JPH05180468A

JPH05180468A - 氷蓄熱装置

Info

Publication number: JPH05180468A
Application number: JP35762491A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamashita; 下孝山; Junta Hirata; 田順太平
Original assignee: Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-23
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2679503B2

Abstract

(57)【要約】【目的】空調機に供給する解氷水の温度を安定させるこ
とができると共に、急激な空調負荷の増加にも対応でき
る氷蓄熱装置を提供する【構成】伝熱コイル２２と熱交換器４０との間をブライ
ンが循環できるように配管し、解氷運転時、ブラインが
解氷用熱媒となるようにした。即ち、伝熱コイル２２表
面に形成された氷２３で冷却された伝熱コイル２２内の
ブラインは、熱交換器４０に送られ、空調機４８からの
解氷水３８と熱交換し、解氷水３８を冷やす一方、ブラ
インは昇温して伝熱コイル２２に戻り、再び伝熱コイル
２２に付着した氷２３と熱交換し、氷２３を解氷する。
このことにより、解氷水３８が空調機４８、熱交換器４
０を経由して再び蓄熱槽２０に戻り伝熱コイル２２に形
成された氷２３を外表面から溶かす従来の解氷に加え、
氷２３を伝熱コイル２２内部からも溶かすことができる
ので、解氷効率の向上が図れ、安定した温度の解氷水を
空調器４８に送ることができると共に、急激な空調負荷
の増加にも対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱装置に係り、製
氷運転時には冷凍機に接続された伝熱管にブラインを流
して蓄熱槽内の水を製氷し、解氷運転時には解氷水を空
調機へ送ると共に、空調機で熱交換した解氷水を蓄熱槽
に戻す氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力需要は、昼間と夜間とで相当な開き
があり、電力会社では昼間と夜間との電力使用量の平準
化が大きな課題となっている。この為、夜間電力料金を
引下げ、夜間電力の有効利用を奨励している。このよう
な背景から、夜間に製氷し、昼間の空調用冷熱源に当て
る氷蓄熱装置が脚光を浴び、各種の氷蓄熱装置が検討さ
れた。

【０００３】その中でも、スタティック型のアイス─オ
ン─コイル方式のものが広く用いられている。従来、こ
の種の氷蓄熱装置は、図２に示すように、蓄熱槽１内に
満たされた水中に埋没するように伝熱コイル２が設置さ
れている。この伝熱コイル２の出口からブラインポンプ
３、配管５を介して冷凍機４の入口に接続され、更に、
冷凍機４の出口から三方弁１５Ａに接続され、一方は、
配管６を介して前記伝熱コイル２の入口に、他方は、熱
交換器１４、配管７を介して、ブラインポンプ３の入口
に、配管５で接続されている。

【０００４】一方、蓄熱槽１の低部から解氷水ポンプ
７、配管９を介して空調機８入口に接続され、空調機８
出口から熱交換器１４、配管１１を介して三方弁１５Ｂ
に接続され、一方は、蓄熱槽１上方の散水機１０に、他
方は、配管１６を介して、解氷水ポンプ７の入口に、配
管９で接続されている。次に、このような構成の氷蓄熱
装置の作用を説明すると、製氷運転は、電力費の安価な
夜間に行われ、伝熱コイル２中のブラインは、ブライン
ポンプ３で冷凍機４に送られ、冷凍機４で冷却され三方
弁１５Ａ、配管６を介して伝熱コイル２に戻される。こ
の循環を繰返すことにより、伝熱コイル２表面の水は製
氷され、次第に伝熱コイル２表面に氷１２の層が同心円
状に形成される。

【０００５】一方、解氷運転は昼間、空調機８の稼働に
伴い行われ、蓄熱槽１の解氷水１３は、解氷水ポンプ７
で空調機８に送られ、空調機８で図示していない空調空
気と熱交換され、空調空気を冷却し、解氷水１３は昇温
された後、熱交換器１４、三方弁１５Ｂを介して、一部
が散水機１０から再び蓄熱槽１に戻され、他は配管１６
を介して解氷水ポンプ７に戻る。この時、三方弁１５Ｂ
の開度により、空調機８入口の解氷水温度が設定温度に
合うように制御されている。

