JPH09196537A - 蓄氷式冷水供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小さな容量の冷却装置で冷却運転する
ことが可能であるように予め運転休止時に冷却すること
が可能な装置を提供する。 【解決手段】 蓄冷槽の底壁に設置した冷凍サイクルの
蒸発器と、該蓄冷槽に第１電磁弁を介して水を供給する
給水手段と、前記蓄冷槽で冷却された水を被冷却手段に
送水するポンプと、前記蓄冷槽の底壁に蒸発器と併設し
た加熱手段と、前記蓄冷槽の開口された上層に蓄冷槽内
の氷が所定レベルまで堆積したことを検知する貯氷量検
出手段と、前記ポンプ停止時に蒸発器による冷却と加熱
手段による加熱とを交互に行わせ、蓄冷槽底壁上に氷層
を作成させてこれを剥がすことにより浮上させ、幾層に
重ね合わせていき前記貯氷量検出手段が検知した時点に
おいて蓄氷作業を停止させる制御手段とからなる蓄氷式
冷水供給装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却装置で冷却された
冷水を被冷却手段に供給するように構成された冷水供給
装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来技術】この種の装置としては、冷却水が張られた
冷却槽に設置され、冷媒が循環する加熱・冷却コイル
と、冷媒の加熱冷却手段と、冷媒の循環路を切り換える
切換弁と、前記加熱冷却コイルに、加熱用冷媒と冷却用
冷媒とを供給する冷媒循環系とを備えたことを特徴とす
る装置が発明され知られている（特開平０２−２３８２
７４号）。該装置ではまず冷却用冷媒を冷却コイルに流
して冷却槽の壁面に氷を付着させた後に加熱用冷媒を加
熱コイルに流して付着した氷を脱氷させることにより冷
却能力の低下防止と脱氷した氷の融解熱により冷却槽の
水を冷却することができるというもので、主に冷却運転
時における冷却方法に関するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の装置では、冷却運転時における冷却方法として着
氷した氷を脱氷して冷却に使用するというものであり、
過負荷状態では冷却を充分に行えずまた脱氷のために一
時的にしろ加熱冷媒を加熱コイルに供給することになる
為に冷却効率を悪くすることに成りかねない、従って過
負荷状態の時に充分に対応できないという不都合があ
る。そこで本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みなされ
たもので、冷却運転時には加熱手段を用いることがな
く、休止時に予め蓄氷することが可能な装置を提供する
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、蓄冷
槽の底壁に設置した冷凍サイクルの蒸発器と、該蓄冷槽
に第１電磁弁を介して水を供給する給水手段と、前記蓄
冷槽で冷却された水を被冷却手段に送水するポンプと、
前記蓄冷槽の底壁に蒸発器と併設した加熱手段と、前記
蓄冷槽の開口された上層に蓄冷槽内の氷が所定レベルま
で堆積したことを検知する貯氷量検出手段と、前記ポン
プ停止時に蒸発器による冷却と加熱手段による加熱とを
交互に行わせ、蓄冷槽底壁上に氷層を作成させてこれを
剥がすことにより浮上させ、幾層に重ね合わせていき前
記貯氷量検出手段が検知した時点において蓄氷作業を停
止させる制御手段とからなる蓄氷式冷水供給装置であ
る。請求項２の発明は、前記貯氷量検出手段をトーショ
ンバランスバーで構成し、給水手段を水を霧状に噴霧す
るシャワーで構成したものである。請求項３の発明は、
前記加熱手段を圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器、ア
キュムレータと循環接続された冷凍サイクルの圧縮機冷
媒出口と蒸発器冷媒入口とを第２電磁弁、逆止弁を介し
てホットガスバイパス管で接続したもので構成し、前記
制御手段が第２電磁弁を開閉操作することにより冷却・
加熱するように構成したものである。

【０００５】

【作用】本発明にかかる装置では、装置の休止時に蓄冷
作業を行うもので、まず制御手段が蒸発器からなる冷却
手段に底壁を冷却させ底壁上に所定の厚さの氷を作成す
る。所定の厚さの氷が作成された後において冷却手段を
停止して加熱手段を作動させて底壁に着氷した氷を剥が
す。すると氷は、比重が軽いので浮上していく。そして
再び冷却手段を機能させて底壁に氷を作成し、所定の厚
さ（時間）になったら冷却手段と加熱手段とを切り換
え、底壁から水面に向けて浮上させる。かかる作業を続
けることにより水面下には多数の層から氷が作成され
る。一般に氷は液体である水に比較して体積が大きいも
のであり、氷が何層にも重なることにより氷層の最上部
は水面より僅かに浮き出た状態となる。この状態を貯氷
量検出手段が検知し、制御手段に発信する。すると制御
手段は蓄冷作業が終了したものとして、冷凍サイクルの
作動を停止する。そしてポンプを作動して被冷却手段に
冷水を送水する冷却作業に入った時には、蓄氷した氷の
融解熱を利用しながら冷凍サイクルを随時運転すること
により被冷却手段に対して冷水を送水する。この時、給
水手段から上層の氷に対して水が流れ落ちるために効率
よく水が冷却されると共に上層の水が冷却されている関
係から槽内で対流が起こり自然に混ざりあうこととな
る。

