(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷水スラリからなる潜熱利用の高密度の冷熱を貯蔵した氷水スラリ貯蔵部より、氷充填率調整器及び該氷水スラリの搬送流路を介して冷却負荷の容量変化に追従して前記冷熱を前記冷却負荷側に供給する氷蓄熱システムにおいて、
搬送流路の氷水スラリ流れ方向上流側に設けた氷充填率調整器の下流側に、
電磁流量計に基づくバルブ制御により前記搬送流路内を流れる氷水スラリの流量規制を行う流量規制計測部と、搬送流路内を流れる氷水スラリに浸漬されたヒータ加熱表面より該氷水スラリの加熱を行う加熱部を氷水スラリ流れ方向に沿って順次設けるとともに、前記搬送流路内を浸漬されたヒータの加熱表面の温度を測定する温度計と、
前記温度計よりの検知温度に基づいて前記ヒータの加熱表面温度が一定になるように前記ヒータを加熱制御するヒータ加熱制御手段と、
氷水スラリの搬送ＩＰＦを計測する演算制御部とを具え、
氷水スラリの搬送ＩＰＦは、前記ヒータによる氷水スラリへの加熱量Ｗと、前記電磁流量計に基づくバルブ制御により調整して得られた、前記制御流量規制計測部を流れる氷水スラリの平均流速（ｍ／ｓ）との相関関係に基づいて演算されることを特徴とする氷充填率計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷水スラリの搬送氷充填率（以下搬送ＩＰＦという）の計測装置に関し、詳しくは氷水スラリからなる潜熱利用の高密度の冷熱を貯蔵した氷水スラリ貯蔵部より、氷充填率調整器及び該氷水スラリの搬送流路を介して冷却負荷の容量変化に追従して前記冷熱を前記冷却負荷側に供給する氷蓄熱システムにおいて、冷却負荷へ搬送する氷水スラリの搬送流路における氷充填率計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
氷蓄熱システムにおいては、冷熱貯蔵した高密度の冷熱を一定のＩＰＦの氷水スラリとして空調機等の冷却負荷に供給するわけであるが、空調負荷の変動に対応して氷水スラリの搬送量を適宜加減制御する必要がある。
そのためには搬送する氷水スラリのＩＰＦの変化を連続的に把握して、適切な流量制御ないし氷充填率制御をする必要がある。
【０００３】
従来、上記ＩＰＦ測定法としては、一定の氷水スラリをサンプリングして氷の量を測定するとか含有する氷の融解に必要とする熱量を計測する等のバッチ式方法と、蓄熱材の誘電率の変化を用いる方法または超音波の通過率を用いる方法等の連続的測定方法とが提案されてきているが、これらの方法は計測が煩雑であったり、精度的な問題があった。
最近は、特開平６−３４１６７号公報に開示された氷スラリー中の氷濃度測定方法に関する提案がされている。
【０００４】
上記提案は、図５に示すように、氷水スラリの搬送配管の過程に別途設けられたサンプリング配管路５０において、温度制御装置５２を持つ加熱器５１を設け、該加熱器の上流側には当該氷水スラリのブライン濃度を検出する第１のブライン濃度検出器５３を設け、下流側には第２のブライン濃度検出器５４と温度計５５とを設け、前記加熱器５１により氷水スラリ６０を構成する氷の全量を融解することにより生じたブライン濃度を第２ブライン濃度検出器５４により検出して、第１ブライン濃度検出器５３により得られたブライン濃度と全量融解後に得られたブライン濃度との関係から当該氷水スラリ６０のＩＰＦを算出し、該算出値と所定ＩＰＦとを比較し新たに調合し直し冷却負荷へ搬送するようにしたものである。
【０００５】
即ち、上記サンプリング配管路５０にはＣＰＵ５７、メモリ５８、コンパレータ５９等を含む制御装置５６を備え、前記加熱器５１の作動も温度計５５よりの検出信号ｖ1を制御装置５６のＣＰＵ５７、メモリ５８を介して氷水スラリ６０の含有する氷を全量融解するまで自動的に加熱するようにしてある。
