JPH06265183A - 固液混合流体の搬送制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の、水抜き配管路への氷の流出が多く
なり、搬送固液混合流体の流量が多くなっても、固液混
合流体の搬送動力の増加の無い固液混合流体の搬送制御
方法を提供することにある。 【構成】 本発明は、氷等の潜熱物質と水等の液体との
固液混合流体を収容する熱源貯溜部から搬送ポンプ及び
搬送管を介して前記混合流体を負荷部に搬送する固体固
液混合流体の搬送制御方法において、前記負荷側に供給
される固液混合流体の搬送動力当りの搬送熱量が最大と
なる、前記搬送管内における前記混合流体のＩＰＦと管
内流速との関係（アルゴリズム）を例えば図１０及び図
１２〜１４から予め求め、負荷側の熱負荷変動に対応さ
せて固液混合流体の搬送冷却量が最大となるように前記
アルゴリズムに基づいて、搬送管内の流速又は／及びＩ
ＰＦを制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地域冷房等において、
熱源貯溜部に蓄積された冷熱を、氷等の潜熱物質と水等
の液体との固液混合流体により搬送する固液混合流体搬
送システムの冷熱量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地域冷房等において、熱源貯溜部に蓄積
されている冷熱を、負荷部に搬送する場合、単一の流体
を用いて顕熱を搬送する方法が提供されている。この場
合通常、流体の負荷側へ向かう流れの温度（往温度）は
５〜７℃、負荷側から熱源貯溜部へ向かう流れの温度
（復温度）は１０〜１３℃で以って顕熱を利用する方式
を採っており、この方式における冷熱の搬送量のコント
ロールは、流体の流量を増減することにより行ってい
る。

【０００３】一方近年は、前記顕熱と併せて潜熱を利用
して冷熱を搬送する方式、即ち冷熱の移送を固液二相の
混合流体（例えば氷とブラインの固液混合流体）によっ
て行う方式が多く採用されるようになった。かかる冷暖
房システムにあっては、固液混合流体中の潜熱物質混合
充填率（以下“ＩＰＦ”と称する）を、負荷の変動又は
前記熱源貯溜部内のＩＰＦの変動に応じて調整して、固
液混合流体を前記負荷に供給する必要がある。

【０００４】図１５に、固液混合流体搬送システムの従
来例を示す。図において１は氷と水との固液混合流体が
収容される熱源貯溜部即ち氷槽であり、該貯氷槽１内の
固液混合流体は、搬送主管７に設けられた搬送ポンプ２
により加圧、吐出され、吐出側に設けられたＩＰＦ調整
器１４に導入され、ここで一部の水が抜き出され、水抜
き配管１６を経て貯氷槽１に戻される。貯氷槽１に戻さ
れる水の流量はＩＰＦ調整器１４の下流に設けられた質
量流量計６の密度値の検出により調節される。そしてＩ
ＰＦ制御の一例を数値により説明すると、所要の供給流
量をＱｍ³ ／ｍｉｎとし、所要のＩＰＦが３０％である
として、貯氷槽１内の固液混合流体即ち氷水のＩＰＦが
１０％であるときは、貯氷槽１の氷水流量３Ｑが搬送ポ
ンプ２により４ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇの圧力に加圧されて搬
送主管７に送り出され、ＩＰＦ調整器１４により２Ｑの
水流量が水抜き配管１６を経て貯氷槽１に戻され、これ
によりＩＰＦを３０％に調節された氷水流量Ｑが地域導
管８を経て負荷９に供給され冷熱を供給する。なお、８
ａは地域戻り導管、１５は水抜き流量を制御する自動調
整弁である。

【０００５】そして前記ＩＰＦ調整器１４は例えば図１
６に示すように、ＩＰＦ調整器１４においては、貯氷槽
１からの固液混合流体が入口Ａから口径０．５ｍｍ程度
の孔１４ｂが穿設されたパンチングメタル製の管１４ａ
に導入され、該孔１４ｂから水のみが抜き取られて水出
口Ｃから水抜き配管１６を経て貯氷槽１に戻されること
により、ＩＰＦが調整される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来システムにお
いては、夜間等に負荷側が極少量の冷熱しか必要としな
い場合、冷熱量の減少操作を固液混合流体の流量を減少
させることにより行っている。しかしながら、この方式
によると、固液混合流体の流量に対する前記ＩＰＦの調
整の影響により、固液混合流体の搬送主管等の流体管路
の圧力損失は、液体（水）のみの場合に較べて大きくな
り、システム全体の効率が低下するとともに、流体管路
内に氷（潜熱物質）が詰り、配管の閉塞、破壊の発生を
誘起する。一方、かかる不具合を回避するために固液混
合流体の減少を抑制すると、必要以上の冷熱が負荷側へ
搬送され、潜熱の一部が利用されずに熱源貯溜部に戻っ
てくることとなり、搬送ポンプの動力が無駄に費される
こととなる。

