JPH1073291A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機21から吐出されたガス冷媒を凝縮器22
で凝縮液化させ、この液冷媒をサブクーラ25で過冷却し
た後膨張機構23を経て過冷却器24で蒸発気化させて圧縮
機21に循環させる冷凍機20と、連通管14を介して互いに
連通せしめられた低温槽10B 及び高温槽10A からなる氷
蓄熱槽10と、低温槽10B 及び高温槽10A から冷水を抽出
する冷水抽出管11B 、11A に介装された混合調節弁19B
、19A を具備し、低温槽10B 及び高温槽10A から抽出
された冷水を過冷却器24で過冷却した後、氷蓄熱槽10に
循環させてここで氷結させる氷蓄熱装置において、過冷
却器24入口の冷水の温度制御の精度を向上するとともに
冷凍機20の負荷変動を抑制する。 【解決手段】 低温槽10B 及び高温槽10A から抽出され
た冷水を合流混合してなる混合冷水を分岐してその一方
を過冷却器24に導き、他方をサブクーラ25を経て高温槽
10A 又はその冷水抽出管11A に導く。そして、混合冷水
の温度を検出する温度センサ９からの指令によりこの検
出温度が所定温度になるように一対の混合調節弁19B 、
19A の開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は氷蓄熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の氷蓄熱装置の１例が図３に示され
ている。冷凍機20を運転すると、その圧縮機21から吐出
されたガス冷媒は凝縮器22に入り、ここで伝熱管22A 内
を流過する冷却水に放熱することによって凝縮液化す
る。

【０００３】この液冷媒はサブクーラ25の伝熱管25A 内
を流過する過程で管外の冷水に放熱することによって過
冷却される。次いで、この液冷媒は絞り機構23を流過す
る過程で絞られることにより断熱膨張して過冷却器24に
入り、ここで伝熱管24A 、24B 内を流過する冷水を過冷
却することにより蒸発気化して圧縮機21に戻る。

【０００４】凝縮器22の伝熱管22A 内を流過することに
よって昇温した冷却水はクーリングタワー５に導かれ、
ここで放熱することによって降温した後、冷却水循環ポ
ンプ８により付勢されて再び凝縮器22の伝熱管22A 内に
流入する。

【０００５】氷蓄熱槽10はその内部を仕切壁13によって
左右に仕切られ、その右側に高温槽10A が、左側に低温
槽10B が形成されている。そして、この仕切壁13を貫通
する連通管14によって高温槽10A 及び低温槽10B内の水
が互いに連通せしめられている。

【０００６】高温槽10A 、低温槽10B 内から冷水を抽出
する冷水抽出管11A 、11B にはそれぞれ混合調節弁19A
、19B が介装され、これら混合調節弁19A 、19B は温
度センサ９からの指令によって開閉される。

【０００７】過冷却器24の伝熱管24A 内を流過して過冷
却された過冷却水を高温槽10A 、低温槽10B に供給する
過冷却水管15A 、16A にはそれぞれ製氷切替弁17A 、18
A が介装されている。また、過冷却器24の伝熱管24B 内
を流過して過冷却された過冷却水を高温槽10A 、低温槽
10B に供給する過冷却水管15B 、16B にはそれぞれ製氷
切換弁17B 、18B が介装されている。

【０００８】この氷蓄熱装置は夜間に深夜電力を利用し
て製氷運転される。製氷運転の開始に先立って製氷切換
弁18A 、18B を開、17A 、17B を閉、混合調節弁19B を
開、19A を閉とする。なお、製氷運転の開始前には高温
槽10A 及び低温槽10B 内の水温は10℃程度となってい
る。

【０００９】そこで、冷凍機20を運転すると同時に製氷
ポンプ２及び冷却水循環ポンプ８を駆動すると、低温槽
10B から抽出された水が冷水抽出管11B 、混合調節弁19
B 、製氷ポンプ２を経て分岐し、その一部は流量制御弁
３を経てサブクーラ25に入り、ここで伝熱管25A 内を流
過する液冷媒を過冷却することによって昇温する。

【００１０】この水はさきに分岐した水と合流して過冷
却器24の伝熱管24A 、24B 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た後、過冷却水管
16A、16B 、製氷切換弁18A 、18B を通って低温槽10B
内に入る。

【００１１】この運転状態を暫時継続することによって
温度センサ９の検出温度が氷点以上の所定温度、例え
ば、0.3 ℃以下に低下したとき、温度センサ９から混合
調節弁19A 、19B に指令が出力されて混合調節弁19B が
閉じ始め、19A が開き始める。

