JPH05106876A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 解氷効率を高める氷蓄熱装置の解氷方法を提
案する。 【構成】 建物基礎部の二重スラブ１０に小区画の多数
の氷蓄熱槽１０ｂ、１０ｃを設置し、解氷運転時に氷蓄
熱槽１０ｂ、１０ｃの槽内水１４を一旦別な水の入って
いない蓄熱槽１０ｄに送り、氷蓄熱槽１０ｂ、１０ｃ内
の伝熱管１２表面の氷を露出させ、空気調和機４０から
の戻り水が散水装置３８を経て、露出した氷に直接散水
することにより解氷効率を高め、更に温度検出器４８に
よりその制御を行うように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は氷蓄熱装置に係わり、製
氷運転時には冷凍機に接続された伝熱管により蓄熱槽内
の水を製氷し、解氷運転時には解氷水搬送管により蓄熱
槽内の解氷水を熱交換器に送ると共に熱交換した解氷水
を戻し管により蓄熱槽に戻す氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業や生活環境の発展、向上に
伴い、電力需要は着実に伸びており、これに対応するた
め、各電力会社は電力供給能力を増大する必要に迫られ
ている。しかし、近年、発電所建設は各種要因により、
その建設が困難な状況になっている。そこで、その対応
策の一つとして、各電力会社は電力設備の利用率である
負荷率の改善に積極的に取り組み始めている。負荷率は
年々低下しており、この原因として夏期しか稼働しない
冷房需要の増加、昼間が主の業務用需要の増加などが挙
げられ、夜間と昼間の電力使用の平準化が課題となって
いる。この平準化の一方策として、昼間の空調動力のピ
ークカットを図るための氷蓄熱装置が脚光を浴び、各種
方法が検討されている。

【０００３】氷蓄熱装置には製作、施工の面から分類す
ると二通りあり、一つは氷蓄熱槽、冷凍機、ポンプ等を
一体化し、施工現場で簡便に据え付けが出来るようにし
たユニット型で、比較的、中小規模の建物に設置される
ことが多い。これに対し、もう一つは、氷蓄熱槽、冷凍
機、ポンプ等を施工現場で設置するセパレート型で、大
規模の建物に設置されることが多く、氷蓄熱槽は建物基
礎部の二重スラブを利用して建設される。

【０００４】従来、二重スラブを利用した築造型氷蓄熱
システムは図３に示すように構成されている。すなわ
ち、二重スラブ１０を利用した氷蓄熱槽１０ａ内には伝
熱管１２が設置され、その一端は冷媒ポンプ２４を介し
てブライン等の冷媒搬送管１８で冷凍機２０の入口に接
続されている。また、もう一端は弁２２を介して冷媒搬
送管１８で前記冷凍機２０の出口に接続されている。ま
た、前記弁２２及び冷凍機２０の出口を接続する冷媒搬
送管１８の途中には分岐部が設けられ、この分岐部から
弁２６を介して冷媒搬送管１８で冷媒−水熱交換器２８
の入口に接続されている。該冷媒−水熱交換器２８の出
口からは、冷媒搬送管１８で前記冷媒ポンプ２４を介し
て前記冷凍機２０の入口に接続されている。

【０００５】一方、氷蓄熱槽１０ａの底部には解氷水吸
い込み部３０が設けられ、該解氷水吸い込み部３０は解
氷水ポンプ３４を介して解氷水搬送管３２で水−水熱交
換器３６の入口に接続されている。また、水−水熱交換
器３６の出口は、氷蓄熱槽１０ａの上部に設けられた散
水装置３８と解氷水搬送管３２を介して接続されてい
る。

【０００６】また、別に設けられた空気調和機４０の内
部には、冷水コイル４２が設けられ、冷水コイル４２の
一端は冷水搬送管４４、冷水ポンプ４６を介して水−水
熱交換機３６に接続されている。冷水コイル４２のもう
一端は冷水搬送管４４、冷水温度検出器４８を介して冷
媒−水熱交換器２８に接続されている。また、冷媒−水
熱交換器２８と水−水熱交換器３６は冷水搬送管４４を
介して接続されている。一方、空気調和機４０の入口側
は図示していないが、換気ダクトを介して空調室に接続
され、また、空気調和機４０の出口側は給気送風機５０
と、図示していないが給気ダクトを介して前記空調室に
接続されている。

【０００７】このように構成された築造型氷蓄熱システ
ムにおいて、主に夜間に行われる製氷運転時は、冷媒搬
送管１８の途中に設けられた弁２６を閉じ、弁２２を開
け、冷凍機２０及び冷媒ポンプ２４を稼働させる。冷凍
機２０で −１５〜−５°Ｃに冷却された冷媒は伝熱管
１２に入り、氷蓄熱槽１０ａ内に溜められた水１４と熱
交換して、再び冷凍機２０に戻る。伝熱管１２の周りの
水１４は冷媒で冷却され、その周囲に氷１６となって付
着し、製氷される。