【０００７】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、負
荷の変動に応じて固液混合流体の流速及びＩＰＦを制御
することにより、負荷の変動による圧力損失を低減し、
搬送ポンプ動力の浪費を防止してシステムの効率を向上
せしめるとともに、配管系の閉塞の発生を防止する固液
混合流体搬送システムの冷熱量制御方法を提供する事を
目的とする。本発明の他の目的は、水抜き配管路への氷
の流出が多くなり、搬送固液混合流体の流量が多くなっ
ても、固液混合流体の搬送動力の増加の無い固液混合流
体の搬送制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に至った経過を順
を追って説明する。図７は、氷等の潜熱物質と水等の液
体との固液混合流体を、図１に示すように冷熱源貯溜部
１から搬送主管７を介して負荷部９に搬送するシステム
において、固液混合流体の管７内の平均流速（以下、単
に流速）Ｖｍ〔ｍ／ｓ〕と内径５０ｍｍの配管における
圧力損失（ΔＰｍｍＡｑ／ｍ……配管１ｍ当りの圧力損
失を水柱ｍｍで表わしたもの）との関係を示すグラフで
あって、ＩＰＦを０％から２９％まで６段階に分け、流
速Ｖｍと圧力損失ΔＰとの関係をプロットしたものであ
る。このグラフによれば、ＩＰＦが小さくなる程、配管
における圧力損失ΔＰが減少することが分る。

【０００９】図８は図７の実験点を、横軸にＩＰＦ、縦
軸に圧力損失ΔＰをとって表わしたものであり、流速Ｖ
ｍを０．５３から２まで５段階に分けている。これによ
れば、高い流速Ｖｍ＝２．００ｍ／ｓよりも低い流速Ｖ
ｍ＝０．５３ｍ／ｓの方が、すなわち、流速Ｖｍが小さ
くなるほど、ＩＰＦを減少させたときの圧力損失ΔＰの
低下量が大きいことが分る。

【００１０】また図９は前記混合流体の流速Ｖｍ〔ｍ／
ｓ〕を一定とした場合において、ＩＰＦと「混合流体を
搬送する理論動力Ｗ当りの搬送冷熱量ｑ、すなわちｑ／
ｗ」との関係を示すグラフであって、流速Ｖｍ〔ｍ／
ｓ〕を０．５３から２．００までの５段階においてそれ
ぞれ一定にした場合において、ＩＰＦとｑ／ｗとの関係
をプロットしたものである。このグラフによれば、流速
Ｖｍ＝一定においてｑ／ｗが最大になるＩＰＦが存在す
ることが分る。このＩＰＦの最大値を適正ＩＰＦと呼称
し、この適正ＩＰＦと流速Ｖｍとの関係をとってプロッ
トしたのが図１０である。このグラフによれば、適正Ｉ
ＰＦとＶｍとは直線的な関係にあることが分る。

【００１１】本発明はかかる知見に着目して、氷等の潜
熱物質と水等の液体との固液混合流体を収容する熱源貯
溜部から搬送ポンプ及び搬送管を介して前記混合流体を
負荷部に搬送する固液混合流体の搬送制御方法におい
て、前記負荷側に供給される固液混合流体の搬送動力当
りの搬送熱量が最大となる、前記搬送管内における前記
混合流体のＩＰＦと管内流速との関係（アルゴリズム）
を例えば図１０及び図１２〜１４から予め求め、負荷側
の熱負荷変動に対応させて固液混合流体の搬送冷却量が
最大となるように前記アルゴリズムに基づいて、搬送管
内の流速又は／及びＩＰＦを制御することを特徴とす
る。

【００１２】この場合前記ＩＰＦの制御は、前記熱源貯
溜部内に設置された攪拌機の回転制御により行なっても
よく、又前記ＩＰＦを調整するＩＰＦ調整器から前記熱
源貯溜部への液体の抜き量を制御する事により行なって
もよく、更に、前記熱源貯溜部の固液混合流体出口近傍
に設けたメッシュの異なる金網または穴径の異なるパン
チングメタルを設けた場合において、前記メッシュ又は
パンチングメタルの穴径を切り換えて行なう事も出来
る。又前記熱源貯溜部内に、氷等の潜熱物質を攪拌し、
搬送管路側への氷寄せ若しくは取り出しを行なうための
一又は複数の攪拌機を設けた場合、前記攪拌機の運転間
隔および運転周波数を貯氷ＩＰＦ、搬送ＩＰＦに応じて
適宜に変化させることにより、攪拌動力を削減出来る。

