第１設定温度ｔ１の冷水Ｃ（４℃）が保有する冷熱（顕熱）を蓄熱槽１に蓄熱する。

（ロ）過渡蓄熱運転
上記の前段蓄熱運転において第３温度センサ２２ｃにより検出される蓄熱槽上部の貯留冷水温度ｔｃが第１設定温度ｔ１に低下する（すなわち、熱源熱交換器１０で第１設定温度ｔ１に冷却した冷水Ｃ（４℃）により蓄熱槽１が満たされた状態になる）と、図４に示す如く、上部出入器３を引き続き蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置させた状態で、切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ９の開閉操作及び熱源側冷水ポンプ１６の運転により熱源側冷水循環路１５において前記の正転循環を実施するとともに、冷凍機９、ブラインポンプ１１、冷却塔１３、冷却水循環ポンプ１４を引き続き運転する。

また、熱源側冷水循環路１５での正転循環において、熱源熱交換器１０の冷水出口１０ｂにおける冷水温度ｔｏが第２設定温度ｔ２（本例ではｔ２＝０℃）になるように、第４温度センサ２３により検出される出口冷水温度ｔｏに基づき冷凍機９の出力を調整する。

つまり、この過渡蓄熱運転では、下部出入器２の出入口２ｃを通じて蓄熱槽１の下部から取り出した冷水Ｃ（４℃）を熱源熱交換器１０に供給して冷凍機９による冷却ブラインＢとの熱交換により第２設定温度ｔ２に冷却し、その冷却した第２設定温度ｔ２の冷水Ｃ（０℃）を蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置する上部出入器３の出入口３ｃから平面視で放射状に分散させて蓄熱槽１における上部の貯留冷水Ｃ中へ水平向きに吐出し、これにより、第１温度センサ２２ａにより検出される蓄熱槽下部の貯留冷水温度ｔａが第２設定温度ｔ２に低下するまでの間（すなわち、熱源熱交換器１０で第２設定温度ｔ２に冷却した冷水Ｃ（０℃）により蓄熱槽１が満たされるまでの間）、熱源熱交換器１０で第２設定温度ｔ２に冷却した比重の小さな冷水Ｃ（０℃）を槽内の上側に存在させ、かつ、未だ第２設定温度ｔ２に冷却していない比重の大きな冷水Ｃ（４℃）を槽内の下側に存在させる温度成層状態を保って、それら上側冷水Ｃ（０℃）と下側冷水Ｃ（４℃）との境界Ｋを漸次的に下降させる槽内流動形態で、熱源熱交換器１０により冷却した第２設定温度ｔ２の冷水Ｃ（０℃）が保有する冷熱（顕熱）を蓄熱槽１に蓄熱する。

（ハ）後段蓄熱運転
上記の過渡蓄熱運転において第１温度センサ２２ａにより検出される蓄熱槽下部の貯留冷水温度ｔａが第２設定温度ｔ２に低下する（すなわち、熱源熱交換器１０で第２設定温度ｔ２に冷却した冷水Ｃ（０℃）により蓄熱槽１が満たされた状態になる）と、図５に示す如く、上部出入器３を蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部から漸次的に下降させながら、熱源側冷水循環路１５において正転循環を継続するとともに、冷凍機９、ブラインポンプ１１、冷却塔１３、冷却水ポンプ１４を引き続き運転する。

また、熱源側冷水循環路１５での正転循環において、熱源熱交換器１０の冷水出口１０ｂにおける冷水温度ｔｏが氷点下の第３設定温度ｔ３（本例ではｔ３＝−２℃）になるように、第４温度センサ２３により検出される出口冷水温度ｔｏに基づき冷凍機９の出力を調整する。

つまり、この後段蓄熱運転では、下部出入器２の出入口２ｃを通じて蓄熱槽１の下部から取り出した冷水Ｃ（０℃）を熱源熱交換器１０に供給して冷凍機９による冷却ブラインＢとの熱交換により氷点下の第３設定温度ｔ３に冷却し、その冷却した第３設定温度ｔ３の過冷却水Ｃ（−２℃）を上部出入器３の出入口３ｃから蓄熱槽１の貯留冷水Ｃ中に戻すが、この際、上部出入器３に張設した多孔板３ｂへの過冷却水Ｃ（−２℃）の衝突により過冷却を解除して、その過冷却水Ｃ（−２℃）を０℃の冷水Ｃとそれに含まれる多数の氷粒ａとに変化させることで、それら多数の氷粒ａを浮上させて貯留冷水Ｃ（０℃）に浮かぶ氷集積層Ａを蓄熱槽１内に形成し、これにより、多数の氷粒ａの保有冷熱（主に融解潜熱）を蓄熱槽１に蓄熱する。

