JPH1019312A - 氷スラリ移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きな撹拌動力を必要とせず、氷スラリの融解
による損失が小さく、取り扱い操作が簡単で、氷スラリ
タンク内の領域によって異なる固着状態を呈している氷
スラリを効率よく均一に撹拌粉砕することができる氷ス
ラリ移送装置。 【解決手段】氷スラリタンク１から送り出される氷スラ
リ３に含まれる水を氷スラリ移送配管４から分岐して氷
スラリタンク１へ戻す分岐配管２１と、この分岐配管２
１を経由して氷スラリタンク１へ戻される水を氷スラリ
タンク１内に斜め下方へ向けて旋回流が生じるように噴
出させるべく、氷スラリタンク１周壁の接線方向に沿っ
てかつ下方へ傾けて異なる高さ位置に取付けられた複数
の噴流ノズル２３と、分岐配管２１に介挿され各噴流ノ
ズル２３から噴出される噴流の噴出力が、上部に位置す
る噴流ノズル２３より下部に位置する噴流ノズル２３の
方が低くなるように調節する調節弁２２とを備えたもの
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷スラリを熱輸送
媒体とする熱輸送システムに適用される氷スラリ移送装
置であって、氷スラリを均一かつ効率よく移送する為の
氷スラリ生成供給手段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】氷スラリタンクに貯蔵された氷スラリは
固着化しやすく、固着化すると氷スラリの均一性が損な
われ、流動性が悪くなる。そこで氷スラリを均一かつ効
率よく移送するためには、氷スラリタンク内で固着化し
た氷スラリを撹拌粉砕する必要がある。

【０００３】図４は、従来のこの種の氷スラリ移送装置
を含む熱輸送システムの一例を示す系統図である。図４
に示すように、従来の装置では氷スラリタンク１の内部
に貯蔵されている氷スラリ３の塊を、タンク中心部に設
けられている撹拌機２で撹拌粉砕して均一な氷スラリを
生成し、これを氷スラリ移送配管（往）４によって負荷
側へ送り出すものとなっている。氷スラリ移送配管４に
よって送り出された氷スラリ３は、上記配管４の途中に
介在している氷スラリ移送ポンプ５、氷充填率調整器
６、ＩＰＦ（氷充填率）計７等を経由して冷房負荷８に
供給される。この冷房負荷８において氷スラリ中の氷は
融解して冷水となる。この冷水は冷水移送配管（還）９
を通って再び氷スラリタンク１へ戻され再循環する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
氷スラリ３を均一かつ効率よく移送するために、氷スラ
リタンク１内で互いに固着している氷スラリ３の塊を、
撹拌機２により十分撹拌して粉砕するようになっている
が、撹拌機２を駆動するための大きな撹拌動力を必要と
する。また撹拌粉砕する際に生じる大きな摩擦熱によっ
て、氷スラリ３がかなり融解することになるため、損失
が大きい。このため効率よく氷スラリ３を移送できない
という欠点があった。

【０００５】なお撹拌機２の回転数が低すぎると、氷ス
ラリ３を撹拌混合あるいは粉砕する能力が低下し、氷ス
ラリ３を均一かつ効率よく移送することが困難となる。
極端な場合には水のみしか取り出せないことも起こる。
逆に撹拌機２の回転数が高すぎると、その求心力により
撹拌機２の中心部へ氷スラリ３が集積され、撹拌機２の
主軸および羽根に再固着が生じ始める。そして時間の経
過と共に氷スラリ３が大きな塊となっていき、氷の溶け
残りが発生したり、撹拌機２の動力を増大させる必要が
生じる。撹拌機２の動力の増大はシステム全体の効率低
下を招くことになる。

