JPH11141926A - 氷充填率調整装置 - Google Patents

氷充填率調整装置

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JPH11141926A
JPH11141926A JP9327074A JP32707497A JPH11141926A JP H11141926 A JPH11141926 A JP H11141926A JP 9327074 A JP9327074 A JP 9327074A JP 32707497 A JP32707497 A JP 32707497A JP H11141926 A JPH11141926 A JP H11141926A
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separated water
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Shuzo Kakuchi
修三 覚知
Miyuki Miki
幸 三木
Yukio Hamaoka
幸夫 浜岡
Yasushi Tomiyama
靖司 冨山
Takanari Asano
敬也 浅野
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Kansai Electric Power Co Inc
Mayekawa Manufacturing Co
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Kansai Electric Power Co Inc
Mayekawa Manufacturing Co
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも負荷への搬送中惹起される閉塞の
原因を除去するとともに、分離水の分離時にも付帯的に
起きる閉塞を未然に防止した、氷充填率調整装置を提供
する。 【構成】 氷水スラリ10を負荷へ搬送する搬送流路で
ある主管部50に設けた氷充填率計測装置56の上流側
に設けたもので、前記主管部50に接続する接続フラン
ジを両端に持つ内管部11と、該内管部の外周に同心円
状に設けた閉鎖ジャケット構造の外管部12と、該外管
部の下流側末端下部に設けた分離水配管部15と、該分
離水配管部に設けた分離水流量制御弁16等を含む構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、潜熱利用の高密度
の冷熱を貯蔵し、貯蔵した冷熱を負荷の容量変化に追従
して供給する氷蓄熱システムにおいて、負荷への搬送中
の冷熱媒体である氷水スラリの氷充填率を調整して所定
値に維持する氷充填率調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】氷水スラリから水を抽出して氷充填率を
高める装置としては、従来より図2に示す氷充填率調整
装置が使用されている。同図に見るように、氷充填率調
整装置は、氷水スラリ10の搬送流路である主管部50
に設けられ、主管部50に接続して前記搬送流路を形成
し且つ多数の水抽出孔53を有するする内管部51と、
該内管部の外周に同心円筒状の閉鎖ジャケット構造の外
管部52と、外管部52の上部に設けた分離水配管部5
4及び分離水流量制御弁55とより構成されている。内
管部51において水抽出孔53を介して搬送されてくる
氷水スラリの水を抽出して、抽出した水を分離水配管部
54により外管部52より分離し、分離後分離水流量制
御弁55を介して後段下流に設けた氷充填率計測装置5
6の計測結果に基づき適宜分離水量を調節して氷充填率
を調整するようにしたものである。
【0003】ところで、従来の氷充填率調整装置におい
ては、分離水を抜かない状態でも、小さい冷却負荷に対
応すべく氷水スラリの搬送量を押さえ低流速にて氷水ス
ラリを搬送しているときは器内に閉塞状態を起こし、そ
れ以外にも搬送開始時、搬送中でも閉塞を屡々起こし、
長時間の搬送継続運転ができない問題があった。
【0004】上記閉塞の原因としては、内管部51の内
部で閉塞を起こす場合と、内管部51の外側の環状バイ
パス流路57で起こす場合が考えられる。従来は一般に
環状バイパス流路57での閉塞が原因と考えられてい
た。例えば特開平7−27381号公報に開示された記
載に見るように、内管部51の水抽出孔53を通過した
細かい氷粒が内管部51の外面あるいは分離水配管部の
接続部への付着により閉塞を起こす以外に、閉塞の主た
る原因が分離水の低い流速に起因する細かい氷粒の環状
バイパス流路内における滞留にあることを指摘してい
る。そして、多少の閉塞状態にあってもその閉塞状態を
