JP3731050B2 - 氷蓄熱による低温冷水供給システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱システムに関し、特に０℃〜１．５℃の低温冷水を安定的に氷蓄熱槽から取り出すための低温冷水供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷熱を潜熱の形で蓄熱し、空調等の冷熱源として利用する氷蓄熱システムはすでに広く使用されており、
Ａ 氷蓄熱槽からの冷水を冷水ポンプで汲み出して熱負荷へと送出し熱負荷からの還水を氷蓄熱槽へと移送する冷水供給回路の途中に製氷装置を設けて氷蓄熱槽に氷を導入するようになっている単一回路方式のシステムと、
Ｂ 氷蓄熱槽からの冷水を冷水ポンプで汲み出して熱負荷へと送出し熱負荷からの還水を氷蓄熱槽へと移送する冷水供給回路と、氷蓄熱槽からの低温水を製氷ポンプで汲み出して製氷装置へと送出しそこで製造された氷を氷蓄熱槽へと導入する氷導入回路とを包含する並列回路方式のシステムとが知られている。
【０００３】
後者のシステムは、例えば特開平１−１４７２３４号「氷蓄熱設備」の第１図に示されている。
特開平７−９１６９３号「氷蓄熱システムおよびその運転方法」には、単一回路方式のシステムにバイパス管路を付加して水量や温度を調節することにより低温冷水を安定して供給する方法が記載されている。
【０００４】
図４に示すシステムは、特開平１−１４７２３４号に記載されている従来型の並列回路方式の冷水供給システム６０であり、冷熱を氷として蓄えるための氷蓄熱槽１と、氷蓄熱槽１からの冷水を冷水ポンプ５で汲み出して空調機などの熱負荷８へと送出し熱負荷８からの還水を氷蓄熱槽１へと移送する冷水供給回路６１と、氷蓄熱槽１からの冷水を製氷ポンプ７で汲み出して製氷装置６へと送出しそこで製造された氷を氷蓄熱槽１へと導入する氷導入回路６２とを包含している。回路の途中には、温度計９，１０と、流量計１２が配置されている。
しかしながら、このシステムのように負荷側からの還水（返水）を氷蓄熱槽へ直接戻してしまうと、還水の温度が高かった場合、氷蓄熱槽から熱負荷側へと送り出す冷水の温度が上昇して冷却効率が低下することになる。
また、負荷側から氷蓄熱槽へと戻ってくる流入量は負荷に依存しているため調節することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、０℃〜１．５℃程度の低温冷水を安定的に氷蓄熱槽から取り出して熱負荷側へ供給することにある。
本発明の他の目的は省エネルギー運転を可能とする冷水供給システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の前述した課題は、冷熱を氷として蓄えるための氷蓄熱槽と、該氷蓄熱槽からの冷水を冷水ポンプで汲み出して熱負荷へと送出し熱負荷からの還水を氷蓄熱槽へと移送する冷水供給回路と、該氷蓄熱槽からの冷水を製氷ポンプで汲み出して製氷装置へと送出しそこで製造された氷を氷蓄熱槽へと導入する氷導入回路とを包含する低温冷水供給システムであって、氷蓄熱槽に隣接して還水槽が配置され、熱負荷からの還水の全てが前記還水槽に導入されかつ氷蓄熱槽から一部の冷水が前記還水槽に導入されて該還水槽内で低温解氷用水が製造され、その低温解氷用水が解氷ポンプにより低温解氷用水導入回路を通じて氷蓄熱槽へと導入され、前記解氷ポンプの出口温度が設定温度になるように解氷ポンプ流量を調節するようになっている氷蓄熱による低温冷水供給システムによって達成される。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、次のような作用効果が得られる。
（１）負荷側からの還水と氷蓄熱槽から取り出した冷水とを還水槽で混合した後に氷蓄熱槽に戻すことになるので、従来よりも氷蓄熱槽に戻される水の温度が低下し、その結果氷蓄熱槽から取り出される冷水の温度を０℃〜１．５℃程度に安定させて取り出せるようになる