【００１３】そして本発明は、前記制御を容易にするた
めに、前記負荷側に供給される搬送熱量が、その最大値
からの割合に応じて、ＩＰＦを一定にして前記管内流速
を制御するか、若しくは管内流速を一定にしてＩＰＦを
制御するかを選択させるように制御する。そしてこの場
合管内流速を一定にしてＩＰＦを制御する場合におい
て、前記ＩＰＦを段階的に制御することにより一層の制
御の簡略化と容易化が達成される。即ち具体的には、負
荷が部分負荷領域において変動した場合、負荷がその最
大値から所定の百分比の値の範囲にあるときは、固液混
合流体のＩＰＦを一定に保持して固液混合流体の流速を
調節し、負荷が前記所定の百分比値より小さい範囲にあ
るときは固液混合流体の流速を一定に保持してＩＰＦを
段階的に調節するのがよい。

【００１４】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構
成要素の形状、数値、仕様、相対配置等、特に特定的な
記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定す
る趣旨でなく、単なる説明例に過ぎないものである。

【００１５】図１乃至図３に本発明が適用される固液混
合流体搬送装置を示す。図において、１は氷と水との固
液混合流体が収容される熱源貯溜部、９は負荷部、７は
搬送主管、２は該搬送主管路に設けられた１又は複数の
搬送ポンプ、８は戻り導管、５２は前記貯溜部１内に設
置された１又は複数の攪拌機である。かかる装置におい
て、負荷部９の負荷即ち要求される搬送冷熱量が変化す
ると、それに応じて、搬送ポンプ２はその運転台数又は
／及び回転数を調節可能に、また熱源貯溜部１内の攪拌
機５２は、その運転台数又は／及び回転数を調節可能に
構成されている。前記攪拌機５２の機能について図２、
図３を参照して説明すると、図２においては攪拌機５２
の回転数が高いので熱源貯溜部１内の固液混合流体は
（イ）のように大まわりに循環する。したがって、搬送
主管７から流出する固液混合流体のＩＰＦは大きい。と
ころが攪拌機５２の回転数が低くなると、図３のよう
に、攪拌機５２による攪拌力が小さくなるため、固液混
合流体は（ロ）のように小まわりに循環することにな
り、氷（潜熱物質）は浮き上って上部に溜るようになる
ので、搬送主管７から流出する氷の量が減少し、固液混
合流体のＩＰＦが小さくなる。

【００１６】従ってかかる装置によれば前記負荷側に供
給される固液混合流体の搬送動力当りの搬送熱量が最大
となる、前記搬送管内における前記混合流体のＩＰＦと
管内流速との関係（アルゴリズム）を例えば図１０及び
図１２〜１４から予め求め、負荷側の熱負荷変動に対応
させて固液混合流体の搬送冷却量が最大となるように前
記アルゴリズムに基づいて、搬送ポンプ２の運転台数又
は／及び回転数と、熱源貯溜部１内の攪拌機５２の運転
台数又は／及び回転数とを夫々調節する事により負荷側
の熱負荷変動に対応させて固液混合流体の搬送冷却量が
最大となるように前記アルゴリズムに基づいて、搬送主
管の流速又は／及びＩＰＦを制御する事が出来る。

【００１７】図４は本発明が適用される固液混合流体搬
送装置の第２実施例である。この実施例では搬送ポンプ
２の吐出側にＩＰＦ調整器１１を設けて、搬送ポンプ２
から吐出された固液混合流体から水を一部分離して水抜
き配管１６を経て熱源貯溜部１に戻すようにしている。
負荷部９の負荷（要求される搬送冷熱量）が変化したと
きは、それに応じて搬送ポンプ２の運転台数及び回転数
を調節して混合流体の流速を制御するとともに、水抜き
配管１６に設けた流量調節弁５３の弁開度を調節するこ
とによりＩＰＦ調整器１１から水抜き配管１６に流入す
る水の量を調節し、負荷部９に搬送する混合流体のＩＰ
Ｆを前記制御された流速における混合流体の搬送理論動
力当りの搬送冷熱量が適正ＩＰＦになるように制御す
る。例えば流量調節弁５３を適量閉じることにより分離
される水の量が減り、ＩＰＦを適正値まで小さくするこ
とができる。

【００１８】図５及び図６は本発明の本発明が適用され
る固液混合流体搬送装置の第３実施例で熱源貯溜部１の
要部構成を示す。熱源貯溜部１の内壁には攪拌機５２及
び回転板５４が設けてあり、該回転板５４はステップモ
ーター等の駆動源５５に回転軸５６を介して直結され回
転駆動される。なお、該回転板５４は手動で回転させる
こともできる。

