JPH08313128A - 過冷却水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄冷運転時、蓄熱槽１及び冷却器５を経て循
環する循環水の水量を増大させることなく冷却器５入口
の水温を氷晶が生じない一定水温に維持する。 【構成】 ポンプ２と冷却器５とを繋ぐ水管４と並列に
再熱管17を設け、この再熱管17に凝縮器12で液化した液
冷媒と熱交換可能な再熱熱交換器18を設置する。そし
て、再熱管17に流入する水量を流量調整手段33によって
制御することによって冷却器５入口の水温を一定に維持
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過冷却水製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の過冷却水製造装置の１例が図４に
示されている。蓄冷運転時、圧縮機11から吐出されたガ
ス冷媒は吐出管20を経て凝縮器12に入り、ここで外気に
放熱することによって凝縮液化する。この液冷媒は感温
式膨張弁からなる絞り機構13で絞られることにより断熱
膨張した後、冷媒入口配管15を経て冷却器５に入り、こ
こで水を冷却することによって蒸発気化する。このガス
冷媒は冷媒出口配管16、蒸発圧力調整弁14を経て圧縮機
11に戻る。

【０００３】この間、蓄熱槽１内に貯溜された水31がそ
の下部から抽出され、吸水管３を経てポンプ２に吸い込
まれて付勢された後、水管４を経て冷却器５に入り、そ
の伝熱管5A内を流過する過程で管外の冷媒と熱交換する
ことによって冷却され、しかる後流出管28から蓄熱槽１
内に戻る。上記を繰り返すことによって蓄熱槽１内の水
31の温度が次第に低下する。

【０００４】冷却器５に流入する循環水の中に氷核がな
い場合には冷却器５内で冷却されることによって氷点温
度以下に低下してもここで凍結せずに過冷却される。そ
して、流出管28から蓄熱槽１内の水面に落下したとき過
冷却状態が解除されて氷晶となる。上記を継続すること
によって蓄熱槽１内上部にシャーベット状の氷32が堆積
して蓄熱槽１内に冷熱が蓄熱される。

【０００５】蓄熱槽１内の氷晶が吸水管３に入るのを阻
止するためにフィルタ26が張設されているが、このフィ
ルタ26を透過して氷晶が吸水管３内に入り、これが融解
せずに冷却器５内に入ると、これが氷核となって冷却器
５内で水が凍結するおそれがある。

【０００６】これに対処するため、高温の補給水を補給
水管６から吸水管３に導く分岐管6Aを設け、水管４内を
通る水の温度を温度センサ９で検出し、これからの信号
により流量調整弁７の開度を加減して管6Aを通る補給水
の水量を調整することによって温度センサ９の検出温
度、即ち、冷却器５の入口の水温を氷晶が残存しない一
定温度に維持している。

【０００７】何らかの原因で冷却器５内で水が凍結する
と、これによって水管４内の圧力が上昇する。この圧力
上昇が圧力センサ10によって検知されると、これからの
信号によって圧縮機11が停止すると同時に電磁弁８が開
となる。これによって高温の補給水が補給水管６から分
岐管6B、電磁弁８を経て水管４内に入り、この補給水に
よって冷却器５内で凍結した氷を融解する。

【０００８】放冷運転時には、ポンプ25が運転される。
すると、蓄熱槽１内の冷水31がポンプ25、給水管27を経
て図示しない需要先に送られ、需要先で放冷することに
よって昇温した水が戻り管29を通って蓄熱槽１内に戻
る。これを継続することによって蓄熱槽１内の氷32が融
解し、蓄熱槽１内の水31の水温が所定値に上昇したとき
放冷運転が停止される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置におい
ては、その蓄冷運転時、冷却器５の入口の水温を一定に
維持するために補給水を循環系内に導入し、かつ、冷却
器５内で凍結した氷を融解する場合にも補給水を循環系
内に導入している。従って、蓄冷運転の開始時、循環系
内の水量が次第に増加することを勘案して蓄熱槽１内の
水位を予め下げて置く必要があった。

【００１０】また、循環系内の水量が増加することによ
って蓄熱槽１内の水位が所定値を越えると蓄冷運転でき
なくなるため、蓄熱槽１内の氷32の量、即ち、冷熱の蓄
熱量に限界があった。

