JPH0377433B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0377433B2 JPH0377433B2 JP58176321A JP17632183A JPH0377433B2 JP H0377433 B2 JPH0377433 B2 JP H0377433B2 JP 58176321 A JP58176321 A JP 58176321A JP 17632183 A JP17632183 A JP 17632183A JP H0377433 B2 JPH0377433 B2 JP H0377433B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capsule
- water
- ice
- specific gravity
- capsules
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は氷の融解潜熱を利用した蓄冷熱装置に
係り、特に冷却用水の冷熱源として、或はヒート
プンプに対しての熱源として小容積で大容量の冷
熱を蓄えることが出来る蓄冷熱装置に関する。
係り、特に冷却用水の冷熱源として、或はヒート
プンプに対しての熱源として小容積で大容量の冷
熱を蓄えることが出来る蓄冷熱装置に関する。
「従来の技術及びその問題点」
周知のように氷より水に、水より氷に相変態が
行われる場合には80Cal／cm3の熱の授受が行われ
る。これは同一容積の水に較べ、その潜熱利用に
より80倍の熱容量を保持させることが出来、極め
て有効的な蓄冷熱装置を構成させることが出来る
わけである。このために従来は冷却水を冷却管面
に結氷させ、この融解時の氷の潜熱を利用するこ
とが行われ、所謂アイスバンクと称せられるもの
であるが、冷却管面に成長する結氷の厚さが増す
にしたがい、結氷面に至る熱の伝導が次第に減少
し、結氷速度は甚だしく低下する。また結氷、融
氷面と冷却面とは結氷層を透して行われるので、
熱伝導が悪く、これを促進させるためには冷却水
と冷却管面との温度勾配を増大させることを要す
る。このような冷却温度の冷凍機の運転効率は著
しく低い値になつてしまうものである。又、冷却
管面の結氷は相互に橋絡したりすれば結氷表面は
却つて減少し、冷水供給のための熱交換率が低下
し、負荷の変動に対する追従性も低下する。また
冷却管面に成長する結氷厚の検出、測定精度を高
めることは難しく運転制御の誤動作などが生じた
場合の過剰凍結のための冷却管や、蓄熱槽の損傷
は皆無とは云い難い。
行われる場合には80Cal／cm3の熱の授受が行われ
る。これは同一容積の水に較べ、その潜熱利用に
より80倍の熱容量を保持させることが出来、極め
て有効的な蓄冷熱装置を構成させることが出来る
わけである。このために従来は冷却水を冷却管面
に結氷させ、この融解時の氷の潜熱を利用するこ
とが行われ、所謂アイスバンクと称せられるもの
であるが、冷却管面に成長する結氷の厚さが増す
にしたがい、結氷面に至る熱の伝導が次第に減少
し、結氷速度は甚だしく低下する。また結氷、融
氷面と冷却面とは結氷層を透して行われるので、
熱伝導が悪く、これを促進させるためには冷却水
と冷却管面との温度勾配を増大させることを要す
る。このような冷却温度の冷凍機の運転効率は著
しく低い値になつてしまうものである。又、冷却
管面の結氷は相互に橋絡したりすれば結氷表面は
却つて減少し、冷水供給のための熱交換率が低下
し、負荷の変動に対する追従性も低下する。また
冷却管面に成長する結氷厚の検出、測定精度を高
めることは難しく運転制御の誤動作などが生じた
場合の過剰凍結のための冷却管や、蓄熱槽の損傷
は皆無とは云い難い。
他の方法として水滴カプセルによつて生ずる蓄
冷熱装置については水より氷の相変態時の体積膨
脹によつて生ずるカプセル破損の懸念、運転中に
おけるカプセルと冷却水との熱交換、カプセル内
の結氷の姿態、結氷量に対する蓄冷熱装置の運転
制御、保護等の点が明らかでないため、その活用
が阻まれていたものである。
冷熱装置については水より氷の相変態時の体積膨
脹によつて生ずるカプセル破損の懸念、運転中に
おけるカプセルと冷却水との熱交換、カプセル内
の結氷の姿態、結氷量に対する蓄冷熱装置の運転
制御、保護等の点が明らかでないため、その活用
が阻まれていたものである。
周知のように水より氷の相変態時の潜熱の活用
が蓄冷熱装置の本質的なものであるが、同時に相
変態時の氷の密度は0.917であるから、その被体
積は1.0905となり、体積膨張が行われる。氷の圧
縮力は極めて大きな値なので、結氷時には普通の
容器がこれに耐えることが出来ず、これに追従す
るか、追従できないときは破損してしまう。前述
の冷水製造用の水冷却器の制御の誤動作などで発
生する破裂事故はこれによるものである。カプセ
ルの弾性比例限界が氷の体積膨張より仮りに大き
な値であつても、結氷、融氷が繰返して行われる
場合には融氷部分に融けた水が入り込み結氷し、
