JPH0783547A - 過冷却製氷における製氷熱交換器の交換熱量制御方法 - Google Patents
過冷却製氷における製氷熱交換器の交換熱量制御方法Info
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- JPH0783547A JPH0783547A JP22423793A JP22423793A JPH0783547A JP H0783547 A JPH0783547 A JP H0783547A JP 22423793 A JP22423793 A JP 22423793A JP 22423793 A JP22423793 A JP 22423793A JP H0783547 A JPH0783547 A JP H0783547A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製氷熱交換器の所要出力容量を低減し設備効
率を高くする。 【構成】 蓄熱槽８の水を製氷熱交換器３内に連続的に
循環させ、冷凍機１で冷却された冷媒（ブライン）２と
熱交換して０℃以下の過冷却状態に冷却し、蓄熱槽８内
に微細な氷を製氷する蓄熱用製氷法において、製氷熱交
換器３に供給する水の温度Ｔ1より一定差△Ｔkの低温Ｔ
2に制御された冷媒（ブライン）２を製氷熱交換器３に
供給する事により製氷熱交換器３の交換熱量をほぼ一定
に制御する。
率を高くする。 【構成】 蓄熱槽８の水を製氷熱交換器３内に連続的に
循環させ、冷凍機１で冷却された冷媒（ブライン）２と
熱交換して０℃以下の過冷却状態に冷却し、蓄熱槽８内
に微細な氷を製氷する蓄熱用製氷法において、製氷熱交
換器３に供給する水の温度Ｔ1より一定差△Ｔkの低温Ｔ
2に制御された冷媒（ブライン）２を製氷熱交換器３に
供給する事により製氷熱交換器３の交換熱量をほぼ一定
に制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】近年、電力需要が急増し、特に夏
期においては冷房負荷による昼間と夜間の電力需要のア
ンバランスが著しくなっている。この対策の一つに、夜
間の余裕電力を利用して冷熱を貯蔵しておき昼間にこの
冷熱を取り出し冷房負荷に利用することにより電力需要
の昼夜平均化を図る冷熱貯蔵方式がある。
期においては冷房負荷による昼間と夜間の電力需要のア
ンバランスが著しくなっている。この対策の一つに、夜
間の余裕電力を利用して冷熱を貯蔵しておき昼間にこの
冷熱を取り出し冷房負荷に利用することにより電力需要
の昼夜平均化を図る冷熱貯蔵方式がある。
【０００２】
【従来の技術】この冷熱貯蔵方式には、冷水蓄熱システ
ムと氷蓄熱システムがあるが、設備スペースの効率的利
用等の面から、より省スペースで蓄熱が可能な氷蓄熱シ
ステムが注目されている。
ムと氷蓄熱システムがあるが、設備スペースの効率的利
用等の面から、より省スペースで蓄熱が可能な氷蓄熱シ
ステムが注目されている。
【０００３】これ迄、氷蓄熱装置における製氷システム
では各種の製氷方法が開発提案されている。製氷方法は
大きく分けてスタティック方式とダイナミック方式の二
種類があり、スタティック方式は製氷用熱交換器の伝熱
面に氷を着氷させ成長させるものであるため、氷厚の増
大に伴って伝熱抵抗が大きくなり、製氷効率が低下す
る。これに対し、ダイナミック方式は製氷熱交換器の伝
熱面に着氷した氷を間欠的に剥離させたり、過冷却水を
製造することにより伝熱面に着氷することなく製氷する
ものであるため、製氷時の熱交換効率がスタティック方
