JP4110612B2 - 氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法 - Google Patents
氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する貯水槽とを備え、各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯える製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うタイプの氷蓄熱装置（以下、流下液膜式氷蓄熱装置ともいう）およびその運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる流下液膜式氷蓄熱装置は、本出願人による特開平５−２４０５３８号公報（特公平８−２０１５２号公報）に示されるように既に公知なものであり、その概要を図９に示した。
【０００３】
図示例の流下液膜式氷蓄熱装置１００は、ケーシング１０４の下部を貯水槽１０２とし、ケーシング１０４内における、貯水槽１０２の水面の上方に製氷用冷媒の通る冷却コイル１０１を配設し、かつ冷却コイル１０１の上方に複数の散水器を配設してなるものである。冷却コイル１０１はケーシング１０４外部の冷凍機１０５と連結しており、この冷凍機１０５との間で製氷用冷媒を循環させるようになっている。
【０００４】
そして、製氷時には、貯水槽１０２内の水を製氷用給水ポンプ１０６により直接に散水器１０３に供給し、散水器１０３から冷却コイル１０１上に散布する。散布した水は冷却コイル１０１の外表面を上部から下部へと巡りながら流下する過程で、冷却コイル１０１内を循環する製氷用冷媒により冷却され氷となる。この着氷位置は冷却コイル１０１の下部から上部へとしだいに進み、最終的には冷却コイル１０１全体に及ぶ。このようにして、冷却コイル１０１外面に氷が貯えられる。
【０００５】
これに対して、冷水利用運転時には、貯水槽１０２内の冷水を冷水供給ポンプ１１１により冷水利用部１１０に供給し、当該冷水利用部１１０において利用（熱交換）する。次いで、利用済みの水を散水器１０３に供給し、この散水器１０３から散布する。散布した水は冷却コイル１０１表面に貯えられた氷の表面を巡りながら流下する過程で冷却され、しかる後貯水槽１０２に戻される。この際、冷却コイル１０１から剥離して落下する氷もあり、この落下氷は貯水槽１０２内の水を冷却する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の流下液膜式氷蓄熱装置では、隣合う冷却コイル間に跨る大きな氷塊を形成することがあった（以下、この現象をブリッジングともいう）。
【０００７】
すなわち、冷水利用運転の際に冷水利用部で必要とする水温の冷水を常に得るためには、１回の冷水利用運転に必要とされる量よりも多い量の氷を製造して貯える必要がある。この場合、冷水利用運転によって氷を全て使いきることなく、冷却コイルに氷を残したままで次の製氷運転を行うことになる。この製氷運転においては残氷部分の上にも着氷するため、当該残氷部分が周囲よりも厚肉な氷に成長する。また、この厚肉な氷は続く冷水利用運転時において当然に融け難いので、当該運転終了後、より厚肉な氷として残存する。このようにして、製氷運転と冷水製造運転とを繰り返すにつれ、図１０に示すように冷却コイル１０１間に跨る大きな氷塊を形成する、ブリッジングを生じることになる。
【０００８】
そして、ブリッジングを生ずると、貯えた氷の表面積が極端に小さくなり、氷塊の内部が実質的に冷却に寄与しなくなること、および氷塊部分に氷が偏在しているので、氷に接触せずに又は接触するが殆ど冷却されずに貯水槽に至る水が多くなることによって冷却能力が著しく低下し、冷水利用運転中に所望の温度の冷水を得られなくなることがある。
【０００９】
他方、かかる問題点を解決すべく、従来は、冷水利用量を予測し、この予測結果に応じて必要十分な量の氷を製氷することにより、冷水利用運転終了後に冷却コイルに氷を残さないようにする運転制御を行っていた。しかし、予測方法が非常に複雑である点、および正確さに欠けることある点が問題となっていた。
【００１０】
そこで、本発明の主たる課題は、簡単な運転制御でブリッジングを防止し、もって冷水利用運転中の冷却能力不足を防止することのできる氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法を提案することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の氷蓄熱装置は、冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる複数の製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する少なくとも１つの貯水槽とを備え、
各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯えることを同時に行う製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うことができるように構成してなる氷蓄熱装置であって、
前記貯水槽から前記冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設け、
直前の製氷運転開始時に製氷・冷却部に残氷があったか否かによって、次記の冷水利用運転方法を選択する手段を有する、
冷水利用運転時、直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部いずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
ことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明装置において、前記冷水利用運転における製氷・冷却部の切替えに先立って、前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部と次の製氷・冷却部とを併用して前記冷水利用運転を行い、
しかる後、前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による前記冷水利用運転に切り替えるように構成するのは好ましい。
【００１３】
また、本発明装置は、前記製氷運転と前記冷水利用運転とを交互に行うとともに、半数または過半数の製氷・冷却部の貯留氷を完全に融解させる冷水利用運転を行うものであり、かつ
各前記冷却コイルは、残氷を有する状態でさらに１回の前記製氷運転を行ってもコイル間に跨る氷塊を形成しない間隔を有するものであるのは好ましい。
【００１４】
さらに、本発明装置において、前記製氷運転開始時における前記複数の製氷・冷却部の総残氷量が前記所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うように構成するのも好ましい。
【００１５】
一方、本発明の氷蓄熱装置の運転制御方法は、冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる複数の製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する少なくとも１つの貯水槽とを備え、
各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯えることを同時に行う製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うことができるように構成し、
さらに前記貯水槽から前記冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設けてなる氷蓄熱装置を用い、
直前の製氷運転開始時に製氷・冷却部に残氷があったか否かによって、冷水利用運転方法を次記のとおりとする、
冷水利用運転時、直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部いずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行い、
直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
ことを特徴とする方法である。
【００１６】
＜作用１＞
