JPH08210671A

JPH08210671A - 氷蓄熱装置

Info

Publication number: JPH08210671A
Application number: JP7015811A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hachimonji; 孝幸八文字; Kiyohiko Kitagawa; 希代彦北川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】氷充填率（ＩＰＦ）を向上させる。【構成】生成された固液２相のシャーベット状氷２を、
貯氷槽６と搬送管５等の複数の搬送先へ切換自在に搬送
するために貯蔵するシャーベット状氷搬送槽３を設け
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、特
に、生成された氷水２相のシャーベット状氷を貯氷槽と
搬送管とへ切換自在に移送するために貯蔵するシャーベ
ット状氷搬送槽を設けて高ＩＰＦ（氷充填率）化を図っ
た氷蓄熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業プラントやビル等における比
較的大規模な空調システムでは料金の安い夜間電力を使
用した蓄熱空調システムを導入する例が多くみられる。
これは、昼間の空調負荷のピーク時における電力需要の
軽減、並びに夜間オフピーク時の価格の安い時間帯にお
ける電力を使用でき、電力の安定供給や空調システムの
経済的運用など供給側との双方の利益、さらに炭酸ガス
発生抑制等の社会的要求にも応え得るものである。

【０００３】この種の蓄熱空調システムの一種としては
夏期の冷房負荷を対象として、安全性と経済性に優れた
氷蓄熱装置が知られている。特に、氷の解氷性を重視す
る氷蓄熱システムでは、製氷行程に工夫を行ない、シャ
ーベット状態の氷や、微細な氷粒を形成して水槽内に浮
遊させ、冷房負荷吸収後の暖められた水を還流させて混
合し氷を溶かす方式、これは一般にダイナミック方式と
呼ばれており、近年主流となりつつある。

【０００４】このような氷蓄熱装置の利点として、冷房
需要時に冷房対象となる建屋まで０℃に近い低温の水
や、氷を含む水を製氷槽あるいは貯氷槽より取水し、低
温を高密度で強制的に搬送することが挙げられる。これ
により送水配管径の縮小や、搬送動力軽減なとが達成さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のダイナミック製氷方式を採用するする氷蓄熱
システムなどでは製氷された氷塊を貯氷槽に移送し氷充
填率を向上させる手段としてスラリーポンプなどを使用
しているため、圧力損失が大きく、ここで氷のエネルギ
ーが著しく失われてしまう結果となる。また、スラリー
ポンプ同様、動力により搬送する手段においても搬送段
階で氷のエネルギーが失われＩＰＦ（氷充填率）に大き
く影響を及ぼす。

【０００６】つまり、シャーベット状態の氷を製造する
ことを特徴とするダイナミック製氷方式では、製造され
たシャーベット状の氷が水槽上部に浮力により貯溜され
る。貯溜された氷の最上部では下にある氷の浮力により
弱い圧力を受けるため、氷の体積率は５０％程度ある
が、貯溜される氷の最下部では、圧力が無いため、氷の
占める体積率が著しく低下している。

【０００７】このため、従来のダイナミック製氷方式の
氷蓄熱装置は蓄熱水槽の氷充填率（アイスパッキングフ
ァクター，ＩＰＦ）が低い欠点がある。氷充填率を向上
させる手段として、スラリーポンプを使用し、製氷され
た氷塊を貯氷槽に移送しているが上記したように圧力損
失が大きくなる欠点があった。また、製氷槽上部に貯溜
されるシャーベット状態の氷を水車などの移送手段によ
り汲み上げ、貯氷槽へ移送する技術もあるが、複雑な機
構を必要とするため、長期の使用上の保守、点検に問題
があった。

【０００８】そこで本発明は上記事情を考慮してなされ
たもので、その目的は簡単な構成で氷充填率（ＩＰＦ）
を向上させることができる氷蓄熱装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために次のように構成される。

【００１０】本願の請求項１に記載の発明は、生成され
た固液２相のシャーベット状態の氷水を、複数の搬送先
へ切換自在に搬送するために貯蔵するシャーベット状氷
搬送槽を有することを特徴とする。

