JPH07103920A - 蓄冷熱材の凝固率検出装置 - Google Patents

蓄冷熱材の凝固率検出装置

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JPH07103920A
JPH07103920A JP5246810A JP24681093A JPH07103920A JP H07103920 A JPH07103920 A JP H07103920A JP 5246810 A JP5246810 A JP 5246810A JP 24681093 A JP24681093 A JP 24681093A JP H07103920 A JPH07103920 A JP H07103920A
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JP
Japan
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temperature
solidification
cold storage
rate
solidification rate
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Application number
JP5246810A
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English (en)
Inventor
Ryosuke Yamanaka
良亮 山中
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】蓄冷熱材の凝固率の検出精度を高める。 【構成】蓄冷熱材を2種以上の成分の混合液とし、蓄冷
槽内に設けられた温度検出手段11によって、蓄冷熱材
の温度を検出する。そして、凝固率演算手段12によ
り、蓄冷熱材における温度と凝固率との対応関係と、温
度検出手段11によって検出された温度とから、蓄冷熱
材の凝固率を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2種以上の成分の混合
液を蓄冷熱材とし、深夜電力等を利用して蓄冷熱を行う
蓄冷熱装置に係り、より詳細には、蓄冷熱材の温度に基
づいてその凝固率を演算する蓄冷熱材の凝固率検出装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】深夜電力等を利用して氷蓄熱を行う蓄冷
熱装置において、蓄冷熱材の凝固率を検出する方法の1
つに、ダイヤフラムにより密閉された空間内に水を閉じ
込めたセンサを使用する方法がある。この方法は、蓄冷
槽内において成長した氷がセンサに接する量まで成長し
たときに、センサ内の水を凍らせることから、このとき
生じたセンサ内の水の体積の増加によるダイヤフラムの
変形をマイクロスイッチによって検出することにより、
氷がセンサに接する量まで成長したことを検出するもの
である。
【0003】しかし上記方法では、センサの形状が大き
いという問題があるため、これを解消する方法として、
蓄冷熱材の水位を検出する方法と電極を用いた方法とが
提案されている。
【0004】図6は、水位の検出を行う方法を用いた蓄
冷槽の断面の概略を示している。
【0005】蓄冷槽91内には、蒸発器である熱交換器
92が設けられている。そして、この熱交換器92は、
蓄冷熱材である水94を冷却し、その回りにシャーベッ
ト状の氷93を生成させる。また、水94の水面近傍に
は、水位96の検出センサである電極95が設けられて
いる。
【0006】この水位検出を行う装置は、水94が凝固
して氷93となるときに、その体積が増加することを利
用している。つまり、熱交換器92の周りに氷93が生
成されると、生成された量に比例して水位96が上昇す
ることから、電極によって検出された水位が予め設定さ
れた水位となったとき、水94の凝固率が所定の凝固率
に達していると判定する。
【0007】図7は、電極を用いた方法における蓄冷槽
の断面の概略を示しており、図6に示す構成と同一部分
については、図6と同一符号を付与している。
【0008】この装置は、初期値を検出する電極97を
包み込んで成長した氷93が、電極98に接する量まで
成長したことを、その電極98を用いて検出するもので
