JPH0968331A - 潜熱蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製氷運転時間を適切に制御して、効率的に冷熱
を蓄えること。 【解決手段】蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用い
る潜熱蓄熱装置において、蓄熱槽内の第１の液体の中
に、当該第１の液体よりも凝固点が低くかつ互いに混合
・化合することがない不溶性の第２の液体を、別置きの
冷凍手段で第１の液体の凝固点以下に冷却した後に噴出
させる流出手段と、第１の液体の一部を直接接触熱交換
により冷却凝固させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱さ
せる蓄熱手段と、流出した第２の液体を分離し回収する
分離回収手段と、蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する
貯蔵手段と、貯蔵手段内に設けられ、第１の液体の固相
の高さを機械的に検出する検出手段と、検出手段からの
検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を制御する
制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に夜間の電力を
利用して、蓄熱槽にシャーベット状の氷を生成すること
により冷熱を蓄熱し、これを昼間解氷して電力の冷却装
置や冷房空調等に利用する潜熱蓄熱装置に係り、特に製
氷運転時間を適切に制御して効率的に冷熱を蓄えられる
ようにした潜熱蓄熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ビル空調システムや地域熱供給シ
ステムのような比較的大容量の空気調和システムにおい
ては、氷の溶ける潜熱を利用した氷蓄熱装置を組み込ん
だ空気調和機が適用され、氷蓄熱装置における氷の生成
を安価な深夜電力を利用して、昼間に集中する冷房用電
力需要を低減すると共に、熱源機器の負荷を軽減するこ
とができ、空気調和分野において大きな期待が持たれて
いる。

【０００３】図６は、この種の従来の氷蓄熱装置の構成
例を示す概要図である。図６において、冷水系は、貯氷
槽１、冷水ポンプ２、冷水系配管３、解氷用通水弁４、
および熱交換器５から構成される。

【０００４】また、循環水系は、貯氷槽１、冷水ポンプ
２、循環水系配管６、製氷用通水弁７、および噴射ノズ
ル８から構成される。さらに、不凍液系は、貯氷槽１、
不凍液配管９、不凍液ポンプ１０、冷凍機１１、および
噴射ノズル８から構成される。

【０００５】かかる構成の氷蓄熱装置において、まず、
製氷運転時には、貯氷槽１の底部より不凍液配管９を通
して不凍液ポンプ１０に通水された不凍液は、冷凍機１
１にて摂氏０度以下に冷却され、噴射ノズル８に通水さ
れる。

【０００６】また、貯氷槽１の底部より冷水ポンプ２に
通水された循環水は、循環水系配管６を通して噴射ノズ
ル８に通水され、不凍液と水との直接接触により氷を生
成して、貯氷槽１内に吐出される。

【０００７】この間、貯氷槽１内の冷水は、熱交換器５
には通水されず、製氷用通水弁７は開いており、解氷用
通水弁４は全閉となっている。そして、貯氷槽１内に吐
出された氷は、貯氷槽１上部に滞留して蓄えられる。

【０００８】一方、解氷運転時には、不凍液系は停止し
ており、冷水系として、貯氷槽１内の冷水が、冷水ポン
プ２、解氷用通水弁４を通して、熱交換器５に供給され
る。この間、製氷用通水弁７は全開となっている。

【０００９】そして、熱交換器５の熱交換作用により温
められた冷水は、貯氷槽１に戻され、槽内の氷を解かし
冷水として再び熱交換器５側へ送られる。ところで、こ
のような氷蓄熱装置では、製氷運転時に自動運転を行な
う場合、運転を継続すると貯氷槽１内に氷が充満する
が、満氷に達したことを検知し得る適切な手段がないた
め、タイマ制御にて一定時間後に運転を停止させるよう
にしており、効率的に冷熱を蓄えることができないとい
う難点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
潜熱蓄熱装置においては、効率的に冷熱を蓄えることが
できないという問題があった。本発明の目的は、製氷運
転時間を適切に制御して効率的に冷熱を蓄えることが可
能な潜熱蓄熱装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用いる潜熱
蓄熱装置において、まず、請求項１に対応する発明で
は、蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体より
も凝固点が低くかつ互いに混合・化合することがない不
溶性の第２の液体を、別置きの冷凍手段で第１の液体の
凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、第１
の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固させ、そ
の潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段と、流出し
た第２の液体を分離し回収する分離回収手段と、蓄熱し
た第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段内
に設けられ、第１の液体の固相の高さを機械的に検出す
る検出手段と、検出手段からの検出信号に基づいて、冷
凍手段の運転／停止を制御する制御手段とを備えて成
る。