【００１９】そして前記回転板５４にはメッシュの異な
る金網または穴径の異なるパンチングメタル５５ａ、５
５ｂ、５５ｃ、５５ｄが円周方向に取付けられている。
７ａは搬送主管７の固液混合流体取出口であり、前記回
転板５４を適宜回転させて、適正ＩＰＦに適合するメッ
シュの金網または穴径のパンチングメタルを混合流体取
出口７ａの位置に来るように設置して駆動源５５により
適宜角度回転させてパンチングメタル５５ａ、５５ｂ、
５５ｃ、５５ｄの穴径を切り換えて前記ＩＰＦを調整
し、これにより搬送される固液混合流体のＩＰＦを制御
することができる。

【００２０】以上、本発明の異なる３つの実施例につい
ては説明したが、負荷（要求される搬送冷熱量）の値は
次のようにして決めることができる。すなわち、図１１
において、負荷冷水の流量Ｑ２、負荷冷水の入口温度Ｔ
２、負荷冷水の出口温度Ｔ３を検出することにより求め
る方法と、固液混合流体の流量Ｑ１、固液混合流体のＩ
ＰＦ、固液混合流体の戻り水温度Ｔ１を検出することに
より求める方法がある。負荷９の値が決まれば、それに
見合う固液混合流体の流速、ＩＰＦは図１０に基づき図
１２のように決められるので図１２より搬送すべき冷熱
量に最適な流速とＩＰＦを求めて固液混合流体の制御を
することができる。

【００２１】更に本発明は次のようにして実施すること
もできる。すなわち、図１２を用いる前記のような固液
混合流体の制御よりも簡単な、流速とＩＰＦの制御方法
の実施例（例えば内径１５０ｍｍの配管の場合）を図１
３及び図１４によって説明する。両図は、横軸に負荷
（要求される搬送冷熱量）、縦軸には配管内を流れてい
る固液混合流体のＩＰＦ〔％〕、流速Ｖ〔ｍ／ｓ〕をそ
れぞれ採っている。

【００２２】図１３は、負荷が部分負荷領域において変
動する場合を想定して４段階に分け、各段階におけるＩ
ＰＦはそれぞれ一定とするとともに各段階ごとのＩＰＦ
は互いに異なる値とし、混合流体の搬送主管７内の流速
は各段階において負荷の変動にしたがいそれぞれ連続的
に変化させている。これにより、検出された部分負荷の
大きさに応じて、同図からそれに対応する搬送冷熱量の
段階が選択され、該段階において検出された前記負荷に
対応するＩＰＦと流速とが選択されて固液混合流体の制
御を行なう。このような段階的制御は、図１２のように
ＩＰＦと流速とを共に連続的に制御する場合に比べて効
率は幾分低くなるが、なお従来技術に比べて大幅すぐれ
ており、制御方法は簡略化される。

【００２３】図１４は、本発明の制御方法の他の実施例
であって、負荷が部分領域において変動する場合、或る
所定の部分負荷まですなわち全負荷から所定の部分負荷
までの比較的広い領域においては、ＩＰＦを一定にして
固液混合流体の流速を検出された負荷に応じて変化させ
る制御を行ない、前記所定の部分負荷よりも負荷が小さ
い領域においては、ＩＰＦを負荷すなわち要求される搬
送冷熱量に応じて低下させる。すなわち、地域冷房にお
いて最大負荷時での搬送主管７内の流速は２．０〜３．
０ｍ／ｓとなるよう配管サイズが選定される。この制御
方法においては、部分負荷時はＩＰＦを２０〜３０％の
範囲で一定に維持し、負荷が最大負荷の３０〜５０％ま
での領域では先ず流速（供給流量）を減少させ、それよ
りも負荷の小さい領域では流速（最低流速０．５ｍ／
ｓ）を下げずに一定とし、ＩＰＦを低くして負荷に応じ
た冷熱供給を行なう。なお、前記最低流速は搬送主管内
で潜熱物質（氷）が停滞しない流速とする。

【００２４】図１４によれば、負荷すなわち要求される
搬送冷熱量が１８００ｋＷ位まではＩＰＦを一定とし固
液混合流体の流速を変化させる制御を行ない、負荷が前
記値よりも小さい領域においては、検出された負荷に対
応するＩＰＦと流速とが選択されこれに適応した固液混
合流体の制御を行なう。このような制御は、図１２のよ
うなＩＰＦと流速とを共に連続的に制御する場合に比べ
ると効率は低くなるが、従来技術よりはまさっており、
制御方法は前記は第４実施例よりもさらに簡単になる。
尚、以上の実施例は地域冷房システムに適用されるの場
合であるが、本発明はこれに限定されることなく、暖房
の場合も含み、従って「負荷」には「冷却負荷」と「加
熱負荷」とを、「熱源貯溜部」には「貯氷槽」と「高熱
源」をそれぞれ含む。