打破するに必要な分離手段を下記にように提案してい
る。
【0005】1)分離水配管部を下流側の外管部の端部
に設け、外管部の断面中心に対し分離水配管部の軸芯を
偏心させて設け、環状バイパス流路に旋回流を形成させ
る。 2)内管部の外周面に螺旋状フィンを付け、上記旋回流
を助長させる。 3)その結果、環状バイパス流路内の分離水を攪拌さ
せ、細かい氷粒の付着を防止するとともに、内部管の内
部にも旋回流を惹起させ水抽出孔53での氷粒による閉
塞を防止する。 4)また、分離水流量制御弁の上流側にエゼクタとエゼ
クタノズルに駆動水ポンプを設け、分離水配管部の吸引
力を確保するとともにエゼクタの駆動水の流量制御と分
離水流量制御弁の作動とによって、きめ細かい氷充填率
調整を可能する。
【0006】然し、上記提案は閉塞によって起きる真の
原因除去でなく、上記対策だけでは分離水の分離以前に
おきる低流速時におきる閉塞等の問題は未解決である。
そこで、本願発明者等は上記問題解決のため、先に特開
平8−313018号公報開示の記載において、氷充填
率調整装置器について、下記提案をしている。 1)内管部内面を滑らかな曲面構成とすることにより内
管部内の氷水スラリの流れの抵抗を小さくして閉塞発生
阻止を可能にする。 2)また、閉塞発生防止手段として、水抽出孔の孔径及
び長手方向のピッチ及び抽出孔内の流速を指定して氷の
外管部への流出防止及び水抽出孔の閉塞防止をする。 3)氷充填率調整装置の長さと内管部の内径比を指定し
て閉塞防止をする。
【0007】更に、その後、閉塞の原因につき鋭意探求
した結果下記事項が解明された。即ち、図3に示すよう
に、環状バイパス流路57に抽出水のバイパス流が形成
され、内管部51で氷量の濃縮が起こるとともに内管部
流速の低下が惹起され、内管部51内の氷粒はより停滞
し易い状況となる。なお、内管部51の下流側では環状
バイパス流路を形成した水が内管部に流入するため、内
管部51内の濃縮した氷水スラリの下流側への移動を妨
げ、結果として、従来の図3に示すような氷充填率調整
装置では氷粒群を流れの上下より圧縮することになり、
これに起因する搬送不可は避けることが出来ない構造上
の問題点を内蔵していることが理解された。
【0008】即ち、従来の氷充填率調整装置において
は、下記問題点を内蔵している。a、水抽出孔が内管部
全域に設けられ、分離水配管部がその略中央の外管部に
設けられ抽出された環状バイパス流路の水が下流側で内
管部への流入を許容する構造になっていること、b、環
状バイパス流路における流れの停滞に起因する閉塞を顧
慮しすぎるため広幅の流路を形成し、上記現象を助長し
ている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、少なくとも負荷への搬送中惹起
される閉塞の原因を除去するとともに、分離水の分離時
にも付帯的に起きる閉塞を未然に防止した、氷充填率調
整装置の提供を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の氷充填率
調整装置は、氷水スラリの負荷への搬送流路である主管
部にその両端で接続する内管部と、内管部の外周に同心
円筒状に設けた閉鎖状ジャケット構造の外管部と、外管
部に設けた分離水配管部及び分離水流量制御弁とを含む
構成とし、内管部に設けた多数の水抽出孔よりなるフィ
ルタ部を介して氷水スラリの一部を外管部へ抽出分流さ
せ環状バイパス流路を形成して分離水配管部により外管
部より分離させ、分離後分離水流量制御弁を介して外部
へ適量放出させることにより、氷水スラリの氷充填率の
制御ができるようにした氷充填率調整装置において、
【0011】内管部の内径は氷水搬送開始時において略
0.5m/sec以上の流速が確保できる大きさとし、
外管部と内管部との間の内径差を極力小さく構成して形
成される環状バイパス流路の収容可能流量を低く押さえ
る構成とし、フィルタ部は内管部の下流側の一部を除く
上流側に設け、分離水配管部の分離水口は前記フィルタ
部を含まない内管部と外管部により形成された平行流路
の末端近くの下方に設け、フィルタ部全域で環状バイパ
ス流を形成し、形成後は軸方向の前記平行流を形成して
分離水口より分離水配管部に流入する構成とし、外管部
の上部に空気抜けを設ける構成とした、ことを特徴とす
る。
【0012】
【作用】本発明に係わる氷充填率調整装置においては、
先ず、内管部の内径を低負荷時でも氷水の停滞が起きな
いように氷水搬送開始時に流速が0.5m/sec以上
の値を維持できる大きさとする。即ち、搬送されてきた
氷水スラリが内管部の水抽出孔を多数設けたフィルタ部
に差し掛り水の抽出が始まり以後氷水スラリの内管部内
の進行につれその濃度が上がった状態でも部分的滞留を
起こさない流速が必要で、その下限流速が0.5m/s
