JP4420326B2 - 氷蓄熱システム - Google Patents

Description

本発明は、氷蓄熱運転時に各種冷凍機の運転を停止することなく、氷蓄熱槽の所定蓄熱時間（タイマー設定時間）毎に又は氷蓄熱槽内に於ける氷層の低下に基づいて、氷スラリーの所定位置又は冷水返り管部分の氷片を検出することにより、該冷凍機からの氷スラリーの導入を複数の氷蓄熱槽に順次切換え、氷蓄熱槽の氷充填率（ＩＰＦ）を向上させる氷蓄熱システムに関するものである。

氷蓄熱システムは水蓄熱システムに比較して氷の潜熱を蓄えることができるため単位体積当たりの蓄熱量が格段に上がり蓄熱槽を小型化できる利点がある。しかし、過冷却解除により氷を生成するものや冷凍機本体で直接氷スラリーを生成する方式の場合、この氷蓄熱システムの利点が充分発揮されないことがある。すなわち蓄熱槽内の蓄熱媒体である水および氷全体に対する氷の割合いわゆる氷充填率（ＩＰＦ）を向上させることを阻害する課題が存在した。これを説明すると、上記に示した氷スラリーを直接又は間接的に生成する方式では、氷を生成する装置である過冷却解除器や過冷却器や蒸発器本体などに蓄熱槽内の氷片が戻ってしまい、装置内に氷片が付着し閉塞又は能力の低下が起こってしまう。このため、場合によってはシステム全体を停止する必要が起こる。これを解消するため、図８に示すように予熱器１６を設け、返り管に持ち込まれた氷片を解氷している。しかし、このようにしてしまうと、戻り水を加熱することになり加熱分だけ余計にエネルギーを要することになる。また、一つの例としては図７に示すように特許第３２７０１５２号特許公報に開示した技術がある。メッシュからなる氷核分離体４及び仕切壁５によって囲まれた取水空間Ａが形成され、比較的粒径の大きい氷核又は氷片の取水空間Ａ内への侵入は上記氷核分離体４によって阻害されるようになっている。また、氷の小片を返り水に戻さないようにするため、導入された氷スラリーが氷と水に槽内で分離するように蓄熱槽内で下向きの面速度が生ずるように取水して過冷却器に供給すると共に、その下向きの面流速が槽内での氷核の浮上終末速度より小さくなるように設定されている。
特許第３２７０１５２号特許公報

しかしながら、上記のような背景技術では、蓄氷されていくに従い氷層の底位が低下して、氷スラリーの槽内への拡散ができない状態となり、氷蓄熱槽１３の下部において氷スラリーが氷蓄熱槽１３の底部において氷と水が分離することが難しくなり、冷水往き管１２ａの入口から流入した氷スラリーがそのまま冷水返り管１５ａの出口へと戻るようになる。このような状態になれば上記製氷冷凍機８へ氷片が戻るため予熱器によって、氷片を溶かしきることができない場合がある。したがって、冷水を過冷却水とすることが不能となり、蓄氷運転が停止または終了するという問題点があった。また、この種の氷スラリーは導入された直後、混合した状態であり、蓄氷を停止させると氷の浮力により、氷と水は上下に分離される。したがって、分離されるまで氷の導入を一旦止め、氷の底面を上昇させれば、その分の蓄氷が可能である。しかし、単一の槽の場合は、一旦蓄氷を停止する必要があり、蓄氷に時間を要する。したがって、蓄熱時間帯に制限がある夜間蓄熱の場合、所望の蓄熱量に達する事ができず、蓄熱を終了させなくてはならならず、このような不具合を解消するためには、蓄熱槽自体を大型に計画するしかなかった。また、複数の蓄熱槽の場合でも、同時に蓄氷を行うことになれば、一旦蓄氷を停止する必要があり、上記の課題は解消されない。

本発明に係る氷蓄熱システムは、ブラインチラーや水蒸気圧縮冷凍機等の冷凍機と、複数個設置した氷蓄熱槽とを連結する冷水往き管及び冷水返り管にスラリーポンプによって氷スラリーを所定の切替弁を介して、該氷蓄熱槽に蓄熱するシステムに於いて、氷蓄熱運転時に、上記冷凍機の運転を停止することなく上記複数の氷蓄熱槽に氷スラリーを順次切換え導入して当該蓄熱槽内の氷充填率（ＩＰＦ）を向上させることを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。

