JPH0727456A - ダイナミック型氷蓄熱装置 - Google Patents

ダイナミック型氷蓄熱装置

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JPH0727456A
JPH0727456A JP5170488A JP17048893A JPH0727456A JP H0727456 A JPH0727456 A JP H0727456A JP 5170488 A JP5170488 A JP 5170488A JP 17048893 A JP17048893 A JP 17048893A JP H0727456 A JPH0727456 A JP H0727456A
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JP
Japan
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water
heat storage
ice
storage tank
ice heat
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Pending
Application number
JP5170488A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Sakuma
勉 佐久間
Kazuo Saito
和夫 齊藤
Koichi Kitagawa
晃一 北川
Toshio Otaka
敏男 大高
Toshihiro Yamamoto
敏浩 山本
Yoshihiro Ito
芳浩 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ9によって吸引される冷媒R中に混入
した水Mを熱交換器13に到達しないようにする。 【構成】 ポンプ9と熱交換器13との間に分離タンク
11を設け、起動時はポンプ9を低回転で運転して分離
タンク11内の水Mを水配管17を通して氷蓄熱槽1に
戻す。一定時間経過後は、第1電磁弁19を閉じた状態
でポンプ9を通常回転数で運転し、冷媒Rを循環させて
製氷を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、水と、水の凝固点以
下で水より比重が大きくかつ水に溶解しない液体(冷
媒)との直接接触により水を凍結製氷させ、この製氷物
の吸熱作用を利用するダイナミック型氷蓄熱装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】氷蓄熱装置を備えた空気調和システム
は、夏期の昼間に集中する冷房用電力需要の一部を夜間
にシフトし、電力の平準化を可能とするものである。つ
まり、割安な夜間電力を利用して蓄冷熱を行い、この蓄
冷熱を昼間の冷房に使用することによって、ユーザは低
ランニングコストによる空調が得られ、一方電力会社は
電力需要のピークシフトにより設備稼働率の向上が図ら
れる。
【0003】氷蓄熱装置における氷の製氷方法は、大別
すると製氷用熱交換器上で着氷・解氷を行うスタティッ
ク型と、製氷用熱交換器上で着氷させないダイナミック
型がある。
【0004】一般に、スタティック型は、構造が単純で
ある反面、氷の成長に伴って伝熱抵抗が増加するため、
製氷のための冷却温度を徐々に下げなければならず、効
率の低下を招くといった本質的な欠点があるのに対し、
ダイナミック型ではスタティック型に比較して冷媒の冷
却温度を高くすることができるため、冷凍機の成績係数
が良好となり、氷蓄熱槽内に熱交換器などを配置する必
要がなく、氷の充填率(IPF:Ice Packing Factor)
も向上する。
【0005】ダイナミック型にも種々の方式があるが、
そのーつに低温で比重が1以上の非水溶性液体(冷媒)
と水との直接接触により製氷する方式がある。これは、
蓄熱槽の底部に存在する非水溶性液体を0℃以下に冷却
して蓄熱槽内に配置されたノズルを介して水中に噴出さ
せるものである。この冷却された非水溶性液体の循環に
よって蓄熱槽内ではシャーベット状の氷(氷粒)が生成
され、この氷は浮力によって上昇し、蓄熱槽上部から貯
溜され、浮遊して存在することになる。そして、必要に
応じてこの氷の溶解時における吸熱作用を空調機の冷房
運転に利用する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なダイナミック型氷蓄熱システムにおいては、非水溶性
液体の循環にポンプが用いられるが、このポンプにより
非水溶性液体を循環させる際に水も同時に吸引してしま
うことがある。非水溶性液体は冷凍機などの冷却手段に