式と比較して優れていると共に、製造された氷の形状が
小さいことより、夜間に蓄熱した氷を用いて昼間冷房を
行う際に、冷房負荷に素早く追随することができる。
では各種の製氷方法が開発提案されている。製氷方法は
大きく分けてスタティック方式とダイナミック方式の二
種類があり、スタティック方式は製氷用熱交換器の伝熱
面に氷を着氷させ成長させるものであるため、氷厚の増
大に伴って伝熱抵抗が大きくなり、製氷効率が低下す
る。これに対し、ダイナミック方式は製氷熱交換器の伝
熱面に着氷した氷を間欠的に剥離させたり、過冷却水を
製造することにより伝熱面に着氷することなく製氷する
ものであるため、製氷時の熱交換効率がスタティック方
式と比較して優れていると共に、製造された氷の形状が
小さいことより、夜間に蓄熱した氷を用いて昼間冷房を
行う際に、冷房負荷に素早く追随することができる。
【０００４】従来ダイナミック方式の製氷方法には、各
種の方法が提案されている。例えば、不凍液と水の混合
体を冷却する方法や、特開平１−１１４６８２号公報に
開示されているようにシェル＆チューブ型熱交換器を用
いて、その水側の伝熱面の温度を−５．８〜０℃に制御
して連続的に過冷却水を製造し蓄熱槽内で製氷する方法
や、特開昭６２−１４７２７１号公報に開示されている
ように水流速を0.1m/sec以上に保ち連続的に過冷却水を
製造する方法がある。
種の方法が提案されている。例えば、不凍液と水の混合
体を冷却する方法や、特開平１−１１４６８２号公報に
開示されているようにシェル＆チューブ型熱交換器を用
いて、その水側の伝熱面の温度を−５．８〜０℃に制御
して連続的に過冷却水を製造し蓄熱槽内で製氷する方法
や、特開昭６２−１４７２７１号公報に開示されている
ように水流速を0.1m/sec以上に保ち連続的に過冷却水を
製造する方法がある。
【０００５】又、「化学工学論文集」第７号，４４９〜
４５３頁（１９８１）には、チューブ径4mmのシェル＆
チューブ型熱交換器を用いて水流速0.2〜2.6m/sec程度
の範囲で水が過冷却現象を起こすことを明らかにしてい
る。
４５３頁（１９８１）には、チューブ径4mmのシェル＆
チューブ型熱交換器を用いて水流速0.2〜2.6m/sec程度
の範囲で水が過冷却現象を起こすことを明らかにしてい
る。
【０００６】又、本出願人は特願平０４−０３３７５９
号にて、この過冷却水を氷に相変化させる製氷システム
において、熱交換性能に優れ、伝熱板の保守点検が容易
であり、能力設定の自由度が高く、かつコンパクトな設
備構成が得られる等の多くの利点を有するプレート型熱
交換器を用いた製氷方法を提案している。
号にて、この過冷却水を氷に相変化させる製氷システム
において、熱交換性能に優れ、伝熱板の保守点検が容易
であり、能力設定の自由度が高く、かつコンパクトな設
備構成が得られる等の多くの利点を有するプレート型熱
交換器を用いた製氷方法を提案している。
【０００７】これらの過冷却製氷システムにおいて、製
氷冷熱交換器で蓄熱槽の水を冷却する手段は、従来、図
３に示すように、蓄熱槽から製氷熱交換器に供給される
水の温度（以下供給水温という）Ｔ1が高くても低くて
も、常に一定の過冷却水温の下限（約−５℃）相当の冷
媒（ブライン）供給温度Ｔ2で冷却運転が行われてい
た。
氷冷熱交換器で蓄熱槽の水を冷却する手段は、従来、図
３に示すように、蓄熱槽から製氷熱交換器に供給される
水の温度（以下供給水温という）Ｔ1が高くても低くて
も、常に一定の過冷却水温の下限（約−５℃）相当の冷
媒（ブライン）供給温度Ｔ2で冷却運転が行われてい
