JP5162260B2 - アイスバンクシステムの運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば食品工場等でのいわゆるシャーベット状の氷を蓄えるアイスバンクシステム（蓄氷システム）において、所定温度のチルド冷水温度を維持し、かつ効率良く当該システムを運転するためのアイスバンクシステムの運転制御方法に関するものである。

食品工場や乳製品関連工場等では、いわゆるチルド冷水と呼ばれるたとえば０℃〜１．５℃の低温の冷水を使用しているが、このような低温の冷水を製造、供給するためのいわゆるアイスバンクシステムとして、従来から外融式のスタティック型アイスバンクが採用されている。スタティック型アイスバンクは、いわゆる「氷のもち（氷相の持続性）」が良く、冷凍冷蔵史から考えても、食品工場には受け入れられ易いものであった。しかしながら「氷のもち」が良いことは、逆に言えば、「解氷特性が悪い」ということであるので、チルド冷水の温度制御には、これまで多くの労力とノウハウがつぎ込まれてきた。

一方、前記したスタティック型アイスバンクに対し、「解氷特性が良い」ダイナミック型アイスバンクの中で、水の過冷却現象を利用したものが食品工業にとっては有望である。しかしながらこのダイナミック型アイスバンクによるチルド冷水の温度制御方法は未だ確立していないのが現状である。

アイスバンクシステムでのチルド冷水の温度制御には、前提として満蓄状態の検知と、蓄氷停止および蓄氷開始（再開）の運転制御が必要であるが、この点に関連した公知技術としてはいわゆる負荷予測技術があり、特開２００２−２７７０１８「空気調和装置」（特許文献１）に開示されているような昼間の外気温による目標蓄熱量の設定や、特開平６−７４４９９「氷蓄熱装置」（特許文献２）に開示されている前日の空調機の使用熱負荷量による目標蓄熱量の設定等が挙げられる。

しかしながら、負荷予測や製造冷熱量の演算には当然誤差が含まれ、目標蓄熱量は大きな誤差を含むおそれがある。特に従来のスタティック型アイスバンクでの過度の蓄氷は、特開平１１−２８７５４１「氷蓄熱装置および氷蓄熱装置の運転制御方法」（特許文献３）で指摘されたブリッジングや、特開平９−１２８６４２「水冷蓄熱式飲料装置」（特許文献４）で指摘されたコイル凍結（変形・破壊）の問題につながるため、アイスバンクシステムでの満蓄状態は、演算だけではなく、別途に検知する必要がある。

この点に関し、たとえば、特開２００５−１１４３３８「満氷感知装置及びその感知方法」（特許文献５）、特開平９−７２５８２「蓄熱式冷水装置」（特許文献６）での水位センサによる氷量検知、特開平８−２８７３４５「自動販売機の冷却制御装置」（特許文献７）における着氷量を検知するアイスバンク検知手段等は、これに関する先行公知技術として挙げることができる。

特開２００２−２７７０１８号公報 特開平６−７４４９９号公報 特開平１１−２８７５４１号公報 特開平９−１２８６４２号公報 特開２００５−１１４３３８号公報 特開平９−７２５８２号公報 特開平８−２８７３４５号公報