すなわち、請求項１記載の発明によれば、蒸発器、圧縮機及び凝縮器を備えたブラインチラーと、該ブラインチラーの蒸発器に接続されたブライン配管の経路に一次側を、冷水往き管に二次側をそれぞれ接続した過冷却器と、該冷水往き管に接続された氷スラリー液生成手段としての過冷却解除器と、該過冷却解除器の出力側に切替弁を介して冷水往き管を経由して接続される第１氷蓄熱槽と、該第１氷蓄熱槽内の液中の氷充填率（ＩＰＦ）が所定値に到達することで該切替弁で該冷水返り管に接続された氷スラリーポンプにより冷水往き管を経由して氷スラリー液を搬送される第２氷蓄熱槽と、前記冷水返り管の経路に接続されかつ前記過冷却解除器の上流に配置された予熱器と、前記第１及び第２氷蓄熱槽の内底面にセンサー部を接続した電気伝導度計と、該第１氷蓄熱槽に於ける氷スラリー液の最適温度限界値を検出する温度センサと、該電気伝導度計、該温度センサ及び前記切替弁に制御線を接続して前記第１氷蓄熱槽から前記第２氷蓄熱槽へ氷スラリー液の導入を前記電気伝導度計及び前記温度センサにより判断し切替動作する中央監視装置とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る氷蓄熱システムは、上述の構成を有するので次の効果がある。
すなわち、本システムに電気伝導度計及び温度センサを備えたので第１及び第２氷蓄熱槽内の蓄氷状態や、例えば該第１及び第２氷蓄熱槽内の氷スラリー液が７°Ｃの最適温度に設定でき、合理的に該第１蓄熱槽から第２氷蓄熱槽に順次蓄熱運転を換えることができ、また蓄熱槽内への氷スラリーの流入を一時停止し、液流動の静止に伴う氷の浮力による高密度化を行い、再び液層部分に氷スラリーを流入するという工程を繰り返すことで、従来の氷蓄熱システムと比較して蓄熱量又は氷充填率（ＩＰＦ）の増大が可能となるため、蓄熱槽の容積を小さくでき、槽自体のコスト低減が図れ、設置スペースも小さくできる。また、順次切替弁によって蓄氷がなされるので、水と氷を分離するため冷凍機を停止する時間を要することがなく、短時間で所望の蓄熱を完了することが可能となる効果がある。

以下、本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態に於ける一つの例を示す構成配置図である。

１７は、冷水を製造する冷凍機であり、例えばブラインチラーである。該冷凍機１７は、蒸発器１７ａ、圧縮機１７ｂ及び凝縮器１７ｃを備えている。１８は過冷却器であり、その一次側１８ａは上記冷凍機１７の蒸発器１７ａとブラインポンプ１９を接続するブライン配管１９ａに接続構成されている。上記過冷却器１８の二次側１８ｂは一方で、冷水往き管２２ａに接続された過冷却解除器２０及び三方弁でなる切替弁２１を介し、冷水往き管２２ｂを経由して第１氷蓄熱槽２３ａに接続して氷スラリーを該第１氷蓄熱槽２３ａに導入している。上記過冷却器１８の二次側１８ｂの他方は、上記第１氷蓄熱槽２３ａの出口側の冷水返り管２２ｅに接続されかつ上記切替弁２１と略同一構成の切替弁２４及び氷スラリーポンプ２５並びに予熱器２６に接続されている。
ここで、上記冷水往き管２２ａの経路にある過冷却解除器２０は、流通冷水を過冷却し氷スラリーを製造する。そして、予熱器２６は、該冷水往き管２２ａの該過冷却器１８の上流に氷片があるとそれを核として該過冷却器１８の内部や配管内で氷が成長し、凍結による上記冷水往き管２２ａの閉塞を防止するため該過冷却器１８の上流に配置されている。