【００１１】また、本願の請求項２に記載の発明は、シ
ャーベット状氷搬送槽は、そのシャーベット状氷排出口
に、シャーベット状氷を搬送する搬送管の入口とシャー
ベット状氷を貯蔵する貯氷槽の入口とをそれぞれ連通せ
しめ、これらの各連通路に、これらの各連通路を開閉し
て上記搬送管と上記貯蔵槽とにそれぞれ搬送自在に連通
せしめる開閉体を有することを特徴とする。

【００１２】さらに、本願の請求項３に記載の発明は、
シャーベット状氷搬送槽に連通して、シャーベット状氷
を搬送する搬送路に、シャーベット状氷の氷塊を粉砕す
る氷塊粉砕手段を設けていることを特徴とする。

【００１３】さらにまた、本願の請求項４に記載の発明
は、シャーベット状氷搬送槽は、その内部に貯蔵してい
るシャーベット状氷を、シャーベット状氷排出口側へ押
し出す押出し手段を設けていることを特徴とする。

【００１４】また、本願の請求項５に記載の発明は、貯
氷槽は、その内部のシャーベット状氷に散水して解氷す
る解氷ノズルを上下動移動可能に設けていることを特徴
とする。

【００１５】

【作用】本発明は、生成された固液２相のシャーベット
状態の氷をシャーベット状氷搬送槽内に一旦貯蔵し、こ
こからスラリーポンプ等を使用せずにシャーベット状氷
の自重により搬送管や貯氷槽等の各搬送先へ切換自在に
移送する。

【００１６】つまり、シャーベット状氷搬送槽の開閉扉
等の開閉体の開扉操作により、このシャーベット状氷搬
送槽の排出口を、搬送パイプの入口と貯氷槽の入口の少
なくとも一方に連通させることにより、このシャーベッ
ト状氷搬送槽内のシャーベット状氷を搬送パイプまたは
貯氷槽へスラリーポンプを使用せずに一気に移送するこ
とができる。

【００１７】このようにシャーベット状氷搬送槽を設け
ることにより、貯氷槽と搬送管への直接氷水搬送（氷水
搬送２相流）の搬送路を適宜切り換えることができるの
で、それにより多目的な冷熱の供給に適宜応じることが
できる。

【００１８】また、シャーベット状氷をスラリーポンプ
により移送しないので、圧力損失を低減できるうえに氷
充填率（ＩＰＦ）を向上させることができる。

【００１９】また、氷水搬送路等で万一、シャーベット
状氷が氷結しても、その氷塊を氷塊粉砕手段により粉砕
するので、搬送を円滑に行なうことができ、搬送路の詰
りを未然に防止することができる。

【００２０】さらに、シャーベット状氷搬送槽内のシャ
ーベット状氷を押出す手段により、その排出口側へ押し
出すことで搬送先へのシャーベット状氷の搬送効率を高
めることができる。

【００２１】そして、解氷においては貯氷槽の例えば上
部に堆積された氷塊に解氷ノズルから散水することによ
りシャーベット状態に解氷してシャーベット状氷の搬送
効率を高めることができる。

【００２２】また、解氷ノズルが少なくとも上下動する
ことができるので、氷塊付近に近付け、あるいは氷塊の
中に潜り込ませて氷塊の中において散水するので、解氷
効率を高めることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図５に基づい
て説明する。なお、図１〜図５中、同一または相当部分
には同一符号を付している。

【００２４】図１は本発明に係る氷蓄熱装置の一実施例
の要部縦断面図であり、この図において、氷蓄熱装置１
は氷粒子２ａ（図中×印で表示）と水２ｂの固液２相の
シャーベット状氷２を貯蔵するシャーベット状氷搬送槽
３の排出口部４に、シャーベット状氷２を図示しない熱
交換部等所要箇所に搬送する搬送管５の入口部５ａと、
シャーベット状氷２を貯蔵する貯氷槽６の入口部６ａと
を連通させている。

【００２５】シャーベット状氷搬送槽３はその外周面を
図示しない断熱材により被覆する一方、その上部開口端
の上方に衝撃板７を配設しており、この衝撃板７やシャ
ーベット状氷２自体に、例えば複数の製氷機８のノズル
から例えば−３℃前後の冷水９を当てることにより、氷
粒子２ａを含むシャーベット状氷２が生成され、シャー
ベット状氷搬送槽３内に一旦貯蔵される。製氷機８は例
えば夜間の割安の電力により運転される。