【００２５】さて、例えば図１に記載したシステムにお
いて、貯氷槽１内に流動性を有する氷水を夜間に貯蔵
し、昼間にポンプ２により取り出して、その冷熱を空調
等に用いる空調システムを考える。その空調システムの
貯氷槽１においては、氷水を放置しておくと、氷水同士
が固着し、流動性が失われる、表面の空気に接する氷が
氷塊となる搬送管路７中に閉塞の原因となってしまうな
ど、システム運用上の障害となる為に、氷を貯蔵する夜
間に、氷水を攪拌する必要がある。また、又昼間時にお
いても取り出し口７ａからポンプ２で吸引するだけで氷
を取り出そうとしても水しか流出しない。

【００２６】したがって、図１８（Ａ）に示すように、
氷水を取り出してその冷熱を利用する昼間には、取り出
し口７ａの前に、取り出し用の攪拌機５２（ＷＭ１）を
設置し、氷と水を攪拌して混合し、氷を取り出す必要が
ある。また、氷水を取り出しているうちに、取り出し口
７ａの前の氷が少なくなるので、氷寄せ用の攪拌機５２
（ＷＭ２）を運転するなどして、取り出し口１ａの前に
氷を寄せる必要がある。この場合夜間、攪拌機５２を運
転する際、常時運転しては消費電力量が大きくなってし
まうので、ＷＭ１、ＷＭ２を間欠的に運転する。その
時、運転間隔及び運転周波数を、最大貯氷ＩＰＦに合わ
せて一定にしていたので、貯氷ＩＰＦが小さいときは、
氷水の見かけの粘度が小さく水に近いため、氷水が波立
つほど攪拌してしまい無駄な攪拌動力を消費していた。
同様に昼間は、常時運転する取り出し用の攪拌機５２
（ＷＭ１）の運転周波数を、最大貯氷ＩＰＦに合わせて
一定にしていたので、貯氷ＩＰＦが小さいときは、氷水
の見かけの粘度が小さく水に近いため、氷水が波立つほ
ど攪拌してしまい無駄な攪拌動力を消費していた。さら
に、間欠的に運転する氷寄せ用の攪拌機５２（ＷＭ２）
の運転間隔および運転周波数を、貯氷ＩＰＦに合わせて
一定にしていたので、貯氷ＩＰＦが小さいときは、氷水
の見かけの粘土が小さく水に近いため、氷水が波立つほ
ど攪拌してしまい無駄な攪拌動力を消費していた。

【００２７】従ってこの様な場合、攪拌機５２の運転間
隔および運転周波数を貯氷ＩＰＦ、搬送ＩＰＦに応じて
適切に変化させることにより、攪拌動力を削減出来る。
尚、貯氷ＩＰＦは、氷水の温度で検知ることが出来、又
搬送ＩＰＦは、搬送する氷水の密度で検知することがで
きる。そして運転間隔はシーケンサを用いて変化させる
ことができ、運転周波数は、攪拌機５２の駆動モ−タの
インバータで変化させることができる。

【００２８】次に前記攪拌機５２の運転間隔及び運転周
波数の好ましい実施例を表１、表２、表３に基づいて説
明する。先ず夜間には、攪拌機５２ＷＭ１とＷＭ２を同
時に１分間、貯氷ＩＰＦに応じて表１に示す運転方法で
運転する。昼間には、氷取り出し用の攪拌機５２（ＷＭ
１）を常時、貯氷ＩＰＦに応じて表２に示す運転方法で
運転する。また、昼間には、氷寄せ用の攪拌機５２（Ｗ
Ｍ２）を１分間、搬送ＩＰＦが貯氷ＩＰＦより１５％以
上小さくなったときに、表３に示す運転方法で運転す
る。