ある。すなわち、生成される氷93の量を直接検出する
装置となっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水位の
検出を行う方法では、蓄冷槽を装置として稼働させた場
合、蓄冷槽91の外部からの熱負荷によって蓄冷熱材で
ある水94の蒸発が生じると共に、水分の吸収を生じる
ことがある。この場合には、蓄冷熱材である水94の全
体量に変化が生じ、水位96の初期値に変動が生じる。
そのため、水位検出方法を用いた場合では、凝固率の検
出に大きな誤差を生じるという問題があった。
【0010】また、電極を用いた方法では、成長した氷
が電極98に接したことを検出することにより、所定の
凝固率であることの検出を行っている。そのため、氷が
電極98に接した状態が長く維持されると、電極に流れ
る微電流による発熱、あるいは電極98の熱伝導による
外部からの熱の侵入のため、電極98の周りの氷が融解
するという事態が生じる。そして、電極98の周りの氷
が融解した場合には、氷の量が所定量に達していないと
して、再度水の冷却が開始されるという事態が生じ、凝
固率が所定値を大幅に超えることとなる。そのため、熱
交換器92の周囲の熱抵抗が増大し、冷却効率の低下を
招くという問題を生じていた。また、電極98の周りの
氷はシャーベット状であるため、その検出においては、
誤差を生じ易いという問題があった。
【0011】本発明は上記課題を解決するため創案され
たものであり、その目的は、凝固開始温度と凝固完了温
度との間に幅がある蓄冷熱材の温度を検出し、検出した
温度に基づいて凝固率を算出することにより、凝固率の
検出精度を高めることのできる蓄冷熱材の凝固率検出装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の蓄冷熱材の凝固率検出装置は、2種以上の成分
の混合液を蓄冷熱材とし、この蓄冷熱材の融解潜熱を用
いて蓄冷熱を行う蓄冷熱装置に適用しており、蓄冷槽内
に設けられた前記蓄冷熱材の温度を検出する温度検出手
段と、前記蓄冷熱材における温度と凝固率との対応関係
と、前記温度検出手段によって検出された温度とから、
前記蓄冷熱材の凝固率を演算する凝固率演算手段とを備
えた構成としている。
【0013】
【作用】2成分以上の混合液からなる蓄冷熱材がシャー
ベット状に凝固する場合、この凝固は、単一成分からな
る水の凝固とは異なり、凝固を初めてから完了するまで
の経過において温度に変化が生じる。この差異について
図面を参照しつつ説明する。
【0014】図3は、蓄冷熱材を、例えば水とアルコー
ルとの2成分の混合液とした場合の凝固率と温度変化と
の関係を示しており、図5は、水の凝固時の凝固率と温
度変化との関係を示している。そして、水の凝固におい
ては、図5に示されるように、開始点72において凝固
が始まったとすると、その後においては温度変化を生じ
ることなく、一定の温度でもって凝固が進行する。
【0015】しかし、水とアルコールとの混合液の場合
では、図3に示されているように、24により示す温度
を初期温度として冷却が開始され、25に示す点を開始
点として凝固が始まったとすると、凝固が進行するのに
対応して混合液の温度は低下する。そして、凝固が完了
したときには、26として示される点に対応する温度と
なる。
【0016】このことから、凝固率演算手段は、温度検
出手段によって検出された温度を、混合液の凝固率と温
度との対応関係に当てはめることによって、検出された
温度に基づき、蓄冷熱材の凝固率を演算する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しつつ説明する。
【0018】図2は、本発明の蓄冷熱材の凝固率検出装
置の第1の実施例における蓄冷槽の概略を示す断面図で
ある。
【0019】図において、冷媒の蒸発器となる屈曲した
パイプである熱交換器16が内部に設けられた蓄冷槽1
5には、蓄冷熱材14が満たされている。この蓄冷熱材
14は、アルコール水溶液となっている。なお、アルコ
ールにはエチレングリコールを採用しており、その重量
濃度を、5EGwt%としている。そして、蓄冷槽15
の一方の端部近傍であって、深さ方向における中央やや
下部寄りの位置を温度測定点として、この位置に、サー