【００２６】シャーベット状氷搬送槽３はその底部３ａ
を、排出口部４に向けて次第に下がる傾斜面に形成する
一方、排出口部４に排出扉１０を開閉自在に設けてい
る。また、貯氷槽６の入口部６ａに開閉自在の入口扉１
１を設けており、これら排出扉１０と入口扉１１は図示
しない駆動装置により開閉駆動され、その開閉制御は図
示しない操作盤等の操作により行なうことができる。

【００２７】そして、搬送管５は、その入口部５ａ内
に、モータ１２により駆動される氷塊粉砕羽根１３を内
蔵しており、シャーベット状氷２の複数の氷粒子２ａ同
士が氷結した氷塊をシャーベット状に粉砕して搬送管５
による搬送効率の向上を図っている。

【００２８】したがって、シャーベット状氷搬送槽３の
排出扉１０を一気に全開することにより、シャーベット
状氷搬送槽３内のシャーベット状氷２を自重により、搬
送管５へ一気に移送することができ、スラリーポンプを
使用せずに搬送することができる。

【００２９】また、排出扉１０と貯氷槽６の入口扉１１
とを一気に全開にすることにより、シャーベット状氷搬
送槽３の出口と貯氷槽６の入口６ａとを共に全開にして
連通させる一方、搬送管５の入口を全閉にすると、シャ
ーベット状氷搬送槽３内のシャーベット状氷２を一気に
貯氷槽６内へ搬送することができる。このために氷充填
率を高めることができると共に、スラリーポンプの使用
による圧力損失を未然に防止することができ、搬送効率
を高めることができる。なお、シャーベット状氷搬送槽
３の排出口部４は図１に示すようにシャーベット状氷搬
送槽３の下部に設ける場合に限定されず、シャーベット
状氷搬送槽３の上部、または中間部でもよく、これによ
ってもシャーベット状氷２が固液２相であるので、搬送
管５や貯氷槽６に円滑に搬送することができる。

【００３０】図２は本発明の第２実施例を示しており、
これは上記シャーベット状氷搬送槽３の底部の一部に、
シャーベット状氷生成室（以下、製氷機とよぶ）１４を
連通させて設け、この製氷機１４の出口１４ａに、開閉
自在の出口扉１５を設けた点に特徴がある。この製氷機
１４は例えば夜間等の割安な電力で運転されてフロン等
の冷媒１７を製氷機１４内の水２ｂ中へ排出することに
より氷粒子２ａを含むシャーベット状氷２を生産するも
のである。製氷機１４の底部等は図示しない配管を介し
て冷媒回収装置に接続され、ここで回収された冷媒１７
は再び冷媒噴出ノズル１６に供給される。

【００３１】そして、製氷機１４で生成されたシャーベ
ット状氷２は出口扉１５の開扉により製氷機１４からシ
ャーベット状氷搬送槽３内へ移送され、一時貯蔵され
る。このシャーベット状氷搬送槽３内のシャーベット状
氷２は上記実施例と同様に貯氷槽６または搬送管５へ一
気に搬送され、スラリーポンプによりシャーベット状氷
２を搬送する必要がないので、上記実施例と同様の作用
効果を奏することができる。

【００３２】図３は本発明の第３実施例を示しており、
これは図２で示すシャーベット状氷搬送槽３内のシャー
ベット状氷２を、その排出口部４側へ進退自在に押し出
すシャーベット状氷押出し装置（以下、氷塊押出し装置
とよぶ）２０と、製氷機１４の出口１４ａを開閉する扉
開閉装置２１とを設けた点に特徴がある。

【００３３】氷塊押出し装置２０はシャーベット状氷搬
送槽３内のシャーベット状氷２を、その背面３ａ内側か
ら排出口部４側へ進退自在に押し出す押し板２２と、こ
の押し板２２を進退自在に駆動する押し板駆動装置２３
とを有する。

【００３４】開閉扉装置２１は製氷機１４の出口１４ａ
を水平方向に移動して開閉する水平開閉扉２４と、この
水平開閉扉２４を開閉駆動する開閉駆動装置２５とを有
する。