しかしながら、特許文献５〜７に記載した氷量検知技術は、いずれもスタティック型アイスバンクに用いられるものであり、そのままではシャーベット状の氷を製造して蓄氷していくダイナミック型のアイスバンクシステムには適用できない。すなわち、スタティック型の氷蓄熱槽では氷は常に水没している状態なので、ＩＰＦが高くなる（蓄氷量が多くなる）に伴って、氷と水の密度差によって氷蓄熱槽内の水位が上昇する。このことを利用してスタティック型では水位センサによって水と氷の割合、すなわちＩＰＦを検知することが行なわれている。しかしながらダイナミック型の氷蓄熱槽では、水面下だけでなく水面上にもシャーベット状の氷層が蓄えられる。そして水面下のシャーベット状の氷層には「雪のような氷」と「水」が混在し、水面上のシャーベット状の氷層には「雪のような氷」と「空気」が混在している。これら「氷」、「水」、「空気」の割合は未知であるので、スタティック型のように水位センサの値によってＩＰＦを検知することは不可能である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ダイナミック型のアイスバンクシステムにおいて氷蓄熱槽内にある氷の蓄氷状態を的確に検出し、蓄氷停止および蓄氷開始の運転制御を好適に実施することを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は、過冷却器で製造される氷・水スラリーを蓄える氷蓄熱槽を有し、冷却負荷に対して前記氷蓄熱槽からの冷水を供給するように構成された蓄氷運転及び解氷運転の双方が可能なダイナミック型のアイスバンクシステムにおいて、前記氷蓄熱槽内における氷の蓄氷量を、氷の盛り上がり高さに基づいて検出する検出センサを備え、前記冷却負荷からの還水を前記氷蓄熱槽内に供給して前記解氷運転は行なわれるようにし、前記検出センサの検出結果に基づいて予め設定した満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と、常に所定の温度以下の冷水が取水可能な最小氷充填率（ＩＰＦmin）との間に、最大氷充填率（ＩＰＦmax）を設定し、
前記氷蓄熱槽内にある氷の充填率が、満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）以上になった時点で蓄氷運転を停止し、
前記氷蓄熱槽内にある氷の充填率が前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）以下になった時点で、蓄氷運転を開始するようにし、
さらに、一日の間で変化する氷充填率の最小値が、前記最小氷充填率（ＩＰＦmin）を下回らないように、前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）が設定されていることを特徴とする、アイスバンクシステムの運転制御方法である。

発明者らが調べたところ、氷・水スラリー状態で槽内に蓄氷していく場合、その盛り上がり状況と、氷の蓄氷量とは一定の関係があることが判明した。したがって、シャーベット状の氷が槽内に蓄積して盛り上がり高さを検出することで、槽内の氷の満蓄状態をはじめとして蓄氷量も的確に知ることができる。ここでいう盛り上がり高さとは、槽内の水面からの高さであり、盛り上がった部分のうち最も高い部分までの高さをいう。

このような検出センサとしては、たとえば前記氷蓄熱槽の氷に向けて上方から超音波を発信して、水面上の氷の盛り上がり高さを検出する超音波高さ計を挙げることができる。その他、レーザー方式の距離測定計、静電容量の検出による距離測定計を用いてもよい。

解氷に当たっては、槽内の氷の上方から散水する散水方式と、槽内の水面下側方から槽内の氷に噴水して解氷する噴流方式が考えられる。散水方式は冷却負荷からの還水を、たとえば槽上部に設けたスプレイノズルなどから氷層上面に散水して、水平面上で均一に氷を融解するものである。噴流方式は負荷からの還水を、たとえば槽内水面下１００〜２００ｍｍに設けた水中ジェットノズルから氷層に噴出して、氷を融解するものである。

散水方式での解氷過程では、水平面上に均一に散水されるので、蓄氷量の減少に伴って氷の盛上り高さも低くなるので、氷の盛上り高さによるＩＰＦ検知には好都合である。したがって、冷却負荷からの還水を氷蓄熱槽内に供給して前記解氷運転は行なわれるようにし、検出センサによって予め設定した満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と、常に所定の温度以下の冷水が取水可能な最小氷充填率（ＩＰＦmin）との間に最大氷充填率（ＩＰＦmax）を設定し、氷蓄熱槽内にある氷の充填率が、満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）以上になった時点で蓄氷運転を停止し、前記氷蓄熱槽内にある氷の充填率が前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）以下になった時点で、蓄氷運転を開始するような運転方法にも、もちろん使用することが可能である。

ただし、スプレイノズルから氷層への散水を水平面に均一化するためには、スプレイノズルの散水角度に応じた空間高さ（氷層とスプレイノズルの距離）が必要になる。この空間により、槽内の容積を蓄氷に有効利用できないため、噴流方式に比べて大きな槽が必要になるという点があり、槽の大きさに制限を受ける場合には、必ずしも最良の方式とは言えない。

この点噴流方式では、噴流によって槽内水面下で氷が融解され、氷層が崩落しながら解氷過程が進行するので、槽内の高さ方向のスペースを節約することが可能である。しかしながら解氷過程での氷層の崩落により、氷の盛上り高さによっては、ＩＰＦ（Ｉｃｅ Ｐａｃｋｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）とも呼称される蓄氷率が正確に検知できない事態も予想される。