本発明では、冷却コイルと散水器とからなる製氷・冷却部を複数に分割し、これら複数の製氷・冷却部を個別に使用して製氷運転および冷水利用運転を行うことができる構成とし、さらに貯水槽から冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設けるとともに、次の運転を行うように構成した。
【００１７】
先ず、本発明の装置では、複数の製氷・冷却部の総貯氷量が所定貯氷量となるまで製氷運転を行う。したがって、製氷量を決定するにあたり、複雑かつ不正確な冷水利用量予測等を必要としない。しかし、かかる製氷運転を行うだけでは、前述のブリッジングを防止することができない。
【００１８】
そこで、さらに本発明装置では、基本的には供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ冷水利用運転を行う。ただし、直前の製氷運転の開始時に製氷・冷却部に氷が残存していたか否かで製氷・冷却部の使用順番が異なる。
【００１９】
すなわち、複数の製氷・冷却部のいずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番でかつ前述の切替え条件に従い複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ冷水利用運転を行う。一方、製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前述の切替え条件に従い複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ冷水利用運転を行う。
【００２０】
このように、直前の製氷運転開始時に氷が残存していた製氷・冷却部を優先的に使用して冷水利用運転を行うことで、残氷の上に重ねて氷を成長させることが少なくなり、ブリッジングが生じにくくなるのである。
【００２１】
＜作用２＞
また、かかる冷水利用運転における製氷・冷却部の切替えに先立って、供給水温測定手段による測定水温が上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部と次の製氷・冷却部とを併用して冷水利用運転を行い、しかる後、測定水温が限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による冷水利用運転に切り替えると、冷水供給部へ供給する冷水の温度変動を小さくすることができる。
【００２２】
＜作用３＞
さらに、通常の氷蓄熱装置では、製氷運転と冷水利用運転とを交互に行う。また、かかる交互運転において、半数または過半数の製氷・冷却部の貯留氷を完全に融解させる冷水利用運転を行うことが多い。この場合、残氷の上に重ねて氷を成長させる回数が多くとも１回となる。したがって、各冷却コイルを、残氷を有する状態でさらに前記製氷運転を行ってもコイル間に跨る氷塊を形成しない間隔を有するものとしておけば、ブリッジングをより確実に防止できる。
【００２３】
＜作用４＞
製氷運転開始時における複数の製氷・冷却部の総残氷量が所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うようにすると、残氷の上に複数回重ねて製氷を行うことがなくなる。よってブリッジングを生ずることがなくなる。
【００２４】
なお、本発明の氷蓄熱装置の運転制御方法についての作用は、前述作用１と同様であるので、ここでは敢えて説明を略す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ詳述する。
図１は、本発明に係る氷蓄熱装置１０を適用した氷蓄熱式空調システム１のフロー図を示している。この氷蓄熱装置１０は、底面開放型の第１ケーシング１４Ｌと、この第１ケーシング１４Ｌ内の上部に配設した複数の第１散水器１３Ｌと、この下方に配設した第１冷却コイル１２Ｌ（図示例では一本であるが、複数本であっても良い）とからなる第１製氷・冷却部１１Ｌを備え、これと横並びに、底面開放型の第２ケーシング１４Ｒと、この第２ケーシング１４Ｒ内の上部に配設した複数の第２散水器１３Ｒと、この下方に配設した第２冷却コイル１２Ｒとからなる第２製氷・冷却部１１Ｒを備え、さらに第１および第２ケーシング１４Ｌ，１４Ｒの下方に、それら双方の底面開放部と通じ、かつ第１および第２前記製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの下方に貯留水面を維持しうる程度の容積の貯水槽１５を備えている。
【００２６】
この貯水槽１５には、貯水位を測定する水位測定手段１６が設けられている。この水位測定手段１６としては、超音波センサなどの非接触型センサを用いるのが好ましいが、接触型センサを用いることもできる。
【００２７】
さらに、本氷蓄熱装置１０においては、第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの各冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒの各々は、残氷を有する状態でさらに１回の製氷運転を行ってもブリッジング（コイル１２Ｌ間または１２Ｒ間に跨る氷塊の形成）を生じない間隔を有する。
【００２８】
また、氷蓄熱装置１０の第１および第２冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒは、第１冷媒通路Ｒ３および第２冷媒通路Ｒ４によりそれぞれ冷凍機Ｂと連結されており、これら第１冷媒通路Ｒ３および第２冷媒通路Ｒ４を介して、冷凍機Ｂからの製氷用冷媒が第１および第２冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒ内に流通される。また、第１冷媒通路Ｒ３および第２冷媒通路Ｒ４には、各々、第１冷媒流量調整弁Ｖ３および第２冷媒流量調整弁Ｖ４が配設されており、これらによって、各々の冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒに対する冷媒供給量が調整される。Ｐ２は製氷用冷媒循環ポンプを示している。
【００２９】
一方、かかる氷蓄熱装置１０の貯水槽１５と冷水利用部たる空調機２とが冷水供給ポンプＰ１を有する冷水供給路Ｒ１により連結されている。この冷水供給路Ｒ１における貯水槽１５寄りに供給水温測定手段１７が配設されている。また、空調機２には利用済みの水を返送するための温水返送路Ｒ２が連結され、この温水返送路Ｒ２は途中で分岐され、その一方が第１散水器１３Ｌと連結され、他方が第２散水器１３Ｒと連結されている。これらにより、冷水利用運転時の水循環経路が形成される。さらに、温水返送路Ｒ２における、分岐点と第１散水器１３Ｌとの間および分岐点と第２散水器１３Ｒとの間には、それぞれ第１水流量調整弁Ｖ１および第２水流量調整弁Ｖ２が配設されている。
【００３０】
また、これら冷水供給路Ｒ１と温水返送路Ｒ２における空調機２および分岐点間とが製氷用給水路Ｒ５により連結されて製氷運転時の水循環経路が形成されており、この製氷用給水路Ｒ５には製氷用給水ポンプＰ３が配設されている。
【００３１】
以下、本氷蓄熱式空調システム１の運転例について、図２〜図８に示すフローチャートに従い説明する。
＜製氷運転例＞
製氷運転は、第１の製氷・冷却部１１Ｌおよび第２の製氷・冷却部１１Ｒの総貯氷量が所定貯氷量となるまで行う。この製氷運転は、運転開始時において残氷があると否とにかかわらず、例えば図２に示すフローチャートに従って行うことができる。
【００３２】
すなわち、先ず第１水流量調整弁Ｖ１、第２水流量調整弁Ｖ２、第１冷媒流量調整弁Ｖ３、および第２冷媒流量調整弁Ｖ４を開ける。次に製氷用冷媒循環ポンプＰ２を作動させて冷凍機Ｂと第１冷却コイル１２Ｌとの間で製氷用冷媒を循環させるとともに、製氷用給水ポンプＰ３を作動させ、貯水槽１５の貯留水を、冷水供給路Ｒ１、製氷用給水路Ｒ５および温水返送路Ｒ２を介して第１製氷・冷却部１１Ｌの散水器１３Ｌおよび第２製氷・冷却部１１Ｒの第２散水器１３Ｒにそれぞれ供給する。
【００３３】
第１製氷・冷却部１１Ｌでは、貯水槽１５からの水を第１散水器１３Ｌから第１冷却コイル１２Ｌに向けて散布する。散布水は第１冷却コイル１２Ｌの表面を上部から下部へと巡りながら流下する過程で、当該コイル１２Ｌ内を通る製氷用冷媒により冷却され氷となる。この着氷位置は第１冷却コイル１２Ｌの下部から上部へと徐々に移動していく。このようにして、第１製氷・冷却部１１Ｌの第１冷却コイル１２Ｌ外面に氷が貯えられる。同様に、第２製氷・冷却部１１Ｒでも第２冷却コイル１２Ｒ外面に氷が貯えられる。冷却されただけで氷とならずに貯水槽１５に戻される水もあり、この水は再び製氷用給水ポンプＰ３により第１製氷・冷却部１１Ｌおよび第２製氷・冷却部１１Ｒに供給される。