【０００８】一方、主に昼間に行われる解氷運転時は、
解氷水ポンプ３４を稼働させ、解氷水吸い込み部３０か
ら解氷水を吸い込み、水−水熱交換器３６に通じて冷水
と熱交換したあと、解氷水は、散水装置３８から氷蓄熱
槽１０ａに戻り、再び伝熱管１２に付着した氷１６を解
かし、解氷水吸い込み部３０に至る。また、冷水ポンプ
４６で圧送された冷水は、水−水熱交換器３６で解氷水
と熱交換して７〜８°Ｃに冷却され、冷媒−水熱交換器
２８を通って冷水コイル４２に導かれる。さらに、冷水
コイル４２内で循環空気と熱交換して昇温し、再び冷水
ポンプ４６に送り込まれる。冷水コイル４２で冷却され
た空気は給気送風機５０で空調室に圧送され、空調室を
所定の温度に維持する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
氷蓄熱装置にあっては、利用する二重スラブの形状が建
物によって異なり、氷蓄熱槽の設計が各々異なってく
る。そのため、各々の氷蓄熱槽についてユニット型に見
られるような一定の特性が得られない。すなわち、施工
性を考慮して、伝熱管１２と氷蓄熱槽１０ａとの壁の間
に施工スペースを必要とすることや、散水装置３８と解
氷水吸い込み部３０との位置関係により氷蓄熱槽１０ａ
内の解氷水の挙動が変化するため、解氷水が製氷された
氷１６と接触しないでそのまま通過したり、逆に解氷水
が停滞し、氷１６の溶けやすい部分と溶けにくい部分と
が生じたりすることがある。そのため、図２のＡ線で示
したように、解氷水吸い込み部３０から吸い込まれる解
氷水の温度が不安定になることや、解氷運転終了時に氷
１６がすべて溶けきらず、有効に氷１６を利用できない
などの欠点がある。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、安定した冷水温度を確保する氷蓄熱装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、水−水熱交換器からの戻り水が伝熱管の周
りに着いた氷と熱交換されず、有効に氷の冷熱が取り出
せない原因として、氷蓄熱槽内の水の挙動が大きく影響
することに着目し、これを解消する手段として建物基礎
部の二重スラブに小区画の多数の氷蓄熱槽を設け、解氷
運転時に氷蓄熱槽の槽内水をいったん別な水の入ってな
い蓄熱槽に送り、氷蓄熱槽内の伝熱管の表面の氷を空気
中に露出させ、空気調和機からの戻り水を散水装置を経
て、前記の氷に直接散水させることにより、解氷効率を
高めるように構成したものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、多槽に配置した蓄熱槽の一つ
を空蓄熱槽にし、また蓄熱槽に連結された冷水往路管毎
に供給バルブを取り付け、更に冷水復路管毎に戻しバル
ブを取り付ける。そして、制御装置で前記供給バルブと
バルブの開閉を制御するようにする。

【００１３】即ち、前記制御装置で冷水と戻し冷水の循
環制御を行う。制御装置による制御方法は、先ず、多槽
の蓄熱槽のうち一つの蓄熱槽の供給バルブを開き、また
空蓄熱槽の戻しバルブを開ける。このとき、他の供給バ
ルブ、戻しバルブは閉めておく。これにより、供給バル
ブが開かれた蓄熱槽からの冷水は、冷水往路管を介して
熱交換器に供給され、熱交換を終えた後、冷水復路管か
ら空蓄熱槽に順次貯留される。そして前記蓄熱槽内の冷
水が蓄熱槽の底部近傍まで下がると、制御装置が水位計
からの信号に基づいて他の一つの蓄熱槽の供給バルブを
開ける。また、これと同時に、前記蓄熱槽の供給バルブ
を閉じ、この蓄熱槽の戻しバルブを開け、空蓄熱槽の戻
しバルブを閉じる。これにより、蓄熱槽からの冷水は冷
水往路管を介して熱交換器に供給され、冷水復路管を介
して冷水が空となった先の蓄熱槽に戻される。この時、
戻された冷水は冷却装置によって剥き出しとなった、伝
熱管表面の結氷に直接ふりそそがれるので、前記結氷と
の熱伝達率を高めることが出来る。

