JP3854675B2 - Ice heat storage device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷蓄熱装置に関し、更に詳細には過冷却水を利用して氷蓄熱を行う氷蓄熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気調和や産業プロセスにおいて、熱源容量を小さくすることができ、安価な夜間電力の利用が可能であり、運転管理の容易化を実現することができることから、冷熱や温熱を蓄積する蓄熱システムは多く利用されている。そして、その蓄熱媒体としては、安全で且つ安価であり液体としては比熱が大きく取り扱いが容易な、「水」が使用されている。
【0003】
しかし、冷熱蓄熱において、水の温度差による顕熱を利用する水蓄熱は、都市の高層化による高負荷や産業プロセスの高密度化により、膨大な水の容量が必要となり、また、建築的な制約で所望の水の容量を確保できず十分な蓄熱量が得られないという問題が生じていた。
【0004】
このため、例えば特開平8−178483号公報に記載されたように、水蓄熱に比べ5〜7倍の蓄熱量が得られる氷の潜熱を利用した氷蓄熱システムが開発された。この氷蓄熱システムは、蒸発器と圧縮機と膨張器と減圧装置から構成される冷凍機と、水の過冷却状態を生成する過冷却器と、水の過冷却状態を解除して氷に相変化させる過冷却解除器と、氷を貯える氷蓄熱槽、から構成されている。
【0005】
この氷蓄熱システムは、過冷却器で生成された過冷却状態の水に落下エネルギーや過冷却解除器による衝撃エネルギーを与えてシャーベット状の氷を生成し、その流動性を利用して氷蓄熱槽に搬送して貯え、冷熱の利用はシャーベット状の氷の溶け易い性質を利用して氷を0℃の冷水に相変化させ、この潜熱を空気調和等に利用する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、氷蓄熱槽から過冷却器へ戻る0℃の冷水中に微細な氷が混入すると、それが核となり過冷却器の冷水流路内で過冷却水が氷析出を起こし、最終的にはその回路が閉塞してしまい氷蓄熱システムの運転が不可能になるという問題が生じる。
【0007】
そこで、氷が過冷却器に供給されるのを防止し、冷水のみを過冷却器に供給する氷蓄熱装置が開発された。例えば、特開平8−219503号公報に記載された氷蓄熱装置は、氷蓄熱槽と過冷却器とを接続した冷水管に熱交換器を設け、この熱交換器に氷蓄熱装置とは別の系の熱媒体を流して冷水管内を流れる冷水との間で熱交換をし、冷水の温度を上昇させて冷水内の氷を融解させている。
【0008】
しかしながら、この場合には、冷水内の氷を融解させるに別の系の設備が必要であり、設備計画に左右される。また、わざわざ系統分けをすれば、その系のための配管などを分けなければならず、コストアップを招く。
【0009】
一方、特開平7−42975号公報に記載されたものは、氷蓄熱槽と過冷却器とを接続した冷却管の途中に氷捕集フィルタを設け、この氷捕集フィルタにより冷却管内の氷を除去して過冷却器に冷水のみを供給する。
【0010】
しかしながら、この場合には、氷捕集フィルタにより0℃の柔らかい微細な氷を捕集する際に、氷や冷水と一緒に混在するゴミ等により氷捕集フィルタに目詰まりが生じ、所望の流量を確保するには循環ポンプの動力を増加させる必要があり、フィルタの洗浄や交換等のメンテナンスが必要となり、実用化は困難である。
【0011】
また、過冷却解除部と氷蓄熱槽を別に設けた場合など、過冷却解除後に氷水スラリーを搬送する場合には、搬送部に氷がこびりつき、この付着地点で氷による流路の閉塞が生じる。この現象は放置すると過冷却解除部からの氷水スラリーのあふれや過冷却水飛沫の跳ね返りによる過冷却器出口部での氷析出を引き起こす、という問題が生じていた。
【0012】
本発明の目的は、このような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、既存の氷蓄熱装置の熱源を利用して、氷蓄熱装置における冷水流路内の凍結を防止することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【0014】
(1) 本発明は、蒸発器と圧縮機と凝縮器と減圧装置を有する冷凍機と、水と氷を貯える氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽から供給される冷水を冷凍機における蒸発器で冷却されたブラインにより過冷却状態に冷却する過冷却器とを備え、過冷却器で生成した過冷却水の過冷却状態を解除して氷を生成し、この氷を前記氷蓄熱槽に貯える氷蓄熱装置において、氷蓄熱槽から過冷却器に流れる冷水を冷凍機の液冷媒の顕熱によって加熱する予熱器を備えることを特徴とする氷蓄熱装置である。
【0015】
冷凍機における液冷媒は、凝縮器の後に設けられた予熱器により氷蓄熱槽から供給される冷水を加熱して冷水内に混入した氷を融解する。このとき、冷媒はさらに冷却され過冷却状態になり、冷媒の単位流量あたりの冷却能力は増加する。
【0016】
そして、加熱された冷水は過冷却器に供給され、ブラインにより過冷却状態に冷却された後、過冷却状態が解除されて氷に相変化して氷蓄熱槽に貯えられる。従って、液冷媒の顕熱を有する冷媒を冷水の加熱源として利用することにより、冷水を加熱する熱源を氷蓄熱装置とは別個に設ける必要がない。
【0017】
また、冷媒が冷水を加熱することにより冷媒の冷却能力を増加させ、大きな潜熱量を有した冷媒によりブラインを介して冷水を過冷却状態にすることができるので、氷を生成するシステムとしてきわめて効率が良い。即ち、前記増加した冷却能力を冷水を過冷却状態にするブラインの冷熱回収に利用することにより、より多くの熱量を冷水から吸熱して冷水を過冷却状態に変化させることができ、また、冷媒の冷凍能力が高められ少ない冷媒の循環量で冷媒を所望の温度に冷却することができる。
【0018】
(2) 本発明は、蒸発器と圧縮機と凝縮器と減圧装置を有する冷凍機と、冷凍機の凝縮器に冷却水流路を介して冷却水を供給し冷凍機の冷媒を冷却する冷却器と、水と氷を貯える氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽から供給される冷水を分流して冷凍機における蒸発器で冷却されたブラインにより過冷却状態に冷却する複数の過冷却器と、各過冷却器で生成した過冷却水の過冷却状態を解除して氷を生成する複数の過冷却解除部とを備え、この過冷却解除部で生成された氷を冷水と共に氷水として氷水流路を介し前記氷蓄熱槽に供給する氷蓄熱装置において、(イ)前記氷蓄熱槽から前記過冷却器に流れる冷水を前記冷凍機の液冷媒の顕熱によって加熱する予熱器と、(ロ)前記冷却器から冷凍機の凝縮器に流れる冷却水により氷蓄熱槽から過冷却器に導かれる冷水を加熱する加熱器と、(ハ)過冷却器により過冷却水を生成する通常運転では前記加熱器をバイパスして冷水を氷蓄熱槽から過冷却器に流し、氷水流路内部の凍結により氷水が流れにくくなった場合にその氷析出部位を融解する融解運転では冷水を前記加熱器に通して加熱し氷蓄熱槽から過冷却器に流す第1流路切換手段と、(ニ)前記通常運転では各過冷却器に蒸発器のブラインを供給し、前記融解運転では氷水流路の凍結部位にそのままでは過冷却水を供給してしまうことになる過冷却器の少なくとも一方の過冷却器(氷水流路の凍結部位よりも上流側にある過冷却器の一方の過冷却器)へのブラインの供給を停止する第2流路切替手段と、を備えることを特徴とする氷蓄熱装置である。
【0019】
通常運転では加熱器は運転されず、第1流路切替手段はそのままの状態に維持されて加熱器には冷水が供給されない。従って、氷蓄熱槽から氷を濾過して分離した冷水は予熱器に送られて加熱され冷水に混入する氷を融解して直接複数の過冷却器に供給される。各過冷却器において冷水は蒸発器との間で循環するブラインにより冷却されて過冷却状態に冷却されたのち、各過冷却解除部にて過冷却状態を解除して氷を生成し、この氷を前記氷蓄熱槽に貯える。