【００３４】
このように第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒ同時に製氷運転を行い、それらの総貯氷量が所定貯氷量（例；１回の冷水利用運転における最多使用量）となったならば製氷用冷媒循環ポンプＰ２および製氷用給水ポンプＰ３を停止し、製氷運転を終了させる。
【００３５】
ここに、製氷運転時においては総貯氷量が所定量となったか否かを評価する必要がある。また、後述の冷水利用運転のために、直前の製氷運転開始時に残氷があったか否かを評価しておく必要もある。これらの評価は例えば次のように行うことができる。
【００３６】
先ず、製氷運転の開始に先立って、水位測定手段１６により水位を測定し、これと初期水位（総貯氷量が０の時の貯水位）とを比較することにより、残氷があるか否かを評価する。すなわち、測定水位と初期水位とに差が無ければ残氷は存在せず、差があれば残氷が存在する。
【００３７】
次に、製氷運転を開始した後も、水位測定手段１６により水位を測定し、これと初期水位との差を求め、この水位差と貯水槽１５のサイズとに基づいて第１および第２製氷冷却部の総貯氷量（初期貯水量と水位測定時の貯水量との差）を求め、これと所定貯氷量とを比較することにより、総貯氷量が所定量となったか否かを評価する。
【００３８】
＜冷水利用運転例＞
次に、冷水利用運転について説明する。本発明では、例えば図３に示すフローチャートに従って第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの使用順序を先ず定める。すなわち、直前の製氷運転開始時において第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒのいずれにも残氷が存在していない場合には、第１製氷・冷却部１１Ｌおよび第２製氷・冷却部１１Ｒのいずれを先に使用しても良い。
【００３９】
例えば、第１製氷・冷却部１１Ｌを先に使用し、次いで第２製氷・冷却部１１Ｒを使用して冷水利用運転を行う場合には、図４に示すフローチャートに従う。すなわち、先ず第１水流量調整弁Ｖ１を開けるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を閉めた後、冷水供給ポンプＰ１を作動させて、貯水槽１５内の冷水を冷水供給路Ｒ１を介して空調機２に供給し、この空調機２において利用（熱交換）させ、利用済みの水を温水返送路Ｒ２を介して第１製氷・冷却部１１Ｌの第１散水器１３Ｌに供給し、この第１散水器１３Ｌから第１冷却コイル１２Ｌ上に散布する。この際、第２水流量調整弁Ｖ２は閉められているので、第２製氷・冷却部１１Ｒには空調機２からの利用済みの水は返送されない。第１散水器１３Ｌから散布された水は第１冷却コイル１２Ｌ外面に貯えられた氷の表面を巡りながら流下する過程で徐々に冷却され、しかる後貯水槽１５に落下供給される。この際、第１冷却コイル１２Ｌに付着した氷は融解する。また融解により第１冷却コイル１２Ｌから剥離して落下する氷もあり、この落下氷によって貯水槽１５内の水も冷却される。冷却され貯水槽１５に戻された水は、再び空調機２へ供給される。
【００４０】
また、かかる第１製氷・冷却部１１Ｌによる冷水利用運転において、供給水温測定手段１７により、貯水槽１５から空調機２へ供給する冷水の温度Ｔ（以下、供給冷水温度ともいう）を測定し、限界温度（空調機２の運転上必要とする温度の上限）との比較を行う。本装置は低温送水が可能であるので、フローチャートに示すように、以下では限界温度を２℃とする。
【００４１】
そして、この比較の結果、供給冷水温度Ｔが２℃を超えない場合には第１製氷・冷却部１１Ｌによる冷水利用運転を継続し、供給冷水温度が２℃を超えた場合には第２製氷・冷却部１１Ｒによる冷水利用運転に切り替える。すなわち、第１水流量調整弁Ｖ１を閉めるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を開けて、空調機２からの利用済みの水を温水返送路Ｒ２を介して第２製氷・冷却部１１Ｒの第２散水器１３Ｒに供給し、この第２散水器１３Ｒから第２冷却コイル１２Ｒ上に散布する。今度は、第１水流量調整弁Ｖ１は閉められているので、第１製氷・冷却部１１Ｌには空調機２からの利用済みの水は返送されない。第２散水器１３Ｒから散布された水は第２冷却コイル１２Ｒ外面に貯えられた氷の表面を巡りながら流下する過程で徐々に冷却され、しかる後貯水槽１５に落下供給され、また第２冷却コイル１２Ｒ外面の氷は融解され、融解により第２冷却コイル１２Ｒから剥離して落下する氷もあり、この落下氷によって貯水槽１５内の水も冷却される。そして、貯水槽１５内の貯留冷水は空調機２へ供給され利用され、再び第２製氷・冷却部１１Ｒの第２散水器１３Ｒに返送される。そして、予め設定された冷水利用運転終了時間になったならば、第２製氷・冷却部１１Ｒに氷が残存していると否とに関わらず冷水供給ポンプＰ１を停止させ、冷水利用運転を終了する。しかる後、前述の製氷運転を行う。
【００４２】
これに対して、直前の製氷運転開始時において第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒのいずれかに残氷が存在していた場合（例えば、前回の冷水利用運転の際に貯留氷を全て使い切らずに当該運転を終了し、直ぐに製氷運転を開始した場合）には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で使用して冷水量運転を行う。
【００４３】
例えば第２製氷・冷却部１１Ｒに残氷が存在していた場合、図５に示すフローチャートに従い、第２水流量調整弁Ｖ２を開けるとともに第１水流量調整弁Ｖ１を閉めた後に冷水供給ポンプＰ１を作動させて、先に第２製氷・冷却部１１Ｒによる冷水利用運転を行い、供給冷水温度Ｔが２℃を超えたならば、第１水流量調整弁Ｖ１を開けるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を閉めて、第１製氷・冷却部１１Ｌによる冷水利用運転に切り替える。なお、第１製氷・冷却部１１Ｌに氷が残存していた場合には、前述の図４のフローチャートに従った運転制御を行う。
【００４４】
このように、本氷蓄熱装置１０では、直前の製氷運転開始時に氷が残存していた製氷・冷却部を優先的に使用して冷水利用運転を行うので、残氷の上に重ねて氷を成長させることが少なく、よってブリッジングを生じさせにくい。
【００４５】
また、かかる空調システム１の氷蓄熱装置１０では、通常、夜間の製氷運転と昼間の冷水利用運転とを交互に行うとともに、１回の冷水利用運転の際に少なくとも一方の製氷・冷却部の貯留氷については完全に融解するため、前述の図２のフローチャートに従って製氷運転を行っても、残氷の上に重ねて氷を成長させる回数は多くとも１回である。したがって、本氷蓄熱装置１０のように、各冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒを、残氷を有する状態でさらに１回の製氷運転を行ってもブリッジングを生じない間隔のものとしておくことで、ブリッジングをより確実に防止することができる。
【００４６】
＜他の製氷運転例＞
他方、氷蓄熱装置では、一度の冷水利用運転によって使用する氷量が総貯氷量の５０％未満となる場合があり、かかる場合に例えば前述の図２のフローチャートに示すように第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの両方に略同量の水を供給して製氷を行うと、残氷の上に複数回重ねて氷を成長させてしまい、ブリッジングを生じさせてしまうことがある。これを回避すべく、冷却コイルの間隔をさらにあけることもできるが、製氷運転開始時における総残氷量が所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うこともできる。
【００４７】
すなわち、先ず製氷運転に先立って総残氷量を評価する。上記氷蓄熱装置１０を用いる場合には、水位測定手段１６により水位を測定し、これと初期水位との差を求め、この水位差と貯水槽１５のサイズとに基づいて総残氷量（初期貯水量と製氷運転開始時の貯水量との差）を求める。
【００４８】