【００１２】これによって低温槽10B から混合調節弁19
B を経て流出した低温水と高温槽10A から混合調節弁19
A を経て流出した高温水が混合する。以後、混合調節弁
19A 及び19B の開度は温度センサ９の検出温度が0.3 ℃
に維持され、かつ、混合水の量が製氷ポンプ２の流量を
変化させないように制御される。

【００１３】この結果、混合調節弁19B の開度が次第に
小となり、混合調節弁19A の開度が次第に大となるの
で、これに伴って低温槽10B 内の水位が上昇し、高温槽
10A 内の水位が低下する。そして、この水位差によって
低温槽10B 内の低温水が連通管14を経て高温槽10A に流
入し、これによって高温槽10A 内の水温が次第に低下す
る。

【００１４】この運転を暫時継続することによって低温
槽10B 内の水温が0 ℃に到達した時点で低温槽10B 内に
氷が生成し始め、これに応じて高温槽10A 内の水温も更
に低下する。高温槽10A 内の水から吸熱できなくなった
時点、即ち、高温槽10A 内の水温が0.3 ℃に低下した時
点で製氷切換弁17A 、17B を開とする。

【００１５】以後、高温槽10A から抽出された冷水と低
温槽10B から抽出された冷水とを合流混合してなる混合
水は製氷ポンプ２により付勢された後分岐し、その一部
は流量制御弁３を経てサブクーラ25を流過する過程で昇
温した後、さきに分岐した混合水と合流して0.3 ℃とな
る。

【００１６】そして、この混合水は過冷却器24の伝熱管
24A 、24B 内を流過する過程で過冷却されることにより
氷点以下の所定温度、例えば、−1.2 ℃となり、過冷却
水管15A 、15B 、16A 、16B 、製氷切換弁17A 、17B 、
18A 、18B を経て高温槽10A及び低温槽10B に入り、こ
こで過冷却が開除されて氷結する。

【００１７】この製氷運転時、サブクーラ25に流入する
冷水の量、即ち、流量制御弁３の開度は冷凍機20の成績
係数が高くなるように設定される。そして、温度センサ
９により検出された冷水温度が氷点以上の所定温度、例
えば、0.3 ℃になるように混合調節弁19A 、19B の開度
が制御される。

【００１８】

【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、温度センサ９の検出温度は低温槽10B から抽出さ
れた冷水の温度、高温槽10A から抽出された冷水の温度
のみならずサブクーラ25を流過して昇温した冷水の温度
によって影響されるので、温度センサ９の検出温度、即
ち、過冷却器24の入口の冷水温度を氷点以上の所定温度
に精度良く維持するのは極めて難しかった。

【００１９】また、サブクーラ25に流入する冷水の温度
が変化することによって冷凍機20の冷凍負荷が変動し、
冷凍機20の容量制御の時間遅れに伴って過冷却器24の入
口の冷水温度並びに出口の過冷却水の温度が変動するた
め、氷蓄熱装置を安定して連続運転することが難しかっ
た。

【００２０】

【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、圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮器で凝縮
液化させ、この液冷媒をサブクーラで過冷却した後膨張
機構を経て過冷却器で蒸発気化させて上記圧縮機に循環
させる冷凍機と、連通管を介して互いに連通せしめられ
た低温槽及び高温槽からなる氷蓄熱槽と、これら低温槽
及び高温槽から冷水を抽出する冷水抽出管にそれぞれ介
装された混合調節弁を具備し、上記低温槽及び高温槽か
ら抽出された冷水を上記過冷却器で過冷却した後上記氷
蓄熱槽に循環させてここで氷結させる氷蓄熱装置におい
て、上記低温槽及び高温槽から抽出された冷水を合流混
合してなる混合冷水を分岐してその一方を上記過冷却器
に導き、他方を上記サブクーラを経て上記高温槽又はそ
の冷水抽出管に導くとともに上記混合冷水の温度を検出
する温度センサからの指令によりこの検出温度が所定温
度になるように上記混合調節弁の開度を制御することを
特徴とする氷蓄熱装置にある。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態が図１に
示されている。この第１の実施形態においては、製氷ポ
ンプ２の出口の冷水温度が温度センサ９により検知さ
れ、温度センサ９はその検知温度が氷点以上の所定温
度、例えば、0.3 ℃になるように混合調節弁19A 、19B
に出力してその開度を制御する。

【００２２】高温槽10A から抽出された冷水及び低温槽
10B から抽出された冷水は合流して混合冷水となり、こ
の混合冷水は温度センサ９の下流側で２つに分岐せしめ
られ、その一部は流量制御弁３を経てサブクーラ25に入
り、その伝熱管25A 内を流過する液冷媒を過冷却するこ
とによって自身は昇温した後、配管30を経て高温槽10A
内に入る。

【００２３】残部は過冷却器24に入り、その伝熱管24A
、24B 内を流過する過程で管外の冷媒の蒸発潜熱を奪
うことによって氷点以下の所定温度、例えば、−1.2 ℃
に過冷却された後、過冷却水管15A 、15B 、16A 、16B
及びこれらに介装された製氷切換弁17A 、17B 、18A 、
18B を経て高温槽10A 及び低温槽10B に入る。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】しかして、温度センサ９は高温槽10A 及び
低温槽10B から抽出された冷水を互いに合流混合してな
る混合冷水の温度を検知しているので、サブクーラ25か
ら流出した冷水温度の影響を受けることはない。そし
て、温度センサ９はこの検知温度が氷点以上の所定温度
になるように混合調節弁19A 及び19B の開度を調節して
いるので、過冷却器24の入口の冷水温度の制御精度が向
上する。従って、伝熱管24A 、24B 及び過冷却水管15A
、15B 、16A 、16B 内で冷水が氷結するのを防止でき
る。

【００２５】また、サブクーラ25には氷点以上の所定温
度とされた混合冷水が流入するので、サブクーラ25にお
ける熱交換量が安定し、従って、冷凍機20の冷凍負荷の
変動を抑制できる。そして、サブクーラ25で混合冷水が
冷媒から吸熱した熱は高温槽10A 内の冷水に与えられ、
混合冷水の温度を氷点以上とするのに用いられる。

【００２６】本発明の第２の実施形態が図２に示されて
いる。この第２の実施形態においては、サブクーラ25か
ら流出した冷水を配管31を経て高温槽10A からの冷水抽
出管11A の混合調節弁19A の上流側に供給している点を
除いて他の構成及び作用は図１に示す第１の実施形態と
同様であり、同様の効果を奏する。

【００２７】

【発明の効果】本発明においては、低温槽及び高温槽か
ら抽出された冷水を合流混合してなる混合冷水を分岐し
てその一方を過冷却器に導き、他方をサブクーラを経て
高温槽又はその冷水抽出管に導くとともに混合冷水の温
度を検出する温度センサからの指令によりこの検出温度
が所定温度になるように混合調節弁の開度を制御してい
るため、温度センサの検出温度はサブクーラから流出し
た冷水の温度によって影響を受けることはない。従っ
て、過冷却器入口の冷水の温度制御の精度が向上するの
で、冷水が過冷却器や過冷却水管内で氷結するのを防止
できる。

【００２８】また、サブクーラには温度調整された冷水
が流入するので、冷凍機の冷凍負荷の変動を抑制でき、
従って、氷蓄熱装置を安定して連続運転することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す系統図である。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す系統図である。

【図３】従来の氷蓄熱装置の系統図である。

【符号の説明】

20 冷凍機 21 圧縮機 22 凝縮器 25 サブクーラ 23 膨張機構 24 過冷却器 10 氷蓄熱槽 10A 高温槽 10B 低温槽 13 仕切壁 14 連通管 11A 、11B 冷水抽出管 19A 、19B 混合調節弁 ９ 温度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮器
   で凝縮液化させ、この液冷媒をサブクーラで過冷却した
   後膨張機構を経て過冷却器で蒸発気化させて上記圧縮機
   に循環させる冷凍機と、連通管を介して互いに連通せし
   められた低温槽及び高温槽からなる氷蓄熱槽と、これら
   低温槽及び高温槽から冷水を抽出する冷水抽出管にそれ
   ぞれ介装された混合調節弁を具備し、上記低温槽及び高
   温槽から抽出された冷水を上記過冷却器で過冷却した後
   上記氷蓄熱槽に循環させてここで氷結させる氷蓄熱装置
   において、 上記低温槽及び高温槽から抽出された冷水を合流混合し
   てなる混合冷水を分岐してその一方を上記過冷却器に導
   き、他方を上記サブクーラを経て上記高温槽又はその冷
   水抽出管に導くとともに上記混合冷水の温度を検出する
   温度センサからの指令によりこの検出温度が所定温度に
   なるように上記混合調節弁の開度を制御することを特徴
   とする氷蓄熱装置。