JPH05180467A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

氷蓄熱装置

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JPH05180467A
JPH05180467A JP13241092A JP13241092A JPH05180467A JP H05180467 A JPH05180467 A JP H05180467A JP 13241092 A JP13241092 A JP 13241092A JP 13241092 A JP13241092 A JP 13241092A JP H05180467 A JPH05180467 A JP H05180467A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過冷却現象を利用した製氷システムにおけ
る、フレーク状の氷の製氷量を検出しうる氷蓄熱装置を
提供するとともに、過冷却器の凍結による管内閉塞を防
止し、着氷した氷が融けきる凍結解除までの時間を短縮
して製氷効率を向上する。 【構成】 蓄熱槽2の水の一部をブラインとの熱交換に
より過冷却する過冷却器1を備え、この過冷却器1によ
る過冷却水の過冷却状態を解除させて氷片を析出せし
め、蓄熱槽2内に蓄氷する氷蓄熱装置において、前記過
冷却器1の循環水量を計測する流量計量部10と、前記
過冷却器により生成された過冷却水の過冷却度を計測す
る感温部9と、前記循環水量と過冷却度とから製氷量を
算出する演算部11とから構成された熱量計12を、前
記過冷却器1に備えた。また、過冷却器1の循環水量あ
るいは循環水の圧力を検知する手段を設け、その信号に
応じた制御により管内閉塞を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱装置に係り、特
に、水の過冷却現象を利用した製氷システムにおいて、
電子式の熱量計を用いて製氷量を検出し、製氷器(以下
過冷却器という)の凍結による管内閉塞を防止するのに
好適な氷蓄熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電力需要の増大にともなって、電
力負荷の昼夜間格差が拡大する傾向にあり、電力需要の
平準化対策として有効な蓄熱式空調システム等のニーズ
が大きく、氷蓄熱装置の開発が進められている。従来の
氷蓄熱装置は、蓄熱槽内の水中の伝熱管周りに着氷させ
るもので、この場合、製氷量の測定は、水の相変化(液
相→固相)にともなう槽内の体積変化を水位で検知する
ものであった。
【0003】また最近、氷蓄熱のための製氷手段とし
て、水の過冷却を利用する製氷があり、例えば、特開昭
63−217171号公報記載の技術が知られている。
この技術は、過冷却器により冷却された過冷却水を蓄熱
槽に戻す過程で衝撃を付与して氷片(氷粒)を析出さ
せ、シャーベット状の氷を槽内に蓄氷するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】水の過冷却を利用する
製氷では、氷形状が小さなフレーク状であるため、氷が
塊になったり、蓄熱槽の壁面に付着して水面より上部に
浮いたりして、槽内に均一に蓄氷することは難しい。し
たがって、水位変化が不規則であるので、製氷による水
位の増加から製氷量を求めることはできなかった。
【0005】ところで、水の過冷却を利用する製氷で
は、過冷却現象が不安定な状態であるため、何らかの要
因で過冷却器の管内凍結が起こる場合がある。管内凍結
が起こると管内が閉塞し製氷が停止してしまう。また、
管内が閉塞すると、管内に着氷した氷が融けきる凍結解
除までの時間が長くなり、したがって、所定の氷量を得
るための製氷運転時間が確保できなくなるという問題が
あった。
【0006】本発明は、上記従来技術における問題点を
解決するためになされたもので、過冷却現象を利用した
製氷システムにおける、フレーク状の氷の製氷量を検出
しうる氷蓄熱装置を提供することを、第一の目的とする
