JPH11142031A

JPH11142031A - 氷塊発生防止氷蓄熱槽

Info

Publication number: JPH11142031A
Application number: JP9325421A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Kakuchi; 修三覚知; Miyuki Miki; 幸三木; Yukio Hamaoka; 幸夫浜岡; Yasushi Tomiyama; 靖司冨山; Hiroko Yoshida; 裕子吉田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP3891517B2

Abstract

(57)【要約】【課題】氷蓄熱槽における氷塊の発生を未然に防ぐ氷
塊発生防止と氷粒子群の集中手段と、集中した氷粒子群
を負荷への取り出し口周辺に分散させ、取り出し口周辺
の氷粒子浮遊密度の均一化と常時安定化をはかる氷粒子
分散維持手段との併用により、安定したＩＰＦを持つ混
合液を負荷への供給を可能とする氷塊発生防止氷蓄熱槽
を提供する。【構成】本発明の氷塊発生防止氷蓄熱槽は、蓄熱槽１
０と、搬送ポンプ１１と、水中ミキサー１２と、戻り水
内部管１３と、圧力センサ１４と、氷水混合液の取出し
内管部１９と、図示してない製氷機とよりなり、蓄熱槽
１０の上部は、傾斜天板１５と、その頂部に設けられた
着脱可能の氷粒子浮上防止フィルタ１８を持つ内部マン
ホール１６と、内部マンホールを内蔵するマンホール１
７とより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラリー状の氷水
混合液を貯留し搬送ポンプにより負荷へ搬出する氷蓄熱
槽に関し、特に搬送中閉塞の原因を形成する氷塊発生防
止氷蓄熱槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】潜熱利用の高密度の冷熱貯蔵が可能で、
電力の分散貯蔵による電力需要の平準化を可能とすると
ともに、負荷追従性のある氷蓄熱システムにおいては、
氷粒子とブライン水溶液とを混合したスラリー状の混合
液を搬送ポンプにより搬送管を介して、冷熱負荷の熱交
換器へ送り該熱交換器と熱交換して奪熱し、奪熱昇温し
て戻り水として氷蓄熱槽へ戻し循環系を形成している。

【０００３】上記氷蓄熱槽においては、氷粒子とブライ
ン水溶液とのスラリー状の混合液（以下氷水混合液とい
う）は氷と水が共存するため、氷と水の密度の差に起因
する水面上への氷粒子の浮上や、浮上した氷粒子同志の
結合や融解再結合による氷塊の形成が惹起され、延いて
は氷のブリッジング、アーチングによる氷の取り出し困
難の問題を内蔵している。

【０００４】また、搬送ポンプによる負荷への取り出し
口に上記氷塊が入り込めば搬送通路内での閉塞を起こし
搬送不能の状態を惹起する。そのため、上記取り出し口
を氷粒子の浮遊密度が小さい氷蓄熱槽の底部近くに位置
させればこの氷塊流入の問題は回避できるが、氷充填率
の小さい低密度の冷熱を負荷へ送ることになり能率低下
の問題がおきる。

【０００５】そのため、取り出し口を氷粒子の浮遊密度
がある程度大きい値を持つ位置に設け、その代わり予想
される氷塊の流入防止のため、取り出し口周辺の氷蓄熱
槽壁面に氷塊防止板を設け、該防止板に設けた氷塊より
小さい孔を多数設けたパンチングメタルを介して氷塊の
流入を防止している。上記防止板には氷水混合液による
平行な流れを形成させ、氷塊による孔詰まりを防止させ
ている、そのため氷塊防止板に平行な攪拌流を形成する
攪拌機の設置も必要とされている。

【０００６】上記事項に対する対策として、本願発明者
等による提案が特開平８−３１３０１８号公報に開示さ
れている。即ち、前記公報記載にによれば、氷水混合液
の負荷への取り出し口高さの適正値設定の問題や、該取
り出し口に設ける氷塊防止板の取り付け方法や、攪拌機
の位置及び取り付け方向、設置箇所の問題等に関する提
案が主としてなされている。その内容は、先ず、取り出
し口の位置の問題については、氷蓄熱槽における氷粒子
群の高さ方向の分布状態より、所用の氷充填率（以下Ｉ
ＰＦという）を持つ氷水混合液の搬出に適当な取り出し
口の設定位置の提案をなし、ついで、図２に見るよう
に、取り出し口に設ける氷塊防止板については、氷塊の
大きさより小さい孔径５３を持つパンチングメタルより
底付き円筒状に氷塊防止板５０を形成し、該氷塊防止板
を取り出し口５１に直角に内側に突出させた吸込みパイ
プ５２に外挿する構成とし、取り出し口５１に流入する
氷水混合液の流れを円滑にし氷塊へ掛かる急激な流入圧
力の削減を図り氷塊付着を防止させ、また、攪拌機を内
壁より離れた位置においても付着した氷塊の吹き飛ばし
離脱を可能にした内部突出型氷塊防止板取り付け方法の
提案をなし、ついで、攪拌機の取り付け位置及び取り付
け方向については、空気を巻き込むことがなく高いＩＰ
Ｆより低いＩＰＦにわたり効率よく攪拌する提案がなさ
れている。