そして、実施例で説明する蓄氷状態を感知あるいは予測して、上記氷スラリーポンプ２５で搬送された氷スラリーを上記切替弁２１により冷水往き管２２ｃを経由して第２氷蓄熱槽２３ｂに搬送されるようになっている。このとき、上記第１氷蓄熱槽２３ａへの氷スラリーの導入は停止される。そして、返り水も切替弁２４により第２蓄熱槽２３ｂから過冷却器１８へ流送するように切り替わる。上記第１氷蓄熱槽２３ａ内の蓄水量が増大するに従い、該第１氷蓄熱槽２３ａの出口側に接続した冷水返り管２２ｅ内に僅かの氷が混入する場合もある。したがって、氷片の戻りが過冷却器１８に混入しないようにするために予熱器２６を上記冷水返り管２２ｅにつながる冷水返り管２２ｄの経路に配備している。そして、該予熱器２６から流出する氷スラリーの水温を例えば、０．５（℃）にして該氷片を溶融する。上述した冷凍機１７や冷水往き管２２ａ及び冷水返り管２２ｄに接続される過冷却器１８、過冷却解除器２０、氷スラリーポンプ２５又は予熱器２６等はいわゆる氷スラリー液生成手段としての意義を有する。

次に、本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態の作用について図１に基づき説明する。
冷凍機１７により製造した氷スラリーをスラリーポンプ２５により搬送し、切替弁２１、２４により、複数の氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂの一方へ流入させる。氷スラリーを一方の氷蓄熱槽２３ａへ一定流量取り込んだ後、後述する蓄氷状態を感知又は予測した後、切替弁２１、２４を切り換えて氷スラリーを他の氷蓄熱槽２３ｂへ流入させる。ここで氷スラリーを一定量取り込んだ後、切替弁（図示せず）によりさらに他の第３以降の氷蓄熱槽を設置している場合には順次切り換えていく。氷スラリーの取り込みを停止している第１氷蓄熱槽２３ａでは、氷と水の混相である氷スラリーは乱さず放置することで氷と水の２相に分離する。上層に分離した氷は時間の経過とともに氷が密になり体積が収縮するため第１氷蓄熱槽２３ａの下部にあらたに氷蓄熱が可能な領域が生じる。以上の切り換え工程を蓄熱完了時まで繰り返すことによって、複数の氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂの高密度化を実現する。
尚、図１に於いて、２７は冷却塔、２８は冷却水ポンプであり、冷凍機１７の凝縮器１７ｃを接続し冷却水の循環回路を構成している。また、上記氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂは複数個又は多数個を設置してもよく、その場合切替弁２１、２４は構造を改変すること及び配管路の変更に加えてその配置数を適宜変更することにより対処する。

図２は、本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態に於ける他の例を示す構成配置図である。該図２に示す本発明に係る氷蓄熱システムの構成例は冷凍機の種類を代えたのみで基本的には図１に示すものと略同一の構成となる。

２９は水蒸気圧縮冷凍機である。上記水蒸気圧縮冷凍機２９は、蒸発器２９ａ、圧縮機２９ｂ及び凝縮器２９ｃで構成されている。該蒸発器２９ａの一方は、冷水往き管２２ａに接続された氷スラリーポンプ２５及び三方でなる切替弁２１を介し、冷水往き管２２ｂを経由して第１氷蓄熱槽２３ａに接続して氷スラリーを該第１氷蓄熱槽２３ａに導入する。上記蒸発器２９ａの他方は、上記第１氷蓄熱槽２３ａの出口側の冷水返り管２２ｅから上記切替弁２１と略同一構成の切替弁２４を介し、冷水返り管２２ｄを経由して接続されている。

そして、実施例で説明する蓄氷状態を感知又は予測した後、上記氷スラリーポンプ２５を上記切替弁２１により冷水往き管２２ｃを経由して第２氷蓄熱槽２３ｂに搬送されるようになっている。このとき、上記第１氷蓄熱槽２３ａへの氷スラリーの導入は停止される。そして、返り水も切替弁２４により第２氷蓄熱槽２３ｂから冷水返り管２２ｆ、２２ｄを経由して過冷却器へ流送するように切り替わる。