【００２９】

【表１】

【表２】

【表３】

【００３０】さて前記したように貯氷槽１内に高いＩＰ
Ｆで氷が貯溜されている場合、その付着性から１つの大
きな塊となってしまう。この為図１８（Ａ）に示すよう
に、負荷と熱交換後の温度が上がった戻り水を戻り配管
５９により貯氷槽１の全表面に散布していたが、これの
みでは足りずこれを攪拌するには大きな攪拌機５２と動
力が必要のみならず、しばしば攪拌に必要な動力が大き
過ぎ、過負荷で攪拌機５２が停止してしまう場合があっ
た。このような、大きな氷塊が攪拌機５２入口部の羽根
に引っかかり、攪拌機５２が過負荷になる場合、攪拌機
５２を一旦停止して、正逆回転を数回繰り返すことによ
り、氷塊が細断され、過負荷を防止できる。又戻り水
も、貯氷槽１内の氷水に表面から、その熱で大きな氷の
塊を細断するように戻すよにするのがよい。即ち大きな
塊が小さくなると、攪拌機５２の大きさ、攪拌動力が小
さくて済む。そしてこの様な構成は図１９（Ａ）に示す
ように、氷を細断したい大きさに合わせて、貯氷槽１上
部に開閉制御バルブ５８を介して戻り水の戻り配管５９
を配置し、戻り配管５９の下の穴から、戻り水を氷表面
に流出させる。戻り水に接触した氷は、戻り水の熱で解
けるため、大きな氷の塊は、図の例では４つに小さく細
断される。氷塊を細断する順序としては、まず、氷水取
り出し口７ａの近辺から、適宜バルブ５８を開閉して行
う。なぜなら、戻り水を全体の戻り配管５９から戻す
と、各配管から流出する流量が十分でなく、氷を細断で
きにくいから、また、取り出し口７ａに近い氷から流出
させる方が氷の移動に要する動力が少なく効率的だから
である。

【００３１】さて、図１８（Ｂ）に示すように、貯氷槽
１の氷水の取出し口７ａ側には金網またはパンチングメ
タル５１を設け、搬送主管側に搬送される氷粒子径の制
限を行なっている。この場合、前記金網のメッシュ
（目）またはパンチングメタル５１の孔５２ａは、配管
途中に設けられる流量調整バルブ５７や氷水受入設備で
の熱交換器の通過隙間より小さい寸法からなるととも
に、前記メッシュまたは孔の氷水流通総面積は取出し口
７ａの断面積より十分に大きく構成されている。更に前
記金網またはパンチングメタル５１と貯氷槽１の内壁と
の間には５０ｍｍ以上の間隙を設けている。

【００３２】前記のように構造、寸法等の条件を設定す
ることにより多少の氷塊が金網またはパンチングメタル
５１の前に停滞しても、金網またはパンチングメタル５
１の通路面積が大きいので、氷水通過面積の減少する割
合が小さくなり、前記氷塊の停滞によって他の氷の停滞
を生起することはない。したがって配管中に流出し搬送
される氷粒の大きさが限定され、配管中の通過隙間縮小
部においても氷塊が停滞せず、混合水通路の閉塞を防止
することができる。また、金網またはパンチングメタル
５１を通過する氷水の速度は氷水の流通断面積の関係で
取出し口７ａを通過する速度よりも十分に小さく、地域
冷房システムの負荷が最大の場合においても例えば０．
１ｍ／ｓ以下にすることができるので、金網またはパン
チングメタル５１の一部分において氷塊が溜って閉塞を
起すのを防止することができる。

【００３３】また前記のような、氷塊及び氷粒付着によ
る閉塞防止は次のようにしても行なわれる。すなわち、
図１８に示すように貯氷槽１中の金網またはパンチング
メタル５１の近傍に設置される氷水の攪拌機５２はその
噴流方向が金網またはパンチングメタル５１を通過する
氷水流に直角に、すなわち金網またはパンチングメタル
５１の表面に平行となるように構成される。この噴流の
力により金網またはパンチングメタル５１の前方で氷塊
の停滞するのを防止でき、かつ攪拌機５２の台数及び回
転数制御により、所定のＩＰＦで氷水の取り出しができ
る。その結果、従来の冷水のみの冷熱搬送に比べ搬送動
力を削減できることになる。

【００３４】次に図２０に前記金網またはパンチングメ
タル５１の詳細を示す。この例では、金網またはパンチ
ングメタル５１はハニカム形状に構成されており、例え
ば、これの孔５１ａの径を５ｍｍとし、ピッチを６ｍｍ
とすれば、地域冷房システムが全負荷の場合でも氷水の
通過速度を０．１ｍ／ｓ位とすることができる。更に金
網またはパンチングメタル５１の大きさを変えることに
より、任意の流路隙間において閉塞を起すことなく氷水
を搬送することが可能となる。