ecであることを示しており、そのため場合によっては
内管部内径を主管部内径以下にする。氷水搬送開始時
に、氷充填率調整装置外管内径基準で流速0.5m/s
ec以上で通過するよう制御させる。その後、微細な氷
粒子が環状部全体に充分溜まる時間(約10分程度)を
おけば、バイパス流れが生じなくなるため、0.1m/
sec程度の低流速としても閉塞せず、長時間の氷水搬
送が可能である。
【0013】次に、環状バイパス流路を形成する外管部
と内管部との間の内径差はなるべく小さくし、バイパス
流量を低く押さえ内管部を搬送される氷水スラリの急激
な濃縮を押さえ部分的停滞を防止する。また前記間隙を
狭くすることにより環状バイパス流路に収容される分離
水の水量は小さくなるため、氷充填率調整のための分離
水抜き取りの回転率が増加し、環状バイパス流路におけ
る氷粒の停滞閉塞を防止できる。
【0014】上記外管部と内管部との間隙を狭くするこ
とにより、水抽出孔を介しての分離水や分離氷粒のラジ
アル方向の急激な吸引力を小さく押さえることができ、
氷粒の内管部内壁への吸いよせ、張りつき現象の発生を
押さえることができる。また、分離水流量制御弁を解放
した場合、環状バイパス流路に溜まっていた分離水は前
記流路を形成する外管部と内管部との間の間隙が狭い結
果、高い流速で移動し部分的滞留部を発生することなく
除去排出できる。
【0015】また、水抽出孔が多数設けてあるフィルタ
部は内管部の下流側の一部を残し上流側に設ける構成と
したため、フィルタ部による分離水の抽出分離はその上
流側全域で行われ環状バイパス流を形成し、以後内管部
ないし外管部の軸方向に平行流を形成し分離水口に向け
滑らかに流入する。また、分離水配管部の分離水口は前
記フィルタ部を含まない平行流が形成されている外管部
の末端近くの下流側に設けてあるため、前記平行流は滑
らかな流線を描きつつ、氷水スラリの搬送方向に逆行す
ることなく分離水配管部に流入させ、流入時の乱流の発
生停滞を防止できる。また、外管部の上部に空気抜けを
設ける構成とし、定期的に環状バイパス流路に溜まった
空気を除去するようにしてある。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1
は、本発明の氷充填率調整装置の概略の構成を示す図で
ある。
【0017】図1に示すように、本発明の氷充填率調整
装置は、氷水スラリ10を負荷へ搬送する搬送流路であ
る主管部50に設けた氷充填率計測装置56の上流側ま
たは下流側に設けたもので、前記主管部50に接続する
接続フランジを両端に持つ内管部11と、該内管部の外
周に同心円状に設けた閉鎖ジャケット構造の外管部12
と、該外管部の下流側末端下部に設けた分離水配管部1
5と、該分離水配管部に設けた分離水流量制御弁16等
を含む構成とする。
【0018】上記内管部11は下流側の一部Xを残す上
流側L−Xには多数の水抽出孔14を設けフィルタ部を
形成し、外管部12と内管部11との間の間隙Yは極力
狭く設定しその間に形成される環状バイパス流路13の
収容可能流量をなるべく小さくする構成にしてある。内
管部内径diと外管部内径doとの管径比は、環状部相
当直径de=(do2−di2)/di2として0.5<
de/di<1.5の範囲とする。この際、環状部の流
路隙間Yが氷粒子直径より小さくならないようにする。
内管部を構成するパンチングメタルは、孔径0.5m
m、ピッチ1.09mm、開口率19%を標準とする。
上記環状バイパス流路13は内管部11の上流側のL−
Xのフィルタ部位では、流速vxで搬送される氷水スラ
リ10より抽出速度vy で水の抽出をラジアル方向に行
い環状バイパス流を形成し、以後内管部11及び外管部
12の軸方向に平行の平行流を前記氷水スラリ10の搬
送方向に逆らうことなく分離水口15aまで形成し、爾
後分離水配管部15の流路に添い滑らかに流路変換を行
い分離水として分離水流量制御弁16を経由して図示し
てない氷蓄熱槽へ還流するようにしてある。
【0019】なお、外管部12の上部には空気抜き17
を設け、定期的に環状バイパス流路13内に溜まった空
気を抜くようにしてある。また、前記分離水流量制御弁
16は下流側の氷充填率計測装置の計測結果に基づきモ
ータ16aを介して氷水スラリ10より適当量の分離水
を分離するようにしてある。なお、氷充填率計測装置5
6を氷充填率計測装置の上流側に配置し、負荷側へ流出
する氷充填率が設定値となるように分離水を抽出すれ
ば、氷充填率調整装置に流入する氷充填率が急激に増加
した場合の過濃縮による閉塞を防止することができる。
また、高い氷充填率に濃縮する場合も考慮して、フィル
タ部L−Xを長く設定すれば分離水抽出面積を大きくす
ることにより、分離水の水抽出孔通過速度を低く押さえ
氷粒の内管部壁面への吸引及び張りつきを防止できる。