上記図２に示す本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態に於ける他の例では、冷凍機が水蒸気圧縮冷凍機２９を使用しており、この水蒸気圧縮冷凍機２９の運転中に於いて、上記第１氷蓄熱槽２３ａの出口側に接続した冷水返り管２２ｅ内の水温が急変するとき、該水蒸気圧縮冷凍機２９の蒸発器２９ａ内の圧力が水の温度の飽和蒸気圧に大きく左右され、該水蒸気圧縮冷凍機２９の運転動作が不安定となり、最悪の場合停止することがある。これを防止すべく予め蓄熱するすべての第１、第２氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂ内更に、追加設置した氷蓄熱槽（図示せず）内に充填された水−氷溶液の水温を７（℃）程度まで低下させ、氷が生成されるに従い上記切替弁２１及び２４等の弁を順次切替えて開放又は閉止する。
尚、上記図２に示す他の構成は、図１に示すものと略同一であり、同一番号を付し、説明を省略する。また、図２に示す本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態に於ける他の例についての基本的な作用等は、前述した図１に示すものと同一であり、その説明を省略する。

次に、本発明に係る氷蓄熱システムの具体的な実施例１について図３に基づき説明する。
３０は、本氷蓄熱システムの動作状況を監視すること及び切替弁等の制御を行なう中央監視装置である。該中央監視装置３０は、後述する電気伝導度計３１ａ、３１ｂの測定値の信号を受けその値に基づき、後述する第１、第２、第３、第４切替弁２１Ａ、２１Ｂ、２４Ａ、２４Ｂの動作を司どる。

上記第１氷蓄熱槽２３ａ及び上記第２氷蓄熱槽２３ｂの内底面２３ａ１及び２３ｂ１には上記蓄氷状態を感知するための電気伝導度計（ＥＣ）３１ａ、３１ｂのセンサー部を接続している。この電気伝導度計３１ａ、３１ｂは、例えば、汎用の２線の制御線が結ばれており、デジタル表示をする電磁導電率計変換器を適用し、本発明のように導電率と濃度との間に相関があって水−氷溶液では濃度計として使用できる。そして、上記第１氷蓄熱槽２３ａ及び上記第２氷蓄熱槽２３ｂの氷充填率（ＩＰＦ）は槽内の電気伝導度（μＳ／ｃｍ）により測定する。この電気伝導度（μＳ／ｃｍ）は、氷蓄熱槽内の液体中の例えば塩分濃度値であって、氷の結晶は塩分を包含しないので液体中の塩分濃度が槽内の氷が多くなるほど高い値を示す。この性質を利用して、電気伝導度から氷充填率を算出する。ここで、上記氷充填率（ＩＰＦ）は上記第１又は第２氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂ内の製氷を含む全水量（ｋｇ）に対する製氷量（ｋｇ）の重量比率であってパーセント又は対比で表示する。

上記中央監視装置３０は、制御線Ｌ１，Ｌ２にて電気伝導度計３１ａ、３１ｂ及び切替弁２１Ａ、２１Ｂ、２４Ａ、２４Ｂにつながっており、該電気伝導度計３１ａ、３１ｂで検出した値に基づいて、各氷蓄熱槽への氷スラリーの導入を判断し、切替動作のための制御信号を切替弁に送信するようになっている。
尚、当該第１及び第２切替弁２１Ａ、２１Ｂ、当該第３及び第４切替弁２４Ａ、２４Ｂは図１及び図２に示す三方弁で構成された切替弁２１、２４を適用してもよく又、その他の各種の汎用の弁装置を使用してもよい。そして、上記第１切替弁２１Ａは例えば冷水往き管２２ａ、２２ｂの接続点Ｄに近い部位に及び上記第２切替弁２１Ｂは冷水往き管２２ａ、２２ｃの接続点Ｄに近い部位にそれぞれ配置している。また、上記第３切替弁２４Ａは返り管２２ｅ、２２ｄの接続点Ｅに近い部位に及び上記第４切替弁２４Ｂは冷水返り管２２ｆ、２２ｄの接続点Ｅに近い部位にそれぞれ配置している。