【００１１】更に、冷却器５内の凍結回数が増加する
と、圧縮機11の停止時間が増加するとともにこの凍結を
解除するために供給される補給水の量も増加するため、
蓄熱槽１が満水となる時間が短くなるとともに蓄熱槽１
内の氷32が融けるので、蓄冷運転の効率が悪化するとい
う欠点があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、その要旨とすると
ころは、蓄冷運転時、冷媒を圧縮機、凝縮器、絞り機
構、冷却器をこの順に循環させると同時に蓄熱槽内の水
をポンプ及び水管を介して上記冷却器に強制循環させる
ことによりここで氷点以下に過冷却し、この過冷却状態
を上記蓄熱槽内で解除することにより製氷して蓄える過
冷却水製造装置において、上記ポンプと冷却器とを繋ぐ
水管と並列に再熱管を設け、この再熱管に上記凝縮器と
絞り機構との間の冷媒と熱交換可能な再熱交換器を設置
するとともに上記冷却器入口の水温が一定となるよう上
記再熱管に流入する水量を制御する流量調整手段を設け
たことを特徴とする過冷却水製造装置にある。

【００１３】他の特徴とするところは、上記流量調整手
段を上記水管と再熱管との分岐部に設けられた三方流量
調整弁より構成したことにある。

【００１４】他の特徴とするところは、上記圧縮機から
吐出されたホットガスを上記冷却器に導くホットガスバ
イパス回路を設け、このホットガスバイパス回路に上記
冷却器入口の水圧に応じて開閉される開閉弁を介装した
ことにある。

【００１５】更に他の特徴とするところは、上記ホット
ガスバイパス回路にホットガスの流量調整手段を設けた
ことにある。

【００１６】

【作用】本発明においては、蓄冷運転時、ポンプから吐
出された水の一部を流量調整手段、再熱管を経て再熱熱
交換器に導入し、ここで凝縮器で凝縮した液冷媒と熱交
換させることによって加熱した後、水管内を流れる水と
合流させて冷却器に導入する。そして、流量調整手段に
より再熱管に流入する水量を制御することによって冷却
器入口の水温を一定に維持する。

【００１７】上記水管と再熱管との分岐部に設けられた
三方流量調整弁の開度を加減することによって再熱管に
流入する水量を制御することができる。

【００１８】冷却器内の水の凍結等によって冷却器入口
の水圧が上昇したとき、開閉弁を開として圧縮機から吐
出されたホットガスをホットガスバイパス回路及び開閉
弁を経て冷却器に導入することによって冷却器内の氷を
融解することができる。

【００１９】このホットガスの流量を流量調整手段によ
って調整することができる。

【００２０】

【実施例】本発明の第１の実施例が図１に示されてい
る。ポンプ２と冷却器５とを繋ぐ水管４に三方流量調整
弁33が介装され、この三方流量調整弁33は温度センサ９
からの指令によって、切り換えられ、かつ、これを通る
流量が調整されるようになっている。

【００２１】三方流量調整弁33に一端が連結され、他端
が水管４に連結された再熱管17には再熱熱交換器18が介
装され、この再熱熱交換器18には凝縮器12から流出した
液冷媒が流入するようになっている。

【００２２】圧縮機11の吐出管20と冷却器15の冷媒入口
配管15とを結ぶホットガスバイパス回路22が設けられ、
このホットガスバイパス回路22には絞り30と流量調整弁
21が介装されている。この流量調整弁21は圧力センサ10
からの指令によって開閉され、かつ、その開度が調整さ
れるようになっている。

【００２３】補給水管６には開閉弁24が介装され、補給
水管６の先端に設けられたフロート弁23は蓄熱槽１内の
水位が所定水位以下に低下したとき開となり、所定水位
以上に上昇したとき閉となる。他の構成は図３に示す従
来のものと同様であり、対応する部材には同じ符号を付
してその説明を省略する。

【００２４】蓄冷運転時、圧縮機11から吐出されたガス
冷媒は吐出管20を経て凝縮器12に入り、ここで外気に放
熱することによって凝縮液化する。この液冷媒は再熱器
18を経て絞り機構13で絞られることにより断熱膨張した
後、冷媒入口配管15を経て冷却器５に入り、ここで水を
冷却することによって蒸発気化する。このガス冷媒は冷
媒出口管16、蒸発圧力調整弁14を経て圧縮機11に戻る。