【００３５】したがって、シャーベット状氷搬送槽３の
排出扉１０を開放すると共に、氷塊押出し装置２０によ
りシャーベット状氷搬送槽３内のシャーベット状氷２を
排出口部４側へ適宜押し出すことにより、シャーベット
状氷２を搬送先へ一気に高効率で搬送することができる
と共に、シャーベット状氷搬送槽３内のシャーベット状
氷２の殆どを一気に搬送することができる。このとき、
シャーベット状氷２が製氷機１４の出口１４ａから浮上
してくるので、この出口１４ａを水平開閉扉２４により
閉じて動圧の影響を防止することができる。

【００３６】また、水平開閉扉２４を水平方向へ往復動
させることにより、製氷機１４の出口１４ａを開閉する
ので、図２で示す出口扉１５のように回動して出口１４
ａを開閉させる場合に比して、駆動力の低減を図ること
ができる。このために、開閉駆動装置２５の小型化とコ
スト低減とを共に図ることができる。

【００３７】図４，５は本発明の第４実施例を示してお
り、これは上記シャーベット状氷搬送槽３からシャーベ
ット状氷２が移送される貯氷槽６の上部に、解氷用散水
ノズル装置３０を上下動自在かつ横方向移動自在に設け
た点に特徴がある。

【００３８】解氷用散水ノズル装置３０は例えば下方に
先細の円錐状の散水ノズル３に多数の散水孔を穿設する
と共に、散水ノズル３１の図中上端に、伸縮自在のアー
ム管３２を接続し、この伸縮アーム管３２を移動自在の
格納装置３３に伸縮自在に装着している。

【００３９】格納装置３３は例えば貯氷槽６の上端上に
横架された走行レール３４上を縦横に走行するように構
成されており、図示しない信号線を介して電気的に接続
された図示しない操作盤の操作等に応じて走行レール３
４上を縦横に走行すると共に、シャーベット状氷２上へ
散水するようになっている。

【００４０】また、格納装置３３は伸縮自在の給水パイ
プ３５に接続され、この給水パイプ３５から供給される
所定温度の解氷用水を受水し、さらにこの受水を伸縮ア
ーム管３２を通して散水ノズル３１へ給水し、散水させ
てシャーベット状氷２を解氷させるようになっている。

【００４１】格納装置３３は伸縮アーム管３２に装着さ
れて、シャーベット状氷２の上面の高さを検出する位置
検出センサ３６に電気的に接続される図示しない制御装
置を内蔵しており、この制御装置は位置検出センサ３６
によりの検出されたシャーベット状氷２の高さに応じて
伸縮アーム管３２を適宜伸縮させて散水ノズル３１を上
下動させるようになっている。なお、図４中、符号３７
は放熱防止カバー，３８はシャーベット状氷搬送槽３内
の水２ｂを取水して所定箇所へ給水する取水配管であ
る。

【００４２】そして、主に夜間の割安な電力を使用し
て、夜間に製氷されたシャーベット状氷２は貯氷槽６内
に一旦蓄えられるが、この貯水時解氷用散水ノズル３１
は貯氷槽６の上部に貯氷や氷搬送の妨げにならないよう
に格納装置３３内に格納される。

【００４３】一方、昼間の空調負荷時にはシャーベット
状氷２を解氷するため伸縮アーム管３２を図中下方へ延
ばし、シャーベット状氷２に近付け、所定温度の解氷水
の散水により解氷を行ない、氷が溶けるに従って散水ノ
ズル２１を下げていく。この場所のシャーベット状氷２
が溶けると、格納装置３３が走行レール３４上を移動し
て適宜箇所へ移動する。その移動の際、放熱防止カバー
３７により走行レール３４上の冷熱の放熱を遮断する。
また、位置検出センサ３６によりシャーベット状氷２の
レベルや氷塊の形状を把握しながら伸縮アーム管３２を
上下させながら左右へと移動する。また、散水ノズル３
１は水中にて移動し得るようになっており、水の抵抗を
少なくするため、円錐状等に形成されている。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、生成され
た固液２相のシャーベット状態の氷をシャーベット状氷
搬送槽内に一旦貯蔵し、ここからスラリーポンプ等を使
用せずにシャーベット状氷の自重等により搬送管や貯氷
槽等の各搬送先へ切換自在に移送する。