遂には容器の弾性比例限界を越して容器を破壌し
てしまうことになる。
が蓄冷熱装置の本質的なものであるが、同時に相
変態時の氷の密度は0.917であるから、その被体
積は1.0905となり、体積膨張が行われる。氷の圧
縮力は極めて大きな値なので、結氷時には普通の
容器がこれに耐えることが出来ず、これに追従す
るか、追従できないときは破損してしまう。前述
の冷水製造用の水冷却器の制御の誤動作などで発
生する破裂事故はこれによるものである。カプセ
ルの弾性比例限界が氷の体積膨張より仮りに大き
な値であつても、結氷、融氷が繰返して行われる
場合には融氷部分に融けた水が入り込み結氷し、
遂には容器の弾性比例限界を越して容器を破壌し
てしまうことになる。
「課題を解決する為の技術手段」
本発明はこれらの点に鑑み行われたカプセルを
使用した蓄冷熱装置であり、その特徴とする所
は、 水を封入したカプセル群をブライン液中に浸漬
けし、該カプセルに封入した水の氷潜熱を利用し
た蓄冷熱装置において、 前記カプセルを脱気させた水を封入した弾性カ
プセルで形成すると共に、該カプセルの少なくと
も一のカプセルのブライン液に対する相対比重を
検出する手段と、水に対する前記ブライン液の比
重を検出する手段を設け、前記両検出手段よりの
出力に基づいてカプセル秤量値を演算し、該該秤
量値の変化により前記蓄冷熱槽の運転制御を行な
うように構成した蓄冷熱装置を提案する。
使用した蓄冷熱装置であり、その特徴とする所
は、 水を封入したカプセル群をブライン液中に浸漬
けし、該カプセルに封入した水の氷潜熱を利用し
た蓄冷熱装置において、 前記カプセルを脱気させた水を封入した弾性カ
プセルで形成すると共に、該カプセルの少なくと
も一のカプセルのブライン液に対する相対比重を
検出する手段と、水に対する前記ブライン液の比
重を検出する手段を設け、前記両検出手段よりの
出力に基づいてカプセル秤量値を演算し、該該秤
量値の変化により前記蓄冷熱槽の運転制御を行な
うように構成した蓄冷熱装置を提案する。
次に本発明を概略的に説明する。
カプセルに充填される水については気泡などは
勿論、水中に溶存する空気や他のガスを真空ポン
プなどで脱気することが望ましく、このような水
をカプセルに完全に充満させて後にカプセルに密
封する事により、カプセル内の水が氷に、又氷が
水に夫々変化する際の比重測定を精度よく行なう
事が出来る。
勿論、水中に溶存する空気や他のガスを真空ポン
プなどで脱気することが望ましく、このような水
をカプセルに完全に充満させて後にカプセルに密
封する事により、カプセル内の水が氷に、又氷が
水に夫々変化する際の比重測定を精度よく行なう
事が出来る。
又、カプセルは任意の形状、多面体であつても
差支はなく、その表面積の最も小さな形状は球状
カプセルとなり、そのものの容積対内容積の比よ
りみれば最も経済的型状である。これを例に採れ
ば球状カプセル構成の材質の線膨脹は 3√1.0905
＝1.0293以上であれば差支えない。
差支はなく、その表面積の最も小さな形状は球状
カプセルとなり、そのものの容積対内容積の比よ
りみれば最も経済的型状である。これを例に採れ
ば球状カプセル構成の材質の線膨脹は 3√1.0905
＝1.0293以上であれば差支えない。
又カプセルの材質は熱伝導の良い弾性材とすれ
ば金属カプセルとなるが、低温度で硬化変質のな
い樹脂であつても差支はない。このようにして作
られたカプセルは弾性を有するために結氷、融氷
の繰返しが行われる過程で、融氷された部分に融
けた水が他から新たに入り込むようなことはカプ
セル内では融氷が全表面で行われ、水が充満され
ているので、そのような事は行われない。即ちカ
プセルの結氷、融氷の繰返しが幾度も行われても
相変態による体積膨脹以上の膨脹はあり得ないの
で、カプセル破損は起り得ない。
ば金属カプセルとなるが、低温度で硬化変質のな
い樹脂であつても差支はない。このようにして作
られたカプセルは弾性を有するために結氷、融氷
の繰返しが行われる過程で、融氷された部分に融
けた水が他から新たに入り込むようなことはカプ
セル内では融氷が全表面で行われ、水が充満され
ているので、そのような事は行われない。即ちカ
プセルの結氷、融氷の繰返しが幾度も行われても
相変態による体積膨脹以上の膨脹はあり得ないの
で、カプセル破損は起り得ない。
カプセルは前述のように構成されるので、結
氷、融氷の過程における体積変化即ちカプセル外
径変化を直接実測を行つてもよいが、液ブライン
中にカプセルは浸漬されて熱交換が行われるの
で、浸漬中のカプセルの代表的な標準カプセルの
液ブラインに対する相対比重を検出する手段と、
水に対する前記ブライン液の比重を検出する手段
を設け、前記両検出手段よりの出力に基づいてカ
プセル秤量値、より具体的にはカプセル内の水
（氷）の比重を演算し、該比重よりカプセル内の
（氷）の融氷状態若しくは結氷状態を求め、その
状態に対応させて前記蓄冷熱槽の運転制御を行な
えば前記した従来技術における欠点が解消され