【０００６】この解氷水循環により設定温度が維持され
るまで冷凍機４を稼働せずに空調機８で空調用冷風を発
生させることができる。また、設定温度が維持されなく
なると、冷凍機４を起動させ、冷凍機４の出口から、三
方弁１５Ａ、熱交換器１４、配管７を介し、更に、ブラ
インポンプ３、配管５を介して、冷凍機４の入口に戻さ
れる。これにより、解氷水１３と上記ブラインが熱交換
器１４で熱交換するようになる。

【０００７】上記した従来の氷蓄熱装置は、解氷運転
時、散水機１０から蓄熱槽１に戻る解氷水１３が、伝熱
コイル２の氷１２全体に均一に散布されない為、氷１２
の溶けむらが生じ、解氷効率が悪いという欠点がある。
以上の欠点を解消する為に、図には示していないが次の
ような多槽型の従来の氷蓄熱装置が提案されている。

【０００８】即ち、複数の水入り蓄熱槽と１つの空蓄熱
槽が設置され、夜間、冷凍機を運転して複数の水入り蓄
熱槽の水を製氷しておく。そして昼間、空調機の運転に
伴い、複数の蓄熱槽の中の１つの蓄熱槽の解氷水が、空
調機に送られ、空調機で空調空気と熱交換された後、空
の蓄熱槽に送られる。そして、前記使用中の蓄熱槽の水
位が一定のレベルまで下がると、前記使用中の蓄熱槽内
に設置された水位計からの信号により、空調機へ供給さ
れる解氷水がストップし、別の蓄熱槽の解氷水が空調機
に送られる。そして、空調機で熱交換された解氷水は、
最初に使用した蓄熱槽に送られる。この時、氷の層を有
し水面上に曝された状態の伝熱コイルと解氷水が直接接
触するので、解氷効率が良くなる。この操作を複数の蓄
熱槽で順に行うことにより安定した温度の解氷水を空調
機に供給することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来の氷蓄熱装置は、前でも触れたように次のよ
うな欠点がある。即ち、散水機１０から蓄熱槽１に戻る
解氷水１３は、伝熱コイル２の氷１２全体に散布されな
いので、解氷水１３が再び蓄熱槽１から出るまでの間に
伝熱コイル２表面の氷１２に接触せずに通過したり、逆
に解氷水１３が停滞し、氷１２の溶けやすい部分と溶け
にくい部分が生じたりして、伝熱コイル２表面の氷１２
があるにもかかわらず、空調機８に送る解氷水１３の温
度が上昇し、安定しない。

【００１０】また、急激な空調負荷の増加や短時間で冷
熱を取出したい場合、解氷水１３の循環量を上げて対応
しなくてはならずポンプ容量、配管スペースの増大等を
必要とし設備費増の要因となる。一方、複数の蓄熱槽を
備えた従来の氷蓄熱装置は、前記従来の氷蓄熱装置の欠
点を解消しているものの、複数の蓄熱槽を備え、配管も
多くなり設備費の増大を招くと共に、設置スペースがか
なり大きくなることから都市部で要望されている省スペ
ースタイプという点で問題がある。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、空調機に供給する解氷水の温度を安定させるこ
とができると共に、急激な空調負荷の増加にも対応でき
る氷蓄熱装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、蓄熱槽に満たされた水の中に埋没するように
設置された伝熱コイルと、伝熱コイルを循環するブライ
ンを冷却する冷凍機と、伝熱コイル出口と冷凍機入口及
び冷凍機出口と伝熱コイル入口との間をブラインが循環
するように配設された配管及びブラインポンプと、を備
えた製氷装置と、蓄熱槽の解氷水と熱交換する空調機
と、蓄熱槽の解氷水出口と空調機の解氷水入口及び空調
機の解氷水出口と蓄熱槽の解氷水入口との間を解氷水が
循環するように配設された配管及び解氷水ポンプと、を
備えた解氷装置と、上記ブラインと上記解氷水が熱交換
する熱交換器と、から成る氷蓄熱装置に於いて、解氷運
転時、伝熱コイルと熱交換器との間をブラインが循環す
るように配管を配設し、ブラインが解氷用熱媒となるこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、解氷運転時、伝熱コイルと熱
交換器との間をブラインが循環し、ブラインを解氷用熱
媒とした。この作用を説明すると、解氷運転時、蓄熱槽
の伝熱コイル表面に形成された氷で冷却された伝熱コイ
ル内のブラインは、ブラインポンプで熱交換器に送ら
れ、空調機からの解氷水と熱交換し、解氷水を冷やす一
方、ブラインは昇温して伝熱コイルに戻り、再び伝熱コ
イルに付着した氷と熱交換する。これを繰返すことによ
り、ブラインは、熱交換器で循環解氷水を冷やし、伝熱
コイルでは伝熱コイル内部から氷を溶かすことができ
る。