その結果、残氷量が所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転において未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行う。上記氷蓄熱装置１０を用いる場合、第１製氷・冷却部１１Ｌだけ製氷を行うときには図６に示すフローチャートに従い、第２製氷・冷却部１１Ｒだけ製氷を行うときには図７に示すフローチャートに従い製氷を行うことができる。なお、製氷・冷却部が未使用か否かは第１または第２水流量調整弁Ｖ１，Ｖ２を開けたか否かで判別できる。
【００４９】
このような製氷運転を行うことにより、残氷の上に複数回重ねて氷を成長させることがなくなる。よって、ブリッジングを生じなくなる。
【００５０】
＜他の冷水利用運転例＞
冷水利用運転において、製氷・冷却部の切替えに先立って、供給冷水温度Ｔが上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部とともに次の製氷・冷却部を併用して冷水利用運転を行い、しかる後、供給冷水温度Ｔが限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による冷水利用運転に切り替える切替え制御を行うと、供給冷水の温度変動を少なくすることができる。
【００５１】
例えば、前述の２つの製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒを有する氷蓄熱装置１０において、第２製氷・冷却部１１Ｒを先に使用して冷水利用運転を行う場合には、図８に示すフローチャートに従う。すなわち、第１水流量調整弁Ｖ１を閉めるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を開け、冷水供給ポンプＰ１を作動させる。そして、供給冷水温度Ｔが、２℃（限界温度）よりは低いものの１．５℃（上昇開始温度）より高くなったならば、第２水流量調整弁Ｖ２を開けたままで第１水流量調整弁Ｖ１を開け、第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの両方による冷水利用運転に切り替える。しかる後、供給冷水温度Ｔが２℃を超えたならば、第１水流量調整弁Ｖ１は開けたままで第２水流量調整弁Ｖ２を閉じて、第１製氷・冷却部１１Ｌのみによる冷水利用運転に切り替える。
【００５２】
本氷蓄熱装置１０のように、流下液膜式のものは、製氷・冷却部に氷が残存していても、ある程度まで貯氷量が減少すると供給冷水温度が上昇し始める。よって、供給冷水温度が上昇開始温度（適宜設定する）を超えたならば、次の製氷・冷却部を併用して冷水利用運転を行い、供給冷水温度が限界温度を超えたならば次ぎの製氷・冷却部のみによる冷水利用運転に切り替えることで、切替え時における供給冷水温度の変動を小さくすることができるのである。
【００５３】
また、本冷水利用運転を前述のような２つの製氷・冷却部を有する氷蓄熱装置に適用した場合には、１回の冷水利用運転において少なくとも一方の製氷・冷却部の氷を完全に使い切ることができるので、前述の他の製氷運転例に示す製氷運転を行わずとも、残氷の上に複数回重ねて氷を成長させることがなくなる。よって、冷却コイルを、残氷を有する状態でさらに１回の製氷運転を行ってもブリッジングを生じない間隔のものとしておけば、ブリッジングを生じることは実質的にない。
【００５４】
＜その他＞
（イ）上記例では、貯水槽１５を一つとしたが、製氷・冷却部の数に対応させて２つにしたり、あるいは３つ以上設けることもできる。
【００５５】
（ロ）本発明において製氷・冷却部は３つ以上であっても良い。特に、製氷冷却部を３つ以上に分割した場合には、前述の他の製氷運転例に従って製氷運転を行うことを推奨する。
【００５６】
（ハ）上記例において、例えば貯氷量の不足により空調機２が必要とする温度の冷水を送ることができない場合には、冷水利用運転と製氷運転とを同時に行うことができる。
【００５７】
（ニ）なお、本発明における運転制御に関する事項、例えば、弁の開閉やポンプの作動および停止、供給冷水温度の測定、貯水位測定、供給冷水温度と上昇開始温度または限界温度との比較、貯氷量の計算・記憶等は、上記例では示していないが適宜の制御装置により行うことができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、製氷量を決定するにあたり不正確なことのある複雑な冷水利用量予測等を必要とせずに、ブリッジングを効果的に防止し、もって冷水利用運転中の冷却能力不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る氷蓄熱装置を用いた氷蓄熱式空調システムのフロー図である。
【図２】製氷運転のフローチャートである。
【図３】冷水利用運転のフローチャートである。
【図４】冷水利用運転のフローチャートである。
【図５】冷水利用運転のフローチャートである。
【図６】他の製氷運転のフローチャートである。
【図７】他の製氷運転のフローチャートである。
【図８】他の冷水利用運転のフローチャートである。
【図９】従来の氷蓄熱装置の概要図である。
【図１０】ブリッジングの説明図である。
【符号の説明】
１…氷蓄熱式空調システム、２…空調機、１０…氷蓄熱装置、１１Ｌ…第１製氷・冷却部、１１Ｒ…第２製氷・冷却部、１２Ｌ…第１冷却コイル、１２Ｒ…第２冷却コイル、１３Ｌ…第１散水器、１３Ｒ…第２散水器、１４Ｌ…第１ケーシング、１４Ｒ…第２ケーシング、１６…水位測定手段、１７…供給水温測定手段、Ｂ…冷凍機、Ｒ１…冷水供給路、Ｒ２…温水返送路、Ｒ５…製氷用給水路、Ｐ１…冷水供給ポンプ、Ｐ２…製氷用冷媒循環ポンプ、Ｐ３…製氷用給水ポンプ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する貯水槽とを備え、各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯える製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うタイプの氷蓄熱装置（以下、流下液膜式氷蓄熱装置ともいう）およびその運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる流下液膜式氷蓄熱装置は、本出願人による特開平５−２４０５３８号公報（特公平８−２０１５２号公報）に示されるように既に公知なものであり、その概要を図９に示した。
【０００３】
図示例の流下液膜式氷蓄熱装置１００は、ケーシング１０４の下部を貯水槽１０２とし、ケーシング１０４内における、貯水槽１０２の水面の上方に製氷用冷媒の通る冷却コイル１０１を配設し、かつ冷却コイル１０１の上方に複数の散水器を配設してなるものである。冷却コイル１０１はケーシング１０４外部の冷凍機１０５と連結しており、この冷凍機１０５との間で製氷用冷媒を循環させるようになっている。
【０００４】
そして、製氷時には、貯水槽１０２内の水を製氷用給水ポンプ１０６により直接に散水器１０３に供給し、散水器１０３から冷却コイル１０１上に散布する。散布した水は冷却コイル１０１の外表面を上部から下部へと巡りながら流下する過程で、冷却コイル１０１内を循環する製氷用冷媒により冷却され氷となる。この着氷位置は冷却コイル１０１の下部から上部へとしだいに進み、最終的には冷却コイル１０１全体に及ぶ。このようにして、冷却コイル１０１外面に氷が貯えられる。
【０００５】
これに対して、冷水利用運転時には、貯水槽１０２内の冷水を冷水供給ポンプ１１１により冷水利用部１１０に供給し、当該冷水利用部１１０において利用（熱交換）する。次いで、利用済みの水を散水器１０３に供給し、この散水器１０３から散布する。散布した水は冷却コイル１０１表面に貯えられた氷の表面を巡りながら流下する過程で冷却され、しかる後貯水槽１０２に戻される。この際、冷却コイル１０１から剥離して落下する氷もあり、この落下氷は貯水槽１０２内の水を冷却する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の流下液膜式氷蓄熱装置では、隣合う冷却コイル間に跨る大きな氷塊を形成することがあった（以下、この現象をブリッジングともいう）。
【０００７】
すなわち、冷水利用運転の際に冷水利用部で必要とする水温の冷水を常に得るためには、１回の冷水利用運転に必要とされる量よりも多い量の氷を製造して貯える必要がある。この場合、冷水利用運転によって氷を全て使いきることなく、冷却コイルに氷を残したままで次の製氷運転を行うことになる。この製氷運転においては残氷部分の上にも着氷するため、当該残氷部分が周囲よりも厚肉な氷に成長する。また、この厚肉な氷は続く冷水利用運転時において当然に融け難いので、当該運転終了後、より厚肉な氷として残存する。このようにして、製氷運転と冷水製造運転とを繰り返すにつれ、図１０に示すように冷却コイル１０１間に跨る大きな氷塊を形成する、ブリッジングを生じることになる。