【００４５】つまり、シャーベット状氷搬送槽の開閉扉
等の開閉体の開扉操作により、このシャーベット状氷搬
送槽の排出口を、搬送パイプの入口と貯氷槽の入口の少
なくとも一方に連通させることにより、このシャーベッ
ト状氷搬送槽内のシャーベット状氷を搬送パイプまたは
貯氷槽へスラリーポンプを使用せずに一気に移送するこ
とができる。

【００４６】このように氷水搬送槽を設けることによ
り、貯氷槽と氷水搬送管への直接氷水搬送（氷水搬送２
相流）の搬送路を適宜切り換えることができるので、そ
れにより多目的な冷熱の供給に適宜応じることができ
る。

【００４７】また、シャーベット状氷をスラリーポンプ
等により移送しないので、圧力損失を低減できるうえに
氷充填率（ＩＰＦ）を向上させることができる。

【００４８】また、氷水搬送路等で万一、シャーベット
状氷が氷結しても、その氷塊を氷塊粉砕手段により粉砕
するので、搬送を円滑に行なうことができ、搬送路の詰
りを未然に防止することができる。

【００４９】さらに、シャーベット状氷搬送槽内のシャ
ーベット状氷を押出し手段により、その排出口側へ押し
出すことにより搬送先へのシャーベット状氷の搬送効率
を高めることができる。

【００５０】また、解氷ノズルを上下動することができ
るので、氷塊付近に近付け、あるいは氷塊の中に潜り込
ませて氷塊の中において散水するので、解氷効率を高め
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第１実施例の要部縦
断面図。

【図２】本発明に係る氷蓄熱装置の第２実施例の要部縦
断面図。

【図３】本発明に係る氷蓄熱装置の第３実施例の要部縦
断面図。

【図４】本発明に係る氷蓄熱装置の第４実施例の要部縦
断面図。

【図５】図４で示す実施例の斜視図。

【符号の説明】

１氷蓄熱装置２シャーベット状氷２ａ氷粒子２ｂ水３シャーベット状氷搬送槽４シャーベット状氷排出口部５氷水搬送管５ａ搬送管の入口部６貯氷槽６ａ貯氷槽の入口部７衝撃板８製氷機９冷水１０排出扉１１入口扉１２モータ１３氷塊粉砕羽根１４シャーベット生成室（製氷機）１４ａシャーベット生成室の出口１５出口扉１６冷媒噴出ノズル２０シャーベット状氷押出し装置２１扉開閉装置２２押し板２３押し板駆動装置２４水平開閉扉２５開閉駆動装置３１散水ノズル３２伸縮アーム管３３格納装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生成された固液２相のシャーベット状態
の氷水を、複数の搬送先へ切換自在に搬送するために貯
蔵するシャーベット状氷搬送槽を有することを特徴とす
る氷蓄熱装置。
【請求項２】シャーベット状氷搬送槽は、そのシャー
ベット状氷排出口に、シャーベット状氷を搬送する搬送
管の入口とシャーベット状氷を貯蔵する貯氷槽の入口と
をそれぞれ連通せしめ、これらの各連通路に、これらの
各連通路を開閉して上記搬送管と上記貯蔵槽とにそれぞ
れ搬送自在に連通せしめる開閉体を有することを特徴と
する請求項１記載の氷蓄熱装置。
【請求項３】シャーベット状氷搬送槽に連通して、シ
ャーベット状氷を搬送する搬送路に、シャーベット状氷
の氷塊を粉砕する氷塊粉砕手段を設けていることを特徴
とする請求項１または２記載の氷蓄熱装置。
【請求項４】シャーベット状氷搬送槽は、その内部に
貯蔵しているシャーベット状氷を、シャーベット状氷排
出口側へ押し出す押出し手段を設けていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の氷蓄熱装置。
【請求項５】貯氷槽は、その内部のシャーベット状氷
に散水して解氷する解氷ノズルを上下動移動可能に設け
ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の氷蓄熱装置。