そこでかかる点に鑑み、冷却負荷からの還水を、前記氷蓄熱槽の水面下側方から槽内の氷に供給して解氷するようにした場合には、氷の充填率が前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）以下になった場合に蓄氷運転を開始することに代えて、冷却負荷に供給する冷水の供給冷熱量の積算値が、前記満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と最大氷充填率（ＩＰＦmax）の差に相当する蓄氷量（Ｑice）以上になった時点で蓄氷運転を開始するように制御することが提案できる。

本発明によれば、ダイナミック型のアイスバンクシステムにおいて氷蓄熱槽内にある氷の蓄氷状態を的確に検出して、蓄氷停止および蓄氷開始の運転制御を好適に実施することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかるアイスバンクシステムの概要を示しており、氷蓄熱槽１内の下部には、パンチングメタル等によって構成された中空状の取水部２が複数設けられている。これら取水部２に連通している第１の取水管３を通じて、ポンプ４によって取水された槽内の水は、過冷却器１１へと送られ、冷凍機１２で生成されてポンプ１４で供給される冷凍ブラインとの間で熱交換されて、０℃以下の過冷却水が製造される。本実施の形態における過冷却器１１は、プレート型熱交換器を採用しているが、シェルアンドチューブ型の熱交換器を用いてもよい。

過冷却器１１で製造された過冷却水は、過冷却解除器１３へと送られて過冷却状態が解除され、氷・水スラリーとなって、供給管５を通じて氷蓄熱槽１内へと供給され、槽内に蓄氷される。本実施の形態では、槽内において水平に配管された供給管５に、複数の吐出管６が垂直に接続されており、吐出管６の先端は槽内の水面の上方に位置するように配管されている。したがって図１に示したように、吐出管６の先端から氷・水スラリーが垂直に噴き上げられると、その周囲にシャーベット状の氷が堆積していく。

取水部２に連通している第２の取水管２１を通じて、ポンプ２２ａ〜２２ｃによって取水された槽内の冷水は、チルド冷水として冷却負荷２３へと送られる。そして冷却負荷２３からの昇温した還水は、還水管２４を通じて氷蓄熱槽１内に供給される。還水管２４の槽内での吹出口２４ａは、槽内水面下の１００〜２００ｍｍに位置しており、たとえばジェットノズル構成として、還水を氷Ｐに向けて側方から水平に噴流させて、氷Ｐを融解して解氷する。

第２の取水管２１には、チルド冷水の流量を測定する流量計２５、チルド冷水の温度を測定する温度センサ２６が設けられている。また還水管２４にも還水の温度を測定する温度センサ２７が設けられている。これによって、冷却負荷２３に供給する供給冷熱量の積算値を測定することができる。

そして第２の取水管２１と還水管２４との間には、バイパス管２８が配管され、このバイパス管２８には、流量制御弁２９が設けられている。

氷蓄熱槽１内の上方には、氷蓄熱槽１内の氷Ｐに向けて超音波を発信して、水面上の氷の盛り上がり高さを検出する超音波高さ計３１が設けられている。この超音波高さ計３１は、たとえば超音波を対象物に発信して、当該対象物からの反射波や透過波の強度、伝搬時間等を測定して、対象物までの距離を測定するものである。発信先、すなわち高さを測定する地点は、氷層が最も厚い箇所を設定し、吐出管６の吐出口の近くとすることが好ましい。これは測定地点が吐出口に近すぎて、上方向に吹き上がる氷・水スラリーの流れの影響を受けないようするためである。具体的には、たとえば吐出口から水平方向に約３０ｃｍ程度離れたところが適当である。

前記超音波高さ計３１を使用すれば、氷Ｐの盛り上がり高さを測定することで、氷蓄熱槽１内の氷ＰのＩＰＦを計測することができる。発明者らが実際に検証したところを次に示す。

図２に、蓄氷量と氷の盛上り高さの関係を示した。これは４回の製氷（蓄氷）運転を実施し、「ＩＰＦと氷の盛上り高さの関係」の再現性を確認したものであり、図２のように、ＩＰＦが２０％のときの氷の盛上り高さは２６０±２５ｍｍ程度、ＩＰＦが３０％のときは３５０±２５ｍｍ程度、ＩＰＦが４０％のときは４６０±２５ｍｍ程度であったことがわかった。

