JP4388155B2

JP4388155B2 - Ice storage type cold water supply system

Info

Publication number: JP4388155B2
Application number: JP02890199A
Authority: JP
Inventors: 敬司山本; 正則森元
Original assignee: Shikoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Shikoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000230731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱式冷水供給装置に関し、特に、氷蓄熱槽内の水を外部に供給し、該氷蓄熱槽内の水位が変動する氷蓄熱式冷水供給装置における氷量検出技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力需要の増大に伴い、昼夜間の電力負荷の格差が拡大傾向にある。かかる格差を平準化する技術として氷蓄熱式空調システムが注目されている。
【０００３】
かかるシステムでは、夜間電力で氷蓄熱槽内に氷を作っておき、昼間にその氷を解凍しつつ、建物等の冷房を行う。この際、システムの効率的運転制御や、氷蓄熱槽内の製氷用熱交換器の過剰着氷等を防止するため、氷蓄熱槽内の氷量をリアルタイムに算出する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
氷蓄熱槽内の氷量を算出する方法としては、製氷用熱交換器に成長する氷の厚さを検知し、それに基づいて着氷の全体量を算出する方法がある。しかしながら、製氷用熱交換器に成長する氷の厚さは必ずしも一定とはならないため、この方法では氷量を正確に算出することはできない。
【０００５】
また、別の方法としては、氷蓄熱槽内の水量が一定であることを前提に、水と氷との比体積差から生じる水位変化を検知し、それに基づいて着氷の全体量を算出する方法がある。しかしながら、この方法では、氷蓄熱槽内の水（又は海水等）を外部に供給して、槽内の水位が変動（開回路）する形式のシステムには適用できないという問題がある。
【０００６】
さらに別の方法としては、特開昭６２−１６２８３８号公報に開示された氷蓄熱式熱源装置の蓄熱量検出装置のように、着氷によって変化する製氷用熱交換器の浮力をロードセルにより計測し、その計測値を元に氷量を算出する方法がある。しかしながら、この方法もまた、氷蓄熱槽内の水位が一定であることを前提としており、氷蓄熱槽内の水を外部に供給して、槽内の水位が変動する形式のシステムには適用できない。
【０００７】
たとえば、上記従来技術において、氷蓄熱槽の水位が製氷用熱交換器の最下部よりも下にある場合、製氷用熱交換器に着氷があったとしても、ロードセルには浮力が検出されることはない。したがって、氷蓄熱槽内の水位が変動する形式のシステムにおいては、この方法を用いても、氷量を正確に算出することはできないのである。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、氷蓄熱槽の外部に冷水を供給して槽内の水位が変動する場合であっても、槽内の氷量を好適に算出することのできる氷蓄熱式冷水供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る氷蓄熱式冷水供給装置は、製氷用熱交換器及び該製氷用熱交換器を保持するフレームを備え、蓄熱槽内に設けられる製氷ユニットと、前記製氷用熱交換器の着氷による前記製氷ユニットの上下動を規制する上下動規制手段と、前記製氷ユニットの総重量を検出する重量検出手段と、前記蓄熱槽の水位を検出する水位検出手段と、前記蓄熱槽内の氷量を一定と仮定した場合における前記蓄熱槽の水位の変化と前記製氷ユニットの総重量の変化との関係を複数通りの氷量ごとに求めて記憶した記憶手段と、実際に検出された前記蓄熱槽の水位および前記製氷ユニットの総重量を前記記憶手段に記憶された関係に照らし合わせて氷量を算出する氷量算出手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、他の氷蓄熱式冷水供給装置は、氷片を捕獲する氷片捕獲網及び該氷片捕獲網を保持するフレームを備え、蓄熱槽内に設けられる集氷ユニットと、前記氷片捕獲網に氷片が捕獲されることによる前記集氷ユニットの上下動を規制する上下動規制手段と、前記集氷ユニットの総重量を検出する重量検出手段と、前記蓄熱槽の水位が前記氷片捕獲網よりも上か否かを検出する水位検出手段と、前記水位検出手段により前記蓄熱槽の水位が前記氷片捕獲網よりも上であると検出される場合に、前記フレームの重量に基づいて前記氷片捕獲網に捕獲される氷片の量を算出する氷量算出手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る氷蓄熱式冷水供給装置の一態様では、前記重量検出手段はロードセルを含んで構成され、該ロードセルは前記蓄熱槽の開口周縁部に取り付けられ、前記フレームは前記ロードセル上に載置されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る氷蓄熱式冷水供給装置の一態様では、前記上下動規制手段は、前記フレームを前記ロードセルに対して付勢するフレーム付勢手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る氷蓄熱式冷水供給装置の全体構成を示す図である。同図において、氷蓄熱槽２８は合成樹脂と断熱材で形成された槽体であり、内部には製氷用熱交換器２６が設けられている。また、氷蓄熱槽２８の底部にはエアノズル２２が配されており、エアポンプ３０から供給されるエアが吹き出すことにより、氷蓄熱槽２８内の水を攪拌するようになっている。