る。
氷、融氷の過程における体積変化即ちカプセル外
径変化を直接実測を行つてもよいが、液ブライン
中にカプセルは浸漬されて熱交換が行われるの
で、浸漬中のカプセルの代表的な標準カプセルの
液ブラインに対する相対比重を検出する手段と、
水に対する前記ブライン液の比重を検出する手段
を設け、前記両検出手段よりの出力に基づいてカ
プセル秤量値、より具体的にはカプセル内の水
（氷）の比重を演算し、該比重よりカプセル内の
（氷）の融氷状態若しくは結氷状態を求め、その
状態に対応させて前記蓄冷熱槽の運転制御を行な
えば前記した従来技術における欠点が解消され
る。
「実施例」
以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示的
に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されて
いる構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置
などは特に特定的な記載がない限りは、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。
に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されて
いる構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置
などは特に特定的な記載がない限りは、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。
このカプセル比重計測装置の一例を第１図に示
す。第２図は結氷、融氷の徳性曲線の一例、第３
図は蓄冷熱装置の制御の系統図を示す。
す。第２図は結氷、融氷の徳性曲線の一例、第３
図は蓄冷熱装置の制御の系統図を示す。
第１図において１は水を充満し密封した結氷検
出球状カプセル、２は液ブライン、３はカプセル
重量釣合ばね、４はバネ指標検出用鉄心、５は励
磁線輪、６は線輪導線とした球状カプセル比重計
測装置である。第２図のａは液ブラインの冷却経
過時間Ｔに対するカプセル内の結氷、融氷量Ｖの
変化を示す曲線、ｂはａに対するカプセル内の温
度ｔと冷却経過時間Ｔの変化曲線で、前記球状カ
プセル比重計測装置による実測置の一例である。
出球状カプセル、２は液ブライン、３はカプセル
重量釣合ばね、４はバネ指標検出用鉄心、５は励
磁線輪、６は線輪導線とした球状カプセル比重計
測装置である。第２図のａは液ブラインの冷却経
過時間Ｔに対するカプセル内の結氷、融氷量Ｖの
変化を示す曲線、ｂはａに対するカプセル内の温
度ｔと冷却経過時間Ｔの変化曲線で、前記球状カ
プセル比重計測装置による実測置の一例である。
ａ図は冷却経過時間Ｔに対するカプセル内部の
結氷量Ｖが増加している状態、更に冷却水使用時
のカプセル内での融氷状態が明らかに示されてい
る。ｂはａの状態が進行しているときのカプセル
内の温度ｔの変化である。ｓ点は結氷時のカプセ
ル内で生ずる水の過冷却現象が現れたものであ
る。第３図において７はブライン比重測定用の球
状浮子、８は球状浮子による検出部、９は前記ブ
ライン比重検出部導線、１０は比重検出演算装
置、１１は蓄冷熱槽、１２は蓄冷熱用弾性球状カ
プセル、１３は冷却装置、１４は液ブライン冷却
管、１５は空気冷却器、１６は液ブライン循環ポ
ンプである。
結氷量Ｖが増加している状態、更に冷却水使用時
のカプセル内での融氷状態が明らかに示されてい
る。ｂはａの状態が進行しているときのカプセル
内の温度ｔの変化である。ｓ点は結氷時のカプセ
ル内で生ずる水の過冷却現象が現れたものであ
る。第３図において７はブライン比重測定用の球
状浮子、８は球状浮子による検出部、９は前記ブ
ライン比重検出部導線、１０は比重検出演算装
置、１１は蓄冷熱槽、１２は蓄冷熱用弾性球状カ
プセル、１３は冷却装置、１４は液ブライン冷却
管、１５は空気冷却器、１６は液ブライン循環ポ
ンプである。
次にこの運転について述べる。
蓄冷熱槽１１内には結氷検出球状カプセル１、
ブライン比重測定球状浮子７が液ブライン２に浸
漬され、これらの浮子の浮沈は前記検出部３，
４，５及び８から第２図特性曲線のような出力と
し、比重検出演算装置１０に入力され、その演算
結果より蓄冷熱槽１１内の蓄冷熱用弾性球状カプ
セル１２内に結氷されている全結氷量が検出され
る。このような制御系を有する蓄熱槽１は冷却装
置１３でブライン冷却管１４を介して液ブライン
２が零度以下に冷却され、前記弾性球状カプセル
１２内に充満された水は凍結する。水の凍結され
る間はその温度は零度を保持し、潜熱としてカプ
セル内に結氷状態で蓄熱され、その結氷量は前記
比重検出装置１０で検出される。この出力で冷却
装置１３の運転開始、停止などの制御が行われ
る。例えば翌日の気象条件の推定により空気冷却
器１５の蓄冷熱の必要量に基き、予め結氷させて
置くことにより、極めて経済的な運転を容易に行