上記加熱操作後の第１ブライン濃度検出器５３よりの検出信号ｖ2 及び第２ブライン濃度検出器５４よりの検出信号ｖ3が制御装置５６に入力されＣＰＵ５７にて演算され、氷水スラリのＩＰＦが算出されコンパレータ５９、メモリ５８を介して所定ＩＰＦと比較し、ＩＰＦ制御較正指令ｖ4を出力させ、新たに調合し直した所定ＩＰＦの氷水スラリを搬送する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案においては、別途設けられたＩＰＦ計測算出用サンプリング配管路５０を必要とし、サンプリング時は冷却負荷への搬送を停止させる必要があり、連続的計測とは言えないものがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、冷却負荷への搬送過程に手軽に連続的に計測可能とした氷充填率計測装置の提供を目的としたものである。
つまり、空調負荷等の冷却負荷への搬送中の氷水スラリの搬送路において、熱伝達率（氷水スラリの吸熱量）の変化量を計測できる関連計測素子を設け、連続的に搬送ＩＰＦを検出するようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の氷充填率計測装置は、氷水スラリからなる潜熱利用の高密度の冷熱を貯蔵した氷水スラリ貯蔵部より、氷充填率調整器及び該氷水スラリの搬送流路を介して冷却負荷の容量変化に追従して前記冷熱を前記冷却負荷側に供給する氷蓄熱システムにおいて、
搬送流路の氷水スラリ流れ方向上流側に設けた氷充填率調整器の下流側に、
電磁流量計に基づくバルブ制御により前記搬送流路内を流れる氷水スラリの流量規制を行う流量規制計測部と、搬送流路内を流れる氷水スラリに浸漬されたヒータ加熱表面より該氷水スラリの加熱を行う加熱部を氷水スラリ流れ方向に沿って順次設けるとともに、前記搬送流路内を浸漬されたヒータの加熱表面の温度を測定する温度計と、
前記温度計よりの検知温度に基づいて前記ヒータの加熱表面温度が一定になるように前記ヒータを加熱制御するヒータ加熱制御手段と、
氷水スラリの搬送ＩＰＦを計測する演算制御部とを具え、
氷水スラリの搬送ＩＰＦは、前記ヒータによる氷水スラリへの加熱量Ｗと、前記電磁流量計に基づくバルブ制御により調整して得られた、前記制御流量規制計測部を流れる氷水スラリの平均流速（ｍ／ｓ）との相関関係に基づいて演算されることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明に係る氷充填率測定装置においては、氷水スラリを加熱した場合、加熱部の表面温度は、測定中に前記搬送流路内を通過する氷水スラリに含まれているＩＰＦに対応して変化する加熱部表面の熱伝達率に従って変化するため、計測時の氷水スラリの通過量を一定になるように前記制御流量規制計測部を流れる氷水スラリの平均流速（ｍ／ｓ）を一定量に規制し、また、加熱面に一定加熱量を与えるようにし、加熱部の表面温度を計測すると、氷水スラリのＩＰＦが大なるときは加熱部表面の熱伝達率が良くなり加熱部の冷却が促進されるため、加熱部の表面温度は低くなり、ＩＰＦが小さいときは逆に熱伝達率が悪くなり、加熱部からの放熱が少なくなるため、加熱部の表面温度は高くなる。
【００１０】
即ち、加熱量と前記流速を一定とした場合、ＩＰＦと加熱部表面温度との間には関数関係が成立する。また、前記流速一定の条件下で加熱部表面温度が一定になるように加熱量を制御すると、ＩＰＦと加熱量との間には関数関係が成立する。上記関数関係より搬送ＩＰＦを連続的に算出できる。
【００１１】
【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、本発明の氷充填率計測装置の概略の構成を示す図である。
【００１２】
図に示すように、本発明の氷充填率計測装置は、冷却負荷５１Ａへの氷水スラリの搬送用流路１０において、前段に設けた氷充填率調整器５０Ａの下流に設けたもので、上流側より下流へ向け順次設けた氷流量規制計測部１１と、加熱部１５と、加熱部表面温度計１２と、別途設けた搬送演算制御部の演算装置１６とよりなる。
【００１３】