【０００７】また、上記氷塊付着防止の提案とは別の提
案もなされている。該提案は、氷塊の上記取り出し口へ
の流入回避の煩雑な処理の代わりに、氷塊形成因子であ
る氷粒子と隔絶した過冷却水の水域を別個配設する構成
を主構成として、該水域より過冷却水を負荷へ搬送する
手段が提案されている。特開平６−２２９５９１号公報
に開示されているこの提案は、図３に示すように上限水
位に対し適当下部の水域に設けたフィルタ６０により氷
粒子群６１よりなる氷粒子層を形成させ、該氷粒子層を
経由して冷水を過冷却水製造装置６２の１次側に送り込
み、２次側の過冷却水６５を前記氷粒子層と隔絶して上
部空間より氷蓄熱槽の底部に向け直立状に設けた降水パ
イプ６３の上部より下部に導入し、導入した過冷却冷水
の一部は搬送ポンプの取り出し口６４に送り込まれ、残
部は降水パイプの下部６５より前記氷粒子層の下部水域
に分散還流するようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
提案は、氷蓄熱槽における氷塊の発生を前提としたもの
で、前者は取り出し口への氷塊付着防止に関するもので
あり、後者は氷塊の存在には関係なく低密度の蓄熱体で
ある冷水使用に切り替えたものである。また、後者の提
案における氷蓄熱槽の液面下適当位置以上に浮上させな
いようにしても、雰囲気溶液が不凍液でない場合は氷塊
の発生の防止は不可能である。一方、流動性のある氷水
混合液中の氷粒子群は、浮力により氷蓄熱槽の上部へ上
昇移動するため、負荷への取り出し口周辺の氷粒子の浮
遊密度は不均一且つ不安定の状態にある。このような氷
水混合液のＩＰＦの測定及びＩＰＦ制御にしても煩雑な
問題が介在する。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、氷蓄熱槽における氷塊の発生を未然に防ぐ氷塊発生
防止と氷粒子群の集中手段の確立と、集中した氷粒子群
を負荷への取り出し口周辺に分散させ、取り出し口周辺
の氷粒子浮遊密度の均一化と常時安定化をはかる氷粒子
分散維持手段の確立と、両者の併用により安定したＩＰ
Ｆを持つ氷水混合液を負荷への供給ができ、併せて負荷
の変動に対応してＩＰＦの測定制御を可能とする高密度
冷熱貯蔵可能の氷塊防止用氷蓄熱槽の提供を目的とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、本発明の要旨を説
明する。ブライン水溶液に水に対して可溶性の冷凍液の
使用により液面下にある氷粒子の氷塊化を防止し、且つ
前記液面下所定位置に氷粒子の浮上防止用フィルタを設
け、氷粒子が完全に不凍液中に滞留させ、前記氷塊形成
を完全に防止するようにしてある。

【００１１】氷蓄熱槽の天板構造を中央マンホールを頂
点とする逆さ漏斗の傾斜天板構造とし、槽内に混入する
気泡は傾斜天板を介してマンホール直下の液面に誘導さ
せ外気へ放出可能の構造として氷水混合液攪拌時に空気
を巻き込むことのない構造とし、上記傾斜天板構造によ
り氷粒子の氷蓄熱槽上部液面へのランダムな浮上と滞留
を防止しマンホール直下の液面への集中浮上を余儀なく
させて、全ての氷粒子を内部マンホール下に集中させて
氷粒子群を形成させ、集中させた氷粒子群より攪拌機を
介して上下攪拌水域を形成させ、該水域におけるＩＰＦ
にバラツキや不安定を伴わないようにしたもので、この
安定したＩＰＦを持つ氷水混合液を取り出し口に送り込
むようにしてある。