【００３５】しかしながら前記パンチングメタル５１の
穴径を、配管径によらず一定にしているため、大きな配
管径の時は、配管径に対するパンチングメタル５１の穴
径が小さくなり、取り出し部での圧力損失が大きいとい
う問題点があった。例えば氷水を搬送する際の流量制御
を搬送主管７に設けた開閉弁５７のバルブ開度でする場
合、同じ流量削減割合の時のバルブ開口高さｈは、配管
径により異なる。たとえば、設計流量の１／１０に流量
を削減するときのバルブ開口高さｈは、配管径５０ｍｍ
の時５ｍｍで、配管径１５０ｍｍの時１５ｍｍになると
いうことである。ただし、この流量削減率とバルブ開口
高さｈの関係は、バルブの種類、圧力などにより異なる
ので、示した数字は参考例の意味しかない。したがっ
て、最小の流量時のバルブ開口高さｈに合わせて、パン
チングメタル５１の穴径を決めれば、配管径が大きくな
ったときでも取り出し部における圧力損失が大きくなる
ことを防ぐことができる。尚バルブ開口高さｈと種々の
バルブとの関係は図１７に示す。

【００３６】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、負荷
の変動に応じて負荷部に搬送される固液混合流体の搬送
動力当りの搬送冷熱量が最大となるように制御した為、
圧力損失が少なく、搬送動力の消費が少ない高効率の地
域冷暖房運転ができる。又負荷の変動に応じて負荷部に
搬送される固液混合流体の流速を搬送ポンプの運転を調
節することによって制御するとともに、熱源貯溜部内の
攪拌機の運転を調節することにより、熱源貯溜部から流
出する固液混合流体のＩＰＦを制御することができるの
で、前記制御を無段階に行なう場合に適しており、前記
と同様、効率の高い地域冷暖房運転ができる。更に固液
混合流体の流速を搬送ポンプの運転を調節することによ
って制御するとともに、搬送ポンプの吐出側において固
液混合流体から水（液体）を一部分離して熱源貯溜部に
戻すとともに、その戻し量を調節することにより、負荷
部に搬送される固液混合流体のＩＰＦを制御することが
できるので、特に熱源貯溜部内のＩＰＦが小さいときに
高効率の運転ができる。更に又、負荷部に搬送する固液
混合流体の流速を搬送ポンプの運転を調節することによ
って制御するとともに、熱源貯溜部内の固液混合流体流
出口近傍にメッシュの異なる金網または穴径の異なるパ
ンチングメタルを切換え設置することにより、熱源貯溜
部から流出する固液混合流体のＩＰＦを制御することが
できるので、段階的ではあるが制御を簡単に行なうこと
ができ、かつ高効率運転も維持できる。

【００３７】又、検出された負荷変動値に応じて負荷部
に搬送される混合流体の流速とＩＰＦを段階的に調節す
ることにより、ＩＰＦと流速とを連続的に変化させて制
御する場合に比べて効率は幾分低くなるものの従来技術
よりも高効率が得られ、しかも制御が簡単になる。この
場合負荷が部分負荷領域において変動した場合、負荷が
その最大値から所定の百分比の値の範囲にあるときは、
固液混合流体のＩＰＦを一定に保って固液混合流体の流
速を調節し、負荷が前記所定の百分比値より小さい範囲
にあるときは固液混合流体の流速を一定に保って固液混
合流体のＩＰＦを検出された負荷に対応して段階的に調
節することができるので、従来技術に較べ高効率を維持
しつつ、簡単に制御ができる。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される固液混合流体搬送装置の概
略図。