【0020】
氷水流路に氷が付着して氷析出すると、氷水が流れにくくなる。その場合には融解運転に切り換える。ここで、氷水の流れ易さは、例えば、過冷却解除部の水位上昇により検出する。融解運転では第2流路切替手段を切り換えて凍結部位に連係する過冷却器にブラインの供給を停止し、他の過冷却器へのブラインの供給を継続する。
【0021】
このとき、過冷却器2台のシステムを例にとると、一方の過冷却器へのブライン供給を停止するため冷凍機の運転は1/2にダウンされる(循環する冷媒量も半分)。そして、それまで例えば0.5℃で過冷却器に供給されていた冷水は前記事情で予熱器の能力が半分になるため0.25℃に低下する。そこで、稼動中の過冷却器の伝熱管内氷析出の防止と停止した過冷却器の系の氷水通路閉塞の融解をすべく冷水供給温度を制御する必要がある。
【0022】
次に、加熱器に接続された第1流路切替手段を切り換え氷蓄熱槽から流れる冷水を加熱器に供給して加熱する。この加熱された冷水は各過冷却器に供給される。ブラインの供給を停止された過冷却器に供給された冷水は過冷却されることなく過冷却解除部を経由して氷水流路の氷が付着した部位に到達して氷を溶かしながら氷蓄熱槽に押し流す。
【0023】
これと同時に他方の過冷却器においては、供給された冷水は通常通りに過冷却されて過冷却水となり、過冷却解除部にて過冷却状態が解除されて氷に生成され、この氷を前記氷蓄熱槽に貯える。
【0024】
氷水流路に氷が付着して凍結し氷水が流れにくくなっても、冷凍機は運転を継続させたままの状態で加熱器を運転させて前記氷を溶かすことができるので、氷蓄熱槽に氷を蓄熱する時間が大きく遅延することはない。
【0025】
加熱器は予熱器の上流に設置してもよいし、下流に設置してもよい。
融解運転をする場合には冷凍機の冷凍能力を低下させることができる。
【0026】
(3) 本発明は、蒸発器と圧縮機と凝縮器と減圧装置を有する冷凍機と、冷凍機の凝縮器に冷却水流路を介して冷却水を供給し冷凍機の冷媒を冷却する冷却器と、水と氷を貯える氷蓄熱槽と、この氷蓄熱槽から供給される冷水を冷凍機における蒸発器で冷却されたブラインにより過冷却状態に冷却する過冷却器と、過冷却器で生成した過冷却水の過冷却状態を解除して氷を生成する過冷却解除部とを備え、この過冷却解除部で生成された氷を冷水と共に氷水として氷水流路を介し前記氷蓄熱槽に供給する氷蓄熱装置において、(イ)前記氷蓄熱槽から前記過冷却器に流れる冷水を前記冷凍機の液冷媒の顕熱によって加熱する予熱器と、(ロ)前記冷却器から冷凍機の凝縮器に流れる冷却水により氷蓄熱槽から過冷却器に流れる冷水を加熱する加熱器と、(ハ)過冷却器により過冷却水を生成する通常運転では前記加熱器をバイパスして冷水を氷蓄熱槽から過冷却器に流し、氷水流路内部の凍結により氷水が流れにくくなった場合にその凍結部位を融解する融解運転では冷水を前記加熱器に通して加熱し氷蓄熱槽から過冷却器に流す流路切換手段と、を備え、前記融解運転では冷凍機の運転を停止することを特徴とする氷蓄熱装置である。
【0027】
通常運転では加熱器は運転させず、流路切替手段はそのままの状態に維持されて加熱器には冷水が供給されない。従って、氷蓄熱槽に貯えられた氷が溶けた冷水は予熱器に送られて加熱され冷水に混入する氷を融解して過冷却器に供給される。過冷却器において冷水は蒸発器との間で循環するブラインにより冷却されて過冷却状態に冷却されたのち、過冷却解除槽にて過冷却状態を解除して氷を生成し、この氷を前記氷蓄熱槽に貯える。
【0028】
氷水流路に氷が付着して凍結すると、氷水が流れにくくなる。その場合には融解運転に切り換える。ここで、氷水の流れ易さは、例えば、過冷却解除部の水位上昇により検出する。融解運転では冷凍機を停止させる。従って、過冷却器内を流れる冷水は冷却されることはない。
【0029】
次に、加熱器に接続された流路切替手段を切り換えて氷蓄熱槽から過冷却器へ流れる冷水を加熱器に供給して加熱する。加熱器は冷凍機の凝縮器の余熱や外気からの温熱を取得して前記加熱に供される。
【0030】
加熱された冷水は過冷却器にて冷却されることなく過冷却解除部を経由して氷水流路に流れ、氷水流路内に付着した氷を溶かしながら氷蓄熱槽に押し流す。
過冷却解除部と氷蓄熱槽との間の氷水流路に氷が付着して凍結し氷水が流れにくくなっても、加熱器を用いてその氷析出を短時間で解除することができる。
【0031】
加熱器は予熱器の上流に設置してもよいし、下流に設置してもよい。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る氷蓄熱装置の実施の形態を図1から図4の図面に基づいて説明する。
【0033】
〔第1の実施の形態〕
初めに、第1の実施の形態について図1,図2,図3に基づいて説明する。
図1は氷蓄熱装置の構成図を示す。氷蓄熱装置1は冷凍機3と、過冷却器5と、過冷却解除槽(過冷却解除部)7と、氷蓄熱槽9と、冷却塔(冷却器)11から構成されている。冷凍機3としてはターボ冷凍機を、冷却塔11としては開放型冷却塔を例示できる。また、過冷却器5としてはシェルアンドチューブ型熱交換器を例示できる。
【0034】
氷蓄熱槽9に貯えられた氷13が溶けた冷水(水)15は冷水循環ポンプ17を介し予熱器19を経由して過冷却器5に送られる。この過冷却器5において冷水を過冷却状態(以下、「過冷却水」と記す。)にした後、過冷却解除槽7に送り過冷却状態を解除してシャーベット状の氷水に相変化させ、これを氷水流路64を介して氷蓄熱槽9に貯える。
【0035】
冷凍機3は蒸発器21、圧縮機23、凝縮器25、予熱器19及び膨張弁(減圧装置)27を備えており、この順番に冷媒流路61を介して閉回路に構成されている。前記予熱器19は、氷蓄熱槽9から冷水循環ポンプ17により冷水流路62を通って搬送された冷水を凝縮器25から膨張弁27へ流れる冷媒によって加熱する機能を有し、これにより、冷水内に混入する氷を融解して冷水のみを過冷却器5に供給する。予熱器19としては図3に示す構造のものを使用することができる。即ち、図3に示す予熱器19は凝縮器25と予熱器19を一体の枠体29内に収めたものである。
【0036】
蒸発器21には前記過冷却器5とブライン循環ポンプ30が接続されている。蒸発器21で冷却されたブラインはブライン流路63を通って過冷却器5に送られ冷水を過冷却状態にした後、ブライン循環ポンプ30によりブライン流路63を通って蒸発器21に戻される。
【0037】
凝縮器25には冷却塔11と冷却水循環ポンプ33が接続されている。凝縮器25により加熱された冷却水は冷却塔11で冷却された後、冷却水循環ポンプ33により冷却水流路65を通って凝縮器25に戻される。
【0038】
次に、氷蓄熱槽9に氷13を貯えるための一実施例を温度条件に基づいて説明する。
まず、氷蓄熱槽9に貯えられている0℃の冷水15を冷水循環ポンプ17でポンプアップし、冷水流路62を介して予熱器19に供給する。予熱器19において凝縮器25から膨張弁27へ流れる3℃程度の冷媒の冷熱が0℃の冷水を0.5℃に加熱し、冷水内に混入した氷を融解する。そして、0.5℃にされた冷水は過冷却器5に供給される。
【0039】
過冷却器5において、0.5℃の冷水は−6℃のブラインによって−2℃の過冷却状態に冷却される。
ブラインは冷水から吸熱することにより、−6℃から−3℃にその温度を上昇した後、ブライン循環ポンプ30により蒸発器21に搬送され、蒸発器21において−6℃の温度に冷却され再び過冷却器5に供給される。
【0040】
次に、過冷却器5で生成した過冷却水を過冷却解除槽7にて過冷却状態を解除し、シャーベット状の氷水を生成する。ここで、一般に過冷却水の氷への相変化の程度は、過冷却水温度できまり、過冷却水温度を氷の融解潜熱で除した値で表すことができる。例えば、−2℃の過冷却水温度では2.5%が氷に相変化する。
【0041】
そして、シャーベット状の氷水は氷水流路64を通って氷蓄熱槽9に貯えられる。