【０００８】
そして、ブリッジングを生ずると、貯えた氷の表面積が極端に小さくなり、氷塊の内部が実質的に冷却に寄与しなくなること、および氷塊部分に氷が偏在しているので、氷に接触せずに又は接触するが殆ど冷却されずに貯水槽に至る水が多くなることによって冷却能力が著しく低下し、冷水利用運転中に所望の温度の冷水を得られなくなることがある。
【０００９】
他方、かかる問題点を解決すべく、従来は、冷水利用量を予測し、この予測結果に応じて必要十分な量の氷を製氷することにより、冷水利用運転終了後に冷却コイルに氷を残さないようにする運転制御を行っていた。しかし、予測方法が非常に複雑である点、および正確さに欠けることある点が問題となっていた。
【００１０】
そこで、本発明の主たる課題は、簡単な運転制御でブリッジングを防止し、もって冷水利用運転中の冷却能力不足を防止することのできる氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法を提案することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の氷蓄熱装置は、冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる複数の製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する少なくとも１つの貯水槽とを備え、
各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯えることを同時に行う製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うことができるように構成してなる氷蓄熱装置であって、
前記貯水槽から前記冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設け、
直前の製氷運転開始時に製氷・冷却部に残氷があったか否かによって、次記の冷水利用運転方法を選択する手段を有する、
冷水利用運転時、直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部いずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
ことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明装置において、前記冷水利用運転における製氷・冷却部の切替えに先立って、前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部と次の製氷・冷却部とを併用して前記冷水利用運転を行い、
しかる後、前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による前記冷水利用運転に切り替えるように構成するのは好ましい。
【００１３】
また、本発明装置は、前記製氷運転と前記冷水利用運転とを交互に行うとともに、半数または過半数の製氷・冷却部の貯留氷を完全に融解させる冷水利用運転を行うものであり、かつ
各前記冷却コイルは、残氷を有する状態でさらに１回の前記製氷運転を行ってもコイル間に跨る氷塊を形成しない間隔を有するものであるのは好ましい。
【００１４】
さらに、本発明装置において、前記製氷運転開始時における前記複数の製氷・冷却部の総残氷量が前記所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うように構成するのも好ましい。
【００１５】
一方、本発明の氷蓄熱装置の運転制御方法は、冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる複数の製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する少なくとも１つの貯水槽とを備え、
各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯えることを同時に行う製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うことができるように構成し、
さらに前記貯水槽から前記冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設けてなる氷蓄熱装置を用い、
直前の製氷運転開始時に製氷・冷却部に残氷があったか否かによって、冷水利用運転方法を次記のとおりとする、
冷水利用運転時、直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部いずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行い、
直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
ことを特徴とする方法である。
【００１６】
＜作用１＞
本発明では、冷却コイルと散水器とからなる製氷・冷却部を複数に分割し、これら複数の製氷・冷却部を個別に使用して製氷運転および冷水利用運転を行うことができる構成とし、さらに貯水槽から冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設けるとともに、次の運転を行うように構成した。
【００１７】
先ず、本発明の装置では、複数の製氷・冷却部の総貯氷量が所定貯氷量となるまで製氷運転を行う。したがって、製氷量を決定するにあたり、複雑かつ不正確な冷水利用量予測等を必要としない。しかし、かかる製氷運転を行うだけでは、前述のブリッジングを防止することができない。
【００１８】
そこで、さらに本発明装置では、基本的には供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ冷水利用運転を行う。ただし、直前の製氷運転の開始時に製氷・冷却部に氷が残存していたか否かで製氷・冷却部の使用順番が異なる。
【００１９】
すなわち、複数の製氷・冷却部のいずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番でかつ前述の切替え条件に従い複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ冷水利用運転を行う。一方、製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前述の切替え条件に従い複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ冷水利用運転を行う。
【００２０】
このように、直前の製氷運転開始時に氷が残存していた製氷・冷却部を優先的に使用して冷水利用運転を行うことで、残氷の上に重ねて氷を成長させることが少なくなり、ブリッジングが生じにくくなるのである。
【００２１】
＜作用２＞
また、かかる冷水利用運転における製氷・冷却部の切替えに先立って、供給水温測定手段による測定水温が上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部と次の製氷・冷却部とを併用して冷水利用運転を行い、しかる後、測定水温が限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による冷水利用運転に切り替えると、冷水供給部へ供給する冷水の温度変動を小さくすることができる。
【００２２】
＜作用３＞
さらに、通常の氷蓄熱装置では、製氷運転と冷水利用運転とを交互に行う。また、かかる交互運転において、半数または過半数の製氷・冷却部の貯留氷を完全に融解させる冷水利用運転を行うことが多い。この場合、残氷の上に重ねて氷を成長させる回数が多くとも１回となる。したがって、各冷却コイルを、残氷を有する状態でさらに前記製氷運転を行ってもコイル間に跨る氷塊を形成しない間隔を有するものとしておけば、ブリッジングをより確実に防止できる。
【００２３】
＜作用４＞