【００１５】
さらに、氷蓄熱槽２８の上部には散水ノズル２０が配されている。この散水ノズル２０には、ろ過装置１２、原水供給ポンプ１４、及びストレーナ１６がこの順で接続されており、汲み上げられた原水が散水ノズル２０から吹き出し、氷蓄熱槽２８に貯水されるようになっている。
【００１６】
氷蓄熱槽２８の底部には排水管が接続されており、冷水供給ポンプ２４により氷蓄熱槽２８内の水が必要に応じて外部に排水されるようになっている。すなわち、この冷水供給ポンプ２４の前方には三方弁１８が取り付けられており、その切り替えにより、槽内の冷水は図示しない外部の冷熱機器に供給され、或いは散水ノズル２０に供給される。後者のように槽内の水を散水ノズル２０に供給することにより、エアポンプ３０による場合と同様、氷蓄熱槽２８内の水を攪拌することができる。
【００１７】
製氷用熱交換器２６には、ブラインクーラ３４及びブラインポンプ３２が直列に接続されている。そして、ブラインクーラ３４で生成される低温ブラインは、ブラインポンプ３２によって蛇管状の製氷用熱交換器２６に送り込まれ、製氷用熱交換器２６の周囲に氷を成長させることができるようになっている。
【００１８】
かかるブラインクーラ３４による製氷処理は、基本的には夜間、電力消費の少ない時間帯に行われる。そして、昼間の空調負荷等の大きい時に解氷しつつ、外部に冷水を供給する。
【００１９】
図２は、氷蓄熱槽２８の製氷及び解氷処理を説明する図である。同図（ａ）に示すように、当初氷蓄熱槽２８には散水ノズル２０から供給される原水により満たされている。そして、夜間等の電力負荷の小さな時間帯にブラインクーラ３４が駆動され、同図（ｂ）に示すように、製氷用熱交換器２６の周囲に氷３６が成長する。
【００２０】
その後、昼間等の空調負荷の大きい時間帯に冷水供給ポンプ２４が駆動され、同図（ｃ）に示すように、氷蓄熱槽２８内の氷温の冷却水が外部に放出される。その後、再び散水ノズル２０から原水が槽内に散布され、同図（ｄ）に示すように、氷蓄熱槽２８は原水で満たされることになる。この場合、散水ノズル２０から供給される原水は氷温以上であるため、同図（ｅ）に示すように、製氷用熱交換器２６の周囲に成長した氷３６の一部は融解することになる。この氷３６の融解により氷蓄熱槽２８内の水は再び氷温に低下する。
【００２１】
その後は、昼間等の空調負荷の大きい時間帯に、必要に応じて再び冷水供給ポンプ２４が駆動され、内部の氷温の冷却水が外部に放出される。そして、放出した分を補充するため、再び散水ノズル２０から原水が供給される。
【００２２】
この場合、製氷用熱交換器２６の周囲に成長した氷３６は、すでに一部が解氷している。このため、無作為に大量の原水を氷蓄熱槽２８に供給すれば、氷３６をすべて解氷したとしても、氷蓄熱槽２８内の原水を再び氷温まで下げることができない場合が起こりうる。
【００２３】
このため、本氷蓄熱式冷水供給装置１０では、あらゆる水位において槽内の氷量をリアルタイムに算出しており、その氷量に基づいて散水ノズル２０からの給水量を制御している。その他にも、本発明に基づいて算出される氷量は、例えばブラインクーラ３４の駆動制御等にも用いられる。
【００２４】
図３は、氷蓄熱槽２８の構成を示す図である。同図に示すように、氷蓄熱槽２８の底部及び上部にはパイプが通され、そこに水位センサ４６が取り付けられている。この水位センサ４６の出力は制御器３８に供給されている。この制御器３８は、例えばマイクロコンピュータ等を含んで構成されるものである。なお、同図では図１における散水ノズル２０及びエアノズル２２の図示を省略している。
【００２５】
氷蓄熱槽２８の内部には製氷ユニット４４が設けられている。この製氷ユニット４４は、フレーム５６、該フレーム５６に取り付けられた氷浮上防止網５０、及び製氷用熱交換器２６を含んで構成されている。ここで、氷浮上防止網５０は製氷用熱交換機２６の外周に付着した氷が融解等により剥離した場合に、その氷が水面にまで浮上することを防止するために設けられる。また、同図において符号３６は製氷用熱交換器２６の外周に成長する氷の一部を示すものである。
【００２６】
フレーム５６は、氷蓄熱槽２８の開口部に架設される断面Ｌ字状の水平部材５４と、該水平部材５４の一部であって氷蓄熱槽２８の開口縁部から等距離の部位から垂下する一対の取付部材５２を含んでいる。氷蓄熱槽２８は矩形の開口を有しており、その対向する辺に沿って一対の水平部材５４が架設される。そして、それら一対の水平部材５４及びそれらから垂下する取付部材５２が互いに連結され、一体となって氷浮上防止網５０及び製氷用熱交換器２６を支持している。
【００２７】
また、氷蓄熱槽２８の開口縁部には４つのフレーム支持機構５８が設けられている。このフレーム支持機構５８には後述するようにロードセル（図４符号７０）が含まれており、その出力は和算増幅器４２に供給される。そして、その和算結果は変換器４０に供給されており、そこで製氷ユニット４４の総重量（ｋｇ）に換算された後、制御器３８に供給される。この製氷ユニット４４の総重量には、フレーム５６、氷浮上防止網５０、及び製氷用熱交換機２６の他、製氷用熱交換機２６の外周に成長する氷の重量が含まれる。また、氷蓄熱槽２８内に水が貯えられている場合には、その重量の和から、それらに生じる浮力分を減じたものが、製氷ユニット４４の総重量として変換器４０から出力される。制御器３８では、水位センサ４６の出力である水位及び変換器４０の出力である製氷ユニット４４の総重量に基づき、氷蓄熱槽２８内の氷量（ｋｇ）を算出する。