図2は氷蓄熱装置1においてモリエル線図上の冷凍機3の冷凍サイクルを示す。図中、D−A間は蒸発器21において圧力を一定に保ったまま、冷媒がブラインから熱を吸収してエンタルピを増加させ次々に蒸発してガスとなり飽和蒸気線に近づく様子を示している。A−B間は圧縮機23が蒸発器21から飽和蒸気となった冷媒を吸い込み、これを圧縮して圧力とエンタルピを増加させて過熱蒸気の状態にする様子を示している。B−C間は凝縮器25において、圧縮機23で過熱蒸気にされた冷媒が一定圧力のもとで冷却水により冷却されて再び湿り蒸気の状態に戻され、それから後は、冷やされて熱量が減れば減るほど凝縮をつづけ、飽和液線に次第に近づきすべて液体になり、さらに予熱器19で冷やされて飽和液線を越え飽和液温度より低い温度の過冷却状態になる様子を示している。C−D間は膨張弁27おいて、液体になった冷媒は膨張弁27を通過する際に圧力が急激に降下する状態を示している。この際、熱の出入りがないのでエンタルピは一定のままである。
【0042】
冷凍機3の冷凍サイクルでは、予熱器19で冷媒を過冷却状態にすることにより冷媒の潜熱量をΔiだけ増加させることができる。
従って、この潜熱量Δiを冷水中に混入する氷を融解するための温熱として使用することにより、氷蓄熱装置1とは別個の熱源を用いて氷を融解する必要がなくなり極めて経済的である。
【0043】
また、前記潜熱量Δiを冷水を過冷却状態にするブラインの冷熱吸収に利用することにより、より多くの熱量を冷水から吸収して冷水を過冷却状態に変化させることができ、また、冷媒の冷凍能力が高められ少ない冷媒の循環量でブラインを所望の温度に冷却することができ、冷凍機の効率が向上して経済的である。
【0044】
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態の氷蓄熱装置について図4に基づいて説明する。第2の実施の形態の氷蓄熱装置は、第1の実施の形態の氷蓄熱装置1に主に加熱器43と過冷却器5bと過冷却解除槽7bを追加したものであり、過冷却解除槽7a,7bと氷蓄熱槽9とを連通する氷水流路64が凍結により氷水が流れにくくなってもその凍結部位を融解する凍結融解機能を有したものである。
【0045】
図4は氷蓄熱装置の構成図を示す。氷蓄熱装置41は冷凍機3と、2基の過冷却器5a,5bと、2基の過冷却解除槽7a,7bと、氷蓄熱槽9と、冷却塔(冷却器)11と、加熱器43から構成されている。
【0046】
ここで、冷凍機3と冷凍機3内に設けられた予熱器19は前述した第1の実施の形態と同一なので同一態様部分については同一符号を附けて説明を省略する。
蒸発器21には前記過冷却器5a,5bとブライン循環ポンプ30とブライン流路切替弁(第2流路切替手段)45a,45b,45c,45dが接続されている。
【0047】
凝縮器25には冷却水流路65を介して冷却塔11と冷却水循環ポンプ33が接続されており、冷却水循環ポンプ33の上流と凝縮器25の下流の冷却水流路65にはこの冷却水流路65をバイパスするバイパス流路67が連通している。このバイパス流路67にはポンプ56と加熱器43と流路切替弁57が設けられている。
【0048】
加熱器43には氷蓄熱槽9から冷水循環ポンプ17へ流れる冷水をバイパスする冷水バイパス流路47が接続されており、この加熱器43は氷蓄熱槽9から冷水循環ポンプ17へ流れる冷水を冷却塔11から凝縮器25に流れる冷却水により加熱する機能を有している。
【0049】
冷水バイパス流路47には氷蓄熱槽9から流れる冷水を加熱器43に供給するための冷水供給ポンプ58とバイパス流路切替弁(第1流路切替手段)51a,51bが設けられている。
【0050】
予熱器19の上流側と過冷却器5aの下流側との間の冷水流路62には、予熱器19から供給される冷水の温度を管理するための温度センサ55が設けられており、過冷却器5a,5bと予熱器19との間の冷水流路62であって各過冷却器5a,5bの入口の近傍には冷水の供給を切り換える流路切替弁(第1流路切替手段)49a,49bが設けられている。
【0051】
過冷却解除槽7a,7bは過冷却水を氷に相変化させ、冷水と共に氷を一時的に貯える機能を有しており、この過冷却解除槽7a,7bの上部には貯えられた氷を含んだ冷水の液面の位置を検出するためのセンサ53a,53bが設けられている。
次に、2基の過冷却器5a,5bにより過冷却水を生成する通常運転について説明する。
【0052】
通常運転において加熱器43は利用されないので、ポンプ56と冷水供給ポンプ58は運転されず、流路切替弁57とバイパス流路切替弁51a,51bは閉じられている。また、流路切替弁49a,49bは開いた状態にある。従って、氷蓄熱槽9から流れ出る冷水は加熱器43をバイパスし予熱器19を経由して2基の過冷却器5a,5bに供給される。また、ブライン流路切替弁45a,45b,45c,45dは開いたままの状態に維持されて蒸発器21から流れるブラインは過冷却器5a,5bに供給される。
【0053】
このような条件のもとに、氷蓄熱槽9に貯えられた氷13が氷フィルタ(図示せず)によって分離した冷水15は冷水循環ポンプ17を介し予熱器19を経由して過冷却器5a,5bに供給される。この運転条件は第1の実施の形態の氷蓄熱装置1と同じであり、過冷却器5a,5b内の冷水流路すなわち伝熱管(図示せず)内での結氷を未然に防止している。
【0054】
そして、過冷却器5a,5bにおいて、蒸発器21で冷却されたブラインは冷水を過冷却水にした後、ブライン循環ポンプ30によりブライン流路63を通って蒸発器21に戻される。
【0055】
過冷却水は過冷却解除槽7a,7bに送られて過冷却状態が解除されてシャーベット状の氷に相変化し、これを氷蓄熱槽9に供給して貯える。
次に、2基の過冷却器5a,5bにより過冷却水を生成する通常運転の継続中に氷蓄熱槽9と過冷却解除槽7a,7bとの間を連通する氷水流路64の一部に氷が付着して流路の閉塞現象が生じ氷水が流れにくくなった時に、氷を昇温と送水圧により融解して氷水の良好な流れを回復するための融解運転について、過冷却解除槽7bで生成された氷水が流通する部位Aに氷が付着して流路の閉塞現象が生じた場合と、過冷却解除槽7aで生成された氷水が流通する部位Bに氷が付着して流路の閉塞現象が生じた場合に分けて説明する。
【0056】
(1)氷水流路64の部位Aに氷が付着して流路の閉塞現象が生じた場合
氷水流路64の部位Aに氷が付着して流路の閉塞現象が生じると、過冷却解除槽7bの水位が上昇する。この水位を水位計53bによって検出し、設定水位に達したらブライン流路63の途中に設けられている2つのブライン流路切替弁45c,45dを閉じて過冷却器5bへのブラインの供給を停止する。従って、過冷却器5bに流れる冷水はブラインにより冷却されることはない。尚、ブライン流路切替弁45a,45bは開いたままの状態であり、過冷却器5aへのブラインの供給は継続する。
【0057】
次に、流路切替弁57とバイパス流路切替弁51a,51bを開き、ポンプ56と冷水供給ポンプ58を運転させて、氷蓄熱槽9から流れる冷水を加熱器43により加熱し、さらに予熱器19により加熱する。尚、冷水は、冷水流路62に設けられた温度センサ55の信号に基づき冷凍機3の冷却能力が調整されて所定温度になるように制御される。
【0058】
所定温度に加熱された冷水は各過冷却器5a,5bに供給される。過冷却器5bに供給された冷水は過冷却されることなく過冷却解除槽7bを経由して氷水流路64の部位Aに到達し、部位Aに付着して流路の閉塞現象が生じさせた氷を昇温と送水により融解しながら氷蓄熱槽9に押し流す。
【0059】
これと同時に他方の過冷却器5aに供給された冷水は通常通りにブラインにより過冷却状態にされて過冷却水となり過冷却解除槽7aに供給される。そして、過冷却水は過冷却解除槽7aで過冷却状態を解除して氷に生成され、この氷を氷水流路64を介して氷蓄熱槽9に蓄える。
【0060】
そして、過冷却解除槽7bの水位が元に戻ったことを水位計53bが検知したならば、この水位計53bの検知信号に基づいて融解運転から通常運転に切り換えるとともに冷凍機の冷却能力も元の能力に戻される。
