JPS62266404A - 氷厚測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は空調設備等の氷蓄熱システムにおいて、冷媒
が通るコイルパイプの外周に付着する氷の厚さを自動計
測する氷厚測定装置に関する。

〈従来の技術〉 空調設備では、消費エネルギの節約を図るために、氷蓄
熱システムが広く利用されるに及んでいる。この氷蓄熱
システムでは、冷却水を収容した水槽内に、冷媒を通過
させる熱ポンプの蒸発器たるコイルパイプが設置され、
このコイルパイプに付着させた氷によって、水槽内の冷
却水を冷却し、この冷却水を空調設備の熱交換部に循環
供給する。

かかる氷蓄熱システムでは、氷による冷却水の冷却効果
を安定に保つため、コイルパイプに付着した氷の厚みを
常時管理する必要があり、このため、従来は氷の状態変
化、つまり氷が溶けた水°の水槽内における水位変化を
検出し、この水位からその氷の厚さを推定したり、測定
尺を用いて人が氷の厚さを直接計測したり、あるいは電
気伝導度の変化を電流計などを用いて計測したりしてい
た。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記水位変化の検出方法によるものでは
、氷の体積変化に比較して水位変化が著しく小さいため
に、高精度の水位計測が雅しく、自動計測に適さないと
いう問題があり、また、測定尺による直接計測の方法で
は、その作業が水槽内で行なわれるので困難を極めると
いう問題点がある。また、電気伝導度の計測では、水位
計測の場合と同じく、水量の変化に対応する電気抵抗の
変化が小さく、高精度の測定が困難であるほか、精度が
要求される高価な電流計や抵抗測定器が必要になるなど
の問題点があった。

この発明はかかる従来の問題点を解決するものであり、
コイルパイプを浸漬した水中に光を通過させ、この光の
コイルパイプ外表面に付着した氷による屈折光量を受光
手段によって検出することにより、氷の厚みを高精度に
検出できる氷厚測定装置を得ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 この発明にかかる氷厚測定装置は、コイルパイプの円周
方向の２箇所からこれを挟むような発光手段および受光
手段を設け５上記コイルパイプの外表面に付着した氷に
よって屈折される発光手段からの光を、上記受光手段に
よって受光することにより、その受光光量に応じた氷原
出力を得るように構成したものである。

く作用〉 この発明における発光手段は、光をコイルパイプの円周
方向の一方から、このコイルパイプの接線方向に投射す
るため、このコイルパイプに付着した氷の厚みに応じて
、この氷によって屈折される光の方向が変化し、受光手
段におけるその光の受光量も変化する。この受光量の変
化は、上記水の厚みに対応するものであり、この受光量
の変化にもとづいて氷の厚みを容易に計算できるように
する。

〈発明の実施例〉 以下に、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は氷厚測定装置の基本構成を示す概略図であり、
Ａは発光手段、Ｂは受光手段で１発光手段Ａは、光源と
してのランプ１と、このランプ１の光を集める集光レン
ズ２と、この集光レンズ２の焦点Ｆ１付近に一端をのぞ
ませた光ファイバ３と、この光ファイバ３の他端に焦点
Ｆ２が略位置するように設けた光平行化のための投光レ
ンズ４とからなる。

一方、受光手段Ｂは、例えば１．５国×１６５ａサイズ
の３枚の太陽電池５ａ、５ｂ、５ｃを並設したものから
なり、これらの太陽電池５ａ〜５ｃおよび投光レンズ４
は水槽内の水中に浸漬しているコイルバイブロを挟むよ
うに、このコイルバイブロの円周方向に対向設置されて
いる。また１発光手段Ａの上記投光レンズ４からの平行
光線がコイルバイブロの接線方向に一致するようその投
光レンズ４の向きが調整されている。さらに、光ファイ
バ３および太陽電池５ａ〜５ｃは第２図に示すよう水槽
７内に突設した支持台８，９に保持されている。１０は
太１１Ｊ）電池５ａ〜５ｃの出力電圧を計測する計１’
ｌ器、１２は出力電圧にもとづき氷の厚みを計算するコ
ンピュータである。