うことが出来るものである。
ブライン比重測定球状浮子７が液ブライン２に浸
漬され、これらの浮子の浮沈は前記検出部３，
４，５及び８から第２図特性曲線のような出力と
し、比重検出演算装置１０に入力され、その演算
結果より蓄冷熱槽１１内の蓄冷熱用弾性球状カプ
セル１２内に結氷されている全結氷量が検出され
る。このような制御系を有する蓄熱槽１は冷却装
置１３でブライン冷却管１４を介して液ブライン
２が零度以下に冷却され、前記弾性球状カプセル
１２内に充満された水は凍結する。水の凍結され
る間はその温度は零度を保持し、潜熱としてカプ
セル内に結氷状態で蓄熱され、その結氷量は前記
比重検出装置１０で検出される。この出力で冷却
装置１３の運転開始、停止などの制御が行われ
る。例えば翌日の気象条件の推定により空気冷却
器１５の蓄冷熱の必要量に基き、予め結氷させて
置くことにより、極めて経済的な運転を容易に行
うことが出来るものである。
以上は結氷検出球状カプセルとして代表的な標
準カプセルによる全結氷量を演算、検出した例に
ついて述べたが、全カプセルより結氷量の検出、
測定の行えることはいうまでもない。
準カプセルによる全結氷量を演算、検出した例に
ついて述べたが、全カプセルより結氷量の検出、
測定の行えることはいうまでもない。
「効果」
本発明は以上のように弾性カプセル内に充填し
た水の潜熱を利用した蓄冷熱装置であるために、
その蓄冷熱量は極めて大きく、カプセルを使用し
ても結氷時の破損を行われることがなく、凍結、
融氷の行われる面と凍結面とが同一であり、温度
勾配は小さくてもよく、従つて冷却温度を大きく
低下させる必用もなく、冷却装置の運転効率がよ
く、結氷、融氷の検出にヒステリシスの生じるこ
とがないので、結氷状態の検出精度も高く、運転
制御が容易である。また保護の見地よりは基本的
なフエール・セーフ型で運転は安全に行うことが
出来る。等の種々の著効を有す。
た水の潜熱を利用した蓄冷熱装置であるために、
その蓄冷熱量は極めて大きく、カプセルを使用し
ても結氷時の破損を行われることがなく、凍結、
融氷の行われる面と凍結面とが同一であり、温度
勾配は小さくてもよく、従つて冷却温度を大きく
低下させる必用もなく、冷却装置の運転効率がよ
く、結氷、融氷の検出にヒステリシスの生じるこ
とがないので、結氷状態の検出精度も高く、運転
制御が容易である。また保護の見地よりは基本的
なフエール・セーフ型で運転は安全に行うことが
出来る。等の種々の著効を有す。
第１図はカプセル比重計測装置の一例、第２図
は結氷、融氷の特性曲線の一例、第３図は蓄冷熱
装置の制御の系統図で１：結氷検出球状カプセ
ル、２：液ブライン、７：ブライン比重測定球状
浮子、１０：比重検出演算装置、１１：蓄冷熱
槽、１２：蓄冷熱用弾性球状カプセル、１３：冷
却装置、１４：液ブライン冷却管、１５：空気冷
却器、１６：液ブライン循環ポンプ。
は結氷、融氷の特性曲線の一例、第３図は蓄冷熱
装置の制御の系統図で１：結氷検出球状カプセ
ル、２：液ブライン、７：ブライン比重測定球状
浮子、１０：比重検出演算装置、１１：蓄冷熱
槽、１２：蓄冷熱用弾性球状カプセル、１３：冷
却装置、１４：液ブライン冷却管、１５：空気冷
却器、１６：液ブライン循環ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水を封入したカプセル群をブライン液中に浸
漬けし、該カプセルに封入した水の氷潜熱を利用
した蓄冷熱装置において、 前記カプセルを脱気させた水を封入した弾性カ
プセルで形成し、 該カプセルの少なくとも一のカプセルと、ブラ
イン液中に位置する浮子を夫々連結部材を介して
ブライン液上に位置する比重検出演算装置の検出
部に連結して、 該検出部よりブライン液に対する相対比重と、
水に対する前記ブライン液の比重を夫々検出して
その検出値に基づいて前記比重検出演算装置で前
記カプセルの秤量値を演算し、 該秤量値の変化に対応させて前記蓄冷熱槽の冷
却運転を行なうように構成した事を特徴とする蓄
冷熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17632183A JPS6069470A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | カプセルを利用した蓄冷熱槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17632183A JPS6069470A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | カプセルを利用した蓄冷熱槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6069470A JPS6069470A (ja) | 1985-04-20 |
| JPH0377433B2 true JPH0377433B2 (ja) | 1991-12-10 |
