JP2593033B2 - 氷蓄熱槽の解氷制御方法および装置 - Google Patents

氷蓄熱槽の解氷制御方法および装置

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JP2593033B2 JP3303293A JP3303293A JP2593033B2 JP 2593033 B2 JP2593033 B2 JP 2593033B2 JP 3303293 A JP3303293 A JP 3303293A JP 3303293 A JP3303293 A JP 3303293A JP 2593033 B2 JP2593033 B2 JP 2593033B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主として氷蓄熱式冷
房システムに使用される氷蓄熱槽の解氷制御方法および
その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電力需要の増大に伴って昼夜における電
力負荷の格差はますます拡大する傾向にある。この電力
負荷の平準化、およびスペースの有効利用対策として氷
蓄熱装置が採用されている。
【0003】この氷蓄熱装置に用いる管外製氷型氷蓄熱
槽は、槽内に冷却管を配管し、該配管群に電力料金が夜
間割引とされる時間帯に冷媒を循環流動させ、槽内の水
を冷却管外に氷として生成させめて冷熱蓄熱し、昼間に
この氷を解氷して冷熱を取り出して冷房などに利用する
ものである。
【0004】ところで、氷蓄熱槽内の冷却管外に生成さ
れた氷を解氷して冷熱を取り出すには、通常、氷蓄熱槽
内の水を槽外に設備する冷房装置(熱交換器)に送水し
て冷熱を取り出すものであるが、冷熱使用当日の冷熱の
使用状況により解氷を充分実施しない場合、氷蓄熱槽の
戻水口側(上流側)と送水口側(下流側)の冷却管面の
氷は、上流側では薄く、下流側では厚く残存するような
ことが起こる。
【0005】このような状況下で再び冷熱蓄熱が実施さ
れると、上流側冷却管面と下流側冷却管面における生成
氷量、すなわち、冷熱蓄熱量に不均衡が生じ、必要な定
格の冷熱蓄熱ができなくなる。時には下流側ではブリッ
ジング、つまり、近接する冷却管間において冷却管周り
の氷が橋渡し的に結合する現象を生じ、これが冷熱使用
時の解氷をますますし難しくして氷蓄熱槽内の氷を均一
に解氷することを妨げて、結果的には送水温度にムラが
できたり、低温を維持できなかったり、また、冷熱が使
用されないままに槽内に氷を残したりする原因になる。
【0006】このような不都合を解消するために、実開
昭62−117435号公報には解氷時に氷蓄熱槽内に
空気を吹き込む方式が提案されている。また、実開平2
−259345号公報には解氷時に氷蓄熱槽内に段階的
に空気を吹き込む方式が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記するよ
うに、解氷時に氷蓄熱槽内に空気を吹き込む方式のもの
は、常時、空気を送給しているため、全般的に解氷は促
進されるが、空気送給用ポンプの連続運転により所要動
力が大きくなる。また、段階的に空気を吹き込む方式の
ものは、所要動力は若干少なくなるが、フィードバック
信号がないために、無駄な空気の吹き込みがある。何れ
にしても、これらの方式では、解氷を氷蓄熱槽全体に亙
って均一になるように制御することは不可能なため、氷
蓄熱槽を効率よく管理することはできない。
【0008】この発明は上述の点に鑑みなされたもので
あって、氷蓄熱槽で生成した氷を効率よく解氷し、氷蓄
熱槽の利用効率の向上とともに氷蓄熱槽からの送水温度
の低温維持が図られるようにした解氷制御方法とその装
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】上記の目的を達成するた
めのこの発明の第1の発明の要旨とするところは、槽内
に冷却管を配管し、該配管群に冷媒を供給し、槽内の水
を冷却管外に氷として生成せしめるようにした管外製氷
型氷蓄熱槽において、前記氷蓄熱槽内の配管群を平面的
に見て複数の領域に仮想的に区分し、各領域ごとに冷却