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この冷却運転
では、運転開始時からしばらくの間は蓄熱槽内の水温が
高いため、製氷熱交換器の供給水温Ｔ1とブライン供給
温度Ｔ2との差△Ｔ1＝Ｔ1-T2が大きく、ブラインは大き
な交換熱量を要し、一定時間内に所定の冷却水を得よう
とすれば、冷凍機および製氷熱交換器の設備能力を大き
なものにする必要があった。一方、冷却運転により蓄熱
槽内の水温が低下すると、供給水温Ｔ1とブライン供給
温度Ｔ2との差△Ｔ2＝Ｔ1−Ｔ2が小さくなり、従って小
さな交換熱量で済むため冷凍機の能力を紋った負荷運転
となり設備能力が十分活されない欠点があった。
では、運転開始時からしばらくの間は蓄熱槽内の水温が
高いため、製氷熱交換器の供給水温Ｔ1とブライン供給
温度Ｔ2との差△Ｔ1＝Ｔ1-T2が大きく、ブラインは大き
な交換熱量を要し、一定時間内に所定の冷却水を得よう
とすれば、冷凍機および製氷熱交換器の設備能力を大き
なものにする必要があった。一方、冷却運転により蓄熱
槽内の水温が低下すると、供給水温Ｔ1とブライン供給
温度Ｔ2との差△Ｔ2＝Ｔ1−Ｔ2が小さくなり、従って小
さな交換熱量で済むため冷凍機の能力を紋った負荷運転
となり設備能力が十分活されない欠点があった。
【０００９】本発明は、このような従来の過冷却製水に
おける冷却運転方法を見直し、より経済的な設備能力を
設定可能とする製氷熱交換器の交換熱量制御方法を提供
することを目的としたものである。
おける冷却運転方法を見直し、より経済的な設備能力を
設定可能とする製氷熱交換器の交換熱量制御方法を提供
することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである：蓄熱槽８の水を製氷熱交換器３内に連続的に
循環させ、冷凍機１で冷却された冷媒（ブライン）２と
熱交換して０℃以下の過冷却状態に冷却し、蓄熱槽８内
に微細な氷を製氷する蓄熱用製氷法において、製氷熱交
換器３に供給する水の温度Ｔ1より一定差△Ｔkの低温Ｔ
2に制御された冷媒（ブライン）２を製氷熱交換器３に
供給する事により製氷熱交換器３の交換熱量をほぼ一定
に制御する事を特徴とする過冷却製氷における製氷熱交
換器の交換熱量制御方法。すなわち本発明は、製氷熱交
換器に供給される蓄熱槽内の水の温度Ｔ1と冷却用ブラ
インの供給温度Ｔ2と差△Ｔを常に一定△Ｔkとするよう
に、製氷熱交換器３に与える冷却用ブラインの温度を制
御する。
りである：蓄熱槽８の水を製氷熱交換器３内に連続的に
循環させ、冷凍機１で冷却された冷媒（ブライン）２と
熱交換して０℃以下の過冷却状態に冷却し、蓄熱槽８内
に微細な氷を製氷する蓄熱用製氷法において、製氷熱交
換器３に供給する水の温度Ｔ1より一定差△Ｔkの低温Ｔ
2に制御された冷媒（ブライン）２を製氷熱交換器３に
供給する事により製氷熱交換器３の交換熱量をほぼ一定
に制御する事を特徴とする過冷却製氷における製氷熱交
換器の交換熱量制御方法。すなわち本発明は、製氷熱交
換器に供給される蓄熱槽内の水の温度Ｔ1と冷却用ブラ
インの供給温度Ｔ2と差△Ｔを常に一定△Ｔkとするよう
に、製氷熱交換器３に与える冷却用ブラインの温度を制
御する。
【００１１】
【作用】通常、氷蓄熱システムでは、夜２２時頃から深
夜電力を使用した冷却・製氷運転が開始され、翌朝８時
頃までに蓄熱槽８内に所定量の氷を蓄えて終了し、昼間
夜間すなわち朝８時頃から夜２２時頃までの間に蓄熱槽
８に蓄えられた冷却水を冷房負荷１４に供給する。
夜電力を使用した冷却・製氷運転が開始され、翌朝８時