製氷運転開始時における複数の製氷・冷却部の総残氷量が所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うようにすると、残氷の上に複数回重ねて製氷を行うことがなくなる。よってブリッジングを生ずることがなくなる。
【００２４】
なお、本発明の氷蓄熱装置の運転制御方法についての作用は、前述作用１と同様であるので、ここでは敢えて説明を略す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ詳述する。
図１は、本発明に係る氷蓄熱装置１０を適用した氷蓄熱式空調システム１のフロー図を示している。この氷蓄熱装置１０は、底面開放型の第１ケーシング１４Ｌと、この第１ケーシング１４Ｌ内の上部に配設した複数の第１散水器１３Ｌと、この下方に配設した第１冷却コイル１２Ｌ（図示例では一本であるが、複数本であっても良い）とからなる第１製氷・冷却部１１Ｌを備え、これと横並びに、底面開放型の第２ケーシング１４Ｒと、この第２ケーシング１４Ｒ内の上部に配設した複数の第２散水器１３Ｒと、この下方に配設した第２冷却コイル１２Ｒとからなる第２製氷・冷却部１１Ｒを備え、さらに第１および第２ケーシング１４Ｌ，１４Ｒの下方に、それら双方の底面開放部と通じ、かつ第１および第２前記製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの下方に貯留水面を維持しうる程度の容積の貯水槽１５を備えている。
【００２６】
この貯水槽１５には、貯水位を測定する水位測定手段１６が設けられている。この水位測定手段１６としては、超音波センサなどの非接触型センサを用いるのが好ましいが、接触型センサを用いることもできる。
【００２７】
さらに、本氷蓄熱装置１０においては、第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの各冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒの各々は、残氷を有する状態でさらに１回の製氷運転を行ってもブリッジング（コイル１２Ｌ間または１２Ｒ間に跨る氷塊の形成）を生じない間隔を有する。
【００２８】
また、氷蓄熱装置１０の第１および第２冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒは、第１冷媒通路Ｒ３および第２冷媒通路Ｒ４によりそれぞれ冷凍機Ｂと連結されており、これら第１冷媒通路Ｒ３および第２冷媒通路Ｒ４を介して、冷凍機Ｂからの製氷用冷媒が第１および第２冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒ内に流通される。また、第１冷媒通路Ｒ３および第２冷媒通路Ｒ４には、各々、第１冷媒流量調整弁Ｖ３および第２冷媒流量調整弁Ｖ４が配設されており、これらによって、各々の冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒに対する冷媒供給量が調整される。Ｐ２は製氷用冷媒循環ポンプを示している。
【００２９】
一方、かかる氷蓄熱装置１０の貯水槽１５と冷水利用部たる空調機２とが冷水供給ポンプＰ１を有する冷水供給路Ｒ１により連結されている。この冷水供給路Ｒ１における貯水槽１５寄りに供給水温測定手段１７が配設されている。また、空調機２には利用済みの水を返送するための温水返送路Ｒ２が連結され、この温水返送路Ｒ２は途中で分岐され、その一方が第１散水器１３Ｌと連結され、他方が第２散水器１３Ｒと連結されている。これらにより、冷水利用運転時の水循環経路が形成される。さらに、温水返送路Ｒ２における、分岐点と第１散水器１３Ｌとの間および分岐点と第２散水器１３Ｒとの間には、それぞれ第１水流量調整弁Ｖ１および第２水流量調整弁Ｖ２が配設されている。
【００３０】
また、これら冷水供給路Ｒ１と温水返送路Ｒ２における空調機２および分岐点間とが製氷用給水路Ｒ５により連結されて製氷運転時の水循環経路が形成されており、この製氷用給水路Ｒ５には製氷用給水ポンプＰ３が配設されている。
【００３１】
以下、本氷蓄熱式空調システム１の運転例について、図２〜図８に示すフローチャートに従い説明する。
＜製氷運転例＞
製氷運転は、第１の製氷・冷却部１１Ｌおよび第２の製氷・冷却部１１Ｒの総貯氷量が所定貯氷量となるまで行う。この製氷運転は、運転開始時において残氷があると否とにかかわらず、例えば図２に示すフローチャートに従って行うことができる。
【００３２】
すなわち、先ず第１水流量調整弁Ｖ１、第２水流量調整弁Ｖ２、第１冷媒流量調整弁Ｖ３、および第２冷媒流量調整弁Ｖ４を開ける。次に製氷用冷媒循環ポンプＰ２を作動させて冷凍機Ｂと第１冷却コイル１２Ｌとの間で製氷用冷媒を循環させるとともに、製氷用給水ポンプＰ３を作動させ、貯水槽１５の貯留水を、冷水供給路Ｒ１、製氷用給水路Ｒ５および温水返送路Ｒ２を介して第１製氷・冷却部１１Ｌの散水器１３Ｌおよび第２製氷・冷却部１１Ｒの第２散水器１３Ｒにそれぞれ供給する。
【００３３】
第１製氷・冷却部１１Ｌでは、貯水槽１５からの水を第１散水器１３Ｌから第１冷却コイル１２Ｌに向けて散布する。散布水は第１冷却コイル１２Ｌの表面を上部から下部へと巡りながら流下する過程で、当該コイル１２Ｌ内を通る製氷用冷媒により冷却され氷となる。この着氷位置は第１冷却コイル１２Ｌの下部から上部へと徐々に移動していく。このようにして、第１製氷・冷却部１１Ｌの第１冷却コイル１２Ｌ外面に氷が貯えられる。同様に、第２製氷・冷却部１１Ｒでも第２冷却コイル１２Ｒ外面に氷が貯えられる。冷却されただけで氷とならずに貯水槽１５に戻される水もあり、この水は再び製氷用給水ポンプＰ３により第１製氷・冷却部１１Ｌおよび第２製氷・冷却部１１Ｒに供給される。
【００３４】
このように第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒ同時に製氷運転を行い、それらの総貯氷量が所定貯氷量（例；１回の冷水利用運転における最多使用量）となったならば製氷用冷媒循環ポンプＰ２および製氷用給水ポンプＰ３を停止し、製氷運転を終了させる。
【００３５】
ここに、製氷運転時においては総貯氷量が所定量となったか否かを評価する必要がある。また、後述の冷水利用運転のために、直前の製氷運転開始時に残氷があったか否かを評価しておく必要もある。これらの評価は例えば次のように行うことができる。
【００３６】
先ず、製氷運転の開始に先立って、水位測定手段１６により水位を測定し、これと初期水位（総貯氷量が０の時の貯水位）とを比較することにより、残氷があるか否かを評価する。すなわち、測定水位と初期水位とに差が無ければ残氷は存在せず、差があれば残氷が存在する。
【００３７】
次に、製氷運転を開始した後も、水位測定手段１６により水位を測定し、これと初期水位との差を求め、この水位差と貯水槽１５のサイズとに基づいて第１および第２製氷冷却部の総貯氷量（初期貯水量と水位測定時の貯水量との差）を求め、これと所定貯氷量とを比較することにより、総貯氷量が所定量となったか否かを評価する。
【００３８】
＜冷水利用運転例＞
次に、冷水利用運転について説明する。本発明では、例えば図３に示すフローチャートに従って第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの使用順序を先ず定める。すなわち、直前の製氷運転開始時において第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒのいずれにも残氷が存在していない場合には、第１製氷・冷却部１１Ｌおよび第２製氷・冷却部１１Ｒのいずれを先に使用しても良い。
【００３９】
例えば、第１製氷・冷却部１１Ｌを先に使用し、次いで第２製氷・冷却部１１Ｒを使用して冷水利用運転を行う場合には、図４に示すフローチャートに従う。すなわち、先ず第１水流量調整弁Ｖ１を開けるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を閉めた後、冷水供給ポンプＰ１を作動させて、貯水槽１５内の冷水を冷水供給路Ｒ１を介して空調機２に供給し、この空調機２において利用（熱交換）させ、利用済みの水を温水返送路Ｒ２を介して第１製氷・冷却部１１Ｌの第１散水器１３Ｌに供給し、この第１散水器１３Ｌから第１冷却コイル１２Ｌ上に散布する。この際、第２水流量調整弁Ｖ２は閉められているので、第２製氷・冷却部１１Ｒには空調機２からの利用済みの水は返送されない。第１散水器１３Ｌから散布された水は第１冷却コイル１２Ｌ外面に貯えられた氷の表面を巡りながら流下する過程で徐々に冷却され、しかる後貯水槽１５に落下供給される。この際、第１冷却コイル１２Ｌに付着した氷は融解する。また融解により第１冷却コイル１２Ｌから剥離して落下する氷もあり、この落下氷によって貯水槽１５内の水も冷却される。冷却され貯水槽１５に戻された水は、再び空調機２へ供給される。