ミスタにより構成された温度検出手段11を設けてい
る。また、熱交換器16においては、蒸発器入口19側
から冷媒が流入し、蒸発器出口20より冷媒が流出す
る。
【0020】図1は、本発明に係る蓄冷熱材の凝固率検
出装置の第1の実施例の電気的構成を示すブロック線図
である。また図3は、蓄冷熱材14を、上記に示す構成
とした場合の凝固率と温度との関係を示しているものと
する。
【0021】凝固率演算手段12は、図3に示す凝固率
と温度との対応関係をデータテーブルとして予め記憶し
たブロックとなっており、図2における温度測定点に設
けられた温度検出手段11の出力が導かれている。そし
て、予め記憶したデータテーブルを参照することによ
り、温度検出手段11によって検出された温度に対応し
た凝固率を演算する。この演算出力は、図示されていな
い蓄冷熱の制御装置に送出されている。
【0022】以上の構成からなる本発明の一実施例につ
いて、以下に動作を説明する。
【0023】図示されない制御装置の制御によって、熱
交換器16における冷媒の蒸発温度が、蓄冷熱材14の
凝固完了時の温度より低い温度に設定され、冷却(蓄冷
熱)が開始される。そして数分後には、熱交換器16の
周りにおいて蓄冷熱材14が凝固を始める。
【0024】ただし、熱交換器16では、その内部の圧
力差のため、通常では蒸発器出口20の方が低い温度と
なる。そのため、蓄冷熱材14は、蒸発器出口20側に
おいて先ず凝固する。そして、徐々に蒸発器入口19側
に向かって凝固が進行する。図2における斜線部17
は、熱交換器16の上記特性に従ってシャーベット状に
凝固した蓄冷熱材14を示している。
【0025】蓄冷熱材14の凝固は上記した順序で発生
するため、温度検出手段11を蒸発器出口20近傍に設
けた場合では、その位置における凝固の開始が最も速
く、蓄冷熱材14の全体における凝固率が低い時点で、
温度検出手段11の周囲の蓄冷熱材14が完全に凝固す
る。そのため、蓄冷熱材14の全体的な凝固率の検出が
困難となる。
【0026】このことから、本実施例においては、冷却
を停止すべき凝固率となったときにも蓄冷熱材14が凝
固せず、液体の状態を維持している位置、あるいは凝固
の完了とならない位置とするため、温度検出手段11を
設ける位置を、図2において符号11により示される位
置としている。
【0027】以上のことから、熱交換器16による冷却
の進行に従い、温度検出手段11が検出する温度は、初
期温度24の検出に始まり、温度25の検出と、その後
に続く温度を検出する(図3に示す符号21,22の双
方は凝固率0を示し、符号23は凝固率100%を示
す)。
【0028】このようにして検出された温度は凝固率演
算手段12に与えられることから、凝固率演算手段12
は、データテーブルを参照することにより、温度検出手
段11により検出された温度に基づく凝固率を演算し、
出力する。そのため、凝固率演算手段12の出力が導か
れた制御装置は、その値が所定の値となったとき、蓄冷
熱が完了したとして、熱交換器16の冷却動作を停止さ
せる。
【0029】図4は、本発明の蓄冷熱材の凝固率検出装
置の第2の実施例の電気的構成を示すブロック線図であ
る。
【0030】この実施例は、第1の実施例に、さらに複
数個の温度検出手段31,32,・・・,33と、これ
ら温度検出手段31,32,・・・,33の出力の全て
が導かれた放熱分布認識手段34とを設けた構成となっ
ている。また、温度検出手段31,32,・・・,33
は、熱交換器16であるパイプに沿って蒸発器出口20
側から蒸発器入口19側に設けられた、複数個のサーミ
スタによって構成されている。
【0031】また、放熱分布認識手段34は、図3に示
す温度と凝固率との対応関係をデータテーブルとして記
憶しており、温度検出手段31,32,・・・,33の
それぞれが検出した温度から、各温度検出手段31,3
2,・・・,33が設けられた位置の凝固率を演算する
ことにより、蓄冷熱を放熱するときの放熱分布を検出す
るブロックとなっている。
【0032】次に、上記構成の凝固率検出装置の動作に
ついて説明する。
【0033】温度検出手段11と凝固率演算手段12と
における上記した動作によって、蓄冷熱材14が所定の
凝固率となったとき、熱交換器16の動作が停止し、蓄
冷熱が完了する。そして、蓄冷熱の放熱が開始されたと