【００２８】
この際、本氷蓄熱式冷水供給装置１０では、製氷用熱交換器２６の上側に氷浮上防止網５０を取り付けているため、製氷用熱交換器２６から氷が剥離した場合であっても、その剥離した氷の浮力をフレーム５６に伝えることができる。このため、本氷蓄熱式冷水供給装置１０では製氷用熱交換器２６から剥離した氷も含めて氷量を算出することができる。なお、氷浮上防止網５０は駕籠状に形成してもよい。こうすれば、氷蓄熱槽２８内の水が少量の場合、製氷用熱交換器２６から剥離した氷が槽の底部に落ち、フレーム５６に氷の荷重が伝わらなくなることを防止することができる。
【００２９】
図４は、フレーム支持機構５８の詳細な構造を示す図である。同図に示すように、氷蓄熱槽２８の開口周縁には、ボルト６２を螺着するねじ穴６０が設けられている。また、水平部材５４の端部にはボルト６２を挿通するためのボルト挿通口６１が開設されている。
【００３０】
さらに氷蓄熱槽２８の開口周縁部にはロードセル７０が取り付けられ、その上に水平部材５４が載置されている。そして、水平部材５４のボルト挿通口６１には、座金６４、バネ６６、及び座金６８がこの順ではめ込まれたボルト６２が挿通され、該ボルト６２の先端部が氷蓄熱槽２８のねじ穴６０に螺着されている。
【００３１】
このように、本氷蓄熱式冷水供給装置１０では、ロードセル７０を氷蓄熱槽２８の開口縁部に設けているため、ロードセル７０が例えば氷蓄熱槽２８の内部に設けられて水中に浸される場合に比して、寿命を長く保たせることができる。
【００３２】
また、フレーム支持機構５８では、ばね６６によって水平部材５４をロードセル７０側に付勢しているため、製氷用熱交換器２６の着氷量が多く、且つ氷蓄熱槽２８内に水が多く貯えられている場合であっても、浮力によりロードセル７０に対する押圧力がゼロにならないようにすることができる。こうして、ロードセル７０に対する加重方向が正逆に変化する場合に生じうる誤差を、生じないようにすることができる。
【００３３】
図５は、図３に示す制御器３８での氷量算出処理を説明する図である。同図において、横軸は水位センサ４６で検出される水位（％）を表しており、縦軸は変換器４０から供給される検出重量（ｋｇ）を示している。同図には２つのラインＬ１００とラインＬ０とが描かれている。このうち、ラインＬ１００は製氷用熱交換器２６に氷が最大限付着した場合における、水位及び検出重量の関係を表している。一方、ラインＬ０は、製氷用熱交換器２６に全く氷が付着していない場合における、水位及び検出重量の関係を表している。
【００３４】
同図において、まずラインＬ１００は、水位がフレーム５６の下端よりも下にある場合には、製氷ユニット４４に浮力は働かず、一定値をとる。次に、フレーム下端よりも水位が上昇するにつれ、製氷ユニット４４の総重量は次第に減少する。これは、氷蓄熱槽２８内の水により製氷ユニット４４が浮力を受けるからである。そして、水位がフレーム上端よりも上にくると、製氷ユニット４４がそれ以上の浮力を受けることはなく、変換器４０から出力される検出重量の値は再び一定値となる。
【００３５】
一方、ラインＬ０でも、水位がフレーム下端よりも下にある場合には、製氷ユニット４４に浮力は働かず、ラインＬ１００と同様に一定値をとる。そして、フレーム下端よりも上に水位がくると、変換器４０の出力である検出重量の値は徐々に小さくなり、フレーム上端にまで水位がくると、再び検出重量の値は一定値となる。このラインＬ０の場合の検出重量の降下量は、製氷ユニット４４自体（氷は含まず）の浮力に起因する。
【００３６】
制御器３８では、図５に示すラインＬ０，Ｌ１００と同様に、ラインＬ１〜Ｌ９９の軌跡を図示しないメモリにマップとして保持しており、このマップを用い、水位及び検出重量により定まる一点を通るラインＬｎ（ｎ＝０〜１００）を選出する。そして、そのｎ値（％）に製氷ユニット４４に最大限氷が着氷した場合の氷量（この値はあらかじめ計測される）が乗算され、その値が総氷量として外部に出力される。
【００３７】
こうして本氷蓄熱式冷水供給装置１０では、水位センサ４６の出力、及び変換器４０の出力に基づいて氷蓄熱槽２８内の氷量を算出している。このため、図２に示すように氷蓄熱槽２８内の冷水を適宜外部に供給する形式であっても、好適にその内部の氷量を検出することができる。
【００３８】
なお、同図に示されるように、例えばラインＬ１００においては水位がフレーム上端に近づくあたりから、検出重量は付勢加重（バネ６６によりロードセル７０に加えられる荷重）を下回るものとなる。このため、もしフレーム支持機構５８にばね６６が設けられていない場合、変換器４０から出力される検出重量は負の値をとることになる。この場合は、ロードセル７０に対する加重方向が正逆に変化するため、フレーム５６の撓み或いは歪み、その他、ロードセル７０自体の誤差により、正確な重量検出を行うことが困難となる。これに対し、本氷蓄熱式冷水供給装置１０では、フレーム支持機構５８にばね６６を設けて、製氷ユニット４４をロードセル７０側に付勢しているため、ロードセル７０への荷重方向を常に一定にすることができる。この結果、ロードセル７０に対する加重方向が正逆に変化することに起因する検出誤差をなくすことができる。
【００３９】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る氷蓄熱式冷水供給装置を示す図である。なお、同図に示す氷蓄熱式冷水供給装置７４は、図１又は図３に示す氷蓄熱式冷水供給装置１０において氷蓄熱槽２８及びブライン系統に変更を加えたものであり、ここでは、その特徴的な構成のみを図示するものとする。