【０００６】本発明の目的は、下記のような効果を奏す
る氷スラリ移送装置を提供することにある。 (a) 従来のように大きな撹拌動力を必要としない。

【０００７】(b) 従来の撹拌機による撹拌に比べて、氷
スラリを撹拌し粉砕する際に生じる摩擦熱が少なくて済
むため、氷スラリの融解による損失が小さい。 (c) 従来のように撹拌機の撹拌速度制御を必要としない
ため、取り扱い操作が簡単である。

【０００８】(d) 氷スラリタンク内の上下領域によって
異なる固着状態を呈している氷スラリを、効率よく均一
に撹拌粉砕することができ、氷スラリを均一かつ効率よ
く移送することができる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の氷スラリ移送装置は以下のよ
うに構成されている。氷スラリを貯蔵する氷スラリタン
クと、この氷スラリタンクから送り出される氷スラリに
含まれる水を氷スラリ移送配管から分岐して前記氷スラ
リタンクへ戻す帰還用分岐配管と、この帰還用分岐配管
を経由して前記氷スラリタンクへ戻される水を前記氷ス
ラリタンク内に斜め下方へ向けて旋回流が生じるように
噴出させるべく、前記氷スラリタンク周壁の接線方向に
沿ってかつ下方へ傾けて異なる高さ位置に取付けられた
複数の噴流ノズルと、前記帰還用分岐配管に介挿され、
上記各噴流ノズルから噴出される噴流の噴出力（噴出速
度、噴出量など）が、上部に位置する噴流ノズルより下
部に位置する噴流ノズルの方が低くなるように調節する
調節弁とを備えたものとなっている。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１〜図３は、本発明の第１実施形態
に係る氷スラリ移送装置の構成を示す図で、図１は装置
上方から見た氷スラリ移送装置を含む熱輸送システムの
系統図、図２は装置側方から見た同熱輸送システムの系
統図、図３は噴流ノズルの取付角度についての説明図で
ある。

【００１１】図１および図２に示すように、氷スラリタ
ンク１の上端開口部には、散水ノズル管１０が設置され
ており、同タンク１の底部にはベルマウス部１１が設け
られている。氷スラリタンク１の内部に貯蔵されている
氷スラリ３は、上記ベルマウス部１１を介してスムーズ
に底部外へ導出され、氷スラリ吸込部１２を介して氷ス
ラリ移送ポンプ５へ吸い込まれる。氷スラリ移送ポンプ
５は吸い込んだ氷スラリを所定圧力で吐出する。吐出さ
れた氷スラリ３に含まれている０℃程度の冷水は、氷ス
ラリ移送配管４を通して冷房負荷８の方向へ向かおうと
するが、氷スラリ３を冷房負荷８に流す前の準備段階で
は、氷スラリ移送流量調節用手動弁１３が閉じられてい
る。このため、前記冷水は冷房負荷８の方へは流れず
に、氷スラリ移送配管４から分岐されている帰還用分岐
配管２１を介して前記氷スラリタンク１へ戻される。

【００１２】帰還用分岐配管２１の各枝管には、それぞ
れ帰還水量調節弁（手動弁）２２が設けられている。そ
して上記帰還用分岐配管２１の各枝管先端には、噴流ノ
ズル２３が取付けられている。噴流ノズル２３は、帰還
用分岐配管２１を経由して氷スラリタンク１へ戻されて
くる水を、氷スラリタンク１内に斜め下方へ向けて旋回
流が生じるように噴出させるべく、前記氷スラリタンク
１の周壁の接線方向に沿って、かつ図３に示す如く下方
へ所定角度θだけ傾けて、異なる高さ位置に取付けられ
ている。

【００１３】かくして複数の噴流ノズル２３から噴出す
る各噴流によって、氷スラリタンク１内には旋回流及び
上下の流れが発生する。この旋回流及び上下の流れによ
って氷スラリタンク１内の氷スラリ３は撹拌混合され、
固着化した氷スラリ３が粉砕され均一化される。