【００４０】
また、かかる第１製氷・冷却部１１Ｌによる冷水利用運転において、供給水温測定手段１７により、貯水槽１５から空調機２へ供給する冷水の温度Ｔ（以下、供給冷水温度ともいう）を測定し、限界温度（空調機２の運転上必要とする温度の上限）との比較を行う。本装置は低温送水が可能であるので、フローチャートに示すように、以下では限界温度を２℃とする。
【００４１】
そして、この比較の結果、供給冷水温度Ｔが２℃を超えない場合には第１製氷・冷却部１１Ｌによる冷水利用運転を継続し、供給冷水温度が２℃を超えた場合には第２製氷・冷却部１１Ｒによる冷水利用運転に切り替える。すなわち、第１水流量調整弁Ｖ１を閉めるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を開けて、空調機２からの利用済みの水を温水返送路Ｒ２を介して第２製氷・冷却部１１Ｒの第２散水器１３Ｒに供給し、この第２散水器１３Ｒから第２冷却コイル１２Ｒ上に散布する。今度は、第１水流量調整弁Ｖ１は閉められているので、第１製氷・冷却部１１Ｌには空調機２からの利用済みの水は返送されない。第２散水器１３Ｒから散布された水は第２冷却コイル１２Ｒ外面に貯えられた氷の表面を巡りながら流下する過程で徐々に冷却され、しかる後貯水槽１５に落下供給され、また第２冷却コイル１２Ｒ外面の氷は融解され、融解により第２冷却コイル１２Ｒから剥離して落下する氷もあり、この落下氷によって貯水槽１５内の水も冷却される。そして、貯水槽１５内の貯留冷水は空調機２へ供給され利用され、再び第２製氷・冷却部１１Ｒの第２散水器１３Ｒに返送される。そして、予め設定された冷水利用運転終了時間になったならば、第２製氷・冷却部１１Ｒに氷が残存していると否とに関わらず冷水供給ポンプＰ１を停止させ、冷水利用運転を終了する。しかる後、前述の製氷運転を行う。
【００４２】
これに対して、直前の製氷運転開始時において第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒのいずれかに残氷が存在していた場合（例えば、前回の冷水利用運転の際に貯留氷を全て使い切らずに当該運転を終了し、直ぐに製氷運転を開始した場合）には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で使用して冷水量運転を行う。
【００４３】
例えば第２製氷・冷却部１１Ｒに残氷が存在していた場合、図５に示すフローチャートに従い、第２水流量調整弁Ｖ２を開けるとともに第１水流量調整弁Ｖ１を閉めた後に冷水供給ポンプＰ１を作動させて、先に第２製氷・冷却部１１Ｒによる冷水利用運転を行い、供給冷水温度Ｔが２℃を超えたならば、第１水流量調整弁Ｖ１を開けるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を閉めて、第１製氷・冷却部１１Ｌによる冷水利用運転に切り替える。なお、第１製氷・冷却部１１Ｌに氷が残存していた場合には、前述の図４のフローチャートに従った運転制御を行う。
【００４４】
このように、本氷蓄熱装置１０では、直前の製氷運転開始時に氷が残存していた製氷・冷却部を優先的に使用して冷水利用運転を行うので、残氷の上に重ねて氷を成長させることが少なく、よってブリッジングを生じさせにくい。
【００４５】
また、かかる空調システム１の氷蓄熱装置１０では、通常、夜間の製氷運転と昼間の冷水利用運転とを交互に行うとともに、１回の冷水利用運転の際に少なくとも一方の製氷・冷却部の貯留氷については完全に融解するため、前述の図２のフローチャートに従って製氷運転を行っても、残氷の上に重ねて氷を成長させる回数は多くとも１回である。したがって、本氷蓄熱装置１０のように、各冷却コイル１２Ｌ，１２Ｒを、残氷を有する状態でさらに１回の製氷運転を行ってもブリッジングを生じない間隔のものとしておくことで、ブリッジングをより確実に防止することができる。
【００４６】
＜他の製氷運転例＞
他方、氷蓄熱装置では、一度の冷水利用運転によって使用する氷量が総貯氷量の５０％未満となる場合があり、かかる場合に例えば前述の図２のフローチャートに示すように第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの両方に略同量の水を供給して製氷を行うと、残氷の上に複数回重ねて氷を成長させてしまい、ブリッジングを生じさせてしまうことがある。これを回避すべく、冷却コイルの間隔をさらにあけることもできるが、製氷運転開始時における総残氷量が所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うこともできる。
【００４７】
すなわち、先ず製氷運転に先立って総残氷量を評価する。上記氷蓄熱装置１０を用いる場合には、水位測定手段１６により水位を測定し、これと初期水位との差を求め、この水位差と貯水槽１５のサイズとに基づいて総残氷量（初期貯水量と製氷運転開始時の貯水量との差）を求める。
【００４８】
その結果、残氷量が所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転において未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行う。上記氷蓄熱装置１０を用いる場合、第１製氷・冷却部１１Ｌだけ製氷を行うときには図６に示すフローチャートに従い、第２製氷・冷却部１１Ｒだけ製氷を行うときには図７に示すフローチャートに従い製氷を行うことができる。なお、製氷・冷却部が未使用か否かは第１または第２水流量調整弁Ｖ１，Ｖ２を開けたか否かで判別できる。
【００４９】
このような製氷運転を行うことにより、残氷の上に複数回重ねて氷を成長させることがなくなる。よって、ブリッジングを生じなくなる。
【００５０】
＜他の冷水利用運転例＞
冷水利用運転において、製氷・冷却部の切替えに先立って、供給冷水温度Ｔが上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部とともに次の製氷・冷却部を併用して冷水利用運転を行い、しかる後、供給冷水温度Ｔが限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による冷水利用運転に切り替える切替え制御を行うと、供給冷水の温度変動を少なくすることができる。
【００５１】
例えば、前述の２つの製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒを有する氷蓄熱装置１０において、第２製氷・冷却部１１Ｒを先に使用して冷水利用運転を行う場合には、図８に示すフローチャートに従う。すなわち、第１水流量調整弁Ｖ１を閉めるとともに第２水流量調整弁Ｖ２を開け、冷水供給ポンプＰ１を作動させる。そして、供給冷水温度Ｔが、２℃（限界温度）よりは低いものの１．５℃（上昇開始温度）より高くなったならば、第２水流量調整弁Ｖ２を開けたままで第１水流量調整弁Ｖ１を開け、第１および第２製氷・冷却部１１Ｌ，１１Ｒの両方による冷水利用運転に切り替える。しかる後、供給冷水温度Ｔが２℃を超えたならば、第１水流量調整弁Ｖ１は開けたままで第２水流量調整弁Ｖ２を閉じて、第１製氷・冷却部１１Ｌのみによる冷水利用運転に切り替える。
【００５２】
本氷蓄熱装置１０のように、流下液膜式のものは、製氷・冷却部に氷が残存していても、ある程度まで貯氷量が減少すると供給冷水温度が上昇し始める。よって、供給冷水温度が上昇開始温度（適宜設定する）を超えたならば、次の製氷・冷却部を併用して冷水利用運転を行い、供給冷水温度が限界温度を超えたならば次ぎの製氷・冷却部のみによる冷水利用運転に切り替えることで、切替え時における供給冷水温度の変動を小さくすることができるのである。
【００５３】
また、本冷水利用運転を前述のような２つの製氷・冷却部を有する氷蓄熱装置に適用した場合には、１回の冷水利用運転において少なくとも一方の製氷・冷却部の氷を完全に使い切ることができるので、前述の他の製氷運転例に示す製氷運転を行わずとも、残氷の上に複数回重ねて氷を成長させることがなくなる。よって、冷却コイルを、残氷を有する状態でさらに１回の製氷運転を行ってもブリッジングを生じない間隔のものとしておけば、ブリッジングを生じることは実質的にない。
【００５４】
＜その他＞