【００１２】また、請求項２に対応する発明では、蓄熱
槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝固点
が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性の第
２の液体を、別置きの冷凍手段で第１の液体の凝固点以
下に冷却した後に噴出させる流出手段と、第１の液体の
一部を直接接触熱交換により冷却凝固させ、その潜熱を
奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段と、流出した第２の
液体を分離し回収する分離回収手段と、蓄熱した第１の
液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段内に設けら
れ、第１の液体の固相の高さを温度検出器を用いて検出
する検出手段と、検出手段からの検出信号に基づいて、
冷凍手段の運転／停止を制御する制御手段とを備えて成
る。

【００１３】一方、請求項３に対応する発明では、蓄熱
槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝固点
が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性の第
２の液体を、別置きの冷凍手段で第１の液体の凝固点以
下に冷却した後に噴出させる流出手段と、第１の液体の
一部を直接接触熱交換により冷却凝固させ、その潜熱を
奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段と、流出した第２の
液体を分離し回収する分離回収手段と、蓄熱する前の第
１の液体と蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手
段と、貯蔵手段に接続され、第１の液体の液面の高さを
検出する検出手段と、検出手段からの検出信号に基づい
て、冷凍手段の運転／停止を制御する制御手段とを備え
て成る。

【００１４】また、請求項４に対応する発明では、蓄熱
槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝固点
が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性の第
２の液体を、別置きの冷凍手段で第１の液体の凝固点以
下に冷却した後に噴出させる流出手段と、第１の液体の
一部を直接接触熱交換により冷却凝固させ、その潜熱を
奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段と、流出した第２の
液体を分離し回収する分離回収手段と、上部からの空気
の出入りがないように密閉され、蓄熱する前の第１の液
体と蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、
貯蔵手段に接続され、第１の液体の液面の高さを検出す
る検出手段と、検出手段からの検出信号に基づいて、冷
凍手段の運転／停止を制御する制御手段とを備えて成
る。

【００１５】さらに、請求項５に対応する発明では、蓄
熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝固
点が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性の
第２の液体を、別置きの冷凍手段で第１の液体の凝固点
以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、第１の液体
の一部を直接接触熱交換により冷却凝固させ、その潜熱
を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段と、流出した第２
の液体を分離し回収する分離回収手段と、上部からの空
気の出入りがないように密閉され、蓄熱する前の第１の
液体と蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段
と、貯蔵手段内の圧力を検出する検出手段と、検出手段
からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を制
御する制御手段とを備えて成る。

【００１６】従って、まず、請求項１に対応する発明の
潜熱蓄熱装置においては、蓄熱した第１の液体の固相を
貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段内に設けられ、第１の液
体の固相の高さを機械的に検出する検出手段と、検出手
段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を
制御する制御手段とを備えていることにより、冷熱を蓄
える際に、蓄熱した第１の液体の固相の高さを機械的に
検出して、冷凍手段の運転を停止するため、冷熱を蓄え
る時間を適切に制御して、効率的に冷熱を蓄えることが
できる。

【００１７】また、請求項２に対応する発明の潜熱蓄熱
装置においては、蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する
貯蔵手段と、貯蔵手段内に設けられ、第１の液体の固相
の高さを温度検出器を用いて検出する検出手段と、検出
手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止
を制御する制御手段とを備えていることにより、冷熱を
蓄える際に、蓄熱した第１の液体の固相の高さを温度検
出器を用いて検出して、冷凍手段の運転を停止するた
め、信頼性が高くかつ安価な設備にて、冷熱を蓄える時
間を適切に制御して、効率的に冷熱を蓄えることができ
る。

【００１８】一方、請求項３に対応する発明の潜熱蓄熱
装置においては、蓄熱する前の第１の液体と蓄熱した第
１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段に接続
され、第１の液体の液面の高さを検出する検出手段と、
検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／
停止を制御する制御手段とを備えていることにより、冷
熱を蓄える際に、第１の液体の固相と貯蔵手段との間の
摩擦力の増加による見掛け上の第１の液体の固相の比重
の減少から生じる第１の液体の液面の低下を検出して、
冷凍手段の運転を停止するため、信頼性の高い設備に
て、冷熱を蓄える時間を適切に制御して、効率的に冷熱
を蓄えることができる。