管上に設けた氷厚計の検知結果に応じて配管群下方から
かき混ぜ流体を噴出させて解氷を制御することを特徴と
する氷蓄熱槽の解氷制御方法にあり、また、第2の発明
の要旨とするところは、槽内に冷却管を配管し、該配管
群に冷媒を供給し、槽内の水を冷却管外に氷として生成
せしめるようにした管外製氷型氷蓄熱槽において、前記
氷蓄熱槽内の配管群を平面的に見て複数の領域に仮想的
に区分し、各領域ごとに冷却管上に設けた少なくとも1
個の氷厚計と、各領域ごとに配管群下方に設けたかき混
ぜ流体の噴出部と、該噴出部に接続したかき混ぜ流体供
給機構と、噴出部とかき混ぜ流体供給機構を接続する各
管路に挿設した制御弁と、前記氷厚計の検知結果に応じ
て当該氷厚計が属する領域にかき混ぜ流体を噴出させる
ように各制御弁を制御する制御装置を設けたことを特徴
とする氷蓄熱槽の解氷制御装置にある。
【0010】
【作用】氷蓄熱槽内の配管群は平面的に見て複数の領域
に仮想的に区分され、各領域ごとに冷却管上に設けた氷
厚計の検知結果に応じて当該氷厚計が属する領域の配管
群下方からかき混ぜ流体を噴出させて解氷を制御するの
で、氷蓄熱槽全域で生成した氷を効率よく溶解できる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0012】図1はこの発明の実施例を示す氷蓄熱装置
の構成図である。
【0013】図において、1 は水が満たされる氷蓄熱
槽、2 はこの氷蓄熱槽1 内に配管した配管群で、この配
管群2 は円筒管からなる冷却管2aを一定の間隔をあけて
蛇行状にして形成してなる。3 は配管群2 と管路4 を介
して接続した冷凍ユニットで、配管群2 に冷媒を循環流
動させることにより槽内の水と熱交換して冷却管外に氷
を生成せしめる。5 は管路6 を介して氷蓄熱槽1 に接続
した冷房設備、7 は管路6 に挿設した送水ポンプで、槽
内の冷水を冷房設備5 に循環流動させて蓄熱された冷熱
を冷房などに使用するようにしている。
【0014】この発明においては、前記氷蓄熱槽1 内の
配管群2 を平面的に見て複数の領域A1 ,A2 , A3 ,A4 ,
A5 , A6 に仮想的に区分する。そして、各領域 A1 ,A
2 ,A3 ,A4 , A5 , A6 ごとに冷却管上に少なくとも1
個の氷厚計8 を設けるとともに、各領域 A1 ,A2 , A3 ,
A4 , A5 , A6ごとに配管群下方にかき混ぜ流体の噴出部
9 を設ける。これら噴出部9 はそれぞれに管路10を介し
てかき混ぜ流体供給機構11に並列的に接続する。各管路
10には制御弁12を挿設し、これら制御弁12と前記氷厚計
8 を制御装置13に接続する。制御装置13は、各氷厚計8
の検知結果に応じて当該氷厚計8 が属する領域 A1 ,
A2 , A3 ,A4 , A5 , A6 に対してかき混ぜ流体を噴出
させるように制御弁12を制御するものである。
【0015】かき混ぜ流体としては、水や空気が用いら
れる。実施例では水を用いる場合を示し、かき混ぜ流体
供給機構11として送水ポンプを用い、噴出部9 には水噴
出ノズルを用いている。また、かき混ぜ用の水は、氷蓄
熱槽1 から冷房設備5 に送水される冷水の一部を利用す
るようにしており、管路6 と送水ポンプ11を分岐管14を
介して接続している。
【0016】なお、氷厚計8 としては、例えば、冷却管
面に支持部材を立設し、該支持部材に、冷却管面からの
距離を変えて複数個の検温素子を配設し、各検温素子か
ら出力される検温信号から冷却管面に生成される氷厚を
測定するものや、冷却管面に支持部材を立設し、該支持
部材に、管面からの距離を変えて複数個の電極を等間隔
に配設し、隣接各電極間における電圧降下から冷却管面
に生成される氷厚を測定するものなどが好適する。これ
らの氷厚計は、冷却管面に生成される氷と水の境界を正
確に検出して冷却管面回りの製氷厚が高精度で連続して
測定できるものである。
【0017】上記構成において、冷熱を蓄熱する場合
は、冷凍ユニット3 の運転により配管群2 に冷媒を循環
流動させて槽内の水と熱交換して配管群外に氷を生成せ
しめる。氷蓄熱槽1 から冷熱を取り出す場合は、送水ポ