（イ）上記例では、貯水槽１５を一つとしたが、製氷・冷却部の数に対応させて２つにしたり、あるいは３つ以上設けることもできる。
【００５５】
（ロ）本発明において製氷・冷却部は３つ以上であっても良い。特に、製氷冷却部を３つ以上に分割した場合には、前述の他の製氷運転例に従って製氷運転を行うことを推奨する。
【００５６】
（ハ）上記例において、例えば貯氷量の不足により空調機２が必要とする温度の冷水を送ることができない場合には、冷水利用運転と製氷運転とを同時に行うことができる。
【００５７】
（ニ）なお、本発明における運転制御に関する事項、例えば、弁の開閉やポンプの作動および停止、供給冷水温度の測定、貯水位測定、供給冷水温度と上昇開始温度または限界温度との比較、貯氷量の計算・記憶等は、上記例では示していないが適宜の制御装置により行うことができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、製氷量を決定するにあたり不正確なことのある複雑な冷水利用量予測等を必要とせずに、ブリッジングを効果的に防止し、もって冷水利用運転中の冷却能力不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る氷蓄熱装置を用いた氷蓄熱式空調システムのフロー図である。
【図２】製氷運転のフローチャートである。
【図３】冷水利用運転のフローチャートである。
【図４】冷水利用運転のフローチャートである。
【図５】冷水利用運転のフローチャートである。
【図６】他の製氷運転のフローチャートである。
【図７】他の製氷運転のフローチャートである。
【図８】他の冷水利用運転のフローチャートである。
【図９】従来の氷蓄熱装置の概要図である。
【図１０】ブリッジングの説明図である。
【符号の説明】
１…氷蓄熱式空調システム、２…空調機、１０…氷蓄熱装置、１１Ｌ…第１製氷・冷却部、１１Ｒ…第２製氷・冷却部、１２Ｌ…第１冷却コイル、１２Ｒ…第２冷却コイル、１３Ｌ…第１散水器、１３Ｒ…第２散水器、１４Ｌ…第１ケーシング、１４Ｒ…第２ケーシング、１６…水位測定手段、１７…供給水温測定手段、Ｂ…冷凍機、Ｒ１…冷水供給路、Ｒ２…温水返送路、Ｒ５…製氷用給水路、Ｐ１…冷水供給ポンプ、Ｐ２…製氷用冷媒循環ポンプ、Ｐ３…製氷用給水ポンプ。
Claims (5)
- 冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる複数の製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する少なくとも１つの貯水槽とを備え、
各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯えることを同時に行う製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うことができるように構成してなる氷蓄熱装置であって、
前記貯水槽から前記冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設け、
直前の製氷運転開始時に製氷・冷却部に残氷があったか否かによって、次記の冷水利用運転方法を選択する手段を有する、
冷水利用運転時、直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部いずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行う、
ことを特徴とする氷蓄熱装置。 - 前記冷水利用運転における製氷・冷却部の切替えに先立って、前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し始めたならば、当該製氷・冷却部と次の製氷・冷却部とを併用して前記冷水利用運転を行い、
しかる後、前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたならば、当該製氷・冷却部の使用を停止し、次の製氷・冷却部による前記冷水利用運転に切り替えるように構成した請求項１記載の氷蓄熱装置。 - 前記製氷運転と前記冷水利用運転とを交互に行うとともに、半数または過半数の製氷・冷却部の貯留氷を完全に融解させる冷水利用運転を行うものであり、かつ
各前記冷却コイルは、残氷を有する状態でさらに１回の前記製氷運転を行ってもコイル間に跨る氷塊を形成しない間隔を有する請求項１または２記載の氷蓄熱装置。 - 前記製氷運転開始時における前記複数の製氷・冷却部の総残氷量が前記所定貯氷量の５０％以上の場合、直前の冷水利用運転で未解氷の製氷・冷却部についてのみ製氷運転を行うように構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の氷蓄熱装置。
- 冷却コイルとその上方に配設した散水器とからなる複数の製氷・冷却部と、これら製氷・冷却部からの流下水を貯留し、かつ貯留水面を前記製氷・冷却部の下方に維持する少なくとも１つの貯水槽とを備え、
各製氷・冷却部に関して、前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面を巡りつつ流下させて冷却し、前記冷却コイル外面に氷を形成しかつ貯えることを同時に行う製氷運転、および前記散水器からの散布水を前記冷却コイル外面の氷表面を巡りつつ流下させて冷却し、冷却した水を前記貯水槽に貯留し、この貯水槽の貯留水を冷水利用部に供給して利用する冷水利用運転を行うことができるように構成し、
さらに前記貯水槽から前記冷水利用部に供給する水の温度を測定する供給水温測定手段を設けてなる氷蓄熱装置を用い、
直前の製氷運転開始時に製氷・冷却部に残氷があったか否かによって、冷水利用運転方法を次記のとおりとする、
冷水利用運転時、直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部いずれにも氷が残存していなかった場合には、任意の順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が上昇し限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行い、
直前の製氷運転の開始時に前記複数の製氷・冷却部のいずれかに氷が残存していた場合には、その氷が残存していた製氷・冷却部を優先する順番で、かつ前記供給水温測定手段による測定水温が前記限界温度を超えたことを切替条件として、前記複数の製氷・冷却部を切り替えて使用しつつ前記冷水利用運転を行うことを特徴とする氷蓄熱装置の運転制御方法。
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|---|---|---|---|
| JP08835398A JP4110612B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP08835398A JP4110612B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法 |
Publications (2)
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| JPH11287541A JPH11287541A (ja) | 1999-10-19 |
| JP4110612B2 true JP4110612B2 (ja) | 2008-07-02 |
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ID=13940466
Family Applications (1)
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| JP08835398A Expired - Lifetime JP4110612B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法 |
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1998
- 1998-04-01 JP JP08835398A patent/JP4110612B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH11287541A (ja) | 1999-10-19 |
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