【００１９】また、請求項４に対応する発明の潜熱蓄熱
装置においては、上部からの空気の出入りがないように
密閉され、蓄熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液
体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段に接続され、
第１の液体の液面の高さを検出する検出手段と、検出手
段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を
制御する制御手段とを備えていることにより、冷熱を蓄
える際に、第１の液体の相変化（液相と固相の密度差）
による容積の変化（増加）から生じる第１の液体の液面
の上昇を検出して、冷凍手段の運転を停止するため、信
頼性の高い設備にて、蓄熱量を正確に把握し、冷熱を蓄
える時間を適切に制御して、効率的に冷熱を蓄えること
ができる。

【００２０】さらに、請求項５に対応する発明の潜熱蓄
熱装置においては、上部からの空気の出入りがないよう
に密閉され、蓄熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の
液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段内の圧力を
検出する検出手段と、検出手段からの検出信号に基づい
て、冷凍手段の運転／停止を制御する制御手段とを備え
ていることにより、冷熱を蓄える際に、第１の液体の相
変化（液相と固相の密度差）による容積の変化（増加）
から生じる貯蔵手段内の圧力の増加を検出して、冷凍手
段の運転を停止するため、蓄熱量を正確に把握し、冷熱
を蓄える時間を適切に制御して、効率的に冷熱を蓄える
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本実施形態による潜熱蓄熱
装置の構成例を示す概要図であり、図６と同一部分には
同一番号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【００２２】すなわち、本実施形態では、図１に示すよ
うに、図６における貯氷槽１の上部に、２本のガイドに
沿って上下方向に移動する満氷検知用バー１２、および
当該ガイド上に満氷検知用バー１２の位置検出器１３
を、検出手段として設け、さらに位置検出器１３からの
検出信号に基づいて、冷凍手段である冷水ポンプ２、不
凍液ポンプ１０、および冷凍機１１の運転／停止を制御
する制御器１４を設ける構成としている。

【００２３】次に、以上のように構成した本実施形態の
潜熱蓄熱装置の作用について説明する。図１において、
まず、製氷運転時には、貯氷槽１の底部より不凍液配管
９を通して不凍液ポンプ１０に通水された不凍液は、冷
凍機１１にて摂氏０度以下に冷却され、噴射ノズル８に
通水される。

【００２４】また、貯氷槽１の底部より冷水ポンプ２に
通水された循環水は、循環水系配管６を通して噴射ノズ
ル８に通水され、不凍液と水との直接接触により氷を生
成して、貯氷槽１内に吐出される。

【００２５】この間、貯氷槽１内の冷水は、熱交換器５
には通水されず、製氷用通水弁７は開いており、解氷用
通水弁４は全閉となっている。そして、貯氷槽１内に吐
出された氷は、貯氷槽１上部に滞留して蓄えられる。

【００２６】製氷運転を継続すると、貯氷槽１内に氷が
蓄えられるにつれて、満氷検知用バー１２が上方向に押
し上げられ、位置検出器１３のある高さまで満氷検知用
バー１２が押し上げられると、位置検出器１３からの検
出信号により、制御器１４が冷水ポンプ２、不凍液ポン
プ１０、および冷凍機１１の運転を停止して、製氷運転
を終了する。

【００２７】一方、解氷運転時には、不凍液系は停止し
ており、冷水系として、貯氷槽１内の冷水が、冷水ポン
プ２、解氷用通水弁４を通して、熱交換器５に供給され
る。この間、製氷用通水弁７は全開となっている。

【００２８】そして、熱交換器５の熱交換作用により温
められた冷水は、貯氷槽１に戻され、槽内の氷を解かし
冷水として再び熱交換器５側へ送られる。上述したよう
に、本実施形態の潜熱蓄熱装置においては、製氷運転時
に、蓄えられた氷の高さを機械的に検出して、製氷運転
を停止するようにしているので、比較的安価な設備で、
冷熱を蓄える時間（製氷運転時間）を適切に制御して、
効率的に冷熱（氷）を蓄えることが可能となる。

【００２９】（第２の実施形態）図２は、本実施形態に
よる潜熱蓄熱装置の構成例を示す概要図であり、図６と
同一部分には同一番号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００３０】すなわち、本実施形態では、図２に示すよ
うに、図６における貯氷槽１の上部に、第１の液体の固
相の高さを検出する検出手段である温度検出器１５を設
け、さらに温度検出器１５からの検出信号に基づいて、
冷凍手段である冷水ポンプ２、不凍液ポンプ１０、およ
び冷凍機１１の運転／停止を制御する制御器１４を設け
る構成としている。