【００１４】また、蓄熱槽からの冷水を供給し終えると
他の一つの蓄熱槽の供給バルブを開けこの蓄熱槽からの
冷水を前記蓄熱槽に供給する。このように、供給バルブ
と戻しバルブの開閉を制御して多槽の蓄熱槽内の冷水を
順次熱交換器に供給するようにしたので、供給する冷水
の水温を長時間一定に維持することが出来ると共に、熱
交換を終えた戻し冷水を空となった蓄熱槽に順次供給
し、直接伝熱管表面の結氷にふりそそぐようにしたの
で、戻し冷水を氷温に近い水温に直ちに冷却することが
出来る。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係わる氷蓄
熱装置の好ましい実施例を詳説する。図１は本発明に係
わる氷蓄熱装置の一実施例を示す概略構成図である。同
図に示すように、蓄熱槽が三槽並列に配置されている最
も簡単な場合で説明する。

【００１６】即ち、二重スラブ１０を利用した、氷蓄熱
槽１０ｂ、１０ｃ内には伝熱管１２が設置され、残りの
蓄熱槽１０ｄには伝熱管１２は設置されていない。伝熱
管１２の一端は冷媒ポンプ２４を介してブライン等の冷
媒搬送管１８で冷凍機２０の入口に接続されている。
又、もう一端は弁２２を介して冷媒搬送管１８で前記冷
凍機２０の出口に接続されている。又、前記弁２２及び
冷凍機２０の出口を接続する冷媒搬送管１８の途中には
分岐部が設けられ、この分岐部から弁２６を介して冷媒
搬送管１８で冷媒−水熱交換器２８の入口に接続されて
いる。該冷媒−水熱交換器２８の出口からは、冷媒搬送
管１８で前記冷媒ポンプ２４を介して前記冷凍機２０の
入口に接続されている。

【００１７】一方、解氷水搬送管３２の解氷水吸い込み
部３０が氷蓄熱槽１０ｂ、１０ｃの底部近傍に形成さ
れ、該解氷水吸い込み部３０は解氷水ポンプ３４を介し
て解氷水搬送管３２で水−水熱交換器３６の入口に接続
されている。又、水−水熱交換器３６の出口は、氷蓄熱
槽１０ｂ、１０ｃ内の伝熱管１２より上部に設けられた
散水装置３８と解氷水搬送管３２を介して接続されてい
る。

【００１８】又、別に設けられた空気調和機４０の内部
には、冷水コイル４２が設けられ、冷水コイル４２の一
端は冷水搬送管４４、冷水ポンプ４６を介して水−水熱
交換器３６に接続されている。冷水コイル４２のもう一
端は冷水搬送管４４、冷水温度検出器４８を介して冷媒
−水熱交換器２８に接続されている。又、冷媒−水熱交
換器２８と水−水熱交換機３６とは冷水搬送管１８を介
して接続されている。一方、空気調和機４０の入口側は
図示していないが、換気ダクトを介して空調室に接続さ
れ、又、空気調和機４０の出口側は給気送風機５０と図
示していないが、給気ダクトを介して前記空調室に接続
されている。

【００１９】前記の如く構成された氷蓄熱装置の作用に
ついて説明する。製氷運転時には、氷蓄熱槽１０ｂ、１
０ｃに水１４が満たされており、蓄熱槽１０ｄには水１
４が入っていない状態になっている。前記氷蓄熱槽１０
ｂ、１０ｃのそれぞれにおいて、冷媒搬送管１８及び冷
媒ポンプ２４を介して冷凍機２０に接続されている伝熱
管１２をブライン等の冷媒が流れ、該伝熱管１２の周り
に氷１６が着氷し、製氷される。

【００２０】解氷運転時には、始め流量制御弁５２ｂと
流量制御弁５２ｆだけを開き、他の流量制御弁は全て閉
じた状態にしておく。この状態で解氷水ポンプ３４を起
動させる。この時、冷水搬送管４４及び冷水ポンプ４６
により、水−水熱交換器３６で解氷水と熱交換された冷
水が空気調和機４０へ送られ、循環される。そのように
しているうちに、氷蓄熱槽１０ｃの水位が下がり、蓄熱
槽１０ｄの水位が上がる。まさに、図１はその瞬間を示
した図である。更に氷蓄熱槽１０ｃの水位が下がると、
氷蓄熱槽１０ｃの水位検出器５４がケーブル５８を介し
て連結された制御装置５６により槽内水位の低いことを
検出し、ケーブル６０を介して前記制御装置５６に連結
された流量制御弁５２ｅが開き、そして流量制御弁５２
ｆが閉じる。該流量制御弁５２ｅが開くと、氷蓄熱槽１
０ｃの散水装置３８から水−水熱交換器３６を経た解氷
水が、露出した伝熱管１２の周りの氷１６に直接散水さ
れることになり、効率よく水と氷の熱交換がなされるこ
とになる。そして、その解氷水が流量制御弁５２ｂを介
して、解氷水ポンプ３４で水−水熱交換器３６へ送られ
る。