頃までに蓄熱槽８内に所定量の氷を蓄えて終了し、昼間
夜間すなわち朝８時頃から夜２２時頃までの間に蓄熱槽
８に蓄えられた冷却水を冷房負荷１４に供給する。
【００１２】従って、蓄熱槽８内の水は冷却運転の開始
時には昼間の冷房負荷で熱交換されているため１０℃以
上の温度になっている。この蓄熱槽８内の水は製氷熱交
換器３で冷却運転されると時間の径過に伴って次第に低
温になり最終的には０℃以下の過冷却状態となって蓄熱
槽８内に氷と水の混合体として蓄えられる。
時には昼間の冷房負荷で熱交換されているため１０℃以
上の温度になっている。この蓄熱槽８内の水は製氷熱交
換器３で冷却運転されると時間の径過に伴って次第に低
温になり最終的には０℃以下の過冷却状態となって蓄熱
槽８内に氷と水の混合体として蓄えられる。
【００１３】即ち、製氷熱交換器３に供給される水の温
度Ｔ1は、図２に示すように１０℃以上の高温から０℃
程度迄変化するが、この温度変化に応じて冷却用ブライ
ン２の供給温度Ｔ2をこれより低い常に一定の温度差
（△Ｔ＝△Ｔk）にして、冷却・製氷運転を行うことと
して冷凍機１および製氷熱交換器３に対する負荷を一定
とし、無駄のない経済的な設備能力としたものである。
度Ｔ1は、図２に示すように１０℃以上の高温から０℃
程度迄変化するが、この温度変化に応じて冷却用ブライ
ン２の供給温度Ｔ2をこれより低い常に一定の温度差
（△Ｔ＝△Ｔk）にして、冷却・製氷運転を行うことと
して冷凍機１および製氷熱交換器３に対する負荷を一定
とし、無駄のない経済的な設備能力としたものである。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明を適用する１つの氷蓄熱システムを示す。この氷蓄
熱システムは、夜間電力で運転される冷凍機１で冷却さ
れた冷媒（ブライン）２を、製氷熱交換器３の冷媒流路
に、ポンプ５で循環させる。製氷熱交換器３の水流路に
は、ポンプ７Ａで蓄熱槽８内の底部から水９を入口側管
路４を介して供給し、製氷熱交換器３において冷媒で冷
却された水を出口側管路６に送り出し、そして製氷ノズ
ル１０を通して、蓄熱槽８の上部から蓄熱槽８内に放出
する。ポンプ７が製氷熱交換器３に送り込む水の温度Ｔ
1を温度計ＭＴ１が測定し温度Ｔ1を表わす電気信号を演
算器２０に与え、ポンプ５が製氷熱交換器３に送り込む
冷媒の温度Ｔ2を温度計ＭＴ２が測定し温度Ｔ2を表わす
電気信号を演算器２０に与える。
発明を適用する１つの氷蓄熱システムを示す。この氷蓄
熱システムは、夜間電力で運転される冷凍機１で冷却さ
れた冷媒（ブライン）２を、製氷熱交換器３の冷媒流路
に、ポンプ５で循環させる。製氷熱交換器３の水流路に
は、ポンプ７Ａで蓄熱槽８内の底部から水９を入口側管
路４を介して供給し、製氷熱交換器３において冷媒で冷
却された水を出口側管路６に送り出し、そして製氷ノズ
ル１０を通して、蓄熱槽８の上部から蓄熱槽８内に放出
する。ポンプ７が製氷熱交換器３に送り込む水の温度Ｔ
1を温度計ＭＴ１が測定し温度Ｔ1を表わす電気信号を演
算器２０に与え、ポンプ５が製氷熱交換器３に送り込む
冷媒の温度Ｔ2を温度計ＭＴ２が測定し温度Ｔ2を表わす
電気信号を演算器２０に与える。
【００１５】演算器２０は、これらの電気信号に基づい
て、目標温度Ｔ3＝Ｔ1−ΔＴkを算出し、目標温度Ｔ3を
表わす電気信号と、温度Ｔ2(実測温度)を表わす電気信
号を制御器２１に与える。ΔＴkは設定値である。制御
器２１は、ブライン供給温度Ｔ2が目標温度Ｔ3と合致す
る（Ｔ3−Ｔ2＝０すなわちΔＴ＝Ｔ1−Ｔ2＝ΔＴkとな
る）ように、冷凍機１の運転容量を制御する。あらかじ