【００３１】次に、以上のように構成した本実施形態の
潜熱蓄熱装置の作用について説明する。図２において、
まず、製氷運転時には、貯氷槽１の底部より不凍液配管
９を通して不凍液ポンプ１０に通水された不凍液は、冷
凍機１１にて摂氏０度以下に冷却され、噴射ノズル８に
通水される。

【００３２】また、貯氷槽１の底部より冷水ポンプ２に
通水された循環水は、循環水系配管６を通して噴射ノズ
ル８に通水され、不凍液と水との直接接触により氷を生
成して、貯氷槽１内に吐出される。

【００３３】この間、貯氷槽１内の冷水は、熱交換器５
には通水されず、製氷用通水弁７は開いており、解氷用
通水弁４は全閉となっている。そして、貯氷槽１内に吐
出された氷は、貯氷槽１上部に滞留して蓄えられる。

【００３４】製氷運転を継続すると、貯氷槽１内に氷が
蓄えられるにつれて氷の高さが上昇し、温度検出器１５
のある高さまで氷が上昇すると、温度検出器１５が氷の
温度（摂氏０度）を検出し、この温度検出器１５からの
検出信号により、制御器１４が冷水ポンプ２、不凍液ポ
ンプ１０、および冷凍機１１の運転を停止して、製氷運
転を終了する。

【００３５】一方、解氷運転時には、不凍液系は停止し
ており、冷水系として、貯氷槽１内の冷水が、冷水ポン
プ２、解氷用通水弁４を通して、熱交換器５に供給され
る。この間、製氷用通水弁７は全開となっている。

【００３６】そして、熱交換器５の熱交換作用により温
められた冷水は、貯氷槽１に戻され、槽内の氷を解かし
冷水として再び熱交換器５側へ送られる。上述したよう
に、本実施形態の潜熱蓄熱装置においては、製氷運転時
に、蓄えられた氷の高さを温度検出器１５を用いて検出
して、製氷運転を停止するようにしているので、機械的
機構がないため信頼性が高く、かつ比較的安価な設備
で、冷熱を蓄える時間（製氷運転時間）を適切に制御し
て、効率的に冷熱（氷）を蓄えることが可能となる。

【００３７】（第３の実施形態）図３は、本実施形態に
よる潜熱蓄熱装置の構成例を示す概要図であり、図６と
同一部分には同一番号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００３８】すなわち、本実施形態では、図３に示すよ
うに、図６における貯氷槽１の下方より接続して貯氷槽
１の水位検出用配管１６、および当該水位検出用配管１
６に水位検出器１７を、検出手段として設け、さらに水
位検出器１７からの検出信号に基づいて、冷凍手段であ
る冷水ポンプ２、不凍液ポンプ１０、および冷凍機１１
の運転／停止を制御する制御器１４を設ける構成として
いる。

【００３９】次に、以上のように構成した本実施形態の
潜熱蓄熱装置の作用について説明する。図３において、
まず、製氷運転時には、貯氷槽１の底部より不凍液配管
９を通して不凍液ポンプ１０に通水された不凍液は、冷
凍機１１にて摂氏０度以下に冷却され、噴射ノズル８に
通水される。

【００４０】また、貯氷槽１の底部より冷水ポンプ２に
通水された循環水は、循環水系配管６を通して噴射ノズ
ル８に通水され、不凍液と水との直接接触により氷を生
成して、貯氷槽１内に吐出される。

【００４１】この間、貯氷槽１内の冷水は、熱交換器５
には通水されず、製氷用通水弁７は開いており、解氷用
通水弁４は全閉となっている。そして、貯氷槽１内に吐
出された氷は、貯氷槽１上部に滞留して蓄えられる。

【００４２】製氷運転を継続すると、貯氷槽１内に氷が
蓄えられるにつれて、シャーベット状の氷が密に蓄積さ
れ、氷と貯氷槽１内面との間の摩擦力が増加し、見掛け
上の氷の比重が減少して、貯氷槽１内、および貯氷槽１
に接続した水位検出用配管１６の水位が低下する。