また、氷集積層Ａを蓄熱槽１内に形成するのに、０℃の冷水Ｃと多数の氷粒ａとの混合物を上部出入器３の出入口３ｃから平面視で放射状に分散させて蓄熱槽１の貯留冷水Ｃ中へ水平向きに吐出することで、それら多数の氷粒ａを平面視において蓄熱槽１内に広く均等に分散させた状態で浮上させるようにするとともに、上部出入器３を貯留冷水Ｃ中の上部から漸次的に下降させることで、氷集積層Ａの成長に対し上部出入器３の出入口３ｃ（すなわち、氷供給口）が氷集積層Ａの下方近傍に位置する状態を保つようにし、これらのことにより、蓄熱槽１における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層Ａを蓄熱槽１内に形成する。

そして、ストロークセンサ２５により検出される棒状連動部材６の下方延出長Ｌが設定上限長Ｌｓに至ったとき（すなわち、図６に示す如く所要厚さの氷集積層Ａが蓄熱槽１内に形成されたとき）、後段蓄熱運転を終了して蓄熱運転の全てを完了し、この状態で設定空調開始時刻Ｔ２に至るのを待つ。

なお、上部出入器３の下降については、圧力センサ２４により検出される上部出入管５の管内水圧ｐが設定閾水圧ｐｓを上回ると、その検出管内水圧ｐが設定閾水圧ｐｓを下回る状態になるまで所定の小さな速度で上部出入器３を下降させるように駆動装置７を制御する構成にしてあり、また、設定閾水圧ｐｓとしては、氷集積層Ａの成長により氷集積層Ａの下面部が上部出入器３の出入口３ｃに近付くことで上部出入器３の出入口３ｃからの混合物（０℃の冷水とそれに含まれる多数の氷粒ａ）の吐出抵抗が増大したときの上部出入管５の管内水圧（換言すれば、氷粒供給背圧）を用いてあり、これにより、氷集積層Ａの成長に対し上部出入器３の出入口３ｃ（氷供給口）が氷集積層Ａの下方近傍に位置する状態を保つように上部出入器３を漸次的に下降させる。

（ニ）前段放熱運転
設定空調開始時刻Ｔ２になると、先の蓄熱運転の完了で低温冷水Ｃ（０℃）と所要厚さの氷集積層Ａとが蓄熱槽１内に存在する図６に示す状態から、図７に示す如く、切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ９の開閉操作及び負荷側冷水ポンプ２１の運転により、蓄熱槽１における冷水Ｃを下部出入器２−負荷側冷水循環路２０の往路２０ａ−負荷装置１９−負荷側冷水循環路２０の復路２０ｂ−散水器１７の順に循環させる。

つまり、この前段放熱運転では、氷集積層Ａとともに蓄熱槽１内に存在する冷水Ｃ（０℃）を下部出入器２の出入口２ｃを通じ負荷装置１９に供給し、そして、負荷装置１９での冷熱消費により昇温した負荷装置１９からの戻り冷水Ｃ（例えば１６℃の冷水）を散水器１７により氷集積層Ａに対し散水する形態で蓄熱槽１に戻すが、前述の如く蓄熱槽１における平面視の占有面積が大きくて厚さが均一な氷集積層Ａ（すなわち、散水した戻り冷水Ｃが氷集積層Ａと十分に熱交換することなく短絡的に蓄熱槽１の下部に向かうことを効果的に防止できる氷集積層）を形成することとも相俟って、負荷装置１９からの戻り冷水Ｃ（１６℃）の散水により氷集積層Ａを効率的に融解させ、これにより、蓄熱槽１における貯留冷水Ｃの温度を均一かつ安定的に０℃に保って、負荷装置１９に供給する冷水Ｃの温度を安定的に０℃に保つ。