【００１４】このことにより、蓄熱槽の解氷水は空調
機、熱交換器を経由して再び蓄熱槽に戻り伝熱コイル周
囲に形成された氷を外表面から溶かす従来の解氷に加
え、伝熱コイル周囲に形成された氷を伝熱コイル内部か
らも溶かすことができるので、解氷効率の向上が図れ、
安定した温度の解氷水を空調機に送ることができると共
に、急激な空調負荷の増加にも対応できる。

【００１５】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る氷蓄熱装
置の好ましい実施例について詳説する。先ず、図１に於
いて製氷装置の構成を説明すると、水が満たされた蓄熱
槽２０内には伝熱コイル２２が埋没されるように設置さ
れ、伝熱コイル２２両端は蓄熱槽２０外にでている。前
記伝熱コイル２２のブライン出口側から三方弁２４Ａ、
ブラインポンプ２６、三方弁２４Ｂを介してヒートポン
プ２８入口に配管３０で接続されている。

【００１６】また、ヒートポンプ２８出口から十字ジョ
イント３６Ａ、二方弁３２Ａ、十字ジョイント３６Ｂを
介して前記伝熱コイル２２入口に配管３４で接続されて
いる。次に解氷装置の構成を説明すると、前記ヒートポ
ンプ２８出口配管は十字ジョイント３６Ａで二方に分岐
し、一方は、ヒートポンプ２８入口の三方弁２４Ｂに接
続され、他方は、ブラインと解氷水３８を熱交換する熱
交換器４０の入口に配管４３で接続されている。

【００１７】更に、前記伝熱コイル２２入口配管も十字
ジョイント３６Ｂで二方に分岐し、一方は、伝熱コイル
２２出口の三方弁２４Ａに接続され、他方は、二方弁３
２Ｂを介して前記熱交換器４０の出口に配管４４で接続
されている。一方、蓄熱槽２０内低部から解氷水ポンプ
４６を介して空調器４８に配管５０で接続され、空調機
４８出口から前記熱交換器４０の入口に配管５２で接続
されている。また、熱交換器４０の出口配管５４は三方
弁２４Ｃで二方に分岐し、一方は、解氷水ポンプ４６の
入口に配管５８で接続され、他方は蓄熱槽２０上方の散
水機６０に配管６２で接続されている。

【００１８】次に、このような構成の氷蓄熱装置の作用
を説明すると、製氷運転時、伝熱コイル２２出口の三方
弁２４Ａはブラインが伝熱コイル２２出口からブライン
ポンプ２６側へ流れるようにし、ヒートポンプ２８入口
側の三方弁２４Ｂはブラインポンプ２６からヒートポン
プ２８に流れるようにする。また、ヒートポンプ２８出
口から伝熱コイル２２入口への二方弁３２Ａを開け、熱
交換器４０出口から伝熱コイル２２入口への二方弁３２
Ｂを閉じておく。

【００１９】これによりヒートポンプ２８で冷却された
ブラインは、伝熱コイル２２とヒートポンプ２８の間を
循環し伝熱コイル２２表面付近の水を冷却し製氷する。
電力費が安価な夜間に製氷運転を行い、伝熱コイル２２
表面に氷２３の層を形成しておく。次に解氷運転時につ
いて説明すると、解氷運転時前にヒートポンプ２８入口
側の三方弁２４Ｂは、ブラインがブラインポンプ２６か
ら熱交換器４０に流れるようにし、熱交換器４０から伝
熱コイル２２入口への二方弁３２Ｂを開け、ヒートポン
プ２８から伝熱コイル２２への二方弁３２Ａを閉じてお
く。