【０００６】

【実施の形態】以下に本発明を図示された実施例に従っ
て詳細に説明する。図１において１は、冷却水を貯溜す
るための蓄冷槽であり、該蓄冷槽１の底壁外周には、圧
縮機２、凝縮器３、減圧弁４、蒸発器５及びアキュムレ
ータ６と循環接続され、かつ圧縮機２の冷媒出口と蒸発
器５の冷媒入口とを第２電磁弁１２及び逆止弁１３を介
して短絡するホットガスバイパス管１５からなる冷凍サ
イクルの蒸発器５が設置されている。蓄冷槽１の側壁に
は排水口７が設けられており、該排水口７から送水ポン
プ８を介して図示しない被冷却手段に送水されるように
構成されている。

【０００７】９は、蓄冷槽１の開口上部に設置したトー
ションバランスバーであり、僅かな力でも該トーション
バランスバー９を上に押し上げた時に冷却終了の信号が
センサー１６から制御手段１０に対して発信されるよう
になっている。１８ａ，１８ｂは、蓄冷槽１の側壁付近
に設置した水位の上限及び下限の状態を検知するための
フロートスイッチであり、下限のスイッチ１８ｂがオン
した時に第１電磁弁１４が開放されてシャワーで構成さ
れた水供給手段２０から蓄冷槽１に向けて霧状に噴霧さ
れ、上限のスイッチ１８ａがオンした時に第１電磁弁１
４が閉鎖されるように構成されている。 かかる作動
は、フロートスイッチ１８ａ，１８ｂの検知結果を検知
手段２２から制御手段１０に対して開放信号及び閉鎖信
号が発せられることにより制御される。

【０００８】前記フロートスイッチ１８ａ，１８ｂは、
底壁から脱氷した氷による影響を受けないように仕切り
板２４で完全に仕切られている。また制御手段１０は、
冷却装置の休止時に前記第２電磁弁１２を切り換え操作
することにより略１時間乃至２時間を冷却に、約１５分
間をホットガスバイパスによる加熱状態にする操作を何
度も繰り返すように設定されており、前述トーションバ
ランスバー９からの停止信号が発せられた時点で冷凍サ
イクルの作動を中止するにょうに構成されている。尚、
本実施例では、加熱手段としてホットガスバイパス管１
５を用いてホットガスを蒸発器５に供給するように構成
したがこれに限定されるものではなく、ヒータ等の加熱
手段を作動させるように構成しても良い。また蓄冷槽１
内の水位を検出する手段としてフロートスイッチ１８
ａ，１８ｂを用いたが、これに限定されるものではなく
電極方式のレベルスイッチとか、近接スイッチ等を用い
て検出するように構成しても良い。

【０００９】以上述べた構成において本実施例にかかる
装置では、図２に示すように装置の冷却としての稼働時
間帯を午前９時から午後６時として、非稼働時間帯を午
後６時から午前９時までとした時に以下のように作動す
る。まず予備冷却（蓄冷）動作として、ポンプ８は停止
した状態にあり第１電磁弁１４は閉じた状態にあり、ト
ーションバランスバー９には何も触れていない状態（Ｏ
ＦＦ）にある。

【００１０】圧縮機２が作動した状態で、第２電磁弁１
２が閉じた状態にあるために冷凍サイクルは、冷却状態
にあり制御手段１０内のタイマー３０に設定された時間
（１時間乃至２時間）だけ連続的に蓄冷槽１の底壁を冷
却する。すると蓄冷槽１の底壁上には氷２６が付着した
状態となり、少しづつ厚さが増していき所定の厚さ（１
〜３cm）となる。本実施例では２時間経過した後に第２
電磁弁１２が閉から開に切り替わり、蒸発器５に対して
圧縮機２からホットガスが流れ込み加熱状態となる。本
実施例ではタイマー３０が約１５分と設定されている関
係から蓄冷槽の底壁を１５分間だけ加熱しつづけ、その
結果蓄冷槽１の底壁に付着した氷２６の表面が解けて、
氷２６が離脱し、徐々に浮上していく。