ものである。また、本発明の第二の目的は、製氷器すな
わち過冷却器の凍結による管内閉塞を防止するととも
に、着氷した氷が融けきる凍結解除までの時間を短縮し
て製氷効率を向上しうる氷蓄熱装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、本発明に係る氷蓄熱装置の構成は、蓄熱槽の
水の一部をブラインとの熱交換により過冷却する過冷却
器を備え、この過冷却器による過冷却水の過冷却状態を
解除させて氷片を析出せしめ、蓄熱槽内に蓄氷する氷蓄
熱装置において、前記過冷却器に、当該過冷却器の循環
水量と過冷却度とを測定して製氷熱量を求める熱量計測
手段を備えたものである。より詳しくは、前記過冷却器
の循環水量を計測する流量計量部と、前記過冷却器によ
り生成された過冷却水の過冷却度を計測する感温部と、
前記循環水量と過冷却度とから製氷量を算出する演算部
とで構成された熱量計測手段を、前記過冷却器に備えた
ものである。
【0008】上記第二の目的を達成するために、本発明
に係る氷蓄熱装置の構成は、前記熱量計測手段の流量計
量部が、過冷却器の管内の凍結による流量減少を検知す
るものであり、その検知信号によりブライン循環量を制
御する手段と、過冷却器内のブラインを回収する手段と
を備えたものである。
【0009】上記第二の目的を達成するために、本発明
に係る氷蓄熱装置の他の構成は、蓄熱槽の水の一部をブ
ラインとの熱交換により過冷却する過冷却器を備え、こ
の過冷却器による過冷却水の過冷却状態を解除させて氷
片を析出せしめ、蓄熱槽内に蓄氷する氷蓄熱装置におい
て、前記過冷却器に、当該過冷却器の循環水の圧力を計
測して過冷却器の管内の凍結による圧力上昇を検知する
圧力計測手段を備えたものである。しかして、前記圧力
計測手段は、過冷却器の管内の凍結による圧力上昇を検
知するものであり、前記氷蓄熱装置は、その検知信号に
よりブライン循環量を制御する手段と、過冷却器内のブ
ラインを回収する手段とを備えたものである。
【0010】すなわち、本発明の基本原理は、過冷却器
の循環水量と過冷却度とから製氷量を求める方式を採用
し、その手段として電子式の熱量計を用いたものであ
る。また、熱量計あるいは圧力センサの発信機能を利用
して、過冷却器に管内凍結が起こった場合の管内閉塞を
事前に防止し、管内凍結解除の時間を短縮するものであ
る。
【0011】
【作用】電子式の熱量計は、図2に詳細を示すように感
温部a,流量計量部b,演算部cから構成される。製氷
量は循環水量と循環水の過冷却度とから求める。算出式
は次式のとおりである。
【数1】 G=(Vw/vw・Ts・Cp)/Ri …(数1) ここで G:製氷量(kg/h) Vw:循環水量(l/h) Ts:過冷却度(℃) Cp:水の定圧比熱(kcal/kg.℃) Ri:水の凝固熱(kcal/kg) vw:水の比体積(l/kg)
【0012】すなわち、熱量計では、循環水量と過冷却
度とを掛け合わせ(Vw/vw・Ts・Cp)、製氷熱
量を求める。熱量計で得られた製氷熱量はシステムの制
御部に伝送され、水の凝固熱Riで割ることにより製氷
量Gが求められる。
【0013】製氷中に、何らかの要因で過冷却器に管内
凍結が起こった場合、着氷により管路が減少して流量が
減少するので、この流量の信号により、システム制御部
でブライン冷却器,ブライン循環ポンプを停止し凍結の
進行を止め、管内が閉塞するのを事前に防止する。過冷
却器への水は循環しつづけ、着氷した氷を解氷する。着
氷した氷が融けきり、循環水量が所定の流量に回復した
ら、ブライン冷却器,ブライン循環ポンプを稼働させ、
製氷を再開する。
【0014】また、製氷中に、何らかの要因で過冷却器
に管内凍結が起こった場合、着氷により管路が減少して
過冷却器入口の循環水の圧力が上昇するので、この圧力
検知信号により、前記と同様の制御が行われ管内閉塞を
事前に防止できる。特に、ブライン循環ポンプを停止し
たのち、ブライン循環配管系を開放にして過冷却器内の
ブラインをブライン冷却槽に回収すれば、過冷却器の伝