よって0℃以下に冷却されるため、非水溶性液体中に水
が混入すると、冷凍機内部あるいは冷凍機下流の非水溶
性液体の配管内で水分が凍結し、非水溶性液体の供給が
できなくなり、製氷が停止するという問題があった。
【0007】そこで、この発明は、非水溶性液体中に混
入した水を分離し冷却手段に到達しないようにすること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第1に、水と、水より比重が大きい非
水溶性液体とを氷蓄熱槽に収納し、この氷蓄熱槽に、底
部に滞留する非水溶性液体を回収し途中に氷蓄熱槽側か
ら順に非水溶性液体を圧送する圧送手段及び非水溶性液
体を冷却する冷却手段をそれぞれ備えた液体回収配管の
一端を接続し、この液体回収配管の他端を前記非水溶性
液体を氷蓄熱槽内に供給する供給手段に接続し、前記圧
送手段と冷却手段との間の液体回収配管途中に、水と非
水溶性液体とを分離する分離タンクを設け、この分離タ
ンクの上部と氷蓄熱槽とを分離タンク内の水を氷蓄熱槽
に戻す水配管により接続した構成としてある。
【0009】第2に、第1の構成において、水配管に第
1開閉弁を設け、圧送手段による非水溶性液体の圧送量
を、圧送開始後一定時間は前記第1開閉弁を開として少
量とし、一定時間経過後は前記第1開閉弁を閉として定
常量とした構成としてある。第3に、第1または第2の
構成において、圧送手段の作動停止時に分離タンク内の
非水溶性液体の液面が、氷蓄熱槽内の非水溶性液体の液
面と同レベルを確保できるよう分離タンクを配置すると
ともに、分離タンクの底部と氷蓄熱槽の底部とを途中に
第2開閉弁を備えた非水溶性液体配管で接続し、前記第
2開閉弁は圧送手段の作動停止時に開とする構成として
ある。
【0010】
【作用】第1の構成によれば、圧送手段により氷蓄熱槽
から回収される液体は、分離タンクを経て冷却手段によ
り冷却された後、氷蓄熱槽内に供給手段から供給され
る。圧送手段により回収される非水溶性液体には水が混
入する場合があり、このような場合には、分離タンクに
て水が非水溶性液体から分離され、分離された水は水配
管を通して氷蓄熱槽に戻される。
【0011】第2の構成によれば、圧送手段による非水
溶性液体の圧送量は、圧送開始後一定時間は第1開閉弁
を開として少量とすることで、分離タンク内の水はその
ほとんどが水配管を通して氷蓄熱槽に戻され、一定時間
経過後は第1開閉弁を閉として定常量とし、製氷を開始
する。
【0012】第3の構成によれば、圧送手段が作動停止
したら第2開閉弁を開とすることで、氷蓄熱槽と分離タ
ンクは非水溶性液体配管を通して連通状態となり、分離
タンク内の非水溶性液体中に混入した水は徐々に分離し
て分離タンクの上部に溜まることになる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
【0014】図1は、この発明の一実施例を示すダイナ
ミック型氷蓄熱装置の全体構成図である。氷蓄熱槽1内
は、蓄熱媒体である水Mと、水Mの凝固点以下、つまり
0℃以下の液温で水Mより比重が大きい非水溶性液体
(以下、単に冷媒という)Rとで満たされている。この
ため、冷媒Rは氷蓄熱槽1の底部に沈殿して存在するこ
とになる。
【0015】氷蓄熱槽1の底部には、氷蓄熱槽1内の冷
媒Rを回収する液体回収配管としての冷媒回収配管3の
一端が接続されており、冷媒回収配管3の他端は、氷蓄
熱槽1の下方の側部に装着された冷媒Rを氷蓄熱槽1内
に供給する供給手段としての冷媒ノズル5に接続されて
いる。この冷媒回収配管3上には、冷媒Rの流れる順
に、第1三方弁7,冷媒Rを圧送する圧送手段としての
ポンプ9,冷媒R中に混入する水Mを分離させる分離タ
ンク11,冷媒Rを冷却する冷却手段としての熱交換器
13,第2三方弁15がそれぞれ設けられている。
【0016】分離タンク11は、氷蓄熱槽1に対する上
下位置が氷蓄熱槽1の底部付近とほぼ同一となるよう配
置され、ポンプ9の作動停止時に分離タンク11内の冷
媒Rの液面が氷蓄熱槽1内の冷媒Rの液面とほぼ同レベ
ルを確保できるようにしてある。分離タンク11に対し
て冷媒回収配管3は、ポンプ9側及び熱交換器13側と
もに底部に接続されている。一方、分離タンク11の上
部には水配管17の一端が接続され、水配管17の他端
は第1電磁弁19を介して氷蓄熱槽1の上部に接続され
ている。
【0017】氷蓄熱槽1と第1三方弁7との間の冷媒回
収配管3と、ポンプ9と分離タンク11との間の冷媒回
収配管3とは、非水溶性液体配管としての冷媒配管21
で接続され、冷媒配管21には第2電磁弁23が設けら
れている。第1三方弁7には、解氷時に水の循環ができ