【００４０】
同図に示すように、この氷蓄熱式冷水供給装置７４においては、氷蓄熱槽２８内に製氷用熱交換器２６が設けられていない。その代わりに、氷蓄熱槽２８の内部に氷供給用パイプ７５が導入されており、その先端部７６から氷片が噴出されるようになっている。すなわち、氷蓄熱槽２８の底部の排水パイプ７９は、その一部で分岐しており、一方が製氷用ポンプ８０に接続されている。そして、製氷用ポンプ８０により汲み上げられた氷蓄熱槽２８内の水は、ダイナミック製氷機と呼ばれる製氷装置７８に導入され、ここでリキッドアイス又はブロックアイスが生成される。そして、氷供給用パイプ７５から、その生成されたリキッドアイス又はブロックアイス（ここでは単に「氷片」という）が氷蓄熱槽２８内に供給される。
【００４１】
氷供給用パイプ７５から供給される氷片は氷蓄熱槽２８内を浮上する。この際、本氷蓄熱式冷水供給装置７４では集氷ユニット７２が槽内に設けられており、その浮上する氷片が水中で集められるようになっている。すなわち、集氷ユニット７２は、フレーム５６の取付部材５２の先端に氷浮上防止網５０を取り付けてなるものであり、これにより氷供給用パイプ７５から供給される氷片が捕獲収集される。そして、この氷浮上防止網５０で捕獲された氷により、集氷ユニット７２は図中上方に押し上げられる。この押し上げ荷重はフレーム支持機構５８の内部のロードセル７０により検出され、その検出出力は和算増幅器４２に供給される。和算増幅器４２では、すべてのロードセル７０の検出出力を合計し、その結果を変換器４０に供給する。変換器４０ではその値を集氷ユニット７２の総重量（ｋｇ）に変換し、制御器３８に供給する。制御器３８では入力された集氷ユニット７２の総重量及び水位センサ４６の検出値に基づいて槽内の氷量を算出する。この氷量の算出に際しては、水位が氷浮上防止網５０よりも上にある場合のみ出力を有効なものとし、それ以外は出力を無効としている。
【００４２】
すなわち、水位が低く、槽内の氷が氷浮上防止網５０により捕獲されていない場合、制御器３８での演算は意味をなさない。本氷蓄熱式冷水供給装置７４では、このことを水位センサ４６で検知することにより、誤った氷量を他の制御系で用いることを防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、氷量算出に当たって蓄熱槽の水位も考慮するようにしたので、蓄熱槽外に冷水を供給して蓄熱槽の水位が変動する場合であっても、好適に槽内の氷量を算出することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、ロードセルを蓄熱槽の開口周縁部に設けるようにしたので、製氷ユニットや集氷ユニットの重量検出手段の寿命を延ばすことができる。
【００４５】
さらに、本発明によれば、製氷ユニットや集氷ユニットのフレームをロードセルに対して付勢してバイアスを掛けるようにしたので、ロードセルに常に一定方向に荷重が働くようにできる。この結果、製氷ユニットや集氷ユニットの浮力と重力とが釣り合う領域における、ロードセル自体の誤差やフレームの歪みなどに起因して生じうる重量検出の誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る氷蓄熱式冷水供給装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る氷蓄熱式冷水供給装置の動作を説明する図である。
【図３】氷蓄熱槽を詳細に示す図である。
【図４】フレーム支持機構を詳細に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る氷蓄熱式冷水供給装置における氷量計算を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る氷蓄熱冷水供給装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，７４氷蓄熱式冷水供給装置、１２ろ過装置、１４原水供給ポンプ、１６ストレーナ、１８三方弁、２０散水ノズル、２２エアノズル、２４冷水供給ポンプ、２６製氷用熱交換器、２８氷蓄熱槽、３０エアポンプ、３２ブラインポンプ、３４ブラインクーラ、３６氷、３８制御器、４０変換器、４２和算増幅器、４４製氷ユニット、４６水位センサ、５０氷浮上防止網（氷片捕獲網）、５２取付部材、５４水平部材、５６フレーム、５８フレーム支持機構、６０ねじ穴、６１ボルト挿通口、６２ボルト、６４，６８座金、６６バネ、７０ロードセル、７２集氷ユニット、７５氷供給用パイプ、７６先端部、７８製氷装置、７９排水パイプ、８０製氷用ポンプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ice heat storage type cold water supply apparatus, and more particularly to an ice amount detection technique in an ice heat storage type cold water supply apparatus in which water in an ice heat storage tank is supplied to the outside and the water level in the ice heat storage tank varies.
