JP3185181B2 - 氷スラリー中の氷濃度測定方式 - Google Patents

氷スラリー中の氷濃度測定方式

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は氷スラリー中の氷濃度測
定方式、より詳しくは、地域冷暖房におけて冷熱を氷ス
ラリーとして搬送する場合において好適な氷スラリー中
の氷濃度測定方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、エネルギーセンターに配置された
冷暖房装置により得られた熱源を熱源センターに搬送
し、ここから多数の需要家に供給する、いわゆる地域冷
暖房が知られている。この地域冷暖房において暖房用の
熱源としては温水又は蒸気が使用され、一方、冷房用の
熱源としては通常冷水が使用されている。そしてこの冷
房用の熱源として用いられる冷水は冷暖房装置により得
られた約7℃程度の冷水をポンプにより熱交換器に供給
し、その熱交換器により昇温した約13℃程度の水を冷暖
房装置に回収することが行われている。
【0003】ところで、このような従来の地域冷暖房に
おける冷熱搬送方法には、冷水と昇温した水との間に温
度差が充分取れないため、その搬送用パイプ径は場合に
よっては1mを超える大口径のものとなって、パイプコ
スト及びその基礎工事等の配管コストが高くなるという
問題があった。このようなことから冷熱搬送方法として
氷スラリーを用いることが考えられるが、この場合、氷
スラリー中の氷の濃度(IPF=Ice Packing Factor)
が高くなると粘度が大となり、スラリーポンプによりこ
のIPFが30以上になると搬送効率が悪くなったり又は
搬送が出来なくなるという問題がある。かかることから
氷スラリー中の氷の濃度をほぼ所定値に保つため、この
IPFを測定する必要がある。
【0004】従来、このようなIPF測定としては、伝
熱管に付着する氷の量を基準にする方式や蓄熱材の誘電
率を用いる方式、更には超音波の通過率を用いる方式等
種々の方式が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記したよう
な従来の氷スラリー中の氷濃度測定方式は、計測が複雑
で面倒であったり、精度的に問題があるなどのため実用
的なものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来技術の
問題点を解決するためになされたものであって、容器内
に収容した氷スラリーの収容量に応じた圧力を測定して
この圧力に応じた信号と、容器内の氷スラリーの水位と
を演算装置に導入してこの演算装置で氷濃度を演算する
ようにした氷スラリー中の氷濃度測定方式である。
【0007】具体的にIPFの測定装置は、氷スラリー
配管中のIPFの測定装置と、蓄氷タンク内のIPF測
定装置の2種類がある。 I.氷スラリー配管中のIPF測定装置は以下の機器に
よって構成される。 a)容積の判っている氷スラリーのサンプリングライ
ン、b)このサンプリングラインからオーバーフローす
る氷スラリーを受ける液受け、c)この液受けに溜まっ
た氷スラリーを抜く開閉弁、d)氷スラリーサンプリン
グラインの底にかかる静圧を測定する圧力計、e)氷ス
ラリー配管から、氷スラリーをバイパスさせる開閉弁、
f)製氷機で生成した氷スラリーを蓄える氷蓄熱槽(蓄
氷タンク)g)氷蓄熱槽から、別置きの氷蓄熱槽(蓄氷
タンク)に氷スラリーを搬送するポンプ、h)開閉弁の
開閉制御と圧力計から得られるデータの演算を行う演算
機。 II.氷蓄熱槽内のIPF測定装置は以下の機器によって
構成される。 イ)氷蓄熱槽内の氷スラリーの液面を測定するレベル
計、ロ)氷蓄熱槽内の静圧をはかる圧力計、ハ)レベル
計と圧力計で得られたデータをIPFに換算する演算
機。
【0008】
【作 用】本発明の氷濃度測定方式においては、容器内
の氷スラリーの圧力を測定する圧力計により検出された
氷スラリーの静圧と、このときの水が100%のときのヘ
ッド圧との差が比較されて氷濃度が求められる。そして
好ましくはこの計測され氷濃度により得られた信号によ
り必要に応じて各種機器が制御される。
【0009】
【実 施 例】以下図1ないし図3に基づき本発明によ
る氷スラリー中の氷濃度測定方式の実施例を説明する。
図1は地域冷暖房装置の系統図であって、1は夜間電力
により運転される製氷機で、この製氷機1により製造さ
れた氷スラリーSはラインL1 から氷蓄熱槽2内に供給
貯蔵され、昼間の冷熱利用時にはこの氷蓄熱槽2内の氷
スラリーSはラインL2 を経て調合槽3に導かれて、そ
の氷濃度が調整されスラリーポンプ4を作動させてライ
ンL3 から熱源センターに配置された熱交換器5a, 5
bに供給され、ここで多数の需要家が所有する空調シス
テム6a, 6bの熱媒体と熱交換して昇温し、約13℃程
度の水となって調整槽7に流入する。
【0010】ラインL3 には濃度測定装置8が設けられ
ており、この濃度測定装置8からの信号V1 が制御装置
9に導入されて給水ライン10に設けられた開閉弁11又は
ラインL2 に設けられた開閉弁12の作動信号V2, V3
が出力されるようになっている。濃度測定装置8は図2