熱管周囲が昇温するので、管内の凍結の進行が停止し、
管内が閉塞するのを事前に防止できる。
【0015】
【実施例】以下本発明の各実施例を図1ないし図4を参
照して説明する。 〔実施例 1〕図1は、本発明の一実施例に係る氷蓄熱
装置の略示系統図、図2は、図1の装置に採用した電子
式熱量計の一例を示すブロック図、図3は、図2の熱量
計の流量計量部の他の例を示す要部構成図である。図1
において、1は過冷却器、2は、製氷用の蓄熱槽、3は
ブライン冷却器、4は、ブライン冷却器3と過冷却器1
とを結ぶブライン送り管、5は、過冷却器1とブライン
冷却器3とを結ぶブライン戻り管、6は、ブライン送り
管4に配設されたブライン循環ポンプ、7は、蓄熱槽2
と過冷却器1とを結ぶ冷水管、8は、冷水管7に配設さ
れた冷水循環ポンプである。図1では、蓄熱槽2と負荷
側(例えば空気調和機)とを結ぶ配管系の図示を省略し
ている。
【0016】図1において、9−1は送り側感温部(図
2の感温部a1)、9−2は返り側感温部(図2の感温
部a2)、10は、過冷却器入り口側の冷水管7に設け
た流量計量部(図2の流量計量部bに相当)、11は演
算部(図2の演算部c)で、これらで電子式の熱量計1
2を構成している。13は本システムの制御部で、その
信号系を破線で示す。14は、過冷却器1のブライン循
環系に設けた電磁弁、15は、蓄熱槽2内の分散板であ
る。
【0017】図2に電子式熱量計の詳細な構成、特に演
算部cの回路構成をブロック図で示す。c1は温度差電
圧変換回路、c2は演算増幅回路、c3は電流スイッチ、
4は電流周波数変換回路、c5は分周回路、c6は熱量
指示部である。なお、電子式熱量計については、例えば
特公昭53−26832号公報記載のものが知られてい
る。
【0018】図3に示すように、流量計量部10を冷水
管7のバイパス配管7aに設けるようにすれば、システ
ムの規模が大きくなっても流量計の配管径を大きくする
必要がなく、小形の熱量計で計測できるので経済的であ
る。
【0019】まず、夜間等に行われる製氷運転を説明す
る。ブライン冷却器3で冷却されたブラインを、ブライ
ン循環ポンプ6を稼働させてブライン送り管4,ブライ
ン戻り管5を介して過冷却器1へ循環する。一方、蓄熱
槽2の冷水を、冷水循環ポンプ8を稼働させて冷水管7
を介して過冷却器1へ送る。これにより、蓄熱槽2から
の循環水(冷水)をブラインとの熱交換によって連続的
に冷却し、過冷却水を生成する。生成された過冷却水を
過冷却器1から蓄熱槽2へ放出する。このとき、分散板
15に衝突させて衝撃を付与し、過冷却状態を解除し、
過冷却水中から氷片を析出させる。氷片と水は蓄熱槽2
内に蓄えられる。蓄熱槽2内の水は、再び過冷却器1へ
循環され前述の過程が繰り返されて製氷される。
【0020】製氷熱量は、熱量計12によって求める。
まず、過冷却器1により生成された過冷却水の過冷却度
を、温度差電圧変換回路c1にて電圧に変換し、演算増
幅回路c2にて電流に変換する。流量計量部10からの
流量も電流に変換され、電流スイッチc3に加えられ
る。電流スイッチc3は一定時間幅だけ電流周波数変換
回路c4を作動させ、この間、循環水量と過冷却度とを
掛け合わせ(Vw/vw・Ts・Cp)、熱量パルス信
号(製氷熱量)が得られる。なお、ここで過冷却器1で
交換される熱量のうち過冷却度のみを検出するために、
演算部内11の温度差電圧変換回路c1内に0℃を基準
にする抵抗を組み込む。このことにより、感温部出口と
の差電圧で過冷却度を差電圧として検出することができ
る。
【0021】熱量パルス信号は分周回路c5に加えら
れ、これが定められた単位熱量に相当するパルス数に達
すると1パルス出力し、熱量指示部c6に指示する。熱
量計12で得られた製氷熱量はシステムの制御部13に
伝送され、水の凝固熱(Ri)で割ることにより(数
1)に示す製氷量が求められる。
【0022】製氷中に、氷片吸い込み等の要因で過冷却
器1の管内凍結が起こった場合、管路が減少し、流量も
減少するので、それを検知する熱量計12の流量の信号