Family
ID=16011535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17632183A Granted JPS6069470A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | カプセルを利用した蓄冷熱槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6069470A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6383564A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | 東洋エンジニアリング株式会社 | フリゴリ−蓄積装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5945903B2 (ja) * | 1981-01-23 | 1984-11-09 | 株式会社前川製作所 | 結氷量測定装置 |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP17632183A patent/JPS6069470A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6069470A (ja) | 1985-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Asfia et al. | An experimental study of natural convection in a volumetrically heated spherical pool bounded on top with a rigid wall | |
| Ahlberg et al. | The heat capacities of benzene, methyl alcohol and glycerol at very low temperatures | |
| Bendell et al. | Heat transfer and ice-melting in ambient water near its density extremum | |
| CN117990889B (zh) | 一种确定非饱和土未冻水含量的方法 | |
| JPH0377433B2 (ja) | ||
| CN120706109A (zh) | 一种基于非热平衡态模型的低温液体储罐压力预测方法 | |
| CN212028675U (zh) | 一种防冻截止阀 | |
| JPS63161390A (ja) | 蓄熱器 | |
| Hakuraku et al. | Thermal design and tests of a subcooled superfluid helium refrigerator | |
| JPS6014240B2 (ja) | 低温液化ガス用地下貯槽 | |
| Brewster et al. | The effects of supercooling and freezing on natural convection in seawater | |
| CN112834559B (zh) | 一种可考虑温度梯度的岩石冻融循环实验装置 | |
| JPH02677Y2 (ja) | ||
| JPS5844194B2 (ja) | チクレイリヨウ マタハ チクネツリヨウソクテイホウホウ | |
| CN209416461U (zh) | 用于蓄冰设备的冰量检测装置 | |
| CN114877548A (zh) | 一种低温环境下仪表热保护装置 | |
| JPS60134175A (ja) | 弾性カプセルによる冷蓄熱槽の結氷量センサ− | |
| JP2569654B2 (ja) | 蓄熱装置 | |
| CN115979038B (zh) | 一种深海相变储热储冷装置及其操作方法 | |
| SU1735681A1 (ru) | Лед ной холодоаккумул тор | |
| JPH01159572A (ja) | 蓄冷剤 | |
| Chellaiah et al. | Melting of ice-aluminum balls system | |
| Hata et al. | Critical heat flux on a flat plate in a pool of subcooled liquid helium | |
| SU1263978A2 (ru) | Стенд дл заправки тепловых труб теплоносителем | |
| Liebenberg et al. | Chilldown and storage losses of large liquid hydrogen storage dewars |