（ホ）過渡放熱運転
この過渡放熱運転は、上記の前段放熱運転において氷集積層Ａが融解により消滅すると、制御器２６による切換操作を伴うことなく自ずと前段放熱運転から移行する運転であり、この過渡放熱運転では、図８に示す如く、先の前段放熱運転に引き続き、蓄熱槽１における冷水Ｃを下部出入器２−負荷側冷水循環路２０の往路２０ａ−負荷装置１９−負荷側冷水循環路２０の復路２０ｂ−散水器１７の順に循環させる。

つまり、先の前段放熱運転において氷集積層Ａが融解により消滅すると、蓄熱槽１における貯留冷水Ｃは負荷装置１９からの戻り冷水Ｃのため０℃を上回るようになるが、この過渡放熱運転では、氷集積層Ａの融解による消滅後、第１〜第３温度センサ２２ａ〜２２ｃにより検出される蓄熱槽下部の貯留冷水温度ｔａ，蓄熱槽上下中間部の貯留冷水温度ｔｂ，蓄熱槽上部の貯留冷水温度ｔｃの夫々がほぼ前記の第１設定温度ｔ１（本例ではｔ１＝４℃）に上昇するまでの間、負荷装置１９からの戻り冷水Ｃ（１６℃）を散水器１７による散水で蓄熱槽１の上部に戻すことにより、その散水による混合促進とも相俟って、負荷装置１９からの戻り冷水Ｃ（１６℃）と蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ（０℃）とを、それらの温度の相違による比重の異なりにより完全混合方式で効果的に混合させ、これにより、蓄熱槽１における貯留冷水Ｃの温度をほぼ０℃からほぼ４℃まで均一かつ漸次的に上昇させて、負荷装置１９に供給する冷水Ｃの急激かつ大きな温度変化を防止する。

（ヘ）後段放熱運転
上記の過渡放熱運転において第１〜第３温度センサ２２ａ〜２２ｃにより検出される蓄熱槽下部の貯留冷水温度ｔａ，蓄熱槽上下中間部の貯留冷水温度ｔｂ，蓄熱槽上部の貯留冷水温度ｔｃの夫々がほぼ前記の第１設定温度ｔ１（本例ではｔ１＝４℃）に上昇すると、図９に示す如く、上部出入器３を蓄熱槽１における貯留冷水Ｃの上部に復帰させた状態で、切換用開閉弁Ｖ１〜Ｖ９の開閉操作及び負荷側冷水ポンプ２１の運転により、蓄熱槽１における冷水Ｃを下部出入器２−負荷側冷水循環路２０の往路２０ａ−負荷装置１９−負荷側冷水循環路２０の復路２０ｂ−上部出入器３の順に循環させる。

つまり、この後段放熱運転では、下部出入器２の出入口２ｃを通じて蓄熱槽１における下部の冷水Ｃ（４℃）を負荷装置１９に供給し、そして、負荷装置１９での冷熱消費により昇温した負荷装置１９からの戻り冷水Ｃ（１６℃）を蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に復帰させた上部出入器３の出入口３ｃから平面視で放射状に分散させて蓄熱槽上部の貯留冷水Ｃ中へ水平向きに吐出することにより、高温で比重の小さな負荷装置１９からの戻り冷水Ｃを槽内の上側に存在させ、かつ、比重の大きな４℃の冷水Ｃを槽内の下側に存在させる温度成層状態を保って、それら下側冷水Ｃ（４℃）と上側冷水Ｃ（１６℃）との境界Ｋを漸次的に下降させる槽内流動形態で、負荷装置１９への供給冷水Ｃを蓄熱槽１の下部から取り出すようにし、これにより、図１０に示す如く蓄熱層１における下側の冷水（４℃）を使い切る（逆言すれば、負荷装置１９からの戻り冷水（１６℃）により蓄熱槽１が満たされる）までの間、負荷装置１９に供給する冷水Ｃの温度をほぼ４℃に安定的に保つ。

以上要するに、本実施形態において、ブライン系装置８〜１１及び冷却水系装置１２〜１４は、蓄熱槽１の貯留冷水Ｃを冷却する冷熱源装置Ｘを構成し、また、この冷熱源装置Ｘと上部出入器３とは、蓄熱槽１の貯留冷水Ｃを製氷原水として蓄熱槽１に供給する氷粒ａを過冷却解除方式により生成する製氷装置を構成する。