次に、この実施例による氷厚測定装置の作用について述
べる。

いま、コイルバイブロが水槽７の水中にあって、これの
外表面に付着していない場合には、第２図に示すように
投光レンズ４からの光線１の光は、コイルバイブロの外
周付近を通って直接太陽電池５ａに投射される。このた
め、この太陽電池５ａはこの大量の投射光を受けて大き
な電圧を発生する。一方、コイルバイブロ中を流れる冷
媒の冷却作用によって、このコイルバイブロの外側面に
氷が付着し、氷の層１１が形成されると、この水の層１
１によって、太陽電池５ａに直接投射される光量が、例
えば第３図（ａ）に示すようにさえぎられて、１／３程
度に減少し、２／３程度の光は氷の層１１に当って屈折
し、太陽電池５ｂ付近を中心に散乱する。このため、太
陽電池５ａ、５ｂ。

５ｃが出力する電圧の総和は、第２図に示した場合に比
較して低減する。

さらに、コイルバイブロの外側面に付着した氷の厚みが
、第３図（ｂ）に示すように増加すると、投光レンズ４
からの平行光線のすべてがその氷の層１１によって屈折
反射されて拡散し、これらが太陽電池５ａ、５ｂを除く
太陽電池ＳＣ付近に散乱する。このため、この太陽電池
５ｃ’からは、散乱した少量の光による小さい電圧出力
しか得られない。

このようにして、氷の厚みを太陽電池５ａ、５ｂ、５ｃ
に投射される光の総量に対応させることにより、その光
の総量にもとづく電圧出力を計測するだけで、氷の厚み
を計算によって求めることは容易である。なお、この場
合において、その氷の厚みと太陽電池５ａ、５ｂ、５ｃ
の電圧の加算値との関係を予め実験的に求め、これをレ
ファレンステーブルとして用いることにより、以後に計
測した上記電圧の加算値から、氷の厚みをコンピュータ
１２により、直ちに求めることができる。

また、水槽７中の水が濁った場合には、この濁り状態に
おける氷未形成時の、太陽電池３ａ〜３Ｃの電圧加算値
を基準データとすることにより。

氷形成時における氷の厚みの演算を、上記と同様にして
行なうことができることは勿論である。さらに、上記実
施例では、受光手段Ｂとして太陽電池５ａ〜５ｃを用い
た場合について説明したが、ホ１〜トランジスタのよう
に外部電源を必要とする光電変換素子を用いることもで
きる。なお、本発明では光として可視光線を用いること
により、コイルパイプに形成された氷の溶解を防いで測
定誤差を少なくすることが考えられる。

〈発明の効果〉 以上説明した通り、この発明によれば、コイルパイプの
円周方向の２箇所からこれを挟むように。

発光手段および受光手段を設け、上記コイルパイプ外表
面に付着した氷によって屈折される発光手段からの光を
、上記受光手段によって受光することにより、その受光
光量に応じた氷厚出力を得るように構成したことによっ
て、上記氷の厚み測定を誤差なく、しかも自動的に実施
できるほか、この実施のための装置を安価に得ることが
できるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる氷厚測定装置の基本構成を示
す概略図、第２図は同じく要部の概略配置図、第３図は
氷原の測定方法を示す要部の説明図である。 Ａ・・発光手段、Ｂ・・受光手段、１・・光源、２・・
集光レンズ、３・・光ファイバ、４・・投光レンズ、５
ａ、５ｂ、５ｃ・・太陽電池、６・・コイルパイプ、７
・・水槽、１１・・氷の層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）冷媒が流れることによって外表面に氷が形成される
   コイルパイプを、これの円周方向に２箇所から挟むよう
   に、発光手段および受光手段を設け、上記氷によって屈
   折される上記発光手段からの光を、上記受光手段によっ
   て受光することにより、その受光量に応じた氷厚信号を
   得るように構成したことを特徴とする氷厚測定装置。 ２）発光手段の一部を光ファイバにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の氷厚測定装置。 ３）発光手段は平行光線を投射する投光レンズを有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の氷厚測定
   装置。 ４）受光手段が太陽電池であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の氷厚測定装置。