JPH01123971A - 製氷装置の蓄氷量測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、氷蓄熱空調システムにおいて、蓄熱用の氷を
製造する製氷装置の蓄氷量測定器に関する。

（従来の技術） 近年、工業プラントやビルなどにおける比較的大規模な
空調システムには、蓄熱空調システムが利用され、冷房
負荷のピーク時における電力需要の軽減並びにオフピー
ク時における電力需要の拡大を図るようにしている。

この蓄熱空調システムの蓄熱方式には、顕熱を利用した
水蓄熱方式と、潜熱を利用した氷蓄熱方式とがあるが、
水蓄熱方式では貯留槽が大きくなるので、氷蓄熱方式が
採用されつつある。

一般に、この氷蓄熱空調システムは、ブラインなどの水
溶液を収容した貯留槽内に、氷を蓄熱媒体として蓄熱す
るとともに、冷凍負荷を冷水ポンプを介して接続し、貯
留槽内で氷により冷却した水溶液を冷凍負荷に循環させ
て該負荷を冷却するようにしている。

この貯留槽内の水溶液に氷を蓄熱する方法にはスタティ
ック型と呼ばれるものと、ダイナミック型と呼ばれるも
のとが有り、スタティック型は氷の製氷手段を水溶液中
に設け、該水溶液中において氷を製氷手段の熱交換器表
面で生成しつつ順次成長させて蓄熱するというものであ
り、一方、ダイナミック型はその製氷手段を貯留槽の外
部に設け、熱交換器表面で氷を連続的に生成するととも
に順次熱交換器表面より離脱させ貯留槽に搬送し、該貯
留槽の水溶液中にスラリー状で蓄熱するというものであ
る。

そして、その製氷量の制御は、製氷時における不要な電
力の消費を防ぐためにも必要であり、その制御の一環と
して蓄氷量の正確な値を知ることが要求される。そこで
、この蓄氷量測定方法には、例えば文献「ヒートポンプ
による冷暖房Ｎ０１２４〜氷蓄熱特集〜９頁」において
示されるように、接触式、電極式（１極、２極）、電極
棒式、ダイヤフラム式、水位差式、温度差式など、各種
のものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 一方、上述した氷蓄熱空調システムにおけるダイナミッ
ク型は、熱交換器表面より氷を連続的に離脱することか
ら、スタティック型に比べ熱交換器表面の氷による熱抵
抗を軽減でき、製氷手段における冷媒の蒸発温度を高く
することによりＣ０Ｐ（成績係数）の向上を望めるとい
う点で、その開発が期待されている。

しかしながら、従来の蓄水量測定方法は、何れもスタテ
ィック型を対象としており、ダイナミック型で使えるも
のとしては、水位差式、温度差式が考えられるが、この
水位差式、温度差式のものでは、スラリー状に蓄熱され
る氷の測定が難しく、たとえ測定しても精度が低いとい
う問題があり、また、連続的な測定をしようとすると、
構造が極めて複雑になり、そのため、氷の保守が難しく
なるという問題があった。

それゆえ、従来からは蓄水量の測定を目視に頼っていた
が、この蓄氷が昼間の冷房のために夜間行われることを
考えると、特に、連続的な蓄氷量の目視による測定は管
理者の負担を増すだけでなく、蓄熱システムにおける製
氷量制御の自動化の妨げにもなっていた。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、上記貯留槽内にスラ
リー状の氷と水溶液とを仕切る仕切板を設け、その仕切
板の位置を検出することにより、スラリー軟水の蓄水量
を、簡単な構造で連続的に且つ精度よく自動測定できる
ようにし、ダイナミック型の氷蓄熱空調システムにおい
て、製氷量の制御の自動化を可能にしようとすることを
目的としている。