そして、上部出入器３の出入口３ｃは蓄熱槽１の貯留冷水Ｃ中に氷粒ａを供給する氷供給口を構成し、本実施形態の氷蓄熱設備では、貯留冷水Ｃに浮かぶ氷集積層Ａを蓄熱槽１内に形成するのに、氷集積層Ａの形成初期には、氷供給口３ｃを蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置させて、その上方に氷集積層Ａを形成し、その後、氷集積層Ａの下方近傍に氷供給口３ｃが位置する状態を保つように氷集積層Ａの成長に伴い氷供給口３ｃを漸次的に下方へ移動させる構成にしてある。

また、氷集積層Ａの下方近傍に氷供給口３ｃが位置する状態を保つように氷供給口３ｃを下方へ移動させる手段として、駆動装置７は、氷供給口３ｃを形成した氷供給器３（上部出入器）を蓄熱槽１内で上下移動させる駆動手段を構成し、圧力センサ２４は、氷集積層Ａの成長を検出する検出手段を構成し、制御器２６は、この検出手段２４による氷集積層Ａの成長の検出に基づいて駆動手段７を制御する制御手段を構成する。

そしてまた、本実施形態の氷蓄熱設備では、蓄熱運転を行うのに、氷供給口３ｃからの氷粒供給による氷集積層Ａの形成に先立ち、氷供給口３ｃを蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置させた状態で、その氷供給口３ｃを通じ蓄熱槽１における貯留冷水Ｃを冷熱源装置Ｘに供給して４℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水Ｃを蓄熱槽１の下部に戻す前段蓄熱運転を実施し、その後、その前段蓄熱運転において蓄熱槽１の上部における貯留冷水Ｃの温度ｔｃが４℃又はその近傍温度に低下すると、蓄熱槽１の下部から取り出した冷水Ｃを冷熱源装置Ｘに供給して０℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水Ｃを蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に位置する氷供給口３ｃを通じて蓄熱槽１に戻す過渡蓄熱運転に切り換え、さらにその後、その過渡蓄熱運転において蓄熱槽１の下部における貯留冷水Ｃの温度ｔａが０℃又はその近傍温度に低下したとき、氷供給口３ｃからの氷粒供給により氷集積層Ａを形成する後段蓄熱運転に移行する構成にしてある。

また、蓄熱運転の後、蓄熱槽１の下部から取り出した冷水Ｃを負荷装置１９に供給するとともに、その負荷装置１９での冷熱消費により昇温した負荷装置１９からの戻り冷水Ｃを蓄熱槽１の上部に戻す放熱運転を行うのに、蓄熱槽１における貯留冷水Ｃの温度ｔａ〜ｔｃが全体的に４℃又はその近傍温度に上昇するまでの間は、負荷装置１９からの戻り冷水Ｃを蓄熱槽１における貯留冷水Ｃの水面上方から散水手段１７により散水する形態で蓄熱槽１に戻す前段放熱運転と過渡放熱運転とを実施し、その後は、蓄熱運転で下方へ移動させた氷供給口３ｃを蓄熱槽１における貯留冷水Ｃ中の上部に復帰させた状態で、その氷供給口３ｃを通じて負荷装置１９からの戻り冷水Ｃを蓄熱槽１に戻す後段放熱運転を行う構成にしてある。

〔別の実施形態〕
次に本発明の別実施形態を列記する。
前述の実施形態では、氷集積層Ａの下方近傍に氷供給口３ｃ（上部出入器３の出入口）が位置する状態を保つように氷集積層Ａの成長に伴い氷供給口３ｃを下方へ移動させるのに、氷供給口３ｃを形成した氷供給器３（上部出入口）を駆動手段７により下方へ移動させることで氷供給口３ｃを下方へ移動させるようにしたが、これに代え、図１１に示す如く、複数の氷供給口３ｃを上下方向に並べて蓄熱槽１に設けるとともに、それら複数の氷供給口３ｃを選択的に氷供給状態（貯留冷水Ｃ中へ氷粒ａを供給する状態）と氷供給停止状態とに切り換える弁などの切換手段Ｖ７と、氷集積層Ａの成長を検出する前述圧力センサなどの検出手段２４と、この検出手段２４による氷集積層Ａの成長の検出に基づいて切換手段Ｖ７を制御する前述制御器の如き制御手段２６とを設け、この制御手段２６による切換手段Ｖ７の制御により、氷供給状態とする氷供給口３ｃを順次、下方の氷供給口３ｃに移行させることで、実質的に氷供給口３ｃを下方へ移動させる構成にしてもよい。

