JPH0763377A - 蓄氷槽からの冷水取り出し方法及び蓄氷槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定的に低温冷水を取り出すことができる蓄
氷槽からの冷水取り出し方法を提供することにある。 【構成】 蓄氷槽１１に蓄えられたシャーベット状の氷
ａ11を、その高さの少なくとも３割以上を冷水８の水面
上に露出させ、前記水面上に露出したシャーベット状の
氷に水５を散水し、前記シャーベット状の氷を融解させ
て冷水８を取り出す。又、蓄氷槽１１の最高水位よりも
上の構造を軽構造とした。 【効果】 冷房運転時に蓄氷槽１１から４℃以下の冷水
を取り出すことができ、又、蓄氷槽１１の据え付けも簡
便なので、製造コストを下げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】空調用の熱源を冷熱として蓄えて
おく氷蓄熱システムの運転方法にかかり、特に蓄氷槽か
ら低温の冷水を取り出す冷水取り出し方法及びその方法
に用いられる蓄氷槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】以前より行われていた水蓄熱に代わって
近年は、夜間電力で冷凍機を駆動して水を凍らせて、昼
間の冷房運転時に必要な冷熱を氷の形で蓄える氷蓄熱方
式が稼働されるようになってきた。この様に氷の形で冷
熱の蓄熱を行えば、水の固液相変態時の潜熱を利用でき
るので小型の蓄熱槽でも多量の冷熱を蓄えられ、冷暖房
システム装置全体の小型化に寄与できるので、占有面積
の小規模化、低コスト化等に有利である。

【０００３】この様な氷蓄熱方式には製氷方法の相違に
より、いわばソリッド状の氷塊を作製するソリッド方式
と、水を過冷却してシャーベット状の氷・水スラリーを
作製する過冷却水型リキッド方式等があり、大規模設備
ではその保守管理及び氷充填率の観点や、添加剤が不要
な利点等から後者の過冷却水型氷蓄熱方式が主流となっ
ている。

【０００４】しかしながらかかる過冷却水型氷蓄熱シス
テムの氷蓄積時の状態に着目し氷充填率の向上等を図っ
たものはあったが、冷房運転時の冷水取り出し方法に関
する研究は多くは成されていなかった。そのため、負荷
が重くなって冷水取り出し量が増加すると所定温度の冷
水が得られない場合があり、問題となっていた。

【０００５】一方、充分に低い温度の冷水を得たい場合
には、氷と水とが接触している時間を長くとる必要があ
り、そのため冷房運転時の蓄氷槽内に張られる水の水位
が上昇するので、大きな蓄氷槽を必要とした。従って、
蓄氷槽の製造コスト上昇の要因となっていた他、蓄氷槽
の据え付け作業の負担が大きく、解決が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不利、不便に鑑みて創作されたもので、その目的は、
安定的に低温冷水を取り出すことができる蓄氷槽からの
冷水取り出し方法と、その冷水取り出し方法の実施に供
することができる、安価で取り付け容易な蓄氷槽を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、冷熱源となる氷を蓄える蓄氷
槽と、前記蓄氷槽に水を散水する散水ノズルを有し、前
記蓄氷槽から冷水を取り出して冷房運転を行うユニット
を備えた過冷却水型氷蓄熱システムを使用した蓄氷槽か
らの冷水取り出し方法であって、前記蓄氷槽にはシャー
ベット状の氷を蓄え、冷房運転時には蓄氷槽内のシャー
ベット状の氷をその高さの少なくとも３割以上を冷水の
水面上に露出させ、前記水面上に露出したシャーベット
状の氷に水を散水し、前記シャーベット状の氷を融解さ
せて冷水を取り出すことを特徴とし、請求項２記載の発
明は、前記ユニットを複数備え、冷水取り出しに係るユ
ニットの蓄氷槽内の水を他のユニットの蓄氷槽に移動さ
せてシャーベット状の氷を水面上に露出させることを特
徴とし、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２
記載の発明に使用される蓄氷槽であって、冷房運転時の
蓄氷槽の冷水の水面の最高水位よりも上の構造を軽構造
とすることを特徴とする。

【０００８】

【作用】蓄氷槽に冷熱源となる氷を蓄え、これに水を散
水ノズルより散水すれば、前記氷と水とで熱交換が行わ
れて水の温度が下がって冷水を生じ、又はシャーベット
状氷の溶解が行われて水と混合して冷水を生じ、前記蓄
氷槽の底部にたまるので、この冷水をポンプで取り出す
ことができる。

【０００９】そして、前記蓄氷槽に蓄える氷にシャーベ
ット状のものを用い、冷房運転時には前記蓄氷槽内のシ
ャーベット状の氷をその高さの少なくとも３割以上を冷
水の水面上に露出させ、前記水面上に露出したシャーベ
ット状の氷に散水ノズルから水を散水すれば、水がシャ
ーベット状の氷の中を透過して氷と水との接触がよく行
われるので、氷の融解や熱移動が速やかに進行し、これ
により４℃以下の冷水を取り出すことができる。