上述に於いて、上記第１氷蓄熱槽２３ａ及び第２氷蓄熱槽２３ｂの各入口側の槽底部又は内底面２３ａ１、２３ｂ１に接続した冷水往き管２２ｂ及び２２ｃと、上記第１氷蓄熱槽２３ａ及び第２氷蓄熱槽２３ｂの出口側の槽底部又は内底面２３ａ１、２３ｂ１に接続した冷水返り管２２ｅ及び２２ｆとの間隔は可能な限り広く設定するとよい。これにより、上記冷水往き管２２ｂ及び２２ｃから流入した氷片が槽内を浮上することなくそのまま冷水返り管２２ｅ及び２２ｆに吸込まれることを防止する。また、上記第１氷蓄熱槽２３ａと上記第２氷蓄熱槽２３ｂを単一の槽で形成したうえに、隔壁を設け、２槽に区分し、区分したそれぞれに往き管、返り管を接続した構成としてもよい。また、本実施例１では氷蓄熱槽を２個設置した場合について説明したが、これに限定されず、複数個ないし多数個の氷蓄熱槽を配置し、それに相応して切替弁や冷水往き管又は冷水返り管等を増設すると共に配管回路を改変することにより所期の目的を達成できるものである。

また、上記電気伝導度計は各槽に相応して設置する場合だけでなく一個ですべての氷蓄熱槽内の氷スラリー液の電気伝導度を選択的に若しくは統一的に検出する構成とすることもできる。

図３に示す本発明に係る氷蓄熱システムに於ける実施例１についての他の構成要素については、図１に示す構成と略同一であり同一番号を付し、その説明を省略する。

次に、本発明に係る氷蓄熱システムの具体的な実施例２について図４に基づき説明する。
当該実施例２は冷凍機及びその周辺配管回路を除いて上述した本発明に係る氷蓄熱システムの具体的な実施例１と略同一構成であり、同一番号を付しその詳しい説明を省略する。

すなわち、上記実施例１に於ける冷凍機１７に代えて、上述した水蒸気圧縮冷凍機２９に置き換えた構成である。そして、上記水蒸気圧縮冷凍機２９は、蒸発器２９ａ、圧縮機２９ｂ及び凝縮器２９ｃで構成されている。該蒸発器２９ａの一方は、冷水往き管２２ａに接続された氷スラリーポンプ２５及び三方弁や二方弁等でなる第１切替弁２１Ａ、冷水往き管２２ｂを介して第１氷蓄熱槽２３ａに接続して氷スラリーを該第１氷蓄熱槽２３ａに導入する。上記蒸発器２９ａの他方は、上記第１氷蓄熱槽２３ａの出口側の冷水返り管２２ｅに接続されかつ上記第１切替弁２１Ａと略同一構成の第３切替弁２４Ａを介して冷水返り管２２ｄに接続している。

次に、本発明に係る氷蓄熱システムに於ける実施例２に基づいて、その動作等を説明し、本発明を明らかにする。

図５は、本発明に係る氷蓄熱システムの動作概要を示すフローチャートである。
これに基づき説明すれば、上記第１氷蓄熱槽２３ａ及び上記第２氷蓄熱槽２３ｂやその他設置している氷蓄熱槽（図４に図示せず）の槽内に充填された水−氷液（氷スラリー液）の温度（℃）が最適温度の限界値、例えば、７（℃）以下であるか否かを別置した温度センサ（図示せず）等で検出し、対象氷蓄熱槽へ氷スラリーを導入し対象蓄熱槽の蓄熱状態（電気伝導度）によって対象蓄熱槽を順次切り換える蓄熱運転（以下、「蓄氷運転モード」という。）へ移行するか否かを判断する（ステップ１）。ここで、限界温度値７（℃）とは、上記水蒸気圧縮冷凍機２９の蒸発器２９ａ内の水温を各槽の切換え時に上昇させることなく蒸気圧を安定化し、圧縮機２９ｂの運転を安定するための温度値である。