【００４３】すなわち、例えば製氷運転前の水位が１０
ｍで、製氷運転後３０％の水が氷になり、氷と貯氷槽１
内面との間の摩擦力により氷の比重が見掛け上１０％減
少したとすると、貯氷槽１の底面にかかる圧力は３％減
少し、水位も０．３ｍ低下する。

【００４４】この場合、横幅約３．５ｍ、奥行き約１．
２ｍ、高さ約８ｍの貯氷槽１で、製氷運転前の水位が約
６ｍという条件における実験では、３０％の水が氷にな
った時点で、水位が約１ｍ低下するという結果が得られ
ている。

【００４５】以上のように水位が低下し、水位検出器１
７にて設定した水位になると、この水位検出器１７から
の検出信号により、制御器１４が冷水ポンプ２、不凍液
ポンプ１０、および冷凍機１１の運転を停止して、製氷
運転を終了する。

【００４６】一方、解氷運転時には、不凍液系は停止し
ており、冷水系として、貯氷槽１内の冷水が、冷水ポン
プ２、解氷用通水弁４を通して、熱交換器５に供給され
る。この間、製氷用通水弁７は全開となっている。

【００４７】そして、熱交換器５の熱交換作用により温
められた冷水は、貯氷槽１に戻され、槽内の氷を解かし
冷水として再び熱交換器５側へ送られる。上述したよう
に、本実施形態の潜熱蓄熱装置においては、製氷運転時
に、蓄えられた氷と貯氷槽１内面との間の摩擦力の増加
による、見掛け上の氷の比重の減少から生じる水位の低
下を検出して、製氷運転を停止するようにしているの
で、機械的機構がないため信頼性が高い設備で、冷熱を
蓄える時間（製氷運転時間）を適切に制御して、効率的
に冷熱（氷）を蓄えることが可能となる。

【００４８】（第４の実施形態）図４は、本実施形態に
よる潜熱蓄熱装置の構成例を示す概要図であり、図６と
同一部分には同一番号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００４９】すなわち、本実施形態では、図４に示すよ
うに、図６における貯氷槽１を、上部からの空気の出入
りがないように密閉したものとし、当該貯氷槽１の下方
より接続して貯氷槽１の水位検出用配管１６、および当
該水位検出用配管１６に水位検出器１７を、検出手段と
して設け、さらに水位検出器１７からの検出信号に基づ
いて、冷凍手段である冷水ポンプ２、不凍液ポンプ１
０、および冷凍機１１の運転／停止を制御する制御器１
４を設ける構成としている。

【００５０】次に、以上のように構成した本実施形態の
潜熱蓄熱装置の作用について説明する。図４において、
まず、製氷運転時には、貯氷槽１の底部より不凍液配管
９を通して不凍液ポンプ１０に通水された不凍液は、冷
凍機１１にて摂氏０度以下に冷却され、噴射ノズル８に
通水される。

【００５１】また、貯氷槽１の底部より冷水ポンプ２に
通水された循環水は、循環水系配管６を通して噴射ノズ
ル８に通水され、不凍液と水との直接接触により氷を生
成して、貯氷槽１内に吐出される。

【００５２】この間、貯氷槽１内の冷水は、熱交換器５
には通水されず、製氷用通水弁７は開いており、解氷用
通水弁４は全閉となっている。そして、貯氷槽１内に吐
出された氷は、貯氷槽１上部に滞留して蓄えられる。

【００５３】製氷運転を継続すると、貯氷槽１内に氷が
蓄えられるにつれて、氷と水の密度差から、貯氷槽１内
の氷と水を合わせた体積は増加する。この場合、貯氷槽
１は、上部からの空気の出入りがないように密閉されて
いるため、氷と水の密度差による体積の増加分は、貯氷
槽１に接続した水位検出用配管１６に、水位の上昇とし
て現われる。

【００５４】すなわち、例えば製氷運転前に、貯氷槽１
内の体積分率が、空気：２０％、水：８０％、貯氷槽１
内の気圧が１kgf ／ｃｍ² で、製氷運転後３０％の水が
氷になり、氷の比重が水の９倍とすると、貯氷槽１内の
氷と水の体積分率は８２．７％に増加し、空気の体積分
率は１７．３％に圧縮される。これにより、貯氷槽１内
の気圧が１．１６kgf ／ｃｍ² に上昇する。そして、こ
の気圧上昇により、水位検出用配管１６の水位が１．６
ｍ上昇する。