【００１２】上記上下攪拌水域の形成により、負荷への
氷水混合液の取り出し周辺には常に安定したＩＰＦの氷
水混合液領域が形成されるわけで、本発明は前記氷塊発
生防止手段、氷粒子群の集中手段、氷粒子郡の分散維持
手段を併用することを特徴とするものである。

【００１３】そこで、請求項１記載の発明は、氷とブラ
イン水溶液とよりなるスラリー状の氷水混合液を貯留
し、該混合液を攪拌する攪拌機と氷水混合液の氷充填率
を測定する貯氷氷充填率測定装置とを備え、搬送ポンプ
を介して取り出し口より氷水混合液を搬出するようにし
た氷蓄熱槽において、氷蓄熱槽の液面下適当部位に氷粒
子浮上防止用フィルタを設ける構成とし、ブラインは水
に対し可溶性の不凍液より構成した、ことを特徴とす
る。

【００１４】また、請求項１記載の氷蓄熱槽は、傾斜天
板の頂部に着脱可能の内部マンホールを内蔵するマンホ
ールを設け、内部マンホールには前記フィルタを配設す
る構成とした、ことを特徴とする。

【００１５】また、請求項２記載の前記フィルタは、そ
の上部には氷蓄熱槽の底部よりブライン水溶液の導入用
供給ラインを備え、フィルタを含む氷粒子が導入したブ
ライン水溶液により浸漬され空気に対し接触不可能とし
たブライン水溶液の充填室を形成した、ことを特徴とす
る。

【００１６】また、請求項１記載の攪拌機は、前記内部
マンホールのフィルタ下部に滞留する氷粒子群を上下に
攪拌して前記取り出し口周辺に氷水混合液の上下攪拌水
域を形成する構成とした、ことを特徴とする。

【００１７】また、請求項４記載の攪拌機は、氷充填率
の変化に対応して変動する氷粒子層とブライン水溶液の
境界部位に常置させるべく上下昇降可能に設けた、こと
を特徴とする請求項１記載の氷塊発生防止氷蓄熱槽。

【００１８】また、請求項１記載の貯氷氷充填率の測定
装置は、液面水位の低下ないし水頭圧により計測可能と
した、ことを特徴とする。

【００１９】

【作用】従って本発明によれば、当該氷蓄熱槽の上限液
面より適当低位液面下水位にフィルタを設けてあるた
め、密度差に相応した浮上力により上昇浮上した氷粒子
は、該フィルタに遮られブライン水溶液中に滞留され
る。また、上記ブライン水溶液は水に対して可溶性の不
凍液を使用してあるため、上記滞留の場合に滞留した氷
粒子群の間では粒子結合による氷塊化を起こすことがな
い。

【００２０】また、請求項２記載の発明により、本氷蓄
熱槽の天板は傾斜状に形成され、その頂部に着脱可能の
内部マンホールを設け、水中ミキサー点検時には取り外
し可能にしてある。また、内部マンホールに氷粒子浮上
防止用のパンチングメタルよりなるフィルタを設けてあ
るため、浮上する氷粒子は真上に浮上して直接内部マン
ホール内のフィルタに納まるかまたは、他の部位に浮上
した氷粒子は傾斜天板に沿い上昇して内部マンホール内
のフィルタに納まるようにしてあるため、浮上する氷粒
子は全て内部マンホール内のフィルタに集中され氷粒子
群を形成することになる。

【００２１】そのため、後述する攪拌時に従来の氷蓄熱
槽に見られた蓄熱槽内の所々に散在する氷粒子群に対
し、あるものは攪拌流動させ、あるものは滞留静止状態
に置き、その結果不均一なＩＰＦを持つ氷水混合液を形
成することはない。

【００２２】また、上記傾斜天板構造としたため、氷水
混合液中に混入した気泡等の空気は前記氷粒子同様に浮
上し、内部マンホール以外の部位に浮上した空気は傾斜
天板に沿い浮上を続け内部マンホールに入り、直接内部
マンホール内に直接浮上した空気ともども内部マンホー
ルを経由し、マンホール内の液面を介して外気へ放出さ
せるようにしてあるため、内部混入空気が何時までも滞
留して攪拌時に氷水混合液内に空気を巻き込み、空気を
含んだ混合液がポンプに流入されることのないようにし
てある。