【００１０】又、冷房運転時に冷水の水面を常に制御し
ているので、蓄氷槽内の水位が不用意に上昇せず、蓄氷
槽の最高水位よりも上の構造を軽構造とすることができ
る。

【００１１】

【実施例】図は、本発明に用いられる過冷却水型氷蓄熱
システムの一例を示す。

【００１２】図１はシャーベット状の氷を蓄積している
状態を示し、図２は冷房運転開始前の初期状態を示し、
図３は冷房運転時の状態を示している。

【００１３】図１を参照して、該過冷却水型氷蓄熱シス
テムは複数のユニットから構成されており、本図では、
ユニットａ1、ユニットａ2が図示されている。そして、
各ユニットａ1、ａ2は冷凍機ａ31、ａ32、ブラインポン
プａ81、ａ82、過冷却器ａ71、ａ72、解除分散板ａ21、
ａ22、蓄氷槽１１、１２、水循環ポンプａ51、ａ52を備
えており、割安な夜間電力を利用するために通常夜間に
おいて蓄氷運転を開始する。

【００１４】前記過冷却器ａ71、ａ72には通常シェル＆
チューブ型熱交換器が使用され、そのシェル側に冷凍機
ａ31、ａ32で冷却されたブラインをブラインポンプａ8
1、ａ82で流して、水循環ポンプａ51、ａ52の駆動によ
りチューブ内を流れる水を、該過冷却器ａ71、ａ72の出
口における温度が−２℃程度までなる様に過冷却し、過
冷却水ａ41、ａ42を得る。

【００１５】そして前記過冷却水ａ41、ａ42を解除分配
板ａ21、ａ22に放出して衝突させ、その衝撃で過冷却水
ａ41、ａ42の過冷却状態を解く。過冷却状態が解かれた
前記過冷却水ａ41、ａ42は相変化を起こして氷・水スラ
リー状態となるので、該氷・水スラリーを蓄氷槽１１内
に供給し、密度差により前記シャーベット状氷ａ11、ａ
12を蓄氷槽内の水面の上部に蓄積すると共に水ａ61、ａ
62を下面に集め、更に前記水ａ61、ａ62を前記水循環ポ
ンプａ51、ａ52により再度過冷却器ａ71、ａ72に導いて
再度過冷却状態に冷却して分配解除部ａ21、ａ22に放出
する過程を繰り返す。この様に、シャーベット状の氷ａ
11、ａ12の蓄積を継続して行い、該シャーベット状の氷
ａ11、ａ12が所定量蓄積したら蓄氷処理を停止して、冷
房運転が開始されるまで待機する。

【００１６】なお、前記シャーベット状の氷ａ11、ａ12
が所定量蓄積後は、その大部分を水面上に位置する様に
保っておけば、熱伝導現象により前記シャーベット状の
氷ａ11、ａ12に伝わる熱量を少なくすることができるの
で、氷のロスがなく、更に後述する冷房運転の初期状態
での水の移動作業が不要である点で本発明の実施に特に
好ましい。

【００１７】ユニットａ1の蓄氷槽１１とユニットａ2の
蓄氷槽１２とはポンプ６１を介してパイプにより接続さ
れ、複数のユニット間で水の移動ができる様に接続され
ている。冷熱取り出しを行うユニットをユニットａ1で
あるものとして冷房運転開始前の初期状態での処理を図
２を参照して説明する。

【００１８】該初期状態においては、冷熱取り出しユニ
ットａ1内のシャーベット状の氷ａ11の水面上に露出し
た部分の高さにより処理が異なる。

【００１９】前記シャーベット状の氷ａ11の高さの３割
以上、望ましくはそのほとんどが水面上に露出していた
場合にはそのまま冷房運転を開始する。

【００２０】一方、前記シャーベット状の氷ａ11の高さ
の３割以上が水面上に露出していなかった場合には、ポ
ンプ６１を動作させ、冷熱取り出しに係るユニットａ1
の蓄氷槽１１内のシャーベット状の氷ａ11をその高さの
少なくとも３割以上が水面上に露出する様に、前記ユニ
ットａ1の蓄氷槽１１内に存する冷水７を、他のユニッ
トａ2の蓄氷槽１２内に移動させてから冷房運転を開始
する。なお、前記他のユニットａ2は、未だ冷熱の取り
出しが行われていないユニットでも、既に冷熱の取り出
しが行われ、シャーベット状の氷ａ12が解けてしまって
いるユニットでも、あるいは冷水を一時保持するために
別途設けられた蓄氷を行わないユニットであっても良
い。

【００２１】冷房運転時には図３に示す如く、解氷用ポ
ンプ３を動作させ、前記冷熱取り出しに係るユニットａ
1のシャーベット状の氷ａ11に、散水ノズル４から還水
５を散水し、前記シャーベット状氷ａ11が溶融してでき
た冷水８を二次側熱交換器９に導いて図示しない負荷か
ら供給される二次側ブラインと熱交換を行わせ、温度が
上昇した還水５を再度散水ノズル４から散水する処理を
繰り返す。この様に、還水５を散水ノズル４から散水す
れば、前記シャーベット状の氷ａ11は溶解して還水と混
合されて冷水８を生じ、又は還水との熱交換が行われて
還水の温度が低下して冷水８を生じるので、冷水８を熱
交換器９に導くことにより冷熱を取り出すことができ
る。