【００２０】空調機の運転に伴い解氷水ポンプ４６が稼
働し、蓄熱槽２０の解氷水３８は空調機４８に送られ図
示していない空調空気との熱交換を行ない、空調空気を
冷却し、解氷水３８は昇温する。昇温した解氷水３８は
熱交換器４０を通り、一部が解氷水ポンプ４６入口へ流
れ、他は散水機６０から蓄熱槽２０に戻る。この時、三
方弁２４Ｃの開度により、空調機４８入口の解氷水温度
が設定温度に合うように制御されている。

【００２１】以上の作用は、空調機４８の負荷が少なく
解氷水１３の冷熱量も少なくてよい時のケースで、伝熱
コイル２２に付着した氷２３を外表面から解氷する従来
の氷蓄熱装置の解氷であるが、急激な空調負荷の増加あ
るいは氷２３があるにもかかわらず、空調機４８に送る
解氷水３８の温度が上昇し、安定しないケースでは、本
発明の氷蓄熱装置の解氷は次のように行う。

【００２２】即ち、従来の解氷運転を行いながら、冷凍
機２８を停止したままブラインを伝熱コイル２２と熱交
換器４０との間を循環させる。これにより伝熱コイル内
のブラインは、伝熱コイル２２表面に形成された氷２３
で冷却され、ブラインポンプ２６で熱交換器４０に送ら
れ、熱交換器４０で循環解氷水３８と熱交換し、解氷水
３８を冷やす。一方ブラインは昇温して伝熱コイル２２
に戻り、再び伝熱コイル２２に形成された氷２３と熱交
換する。これを繰返すことにより、ブラインは、熱交換
器４０で循環解氷水３８を冷やし、伝熱コイル２２では
伝熱コイル２２内部から氷２３を溶かすことができる。
即ち、ブラインを解氷用熱媒として用いるのである。

【００２３】これにより、解氷運転時、循環解氷水３８
で伝熱コイル２２に形成された氷２３を外表面から解氷
する従来の解氷に加え、ブラインで伝熱コイル２２内部
からも解氷できる為、循環解氷水３８温度の安定化及び
急激な空調負荷の増加にも対応できる。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明に係る氷蓄
熱装置によれば、解氷運転時、伝熱コイルと熱交換器と
の間をブラインが循環できるように配管し、ブラインが
解氷用熱媒となるので、伝熱コイル表面に形成された氷
を伝熱コイル内部から解氷することができ、伝熱コイル
表面に形成された氷を外表面から解氷する従来の解氷と
併せ循環解氷水温度の安定化及び急激な空調負荷の増加
にも対応できる。

【００２５】また、ブリッジング防止用の運転とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る氷蓄熱装置の実施例を示す構成図

【図２】従来の氷蓄熱装置の実施例を示す構成図

【符号の説明】

２０…蓄熱槽２２…伝熱コイル２６…ブラインポンプ２８…ヒートポンプ３８…解氷水４０…熱交換器４６…解氷水ポンプ４８…空調機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄熱槽に満たされた水の中に埋没するよう
に設置された伝熱コイルと、伝熱コイルを循環するブラインを冷却する冷凍機と、伝熱コイル出口と冷凍機入口及び冷凍機出口と伝熱コイ
ル入口との間をブラインが循環するように配設された配
管及びブラインポンプと、を備えた製氷装置と、蓄熱槽の解氷水と熱交換する空調機と、蓄熱槽の解氷水出口と空調機の解氷水入口及び空調機の
解氷水出口と蓄熱槽の解氷水入口との間を解氷水が循環
するように配設された配管及び解氷水ポンプと、を備え
た解氷装置と、上記ブラインと上記解氷水が熱交換する熱交換器と、か
ら成る氷蓄熱装置に於いて、解氷運転時、伝熱コイルと熱交換器との間をブラインが
循環するように配管を配設し、ブラインが解氷用熱媒と
なることを特徴とする氷蓄熱装置。