るように氷蓄熱槽1の水領域に接続される配管25が接
続されている。一方、第2三方弁15には、配管27の
一端が接続され、配管27の他端は氷蓄熱槽1内の上部
空間に配置された散水ノズル29に接続されている。
【0018】第1三方弁7,第2三方弁15,第1電磁
弁19及び第2電磁弁23は、制御回路31に接続され
て開閉制御される。熱交換器13における他の流路33
は、図示しない空気調和装置における冷凍サイクルに接
続され、内部を流れる熱冷媒により冷媒Rを冷却するよ
うになっている。
【0019】このような構成のダイナミック型氷蓄熱装
置において、製氷時の動作について説明する。このと
き、第1三方弁7はポンプ9により氷蓄熱槽1の底部の
冷媒Rを吸引するよう連通され、第2三方弁15は熱交
換器13を通った冷媒Rが冷媒ノズル5から氷蓄熱槽1
に供給されるように連通されている。また、第1電磁弁
19は開で、第2電磁弁23は閉となっている。分離タ
ンク11内には冷媒Rと水Mとが存在し、水Mと冷媒R
との比重差により水Mは上方に、冷媒Rは下方に分離す
る。
【0020】この状態から起動時には、分離タンク11
内の水Mを氷蓄熱槽1に戻すために、ポンプ9を低回転
で運転して冷媒Rの吸引量を少量とする。これにより冷
媒Rが分離タンク11内に流入しつつ、分離タンク11
内の水Mはそのほとんどが第1電磁弁19を経て氷蓄熱
層1に戻され、一部は冷媒Mとともに熱交換器13,第
2三方弁15を経て冷媒ノズル5から氷蓄熱槽1に排出
される。このとき熱交換器13を含む冷凍機は運転を停
止したままである。
【0021】そして、分離タンク11内の水Mがなくな
るまでの一定時間が経過したら、ポンプ9は通常の回転
数として冷媒Rの吸引量を定常量とする。これと同時に
冷凍機の運転を開始して製氷を開始する。このとき、第
1電磁弁19は閉に切り替える。
【0022】この状態を継続すると、氷蓄熱槽1の底部
に存在する冷媒Rは、分離タンク11を通り、熱交換器
13で任意の温度に冷却され、第2三方弁15を経て冷
媒ノズル5から氷蓄熱槽1の水M中に供給される。氷蓄
熱槽1に供給された冷媒Rは、水Mとの直接接触により
熱交換が行われ、氷蓄熱槽1内の水Mを次第に冷却す
る。冷媒Rは比重が大きいことから水Mと分離して氷蓄
熱槽1の底部に溜まることになる。そして、水Mの温度
が0℃以下に達すると、氷蓄熱槽1内でシャーベット状
の氷Kが生成され、この氷Kはその浮力で水M中を上昇
し、氷蓄熱槽1の上方で浮遊する。このシャーベット状
の氷Kは、氷蓄熱槽1の上方から下方へと徐々に貯溜さ
れて行くことになり、氷蓄熱槽1のほぼ全域を満たすま
で製氷が継続される。
【0023】このような製氷過程において、ポンプ9が
冷媒Rとともに水Mを吸引することがあるが、吸引され
た水Mは、水Mの混入量の増加に伴い分離タンク11内
で分離されて徐々に上方に溜まり、一方冷媒Rは底部に
溜まることになる。底部に溜まった冷媒Rは、分離タン
ク11の底部から熱交換器13に供給される。
【0024】分離タンク11内に水Mがある程度溜まる
一定時間毎に、第1電磁弁19を開とし、これにより分
離タンク11の上部に存在する水Mは水配管17を通っ
て上方へと押し出され、氷蓄熱槽1に戻される。このた
め、ポンプ9によって吸い込まれた冷媒Rに混入する水
Mは、熱交換器13側に流れることはなく、熱交換器1
3内及び熱交換器13下流の冷媒回収配管3での水分の
凍結が回避され、長時間の連続製氷が可能となる。
【0025】製氷が終了したらポンプ9を停止し、第2
電磁弁23を開とする。これにより、分離タンク11内
の冷媒R中に混入した水Mは、時間の経過とともに次第
に分離し、水Mと冷媒Rとの比重差から水Mは上方に、
冷媒Rは下方に存在することになる。
【0026】次に、解氷時の動作について説明する。こ
のとき、第1三方弁7はポンプ9により氷蓄熱槽1内の
水Mを吸引するように配管25と連通し、第2三方弁1
5は熱交換器13を通った冷媒Rが散水ノズル29から
氷蓄熱槽1に供給されるように配管27に連通してい
る。また、第1電磁弁19及び第2電磁弁23は、とも
に閉となっている。これにより、熱交換器13の流路3
3を流れる空気調和装置側の熱媒体と水Mとが熱交換で
きることになる。
【0027】この状態で、ポンプ9を通常の回転数で起
動すると、氷蓄熱槽1内の水(冷水)Mが吸引されて分
離タンク11に供給され、分離タンク11内の冷媒Rは
水圧で熱交換器13側に押し出され、第2三方弁15を
経て散水ノズル29から氷蓄熱槽1に排出される。分離
タンク11に供給された水(冷水)Mは、熱交換器13
で流路33を流れる熱冷媒と熱交換を行い、第2三方弁
15を経て散水ノズル29から氷蓄熱槽1の上部に戻さ