【００２１】次第に、氷蓄熱槽１０ｃの散水装置３８か
ら散水された水と熱交換した氷１６が溶け、伝熱管１２
の周りの氷１６が少なくなると、水−水熱交換機３６へ
送られる解氷水の温度が次第に上がる。そうすると、解
氷水搬送管３２途中に設け、ケーブル６４を介して制御
装置５６に連結された温度検出器４８が、解氷水温度を
例えば７°Ｃ以上であると検出すると、信号を発信し、
するとケーブル６４を介して制御装置５６が受信し、更
にケーブル６２を介して制御装置５６から発信された信
号により流量制御弁５２ａが開き、そしてそれから同様
に連結された流量制御弁５２ｂが閉じる。すなわち、解
氷水は、氷蓄熱槽１０ｂから解氷水搬送管３２及び解氷
水ポンプ３４を介して水−水熱交換器３６へ送られ、そ
して解氷水搬送管３２及び、制御装置５６により流量制
御弁５２ｅを介して氷蓄熱槽１０ｃへ戻される。

【００２２】前記と同様に、氷蓄熱槽１０ｂ内の槽内水
１４が少なくなると、水位検出器５４から制御装置５６
へ信号が発信され、制御装置５６からの信号により流量
制御弁５２ｄが開き、そして流量制御弁５２ｅが閉じ
る。そして、氷蓄熱槽１０ｂ内で空間に露出した伝熱管
１２表面の氷１６に直接散水装置３８より水−水熱交換
器３６を経た解氷水が散水されることになる。時間の経
過と共に、氷蓄熱槽１０ｂ内の伝熱管１２表面の氷量が
溶けて少なくなると、解氷水温度が上がり、温度検出器
４８が水温の上昇を検出し、温度検出器４８からの信号
を制御装置５６が受信して本氷蓄熱装置の運転が終了す
ることになる。

【００２３】更に、次の夜間製氷運転をする前に、流量
制御弁５２ｃと流量制御弁５２ｄを開き、蓄熱槽１０ｄ
内の水を解氷水ポンプ３４で、解氷水搬送管３２及び水
−水熱交換器３６を介して氷蓄熱槽１０ｂに戻してか
ら、製氷運転を開始する。尚、本実施例では、冷房運転
につき説明したが、これに限られるものではなく、空の
蓄熱槽内に伝熱管を配置し、このことにより槽内の水温
を温めることにより暖房運転についても適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる氷蓄
熱装置によれば、効率よく氷を溶かし、安定した冷水温
度を確保し、蓄熱量を有効に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る氷蓄熱装置の実施例を示す説明図

【図２】本発明に係る氷蓄熱装置と従来の氷蓄熱装置と
の解氷水冷水温度の時間変化を示した説明図

【図３】氷蓄熱装置の従来例を示す説明図

【符号の説明】

１０…二重スラブ １０ａ、１０ｂ、１０ｃ…氷蓄熱槽 １０ｄ…蓄熱槽 １２…伝熱管 １８…冷媒搬送管 ２０…冷凍機 ２４…冷媒ポンプ ２８…冷媒−水熱交換器 ３０…解氷水吸い込み部 ３６…水−水熱交換器 ３８…散水装置 ４８…温度検出器 ５４…水位検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅見 欽一郎 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の蓄熱槽と、冷凍機と接続され各
   蓄熱槽内の水を製氷する伝熱管と、各蓄熱槽内に一端が
   開口すると共に他端が熱交換器に接続され各蓄熱槽内の
   解氷水を熱交換器に送る解氷水搬送管と、熱交換した解
   氷水を各蓄熱槽に戻す戻し管と、を有し、 製氷運転時には冷凍機に接続された伝熱管により蓄熱槽
   内の水を製氷し、 解氷運転時には解氷水搬送管により蓄熱槽内の解氷水を
   熱交換器に送ると共に熱交換した解氷水を戻し管により
   蓄熱槽に戻す氷蓄熱装置に於いて、 蓄熱槽に水位検出器を設けると共に解氷水搬送管に温度
   検出器を設け、 解氷運転時に熱交換器からの戻り水を戻し管で空の蓄熱
   槽に貯留し、 水位検出器が解氷中の蓄熱槽の水位が所定量まで下がっ
   たことを検知すると、戻し管の弁を切り換えて解氷中の
   蓄熱槽に前記戻し水を送り、循環させ、 温度検出器が解氷中の蓄熱槽からの解氷水の温度が所定
   温度に上昇したことを検知すると、解氷水搬送管の弁を
   切り換えて別の蓄熱槽の解氷水を熱交換器に送ることを
   特徴とする氷蓄熱装置。