[0002]
[Prior art]
With the increase in power demand, the disparity in power load between day and night is on the rise. An ice storage type air conditioning system has attracted attention as a technique for leveling such a gap.
[0003]
In such a system, ice is made in an ice heat storage tank by night electricity, and the building is cooled while thawing the ice in the daytime. At this time, it is necessary to calculate the amount of ice in the ice heat storage tank in real time in order to prevent efficient operation control of the system and excessive icing of the ice heat exchanger in the ice heat storage tank.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of calculating the amount of ice in the ice heat storage tank, there is a method of detecting the thickness of ice growing on the ice-making heat exchanger and calculating the total amount of ice accretion based on the detected thickness. However, since the thickness of ice growing on the ice-making heat exchanger is not always constant, this method cannot accurately calculate the amount of ice.
[0005]
As another method, on the assumption that the amount of water in the ice heat storage tank is constant, a change in the water level resulting from the specific volume difference between water and ice is detected, and the total amount of ice accretion is calculated based on it. There is a way. However, this method has a problem that it cannot be applied to a system in which water (or seawater or the like) in the ice heat storage tank is supplied to the outside and the water level in the tank fluctuates (open circuit).
[0006]
As another method, the buoyancy of an ice-making heat exchanger that changes due to icing is measured with a load cell, as in the heat storage amount detection device of an ice heat storage heat source device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-162838. There is a method of calculating the amount of ice based on the measured value. However, this method also assumes that the water level in the ice heat storage tank is constant, and cannot be applied to a system in which the water level in the tank fluctuates by supplying the water in the ice heat storage tank to the outside. .
[0007]
For example, in the above prior art, when the water level of the ice heat storage tank is below the lowest part of the ice making heat exchanger, buoyancy is detected in the load cell even if the ice making heat exchanger is icing. There is nothing. Therefore, in a system in which the water level in the ice heat storage tank fluctuates, the amount of ice cannot be accurately calculated even if this method is used.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to appropriately control the amount of ice in the tank even when cold water is supplied to the outside of the ice heat storage tank and the water level in the tank fluctuates. The object is to provide an ice-storage-type cold water supply device that can be calculated as follows.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an ice regenerative chilled water supply apparatus according to the present invention includes an ice making heat exchanger and a frame that holds the ice making heat exchanger, the ice making unit provided in the heat storage tank, and Vertical movement regulating means for regulating vertical movement of the ice making unit due to icing of the ice making heat exchanger, weight detecting means for detecting the total weight of the ice making unit, and water level detecting means for detecting the water level of the heat storage tank Storage means for determining and storing the relationship between the change in the water level of the heat storage tank and the change in the total weight of the ice making unit for each of the plurality of ice quantities, assuming that the amount of ice in the heat storage tank is constant; Ice amount calculation means for calculating an ice amount by comparing the actually detected water level of the heat storage tank and the total weight of the ice making unit with the relationship stored in the storage means .
[0010]
Another ice heat storage type cold water supply device includes an ice piece capturing net for capturing ice pieces and a frame for holding the ice piece capturing net, an ice collecting unit provided in the heat storage tank, and the ice piece capturing net A vertical movement restricting means for restricting the vertical movement of the ice collecting unit when the ice pieces are captured on the surface; a weight detecting means for detecting a total weight of the ice collecting unit; and a water level of the heat storage tank A water level detection means for detecting whether the water level is above the net, and when the water level detection means detects that the water level of the heat storage tank is above the ice piece capture net, based on the weight of the frame And ice amount calculating means for calculating the amount of ice pieces captured by the ice piece capturing net.
[0011]
Moreover, in one aspect of the ice heat storage type cold water supply apparatus according to the present invention, the weight detection means includes a load cell, the load cell is attached to an opening peripheral edge of the heat storage tank, and the frame is placed on the load cell. It is mounted.
[0012]
In one aspect of the ice heat storage type cold water supply apparatus according to the present invention, the vertical movement restricting means includes frame urging means for urging the frame against the load cell.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ice heat storage type cold water supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, an ice heat storage tank 28 is a tank body formed of a synthetic resin and a heat insulating material, and an ice making heat exchanger 26 is provided inside. In addition, an air nozzle 22 is disposed at the bottom of the ice heat storage tank 28, and the water supplied from the air pump 30 is blown out to stir the water in the ice heat storage tank 28.
[0015]
Further, a water spray nozzle 20 is disposed on the ice heat storage tank 28. The water spray nozzle 20 is connected to the filtration device 12, the raw water supply pump 14, and the strainer 16 in this order. The pumped raw water is blown out from the water spray nozzle 20 and stored in the ice heat storage tank 28. ing.
[0016]
A drain pipe is connected to the bottom of the ice heat storage tank 28, and the water in the ice heat storage tank 28 is drained to the outside by the cold water supply pump 24 as necessary. In other words, a three-way valve 18 is attached in front of the cold water supply pump 24, and by switching, the cold water in the tank is supplied to an external refrigeration device (not shown) or supplied to the watering nozzle 20. By supplying the water in the tank to the watering nozzle 20 as in the latter case, the water in the ice heat storage tank 28 can be stirred as in the case of the air pump 30.