また、氷供給口３ｃを形成した複数の氷供給器３を上下方向に並べて蓄熱槽１に設けるとともに、それら氷供給器３各々の氷供給口３ｃを選択的に氷供給状態と氷供給停止状態とに切り換える弁などの切換手段と、それら氷供給器３の各々を上下方向に移動させる駆動手段と、氷集積層Ａの成長の検出に基づき、それら切換手段及び駆動手段を制御する制御手段を設け、これにより、氷供給状態とする氷供給口３ｃの選択的な切り換えと各氷供給器３の下方への移動との組み合わせをもって、実質的に氷供給口３ｃを下方へ移動させる構成にしてもよい。

前述の実施形態では、蓄熱槽１内に１つの氷供給口３ｃを設ける構成を示したが、これに代え、氷集積層Ａの成長に伴い漸次的に下方へ移動させる氷供給口３ｃを図１２に示す如く平面視で分散させて蓄熱槽１に複数設けるようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、蓄熱槽１を一槽だけ設ける構成を示したが、これに代え、図１３に示す如く、複数の蓄熱槽１を並列的に設け、これら蓄熱槽１の夫々に、氷集積層Ａの成長に伴い漸次的に下方へ移動させる氷供給口３ｃを装備する構成にしてもよい。

前述の実施形態では、氷供給口３ｃを上部冷水取出口や上部冷水戻し口として兼用する例を示したが、これら上部冷水取出口や上部冷水戻し口として氷供給口とは別の専用口を設けるようにしてもよい。

また、氷供給口３ｃは、氷粒ａを平面視で放射状に分散させて貯留冷水Ｃ中へ水平向きに吐出させる構造に限らず、氷粒ａを水平一方向ないし互いに逆向きの水平二方向に向けて貯留冷水Ｃ中へ吐出させる構造などであってもよく、その具体的構造は種々の変更が可能である。

本発明の実施において、氷粒ａを生成する製氷装置は過冷却解除方式の製氷装置に限られるものではなく、例えば、層状の氷を削って氷粒を生成する方式のものや、塊状の氷を砕いて氷粒を生成する方式のものなどであってもよい。

前述の実施形態では、蓄熱槽１に蓄熱した冷熱を空調に用いる例を示したが、本発明の実施において、蓄熱槽１に蓄熱した冷熱の用途は空調に限られるものではなく、物品の冷却など、どのような用途であってもよい。

氷蓄熱設備の全体構成を示す図 出入器の斜視図 前段蓄熱運転の運転形態を示す図 過渡蓄熱運転の運転形態を示す図 後段蓄熱運転の運転形態を示す図 蓄熱運転の完了状態を示す図 前段放熱運転の運転形態を示す図 過渡放熱運転の運転形態を示す図 後段放熱運転の運転形態を示す図 放熱運転の完了状態を示す図 別実施形態を示す設備構成図 別実施形態を示す蓄熱槽の平面図 別実施形態を示す蓄熱槽の側面図

符号の説明

１ 蓄熱槽
Ｃ 冷水
Ｘ，３ 製氷装置
ａ 氷粒
３ｃ 氷供給口
Ａ 氷集積層
３ 氷供給器
７ 駆動手段
２４ 検出手段
２６ 制御手段
Ｖ７ 切換手段
１９ 負荷装置
１７ 散水手段
Ｘ 冷熱源装置

Claims (9)