ンプ7 を運転して槽内の冷水を冷房設備5 に送水して蓄
熱された冷熱を冷房などに使用する。
【0018】この冷熱を取り出すに際し、氷蓄熱槽1 内
では戻水口1aから送水口1bに向けて水流が生じ、冷却管
面に生成された氷が解氷される。この解氷は、水流に当
たる部分および自然的にできる流路に沿った部分が優先
的に行われる。これらの部分が解氷しているとは、送水
口1bから冷房設備5 へ送水される冷水の温度は、0〜3
°Cで比較的安定的に推移する。
【0019】各領域 A1 ,A2 , A3 ,A4 , A5 , A6 にお
いて冷却管面外に生成される氷の解氷の度合は、氷厚計
8 により逐一検出されて制御装置13に入力される。制御
装置13は、各領域 A1 ,A2 , A3 ,A4 , A5 , A6 ごとに
進行する漸減氷量にバラツキを生じて解氷を促進すべき
領域が生じた時に、該当領域に対応する制御弁12を操作
してかき混ぜ用の水を水噴出ノズル9 (噴出部) から噴
出させて槽内の水を局部的にかき混ぜて氷の解氷を促進
させるように解氷を制御する。
【0020】なお、かき混ぜ流体として空気を用いる場
合は、かき混ぜ流体供給機構11として送風機を用い、噴
出部9 としては気泡発生ノズルが用いられる。
【0021】
【発明の効果】上記構成からなるこの発明によれば、次
のような効果を奏する。
【0022】(1) 管外製氷型氷蓄熱槽において、そ
の容量に関係なく、氷蓄熱槽内の氷を均一に解氷するこ
とが可能になるから、送水温度にムラがなくなり、低温
維持が図られて氷蓄熱槽の利用効率を向上する。
【0023】(2) 槽内の水をかき混ぜる流体の噴出
は制御装置により解氷を促進すべき領域に対して局部的
に行われて槽内の水を効率的、有効的にかき混ぜるの
で、かき混ぜ流体を供給するために必要なエネルギー消
費が少なくなり、効率が高くなる。
【0024】(3) 取り出し冷熱の必要数値からかき
混ぜ流体噴出領域またはかき混ぜ流体量を加減して解氷
速度が制御できるから、所定の低温度を維持しながら必
要な量の送水ができ、各領域の氷量を計画的に使用して
利用効率の向上を図ることができる。また、ブリッジリ
ングなどによる障害も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 …氷蓄熱槽 2 …配管群 8 …氷厚計 9 …かき混ぜ流体の噴出部 11…かき混ぜ流体供給機構 13…制御装置 A …仮想領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 老固 潔一 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平3−70928(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 槽内に冷却管を配管し、該配管群に冷媒
    を供給し、槽内の水を冷却管外に氷として生成せしめる
    ようにした管外製氷型氷蓄熱槽において、前記氷蓄熱槽
    内の配管群を平面的に見て複数の領域に仮想的に区分
    し、各領域ごとに冷却管上に設けた氷厚計の検知結果に
    応じて配管群下方からかき混ぜ流体を噴出させて解氷を
    制御することを特徴とする氷蓄熱槽の解氷制御方法。
  2. 【請求項2】 槽内に冷却管を配管し、該配管群に冷媒
    を供給し、槽内の水を冷却管外に氷として生成せしめる
    ようにした管外製氷型氷蓄熱槽において、前記氷蓄熱槽
    内の配管群を平面的に見て複数の領域に仮想的に区分
    し、各領域ごとに冷却管上に設けた少なくとも1個の氷
    厚計と、各領域ごとに配管群下方に設けたかき混ぜ流体
    の噴出部と、該噴出部に接続したかき混ぜ流体供給機構
    と、噴出部とかき混ぜ流体供給機構を接続する各管路に
    挿設した制御弁と、前記氷厚計の検知結果に応じて当該
    氷厚計が属する領域にかき混ぜ流体を噴出させるように
    各制御弁を制御する制御装置を設けたことを特徴とする
    氷蓄熱槽の解氷制御装置。
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