【００５５】この場合、前述した第３の実施形態の作用
も加味し、製氷運転前の水位が１０ｍとすると、水位検
出用配管１６の水位が１．３６ｍ上昇する。以上のよう
に水位が低下し、水位検出器１７にて設定した水位にな
ると、この水位検出器１７からの検出信号により、制御
器１４が冷水ポンプ２、不凍液ポンプ１０、および冷凍
機１１の運転を停止して、製氷運転を終了する。

【００５６】一方、解氷運転時には、不凍液系は停止し
ており、冷水系として、貯氷槽１内の冷水が、冷水ポン
プ２、解氷用通水弁４を通して、熱交換器５に供給され
る。この間、製氷用通水弁７は全開となっている。

【００５７】そして、熱交換器５の熱交換作用により温
められた冷水は、貯氷槽１に戻され、槽内の氷を解かし
冷水として再び熱交換器５側へ送られる。解氷運転を継
続すると、上述した製氷運転の場合とは逆に、氷が解か
されるにつれて、氷と水の密度差から、貯氷槽１内の氷
と水を合わせた体積は減少し、貯氷槽１に接続した水位
検出用配管１６に、水位の低下として現われる。

【００５８】上述したように、本実施形態の潜熱蓄熱装
置においては、製氷運転時に、蓄えられた氷と水の密度
差による、体積の増加から生じる水位の増加を検出し
て、製氷運転を停止するようにしているので、機械的機
構がないため信頼性が高い設備で、製氷量を正確に把握
し、冷熱を蓄える時間（製氷運転時間）を適切に制御し
て、効率的に冷熱（氷）を蓄えることが可能となる。

【００５９】さらに、解氷運転時においても、蓄えられ
た氷と水の密度差による、体積の減少から生じる水位の
低下を検出して、解氷量を正確に把握することが可能と
なる。

【００６０】（第５の実施形態）図５は、本実施形態に
よる潜熱蓄熱装置の構成例を示す概要図であり、図６と
同一部分には同一番号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００６１】すなわち、本実施形態では、図５に示すよ
うに、図６における貯氷槽１を、上部からの空気の出入
りがないように密閉したものとし、当該貯氷槽１の上方
に、その内部の圧力を検出する検出手段である圧力検出
器１８を設け、さらに圧力検出器１８からの検出信号に
基づいて、冷凍手段である冷水ポンプ２、不凍液ポンプ
１０、および冷凍機１１の運転／停止を制御する制御器
１４を設ける構成としている。

【００６２】次に、以上のように構成した本実施形態の
潜熱蓄熱装置の作用について説明する。図５において、
まず、製氷運転時には、貯氷槽１の底部より不凍液配管
９を通して不凍液ポンプ１０に通水された不凍液は、冷
凍機１１にて摂氏０度以下に冷却され、噴射ノズル８に
通水される。

【００６３】また、貯氷槽１の底部より冷水ポンプ２に
通水された循環水は、循環水系配管６を通して噴射ノズ
ル８に通水され、不凍液と水との直接接触により氷を生
成して、貯氷槽１内に吐出される。

【００６４】この間、貯氷槽１内の冷水は、熱交換器５
には通水されず、製氷用通水弁７は開いており、解氷用
通水弁４は全閉となっている。そして、貯氷槽１内に吐
出された氷は、貯氷槽１上部に滞留して蓄えられる。

【００６５】製氷運転を継続すると、貯氷槽１内に氷が
蓄えられるにつれて、氷と水の密度差から、貯氷槽１内
の氷と水を合わせた体積は増加する。この場合、貯氷槽
１は、上部からの空気の出入りがないように密閉されて
いるため、氷と水の密度差による体積の増加分は、貯氷
槽１内の圧力の増加として現われる。

【００６６】以上のように圧力が増加し、制御器１４に
て設定した圧力になると、圧力検出器１８からの検出信
号により、制御器１４が冷水ポンプ２、不凍液ポンプ１
０、および冷凍機１１の運転を停止して、製氷運転を終
了する。

【００６７】一方、解氷運転時には、不凍液系は停止し
ており、冷水系として、貯氷槽１内の冷水が、冷水ポン
プ２、解氷用通水弁４を通して、熱交換器５に供給され
る。この間、製氷用通水弁７は全開となっている。