（２）負荷側の利用温度差を大きくできるので、負荷側への冷水供給量を少なくすることができ、配管系を小さくできると共に、省エネルギーを図ることができる
【０００８】
（３）負荷側からの還水温度が設定温度になるように解氷ポンプの流量を調節することにより、氷蓄熱槽から取り出される冷水の温度を０℃〜１．５℃程度に安定させて取り出せるようになると共に解氷ポンプの省エネルギーを図ることができる
（４）解氷ポンプの流量調整に、ポンプ台数制御及び／又はインバータによる回転数制御を適用すれば、省エネルギーを図ることができる
【０００９】
（５）負荷側の負荷が非常に小さい場合には解氷ポンプを停止し、負荷側からの還水を直接氷蓄熱槽に戻すことができる。負荷側への供給温度が設定値を超えた場合又は負荷側への送水量が設定を超えた場合に、解氷ポンプを強制起動するようにすれば、解氷ポンプの消費電力量を削減して省エネルギーを図ることができる。
【００１０】
還水槽は氷蓄熱槽から分離した槽とし、氷蓄熱槽から連通管を通じて一部の冷水の供給を受けるように構成することができる。
あるいは、還水槽は氷蓄熱槽に一体的に連結された槽とし、氷蓄熱槽との間が部分的に隔壁で仕切られているように構成することができる。
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の態様による低温冷水供給システム２０を表しており、冷熱を氷として蓄えるための氷蓄熱槽１と、氷蓄熱槽１からの冷水を冷水ポンプ５で汲み出して熱負荷８へと送出し熱負荷からの還水を氷蓄熱槽１へと移送する冷水供給回路２１と、氷蓄熱槽１からの冷水を製氷ポンプ７で汲み出して製氷装置（製氷機）６へと送出しそこで製造された氷を氷蓄熱槽１へと導入する氷導入回路２２とを包含している。回路の途中には、温度計９，１０，１１と、流量計１２が配置されている。
【００１２】
本発明の第１の態様として、氷蓄熱槽１に隣接した還水槽２４が氷蓄熱槽１から分離した独立の槽として配置されている。還水槽２４には、冷水供給回路２１の熱負荷からの戻り配管と、氷蓄熱槽１とを接続する連通管３と、解氷ポンプ４につながる低温解氷用水導入回路２３が接続されている。
熱負荷からの還水の全ては還水槽２４に導入され、かつ氷蓄熱槽１から一部の冷水が連通管３を通じて還水槽２４に導入されて、還水槽２４内で低温解氷用水が製造されるようになっている。製造された低温解氷用水は解氷ポンプ４により低温解氷用水導入回路２３を通じて氷蓄熱槽１へと導入されるようになっている。
【００１３】
かくして、負荷側からの還水と氷蓄熱槽から取り出した冷水とを還水槽で混合した後に氷蓄熱槽に戻すことになるので、従来よりも氷蓄熱槽に戻される水の温度が低下し、その結果氷蓄熱槽から取り出される冷水の温度を０℃〜１．５℃程度に安定させて取り出せることになる。
また、負荷側の利用温度差を大きくできるので、負荷側への冷水供給量を少なくすることができ、配管系を小さくできると共に、省エネルギーを図ることができる。
【００１４】
さらに、負荷側からの還水温度が設定温度になるように解氷ポンプ４の流量を調節することにより、氷蓄熱槽から取り出される冷水の温度を０℃〜１．５℃程度に安定させて取り出せるようになると共に解氷ポンプ４の消費電力量を削減して省エネルギーを図ることができる。
解氷ポンプ４の流量調整に、ポンプ台数制御及び／又はインバータによる回転数制御を適用すれば、省エネルギーを図ることができる。
また、負荷側の負荷が非常に小さい場合には解氷ポンプ４を停止し、負荷側からの還水を直接氷蓄熱槽１に戻すことができる。負荷側への送水量が設定値を超えた時、あるいは検出した温度が設定値を超えた時だけ解氷ポンプ４を強制起動するようにすれば、解氷ポンプ４の消費電力量を削減して省エネルギーを図ることができる。
【００１５】