【００２３】また、請求項３記載の発明により、フィル
タの上部にはブライン水溶液の充填室を形成させ、該充
填室には氷蓄熱槽の底部より貯留するブライン水溶液を
導入する供給ラインを設け、前記フィルタとその下部に
浮上集積された氷粒子を前記導入したブライン水溶液に
常時浸漬させ、空気に対し接触不可能の状態としてある
ため、フィルタ下部の氷粒子の氷塊化を防止でき、氷蓄
熱槽内の氷粒子の氷塊化は完全に防止できる。

【００２４】また、請求項４記載の発明により、搬送ポ
ンプにより取り出し口より負荷へ氷水混合液を送り込む
ときは、前記内部マンホール向けの攪拌機の運転により
取り出し水域と内部マンホールに滞留する氷粒子群との
間に上下攪拌水域を形成させ、均一なＩＰＦの氷水混合
液を形成取り出し口へ送り出すことができる。この際上
記したように、浮上して滞留溜りを形成している氷粒子
群は内部マンホール内に限られるため、その氷粒子群の
分散により形成さされた氷水混合液のＩＰＦもバラツキ
の少ない安定した値を確保できる。

【００２５】また、請求項５記載の発明により、上記攪
拌機は変化する氷充填率に対応して攪拌位置を上下に昇
降自在の構造とし、変化する氷粒子層とブライン水溶液
との境界部位に常置するようにしてあるため、該攪拌機
により形成された分散氷粒子群を含む氷水混合液のＩＰ
Ｆのバラツキはより小さく押さえることが出来る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は、本発明の氷塊発生防止氷蓄熱槽の概略の構成を示す
図である。

【００２７】図１に示すように、本発明の氷塊発生防止
氷蓄熱槽は、氷蓄熱槽１０と、搬送ポンプ１１と、水中
ミキサー１２と、戻り水内部管１３と、圧力センサ１４
と、氷水混合液の取出し内部管１９と、図示してない製
氷機とよりなる。上記氷蓄熱槽１０の上部は、傾斜天板
１５と、その頂部に設けられた着脱可能の内部マンホー
ル１６と、内部マンホールを内蔵するマンホール１７と
より構成する。上記内部マンホール１６には例えばパン
チングメタルよりなる氷粒子２０の浮上防止用フィルタ
１８を設け、該フィルタの上部に形成されたブライン水
溶液の充填室には当該氷蓄熱槽の底部に貯留するブライ
ン水溶液２２ａを導入する図示してない供給ラインを設
け、マンホール１７に形成される充填室の液面２１より
所定水位だけ下の低水位位置に設定する構成にし、浮上
した氷粒子２０は常にブライン水溶液２２ａ中に滞留
し、空気との接触を断ち氷塊化を防止可能にしてある。

【００２８】上記ブライン水溶液は水に対しては可溶性
の不凍液プロピレングリコールの６ｗｔ％水溶液を使用
し、前記氷粒子２０が前記水溶液中に滞留して氷粒子が
互いに合体して氷塊形成をすることがないようにしてあ
る。

【００２９】上記氷蓄熱槽１０はその上部を傾斜天板構
造ないし曲率ドーム状となし、傾斜天板１５ないし曲率
ドームに接触当接した氷粒子２０や気泡２０ａは、傾斜
天板１５ないしドーム面に沿い浮上を続け内部マンホー
ル１６内に誘導されるようにしてある。そのため、ブラ
イン水溶液と氷粒子２０とがまざった氷水混合液２２内
を浮遊しながら浮上を続ける氷粒子２０の全ては内部マ
ンホール１６のフィルタ１８の下部に誘導され氷粒子群
を形成する。また混入空気や気泡２０ａも氷水混合液２
２内を浮上して氷粒子同様内部マンホール１６に誘導さ
れマンホール１７より外気へ放出されるようにしてあ
る。

【００３０】また、上記傾斜天板１５ないし曲率ドーム
の頂部に設けたマンホール１７に内蔵させた着脱可能の
内部マンホール１６には、水中ミキサー１２の取り外し
時に使用可能にし、且つ内部メンテナンス用窓の機能も
持たしてある。また、内部マンホール１６に設けてある
フィルタ用パンチングメタルにはある程度の強度を持た
せ且つ氷粒子２０が通過しない構成とし、氷粒子の浮上
を押さえブライン水溶液が常に氷粒子群の上にあるよう
にしてある。

