(57)【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、該混合液を撹拌する撹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、
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氷塊発生防止氷蓄熱槽。
【請求項２】
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１記載の氷塊発生防止氷蓄熱槽。
【請求項３】
前記撹拌機は、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撹拌して、前記取り出し口周辺にスラリー状の氷水混合液の上下撹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４】
前記撹拌機は、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３記載の氷塊発生防止氷蓄熱槽。
【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、浮上した氷粒子同士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撹拌流を形成する撹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、撹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ＩＰＦ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、撹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、撹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ＩＰＦより低いＩＰＦにわたり効率よく撹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ＩＰＦ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撹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撹拌機を介して上下撹拌水域を形成させ、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】
上記上下撹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、該混合液を撹拌する撹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、
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。
【００１４】
【００１５】
また、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、前記撹拌機は、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撹拌して前記取り出し口周辺に氷水混合液の上下撹拌水域を形成する構成とした、ことを特徴とする。
【００１７】
また、前記撹拌機は、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、前記貯氷氷充填率の測定装置は、液面水位の低下若しくは水頭圧により計測可能とするのがよい。
【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、本発明により、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、後述する撹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、あるものは撹拌流動させ、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撹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、本発明により、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、本発明により、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撹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撹拌水域を形成させ、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、本発明により、上記撹拌機は変化する氷充填率に対応して撹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、該撹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ＩＰＦ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２２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、撹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撹拌水域を形成させ、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】
本発明によれば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
【図１】
0003891517.tif 000002
【図２】
0003891517.tif 000003
【図３】
0003891517.tif 000004