本システムで製造された氷はスラリー状であり、図３のように、槽内の氷層上面に供給されたスラリー状の氷は、氷層の低い部分に流れて堆積する。したがって、槽内の残氷に関わらず、満蓄時の盛上り高さ、たとえばＩＰＦが４０％のときの盛上り高さは、毎回ほぼ同じ値になる。図４にはかかる事象の確認試験の結果として、ＩＰＦが３５％以下から４０％以上までの製氷（蓄氷）と解氷とを３回繰り返し、最後にＩＰＦが１０％以下まで解氷したときの、氷の盛上り高さの時間変化をＩＰＦの時間変化とともに示したものである。このときの解氷は、前記した噴流方式である。これによれば、ＩＰＦが０％から製氷（蓄氷）を開始した場合と同様に、ＩＰＦが４０％の満蓄状態は、４００〜４５０ｍｍの氷の盛上り高さで検知できることがわかる。

このようにして前記超音波高さ計３１を使用して、氷Ｐの盛り上がり高さ、すなわち水面Ｌから最も盛り上がった部分までの高さｈを測定することで、氷蓄熱槽１内の氷ＰのＩＰＦを計測することができる。

本実施の形態のアイスバンクシステムは、制御装置Ｃによって制御され、たとえばチルド冷水の流量を測定する流量計２５、チルド冷水の温度を測定する温度センサ２６、２７の信号は制御装置Ｃへと出力され、冷却負荷２３に供給する供給冷熱量の積算値が算出される。一方、超音波高さ計３１による高さ信号も制御装置Ｃへと出力され、予め設定していた高さ−満蓄状態の関係によって、ＩＰＦfullが検出されるようになっている。そしてこれらの信号に基づいて、制御装置Ｃは、冷凍機１２、ポンプ４、１４等を制御して、蓄氷運転の発停の制御を行なう。

なお図１に示したシステム構成例は、主要部分を示しており、実際の現場で施工する場合には、たとえば冷却負荷２３と氷蓄熱槽１との間の配管を直接行なわずに、間に放熱器として水−水熱交換器を介在させたり、あるいは製氷系についても、第１の取水管３に水−水熱交換器を介在させて、冷却負荷への循環系との間で熱交換して昇温した後の水を過冷却器１１に送るようにしてもよい。

次に以上の構成にかかるアイスバンクシステムの運転制御例について説明する。本システムではＩＰＦが５０％までの蓄氷が可能であるが、所定の製氷能力ｑiceと所定の槽内の水張り量において、ＩＰＦが５０％以下のところで、最大氷充填率（ＩＰＦmax）が設定される。ここで前提となる蓄氷可能ＩＰＦが５０％というのは、装置や氷蓄熱槽の耐久性の面から、設計上これ以上貯めないと、設計者あるいは運用者が定めた値である。

またＩＰＦmaxの設定は、次のようにして行なわれる。まず冷却負荷２３の最大負荷条件の冷却負荷の時間変化に基づいて取水温度を演算して、常に所定の温度以下の取水が可能な最小氷充填率ＩＰＦ（ＩＰＦmin）を求めておく。発生する負荷が蓄氷能力を超えた場合にはＩＰＦが低下していくが、この低下していったＩＰＦがＩＰＦminを下回るかどうかは、後述のようにＩＰＦmaxの設定値に拠る。一方冷凍機の頻繁な発停を抑えるためには、蓄氷運転が停止される満蓄検知のＩＰＦ（ＩＰＦfull）とＩＰＦmaxとの間のＩＰＦの差が大きいほどよい。つまりＩＰＦmaxが小さいほど冷凍機の頻繁な発停の回数は減少する。なお各ＩＰＦの値の大小は、蓄氷可能ＩＰＦの５０％≧ＩＰＦfull＞ＩＰＦmax＞ＩＰＦminである。