【００２５】この間、蓄熱槽１内の水31がその下部から
抽出され、吸水管３を経てポンプ２に吸い込まれ付勢さ
れた後、水管４を経て冷却器５に入り、その伝熱管5A内
を流過する過程で管外の冷媒と熱交換することによって
冷却され、しかる後、流出管28から蓄熱槽１内に戻る。
上記を繰り返すことによって蓄熱槽１内の水31の温度が
次第に低下する。

【００２６】そして、冷却器５に流入する循環水の中に
氷核がない場合には冷却器５内で過冷却され、流出管28
から蓄熱槽１内の水面に落下したとき過冷却状態が解除
されて氷晶となる。上記を継続することによって蓄熱槽
１内上部にシャーベット状の氷32が堆積して蓄熱槽１内
に冷熱が蓄熱される。

【００２７】温度センサ９の検出値が一定値以下に低下
した場合にはこれからの信号によって三方流量調整弁33
を開として、ポンプ２から吐出された水の一部を再熱管
17を経て再熱器18A 内に導入し、この伝熱管18A 内を流
過する過程で管外の液冷媒と熱交換させることによって
これを加熱する。加熱された水は水管４内に入り水管４
内を流れる残部の水と合流して冷却器５に入る。

【００２８】三方流量調整弁33の開度を加減して再熱器
18に流入する水量を調整することによって温度センサ９
の検出値、即ち、冷却器５入口の水温を氷晶が残存しな
い一定値に維持する。

【００２９】冷却器５内における水が凍結することによ
って水管４内の圧力が所定値以上に上昇すると、これを
検知した圧力センサ10からの信号によって電磁弁21が開
となる。これによって圧縮機１から吐出された高温のホ
ットガスがホットガスバイパス回路22及びこれに介装さ
れた絞り30及び電磁弁21を経て冷却器５内に導入されて
氷を融解する。

【００３０】蓄熱槽１内の水位が所定水位以下に低下し
たとき、これを検知したフロート弁23が開となり、補給
水が補給水管６、フロート弁23を経て蓄熱槽１内に補給
される。これによって蓄熱槽１内の水位が上昇して所定
水位に回復すると、フロート弁23が閉となる。

【００３１】放冷運転時には、ポンプ25が運転され、蓄
熱槽１内の冷水31がポンプ25、給水管27を経て図示しな
い需要先に送られ、需要先で放冷することによって昇温
した水が戻り管29を通って蓄熱槽１内に戻る。

【００３２】これを継続することによって蓄熱槽１内の
氷32が融解し、蓄熱槽１内の水31の水温が所定値に上昇
したとき放冷運転が停止される。なお、冷水がプロセス
用として消費される場合には、戻り管29が省略され、補
給水が補給水管６を経て蓄熱槽１内に供給される。

【００３３】冷凍サイクルのモリエル線図が図２に示さ
れ、冷媒ガスは圧縮機11によりＡ〜Ｂの行程で圧縮さ
れ、凝縮器によりＢ〜Ｃの行程で凝縮し、絞り13により
Ｃ〜Ｄの行程で断熱膨張し、冷却器５によりＤ〜Ｅの行
程で蒸発する。

【００３４】三方流量調整弁33を開としたときは、Ｃ〜
Ｃ' の行程で再熱器18により再熱され、Ｄ' 〜Ｄの行程
で冷却器５により過冷却される。かくして、冷却器５の
能力がエンタルピーh₂とh₃との差だけ増加するので、冷
水を再熱器18で再熱することによる熱損失(h₂ −h₃) が
相殺される。

【００３５】しかして、蓄冷運転時、冷水の一部を再熱
器18で再熱することによって冷却器５入口の水温を一定
温度（水晶が残存しない温度）に維持し、また、ホット
ガスを冷却器５に導入して冷却器５内の氷を融解してい
るので、従来のように補給水を補給する必要がない。

【００３６】従って、蓄冷運転時、循環水の量は増加せ
ず、従って、蓄熱槽１内の水位が上昇しないので、蓄冷
運転の開始時、従来のように蓄熱槽１内の水位を予め低
下させて置く必要がないとともに蓄熱槽１内の水位の上
昇によって蓄冷運転を停止する必要がなくなる。

【００３７】この結果、蓄熱槽に何らの改変を要せず冷
熱の蓄熱量を従来のものに比して大巾に増大することが
できる。更に、冷却器５の凍結時従来のもののにように
圧縮機11を停止する必要がないので、効率的な蓄冷運転
が可能となる。