【００１１】加熱状態が１５分経過すると再び第２電磁
弁１２が開から閉に切り替わり、蓄冷槽１の底壁は冷却
されていき底壁上に氷２６ができていく、２時間経過す
ると所定の厚さ（１〜３cm）の氷となり、制御手段１０
が第２電磁弁１２を閉から開に切り換え、加熱状態に戻
すことにより着氷した氷は、離脱し浮上していく。かか
る冷却・加熱の操作（電磁弁１２の開閉）を繰り返すこ
とにより蓄冷槽１の水面下には複数層（本実施例では４
層）からなる氷２６の塊が出来上がる。氷の厚さが増す
こと、氷２６の体積が液体のものよりも大きいことから
水面から上に向けて氷２６の最上層が突出した状態とな
る為前述のトーションバランスバー９を上に押し上げる
ことになり、該状態をセンサー１６が検知し制御手段１
０に送信する結果、圧縮機２等の冷凍サイクルに対して
制御手段１０から停止信号が発せられ、停止する。

【００１２】そして操業時間の９時になった時点でポン
プ８や冷凍サイクルに対して作動信号が発せられ、ポン
プ８は蓄冷槽９から冷却された水を被冷却手段に向けて
送水する。その結果、蓄冷槽１内の水が減ってくると下
限位置に達したか否かをフロートスイッチ１８ｂが検知
しフロートスイッチ１８ｂがオンした時点で第１電磁弁
１４が開き、給水手段２０を介して蓄冷槽１内の氷に向
けて給水される。この時本実施例にかかる給水手段２０
がシャワー構造のもので構成されている関係から水は霧
状と成って広範囲に噴出され、水面上の氷２６と接触し
て冷却されることになる。冷却された水は、氷２６から
流れ落ちて蓄冷槽１内の水と混ざりあい、冷却すること
になる。尚、この時も蓄冷槽１の底壁の蒸発器５も冷却
している関係から蓄冷槽１内の水は上と下（底壁）から
冷却されることになる。かかる状態で水の量が次第に増
えていくと、水位が上昇するがこの状態をフロートスイ
ッチ１８ａが検知し、検知手段２２を介して制御手段１
０に停止信号が発せられ、第１電磁弁１４を閉鎖するた
めに供給は停止する。

【００１３】以上のような氷２６に対する給水手段２０
からの霧状の噴霧及び氷の融解熱さらには冷却手段によ
る冷却作用により、蓄冷槽１内の水は効率よく冷却され
ながら送水されることになる。

【０００１４】

【発明の効果】以上のべたように本発明にかかる冷却装
置は、休止時における余剰時間を利用して複数槽からな
る氷の槽を作成しておき、冷却作業時間帯においては、
氷の融解熱と冷凍サイクルの冷却作用により効率良く槽
内の水を冷却することができるために、過負荷状態を防
ぐことができると共に冷凍サイクルそのものに余裕を与
えることができる。さらに給水手段としてシャワーを用
いたものは、給水された水を満遍なく均等に氷表面に霧
状で噴霧しているので、水と氷との接触時間を長く及び
接触面積を広くとることができるので、エネルギーの交
換効率の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる装置の実施例を示す概略図で
ある。

【図２】 装置の作動状態を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 蓄冷槽 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 減圧手段 ５ 蒸発器 ６ アキュムレータ ７ 排水口 ８ ポンプ ９ トーションバランスバー １０ 制御手段 １２ 第２電磁弁 １３ 逆止弁 １４ 第１電磁弁 １５ ホットガスバイパス管 １６ センサー １８ａ，１８ｂ フロートスイッチ ２０ 水供給手段 ２２ 検知手段 ２４ 仕切り板 ２６ 氷 ３０ タイマー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄冷槽の底壁に設置した冷凍サイクルの
   蒸発器と、該蓄冷槽に第１電磁弁を介して水を供給する
   給水手段と、前記蓄冷槽で冷却された水を被冷却手段に
   送水するポンプと、前記蓄冷槽の底壁に蒸発器と併設し
   た加熱手段と、前記蓄冷槽の開口された上層に蓄冷槽内
   の氷が所定レベルまで堆積したことを検知する貯氷量検
   出手段と、前記ポンプ停止時に蒸発器による冷却と加熱
   手段による加熱とを交互に行わせ、蓄冷槽底壁上に氷層
   を作成させてこれを剥がすことにより浮上させ、幾層に
   重ね合わせていき前記貯氷量検出手段が検知した時点に
   おいて蓄氷作業を停止させる制御手段とからなる蓄氷式
   冷水供給装置。
2. 【請求項２】 前記貯氷量検出手段が、トーションバラ
   ンスバーで構成され、給水手段が水を霧状に噴霧するシ
   ャワーで構成されていることを特徴とする請求項１記載
   の蓄氷式冷水供給装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段が圧縮機、凝縮器、減圧手
   段、蒸発器、アキュムレータと循環接続された冷凍サイ
   クルの圧縮機冷媒出口と蒸発器冷媒入口とを第２電磁
   弁、逆止弁を介してホットガスバイパス管で接続したも
   ので構成され、前記制御手段が第２電磁弁を開閉操作す
   ることにより冷却・加熱されるように構成したことを特
   徴とする請求項１記載の蓄氷式冷水供給装置。