内管部内径diと内管部有効長さL−Χとの比は、氷充
填率の濃縮性能に関係する。内管部内径diに対して内
管部有効長さL−Χが大きいほど高濃縮が可能である。
内管部内径diに対して内管部有効長さL−Χを43倍
とることによって氷充填率(IPF)を4倍まで濃縮で
きる。(流入IPF7.5%から流出IPF30%)。
【0020】使用に際しては、 1)氷充填率調整装置の内管部及び外管部等が満水状態
になった後、分離水流量制御弁16の開度を調整して水
の抽出分離量を調整して当該氷水スラリ10の氷充填率
の調整を行う。 2)氷水スラリの搬送開始時に内管部11の出口の流速
が0.5m/sec以上になるように流速制御を行う。 3)内管部11の出口における氷水スラリの氷充填率が
30%以下になるように分離水流量制御弁16の開度を
調整する。なお、前記調整弁16の開度制御は濃縮時は
遅く30%超過時は早急に作動するよう構成してある。 4)万一、閉塞した場合は氷充填率調整装置下流側に配
置されている図示しない弁を閉め、分離水流量制御弁1
6を全開として、分離水配管から氷充填率調整装置上流
側へ水を逆流させることによって速やかに閉塞した氷を
除去できる。
【0021】
【発明の効果】上記構成により、少なくとも負荷への搬
送中惹起される閉塞の原因を除去するとともに、分離水
の分離時にも付帯的に起きる閉塞を未然に防止すること
ができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の氷充填率調整装置の概略の構成を示す
図である。
【図2】従来の氷充填率調整装置の概略の構成を示す模
式図である。
【図3】従来の氷充填率調整装置における閉塞状態惹起
の原因を示す模式図である。
【符号の説明】
10 氷水スラリ 11 内管部 12 外管部 13 環状バイパス流路 14 水抽出孔 15 分離水配管部 15a 分離水口 16 分離水流量制御弁 17 空気抜き
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜岡 幸夫 東京都江東区牡丹2丁目13番1号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 冨山 靖司 東京都江東区牡丹2丁目13番1号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 浅野 敬也 東京都江東区牡丹2丁目13番1号 株式会 社前川製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 氷水スラリの負荷への搬送流路である主
    管部にその両端で接続する内管部と、内管部の外周に同
    心円筒状に設けた閉鎖状ジャケット構造の外管部と、外
    管部に設けた分離水配管部及び分離水流量制御弁とを含
    む構成とし、内管部に設けた多数の水抽出孔よりなるフ
    ィルタ部を介して氷水スラリの一部を外管部へ抽出分流
    させ環状バイパス流路を形成して分離水配管部により外
    管部より分離させ、分離後分離水流量制御弁を介して外
    部へ適量放出させることにより、氷水スラリの氷充填率
    の制御ができるようにした氷充填率調整装置において、 内管部の内径は氷水搬送開始時において略0.5m/s
    ec以上の流速が確保できる大きさとし、外管部と内管
    部との間の内径差を極力小さく構成して形成される環状
    バイパス流路の収容可能流量を低く押さえる構成とし、 フィルタ部は内管部の下流側の一部を除く上流側に設
    け、分離水配管部の分離水口は前記フィルタ部を含まな
    い内管部と外管部により形成された平行流路の末端近く
    の下方に設け、フィルタ部全域で環状バイパス流を形成
    し、形成後は軸方向の前記平行流を形成して分離水口よ
    り分離水配管部に流入する構成とし、外管部の上部に空
    気抜けを設ける構成とした、ことを特徴とする氷充填率
    調整装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020085373A (ja) * 2018-11-28 2020-06-04 高砂熱学工業株式会社 シャーベット氷の脱水装置、シャーベット氷の脱水方法、及びシャーベット氷の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020085373A (ja) * 2018-11-28 2020-06-04 高砂熱学工業株式会社 シャーベット氷の脱水装置、シャーベット氷の脱水方法、及びシャーベット氷の製造方法

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