流量規制計測部１１は口径数ｍｍから２．４ｍまでの流路に使用可能で、液の温度、圧力、密度、粘度の影響を受けなく、また流量計自身の圧力損失がなく、流量に比例して零から測定でき、可動部分がなく応答が速い等の特性を持つ電磁流量計を使用し、図示してない流量規制用制御バルブを設けてある。
加熱部１５は、流動する氷水スラリ１０ａに浸漬して該スラリを加熱するカートリッジヒータの加熱面１３と、外部より加熱量を適宜制御する電圧制御用スライダック１４とより構成する。
【００１４】
前記加熱部表面温度計１２では加熱面１３の温度Ｔwを計測するようにし、流量規制計測部１１の出力（流速制御）信号Ｖ1、加熱部表面温度計１２の出力信号Ｖ2、及びスライダック１４からの加熱量制御信号Ｖ3をそれぞれ演算部１６へ入力するようにし、前記出力信号Ｖ1により前記制御流量規制計測部を流れる氷水スラリ１０ａの平均流速（ｍ／ｓ）（以下流速ｖという）を算出するとともに制御可能にし、出力信号（温度検知信号）Ｖ3により加熱量Ｗを算出するとともに制御可能とし、下記に説明するように、それぞれの運転条件のもとに氷水スラリ１０ａの搬送ＩＰＦを演算算出し、所定搬送ＩＰＦと比較して前段の氷充填率調整器で調整するようにしてある。
【００１５】
使用に際しては、流量規制計測部１１により氷水スラリ１０ａの流速ｖを一定流速に調整するとともに、加熱部１５のスライダック１４により一定加熱量を与える。
このような条件下では、氷水スラリ１０ａに加熱面１３で与える加熱量の一部は氷水スラリに含まれているＩＰＦに相応した熱伝達率に応じて放熱するため、氷の潜熱に消費され、ＩＰＦの変化に対応して加熱部表面温度Ｔwは図２に示す変化をする。
即ち、図２の関係から、一定加熱量、一定流速の場合下記関係式より加熱部表面温度Ｔwから搬送ＩＰＦを求めることができる。
ＩＰＦ＝Ｆ（加熱部表面温度Ｔw）
【００１６】
また、流速一定の条件で、加熱部表面温度Ｔwを一定にするように加熱量Ｗを制御すると、加熱量ＷとＩＰＦとの間には図３に示す関係が成立する。
即ち、図３から一定流速、一定加熱面温度とした場合下記関係式より加熱量Ｗから搬送ＩＰＦを求めることができる。
ＩＰＦ＝Ｆ（加熱量Ｗ）
なお、氷水スラリの加熱量は、カートリッジヒータの加熱面温度を直接測るので搬送冷熱量に対して無視できる程度の大きさである。
【００１７】
上記氷水スラリの流速ｖが変化する場合は、上記相関関係に加え、流速の相関関係を追加することにより下記関係式より搬送ＩＰＦを演算できる。
ＩＰＦ＝Ｆ（加熱部表面温度Ｔw、流速ｖ）
または、ＩＰＦ＝Ｆ（加熱量Ｗ、流速ｖ）
図４に加熱量一定として実測した前記制御流量規制計測部を流れる氷水スラリ１０ａの平均流速（ｍ／ｓ）、加熱部表面温度（℃）、搬送ＩＰＦの相関関係を示す。
【００１８】
【発明の効果】
上記構成により、氷蓄熱槽より冷却負荷への氷水スラリの搬送流路において、低コストの連続計測を可能にした氷充填率計測装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の氷充填率計測装置の概略の構成を示す図である。
【図２】  図１において検出された加熱部表面温度Ｔwと搬送ＩＰＦとの関係を示す図である。
【図３】  図１において検出された加熱量Ｗと搬送ＩＰＦとの関係を示す図である。
【図４】  加熱量Ｗを一定として実測した、流速ｖ、加熱部表面温度Ｔw、搬送ＩＰＦの関係を示す図である。
【図５】  従来の氷充填率計測装置の概略の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０      搬送流路
１０ａ    氷水スラリ
１１      流量規制計測部
１２      加熱部表面温度計
１３      加熱面
１４      スライダック
１５      加熱部
１６      演算部
【図１】
0003932078.tif 000002
【図２】
0003932078.tif 000003
【図３】
0003932078.tif 000004
【図４】
0003932078.tif 000005
【図５】
0003932078.tif 000006