【0061】
尚、冷凍機3は氷水流路64の部位Aに氷が付着して流路の閉塞現象が生じても常に運転を継続しているが、加熱器43を運転させた場合には、冷凍機3は通常の半分の冷却能力まで運転を低下させることができる。これは、過冷却器5bへのブラインの循環を停止させるので、ブライン流路63のブラインの循環量が半分に低下して蒸発器21のブラインから熱の吸収量が半分に低下するからである。
【0062】
(2)氷水流路64の部位Bに氷が付着して流路の閉塞現象が生じた場合
氷水流路64の部位Bに氷が付着して流路の閉塞現象が生じると、過冷却解除槽7aの水位が上昇する。この水位を水位計53aによって検出し、設定水位に達したら2つのブライン流路切替弁45a,45bを切り換えて閉じた状態にして過冷却器5aへのブラインの供給を停止する。従って、過冷却器5aに流れる冷水はブラインにより冷却されることはない。尚、ブライン流路切替弁45c,45dは開いており、過冷却器5bへのブラインの供給は継続する。
【0063】
次に、流路切替弁57とバイパス流路切替弁51a,51bを開き、ポンプ56と冷水供給ポンプ58を運転させて、氷蓄熱槽9から流れる冷水を加熱器43により加熱し、さらに予熱器19により加熱する。尚、冷水は、冷水流路62に設けられた温度センサ55の信号に基づき冷凍機3の冷却能力が調整されて所定温度になるように制御される。
【0064】
所定温度に加熱された冷水は各過冷却器5a,5bに供給される。過冷却器5aに供給された冷水は過冷却されることなく過冷却解除槽7aを経由して氷水流路64の部位Bに到達し、部位Bに付着して流路の閉塞現象が生じさせた氷を昇温と送水により融解しながら氷蓄熱槽9に押し流す。
【0065】
これと同時に他方の過冷却器5bに供給された冷水は通常通りにブラインにより過冷却状態にされて過冷却水となり過冷却解除槽7bに供給される。そして、過冷却水は過冷却解除槽7bで過冷却状態を解除して氷に生成され、この氷を氷水流路64を介して氷蓄熱槽9に蓄える。
【0066】
そして、過冷却解除槽7aの水位が元に戻ったことを水位計53aが検知したならば、この水位計53aの検知信号に基づいて融解運転から通常運転に切り換えるとともに冷凍機の冷却能力も元の能力に戻される。
【0067】
尚、冷凍機3は氷水流路64の部位Bに氷が付着して流路の閉塞現象が生じても常に運転を継続しているが、加熱器43を運転させたときには、通常の半分の冷却能力まで低下させて運転することができる。前述(1)と同様の理由であるため説明は省略する。
【0068】
第2の実施の形態における氷蓄熱装置41は、冷凍機3の凝縮器25から膨張弁27へ流れる冷媒を過冷却器5に供給される冷水中に混入する氷を融解するための冷熱として使用することにより、氷蓄熱装置41とは別個の熱源を用いて氷を融解する必要がないので極めて経済的である。
【0069】
また、氷水流路64に氷が付着して流路の閉塞現象が生じても、冷凍機3は運転を継続させたままの状態で加熱器43を運転させて前記氷を溶かすとともに、1基の過冷却器は運転を継続している。従って、氷蓄熱槽9への氷の蓄熱時間のロスを極めて短時間にすることができて極めて経済的である。また、冷凍機3の冷凍能力を通常の半分に低下させて運転をすることができるので、消費電力の無駄を防止することができる。
【0070】
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態の氷蓄熱装置について図5に基づいて説明する。第3の実施の形態の氷蓄熱装置は、前記第2の実施の形態で過冷却器5a,5bと過冷却解除槽7a,7を各々2基備えていたのを各1基にしたものであり、過冷却解除槽7と氷蓄熱槽9とを連通する氷水流路64に流路の閉塞現象が生じ氷水が流れにくくなってもその氷の凝集部位を開通する氷の凝集融解機能を有したものである。
【0071】
図5は氷蓄熱装置の構成図を示す。氷蓄熱装置81は冷凍機3と、過冷却器5と、過冷却解除槽7と、氷蓄熱槽9と、冷却塔(冷却器)11と、加熱器43から構成されている。氷蓄熱装置81は第2の実施の形態の氷蓄熱装置41から過冷却器5と過冷却解除槽7をそれぞれ1基減した点を除けば他の点は同一なので同一態様部分については同一符号を附して説明を省略する。
【0072】
また、過冷却器5により過冷却水を生成する通常運転については、前記した通りである。
次に、過冷却器5により過冷却水を生成する通常運転の継続中に氷蓄熱槽9と過冷却解除槽7との間を連通する氷水流路64の一部に氷が付着して流路の閉塞現象が生じ氷水が流れにくくなった時に、氷を昇温と送水圧により融解して氷水の良好な流れを回復するための融解運転について説明する。
【0073】
氷水流路64の部位Cに氷が付着して流路の閉塞現象が生じると、過冷却解除槽7の水位が上昇する。この水位を水位計53によって検出し、設定水位に達したら冷凍機3を停止させる。従って、過冷却器5において冷水は冷却されることはない。
【0074】
次に、流路切替弁57とバイパス流路切替弁51a,51bを開くとともに、ポンプ56と冷水供給ポンプ58を運転して、予熱器19により加熱された冷水は冷水バイパス流路を通り加熱器43を経由してさらに加熱された後、過冷却器5に供給される。
【0075】
尚、冷水供給ポンプ58と冷水循環ポンプ17の送水能力は一定であるので過冷却器5に供給される冷水の温度も一定に保たれる。また、この冷水の温度は温度センサ55により監視されており、冷水供給ポンプ58の送水能力を変化させることにより冷水の温度を調整することができる。
【0076】
次に、加熱された冷水は過冷却器5にて冷却されることなく過冷却解除槽7を経由して氷水流路64に流れて氷が付着して流路の閉塞現象が生じた部位Cに到達し、氷を昇温と送水圧により融解しながら氷蓄熱槽9に押し流す。
【0077】
そして、水位計53により過冷却解除槽7の水位が元に戻ったと検知したならば融解運転から通常運転に切り換える。
第3の実施の形態における氷蓄熱装置81は、冷凍機3の凝縮器25から膨張弁27へ流れる冷媒を過冷却器5に供給される冷水中に混入する氷を融解するための冷熱として使用することにより、氷蓄熱装置81とは別個の熱源を用いて氷を融解する必要がないので極めて経済的である。
【0078】
また、過冷却解除槽7と氷蓄熱槽9との間を連通する氷水流路64に氷が付着して管内閉塞現象が生じ氷水が流れにくくなったとしても、加熱器43を用いてその閉塞した流路を短時間で開通することができる。従って、氷蓄熱槽9への氷の蓄熱時間のロスを極めて短時間にし、ランニングコストの増加を抑制することができる。
【0079】
また、加熱器43の利用に際しては、冷凍機3を停止しても冷凍機3の凝縮器25の余熱を利用でき、あるいは冷却塔11を運転し外気から熱を取得して利用することもできる。
【0080】
〔第4の実施の形態〕
次に、第4の実施の形態の氷蓄熱装置について図6に基づいて説明する。第4の実施の形態の氷蓄熱装置は、前記第2の実施の形態で過冷却器5a,5bと過冷却解除槽7a,7を各々2基備えていたのを各3基にしたものであり、過冷却解除槽7と氷蓄熱槽9とを連通する氷水流路64に流路の閉塞現象が生じ氷水が流れにくくなってもその氷の凝集部位を開通する氷の凝集融解機能を有したものである。
【0081】
図6は氷蓄熱装置の構成図を示す。氷蓄熱装置83は冷凍機3と、過冷却器5と、過冷却解除槽7と、氷蓄熱槽9と、冷却塔(冷却器)11と、加熱器43から構成されている。氷蓄熱装置83は第2の実施の形態の氷蓄熱装置41から主に過冷却器5と過冷却解除槽7をそれぞれ1基増加した点を除けば他の点は同一なので同一態様部分については同一符号を附して説明を省略する。
【0082】
また、過冷却器5により過冷却水を生成する通常運転や融解運転については第2の実施の形態の氷蓄熱装置41に準じて運転するのでその説明は省略する。
過冷却器5を3基設けても第2の実施の形態の氷蓄熱装置41と同様の効果をえることができる。
【0083】