そして低下していくＩＰＦがＩＰＦminを下回るかどうかについては、前記したようにＩＰＦmaxの設定値に左右される。これを図５〜図７に基づいて詳述すると、図５は、あるアイスバンクシステムにおいて、蓄氷可能ＩＰＦが５０％、ＩＰＦfullが４５％、ＩＰＦmaxが４０％、ＩＰＦminが２０％の運転例を示している。ここで超音波高さ計３１による満蓄検知のＩＰＦ（ＩＰＦfull）は、前記した蓄氷可能ＩＰＦから、設計余裕分のＩＰＦ分、たとえば５％を減じた値としている。なおこのシステムは、たとえば乳製品関連工場に設置するシステムであり、工場の製造時間帯は９時〜２２時であり、冷凍機も２２時で停止するが、その後もたとえば製品を低温で保管するためなどして低負荷が発生し、２４時間チルド冷水を供給するという条件の設備に対応したシステムである。そして負荷のピーク時には、蓄氷能力以上の負荷が発生する設備を対象としている。なおこの設備に供給するチルド冷水の許容上限温度は、１℃である。

図５に示したように、このシステムではチルド負荷と製氷能力の大小によって氷蓄熱槽内の氷の量が増減して、ＩＰＦは一日の間で２５％変化するが、図５の例では、適切にＩＰＦmaxが定められているので、一日を通じてＩＰＦが２０％を下回ることはなく、したがって供給するチルド冷水の温度が１℃を超えることはない。それゆえＩＰＦmaxが４０％という設定は適正なものである。

しかしながら供給するチルド冷水を低温に維持するためには、氷蓄熱槽内に多くの氷があるほどよく、これを換言すれば氷蓄熱槽内に氷が少ないとき、すなわちＩＰＦが小さいときには、チルド冷水の温度が上がり易くなる。たとえば、図６に示したように、ＩＰＦmaxを３５％と設定すると、１５時〜１８時にはＩＰＦが１５％となってしまい、供給するチルド冷水の温度が１．１℃となってしまい、許容上限値の１℃を超えてしまう。同様に、図７に示したように、ＩＰＦmaxを３０％と設定すると、１５時〜１８時にはＩＰＦが１０％となってしまい、供給するチルド冷水の温度が１．２℃となってしまい、許容上限値の１℃を超えてしまう。したがって、ＩＰＦmaxの設定は、負荷の発生量と稼働時間等を考慮し、一日の間で変化するＩＰＦを勘案して、最小ＩＰＦがＩＰＦminを下回らないように設定する必要がある。

そして本システムはこのようにして定めたＩＰＦmaxと本システムの蓄氷可能ＩＰＦ（５０％）の間で、氷層の盛上り高さに基づき、超音波高さ計３１による満蓄検知のＩＰＦ（ＩＰＦfull）を定める。このように定める事で、満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と、常に所定の温度以下の冷水が取水可能な最小氷充填率（ＩＰＦmin）との間に最大氷充填率（ＩＰＦmax）が設定されることになる。そして満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と最大氷充填率（ＩＰＦmax）の差に相当する蓄氷量（Ｑice）を予め求めておく。

このように設定した状態で、満蓄状態（＝ＩＰＦfull）で蓄氷運転が停止している状態から冷却負荷２３へのチルド冷水への供給運転を開始すると、冷却負荷２３に供給する冷水の供給冷熱量の積算値が、前記満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と最大氷充填率（ＩＰＦmax）の差に相当する蓄氷量（Ｑice）を上回った時点で、冷凍機１２、ポンプ４、１４等が作動し、蓄氷運転を開始される。

そして超音波高さ計３１が、満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）の高さを検出した時点で、冷凍機１２、ポンプ４等を停止し、蓄氷運転を停止させる。したがって、常に所定の満蓄ＩＰＦ（ＩＰＦfull）を目標に蓄氷運転がなされ、また最小ＩＰＦ（ＩＰＦmin）以上の蓄氷量が常に確保されることになる。この場合、製氷能力よりも冷却負荷２３の負荷が大きい時にはＩＰＦは減少し、逆に冷却負荷よりも製氷能力が大きい時にはＩＰＦは増加するので、過冷却器１３の製氷能力は、冷却負荷のピークよりも大きく設定しておくことが望ましい。もちろんＩＰＦmaxは、既述したように、対象とする負荷に対して運転した場合に、変化するＩＰＦがＩＰＦｍｉｎを下回らないように設定しておく事が必要である。

なお冷凍機１２の発停は、これを短時間のサイクルで頻繁に行なう事は好ましくないので、前記した蓄氷運転の開始、停止は、冷凍機１２のＯＮ−ＯＦＦ時間を考慮して行なうことが好ましい。たとえばＯＮ−ＯＦＦ時間の間隔は０．５時間以上確保するようにして、運転制御を実施することが好ましい。

