JPH0816571B2 - 氷蓄熱設備の蓄熱状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷房等のための冷熱源として冷媒を固液混
相のシャーベット状態で氷蓄熱槽に貯留する氷蓄熱設備
に関し、詳しくは、その氷蓄熱槽の蓄熱状態を検出する
装置に関する。

〔従来の技術〕

蓄熱槽内において冷却コイルの周りに氷を成長堆積さ
せる型式の氷蓄熱においては、成長する氷の厚みを検出
することにより蓄熱状態（蓄熱量等）を判定することが
できるが、冷媒を固液混相のシャーベット状態で貯留す
る型式の氷蓄熱においては、それができないことから、
従来、冷水蓄熱と同様に貯留冷媒の温度検出に基づき蓄
熱状態を判定したり、あるいは、冷媒の冷却固化に伴う
体積膨張を利用して蓄熱槽の液位検出に基づき貯留冷媒
における氷粒子の存在比を求めることで蓄熱状態を判定
するようにしていた（文献を示すことができない）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、いわゆる氷蓄熱は本来、固化潜熱を利用して
蓄熱するものであるから、温度検出に基づいた顕熱上の
判定では蓄熱状態を正確に判定できず、又、液位検出に
基づく判定では、液位検出そのものに液面の波上ち等の
外乱要素が多く検出誤差も大きいことから、やはり蓄熱
状態を安定的かつ正確に判定することが難しい問題があ
った。

本発明の目的は、冷媒が固液混相のシャーベット状態
であることに適合させた合理的な手段により、氷蓄熱槽
の蓄熱状態を安定的かつ適確に判定できるようにする点
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による氷蓄熱設備における蓄熱状態検出装置の
特徴構成は、冷媒を固液混相のシャーベット状態で貯留
する氷蓄熱槽における蓄熱状態を判定するための情報と
して、貯留冷媒の超音波透過率を検出する超音波透過率
検出手段を前記氷蓄熱槽の上下方向に複数併設した点に
あり、その作用・効果は次の通りである。

〔作 用〕

つまり、貯留冷媒における氷粒子の存在率が変化する
と、それに伴い、その冷媒の超音波透過率が変化するか
ら、貯留冷媒の超音波透過率を見ることにより、冷媒中
の氷存在状態を把握して氷蓄熱槽における蓄熱状態を判
定することができる。

さらに、固液混相のシャーベット状態の冷媒を貯留す
る氷蓄熱槽内においては、通常、氷は上方部から貯留さ
れる。よって、蓄熱槽内の上下方向に隣接する超音波透
過率検出手段の検出結果を比較すれば、氷が存在する層
と水だけが存在する層との境界位置を特定できるので、
氷蓄熱状態をより正確に判定することが可能となる。

〔発明の効果〕

すなわち、まず、氷粒子の存在率との相関で蓄熱状態
を判定するから潜熱を含めて全熱的に蓄熱状態を判定で
きる。

又、氷の存在層と水だけの存在層との境界高さを認識
できるから、蓄熱槽の全容量に対する氷量の概略を判定
できる。よって、上記氷粒子の存在率に基づく判定結果
と併せて、固液混相シャーベット状態での氷蓄熱にうま
く適合させて氷蓄熱槽の蓄熱状態を安定的かつ適確に判
定できるようになり、ひいては、この種の氷蓄熱を利用
した冷房システムの運転制御等において極めて有用かつ
実用的な蓄熱状態検出装置にできた。

〔実施例〕

次の本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明に用いられる基本的なヒートポンプは、圧縮
機、凝縮器、膨張弁、及び、蒸発器としての製氷器から
なるヒートポンプ回路を備え、この順に一次冷媒を循環
させると共に、製氷器と氷蓄熱槽（６）とを二次冷媒の
循環路で接続し、もって、ヒートポンプ回路の運転によ
り製氷器において循環二次冷媒を固液混相のシャーベッ
ト状態にすると共に、そのシャーベット状の二次冷媒を
氷蓄熱槽（６）に貯留して、冷房等を目的とした冷熱蓄
熱を行うようにしてある。