対象蓄熱槽としての上記第１氷蓄熱槽２３ａ内の氷スラリー液の温度が７（℃）以下であるとき、上記第１切替弁２１Ａが開放され、その他の蓄熱槽、すなわち第２氷蓄熱槽２３ｂ等に接続された第２切替弁２１Ｂ等は閉止される（ステップ２）。そこで、水蒸気圧縮冷凍機２９を起動し、（ステップ３）蓄氷運転モードへ移行する。上記第１氷蓄熱槽２３ａ内の氷スラリー液の温度が７（℃）以下でないときは、本システムに設置したすべての切替弁、第１切替弁２１Ａ、第２切替弁２１Ｂ、第３切替弁２４Ａ、第４切替弁２４Ｂ等が開放し（ステップ４）、冷凍機２９を起動（ステップ５）させ、全ての蓄熱槽が限界温度値以下になるまで、その状態を保持する（ステップ６）。
そして、上記本システムに設置したすべての氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂ等の氷スラリー液の温度が７（℃）以下になれば、対象蓄熱槽としての上記第１氷蓄熱槽２３ａ以外の第２氷蓄熱槽２３ｂの冷水往き管２２ｃ等に接続された第２切替弁２１Ｂを含む他のすべての氷蓄熱槽の冷水往き管に接続された切替弁の弁開度を上記と同様な操作で閉止し、蓄氷運転モードが開始される（ステップ７）。

次に、蓄氷運転モードの開始から完了までの動作説明をする（ステップ８〜１３）。
本システムに設置したすべての氷蓄熱槽内の氷スラリー液等液中の電気伝導度が電気伝導度計３１ａで計測した所定値に達しているか否かを判断し（ステップ８）、また、ＩＰＦ（氷充填率）が設定値に到達したか否かを各氷蓄熱槽に設定した電気伝導度計（図示せず）により判断して蓄氷を継続するか否かを判断する。すべての氷蓄熱槽の蓄熱を動作を完了させ水蒸気圧縮冷凍機２９を停止する（ステップ９）、そして蓄熱運転を完了する。

また、対象蓄熱槽としての上記第１氷蓄熱槽２３ａ内の氷スラリー液等液中の電気伝導度が電気伝導度計３１ａで計測した所定値、例えば、３７５（μＳ／ｃｍ）に達しているか否かを判断する（ステップ１０）。当該電気伝導度から換算した当該第１氷蓄熱槽２３ａの例えば、ＩＰＦ（氷充填率）が０．６（６０％）に達したか否かを判断する。ステップ１０で電気伝導度が所定値に達していた場合は、対象蓄熱槽、つまり上記第１氷蓄熱槽２３ａの蓄熱が完了し、以降はその蓄熱槽には蓄熱しない（ステップ１１）。そして、対象蓄熱槽を切り替え（ステップ１２）、当該第1氷蓄熱槽２３ａへの蓄氷を止める。そして、次の対象蓄熱槽への蓄氷を開始させる。当該電気伝導度が所定値に達しているか否かを判断する（ステップ１３）。達していない場合は、当該対象氷蓄熱槽への蓄氷を継続する。このように所定値に基づいて、蓄氷する対象蓄熱槽を順次切り換えていく。
なお、この蓄熱完了の設定値とは、対象となる蓄熱槽の目標氷充填率から換算した電気伝導度であって、当該蓄熱完了の設定値に達している場合は、前述の如くその対象蓄熱槽の蓄氷を終了させ、以降はその蓄熱槽には蓄氷しない（ステップ１１）。そして、対象蓄熱槽の蓄氷が完了したら、対象蓄熱槽を切り換える（ステップ１２）。
このように本システムに設置した氷蓄熱槽を順次かつ輪番的に氷スラリー液等の液の導入、停止を行う。従って、蓄氷運転が行われている間でも、蓄氷をしていない槽があり、他の蓄氷が行われている間は、氷の体積が減少させ、新たに蓄氷できる領域を増やすことができる。

また、本発明に係る氷蓄熱システムに於ける実施例２の動作等は上述した実施例１の動作と略同一であり、その説明を省略する。

尚、上述した第１、第２氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂ及びその他本システムに設置したすべての氷蓄熱槽はいずれも各槽が独立した複数個若しくは多数個を構成するか単一の氷蓄熱槽に隔壁を設けて複数に画成する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数個又は多数個の氷蓄熱槽を互に連結配管で接続する構成としてもよい。
また、上述した動作説明では切り換えの際に対象となる蓄熱槽は、一つの槽として説明しているが、三槽以上で計画している場合は、切り換え時に蓄氷させる槽の数は、一槽に限定するものでもなく二つ以上としてもよい。