このように過冷却器5を3基以上有する設備でも、弁の切替によりシステムの停止をすることなく製氷を継続でき、大規模な過冷却式氷蓄熱システムの安定運転が達成される。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の本発明の氷蓄熱装置によれば、氷蓄熱槽から過冷却器に流れる冷水を冷凍機の凝縮器から減圧装置へ流れる冷媒によって加熱する予熱器を有することにより、氷蓄熱装置と別個の熱源を用いずに過冷却器に供給される冷水中に混入する氷を融解することができるので極めて経済的である。また、予熱器で冷却された冷媒の潜熱量を冷水を過冷却状態にするブラインの冷熱吸収に利用することにより、より多くの熱量を冷水から吸収して冷水を過冷却状態に変化させることができ、また、冷媒の冷却能力が高められ少ない冷媒の循環量でブラインを所望の温度に冷却することができ、冷凍機の効率が向上して経済的である。
【0085】
また、請求項2に記載の本発明の氷蓄熱装置によれば、予熱器と、加熱器と、第1流路切換手段と、第2流路切換手段とを備えることにより、氷水流路に氷が付着して閉塞し氷水が流れにくくなっても、冷凍機は運転を継続させたままの状態で加熱器を運転させて氷を融解・洗い落すとともに、1基の過冷却器は運転を継続させることができる。従って、氷蓄熱槽への氷の蓄熱時間のロスを極めて短時間にすることができて極めて経済的である。また、冷凍機の冷凍能力を通常の半分に低下させて運転することができるので、消費電力の無駄を防止することができる。
【0086】
また、請求項3に記載の本発明の氷蓄熱装置によれば、予熱器と、加熱器と、流路切換手段と、を備え、融解運転では冷凍機の運転を停止させることにより、過冷却解除部と氷蓄熱槽との間を連通する氷水流路に氷が付着して閉塞し氷水が流れにくくなったとしても、加熱器を用いてその閉塞を短時間で開通することができる。従って、氷蓄熱槽への氷の蓄熱時間のロスを極めて短時間にし、ランニングコストの増加を抑制することができる。
【0087】
また、加熱器の利用に際しては、冷凍機を停止しても冷凍機の凝縮器の予熱を利用でき、あるいは冷却器を運転し外気から熱を取得して利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における氷蓄熱装置を示す構成図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態の氷蓄熱装置における冷凍機の冷媒の状態を表したモリエル線図である。
【図3】 本発明の第1の実施の形態の氷蓄熱装置における冷凍機の予熱器の概略構成図である。
【図4】 本発明の第2の実施の形態における氷蓄熱装置を示す構成図である。
【図5】 本発明の第3の実施の形態における氷蓄熱装置を示す構成図である。
【図6】 本発明の第4の実施の形態における氷蓄熱装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1,41,81 氷蓄熱装置
3 冷凍機
5,5a,5b 過冷却器
7,7a,7b 過冷却解除槽
9 氷蓄熱槽
11 冷却塔(冷却器)
13 氷
15 冷水(水)
19 予熱器
21 蒸発器
23 圧縮機
25 凝縮器
27 膨張弁(減圧装置)
43 加熱器
45a,45b,45c,45d,45e,45f ブライン流路切替弁(第2流路切替手段)
49a,49b,49c 流路切替弁(第1流路切替手段)
51a,51b バイパス流路切替弁(第1流路切替手段)
64 氷水流路
65 冷却水流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ice heat storage device, and more particularly to an ice heat storage device that performs ice heat storage using supercooled water.
[0002]
[Prior art]
In air conditioning and industrial processes, heat source capacity can be reduced, inexpensive nighttime electricity can be used, and operation management can be facilitated, so there are many heat storage systems that store cold and hot heat. It's being used. As the heat storage medium, “water” is used which is safe and inexpensive and has a large specific heat and is easy to handle as a liquid.
[0003]
However, in cold heat storage, water storage using sensible heat due to the temperature difference of water requires enormous water capacity due to the high load of the city and the increase in the density of industrial processes. There was a problem that a desired amount of water could not be secured due to restrictions and a sufficient amount of heat storage could not be obtained.
[0004]
For this reason, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-178483, an ice heat storage system using ice latent heat that can obtain a
[0005]
This ice heat storage system generates sherbet-like ice by applying drop energy and impact energy from the supercool release device to the supercooled water produced by the supercooler, and uses its fluidity to create an ice heat storage tank. The cold heat is used to change the phase of the ice into cold water at 0 ° C. by utilizing the property that the sherbet-like ice is easily melted, and this latent heat is used for air conditioning or the like.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, if fine ice is mixed into the 0 ° C cold water returning from the ice heat storage tank to the supercooler, it becomes the core and the supercooled water precipitates in the cold water flow path of the supercooler. A problem arises that the circuit becomes blocked and the ice heat storage system cannot be operated.