【００６８】そして、熱交換器５の熱交換作用により温
められた冷水は、貯氷槽１に戻され、槽内の氷を解かし
冷水として再び熱交換器５側へ送られる。解氷運転を継
続すると、上述した製氷運転の場合とは逆に、氷が解か
されるにつれて、氷と水の密度差から、貯氷槽１内の氷
と水を合わせた体積は減少し、貯氷槽１内の圧力の低下
として現われる。

【００６９】上述したように、本実施形態の潜熱蓄熱装
置においては、製氷運転時に、蓄えられた氷と水の密度
差による、体積の増加から生じる内部圧力の増加を検出
して、製氷運転を停止するようにしているので、機械的
機構がないため信頼性が高い設備で、製氷量を正確に把
握し、冷熱を蓄える時間（製氷運転時間）を適切に制御
して、効率的に冷熱（氷）を蓄えることが可能となる。

【００７０】さらに、解氷運転時においても、蓄えられ
た氷と水の密度差による、体積の減少から生じる内部圧
力の低下を検出して、解氷量を正確に把握することが可
能となる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に対応す
る発明によれば、蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を
用いる潜熱蓄熱装置において、蓄熱槽内の第１の液体の
中に、当該第１の液体よりも凝固点が低くかつ互いに混
合・化合することがない不溶性の第２の液体を、別置き
の冷凍手段で第１の液体の凝固点以下に冷却した後に噴
出させる流出手段と、第１の液体の一部を直接接触熱交
換により冷却凝固させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱
させる蓄熱手段と、流出した第２の液体を分離し回収す
る分離回収手段と、蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵す
る貯蔵手段と、貯蔵手段内に設けられ、第１の液体の固
相の高さを機械的に検出する検出手段と、検出手段から
の検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を制御す
る制御手段とを備えるようにしたので、冷熱を蓄える時
間を適切に制御して、効率的に冷熱を蓄えることが可能
な潜熱蓄熱装置が提供できる。

【００７２】また、請求項２に対応する発明によれば、
蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用いる潜熱蓄熱装
置において、蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の
液体よりも凝固点が低くかつ互いに混合・化合すること
がない不溶性の第２の液体を、別置きの冷凍手段で第１
の液体の凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段
と、第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
と、流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
と、蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、
貯蔵手段内に設けられ、第１の液体の固相の高さを温度
検出器を用いて検出する検出手段と、検出手段からの検
出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を制御する制
御手段とを備えるようにしたので、信頼性が高くかつ安
価な設備にて、冷熱を蓄える時間を適切に制御して、効
率的に冷熱を蓄えることが可能な潜熱蓄熱装置が提供で
きる。

【００７３】一方、さらに、請求項３に対応する発明に
よれば、蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用いる潜
熱蓄熱装置において、蓄熱槽内の第１の液体の中に、当
該第１の液体よりも凝固点が低くかつ互いに混合・化合
することがない不溶性の第２の液体を、別置きの冷凍手
段で第１の液体の凝固点以下に冷却した後に噴出させる
流出手段と、第１の液体の一部を直接接触熱交換により
冷却凝固させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄
熱手段と、流出した第２の液体を分離し回収する分離回
収手段と、蓄熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液
体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段に接続され、
第１の液体の液面の高さを検出する検出手段と、検出手
段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を
制御する制御手段とを備えるようにしたので、信頼性の
高い設備にて、冷熱を蓄える時間を適切に制御して、効
率的に冷熱を蓄えることが可能な潜熱蓄熱装置が提供で
きる。

【００７４】また、請求項４に対応する発明によれば、
蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用いる潜熱蓄熱装
置において、蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の
液体よりも凝固点が低くかつ互いに混合・化合すること
がない不溶性の第２の液体を、別置きの冷凍手段で第１
の液体の凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段
と、第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
と、流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
と、上部からの空気の出入りがないように密閉され、蓄
熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液体の固相を貯
蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段に接続され、第１の液体の
液面の高さを検出する検出手段と、検出手段からの検出
信号に基づいて、冷凍手段の運転／停止を制御する制御
手段とを備えるようにしたので、信頼性の高い設備に
て、蓄熱量を正確に把握し、冷熱を蓄える時間を適切に
制御して、効率的に冷熱を蓄えることが可能な潜熱蓄熱
装置が提供できる。