め設定する温度差（ΔＴk）は通常２〜５℃程度とすれ
ばよい。例えば、ΔＴ＝５℃に設定すれば水の供給温度
Ｔ1が１４℃〜０℃に変化した場合、ブライン供給温度
Ｔ2が９℃〜−５℃になるよう冷凍機１の出力容量が制
御されて運転される。製氷熱交換器３に供給される水９
の供給速度（単位時間当りの供給量）が一定Ｖの場合、
冷凍機１は常時Ｖ×ΔＴk相当の出力容量（単位時間当
りの冷熱供給量）の運転となる。すなわち実質上一定の
出力容量の運転となる。
て、目標温度Ｔ3＝Ｔ1−ΔＴkを算出し、目標温度Ｔ3を
表わす電気信号と、温度Ｔ2(実測温度)を表わす電気信
号を制御器２１に与える。ΔＴkは設定値である。制御
器２１は、ブライン供給温度Ｔ2が目標温度Ｔ3と合致す
る（Ｔ3−Ｔ2＝０すなわちΔＴ＝Ｔ1−Ｔ2＝ΔＴkとな
る）ように、冷凍機１の運転容量を制御する。あらかじ
め設定する温度差（ΔＴk）は通常２〜５℃程度とすれ
ばよい。例えば、ΔＴ＝５℃に設定すれば水の供給温度
Ｔ1が１４℃〜０℃に変化した場合、ブライン供給温度
Ｔ2が９℃〜−５℃になるよう冷凍機１の出力容量が制
御されて運転される。製氷熱交換器３に供給される水９
の供給速度（単位時間当りの供給量）が一定Ｖの場合、
冷凍機１は常時Ｖ×ΔＴk相当の出力容量（単位時間当
りの冷熱供給量）の運転となる。すなわち実質上一定の
出力容量の運転となる。
【００１６】昼間等、冷房負荷に冷熱を供給するときに
は、ポンプ７Ｂが蓄熱槽８底部の一次冷却水抜出しノズ
ル１１を通して冷水を吸引して蓄熱槽８より抜出し、抜
出した冷水１２を冷水熱交換器１３に供給する。冷水熱
交換器１３には、負荷１４側の水１５が供給され、この
水１５が、冷水熱交換器１３において蓄熱槽８からの冷
水１２で冷却されて負荷１４を冷却する。蓄熱槽８から
抜かれて冷水熱交換器１３に供給された冷水１２は、冷
水熱交換器１３を出ると、蓄熱槽８上部に配設した一次
冷水戻りノズル１６を通して蓄熱槽８内に戻され、この
ときスプレー状の放水となる。
は、ポンプ７Ｂが蓄熱槽８底部の一次冷却水抜出しノズ
ル１１を通して冷水を吸引して蓄熱槽８より抜出し、抜
出した冷水１２を冷水熱交換器１３に供給する。冷水熱
交換器１３には、負荷１４側の水１５が供給され、この
水１５が、冷水熱交換器１３において蓄熱槽８からの冷
水１２で冷却されて負荷１４を冷却する。蓄熱槽８から
抜かれて冷水熱交換器１３に供給された冷水１２は、冷
水熱交換器１３を出ると、蓄熱槽８上部に配設した一次
冷水戻りノズル１６を通して蓄熱槽８内に戻され、この
ときスプレー状の放水となる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、製氷熱交換器３に供給
される冷却対象の水９の温度に対応して、常にそれより
一定差（△Ｔk）の低温にブライン供給温度を制御する
ので、冷凍機１や製氷熱交換器３の設備能力をこの温度
差（△Ｔk）に合せて設定できるため無駄のない経済的
な設備とすることができる。
される冷却対象の水９の温度に対応して、常にそれより
一定差（△Ｔk）の低温にブライン供給温度を制御する
ので、冷凍機１や製氷熱交換器３の設備能力をこの温度
差（△Ｔk）に合せて設定できるため無駄のない経済的
な設備とすることができる。
【図１】 本発明を実施する1つの製氷蓄熱システムの
全体概要を示すブロック図である。
全体概要を示すブロック図である。
【図２】 本発明の一実施例による、図１に示す製氷熱
交換器３に供給される水９の温度Ｔ1と該製氷熱交換器
３に供給される冷媒の温度Ｔ2を示すグラフであり、横
軸は製氷運転を開始してからの経過時間を示す。