に応じ、システムの制御部13の指令でブライン冷却器
3,ブライン循環ポンプ6を停止し、凍結の進行を止
め、管内閉塞を事前に防止する。
【0023】ブライン冷却器3,ブライン循環ポンプ6
停止後、電磁弁14を開にしてブライン循環配管系を開
放にして過冷却器1内のブラインをブライン冷却槽(図
示せず)に回収すれば、過冷却器1の伝熱管(図示せ
ず)周囲が昇温し、水の循環による強制対流と合わせて
着氷した氷の解氷する時間が短縮できる。管内に着氷し
た氷が融け、循環水量が所定量まで回復したら、電磁弁
14を閉にして、ブライン冷却器3,ブライン循環ポン
プ6を稼働させ、製氷を再開する。
【0024】本実施例によれば、熱量計12を用いるこ
とにより、従来、困難であったフレーク状氷の製氷量を
求めることができる。また、管内凍結による過冷却器1
の管内閉塞が事前に防止でき、着氷した氷が融けきる凍
結解除までの時間が短縮できるので、製氷効率が向上す
る。
【0025】〔実施例 2〕次に、図4は、本発明の他
の実施例に係る氷蓄熱装置の略示系統図である。図中、
図1と同一符号のものは先の実施例と同等部であるか
ら、その説明を省略する。図4において、20は、過冷
却器1入口側の冷水管7に設けた圧力計測手段に係る圧
力センサ、21は、過冷却器1のブライン戻り管5に設
けた電磁弁である。
【0026】製氷中に、氷片吸い込み等の要因で過冷却
器1の管内凍結が起こった場合、管路が減少し、循環水
の圧力が上昇するので、それを検知する圧力センサ20
の圧力検知信号に応じ、システムの制御部13の指令に
より、ブライン冷却器3,ブライン循環ポンプ6を停止
し、凍結の進行を止め、管内閉塞を事前に防止する。
【0027】ブライン冷却器3,ブライン循環ポンプ6
停止後、電磁弁21を開にしてブライン循環配管系を開
放にして過冷却器1内のブラインをブライン冷却槽(図
示せず)に回収すれば、過冷却器1の伝熱管(図示せ
ず)周囲が昇温し、水の循環による強制対流と合わせて
着氷した氷を融かす時間が短縮できる。管内に着氷した
氷が融け、循環水の圧力が所定の圧力まで戻ったら、電
磁弁21を閉にして、ブライン冷却器3,ブライン循環
ポンプ6を稼働させ、製氷を再開する。
【0028】図4に示した実施例によれば、管内凍結に
よる過冷却器1の管内閉塞が事前に防止でき、管内に着
氷した氷が融けきる凍結解除までの時間を短縮できるの
で、電気料金が安くなる夜間の10時間で所定の氷量を
得るための製氷運転時間を確保できる。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、過冷却現象を利用した製氷システムにおける、フ
レーク状の氷の製氷量を検出しうる氷蓄熱装置を提供す
ることができる。また、製氷器すなわち過冷却器の凍結
による管内閉塞を防止するとともに、着氷した氷が融け
きる凍結解除までの時間を短縮して製氷効率を向上しう
る氷蓄熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る氷蓄熱装置の略示系統
図である。
【図2】図1の装置に採用した電子式熱量計の一例を示
すブロック図である。
【図3】図2の熱量計の流量計量部の他の例を示す要部
構成図である。
【図4】本発明の他の実施例に係る氷蓄熱装置の略示系
統図である。
【符号の説明】
1 過冷却器 2 蓄熱槽 3 ブライン冷却器 6 ブライン循環ポンプ 7 冷水管 8 冷水循環ポンプ 9−1 送り側感温部 9−2 返り側感温部 10 流量計量部 11 演算部 12 熱量計 13 制御部 14,21 電磁弁 20 圧力センサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄熱槽の水の一部をブラインとの熱交換
    により過冷却する過冷却器を備え、この過冷却器による
    過冷却水の過冷却状態を解除させて氷片を析出せしめ、
    蓄熱槽内に蓄氷する氷蓄熱装置において、 前記過冷却器に、当該過冷却器の循環水量と過冷却度と
    を測定して製氷熱量を求める熱量計測手段を備えたこと