【図２】図１の装置において、攪拌機の回転数が高いと
きの氷水貯溜部の説明図。

【図３】図１の装置において、攪拌機の回転数が低いと
きの氷水貯溜部の説明図。

【図４】本発明に適用される固液混合流体搬送装置の他
の概略図。

【図５】本発明の他の実施例に係る氷水貯溜部の断面概
略図。

【図６】図５の実施例の回転板の正面図。

【図７】固液混合流体搬送時における搬送管内の圧力勾
配と流速の関係を示す線図。

【図８】固液混合流体搬送時における搬送管内の圧力勾
配とＩＰＦの関係を示す線図。

【図９】固液混合流体搬送時における搬送管内の搬送理
論動力当りの搬送冷熱量とＩＰＦの関係を示す線図。

【図１０】固液混合流体搬送時における搬送管内の適正
ＩＰＦと流速の関係を示す線図。

【図１１】固液混合流体搬送時における負荷部における
冷熱受授流体の状態説明図。

【図１２】固液混合流体搬送時における搬送冷熱量と固
液混合流体の適正ＩＰＦ、流速の関係を示す線図。

【図１３】搬送冷熱量と固液混合流体のＩＰＦ、流速及
び搬送動力比の関係を示す線図であり、特に本発明の他
の実施例の説明図である。

【図１４】搬送冷熱量と固液混合流体のＩＰＦ、流速及
び搬送動力比の関係を示す線図であり、特に本発明の他
の実施例の説明図である。

【図１５】従来の搬送装置を示す系統図。

【図１６】ＩＰＦ調整器の一例を示す断面略図。

【図１７】搬送主管に設けた開閉制御弁のバルブ開口高
さｈと種々のバルブとの関係を示す説明図。

【図１８】本発明が適用される氷水貯溜部を示し、
（Ａ）が平面概略図、（Ｂ）が平面図である。

【図１９】本発明の実施例に係る氷水貯溜部を示し、
（Ａ）が平面概略図、（Ｂ）が正面図である。

【図２０】氷水貯溜部の取り出し口に取付けられるパン
チングメタルの部分図。

【符号の説明】

１ 熱源貯溜部としての貯氷槽 ２ 搬送ポンプ ３、４ ＩＰＦ調整器 ７ 搬送主管 ８ 戻り導管 ９ 負荷 ７ａ 固液混合流体取出口 １６ 水抜き配管 ５１ 金網またはパンチングメタル ５２ 攪拌機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津幡 行一 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 浜岡 幸夫 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 相沢 旬一 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 大野 泰司 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 横山 卓史 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 森川 大和 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 宮脇 正博 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 藤本 健 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目６番２号 株式会社日建設計内 (72)発明者 栗山 知広 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目６番２号 株式会社日建設計内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 氷等の潜熱物質と水等の液体との固液混
   合流体を収容する熱源貯溜部から搬送ポンプ及び搬送管
   を介して前記混合流体を負荷部に搬送する固液混合流体
   の搬送制御方法において、 前記負荷側に供給される固液混合流体の搬送動力当りの
   搬送熱量が最大となる、前記搬送管内における前記混合
   流体の潜熱物質混合充填率（ＩＰＦ）と管内流速との関
   係（アルゴリズム）を予め求め、 負荷側の熱負荷変動に対応させて固液混合流体の搬送冷
   却量が最大となるように前記アルゴリズムに基づいて、
   搬送管内の流速又は／及びＩＰＦを制御することを特徴
   とする固液混合流体の搬送制御方法。
2. 【請求項２】 前記熱源貯溜部内に設置された攪拌機の
   回転制御により前記ＩＰＦを制御することを特徴とする
   請求項１記載の固液混合流体の搬送制御方法。
3. 【請求項３】 前記ＩＰＦを調整するＩＰＦ調整器から
   前記熱源貯溜部への液体の抜き量を制御する事により前
   記ＩＰＦを制御することを特徴とする請求項１記載の固
   液混合流体の搬送制御方法。
4. 【請求項４】 前記熱源貯溜部の固液混合流体出口近傍
   に設けたメッシュの異なる金網または穴径の異なるパン
   チングメタルを設けた場合において、前記メッシュ又は
   穴径を切り換えて前記ＩＰＦを制御することを特徴とす
   る請求項１記載の固液混合流体の搬送制御方法。
5. 【請求項５】 氷等の潜熱物質と水等の液体との固液混
   合流体を収容する熱源貯溜部から搬送ポンプ及び搬送管
   を介して前記混合流体を負荷部に搬送する固液混合流体
   の搬送制御方法において、 前記負荷側の熱負荷変動に対応させて、 搬送管内の流速又は／及びＩＰＦを制御すると共に、前
   記負荷側に供給される搬送熱量が、その最大値からの割
   合に応じて、ＩＰＦを一定にして前記管内流速を制御す
   るか、若しくは管内流速を一定にしてＩＰＦを制御する
   かを選択させることを特徴とする請求項１記載の固液混
   合流体の搬送制御方法。
6. 【請求項６】 管内流速を一定にしてＩＰＦを制御する
   場合において、前記ＩＰＦを段階的に制御することを特
   徴とする請求項６記載の固液混合流体の搬送制御方法。
7. 【請求項７】 前記熱源貯溜部内に、氷等の潜熱物質を
   攪拌し、搬送管路側への氷寄せ若しくは取り出しを行な
   うための一又は複数の攪拌機を設けた請求項１記載の固
   液混合流体の搬送制御方法において、 前記攪拌機の運転間隔および運転周波数を貯氷ＩＰＦ、
   搬送ＩＰＦに応じて適宜に変化させることを特徴とする
   固液混合流体の搬送制御方法
8. 【請求項８】 負荷部で熱交換後の戻り水を貯氷槽上よ
   り貯氷槽表面に散布可能に構成した熱源貯溜部を有する
   請求項１記載の固液混合流体の搬送制御方法において、 貯氷槽上部に截断すべき氷形状に合わせ戻り水の戻り配
   管を配置し、戻り配管の下穴から、戻り水を流出させる
   事を特徴とする固液混合流体の搬送制御方法