交換器３に供給される水９の温度Ｔ1と該製氷熱交換器
３に供給される冷媒の温度Ｔ2を示すグラフであり、横
軸は製氷運転を開始してからの経過時間を示す。
【図３】 従来の製氷運転の場合の、製氷熱交換器に供
給される水の温度Ｔ1と該製氷熱交換器に供給される冷
媒の温度Ｔ2を示すグラフであり、横軸は製氷運転を開
始してからの経過時間を示す。
給される水の温度Ｔ1と該製氷熱交換器に供給される冷
媒の温度Ｔ2を示すグラフであり、横軸は製氷運転を開
始してからの経過時間を示す。
１：冷凍機 ２：冷媒（ブ
ライン） ３：製氷熱交換器 ４：入口側管
路 ５：ポンプ ６：出口側管
路 ７Ａ：ポンプ ７Ｂ：ポンプ ８：蓄熱槽 ９：水 １０：製氷ノズル １１：一次冷
却水抜出しノズル １２：冷水 １３：冷水熱
交換器 １４：冷房負荷 １５：水 １６：一次冷水戻りノズル １８：氷 ＭＴ１，ＭＴ２：温度計
ライン） ３：製氷熱交換器 ４：入口側管
路 ５：ポンプ ６：出口側管
路 ７Ａ：ポンプ ７Ｂ：ポンプ ８：蓄熱槽 ９：水 １０：製氷ノズル １１：一次冷
却水抜出しノズル １２：冷水 １３：冷水熱
交換器 １４：冷房負荷 １５：水 １６：一次冷水戻りノズル １８：氷 ＭＴ１，ＭＴ２：温度計
Claims (1)
- 【請求項１】 蓄熱槽８の水を製氷熱交換器３内に連続
的に循環させ、冷凍機１で冷却された冷媒２と熱交換し
て０℃以下の過冷却状態に冷却し、蓄熱槽８内に微細な
氷を製氷する蓄熱用製氷法において、 製氷熱交換器３に供給する水の温度Ｔ1より一定差△Ｔk
の低温Ｔ2に制御された冷媒２を製氷熱交換器３に供給
する事により製氷熱交換器３の交換熱量をほぼ一定に制
御する事を特徴とする、過冷却製氷における製氷熱交換
器の交換熱量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22423793A JPH0783547A (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 過冷却製氷における製氷熱交換器の交換熱量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22423793A JPH0783547A (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 過冷却製氷における製氷熱交換器の交換熱量制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783547A true JPH0783547A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=16810646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22423793A Withdrawn JPH0783547A (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 過冷却製氷における製氷熱交換器の交換熱量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783547A (ja) |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP22423793A patent/JPH0783547A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |