JPH1078247A - 氷蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房負荷が低い低負荷運転時には冷水の循環
だけで十分であるのにも拘わらず、従来では蓄氷槽から
氷片を取出して循環回路側に混合供給しているため、運
転費用が余分にかかり、また蓄氷槽から氷片の取り出し
が行えなくなった場合には冷房運転を持続できなくなる
欠点があった。 【解決手段】 蓄氷槽２から供給される氷片の投入口を
上部に有すると共に下部に氷水配管２４に接続する氷水
混合部６ａを有する氷混合器６と、氷混合器６の下流側
の氷水配管２４に設けられた氷水ポンプ９とを備え、氷
混合器６下部の氷水混合部６で氷片を氷水配管２４内に
水と混合させながら供給しつつ、氷水ポンプ９を介して
氷水配管２４内を循環させる氷蓄熱装置おいて、氷水ポ
ンプ９の上流側に、蓄氷槽２から氷水配管２４側に直接
冷水を供給するバイパス管２８を設け、低負荷時や氷片
の取り出しが不能になったときに、バイパス２８管を通
じて蓄氷槽２内の冷水を氷水配管２４内に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、上部に蓄氷槽か
ら供給される氷片の投入口を有すると共に下部側に氷水
配管に接続する混合部を有する氷混合器と、この氷混合
器より下流側の氷水配管に設けられた氷水ポンプとを備
え、氷混合器で氷片を氷水配管内に送込んで水と混合
し、氷水ポンプで氷水配管内を循環させる氷蓄熱装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ビル冷房等に用いる氷蓄熱装置は氷の潜
熱を利用するもので、夜間電力によってハーベスト製氷
機などで製氷した氷片を蓄氷槽に蓄えて蓄熱しておき、
日中などの冷房運転時に必要量の氷片を当該蓄氷槽から
逐次取出して氷水循環回路に供給して冷房媒体として用
いるもので、例えば本出願人が先に出願した実開平６−
６４０３９号公報には、図３に示す具体的な構成が示さ
れている。

【０００３】図において、１は製氷機、２は蓄氷槽であ
る。蓄氷槽２の一側部上部には氷片取出し装置３が設け
られ、蓄氷槽２に近接して配置されたホッパ４に氷片を
落し込むようにしている。ホッパ４内には図示しない計
量装置、クラッシャなどが設けられると共に、その下部
には縦型スクリューコンベア５を備えた氷混合器６が配
置されている。スクリューコンベア５の下端は逆Ｔ字状
をなして氷水循環回路７に接続されており、この逆Ｔ字
状の接続部は氷水混合部６ａとして機能されている。

【０００４】氷水循環回路７は、バッファタンク８、氷
水ポンプ９および冷房用の多数の熱交換器１０を含むル
ープ状の配管である。各熱交換器１０には空調機１１と
の間を循環する冷水配管１２が配設されている。

【０００５】また、バッファタンク８と蓄氷槽２および
製氷機１との間は配管１４によって結ばれ、バッフアタ
ンク８内の過剰水は配管１４の途中に設けられたポンプ
１５で揚水されて、電磁弁１６を介して蓄氷槽２あるい
は製氷器１に適宜選択的に環流あるいは給水されるよう
になっている。

【０００６】以上の構成において、スクリューコンベア
５内に氷片が送込まれると氷片の体積分だけ水位が上昇
するが、この水位が高くなりすぎると氷片に作用する浮
力によりスクリューの回転運動だけでは氷片を下方の氷
水混合部６ａまで押込むことが困難となる。

【０００７】このため、前記バッファタンク８とスクリ
ューコンベア５とは連通管式に連通させ、スクリューコ
ンベア５内の水位が最適となる位置に合わせてバッファ
タンク８内にロート状の揚水口１７を配置し、この揚水
口１７の高さ以上となった過剰水をポンプ１５によって
製氷機１または蓄氷槽２側に返水するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、余り大きな
冷房能力を必要としない低負荷運転時においては、氷水
循環回路７には氷片を供給せずに０〜４℃に保たれた冷
水を循環させるだけで十分に冷房運転を行い得るのであ
るが、上記従来の装置では、このような低負荷運転時に
あっても蓄氷槽２より氷片を逐次取出して循環回路７内
に混合供給して、氷片の潜熱を絶えず利用して冷房能力
を必要以上に高く維持するようにしているため、氷取出
し装置３、スクリューコンベア５等の運転に伴うランニ
ングコストが余分にかかるという問題があった。

【０００９】また、蓄氷槽２内の水中に堆積した氷片同
士が相互に固着し合って成長し、大きな氷塊となって浮
遊してしまうことがあり、このような状態になると、氷
片取出し装置３によって氷片を掻き出そうとしても氷片
の取出しが行えなくなることがあり、このような状況に
なると冷房能力が著しく低下して支障を来すという問題
も生じていた。

【００１０】この発明は、以上の問題を解決するもので
あって、その目的は、低負荷運転時のランニングコスト
の低減化が図れるとともに、氷片の取出しが行えなくな
ったような場合にも、冷房運転を可及的に維持し得る氷
蓄熱装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る氷蓄熱装置では、上部に蓄
氷槽から供給される氷片の投入口を有すると共に下部側
に氷水配管に接続する混合部を有する氷混合器と、該氷
混合器より下流側の該氷水配管に設けられた氷水ポンプ
とを備え、該氷混合器で氷片を氷水配管内に送込んで水
と混合し、該氷水ポンプで前記氷水配管内を循環させる
氷蓄熱装置おいて、前記蓄氷槽から氷水配管側に直接冷
水を供給するバイパス配管を前記氷水ポンプの上流側に
設けたことを特徴とし、低負荷運転時には氷片の供給を
停止させてバイパス通路を通じて蓄氷槽内の冷水を循環
経路内に取入れることで冷房運転を持続可能とし、もっ
て低負荷運転時のランニングコストの低減化を図り、か
つ氷の取出しが出来なくなった場合でも、冷房運転を可
及的に持続可能とする。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る氷蓄熱装置
では、前記前記氷水配管には配管内水温を検知する温度
センサを設け、該温度センサの検知温度に基づき前記氷
混合器による氷片の供給と前記バイパス配管からの冷水
供給とを断続制御することにより、氷水配管内温度に応
じて冷房負荷に則した効率的な温度制御を自動的に行な
わせる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。な
お、従来と同一部分または従来に相当する部分には同一
符号を付し、異なる部分あるいは新たに説明を付加する
部分にのみ異なる符号を用いて説明する。 図１は、こ
の発明にかかる氷蓄熱装置を示している。この蓄熱装置
は、従来とほぼ同様に、蓄氷槽２に貯められた氷片を回
転羽根式の氷片取出し装置３を介してホッパ４側に取り
出し、氷混合器６の縦型スクリューコンベア５およびそ
の下部の氷水混合部６ａを通じて前記循環回路７側に送
るようにしている。

【００１４】なお、スクリューコンベア５の上部側には
前述した計量装置２０、クラッシャ２２が設けられ、取
出し装置３により取出された氷片は、計量装置２０によ
り計量され、その値が設定値に等しくなると、計量装置
４は回動して氷をクラッシャ２２側に送り、クラッシャ
２２によりさらに細片状に砕いた氷片をスクリューコン
ベア５上部の投入口に供給する。

【００１５】循環回路７を構成する氷水配管２４の戻り
側、すなわち前記氷水混合部６ａの上流側には、水位計
２６が配置されている。この水位計２６に指示される水
位は、連通管式に前記スクリューコンベア５の内部と等
しい水位となるもので、アクリル製透明シリンダ内に上
限水位と下限水位とを検出する水位センサの電極を取付
けただけの簡単な構造となっており、電極の長さを任意
に調節することでシリンダ内で検出する上限水位および
下限水位の値を自在に設定できるようになっている。

【００１６】氷水配管２４は氷水混合部６ａと氷水ポン
プ９との間でバイパス管２８を介して蓄氷槽２の下部に
接続されている。このバイパス管２８には電磁弁３０お
よび手動式流量調整弁３２が設けられていて、管路の開
閉および流量調整が可能とされており、必要に応じて蓄
氷槽２内の冷水を電磁弁３０の開閉制御により流量調節
して氷水配管２４内に供給出来るようにしている。な
お、ここで手動式流量調整弁３２は当該バイパス管２８
を流れる冷水の最大供給量を規制するものであり、冷房
負荷ピーク時の約８０％に対応できる冷水の流量を目安
にして、その開度が予め固定的に設定されている。

【００１７】また、氷水ポンプ９の下流側には、氷水分
離器３４が設けられ、この分離器３４には返水管３６が
接続され、ポンプ９の圧力によってここで分離された水
を蓄氷槽２側に戻すようにしており、上記と同様に電磁
弁３８と調整弁４０とにより管路の開閉および流量調整
を可能としている。

【００１８】すなわち、電磁弁３８は、前記水位計２６
のセンサで検出した水位に応じて図示しない制御部によ
り開閉制御され、上限水位を上回ると開放され、ポンプ
９の圧力によって氷水分離器３４で分離された水のみが
返水管３６を通じて蓄氷槽２内に返水される。そして、
下限水位を下回ると閉塞されて返水が停止される。

【００１９】さらに、前記蓄氷槽２には前記水位計２６
と同様の水位計４２が設けらるとともに、下部側には電
磁弁４６によって開閉可能な排水管４４が設けられてお
り、蓄氷槽２内の水位が設定値より高まったことを水位
計４２が検出すると、この検出出力を受けて前記制御部
が電磁弁４６を駆動して排水管４４を開き、余剰水を排
出して水位を設定値以下に保持するようになっている。

【００２０】また、氷水分離器３４の下流側の氷水配管
２４及び蓄氷槽２にはこれに差込まれて温度センサ４
８，５０が設けられており、この温度センサ４８，５０
の検出出力に応じて図示しない制御部により前記バイパ
ス管２８の電磁弁３０の開閉制御及び製氷器１の作動制
御を行うようになっている。

【００２１】以上の氷蓄熱装置の運転制御は、図示しな
い監視システムの制御動作によって行われ、システムの
起動と終了の時刻をスケジュール入力することによっ
て、監視システムは、その日一日の間の運転制御を氷水
配管２４内温度、および蓄氷槽２内温度を監視しつつ、
図２に示すようにタイムスケジュールに従って、冷房能
力を時間とともに変動させて自動的に行う。

【００２２】なお、同図の各時点における設定温度の上
下限値θ1 〜θ5 並びに目標温度Ｔｈ1 ，Ｔｈ2 は、ユ
ーザがパソコン上で自由に設定し、その値と計測値との
比較監視により予め設定したイベントプログラムに即し
て以下のように各部の発停制御を行う。

【００２３】起動時運転モード 先ず、起動時刻Ｔ1 直後の運転開始時には、氷水配管２
４内の水温Ｔｈa を急速に低下させるべく、氷水ポンプ
９および氷片取出し装置３、クラッシャ２２、スクリュ
ーコンベア５からなる氷片混入装置（以下氷片混入装置
と一括して言う）を作動させて配管２４内への氷片混入
供給を行うと共に、電磁弁３０の全開制御により蓄氷槽
２内の冷水を氷水配管２４内に最大流量で供給する（起
動時の氷水運転モード）。そして、配管２４内の実際の
水温Ｔｈa が設定温度θ1 を下回ったならば、前記氷片
混入装置を停止し、次ぎの低負荷時空調運転モードに移
行する。

【００２４】起動後の低負荷運転モード この空調運転モードは一日のうちで気温が最高となる冷
房負荷のピーク時間帯以前に行われるもので、いわゆる
低負荷運転状態時のモードである。

【００２５】この運転モードに移行してくると、氷水配
管２４内には蓄氷槽２から冷水のみが供給されて空調運
転が開始され、その配管２４内への冷水の導入量は水温
Ｔｈa に応じてこれを目標温度Ｔｈ1 に維持するように
可変制御される。すなわち、電磁弁３０の開度が当該配
管内水温Ｔｈa に応じてフィードバック制御される。よ
り具体的には、上記目標温度Ｔｈ1 を電磁弁３０の開放
基準温度に設定して、水温Ｔｈa がこの目標温度Ｔｈ1
以上の時に電磁弁３０を開放させ、その開度は配管内水
温と目標温度との差（Ｔｈa −Ｔｈ1 ）に応じてフィー
ドバックで比例制御する（低負荷時の冷水運転モー
ド）。

【００２６】また、この空調運転開始後の低負荷運転時
にあって、氷水配管２４内の水温Ｔｈa が予め設定され
た設定温度θ2 以上になった場合には、前記氷片混入装
置を再度駆動して氷片の混入供給を開始し、次ぎの高負
荷運転モードへと移行する。

【００２７】高負荷運転モード この空調運転モードは冷房負荷が高くなった時に行われ
るもので、高負荷運転状態時のモードである。

【００２８】この運転モードでは、氷片と冷水との双方
が導入されて水温Ｔｈa が下げられる。その際には、電
磁弁３０の上記開放基準温度つまり目標温度はＴｈ2 に
変更される。また、氷片混入装置の発動、停止制御温度
も予め設定されている設定温度θ3 に変更される。

【００２９】すなわち、氷片の導入にあたっては、氷片
混入装置は配管２４内温度Ｔｈa がその下限値として予
め設定されている基準温度θ3 −α以下になれば停止
し、基準温度θ3 ＋α以上になると再び作動する（高負
荷時の氷水運転モード）。

【００３０】また、冷水の導入にあたっては、目標温度
Ｔｈ2 に基づいて上記と同様に電磁弁３０の開度制御が
行われて、配管内水温Ｔｈa を目標温度Ｔｈ2 に維持す
る（高負荷時の冷水運転モード )。

【００３１】なお、１日の内で冷房負荷がもっとも高く
なるピーク時の前後数時間に亘る時間帯においては、こ
れに合わせて予め設定されているタイムスケジュールに
従って、当該高負荷時空調運転モードとなるようにして
も良い。この場合には、水温Ｔｈa が設定温度θ2 以上
になっているか否かに関わらず、設定された時刻Ｔ2に
なると自動的に切り替えが行われる（破線参照）。

【００３２】過負荷運転モード 上記高負荷運転モードによる制御に関わらず氷水配管２
４内の水温が設定値θ4 以上になったとき、もしくはタ
イムスケジュールにより設定された時刻Ｔ3 になったと
きには、前記氷片混入装置は停止され、以後は冷水運転
モードとなる。

【００３３】追いかけ運転モード また、蓄氷槽２内の温度が設定温度θ5 以上になった場
合には、水温Ｔｈａに無関係に製氷機運転を開始する
（追いかけ運転）。

【００３４】夜間運転モード その日のイベントプログラムのスケジュール終了時刻Ｔ
4 になると、空調運転、氷水ポンプ９および氷片混入装
置が停止され、夜間電力によりハーベスト製氷機１など
を駆動して氷片を蓄氷槽２に蓄えて蓄熱しておく。

【００３５】以上のように、このシステムでは空調負荷
が増せば配管内水温も上昇するため、その水温を感知す
ることで運転モードの切替えを行うことになる。

【００３６】なお、氷片取出し装置３が作動しているに
も関わらず、氷片が取出せない状態になることもある。
これは、蓄氷槽２内に供給された氷片が凝集して氷塊に
成長した場合等には、取出し装置３の回転駆動させてい
ても回転羽根では氷塊を掻き出せなくなるからで、この
ような場合には氷片の取出しが不可能となる。しかし、
この発明では、冷水が取出されることにより、この冷水
を冷房媒体として使用できるため、氷の取出しが出来な
い場合においても冷房運転に支障は来さないことにな
る。

【００３７】なお、上述のの起動時運転モードでは氷
片の混入による急速な水温の低下を行わせているが、こ
の起動時においてはシステムの立ち上げに多少の時間が
費やされるが、冷水のみを導入して配管２４内水温を低
下させるようにしても良い。

【００３８】また、配管２４内には電磁弁３０の制御に
よりほとんど常時に亘って蓄氷槽２内から冷水が供給さ
れており、氷混合器（スクリューコンベア）内の水位は
電磁弁３０の開閉により水位計の上下限ライン（水位セ
ンサの電極で設定した位置）を常時往復しているのであ
るが、万が一、氷水分離器３４が閉塞した場合には氷水
ポンプ９による搬送機能が低下して蓄氷槽２への返水が
困難になり、混合シリンダ（スクリューコンベア）の水
位が上昇して続けることになってしまう。そこで、その
対策として本実施例では、氷水混合器（スクリューコン
ベア）に連通した水位計のセンサが水位の下限値を下回
っていることを一定時間以上感知した場合に、氷水ポン
プを自動的に停止させるようにしている。そして、この
時の異常状態は、監視システムによりパソコン画面上等
に機器の発停状況及び警報等を表示させることで容易に
把握し得るようにしている。

【００３９】なお、本実施例においては、氷混合器６と
してスクリューコンベア５を備えたものを用いたが、ス
クリューコンベアが備えられていない単なる逆Ｔ字形の
氷混合器としても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明の請求項１に係る氷蓄熱装置にあっては、蓄氷槽から
氷水配管側に直接冷水を供給するバイパス配管を氷水ポ
ンプの上流側に設けたので、低負荷運転時には氷片の供
給を停止させてもバイパス通路を通じて蓄氷槽内の冷水
を循環経路内に取入れることで冷房運転を持続すること
ができ、もって低負荷運転時のランニングコストの低減
化が図れ、かつ氷の取出しが出来なくなった場合でも、
冷房運転を可及的に持続することができる。

【００４１】また、本発明の請求項２に係る氷蓄熱装置
では、氷水配管に配管内水温を検知する温度センサを設
け、この温度センサの検知温度に基づいてスクリューコ
ンベアによる氷片の供給とバイパス配管からの冷水供給
とを断続制御するので、氷水配管内温度に応じて冷房負
荷に則した効率的な温度制御を自動的に行なわせること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による氷蓄熱装置のシステム構成を示
す説明図である。

【図２】同氷蓄熱装置を用いた各種運転モードを示すチ
ャート図である。

【図３】従来の氷蓄熱装置のシステム構成を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 製氷機 ２ 蓄氷槽 ５ スクリューコンベア ６ 氷混合器 ６ａ 氷水混合部 ９ 氷水ポンプ ２４ 氷水配管 ２８ バイパス管 ３０ 電磁弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に蓄氷槽から供給される氷片の投入
   口を有すると共に下部側に冷房配管に接続する混合部を
   有する氷混合器と、該氷混合器より下流側の該氷水配管
   に設けられた氷水ポンプとを備え、該氷混合器で氷片を
   氷水配管内に送込んで水と混合し、該氷水ポンプで前記
   氷水配管内を循環させる氷蓄熱装置おいて、 前記蓄氷槽から氷水配管側に直接冷水を供給するバイパ
   ス配管を前記氷水ポンプの上流側に設けたことを特徴と
   する氷蓄熱装置。
2. 【請求項２】 前記前記氷水配管には配管内水温を検知
   する温度センサが設けられ、該温度センサの検知温度に
   基づき前記氷混合器による氷片の供給と前記バイパス配
   管からの冷水供給とを断続制御するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の氷蓄熱装置。