れる。
【0028】このような解氷運転を継続することで、氷
蓄熱槽1に蓄えられた冷熱が空調に利用されることにな
る。
【0029】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、非水溶性液体中に混入した水は、冷却手段の上流
側に配置した分離タンクによって非水溶性液体と分離し
た後氷蓄熱槽に戻されるので、冷却手段の内部あるいは
冷却手段の下流の配管中での水分の凍結を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すダイナミック型氷蓄
熱装置の全体構成図である。
【符号の説明】
M 水 R 冷媒(非水溶性液体) 1 氷蓄熱槽 3 冷媒回収配管(液体回収配管) 5 冷媒ノズル(供給手段) 9 ポンプ(圧送手段) 11 分離タンク 13 熱交換器(冷却手段) 17 水配管 19 第1電磁弁(第1開閉弁) 21 冷媒配管(非水溶性液体配管) 23 第2電磁弁(第2開閉弁)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大高 敏男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 山本 敏浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 伊藤 芳浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水と、水より比重が大きい非水溶性液体
    とを氷蓄熱槽に収納し、この氷蓄熱槽に、底部に滞留す
    る非水溶性液体を回収し途中に氷蓄熱槽側から順に非水
    溶性液体を圧送する圧送手段及び非水溶性液体を冷却す
    る冷却手段をそれぞれ備えた液体回収配管の一端を接続
    し、この液体回収配管の他端を前記非水溶性液体を氷蓄
    熱槽内に供給する供給手段に接続し、前記圧送手段と冷
    却手段との間の液体回収配管途中に、水と非水溶性液体
    とを分離する分離タンクを設け、この分離タンクの上部
    と氷蓄熱槽とを分離タンク内の水を氷蓄熱槽に戻す水配
    管により接続したことを特徴とするダイナミック型氷蓄
    熱装置。
  2. 【請求項2】 水配管に第1開閉弁を設け、圧送手段に
    よる非水溶性液体の圧送量を、圧送開始後一定時間は前
    記第1開閉弁を開として少量とし、一定時間経過後は前
    記第1開閉弁を閉として定常量としたことを特徴とする
    請求項1記載のダイナミック型氷蓄熱装置。
  3. 【請求項3】 圧送手段の作動停止時に分離タンク内の
    非水溶性液体の液面が、氷蓄熱槽内の非水溶性液体の液
    面と同レベルを確保できるよう分離タンクを配置すると
    ともに、分離タンクの底部と氷蓄熱槽の底部とを途中に
    第2開閉弁を備えた非水溶性液体配管で接続し、前記第
    2開閉弁は圧送手段の作動停止時に開とすることを特徴
    とする請求項1または2記載のダイナミック型氷蓄熱装
    置。
JP5170488A 1993-07-09 1993-07-09 ダイナミック型氷蓄熱装置 Pending JPH0727456A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005050104A1 (ja) * 2003-11-21 2005-06-02 Mayekawa Mfg.Co.,Ltd. アンモニア/co2冷凍システムと、該システムに使用されるco2ブライン生成装置及び該生成装置が組み込まれたアンモニア冷却ユニット
KR101294005B1 (ko) * 2012-08-23 2013-08-07 한국에너지기술연구원 고온수 생산을 위한 연소 배가스 열회수형 유동층 열교환 장치

Cited By (4)

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US7992397B2 (en) 2003-11-21 2011-08-09 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. Ammonia/CO2 refrigeration system, CO2 brine production system for use therein, and ammonia cooling unit incorporating that production system
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