図３Ａ，Ｂは、本発明による低温冷水供給システムでの取り出し冷水温度（図３Ａ）と、図４に示した従来型のシステムによる取り出し冷水温度（図３Ｂ）とを比較した実験結果を表しており、本発明のシステムによれば従来よりも長い時間にわたって１．５℃以下の冷水を供給し続けることが可能であることを示している。
【００１６】
図２は本発明の第２の態様に基づく低温冷水供給システム４０を表しており、第１の態様と同様に、冷熱を氷として蓄えるための氷蓄熱槽１と、冷水供給回路４１と、氷導入回路４２と、低温解氷用水導入回路４３とを包含している。回路の途中には、温度計９，１０，１１と、流量計１２が配置されている。
この態様の特徴として、還水槽が氷蓄熱槽１に一体的に連結された還水槽４４であり、氷蓄熱槽１との間は部分的に隔壁１４で仕切られている。
【００１７】
熱負荷からの還水の全ては還水槽４４に導入され、かつ氷蓄熱槽１から一部の冷水が連通部４５を通じて還水槽４４に導入されて、還水槽４４内で低温解氷用水が製造されるようになっている。製造された低温解氷用水は解氷ポンプ４により低温解氷用水導入回路４３を通じて氷蓄熱槽１へと導入されるようになっている。ただし、前述したような状況に応じて解氷ポンプ４を停止すれば還水の一部は連通部４５を通じて直接氷蓄熱槽１へと流入することになり、省エネルギーを図ることができる。
【００１８】
この態様においても、負荷側からの還水と氷蓄熱槽から取り出した冷水とを還水槽で混合した後に氷蓄熱槽に戻すことになるので、従来よりも氷蓄熱槽に戻される水の温度が低下し、その結果氷蓄熱槽から取り出される冷水の温度を０℃〜１．５℃程度に安定させて取り出せることになる。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明の低温冷水供給システムによれば、従来よりも氷蓄熱槽に戻される水の温度が低下し、その結果氷蓄熱槽から取り出される冷水の温度を０℃〜１．５℃程度に安定させて取り出せることになり、さらにポンプの運転状況を制御することにより、省エネルギー運転が可能になるなど、その技術的効果には極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による低温冷水供給システムを表す回路図である。
【図２】本発明の他の実施例による低温冷水供給システムを表す回路図である。
【図３】本発明による冷水取り出し温度と従来との比較を表すグラフである。
【図４】従来の冷水供給システムを表す回路図である。
【符号の説明】
１ 氷蓄熱槽
３ 連通管
４ 解氷ポンプ
５ 冷水ポンプ
６ 製氷装置
７ 製氷ポンプ
８ 熱負荷
１４ 隔壁
２０，４０ 冷水供給システム
２１，４１ 冷水供給回路
２２，４２ 氷導入回路
２３，４３ 低温解氷用水導入回路
２４，４４ 還水槽
４５ 連通部

Claims (2)

1. 冷熱を氷として蓄えるための氷蓄熱槽と、該氷蓄熱槽からの冷水を冷水ポンプで汲み出して熱負荷へと送出し熱負荷からの還水を氷蓄熱槽へと移送する冷水供給回路と、該氷蓄熱槽からの冷水を製氷ポンプで汲み出して製氷装置へと送出しそこで製造された氷を氷蓄熱槽へと導入する氷導入回路とを包含する低温冷水供給システムであって、
   氷蓄熱槽に隣接して還水槽が配置され、
   熱負荷からの還水の全てが前記還水槽に導入されかつ氷蓄熱槽から一部の冷水が前記還水槽に導入されて該還水槽内で低温解氷用水が製造され、その低温解氷用水が解氷ポンプにより低温解氷用水導入回路を通じて氷蓄熱槽へと導入され、
   前記解氷ポンプの出口温度が設定温度になるように解氷ポンプ流量を調節するようになっていることを特徴とする氷蓄熱による低温冷水供給システム。
2. 負荷側の負荷が非常に小さい場合には前記解氷ポンプを停止し、負荷側からの還水を直接氷蓄熱槽に戻すようになっている請求項１記載の低温冷水供給システム。

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