[0017]
A brine cooler 34 and a brine pump 32 are connected in series to the ice-making heat exchanger 26. The low-temperature brine generated by the brine cooler 34 is sent to the serpentine ice-making heat exchanger 26 by the brine pump 32 so that ice can be grown around the ice-making heat exchanger 26. Yes.
[0018]
The ice making process by the brine cooler 34 is basically performed at night and in a time zone with low power consumption. Then, cold water is supplied to the outside while the ice is melted when the daytime air conditioning load is large.
[0019]
FIG. 2 is a diagram for explaining the ice making and de-icing processing of the ice heat storage tank 28. As shown in FIG. 2A, the ice storage tank 28 is initially filled with raw water supplied from the watering nozzle 20. Then, the brine cooler 34 is driven in a time zone with a small power load such as at night, and ice 36 grows around the ice-making heat exchanger 26 as shown in FIG.
[0020]
Thereafter, the cold water supply pump 24 is driven in a time zone with a large air conditioning load such as daytime, and the cooling water having the ice temperature in the ice heat storage tank 28 is discharged to the outside as shown in FIG. Thereafter, the raw water is again sprayed from the water spray nozzle 20 into the tank, and the ice heat storage tank 28 is filled with the raw water as shown in FIG. In this case, since the raw water supplied from the watering nozzle 20 is at or above the ice temperature, a part of the ice 36 grown around the ice-making heat exchanger 26 is melted as shown in FIG. Become. As the ice 36 melts, the water in the ice heat storage tank 28 is lowered to the ice temperature again.
[0021]
After that, the cold water supply pump 24 is driven again as necessary during a time zone with a large air conditioning load such as daytime, and the cooling water having an internal ice temperature is discharged to the outside. And in order to replenish the discharge | released part, raw | natural water is again supplied from the watering nozzle 20. FIG.
[0022]
In this case, a part of the ice 36 that has grown around the ice-making heat exchanger 26 has already been thawed. For this reason, if a large amount of raw water is randomly supplied to the ice heat storage tank 28, even if all the ice 36 is melted, the raw water in the ice heat storage tank 28 may not be lowered to the ice temperature again.
[0023]
For this reason, in this ice heat storage type cold water supply apparatus 10, the amount of ice in the tank is calculated in real time at any water level, and the amount of water supplied from the water spray nozzle 20 is controlled based on the amount of ice. In addition, the ice amount calculated based on the present invention is also used for drive control of the brine cooler 34, for example.
[0024]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the ice heat storage tank 28. As shown in the figure, pipes are passed through the bottom and top of the ice heat storage tank 28, and a water level sensor 46 is attached thereto. The output of the water level sensor 46 is supplied to the controller 38. The controller 38 includes, for example, a microcomputer. In addition, illustration of the watering nozzle 20 and the air nozzle 22 in FIG. 1 is abbreviate | omitted in the same figure.
[0025]
An ice making unit 44 is provided inside the ice heat storage tank 28. The ice making unit 44 includes a frame 56, an ice levitation preventing net 50 attached to the frame 56, and the ice making heat exchanger 26. Here, the ice levitation prevention net 50 is provided to prevent the ice from floating up to the water surface when the ice adhering to the outer periphery of the ice making heat exchanger 26 is peeled off due to melting or the like. In the figure, reference numeral 36 denotes a part of ice growing on the outer periphery of the ice making heat exchanger 26.
[0026]
The frame 56 is a horizontal member 54 having an L-shaped cross section that is installed in the opening of the ice heat storage tank 28, and a part of the horizontal member 54 that hangs from a portion equidistant from the opening edge of the ice heat storage tank 28. A pair of mounting members 52 are included. The ice heat storage tank 28 has a rectangular opening, and a pair of horizontal members 54 are installed along the opposing sides. Then, the pair of horizontal members 54 and the attachment member 52 hanging from them are connected to each other, and integrally support the ice levitation prevention net 50 and the ice making heat exchanger 26.
[0027]
Further, four frame support mechanisms 58 are provided at the opening edge of the ice heat storage tank 28. As will be described later, the frame support mechanism 58 includes a load cell (reference numeral 70 in FIG. 4), and its output is supplied to the summing amplifier 42. The summation result is supplied to the converter 40, where it is converted into the total weight (kg) of the ice making unit 44 and then supplied to the controller 38. The total weight of the ice making unit 44 includes the weight of ice growing on the outer periphery of the ice making heat exchanger 26 in addition to the frame 56, the ice levitation preventing net 50, and the ice making heat exchanger 26. Further, when water is stored in the ice heat storage tank 28, the total weight of the ice making unit 44 is output from the converter 40 as the total weight of the ice making unit 44. The controller 38 calculates the amount of ice (kg) in the ice heat storage tank 28 based on the water level that is the output of the water level sensor 46 and the total weight of the ice making unit 44 that is the output of the converter 40.