すなわち、ＩＰＦfullとＩＰＦmaxとの差に相当する蓄氷量Ｑiceを、製氷能力ｑiceで除した時間が、０．５時間以上となるように満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と最大氷充填率（ＩＰＦmax）を定めることが好ましい。

それを考慮した例としては、たとえば製氷能力ｑiceが１４０［Ｒｔ］（４２３［Ｍｃａｌ／ｈ］）、槽内水張り量が６８［ｍ^３］において、最大負荷条件の冷却負荷の時間変化に基づいて取水温度を演算して、ＩＰＦmin＝２０％、ＩＰＦmax＝４０％と定める。次に氷層の盛上り高さに基づいて、たとえばＩＰＦfullを４５％と定める。したがって、蓄氷可能ＩＰＦは５０％、ＩＰＦfullは４５％、ＩＰＦmaxは４０％、ＩＰＦminは２０％である。

そうするとＩＰＦfullとＩＰＦmaxとの差の５％に相当するＱiceは６８［ｍ^３］×８０［Ｍｃａｌ／ｍ^３］×０．０５／３．０２４＝９０［Ｒｔ・ｈ］（２７２［Ｍｃａｌ］）であり、このＱiceをｑiceで除した時間は、
９０［Ｒｔ・ｈ］／１４０［Ｒｔ］＝０．６４［ｈ］となる。
これは、０．５［ｈ］以上であるので、冷凍機１２の頻繁なＯｎ−Ｏｆｆ運転にはならない。したがって、満蓄後に供給冷熱量の積算値が９０［Ｒｔ・ｈ］（２７２［Ｍｃａｌ］）以上になったときに、製氷を開始（再開）するように設定すれば、冷凍機１２のＯＮ−ＯＦＦを頻繁に行なう事はない。

ところで冷却負荷２３へのチルド冷水の供給冷熱量は、取水温度の流量と温度に基づいて積算されるが、冷却負荷の時間変化に基づいた取水温度の演算には誤差が含まれる場合がある。この場合、冷却負荷２３に供給するチルド冷水の温度が所定の温度以上に上昇する可能性もある。

これに対処するため、チルド冷水が所定の温度（たとえば１℃）以上になると流量制御弁２８を開く。そうすると、氷蓄熱槽１から取水された冷水は、還水管２４にも供給され、合流後の還水管２４の水温は低温になり、水の流量は増加する。その結果、還水管２４を経て槽内の吹出口２４ａから噴出される水の温度が低温になり、取水温度が低下する。他方、吹出口２４ａから噴出される水の流量が増加すると噴出流速が速くなり、氷Ｐの融解性能は向上する。

一方、バイパス管２８の流量制御弁２９が開いているときに取水温度が０．５℃以下になると、流量制御弁２９を閉じる。温度センサ２７によって検出される還水管２４の水の温度は上昇し、水の流量は減少する。還水管２４を経て槽内の吹出口２４ａから噴出される水の温度が上昇すると、取水温度も上昇する。他方、吹出口２４ａから噴出される水の流量が減少すると噴出流速が遅くなり、氷Ｐの融解性能は低下するようになる。

このような温度センサ２７からの還水の温度に基づいて、バイパス管２８の流量制御弁２９の開閉制御を行なう事で、冷却負荷２３に供給するチルド冷水の温度、並びに過冷却器１１へ供給される冷水の温度は所定温度に維持され、チルド冷水の水温上昇をリカバーすると共に、過冷却器１１へ供給される水に対する予熱を極力押えることが可能になり、本システムの高効率運転を実現するものである。このような制御も制御装置Ｃによって行なうことができる。