【００３８】本発明の第２の実施例が図３に示されてい
る。この第２の実施例においては、三方流量調整弁33に
代えて再熱器18の後流側の再熱管17に電磁弁８が介装さ
れ、この電磁弁８は温度センサ９からの指令によって開
閉されるようになっている。そして、水管４の再熱管17
と並列な部分には絞り35が介装されている。

【００３９】補給水管６には開閉弁36が介装され、この
開閉弁36は蓄熱槽１内の水位検知器37からの指令によっ
て開閉されるようになっている。他の構成は図１に示す
第１の実施例と同様であり、対応する部材には同じ符号
を付してその説明を省略する。

【００４０】しかして、蓄冷運転時、温度センサ９から
の指令によって再熱器18を流過する冷水の量を加減する
ことにより温度センサ９の検出値、即ち、冷却器５入口
の水温を氷晶が生じない一定温度に維持している。ま
た、水位検知器37からの指令によって開閉弁36を開閉す
ることによって蓄熱槽１内の水位を所定水位に維持して
いる。かくして、この第２の実施例も第１の実施例と同
様の効果を奏することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明においては、蓄冷運転時、冷水の
一部を再熱器で再熱することによって冷却器入口の水温
を一定温度に維持しているので、熱損失がないとともに
従来もののように循環系内に補給水を補給する必要がな
い。従って、循環水量が増加することがなく、また、蓄
熱槽内の水位も上昇しないので、蓄冷運転の開始時従来
のように蓄熱槽１内の水位を予め低下させて置く必要が
ないとともに蓄熱槽内の水位の上昇によって蓄冷運転を
停止する必要もなくなる。この結果、蓄熱槽に何らの改
変を要せず冷熱の蓄熱量を従来のものに比して大巾に増
大することができる。

【００４２】冷却器内の水の凍結によって冷却器入口の
水圧が上昇したとき、開閉弁を開として圧縮機から吐出
されたホットガスをホットガスバイパス回路及び開閉弁
を経て冷却器に導入することによって冷却器内の氷を融
解することができるので、従来のもののように循環系内
に補給水を供給する必要がないとともに圧縮機を停止す
る必要もない。この結果、補給水の供給に基づく蓄熱槽
内の氷の融解を阻止できるとともに効率の良い蓄冷運転
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す系統図である。

【図２】上記実施例のモリエル線図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す系統図である。

【図４】従来の過冷却水製造装置の系統図である。

【符号の説明】

11 圧縮機 12 凝縮器 13 絞り機構 ５ 冷却器 １ 蓄熱槽 ２ ポンプ ４ 水管 17 再熱管 18 再熱熱交換器 ９ 水温センサ 33 流量調整手段 22 ホットガスバイパス回路 30 絞り 21 開閉弁 10 圧力センサ

フロントページの続き (72)発明者 矢田 好孝 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町三丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内 (72)発明者 西島 英也 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町三丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄冷運転時、冷媒を圧縮機、凝縮器、絞
   り機構、冷却器をこの順に循環させると同時に蓄熱槽内
   の水をポンプ及び水管を介して上記冷却器に強制循環さ
   せることによりここで氷点以下に過冷却し、この過冷却
   状態を上記蓄熱槽内で解除することにより製氷して蓄え
   る過冷却水製造装置において、 上記ポンプと冷却器とを繋ぐ水管と並列に再熱管を設
   け、この再熱管に上記凝縮器と絞り機構との間の冷媒と
   熱交換可能な再熱交換器を設置するとともに上記冷却器
   入口の水温が一定となるよう上記再熱管に流入する水量
   を制御する流量調整手段を設けたことを特徴とする過冷
   却水製造装置。
2. 【請求項２】 上記流量調整手段を上記水管と再熱管と
   の分岐部に設けられた三方流量調整弁より構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の過冷却水製造装置。
3. 【請求項３】 上記圧縮機から吐出されたホットガスを
   上記冷却器に導くホットガスバイパス回路を設け、この
   ホットガスバイパス回路に上記冷却器入口の水圧に応じ
   て開閉される開閉弁を介装したことを特徴とする請求項
   １記載の過冷却水製造装置。
4. 【請求項４】 上記ホットガスバイパス回路にホットガ
   スの流量調整手段を設けたことを特徴とする請求項３記
   載の過冷却水製造装置。