[0028]
At this time, in the ice storage type cold water supply apparatus 10, since the ice levitation prevention net 50 is attached to the upper side of the ice making heat exchanger 26, even when the ice is peeled off from the ice making heat exchanger 26, The separated ice buoyancy can be transmitted to the frame 56. Therefore, the ice storage type cold water supply apparatus 10 can calculate the amount of ice including the ice separated from the ice-making heat exchanger 26. The ice levitation preventing net 50 may be formed in a bowl shape. In this way, when the amount of water in the ice heat storage tank 28 is small, it is possible to prevent the ice peeled from the ice-making heat exchanger 26 from falling to the bottom of the tank and preventing the ice load from being transmitted to the frame 56.
[0029]
FIG. 4 is a diagram showing a detailed structure of the frame support mechanism 58. As shown in the figure, a screw hole 60 into which a bolt 62 is screwed is provided at the periphery of the opening of the ice heat storage tank 28. Further, a bolt insertion opening 61 for inserting the bolt 62 is provided at the end of the horizontal member 54.
[0030]
Further, a load cell 70 is attached to the peripheral edge of the opening of the ice heat storage tank 28, and a horizontal member 54 is placed thereon. A bolt 62 into which a washer 64, a spring 66, and a washer 68 are fitted in this order is inserted into the bolt insertion opening 61 of the horizontal member 54, and the tip of the bolt 62 is a screw hole 60 of the ice heat storage tank 28. It is screwed on.
[0031]
Thus, in this ice storage type cold water supply apparatus 10, since the load cell 70 is provided in the opening edge part of the ice thermal storage tank 28, the load cell 70 is provided in the inside of the ice thermal storage tank 28 and immersed in water, for example. Compared with the case, the lifetime can be kept long.
[0032]
Further, in the frame support mechanism 58, the horizontal member 54 is biased toward the load cell 70 by the spring 66, so that the ice making heat exchanger 26 has a large amount of ice and a large amount of water is stored in the ice heat storage tank 28. Even if it is, it is possible to prevent the pressing force against the load cell 70 from becoming zero due to buoyancy. In this way, it is possible to prevent an error that may occur when the load direction with respect to the load cell 70 changes forward and backward.
[0033]
FIG. 5 is a diagram for explaining the ice amount calculation processing in the controller 38 shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the water level (%) detected by the water level sensor 46, and the vertical axis represents the detected weight (kg) supplied from the converter 40. In the drawing, two lines L100 and L0 are drawn. Of these lines, the line L100 represents the relationship between the water level and the detected weight when ice adheres to the ice-making heat exchanger 26 to the maximum extent. On the other hand, the line L0 represents the relationship between the water level and the detected weight when no ice is attached to the ice-making heat exchanger 26.
[0034]
In the figure, first, when the water level is below the lower end of the frame 56, the line L100 takes a constant value without buoyancy acting on the ice making unit 44. Next, as the water level rises from the lower end of the frame, the total weight of the ice making unit 44 gradually decreases. This is because the ice making unit 44 receives buoyancy from the water in the ice heat storage tank 28. When the water level is higher than the upper end of the frame, the ice making unit 44 does not receive any more buoyancy and the value of the detected weight output from the converter 40 becomes a constant value again.
[0035]
On the other hand, even in the line L0, when the water level is below the lower end of the frame, buoyancy does not act on the ice making unit 44, and takes a constant value as in the line L100. When the water level comes above the lower end of the frame, the value of the detected weight that is the output of the converter 40 gradually decreases. When the water level reaches the upper end of the frame, the value of the detected weight becomes a constant value again. The amount of decrease in the detected weight in the case of the line L0 is attributed to the buoyancy of the ice making unit 44 itself (not including ice).
[0036]
Similarly to the lines L0 and L100 shown in FIG. 5, the controller 38 holds the trajectories of the lines L1 to L99 as a map in a memory (not shown), and uses this map to pass a point determined by the water level and the detected weight. Ln (n = 0-100) is selected. Then, the n value (%) is multiplied by the ice amount when this ice making unit 44 is iced to the maximum extent (this value is measured in advance), and the value is output to the outside as the total ice amount.
[0037]
In this way, the ice storage type cold water supply device 10 calculates the amount of ice in the ice storage tank 28 based on the output of the water level sensor 46 and the output of the converter 40. For this reason, even if it is a form which supplies the cold water in the ice thermal storage tank 28 to the exterior suitably as shown in FIG. 2, the amount of ice in the inside can be detected suitably.
[0038]
As shown in the figure, for example, in the line L100, the detected weight is less than the urging load (the load applied to the load cell 70 by the spring 66) when the water level approaches the upper end of the frame. Therefore, if the frame support mechanism 58 is not provided with the spring 66, the detected weight output from the converter 40 takes a negative value. In this case, since the load direction with respect to the load cell 70 changes in the forward and reverse directions, it is difficult to accurately detect the weight due to the deflection or distortion of the frame 56 and other errors of the load cell 70 itself. On the other hand, in the ice storage type cold water supply apparatus 10, the frame support mechanism 58 is provided with the spring 66 and the ice making unit 44 is urged toward the load cell 70, so the load direction to the load cell 70 is always constant. can do. As a result, it is possible to eliminate a detection error caused by a change in the weighting direction with respect to the load cell 70 in the forward and reverse directions.
[0039]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an ice regenerative cold water supply apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The ice heat storage type cold water supply device 74 shown in the figure is a modification of the ice heat storage tank 28 and the brine system in the ice heat storage type cold water supply device 10 shown in FIG. 1 or FIG. Only the characteristic configuration is illustrated.