[0007]
Therefore, an ice heat storage device has been developed that prevents ice from being supplied to the supercooler and supplies only cold water to the supercooler. For example, an ice heat storage device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-219503 is provided with a heat exchanger in a cold water pipe connecting an ice heat storage tank and a supercooler, and the heat exchanger is different from the ice heat storage device. Heat is exchanged with the cold water flowing in the cold water pipe by flowing the heat medium of the system, and the temperature of the cold water is raised to melt the ice in the cold water.
[0008]
However, in this case, another system of equipment is required to melt the ice in the cold water, which depends on the equipment plan. In addition, if the system is purposely divided, piping for the system must be divided, resulting in an increase in cost.
[0009]
On the other hand, what is described in JP-A-7-42975 is provided with an ice collecting filter in the middle of a cooling pipe connecting an ice heat storage tank and a supercooler, and ice in the cooling pipe is removed by this ice collecting filter. Remove and supply only cold water to the subcooler.
[0010]
However, in this case, when collecting soft 0 ° C ice with the ice collection filter, the ice collection filter is clogged with dust mixed with ice or cold water, and the desired flow rate is reduced. Therefore, it is necessary to increase the power of the circulation pump, and maintenance such as cleaning and replacement of the filter is necessary, and it is difficult to put it into practical use.
[0011]
In addition, when the ice water slurry is transported after the supercooling is released, such as when a supercooling canceling unit and an ice heat storage tank are provided separately, ice sticks to the transporting unit, and the flow path is blocked by ice at this adhesion point. If this phenomenon is left unattended, there has been a problem that ice water slurry overflows from the supercooling release part or causes ice precipitation at the supercooler outlet part due to splashing of the supercooled water splash.
[0012]
The object of the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and prevents freezing in the cold water flow path in the ice heat storage device by using the heat source of the existing ice heat storage device. It is in.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0014]
(1) The present invention relates to a refrigerator having an evaporator, a compressor, a condenser, and a pressure reducing device, an ice heat storage tank for storing water and ice, and cold water supplied from the ice storage tank in an evaporator in the refrigerator. A supercooler that cools to a supercooled state with cooled brine, releases supercooled water generated by the supercooler and generates ice, and stores the ice in the ice heat storage tank. In the heat storage device, the ice storage device includes a preheater that heats the cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by sensible heat of the liquid refrigerant of the refrigerator.
[0015]
The liquid refrigerant in the refrigerator heats the cold water supplied from the ice heat storage tank by a preheater provided after the condenser and melts the ice mixed in the cold water. At this time, the refrigerant is further cooled to be in a supercooled state, and the cooling capacity per unit flow rate of the refrigerant increases.
[0016]
The heated cold water is supplied to a supercooler and cooled to a supercooled state by brine, then the supercooled state is released, and the phase is changed to ice and stored in an ice heat storage tank. Therefore, it is not necessary to provide a heat source for heating the cold water separately from the ice heat storage device by using the refrigerant having the sensible heat of the liquid refrigerant as the cold water heating source.
[0017]
In addition, the refrigerant can increase the cooling capacity of the refrigerant by heating the cold water, and the refrigerant having a large amount of latent heat can be brought into a supercooled state through the brine, so that it is extremely efficient as a system for generating ice. Is good. That is, by using the increased cooling capacity for the cold heat recovery of the brine that brings the cold water into a supercooled state, it is possible to absorb more heat from the cold water and change the cold water to the supercooled state. Therefore, the refrigerant can be cooled to a desired temperature with a small amount of refrigerant circulation.
[0018]
(2) The present invention relates to a refrigerator having an evaporator, a compressor, a condenser, and a decompressor, and a cooler for supplying cooling water to the condenser of the refrigerator via a cooling water flow path to cool the refrigerant of the refrigerator. And an ice heat storage tank for storing water and ice, and a plurality of subcoolers for diverting the cold water supplied from the ice heat storage tank and cooling it to a supercooled state by brine cooled by an evaporator in the refrigerator. A plurality of supercooling release units that generate ice by releasing the supercooling state of the supercooling water generated by the supercooler, and use the ice generated by the supercooling release unit as ice water together with the cold water. (B) a preheater that heats chilled water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by sensible heat of the liquid refrigerant of the refrigerator; The supercooler from the ice heat storage tank with cooling water flowing from the cooler to the condenser of the refrigerator (C) In normal operation in which supercooled water is generated by a supercooler, the heater is bypassed and the cold water flows from the ice heat storage tank to the supercooler, In the melting operation in which the ice water becomes difficult to flow due to the freezing of the ice, the first flow path switching means for heating the cold water through the heater and flowing it from the ice heat storage tank to the subcooler in the melting operation for melting the ice precipitation site; ) In the normal operation, the brine of the evaporator is supplied to each subcooler, and in the melting operation, the frozen part of the ice water flow path At least a supercooler that would supply supercooled water as it is One supercooler (One of the subcoolers on the upstream side of the frozen part of the ice water channel) An ice heat storage device comprising: a second flow path switching unit that stops supply of brine to the water.
[0019]
In normal operation, the heater is not operated, the first flow path switching means is maintained as it is, and cold water is not supplied to the heater. Therefore, the cold water separated by filtering the ice from the ice heat storage tank is sent to the preheater and heated to melt the ice mixed in the cold water and directly supplied to the plurality of subcoolers. In each subcooler, the chilled water is cooled by the brine circulating between the evaporator and cooled to the supercooled state, and then the supercooled state is released at each subcooling release unit to generate ice. Is stored in the ice heat storage tank.
[0020]
If ice adheres to the ice water flow path and ice precipitates, it becomes difficult for the ice water to flow. In that case, switch to melting operation. Here, the ease of flow of the ice water is detected by, for example, an increase in the water level of the supercooling release unit. In the melting operation, the second flow path switching means is switched to stop the supply of brine to the supercooler linked to the frozen portion, and the supply of brine to other subcoolers is continued.
[0021]
At this time, taking the system of two supercoolers as an example, the operation of the refrigerator is reduced by half (the amount of circulating refrigerant is also halved) in order to stop the brine supply to one of the supercoolers. And the cold water which has been supplied to the subcooler at 0.5 ° C. until then falls to 0.25 ° C. because the capacity of the preheater is halved due to the above circumstances. Therefore, it is necessary to control the chilled water supply temperature in order to prevent ice precipitation in the heat transfer tube of the operating supercooler and to melt the blocked ice water passage of the stopped supercooler system.
[0022]
Next, the first flow path switching means connected to the heater is switched, and the cold water flowing from the ice heat storage tank is supplied to the heater and heated. This heated cold water is supplied to each subcooler. The cold water supplied to the subcooler whose supply of brine has been stopped is not supercooled, but reaches the part of the ice water flow path where the ice adheres via the supercooling release part, melting the ice while storing the ice Flush away.
[0023]
At the same time, in the other supercooler, the supplied cold water is supercooled as usual to become supercooled water, the supercooling state is released in the supercooling release unit, and the ice is generated. Store in ice storage tank.
[0024]
Even if ice adheres to the ice water flow path and freezes and it becomes difficult for the ice water to flow, the refrigerator can be operated while the operation is continued and the ice can be melted. The time to store ice is not significantly delayed.
[0025]
The heater may be installed upstream of the preheater or downstream.
When performing the melting operation, the refrigerating capacity of the refrigerator can be reduced.
[0026]
(3) The present invention includes a refrigerator having an evaporator, a compressor, a condenser, and a decompression device, and a cooler that supplies cooling water to the condenser of the refrigerator through a cooling water flow path to cool the refrigerant of the refrigerator. And an ice heat storage tank for storing water and ice, a supercooler that cools the cold water supplied from the ice heat storage tank to a supercooled state by brine cooled by an evaporator in the refrigerator, and a supercooler A supercooling release unit that generates ice by releasing the supercooled water from the supercooling state, and supplies the ice generated by the supercooling release unit to the ice heat storage tank through the ice water flow path as ice water together with the cold water. In the ice heat storage device, (a) a preheater that heats cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by sensible heat of the liquid refrigerant of the refrigerator, and (b) from the cooler to the condenser of the refrigerator. Cooling water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler is heated by the flowing cooling water. In normal operation in which superheater is generated by a heater and (c) a supercooler, the heater is bypassed and cold water flows from the ice heat storage tank to the supercooler, and ice water does not flow easily due to freezing inside the ice water flow path. In the melting operation to melt the frozen portion in the event that it becomes, the flow switching means for heating the cold water through the heater and flowing from the ice storage tank to the subcooler, Solution In the operation, the ice heat storage device is characterized in that the operation of the refrigerator is stopped.
[0027]
In normal operation, the heater is not operated, the flow path switching means is maintained as it is, and cold water is not supplied to the heater. Therefore, the cold water in which the ice stored in the ice heat storage tank is melted is sent to the preheater and heated to melt the ice mixed in the cold water and supplied to the subcooler. In the subcooler, the chilled water is cooled by the brine circulating between the evaporator and cooled to the supercooled state, and then the supercooled state is released in the supercooling release tank to generate ice, Store in ice storage tank.
[0028]
When ice adheres to the ice water flow path and freezes, the ice water becomes difficult to flow. In that case, switch to melting operation. Here, the ease of flow of the ice water is detected by, for example, an increase in the water level of the supercooling release unit. In the melting operation, the refrigerator is stopped. Therefore, the cold water flowing through the subcooler is not cooled.
[0029]
Next, the flow path switching means connected to the heater is switched, and cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler is supplied to the heater and heated. The heater obtains the residual heat of the condenser of the refrigerator and the heat from the outside air and is used for the heating.
[0030]
The heated cold water flows to the ice water flow path via the supercool release unit without being cooled by the supercooler, and is pushed to the ice heat storage tank while melting the ice adhering to the ice water flow path.
Even if ice adheres to the ice water flow path between the supercooling release unit and the ice heat storage tank and freezes, and it becomes difficult for the ice water to flow, the ice precipitation can be released in a short time using a heater.
[0031]
The heater may be installed upstream of the preheater or downstream.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an ice heat storage device according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS.
[0033]
[First Embodiment]
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a configuration diagram of an ice heat storage device. The ice heat storage device 1 includes a
[0034]
Cold water (water) 15 in which the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
A cooling tower 11 and a cooling
[0038]
Next, an embodiment for storing
First, the 0 ° C.
[0039]
In the
The brine absorbs heat from the cold water and increases its temperature from −6 ° C. to −3 ° C., and then is conveyed to the
[0040]
Next, the supercooling water generated in the
[0041]
The sherbet-shaped ice water is stored in the ice
FIG. 2 shows the refrigeration cycle of the
[0042]
In the refrigeration cycle of the
Therefore, by using this latent heat amount Δi as the heat for melting the ice mixed in the cold water, it is not necessary to melt the ice using a heat source separate from the ice heat storage device 1 and it is extremely economical.
[0043]
In addition, by using the latent heat amount Δi for the cold heat absorption of the brine that brings the cold water into a supercooled state, it is possible to absorb a larger amount of heat from the cold water and change the cold water into a supercooled state. The refrigerating capacity is increased, and the brine can be cooled to a desired temperature with a small amount of refrigerant circulation. This improves the efficiency of the refrigerator and is economical.
[0044]
[Second Embodiment]
Next, the ice heat storage device of 2nd Embodiment is demonstrated based on FIG. The ice heat storage device of the second embodiment is obtained by adding a
[0045]
FIG. 4 shows a configuration diagram of the ice heat storage device. The ice
[0046]
Here, since the
The
[0047]
The cooling tower 11 and the cooling
[0048]
The
[0049]
The cold water
[0050]
The upstream side of the
[0051]
The supercooling
Next, normal operation for generating supercooled water by the two
[0052]
Since the
[0053]
Under such conditions, the
[0054]
In the
[0055]
The supercooled water is sent to the supercooling
Next, a part of the ice
[0056]
(1) When ice adheres to the part A of the
When ice adheres to the part A of the ice
[0057]
Next, the flow
[0058]
Cold water heated to a predetermined temperature is supplied to each of the
[0059]
At the same time, the cold water supplied to the other supercooler 5a is brought into a supercooled state by brine as usual, becomes supercooled water, and is supplied to the supercooling release tank 7a. Then, the supercooled water is released from the supercooled state in the supercooling release tank 7 a to be generated in ice, and the ice is stored in the ice
[0060]
If the
[0061]
The
[0062]
(2) When ice adheres to part B of the
When ice adheres to the part B of the ice
[0063]
Next, the flow
[0064]
Cold water heated to a predetermined temperature is supplied to each of the
[0065]
At the same time, the cold water supplied to the
[0066]
If the
[0067]
The
[0068]
The ice
[0069]
Further, even if ice adheres to the ice
[0070]
[Third Embodiment]
Next, an ice heat storage device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. The ice heat storage device according to the third embodiment is one in which the
[0071]
FIG. 5 shows a configuration diagram of the ice heat storage device. The ice
[0072]
Further, the normal operation for generating the supercooled water by the
Next, during the normal operation of generating supercooling water by the
[0073]
When ice adheres to the portion C of the
[0074]
Next, the flow
[0075]
In addition, since the water supply capability of the cold
[0076]
Next, the heated chilled water flows through the supercooling
[0077]
If the
The ice
[0078]
Even if ice adheres to the ice
[0079]
Further, when the
[0080]
[Fourth Embodiment]
Next, an ice heat storage device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The ice heat storage device according to the fourth embodiment has three
[0081]
FIG. 6 shows a configuration diagram of the ice heat storage device. The ice
[0082]
Further, the normal operation and the melting operation for generating the supercooling water by the
Even if three
[0083]
In this way, even with equipment having three or more supercoolers 5, ice making can be continued without stopping the system by switching valves, and stable operation of a large-scale supercooled ice heat storage system is achieved.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the ice heat storage device of the present invention described in claim 1, the preheater that heats the cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by the refrigerant flowing from the condenser of the refrigerator to the decompression device. By having it, the ice mixed in the cold water supplied to the subcooler can be melted without using a heat source separate from the ice heat storage device, which is extremely economical. In addition, by using the latent heat amount of the refrigerant cooled by the preheater for the cold heat absorption of the brine that brings the cold water into the supercooled state, it is possible to absorb more heat from the cold water and change the cold water to the supercooled state. In addition, the cooling capacity of the refrigerant can be increased, and the brine can be cooled to a desired temperature with a small amount of refrigerant circulation. This improves the efficiency of the refrigerator and is economical.
[0085]
Moreover, according to the ice heat storage device of the present invention described in claim 2, the ice water flow path is provided by including the preheater, the heater, the first flow path switching means, and the second flow path switching means. Even if ice adheres and becomes clogged and it becomes difficult for ice water to flow, the refrigerator is operated while the operation is continued to melt and wash the ice, and one supercooler operates. Can continue. Therefore, the loss of the heat storage time of ice in the ice heat storage tank can be made extremely short, which is extremely economical. In addition, since the refrigerator can be operated with the refrigeration capacity of the refrigerator being reduced to half of the normal, waste of power consumption can be prevented.