1. 蓄熱槽の貯留冷水を製氷原水として槽下部から製氷装置に供給するのに伴い、その製氷装置により生成される氷粒を氷供給口から前記蓄熱槽の貯留冷水中に供給することで、その貯留冷水に浮かぶ氷集積層を蓄熱槽内に形成して前記蓄熱槽に冷熱を蓄熱する氷蓄熱設備であって、
   前記氷集積層の形成初期には、前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させて、その上方に前記氷集積層を形成し、その後、前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷集積層の成長に伴い前記氷供給口を漸次的に下方へ移動させる構成にしてある氷蓄熱設備。
2. 前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷供給口を下方へ移動させる手段として、
   前記氷供給口を形成した氷供給器を前記蓄熱槽内で上下移動させる駆動手段と、前記氷集積層の成長を検出する検出手段と、この検出手段による氷集積層の成長の検出に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを設けてある請求項１記載の氷蓄熱設備。
3. 前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷供給口を下方へ移動させる手段として、
   複数の前記氷供給口を上下方向に並べて前記蓄熱槽に設けるとともに、それら複数の氷供給口を選択的に氷供給状態と氷供給停止状態とに切り換える切換手段と、前記氷集積層の成長を検出する検出手段と、この検出手段による氷集積層の成長の検出に基づいて前記切換手段を制御する制御手段とを設けてある請求項１記載の氷蓄熱設備。
4. 前記氷供給口は、氷粒を前記蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出する構成にしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の氷蓄熱設備。
5. 前記氷供給口は、氷粒を平面視で放射状に分散させて前記蓄熱槽の貯留冷水中へ水平向きに吐出する構成にしてある請求項４記載の氷蓄熱設備。
6. 前記氷集積層の成長に伴い漸次的に下方へ移動させる前記氷供給口を平面視で分散させて前記蓄熱槽に複数設けてある請求項１〜５のいずれか１項に記載の氷蓄熱設備。
7. 前記氷集積層を前記蓄熱槽内に形成する蓄熱運転の後、前記蓄熱槽の下部から取り出した冷水を負荷装置に供給するとともに、その負荷装置での冷熱消費により昇温した負荷装置からの戻り冷水を前記蓄熱槽の上部に戻す放熱運転を実施するのに、
   前記蓄熱槽における貯留冷水の温度が全体的に４℃又はその近傍温度に上昇するまでの間は、前記負荷装置からの戻り冷水を前記蓄熱槽における貯留冷水の水面上方から散水手段により散水する形態で前記蓄熱槽に戻し、
   その後は、前記蓄熱運転で下方へ移動させた前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に復帰させた状態で、その氷供給口を通じて前記負荷装置からの戻り冷水を前記蓄熱槽に戻す構成にしてある請求項１〜６のいずれか１項に記載の氷蓄熱設備。
8. 前記氷集積層を形成する蓄熱運転において、前記氷供給口からの氷粒供給による前記氷集積層の形成に先立ち、前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させた状態で、その氷供給口を通じ前記蓄熱槽における貯留冷水を冷熱源装置に供給して４℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水を前記蓄熱槽の下部に戻し、
   その後、前記蓄熱槽の上部における貯留冷水の温度が４℃又はその近傍温度に低下すると、前記蓄熱槽の下部から取り出した冷水を冷熱源装置に供給して０℃又はその近傍温度に冷却するとともに、その冷却した冷水を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置する前記氷供給口を通じて前記蓄熱槽に戻す状態に切り換え、
   さらにその後、前記蓄熱槽の下部における貯留冷水の温度が０℃又はその近傍温度に低下したとき、前記氷供給口からの氷粒供給による前記氷集積層の形成に移行する構成にしてある請求項１〜７のいずれか１項に記載の氷蓄熱設備。
9. 蓄熱槽の貯留冷水を製氷原水として槽下部から製氷装置に供給するのに伴い、その製氷装置により生成される氷粒を氷供給口から前記蓄熱槽の貯留冷水中に供給することで、その貯留冷水に浮かぶ氷集積層を蓄熱槽内に形成して前記蓄熱槽に冷熱を蓄熱する氷蓄熱設備の運転方法であって、
   前記氷集積層の形成初期には、前記氷供給口を前記蓄熱槽における貯留冷水中の上部に位置させて、その上方に前記氷集積層を形成し、その後、前記氷集積層の下方近傍に前記氷供給口が位置する状態を保つように前記氷集積層の成長に伴い前記氷供給口を漸次的に下方へ移動させる氷蓄熱設備の運転方法。
   
   

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