[0040]
As shown in the figure, in this ice heat storage type cold water supply device 74, the ice making heat exchanger 26 is not provided in the ice heat storage tank 28. Instead, an ice supply pipe 75 is introduced into the ice heat storage tank 28, and ice pieces are ejected from the tip 76. That is, the drain pipe 79 at the bottom of the ice heat storage tank 28 is branched at a part thereof, and one of the drain pipes 79 is connected to the ice making pump 80. The water in the ice heat storage tank 28 pumped by the ice making pump 80 is introduced into an ice making device 78 called a dynamic ice making machine, where liquid ice or block ice is generated. Then, the generated liquid ice or block ice (herein simply referred to as “ice pieces”) is supplied from the ice supply pipe 75 into the ice heat storage tank 28.
[0041]
Ice pieces supplied from the ice supply pipe 75 float inside the ice heat storage tank 28. At this time, the ice storage type cold water supply device 74 is provided with an ice collecting unit 72 in the tank, and the floating ice pieces are collected in the water. In other words, the ice collection unit 72 is configured by attaching the ice levitation prevention net 50 to the tip of the attachment member 52 of the frame 56, whereby the ice pieces supplied from the ice supply pipe 75 are captured and collected. Then, the ice collecting unit 72 is pushed upward by the ice captured by the ice levitation preventing net 50 in the figure. This pushing load is detected by the load cell 70 inside the frame support mechanism 58, and the detection output is supplied to the summing amplifier 42. The summing amplifier 42 adds the detection outputs of all the load cells 70 and supplies the result to the converter 40. The converter 40 converts the value into the total weight (kg) of the ice collecting unit 72 and supplies it to the controller 38. The controller 38 calculates the ice amount in the tank based on the input total weight of the ice collecting unit 72 and the detected value of the water level sensor 46. When calculating the amount of ice, the output is valid only when the water level is above the ice levitation prevention net 50, and the output is invalid otherwise.
[0042]
That is, when the water level is low and the ice in the tank is not captured by the ice levitation prevention net 50, the calculation in the controller 38 does not make sense. In the ice storage type cold water supply device 74, by detecting this with the water level sensor 46, it is possible to prevent an erroneous ice amount from being used in another control system.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the water level of the heat storage tank is considered in calculating the amount of ice, even when the cold water is supplied outside the heat storage tank and the water level of the heat storage tank fluctuates, The amount of ice in the tank can be suitably calculated.
[0044]
In addition, according to the present invention, since the load cell is provided at the peripheral edge of the opening of the heat storage tank, the life of the weight detection means of the ice making unit and the ice collecting unit can be extended.
[0045]
Further, according to the present invention, the frame of the ice making unit or the ice collecting unit is biased by applying a bias to the load cell, so that the load can always be applied to the load cell in a certain direction. As a result, in the region where the buoyancy and gravity of the ice making unit or ice collecting unit are balanced, the error in weight detection that can be caused by the error of the load cell itself or the distortion of the frame can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ice regenerative cold water supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the ice heat storage type cold water supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an ice storage tank in detail.
FIG. 4 is a diagram showing a frame support mechanism in detail.
FIG. 5 is a diagram for explaining ice amount calculation in the ice regenerative cold water supply apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an ice-storage heat-chilled water supply device according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
10,74 Ice storage type cold water supply device, 12 Filtration device, 14 Raw water supply pump, 16 Strainer, 18 Three-way valve, 20 Water spray nozzle, 22 Air nozzle, 24 Cold water supply pump, 26 Ice exchanger, 28 Ice storage tank, 30 air pump, 32 brine pump, 34 brine cooler, 36 ice, 38 controller, 40 converter, 42 summing amplifier, 44 ice making unit, 46 water level sensor, 50 ice floating prevention net (ice piece catching net), 52 mounting member , 54 horizontal member, 56 frame, 58 frame support mechanism, 60 screw hole, 61 bolt insertion port, 62 bolt, 64, 68 washer, 66 spring, 70 load cell, 72 ice collection unit, 75 ice supply pipe, 76 tip 78 Ice making equipment, 79 Drain pipe, 80 Ice making pump.

Claims

An ice making heat exchanger and a frame for holding the ice making heat exchanger, and an ice making unit provided in the heat storage tank;
Vertical movement regulating means for regulating vertical movement of the ice making unit by icing of the heat exchanger for ice making;
Weight detection means for detecting the total weight of the ice making unit;
Water level detecting means for detecting the water level of the heat storage tank;
Storage means for determining and storing the relationship between the change in the water level of the heat storage tank and the change in the total weight of the ice making unit for each ice quantity when the ice amount in the heat storage tank is assumed to be constant,
An ice amount calculating means for calculating the ice amount by comparing the water level of the heat storage tank actually detected and the total weight of the ice making unit with the relationship stored in the storage means;
Ice storage chilled water supply apparatus, which comprises a.

In the ice thermal storage type cold water supply device according to claim 1 ,
The weight detection means includes a load cell,
The load cell is attached to the periphery of the opening of the heat storage tank,
The ice storage type cold water supply apparatus, wherein the frame is placed on the load cell.

In the ice thermal storage type cold water supply device according to claim 2 ,
The ice regenerative cold water supply apparatus, wherein the vertical movement restricting means includes frame urging means for urging the frame against the load cell.