[0086]
According to the ice heat storage device of the present invention as set forth in
[0087]
Further, when using the heater, the preheat of the condenser of the refrigerator can be used even when the refrigerator is stopped, or the cooler can be operated to obtain heat from the outside air.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an ice heat storage device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a Mollier diagram showing the state of refrigerant in the refrigerator in the ice heat storage device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a preheater of a refrigerator in the ice heat storage device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an ice heat storage device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing an ice heat storage device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing an ice heat storage device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,41,81 Ice heat storage device
3 Freezer
5,5a, 5b Supercooler
7, 7a, 7b Supercooling release tank
9 Ice storage tank
11 Cooling tower (cooler)
13 ice
15 Cold water (water)
19 Preheater
21 Evaporator
23 Compressor
25 Condenser
27 Expansion valve (pressure reduction device)
43 Heater
45a, 45b, 45c, 45d, 45e, 45f Brine flow path switching valve (second flow path switching means)
49a, 49b, 49c Channel switching valve (first channel switching means)
51a, 51b Bypass flow path switching valve (first flow path switching means)
64 Ice water channel
65 Cooling water flow path
Claims (3)
前記氷蓄熱槽から前記過冷却器に流れる冷水を前記冷凍機の液冷媒の顕熱によって加熱する予熱器と、
前記冷却器から冷凍機の凝縮器に流れる冷却水により氷蓄熱槽から過冷却器に導かれる冷水を加熱する加熱器と、
過冷却器により過冷却水を生成する通常運転では前記加熱器をバイパスして冷水を氷蓄熱槽から過冷却器に流し、氷水流路内部の凍結により氷水が流れにくくなった場合にその凍結部位を融解する融解運転では冷水を前記加熱器に通して加熱し氷蓄熱槽から過冷却器に流す第1流路切換手段と、
前記通常運転では各過冷却器に蒸発器のブラインを供給し、前記融解運転では氷水流路の凍結部位にそのままでは過冷却水を供給してしまうことになる過冷却器の少なくとも一方の過冷却器へのブラインの供給を停止する第2流路切替手段と、
を備えることを特徴とする氷蓄熱装置。A refrigerator having an evaporator, a compressor, a condenser, and a pressure reducing device, a cooler for supplying cooling water to the condenser of the refrigerator through a cooling water flow path to cool the refrigerant of the refrigerator, and storing water and ice An ice heat storage tank, a plurality of subcoolers for diverting the cold water supplied from the ice heat storage tank and cooling it to a supercooled state with brine cooled by an evaporator in the refrigerator, and an overheat generated by each subcooler A plurality of supercooling release units that generate ice by releasing the supercooled state of the cooling water, and the ice generated in the supercooling release unit is supplied to the ice heat storage tank through the ice water flow path as ice water together with the cold water In the ice heat storage device that
A preheater that heats cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by sensible heat of the liquid refrigerant of the refrigerator;
A heater for heating the cold water led from the ice heat storage tank to the supercooler by the cooling water flowing from the cooler to the condenser of the refrigerator;
In normal operation in which supercooling water is generated by a supercooler, when the cold water flows from the ice heat storage tank to the supercooler by bypassing the heater, the freezing part of the ice water passage becomes difficult to flow due to freezing. A first flow path switching means for flowing cold water from the ice storage tank to the supercooler in the melting operation for melting
In the normal operation, the brine of the evaporator is supplied to each subcooler, and in the melting operation, the supercooling water is supplied to the frozen portion of the ice water flow path as it is. Second flow path switching means for stopping the supply of brine to the vessel;
An ice heat storage device comprising:
前記氷蓄熱槽から前記過冷却器に流れる冷水を前記冷凍機の液冷媒の顕熱によって加熱する予熱器と、
前記冷却器から冷凍機の凝縮器に流れる冷却水により氷蓄熱槽から過冷却器に導かれる冷水を加熱する加熱器と、
過冷却器により過冷却水を生成する通常運転では前記加熱器をバイパスして冷水を氷蓄
熱槽から過冷却器に流し、氷水流路内部の凍結により氷水が流れにくくなった場合にその凍結部位を融解する融解運転では冷水を前記加熱器に通して加熱し氷蓄熱槽から過冷却器に流す第1流路切換手段と、
前記通常運転では各過冷却器に蒸発器のブラインを供給し、前記融解運転では氷水流路の凍結部位よりも上流側にある過冷却器の一方の過冷却器へのブラインの供給を停止する第2流路切替手段と、
を備えることを特徴とする氷蓄熱装置。A refrigerator having an evaporator, a compressor, a condenser, and a pressure reducing device, a cooler for supplying cooling water to the condenser of the refrigerator through a cooling water flow path to cool the refrigerant of the refrigerator, and storing water and ice An ice heat storage tank, a plurality of subcoolers for diverting the cold water supplied from the ice heat storage tank and cooling it to a supercooled state with brine cooled by an evaporator in the refrigerator, and an overheat generated by each subcooler A plurality of supercooling release units that generate ice by releasing the supercooled state of the cooling water, and the ice generated in the supercooling release unit is supplied to the ice heat storage tank through the ice water flow path as ice water together with the cold water In the ice heat storage device that
A preheater that heats cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by sensible heat of the liquid refrigerant of the refrigerator;
A heater for heating the cold water led from the ice heat storage tank to the supercooler by the cooling water flowing from the cooler to the condenser of the refrigerator;
In normal operation in which supercooling water is generated by a supercooler, when the cold water flows from the ice heat storage tank to the supercooler by bypassing the heater, the freezing part of the ice water passage becomes difficult to flow due to freezing. A first flow path switching means for flowing cold water from the ice storage tank to the supercooler in the melting operation for melting
In the normal operation, the brine of the evaporator is supplied to each subcooler, and in the melting operation, the supply of the brine to one of the subcoolers on the upstream side of the frozen portion of the ice water flow path is stopped. Second flow path switching means;
An ice heat storage device comprising:
前記氷蓄熱槽から前記過冷却器に流れる冷水を前記冷凍機の液冷媒の顕熱によって加熱する予熱器と、
前記冷却器から冷凍機の凝縮器に流れる冷却水により氷蓄熱槽から過冷却器に流れる冷水を加熱する加熱器と、
過冷却器により過冷却水を生成する通常運転では前記加熱器をバイパスして冷水を氷蓄熱槽から過冷却器に流し、氷水流路内部の凍結により氷水が流れにくくなった場合にその凍結部位を融解する融解運転では冷水を前記加熱器に通して加熱し氷蓄熱槽から過冷却器に流す流路切換手段と、
を備え、前記融解運転では冷凍機の運転を停止することを特徴とする氷蓄熱装置。A refrigerator having an evaporator, a compressor, a condenser, and a pressure reducing device, a cooler for supplying cooling water to the condenser of the refrigerator through a cooling water flow path to cool the refrigerant of the refrigerator, and storing water and ice An ice heat storage tank, a supercooler that cools cold water supplied from the ice heat storage tank to a supercooled state by brine cooled by an evaporator in the refrigerator, and a supercooled state of the supercooled water generated by the subcooler An ice storage device that supplies ice to the ice heat storage tank via an ice water flow path as ice water together with cold water.
A preheater that heats cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by sensible heat of the liquid refrigerant of the refrigerator;
A heater for heating the cold water flowing from the ice heat storage tank to the supercooler by the cooling water flowing from the cooler to the condenser of the refrigerator;
In normal operation in which supercooling water is generated by a supercooler, when the cold water flows from the ice heat storage tank to the supercooler by bypassing the heater, the freezing part of the ice water passage becomes difficult to flow due to freezing. In the melting operation to melt the flow path, the flow path switching means that heats the cold water through the heater and flows from the ice heat storage tank to the supercooler,
The ice heat storage device is characterized in that the operation of the refrigerator is stopped in the melting operation.
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