【００１４】ところで氷スラリタンク１の上部領域にあ
る氷スラリ３は、氷スラリ中の水が抜けて固着化して固
くなっている。これに対して、中部領域、下部領域にあ
る氷スラリ３は比較的水分を多く含有しているためその
固着度は小さい。

【００１５】本装置においては、上部に配置されている
噴流ノズル２３の噴出速度Ｖ1 は速く、中部、下部に配
置されている噴流ノズル２３の噴出速度Ｖ2,Ｖ3 は順次
遅くなるように、各帰還水量調節弁２２の開度が調整設
定されている。つまりタンク１の高さ方向に噴流ノズル
２３の噴出速度分布が形成されるように、各調節弁２２
の開度が調整設定されている。

【００１６】このような動作が繰返し行なわれることに
より、氷スラリ３は十分撹拌混合され粉砕されて、均一
かつ効率よく移送され得る状態を呈する。このような状
態となったところで、氷スラリ移送流量調節用手動弁１
３は開放される。かくして氷スラリ３は氷充填率調節器
６において所定のＩＰＦになるように調節され、ＩＰＦ
計７においてＩＰＦを計測された後、冷房負荷８へ供給
され熱交換が行なわれる。この熱交換動作によって氷ス
ラリ中の氷は融解して冷水となる。この冷水は冷水移送
配管（還）９を通って散水ノズル管１０に供給される。

【００１７】散水ノズル管１０は温度が０℃より上昇し
た水を氷スラリタンク１上に散水するためのものであ
る。なお散水ノズル管１０は冷水噴出の反動力で回転
し、氷スラリタンク１上に均一に散水を行なえるものと
なっている。

【００１８】（変形例）実施形態に示された氷スラリ移
送装置は下記の変形例を含んでいる。 ・帰還水量調節弁２２や氷スラリ移送流量調節用手動弁
１３として自動的に動作する電動弁等を用いたもの。 ・噴流ノズル２３を三段以外の段数に設置したもの。 ・噴流ノズル２３の傾斜角度θを任意に可変設定できる
ようにしたもの。

【００１９】（実施形態のまとめ）上述した実施形態に
示された氷スラリ移送装置の構成および作用効果をまと
めると次の通りである。 ［１］実施形態に示された氷スラリ移送装置は、氷スラ
リ３を貯蔵する氷スラリタンク１と、この氷スラリタン
ク１から送り出される氷スラリ３に含まれる水を氷スラ
リ移送配管４から分岐して前記氷スラリタンク１へ戻す
帰還用分岐配管２１と、この帰還用分岐配管２１を経由
して前記氷スラリタンク１へ戻される水を前記氷スラリ
タンク１内に斜め下方へ向けて旋回流が生じるように噴
出させるべく、前記氷スラリタンク１周壁の接線方向に
沿ってかつ下方へ傾けて異なる高さ位置に取付けられた
複数の噴流ノズル２３と、前記帰還用分岐配管２１に介
挿され、上記各噴流ノズル２３から噴出される噴流の噴
出力が、上部に位置する噴流ノズル２３より下部に位置
する噴流ノズル２３の方が低くなるように調節する調節
弁２２とを備えたものとなっている。

【００２０】上記氷スラリ移送装置においては、噴流ノ
ズル２３から噴出される水が、氷スラリタンク１内に斜
め下方に向かった旋回流として注ぎ込まれるので、氷ス
ラリタンク１内には円周方向への回転流のみならず上下
方向の循環流も発生する。このため氷スラリ３の塊が効
率よく粉砕されかつ撹拌される。さらに、上記氷スラリ
移送装置においては、噴流ノズル２３の噴出力は上部に
位置する噴流ノズル２３ほど強く、下部に位置する噴流
ノズル２３ほど弱く設定されている。換言すれば、氷ス
ラリタンク１の高さ方向に噴流の噴出速度分布が形成さ
れる。このため氷スラリタンク１内で上部領域ほど固い
固着状態を呈する傾向をもつ氷スラリの塊が、極めて効
率よくしかも十分に粉砕されかつ撹拌混合される。 ［２］実施形態に示された氷スラリ移送装置は、上記
［１］に記載した装置であって、かつ氷スラリ３を冷房
負荷８に流す前の準備段階では、氷スラリ３が氷スラリ
移送配管４を通して冷房負荷８の方向へ向かうのを阻止
する氷スラリ移送流量調節用手動弁１３を備えたものと
なっている。