本発明の氷蓄熱槽（６）には、第１図に示すように、
超音波発信器（８）と受信器（９）とからなる超音波透
過率検出手段の複数組を、前記氷蓄熱槽（６）の本体に
対して上下方向に並設し、もって、ヒートポンプ回路の
能力制御等を目的として氷蓄熱槽（６）の蓄熱状態を段
階的に判定するようにしてある。

前記超音波透過率検出手段の一組についてみれば、氷
蓄熱槽（６）内部の貯留冷媒に対して、前記超音波発信
器（８）によって超音波を直接照射し、それを前記受信
器（９）で検出して超音波透過率を求め、当該検出結果
に基づいて氷蓄熱槽（６）における蓄熱状態を判定する
ものである。

つまり、氷と水とでは超音波の透過率が異なることか
ら、氷の存在率の変化に応じて調音波の透過率も変動す
ることを利用して氷蓄熱量を判定する。

本来ならば、前記氷蓄熱槽（６）の所定高さの位置に
一組の超音波透過率検出手段を備えておけば、シャーベ
ット状の氷層は上部から貯留してくることから、当該超
音波透過率検出手段の位置まで氷が増加したことを検出
して、氷蓄熱状態を把握することができる。

しかし、超音波は氷表面で反射したり、あるいは、超
音波透過率は水中の微細な気泡に影響されたりするか
ら、単一の超音波透過率検出手段のみでは、検出精度に
は限界がある。

このため、本実施例では、前記氷蓄熱槽（６）の上下
方向の複数位置に超音波透過率検出手段を夫々設けて、
氷蓄熱量の検出精度を向上させている。

つまり、前記氷蓄熱槽（６）上部の氷の存在層におけ
る検出結果と、前記氷蓄熱槽（６）下部の水だけが存在
する層における検出結果とは明らかに相違するから、両
方の検出結果を比較すれば、氷の存在層と水だけの存在
層との境界高さを概ね認識することができる。

よって、上記氷粒子の存在率に基づく判定結果と併せ
て、蓄熱槽の全容量に対する氷の量を正確に判定するこ
とができる。

そして、この判定結果に従って、別に設けてある自動
運転制御装置を介して圧縮器等の運転を制御するように
してある。

〔別実施例〕

次に本発明の別実施例を説明する。

上記実施例では、前記氷蓄熱槽（６）の全体に亘って
超音波を照射する構成を示した。しかし、図２に示すご
とく、前記氷蓄熱槽（６）の上下方向の所定の位置に循
環路（13）を設け、その循環路（13）に冷媒を分岐循環
させて、この循環冷媒の超音波透過率検出により氷蓄熱
槽（６）の蓄熱状態を判定するようにしても良い。

このような構成とすれば、出力の小さい超音波透過率
検出手段であっても氷蓄熱量を検出可能となる。

超音波透過率検出手段において、具体的透過率検出形
態、並びに、その構造は種々の改良が可能である。

検出超音波透過率に基づいて実施する制御は圧縮機の
発停に限定されるものでは無く、例えば、蓄熱冷熱の消
費側における制御を検出超音波透過率に基づいて実施す
る等、氷蓄熱槽（６）における蓄熱状態に関連した種々
の制御のための情報として検出超音波透過率を適用で
き、又、検出超音波透過率を単に蓄熱状態の表示のため
に用いる装置構成であっても良い。

冷媒は、水や各種水溶液に限定されるものでは無く、
他の種々の液剤であっても良い。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図である。第２図は、本
発明の別実施例を示す構造図である。 （６）……氷蓄熱槽、（８），（９）……超音波透過率
検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒を固液混相のシャーベット状態で氷蓄
   熱槽（６）に貯留する氷蓄熱設備において、前記氷蓄熱
   槽（６）における蓄熱状態を判定するための情報とし
   て、貯留冷媒の超音波透過率を検出する超音波透過率検
   出手段（８），（９）を前記氷蓄熱槽（６）の上下方向
   に複数併設してある氷蓄熱設備の蓄熱状態検出装置。