次に、本発明に係る氷蓄熱システムに於ける他の実施例等を説明する。
（１）氷蓄熱槽内の所定レベルに於ける氷スラリー液を検出し、上記切替弁を制御する手段を本発明のシステムに適用する場合
上述した蓄氷の対象となる氷蓄熱槽の第１、第２、第３及び第４切替弁２１Ａ、２１Ｂ、２４Ａ、２４Ｂの動作について説明する。すなわち、氷蓄熱槽の氷層の下部が一定の高さまで低下したとき、これを各氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂの側壁面に設置した上記蓄氷状態を感知するためのレベルセンサー（図示せず）により検知し、蓄氷する氷蓄熱槽を切り替え、氷蓄熱槽に一定量の氷を蓄熱されるように順番に蓄氷していく。第１氷蓄熱槽２３ａに設置するレベルセンサーにより氷が検知された場合、第１切替弁２１Ａ、第３切替弁２４Ａを閉止し、第２切替弁２１Ｂ、第４切替弁２４Ｂを開き、第２氷蓄熱槽２３ｂに蓄氷するように切り換えられる。そして、最後の氷蓄熱槽まで一定量の蓄氷が完了したら、氷スラリー液の流入を再び第１氷蓄熱槽２３ａへ切り替える。このような手順で運転を行い、各氷蓄熱槽のＩＰＦ（％）を向上させる。そして、蓄熱完了の判定は第１氷蓄熱槽２３ａ、第２氷蓄熱槽２３ｂの側壁面に設置した最下部のレベルセンサーなどにより検知して行なう。なお、上記レベルセンサーは任意の蓄氷レベルに配置し、光の反射等で検知する方式など槽のレベルに水或いは氷かを検知することができるものであればよく、また、複数個設置し、切り換えの回数に応じて、下部に位置するレベルセンサーに順次切り換えるようにしてもよい。
このように構成すれば、蓄氷が所定レベルまで達しているか否かを確実に把握することができ、各氷蓄熱槽内の氷充填率を向上させることができる。
（２）冷水返り管部分の氷片を検知して切替弁を制御する手段を本発明のシステムに適用する場合
かかる場合、冷水返り管２２ｅ、２２ｆの部分に氷片を検知できる上記蓄氷状態を感知するための氷片センサを取り付け、該氷片を検知しこれにより次に蓄氷する第２氷蓄熱槽２３ｂへ氷スラリー液が導入されるように第１、第２、第３及び第４切替弁２１Ａ、２１Ｂ、２４Ａ、２４Ｂを動作させる。
このように構成すれば、氷片が冷水返り管２２ｅに流入した場合、直ちに第１切替弁２１Ａ、第３切替弁２４Ａが閉止し、第２切替弁２１Ｂ、第４切替弁２４Ｂの開動作をし蓄氷させる氷蓄熱槽を切り替わる。したがって、氷片による影響で冷凍機をストップさせず、各氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂ内の氷充填率を向上させることができる。
（３）タイマー設定手段を本発明のシステムに適用する場合
かかる場合、例えば図６の冷凍機の運転テーブルに示すように各氷蓄熱槽の蓄氷状態を予測し蓄熱時間帯を設定した各氷蓄熱槽２３ａ、２３ｂの運転テーブルを予めプログラムしておき、この運転テーブルに従って第１切替弁２１Ａ、第２切替弁２１Ｂ、第３切替弁２４Ａ、第４切替弁２４Ｂを切り替える。
このように構成すれば、予め蓄氷時間によりタイマー設定しているので、切替センサ又は氷スラリー液のレベルセンサ等の機器を必要とせず、各氷蓄熱槽２１Ａないし２４Ｂ内の氷充填率を向上させることができる。