′（問題点を解決するための手段） 上記目的達成のため、本発明が講じた解決手段は、第１
図〜第６図において示すように、水溶液（２）よりスラ
リー状の氷（３）を生成する製氷手段（１）と、該製氷
手段（１）の外部に設けられ、上記製氷手段（１）に供
給する水溶液（２）及び製氷手段（１）で生成されたス
ラリー状の氷（３）を貯留する貯留槽（４）とを備えた
製氷装置（Ａ）を前提とする。

そして、上記貯留槽（４）内に水溶液（２）の液面上で
浮遊自在であり且つその上面で氷（３）を蓄氷するとと
もに、水溶液（２）のみ流通して水溶液（２）と氷（３
）とを仕切る仕切板（６）を設ける。一方、該仕切板（
６）の位置を検出する位置検出手段（７）を設け、該位
置検出手段（７）の検出により蓄水量を測定するよう構
成したものである。

（作用） 上記構成により、本発明では、夜間になると製氷手段（
１）が自動的に作動して製氷が始まり、貯留槽（４）内
の水溶液（２）が製氷手段（１）へポンプ等により供給
されるとともに、製氷手段（１）よりスラリー状の氷（
３）が連続的に生成されて落下する。そして、貯留槽（
４）内において水溶液面上に仕切板（６）が浮遊してい
るので、この仕切板（６）上にスラリー状の氷（３）が
蓄積され、スラリー状の氷（３）に含まれる水溶液分の
みが仕切板（６）を介して下方の水溶液（２）中に流通
し、再び製氷手段（１）への供給が繰り返される。

このようにして、水溶液（２）が製氷に使われ、仕切板
（６）上に蓄積された蓄水量分だけ減ることになり、そ
れに比例して液表面とともに仕切板（６）の浮遊位置が
降下変位する。この変位する仕切板（６）の位置は、位
置検出手段（７）により連続的に検出され、所定位置に
達すると製氷手段（１）が自動的に停止されて、仕切板
（６）上に所定量のスラリー状の氷（３）が蓄熱される
。

その後、氷（３）は溶かされて、その冷却水溶液（２）
が昼間の冷凍負荷を循環し、該負荷を冷却する。

よって、仕切板（６）の位置を位置検出手段（７）によ
り検出するだけなので、蓄水量の測定を容易に且つ精度
良くできるとともに蓄氷量の連続的な自動測定ができ、
ダイナミック型の氷蓄熱システムにおいて、管理者に負
担を掛けることなく、製氷量制御の自動化を可能にする
ことができる。また、仕切板（６）と位置検出手段（７
）とを設けただけなので、従来に比し構造が極めて簡単
になり、スラリー状の氷（３）の保守も容易にできる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はダイナミック型の氷蓄熱空調システムにおける
製氷装置（Ａ）を例示し、（１）は水溶液（２）よりス
ラリー状の氷（３）を生成する製氷手段、（４）は該製
氷手段（１）の下方に設けられた貯留槽であって、該貯
留槽（４）は箱状に形成され、製氷手段（１）に供給す
る水溶液（２）および製氷手段（１）で生成されたスラ
リー状の氷（３）を貯留するように成っている。該貯留
槽（４）の内部には氷（３）の蓄水量を測定する蓄氷量
測定器（５）が設けられ、該蓄氷量測定器（５）は、第
４図及び第５図に示すように、貯留槽（４）内に設けら
れた仕切板（６）と、該仕切板（６）の位置を検出する
位置検出手段（７）とより構成されている。該仕切板（
６）は、第２図及び第３図に示すように、板状に形成さ
れて多数のパンチ孔（８ａ）を有するパンチングプレー
トまたは金網からなる仕切部（８）と、該仕切部（８）
の対向する二辺に沿って一体形成された棒状のフロート
（９）、　　（９）とから成り、その仕切部（８）を介
して水溶液（２）が流通自在に設けられるとともに、フ
ロート（９）の浮力により仕切板（６）を水溶液面上に
浮遊させている。そして、仕切板（６）上で製氷手段（
１）より生成されて落下するスラリー状の氷（３）を蓄
積しつつ、該仕切板（６）でスラリー状の氷（３）と水
溶液（２）とを仕切るように構成されている。