【００２１】上記氷スラリ移送装置においては、上記
［１］と同様の作用効果を奏する上、冷房負荷８に氷ス
ラリ３を流す前に、噴流による氷スラリ３の撹拌粉砕操
作が繰返し行なわれるため、冷房負荷８へ氷スラリ３を
移送開始した直後から、安定した状態で氷スラリ３を均
一かつ効率よく冷房負荷８へ移送することができる。 ［３］実施形態に示された氷スラリ移送装置は、上記
［１］に記載した装置であって、かつ各噴流ノズル２３
から噴出される冷水の温度は、０℃程度に設定されたも
のとなっている。

【００２２】上記氷スラリ移送装置においては、上記
［１］と同様の作用効果を奏する上、噴流として０℃程
度の低い温度の冷水が使用されるため、噴流により氷ス
ラリ３が撹拌粉砕される際、噴流の温度に起因する温度
上昇によって、氷スラリが融解するのを最小限に抑制す
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、下記のような作用効果
を奏する氷スラリ移送装置を提供することができる。 (a) 従来のように大きな撹拌動力を必要としない。

【００２４】(b) 従来の撹拌機による撹拌に比べて、氷
スラリを撹拌し粉砕する際に生じる摩擦熱が少なくて済
むため、氷スラリの融解による損失が小さい。 (c) 従来のように撹拌機の撹拌速度制御を必要としない
ため、取り扱い操作が簡単である。

【００２５】(d) 氷スラリタンク内の上下領域によって
異なる固着状態を呈している氷スラリを、効率よく均一
に撹拌粉砕することができ、氷スラリを均一かつ効率よ
く移送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る氷スラリ移送装置
の構成を装置上方から見た図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る氷スラリ移送装置
の構成を装置側方から見た図。

【図３】本発明の第１実施形態に係る噴流ノズルの取付
角度についての説明図。

【図４】従来例に係る氷スラリ移送装置の構成を示す
図、

【符号の説明】

１…氷スラリタンク ２…撹拌機 ３…氷スラリ ４…氷スラリ移送配管（往） ５…氷スラリ移送ポンプ ６…氷充填率調節器 ７…ＩＰＦ計 ８…冷房負荷 ９…冷水移送配管（復） １０…散水ノズル管 １１…ベルマウス部 １２…氷スラリ吸込部 １３…氷スラリ移送流量調節用手動弁 ２１…帰還用分岐配管 ２２…帰還水量調節弁 ２３…噴流ノズル

フロントページの続き (72)発明者 株根 浩男 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 渡部 正治 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 大谷 雄一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 角谷 修二 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 上村 隆 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】氷スラリを貯蔵する氷スラリタンクと、 この氷スラリタンクから送り出される氷スラリに含まれ
   る水を氷スラリ移送配管から分岐して前記氷スラリタン
   クへ戻す帰還用分岐配管と、 この帰還用分岐配管を経由して前記氷スラリタンクへ戻
   される水を、前記氷スラリタンク内に斜め下方へ向けて
   旋回流が生じるように噴出させるべく、前記氷スラリタ
   ンク周壁の接線方向に沿ってかつ下方へ傾けて異なる高
   さ位置に取付けられた複数の噴流ノズルと、 前記帰還用分岐配管に介挿され、上記各噴流ノズルから
   噴出される水の噴出力が、上部に位置する噴流ノズルよ
   り下部に位置する噴流ノズルの方が低くなるように調節
   する調節弁と、 を具備したことを特徴とする氷スラリ移送装置。