なお、上記（１）（２）（３）で示した各手段は、上述で説明した複数個又は多数個の氷蓄熱槽を互に連結配管を接続してもよく、この場合の切替弁の動作は、往き管の切替弁のみを切換え蓄氷するようにしておき、戻り水は蓄氷していない氷蓄熱槽から集水するようにしてもよい。
尚、上記各手段を組み合わせて、第１、第２、第３及び第４切替弁２１Ａ、２１Ｂ、２４Ａ、２４Ｂを制御してもよく、例えば、蓄氷初期段階では、電気伝導度計を使用する氷充填率（ＩＰＦ）の所定値を採用し、蓄氷がある程度達した場合は冷水返り管で氷片を検出する手段を採用してもよい。

本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態に於ける一つの例を示す構成配置図である。 本発明に係る氷蓄熱システムの実施の形態に於ける他の例を示す構成配置図である。 本発明に係る氷蓄熱システムの具体的な実施例１を示す構成配置図である。 本発明に係る氷蓄熱システムの具体的な実施例２を示す構成配置図である。 本発明に係る氷蓄熱システムの具体的な実施例２の動作概要を示すフローチャートである。 本発明に係る氷蓄熱システムの他の具体的な一例を示す実施例であって、タイマー設定手段を本発明のシステムに適用する場合に於ける氷蓄熱槽の運転テーブルを示す説明図である。 従来の技術に於ける氷蓄熱システムの一つの例を示す構成図である。 従来の技術に於ける氷蓄熱システムの他の例を示す構成図である。

１７ 冷凍機
１７ａ 冷凍機の蒸発器
１７ｂ 冷凍機の圧縮機
１７ｃ 冷凍機の凝縮器
１８ 過冷却器
１８ａ 過冷却器の一次側
１８ｂ 過冷却器の二次側
１９ 冷水ポンプ
１９ａ 冷水配管
２０ 過冷却解除器
２１ 切替弁
２１Ａ 第１切替弁
２１Ｂ 第２切替弁
２２ａ 冷水往き管
２２ｂ 冷水往き管
２２ｃ 冷水往き管
２２ｄ 冷水返り管
２２ｅ 冷水返り管
２２ｆ 冷水返り管
２３ａ 第１氷蓄熱槽
２３ａ１ 第１氷蓄熱槽の内底面
２３ｂ 第２氷蓄熱槽
２３ｂ１ 第２氷蓄熱槽の内底面
２４ 切替弁
２４Ａ 第３切替弁
２４Ｂ 第４切替弁
２５ 氷スラリーポンプ
２６ 予熱器
２７ 冷却塔
２８ 冷却水ポンプ
２９ 水蒸気圧縮冷凍機
２９ａ 水蒸気圧縮冷凍機の蒸発器
２９ｂ 水蒸気圧縮冷凍機の圧縮機
２９ｃ 水蒸気圧縮冷凍機の凝縮器
３０ 中央監視装置
３１ａ 電気伝導度計
３１ｂ 電気伝導度計
Ｌ１ 制御線
Ｌ２ 制御線

Claims (1)

1. 蒸発器、圧縮機及び凝縮器を備えたブラインチラーと、該ブラインチラーの蒸発器に接続されたブライン配管の経路に一次側を、冷水往き管に二次側をそれぞれ接続した過冷却器と、該冷水往き管に接続された氷スラリー液生成手段としての過冷却解除器と、該過冷却解除器の出力側に切替弁を介して冷水往き管を経由して接続される第１氷蓄熱槽と、該第１氷蓄熱槽内の液中の氷充填率（ＩＰＦ）が所定値に到達することで該切替弁で該冷水返り管に接続された氷スラリーポンプにより冷水往き管を経由して氷スラリー液を搬送される第２氷蓄熱槽と、前記冷水返り管の経路に接続されかつ前記過冷却解除器の上流に配置された予熱器と、前記第１及び第２氷蓄熱槽の内底面にセンサー部を接続した電気伝導度計と、該第１氷蓄熱槽に於ける氷スラリー液の最適温度限界値を検出する温度センサと、該電気伝導度計、該温度センサ及び前記切替弁に制御線を接続して前記第１氷蓄熱槽から前記第２氷蓄熱槽へ氷スラリー液の導入を前記電気伝導度計及び前記温度センサにより判断し切替動作する中央監視装置とを備えたことを特徴とする氷蓄熱システム。

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