また、（１０）および（１１）は貯留槽（４）内の水溶
液（２）を製氷手段（１）へ供給するためのポンプおよ
び供給管であって、水溶液（２）が製氷に使われ、仕切
板（６）上に蓄積された蓄水量分だけ減ることになり、
その減量分に比例して液面上の仕切板（６）の浮遊位置
が降下変位するようになっている。

この仕切板（６）の浮遊位置の検出は、例えば第１具体
例として音響学的方法に基づく位置検出手段（７）によ
り検出される。すなわち、貯留槽（４）の底部には超音
波の発信部（１２）と受信　　　　部（１３）とがそれ
ぞれハ字状に傾斜した状態で配設され、発信部（１２）
より発信した超音波を仕切板（６）で反射させて受信部
（１３）により受信するように構成されている。そして
、超音波が発信部（１２）より発信されてから受信部（
１３）で受信されるまでの時間を測定することにより、
蓄氷量に比例して変位する仕切板（６）の浮遊位置を連
続的に検出しつつその蓄氷量を測定し、仕切板（６）の
降下位置が所定位置に達すると製氷手段（１）を自動的
に停止させるようにしている。尚、（１４）　、　　（
１５）は貯留槽（４）内に連通ずる輸送管であって、貯
留槽（４）内の水溶液（２）が図外の冷凍負荷に循環可
能になっている。

次に、製氷装置（Ａ）の製氷動作について説明する。

夜間になると製氷手段（１）が自動的に作動し、貯留槽
（４）内の水溶液（２）がポンプ（１０）により供給管
（１１）を介して製氷手段（１）に供給され製氷が始ま
る。そして、製氷手段（１）よりスラリー状の氷（３）
が生成されて落下し、貯留槽（４）内の水溶液（２）上
で浮遊する仕切板（６）上に蓄積され、この際、スラリ
ー状の氷（３）の水溶液分のみが仕切部（８）を介して
下方へ流通し、再び水溶液（２）中に返還されて製氷手
段（１）への給水が繰り返される。

そして、水溶液（２）は製氷に使われて仕切板（６）上
に蓄積された蓄氷量分だけ減ることになり、その蓄氷量
に比例して液面上の仕切板（６）の浮遊位置が降下変位
する。この仕切板（６）の浮遊位置は、位置検出手段（
７）により超音波が発信部（１２）から発信され、仕切
板（６）で破線矢印のように反射して、受信部（１３）
に受信されるまでの時間を測定することにより検出され
、その浮遊位置に比例する蓄氷量の連続的な自動測定が
行われる。

その後、仕切板（６）の浮遊位置が降下変位して所定位
置に達すると、位置検出手段（７）により製氷手段（１
）が停止され、仕切板（６）上に所定量のスラリー状の
氷（３）が蓄熱される。そして、スラリー状の氷（３）
は昼間において融解され、その冷却水溶液（２）が輸送
管（１４）　。

（１５）を介して昼間の冷凍負荷に循環し、鎖員荷が冷
却される。

したがって、第１実施例によれば、仕切板（６）の位置
を位置検出手段（７）により検出するだけなので、蓄水
量の測定を容易に精度良くできるとともに蓄氷量の連続
的な自動測定ができ、従来のような管理者の負担もなく
、ダイナミック型の氷蓄熱システムにおいて製氷量制御
の自動化を可能にすることができる。また、仕切部（８
）にフロート（９）、　　（９）を一体形成しただけの
仕切板（６）と、該仕切板（６）の位置を検出する位置
検出手段（７）とを設けただけなので、構造も極めて簡
単でスラリー状の氷（７）の保守も容易にできる。