【００２２】該冷房運転時には、蓄氷槽１１内のシャー
ベット状の氷ａ11をその高さの少なくとも３割以上を水
面上に露出させて運転する。この場合、蓄氷槽１１の底
面から前記シャーベット状の氷ａ11の上面までの高さを
ｈi、蓄氷槽１１の底面から前記水面までの高さをｈwと
すると、 (ｈi−ｈw)／ｈi≧０．３・ｈi …… (１) なる関係が成立する。この様に３割以上であるが、望ま
しくは７割以上、理想的には１０割を水面上に露出させ
て運転するとより効果的である。

【００２３】しかしながら冷房運転により、前記シャー
ベット状の氷ａ11は溶解し、前記冷水８の水面は運転に
つれて上昇する。そこで、上式(１)の関係が保存される
様に、余分な冷水は冷熱取り出しユニットａ1以外のユ
ニット又は別途冷水を保持するために設けられたユニッ
トに移動させ、上式(１)の関係が保たれるようにする。

【００２４】この様に、(１)式が成立するように冷水８
の水面の高さｈwの制御を行えば、水面上には常にシャ
ーベット状の氷ａ11が露出するので、この部分に直接還
水５を散布することができるので、シャーベット状の氷
ａ11に直接散布された還水は、シャーベット状の氷ａ11
の内部を透過して、還水と氷との接触がよく行われ、氷
の溶解や熱移動が速やかに進行し、これにより冷水８の
温度を４℃以下にすることができる。

【００２５】又、水面８の高さｈwの制御が常に行われ
るので、水面が不用意に上昇することはなく、これによ
り、前記蓄氷槽１１は、前記水面の最高水位よりも下の
構造を鉄筋コンクリート、鋼板製槽、地面に掘った穴の
周囲にビニールシートを張ったもの等の重構造３１とし
ておけば足り、その上の構造を、屋外にあっては風雪等
に耐えれば足りるプラスチックパネル等の軽構造３２と
することができる。

【００２６】この様に冷熱が必要な限り冷房運転を継続
し、そして前記冷水８の温度が所定温度以下に保てなく
なったような場合には、該ユニットａ1の運転を停止
し、冷水取り出しを行っていないユニットがあればその
ユニットからの冷熱取り出し運転を開始する。

【００２７】

【発明の効果】冷房運転時に蓄氷槽から４℃以下の冷水
を取り出すことができ、又、蓄氷槽の最高水位よりも上
の構造を軽構造とすることができるので、蓄氷槽の据え
付けも簡便で、製造コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施に用いられる過冷却水型氷蓄熱
システムにおけるシャーベット状の氷が蓄積される状態
を示す図

【図２】 その後冷房運転が行われる前の初期状態を示
した図

【図３】 その後冷房運転が行われている状態を示した
図

【符号の説明】

ａ1 冷熱取り出しに係るユニット ａ2 他
のユニット １１、１２ 蓄氷槽 ４ 散水ノズル
８ 冷水 ｈi 蓄氷槽内のシャーベット状の氷の高さ ｈw 冷水の水面の高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 充 神奈川県座間市入谷４−６−１ 東建座間 ハイツ１−1218 (72)発明者 入部 真武 神奈川県厚木市愛甲710−１ コート・ア ムールＩＩ203号 (72)発明者 中野 一馬 神奈川県川崎市中原区下小山田４−17−５ セジュール447−Ｂ−203

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷熱源となる氷を蓄える蓄氷槽と、前記
   蓄氷槽に水を散水する散水ノズルを有し、前記蓄氷槽か
   ら冷水を取り出して冷房運転を行うユニットを備えた過
   冷却水型氷蓄熱システムを使用した蓄氷槽からの冷水取
   り出し方法であって、 前記蓄氷槽にはシャーベット状の氷を蓄え、 冷房運転時には蓄氷槽内のシャーベット状の氷をその高
   さの少なくとも３割以上を冷水の水面上に露出させ、 前記水面上に露出したシャーベット状の氷に水を散水
   し、 前記シャーベット状の氷を融解させて冷水を取り出すこ
   とを特徴とする蓄氷槽からの冷水取り出し方法。
2. 【請求項２】前記ユニットを複数備え、 冷水取り出しに係るユニットの蓄氷槽内の水を他のユニ
   ットの蓄氷槽に移動させてシャーベット状の氷を水面上
   に露出させることを特徴とする請求項１記載の蓄氷槽か
   らの冷水取り出し方法。
3. 【請求項３】冷房運転時の蓄氷槽内の冷水の水面の最高
   水位よりも上の構造を軽構造とすることを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の発明に使用される蓄氷槽。