【００７５】さらに、請求項５に対応する発明によれ
ば、蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用いる潜熱蓄
熱装置において、蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第
１の液体よりも凝固点が低くかつ互いに混合・化合する
ことがない不溶性の第２の液体を、別置きの冷凍手段で
第１の液体の凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出
手段と、第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却
凝固させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手
段と、流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手
段と、上部からの空気の出入りがないように密閉され、
蓄熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液体の固相を
貯蔵する貯蔵手段と、貯蔵手段内の圧力を検出する検出
手段と、検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段
の運転／停止を制御する制御手段とを備えるようにした
ので、蓄熱量を正確に把握し、冷熱を蓄える時間を適切
に制御して、効率的に冷熱を蓄えることが可能な潜熱蓄
熱装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による潜熱蓄熱装置の第１の実施形態を
示す概要図。

【図２】本発明による潜熱蓄熱装置の第２の実施形態を
示す概要図。

【図３】本発明による潜熱蓄熱装置の第３の実施形態を
示す概要図。

【図４】本発明による潜熱蓄熱装置の第４の実施形態を
示す概要図。

【図５】本発明による潜熱蓄熱装置の第５の実施形態を
示す概要図。

【図６】従来の氷蓄熱装置の構成例を示す概要図。

【符号の説明】

１…貯氷槽、 ２…冷水ポンプ、 ３…冷水系配管、 ４…解氷用通水弁、 ５…熱交換器、 ６…循環水系配管、 ７…製氷用通水弁、 ８…噴射ノズル、 ９…不凍液配管、 １０…不凍液ポンプ、 １１…冷凍機、 １２…満氷検知用バー、 １３…位置検出器、 １４…制御器、 １５…温度検出器、 １６…水位検出用配管、 １７…水位検出器、 １８…圧力検出器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用
   いる潜熱蓄熱装置において、 蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝
   固点が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性
   の第２の液体を、別置きの冷凍手段で前記第１の液体の
   凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、 前記第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
   させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
   と、 前記流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
   と、 前記蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、 前記貯蔵手段内に設けられ、前記第１の液体の固相の高
   さを機械的に検出する検出手段と、 前記検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運
   転／停止を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
2. 【請求項２】 蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用
   いる潜熱蓄熱装置において、 蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝
   固点が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性
   の第２の液体を、別置きの冷凍手段で前記第１の液体の
   凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、 前記第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
   させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
   と、 前記流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
   と、 前記蓄熱した第１の液体の固相を貯蔵する貯蔵手段と、 前記貯蔵手段内に設けられ、前記第１の液体の固相の高
   さを温度検出器を用いて検出する検出手段と、 前記検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運
   転／停止を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
3. 【請求項３】 蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用
   いる潜熱蓄熱装置において、 蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝
   固点が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性
   の第２の液体を、別置きの冷凍手段で前記第１の液体の
   凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、 前記第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
   させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
   と、 前記流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
   と、 前記蓄熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液体の固
   相を貯蔵する貯蔵手段と、 前記貯蔵手段に接続され、前記第１の液体の液面の高さ
   を検出する検出手段と、 前記検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運
   転／停止を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
4. 【請求項４】 蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用
   いる潜熱蓄熱装置において、 蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝
   固点が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性
   の第２の液体を、別置きの冷凍手段で前記第１の液体の
   凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、 前記第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
   させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
   と、 前記流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
   と、 上部からの空気の出入りがないように密閉され、前記蓄
   熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液体の固相を貯
   蔵する貯蔵手段と、 前記貯蔵手段に接続され、前記第１の液体の液面の高さ
   を検出する検出手段と、 前記検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運
   転／停止を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする潜熱蓄熱装置。
5. 【請求項５】 蓄熱媒体として液体の凝固時の潜熱を用
   いる潜熱蓄熱装置において、 蓄熱槽内の第１の液体の中に、当該第１の液体よりも凝
   固点が低くかつ互いに混合・化合することがない不溶性
   の第２の液体を、別置きの冷凍手段で前記第１の液体の
   凝固点以下に冷却した後に噴出させる流出手段と、 前記第１の液体の一部を直接接触熱交換により冷却凝固
   させ、その潜熱を奪うことにより蓄熱させる蓄熱手段
   と、 前記流出した第２の液体を分離し回収する分離回収手段
   と、 上部からの空気の出入りがないように密閉され、前記蓄
   熱する前の第１の液体と蓄熱した第１の液体の固相を貯
   蔵する貯蔵手段と、 前記貯蔵手段内の圧力を検出する検出手段と、 前記検出手段からの検出信号に基づいて、冷凍手段の運
   転／停止を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする潜熱蓄熱装置。