【００３１】また、搬送ポンプ１１を介して、内側方向
に壁面に直角に植設した氷水混合液の取出し内部管１９
により図示してない負荷へ前記氷水混合液２２を送り負
荷より奪熱して戻り水内部管１３に環流させるときは、
攪拌機である水中ミキサー１２を氷充填率の変動に対応
して変化する氷粒子層とブライン水溶液との境界部位に
昇降自在に常置させ、前記ミキサー１２の運転により、
取り出し水域と内部マンホール１６に滞留する氷粒子群
との間に上下攪拌水域を形成させ、均一なＩＰＦの氷水
混合液を形成取り出し口へ送り出すことができるように
してある。この際上記したように、浮上して滞留溜りを
形成している氷粒子群は内部マンホール１６内に限られ
ているため、当該氷蓄熱槽内の浮上氷粒子群の分散によ
り形成された氷水混合液のＩＰＦもバラツキの少ない安
定した値を確保できる。

【００３２】なお、貯氷ＩＰＦは、それが低下すると、
混合している氷が融解することになりその結果と体積が
減少することになり、そのため液面水位が低下する。こ
の水位低下量あるいは水頭圧を圧力センサ１４で検出計
測することにより貯氷ＩＰＦを検出出来るようにしてあ
る。

【００３３】

【発明の効果】氷蓄熱槽内の氷塊発生を完全に防止し、
均一ＩＰＦを持つ氷水混合液の負荷への搬送を可能にす
るとともに、貯留ＩＰＦの測定もバラツキのない安定し
た値を得ることのできる低コストの氷蓄熱槽を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の氷塊発生防止氷蓄熱槽の概略の構成を
示す図である。

【図２】従来の氷蓄熱槽における氷塊付着防止板の取り
付け状況を示す図である。

【図３】従来の氷蓄熱槽における氷粒子浮上防止用フィ
ルタの使用状況を示す図である。

【符号の説明】

１０氷蓄熱槽１１搬送ポンプ１２水中ミキサー１３戻り水内部管１４圧力センサ１５傾斜天板１６内部マンホール１７マンホール１８フィルター１９取出し内部管２０氷粒子２０ａ気泡２１液面２２氷水混合液２２ａブライン水溶液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜岡幸夫東京都江東区牡丹２丁目13番１号株式会社前川製作所内 (72)発明者冨山靖司東京都江東区牡丹２丁目13番１号株式会社前川製作所内 (72)発明者吉田裕子東京都江東区牡丹２丁目13番１号株式会社前川製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】氷とブライン水溶液とよりなるスラリー
状の氷水混合液を貯留し、該混合液を攪拌する攪拌機と
前記氷水混合液の氷充填率を測定する貯氷氷充填率測定
装置とを備え、搬送ポンプを介して取り出し口より氷水
混合液を搬出するようにした氷蓄熱槽において、氷蓄熱槽の液面下適当部位に氷粒子浮上防止用フィルタ
を設ける構成とし、ブラインは水に対し可溶性の不凍液
より構成した、ことを特徴とする氷塊発生防止氷蓄熱
槽。
【請求項２】前記氷蓄熱槽は、傾斜天板の頂部に着脱
可能の内部マンホールを内蔵するマンホールを設け、内
部マンホールには前記フィルタを配設する構成とした、
ことを特徴とする請求項１記載の氷塊発生防止氷蓄熱
槽。
【請求項３】前記フィルタの上部には、氷蓄熱槽の底
部よりのブライン水溶液を導入する供給ラインを備え、
フィルタを含む氷粒子が導入したブライン水溶液により
浸漬され空気に対し接触不可能としたブライン水溶液の
充填室を形成した、ことを特徴とする請求項２記載の氷
塊発生防止氷蓄熱槽。
【請求項４】前記攪拌機は、前記内部マンホールのフ
ィルタ下部に滞留する氷粒子群を上下に攪拌して、前記
取り出し口周辺にスラリー状の氷水混合液の上下攪拌水
域を形成する構成とした、ことを特徴とする請求項１記
載の氷塊発生防止氷蓄熱槽。
【請求項５】前記攪拌機は、氷充填率の変化に対応し
て変化する氷粒子層とブライン水溶液の境界部位に常置
すべく上下昇降可能に設けた、ことを特徴とする請求項
４記載の氷塊発生防止氷蓄熱槽。
【請求項６】前記貯氷氷充填率の測定装置は、液面水
位の低下ないし水頭圧により計測可能とした、ことを特
徴とする請求項１記載の氷塊発生防止氷蓄熱槽。