にも示されるように、搬送管であるラインL3 には開閉
弁13を設けるとともに、氷スラリーS貯蔵容器としての
サンプリングライン14が植立され、底部には圧力計15が
設けられ、この圧力計15の信号V1 が制御装置9に導入
されるようになっている。このサンプリングライン14の
上部には開閉弁16を有する抜出管17が取付けられた液受
け18が取付けられている。
【0011】かかる構成において、今、制御装置9から
所定の間隔を置いて信号V4 が開閉弁13に与えられ、こ
れを開閉する。開閉弁13が開放されるとラインL3 中を
流れる氷スラリーSはサンプリングライン14内に流入し
上端部からオーバーフローする。この状態で開閉弁13を
閉塞する。このときサンプリングライン14の水位、即ち
ヘッドHの圧力を圧力計15で検出してその信号V1 が制
御装置9内の演算装置19に入力され、ここで氷の濃度が
演算される。即ち、 IPF(氷充填率)=氷の重量/(水の重量+氷の重
量)×100 % の算式を利用して氷濃度が演算され、その信号V4 が比
較器20に入り、記憶装置21からの信号と比較され、前記
した開閉弁11, 12の制御信号V2, V3 が作成され氷ス
ラリー中の氷濃度の調整が行なわれるのである。
【0012】勿論、所定の氷濃度測定が終了すると開閉
弁13, 16を開放するとラインL3 からの氷スラリーSが
流入し、サンプリングライン14内の氷スラリーSを置換
し、そしてこの氷スラリーS中の氷の濃度を測定するこ
ととなる。図3は地域冷暖房の他の方式の全体統計図を
示すものであって、製氷機1で製造された氷スラリーS
は氷蓄熱槽2内に供給貯蔵される。このとき貯蔵容器と
して使用される氷蓄熱槽2の底部には圧力計22が設けら
れるとともに、上部には水位計23が設けられる。そして
この圧力計22からの静圧信号V5 と水位計23からの水位
即ちヘッド信号V6 とが制御装置9の演算装置19に入力
され測度測定がなされるのである。そして、この制御装
置9からの制御信号V7 により製氷機1の運転が制御さ
れるのである。 〔計算例〕IPFがO%の場合は、配管のヘッド圧だけ
差圧となる。
【0013】ここで、スラリー配管の高低差を200c
mとすると、 ΔP=〔ブライン密度(kg/cm3 )×高さ(cm)〕 =(0.001×1+0.00092×O)×200 = 0.001×200=0.200kg/cm2 同様にIPFが20%の場合は、 ΔP=(0.001×0.8+0.00092×0.2)×200 =0.1968kg/cm2 〔IPFの測定方法〕 (1) 絶対圧力発信機で氷蓄熱タンク底にかかる圧力を求
める。 (2) タンクの液面は水位計で求め、以下の手順でIPF
を求める。
【0014】タンクの液面高さが100cmとすると、
IPFがO%の場合の圧力は、 0.100+1.033=1.133kg/cm2 であ
る。同様にIPFが10wt%の場合は、 (0.1×0.92+0.9×1.0)×100+1.033 =1.132kg/cm2 である。
【0015】
【発明の効果】本発明に係る氷スラリー中の氷濃度測定
方式は、容器内に収容した氷スラリーの収容量に応じた
圧力を測定してこの圧力に応じた信号と、容器内の氷ス
ラリーの水位とを演算装置に導入してこの演算装置で氷
濃度を演算するように構成している。
【0016】従って、容器内の氷スラリーによる圧力と
水位とは正確に測定することができるので、これらより
IPFを正確に計算することが可能で、自動的にかつ短
時間に氷濃度測定をすることができる。その結果、良好
な冷熱搬送を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による氷スラリー中の氷濃度測定方式の
一実施例における地域冷暖房装置の全体統計図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】他の地域冷暖房装置の全体系統図である。
【符号の説明】
1 製氷機 2 氷蓄熱槽 3 調合槽 4a スラリーポ
ンプ 5a,5b 熱交換器 6a,6b 空調シ
ステム 7 調整槽 8 濃度測定装置 9 制御装置 10 給水ライン 11, 12, 13, 16 開閉弁 14 サンプリング
ライン 15, 22 圧力計 18 液受け 17 抜出管 19 演算装置 20 比較器 21 記憶装置 23 水位計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−163331(JP,A) 特開 昭52−56566(JP,A) 特公 昭49−20113(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 9/00 - 9/36 F24F 5/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器内に収容した氷スラリーの収容量に
    応じた圧力を測定してこの圧力に応じた信号と、容器内
    の氷スラリーの水位とを演算装置に導入してこの演算装
    置で氷濃度を演算するようにした氷スラリー中の氷濃度
    測定方式。
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