き、凝固した蓄冷熱材(17により示す)からは融解潜
熱による高カロリーの放熱、液体状態の蓄冷熱材14か
らは顕熱変化による低カロリーの放熱が生じる。
【0034】この放熱において、熱交換器16に沿った
位置における各温度が温度検出手段31,32,・・
・,33により検出され、放熱分布認識手段34に与え
られる。そのため、放熱分布認識手段34は、温度検出
手段31,32,・・・,33のそれぞれにより検出さ
れた温度から、各位置における凝固率を演算することに
よって、放熱の分布を演算し、演算結果を外部に送出す
る。この演算結果は、外部において、蓄冷熱量の算出の
ための数値として使用される。
【0035】
【発明の効果】本発明に係る蓄冷熱材の凝固率検出装置
は、蓄冷熱材を2種以上の成分の混合液とし、蓄冷槽内
に設けられた温度検出手段によって、蓄冷熱材の温度を
検出している。また、凝固率演算手段を用いて、蓄冷熱
材における温度と凝固率との対応関係と、温度検出手段
によって検出された温度とから、蓄冷熱材の凝固率を演
算している。そのため、温度検出手段の近傍における蓄
冷熱材の凝固部が温度検出手段に接触しているかどうか
は、温度検出手段が検出する温度に影響を与えなくな
る。このことは、凝固率演算手段において演算される凝
固率も、同様に、蓄冷熱材の凝固部と温度検出手段との
接触関係に影響されないことを意味しており、そのため
凝固率の検出において、その検出精度を高めることがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蓄冷熱材の凝固率検出装置の第1
の実施例の電気的構成を示すブロック線図である。
【図2】第1の実施例における蓄冷槽の概略を示す断面
図である。
【図3】本発明の実施例に使用される蓄冷熱材の凝固率
と温度との関係を示す説明図である。
【図4】本発明の蓄冷熱材の凝固率検出装置の第2の実
施例の電気的構成を示すブロック線図である。
【図5】蓄冷熱材が水である場合の蓄冷熱材の凝固率と
温度との関係を示す説明図である。
【図6】凝固率の検出を水位によって行う従来技術の蓄
冷槽の概略を示す断面図である。
【図7】凝固率の検出を電極によって行う従来技術の蓄
冷槽の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
11 温度検出手段 12 凝固率演算手段 14 蓄冷熱材 15 蓄冷槽 16 熱交換器 17 シャーベット状の蓄冷熱材 25 蓄冷熱材の凝固開始温度 26 蓄冷熱材の凝固完了温度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 25/14 F 6928−2J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2種以上の成分の混合液を蓄冷熱材と
    し、この蓄冷熱材の融解潜熱を用いて蓄冷熱を行う蓄冷
    熱装置において、 蓄冷槽内に設けられた前記蓄冷熱材の温度を検出する温
    度検出手段と、 前記蓄冷熱材における温度と凝固率との対応関係と、前
    記温度検出手段によって検出された温度とから、前記蓄
    冷熱材の凝固率を演算する凝固率演算手段とを備えたこ
    とを特徴とする蓄冷熱材の凝固率検出装置。
JP5246810A 1993-10-01 1993-10-01 蓄冷熱材の凝固率検出装置 Pending JPH07103920A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008281305A (ja) * 2007-05-14 2008-11-20 Kobe Steel Ltd 蓄熱装置
JP2009162392A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp シャーベット氷生成装置およびシャーベット氷生成方法
CN103698331A (zh) * 2013-09-06 2014-04-02 内蒙古科技大学 一种高温凝固相转变规律测定实验方法及装置
JP2014152947A (ja) * 2013-02-05 2014-08-25 Taisei Corp 蓄熱量算出方法および蓄熱量算出装置

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