    を特徴とする氷蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 蓄熱槽の水の一部をブラインとの熱交換
    により過冷却する過冷却器を備え、この過冷却器による
    過冷却水の過冷却状態を解除させて氷片を析出せしめ、
    蓄熱槽内に蓄氷する氷蓄熱装置において、 前記過冷却器の循環水量を計測する流量計量部と、 前記過冷却器により生成された過冷却水の過冷却度を計
    測する感温部と、 前記循環水量と過冷却度とから製氷量を算出する演算部
    とで構成された熱量計測手段を、前記過冷却器に備えた
    ことを特徴とする氷蓄熱装置。
  3. 【請求項3】 熱量計測手段の流量計量部は、過冷却器
    の管内の凍結による流量減少を検知するものであり、そ
    の検知信号によりブライン循環量を制御する手段と、過
    冷却器内のブラインを回収する手段とを備えたことを特
    徴とする請求項1または2記載のいずれかの氷蓄熱装
    置。
  4. 【請求項4】 蓄熱槽の水の一部をブラインとの熱交換
    により過冷却する過冷却器を備え、この過冷却器による
    過冷却水の過冷却状態を解除させて氷片を析出せしめ、
    蓄熱槽内に蓄氷する氷蓄熱装置において、 前記過冷却器に、当該過冷却器の循環水の圧力を計測し
    て過冷却器の管内の凍結による圧力上昇を検知する圧力
    計測手段を備えたことを特徴とする氷蓄熱装置。
  5. 【請求項5】 圧力計測手段は、過冷却器の管内の凍結
    による圧力上昇を検知するものであり、その検知信号に
    よりブライン循環量を制御する手段と、過冷却器内のブ
    ラインを回収する手段とを備えたことを特徴とする請求
    項4記載の氷蓄熱装置。
JP4132410A 1991-09-26 1992-05-25 氷蓄熱装置 Expired - Lifetime JPH0774700B2 (ja)

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JP4132410A JPH0774700B2 (ja) 1991-09-26 1992-05-25 氷蓄熱装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-247528 1991-09-26
JP24752891 1991-09-26
JP4132410A JPH0774700B2 (ja) 1991-09-26 1992-05-25 氷蓄熱装置

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JPH05180467A true JPH05180467A (ja) 1993-07-23
JPH0774700B2 JPH0774700B2 (ja) 1995-08-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041802A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Takasago Thermal Eng Co Ltd 過冷却水の製造方法
JP2012185613A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Azbil Corp 積算計のパルス出力確認方法および積算計

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04357446A (ja) * 1991-03-01 1992-12-10 Daikin Ind Ltd 氷蓄熱装置に用いる製氷量測定方法および測定装置
JPH0544967A (ja) * 1991-08-20 1993-02-23 Daikin Ind Ltd 氷蓄熱装置の製氷量測定装置および製氷量測定方法

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