次に、位置検出手段の第２具体例を説明する。

第２具体例は第５図に示すように、第１具体例の発信部
（１２）　、受信部（１３）に代え、コイルバネ（１６
）で構成した力学的方法に基づくものである。すなわち
、１本のコイルバネ（１６）が上下方向に設けられ、そ
の上端が製氷手段（１）等に接続される一方、その下端
が仕切板（６）の中央上面に接続されている。そして仕
切板（６）の蓄氷量に比例した浮遊位置の変位をコイル
バネ（１６）の伸びにより生じる作用力で測定すること
により、仕切板（６）の位置を検出するようにしており
、その位置の検出により蓄水量が測定されるようになっ
ている。

また、仮想線で示すように、２本のコイルバネ（１７）
　、　　（１７）をそれぞれ適当な間隔で上下方向に設
け、各上端を仕切板（６）の周辺下面に接続し、各下端
を貯留槽（４）の内面底部に接続するようにしてもよい
。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、製氷手段の外部に貯留
槽を設け、その貯留槽内の製氷に使われる水溶液の液面
上で製氷手段より生成されるスラリー状の氷を蓄氷する
と共にその氷と水溶液とを仕切る仕切板を浮遊自在に設
ける一方、位置検出手段により蓄水量に比例して変位す
る仕切板の浮遊位置を検出することでその蓄氷量を測定
するようにしたので、仕切板の位置を位置検出手段によ
り検出するだけであることから蓄氷量の測定を容易に且
つ精度良くできるとともに、蓄水量の連続的な自動測定
を可能にでき、よって従来のように管理者に負担をかけ
ることもなく、ダイナミック型の氷蓄熱システムにおけ
る製氷量の制御の自動化を可能にすることができる。ま
た、仕切板とその仕切板の位置を検出する位置検出手段
とを設けただけなので、構造が極めて簡単であり、スラ
リー状の氷の保守も容易にできるという優れた効果を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は製氷装置の概
略縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ仕切板の斜視
図、第４図及び第５図はそれぞれ蓄氷量測定器における
位置検出手段の具体例を示す構造縦断面図である。 （Ａ）・・・製氷装置、１・・・製氷手段、２・・・水
溶液、３・・・氷、４・・・貯留槽、５・・・蓄氷量測
定器、６・・・仕切板、７・・・位置検出手段、１２・
・・発信部、１３・・・受信部、１６．１７・・・コイ
ルバネ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水溶液（２）よりスラリー状の氷（３）を生成す
   る製氷手段（１）と、該製氷手段（１）の外部に設けら
   れ、上記製氷手段（１）に供給する水溶液（２）および
   製氷手段（１）で生成されたスラリー状の氷（３）を貯
   留する貯留槽（４）とを備えた製氷装置（１）において
   、上記貯留槽（４）内で水溶液（２）の液面上に浮遊自
   在に設けられ、その上面で氷（３）を蓄氷するとともに
   水溶液（２）のみを流通して水溶液（２）および氷（３
   ）を仕切る仕切板（６）と、該仕切板（６）の位置を検
   出する位置検出手段（７）とが設けられ、該位置検出手
   段（７）による仕切板（６）の位置検出により蓄氷量を
   測定するようにしたことを特徴とする製氷装置の蓄氷量
   測定器。
2. （２）位置検出手段（７）は、貯留槽（４）の底部に超
   音波の発信部（１２）と受信部（１３）とが設けられて
   なり、該発信部（１２）より発信された超音波が仕切板
   （６）で反射して受信部（１３）で受信され、この超音
   波の発信から受信までの時間を測定することにより、仕
   切板（６）の位置を検出するようにした特許請求の範囲
   第（１）項記載の製氷装置の蓄氷量測定器。
3. （３）位置検出手段（７）は、仕切板（６）にコイルバ
   ネ（１６）、（１７）が接続されてなり、該仕切板（６
   ）によりコイルバネ（１６）、（１７）に作用する作用
   力を測定することにより、仕切板（６）の位置を検出す
   るようにした特許請求の範囲第（１）項記載の製氷装置
   の蓄氷量測定器。