本発明は、食品工場や乳製品関連工場等に対して、いわゆるチルド冷水と呼ばれるたとえば０℃〜１．５℃の低温の冷水を供給するシステムに有用である。

実施の形態にかかるアイスバンクシステムの構成を示す説明図である。 蓄氷量（ＩＰＦ）と氷の盛上り高さの関係を示すグラフである。 スラリー状の氷が槽内の氷層上面に供給され、氷層の低い部分に流れて、氷が堆積する様子を模式的に示した説明図である。 ＩＰＦが３５％から４０％までの繰り返したときの氷の盛上り高さの時間変化を、ＩＰＦの時間変化とともに示したグラフである。 所定の負荷を有する設備に対して所定の製氷能力を持ったシステムを適用した場合の、ＩＰＦmaxを４０％に設定した際のチルド冷水の温度とＩＰＦの変化を示すグラフである。 所定の負荷を有する設備に対して所定の製氷能力を持ったシステムを適用した場合の、ＩＰＦmaxを３５％に設定した際のチルド冷水の温度とＩＰＦの変化を示すグラフである。 所定の負荷を有する設備に対して所定の製氷能力を持ったシステムを適用した場合の、ＩＰＦmaxを３０％に設定した際のチルド冷水の温度とＩＰＦの変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 氷蓄熱槽
２ 取水部
３ 第１の取水管
４、１４、２２ａ〜２２ｃ ポンプ
５ 供給管
６ 吐出管
１１ 過冷却器
１２ 冷凍機
１３ 過冷却解除器
２１ 第２の取水管
２３ 冷却負荷
２４ 還水管
２４ａ 吹出口
２５ 流量計
２６、２７ 温度センサ
２８ バイパス管
２９ 流量制御弁
３１ 超音波高さ計
Ｃ 制御装置
Ｌ 水面
Ｐ 氷

Claims (3)

1. 過冷却器で製造される氷・水スラリーを蓄える氷蓄熱槽を有し、冷却負荷に対して前記氷蓄熱槽からの冷水を供給するように構成された蓄氷運転及び解氷運転の双方が可能なダイナミック型のアイスバンクシステムにおいて、
   前記氷蓄熱槽内における氷の蓄氷量を、氷の盛り上がり高さに基づいて検出する検出センサを備え、
   前記冷却負荷からの還水を前記氷蓄熱槽内に供給して前記解氷運転は行なわれるようにし、
   前記検出センサの検出結果に基づいて予め設定した満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と、常に所定の温度以下の冷水が取水可能な最小氷充填率（ＩＰＦmin）との間に、最大氷充填率（ＩＰＦmax）を設定し、
   前記氷蓄熱槽内にある氷の充填率が、満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）以上になった時点で蓄氷運転を停止し、
   前記氷蓄熱槽内にある氷の充填率が前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）以下になった時点で、蓄氷運転を開始するようにし、
   さらに、一日の間で変化する氷充填率の最小値が、前記最小氷充填率（ＩＰＦmin）を下回らないように、前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）を設定することを特徴とする、アイスバンクシステムの運転制御方法。
2. 過冷却器で製造される氷・水スラリーを蓄える氷蓄熱槽を有し、冷却負荷に対して前記氷蓄熱槽からの冷水を供給するように構成された蓄氷運転及び解氷運転の双方が可能なダイナミック型のアイスバンクシステムにおいて、
   前記氷蓄熱槽内における氷の蓄氷量を、氷の盛り上がり高さに基づいて検出する検出センサを備え、
   前記冷却負荷からの還水を、前記氷蓄熱槽の水面下側方から槽内の氷に供給して前記解氷運転は行なわれるようにし、
   前記検出センサの検出結果に基づいて予め設定した満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と、常に所定の温度以下の冷水が取水可能な最小氷充填率（ＩＰＦmin）との間に、最大氷充填率（ＩＰＦmax）を設定し、
   前記氷蓄熱槽内にある氷の充填率が、満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）以上になった時点で蓄氷運転を停止し、
   前記冷却負荷に供給する冷水の供給冷熱量の積算値が、前記満蓄氷充填率（ＩＰＦfull）と最大氷充填率（ＩＰＦmax）の差に相当する蓄氷量（Ｑice）以上になった時点で蓄氷運転を開始するようにし、
   さらに、一日の間で変化する氷充填率の最小値が、前記最小氷充填率（ＩＰＦmin）を下回らないように、前記最大氷充填率（ＩＰＦmax）が設定されていることを特徴とする、アイスバンクシステムの運転制御方法。
3. 前記検出センサは、前記氷蓄熱槽の氷に向けて上方から超音波を発信して、水面上の氷の盛り上がり高さを検出する超音波高さ計であることを特徴とする、請求項１または２に記載のアイスバンクシステムの運転制御方法。

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