(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷室と、冷熱源として利用する雪氷を備蓄する蓄冷熱室とを具え、冷熱源と該負荷室内の空気とで熱交換することによって空調を行う空調システムにおいて、
該負荷室と蓄冷熱室とを連通させて該負荷室及び蓄冷熱室間で冷気を循環させる第１及び第２通路と、
前記蓄冷熱室に設けられていて、冷気を作る氷を供給すると共に、該氷を貯蔵する冷気発生部とを具え、
冷熱源として前記冷気発生部によって日々供給する前記氷の平均日当供給量を、前記冷気から前記負荷室の空調によって奪われる予測年間消費量（または予測月間消費量）から換算された予測日当消費量に相当する熱量を前記冷気に補充できる嵩量に規定していることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空調システムにおいて、
前記冷気発生部は、
前記氷を製氷して供給する製氷部と該製氷された氷を貯蔵する氷貯蔵部とを兼用した製氷貯蔵部を具えることを特徴とする空調システム。
【請求項３】
請求項２に記載の空調システムにおいて、
前記製氷貯蔵部は、前記蓄冷熱室内に設けられた横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体としたことを特徴とする空調システム。
【請求項４】
請求項３に記載の空調システムにおいて、
前記枠状体は、該枠状体内に散水した水を、自然凍結により、該枠状体の下端面から前記嵩量に相当するレベルの高さにまで、製氷させて得られた氷を貯蔵することを特徴とする空調システム。
【請求項５】
請求項１に記載の空調システムにおいて、
前記冷気発生部は、
前記氷を製氷して供給する製氷部と、
該製氷された氷を貯蔵する氷貯蔵部とを具えることを特徴とした空調システム。
【請求項６】
請求項５に記載の空調システムにおいて、
前記氷貯蔵部は、前記蓄冷熱室内に設けられた横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり、一定な枠状体とし、
及び前記製氷部は、前記蓄冷熱室の内側または外側に設けられていて製氷された氷を前記枠状体に供給できる機械製氷機とすることを特徴とする空調システム。
【請求項７】
請求項２に記載の空調システムにおいて、
前記冷気発生部は、さらに、前記蓄冷熱室の内側または外側に設けられていて製氷された氷を前記製氷貯蔵部に供給できる機械製氷機を具えることを特徴とした空調システム。
【請求項８】
請求項７に記載の空調システムにおいて、
前記製氷貯蔵部は、前記蓄冷熱室内に設けられた横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体であり、
前記枠状体は、該枠状体内に散水した水を、自然凍結により、該枠状体の下端面から前記嵩量に相当するレベルの高さにまで、製氷させて得られた氷を貯蔵することを特徴とする空調システム。
【請求項９】
請求項４または８に記載の空調システムにおいて、
前記自然凍結は、前記負荷室及び前記蓄冷熱室の外から該蓄冷熱室に導入した低温外気を用いて行われることを特徴とする空調システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の空調システムにおいて、
前記低温外気を取り入れるための低温外気導入ファンを、前記蓄冷熱室に設置し、
該低温外気導入ファンの動作は、前記蓄冷熱室に具えられた外気温度検出用の温度センサーからの温度検出信号によって制御することを特徴とする空調システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、
前記負荷室に、前記負荷室内の温度を検出するための温度センサー及び前記負荷室内の湿度を検出するための湿度センサーを設けるとともに、
前記第１通路及び前記第２通路のどちらか一方に、前記負荷室内の空気又は前記蓄冷熱室内の冷気を循環させるための循環ファンを設け、
且つ、前記第２通路に、前記負荷室及び前記蓄冷熱室の外から外気を取り入れ前記負荷室内の湿度調整を行うための送風ファンを設け、
前記循環ファンの動作は、前記温度センサーからの温度検出信号によって制御され、
前記送風ファンの動作は、前記湿度センサーからの湿度検出信号によって制御されることを特徴とする空調システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の空調システムにおいて、
前記循環ファンを前記第２通路に設置して前記蓄冷熱室内の冷気を循環させる場合、
前記送風ファンは、前記湿度調整のほか前記温度調整を行うために設けられ、該送風ファンの動作は、前記湿度センサーからの湿度検出信号及び前記温度センサーからの温度検出信号によって制御されることを特徴とする空調システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の空調システムにおいて、
前記循環ファンと前記送風ファンを一つのファンで兼用することを特徴とする空調システム。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、
前記負荷室に、前記負荷室内の温度を検出するための温度センサー及び前記負荷室内の湿度を検出するための湿度センサーを設け、
前記負荷室において農産物を貯蔵する場合、
前記負荷室と前記蓄冷熱室間には隔壁が設けられており、該隔壁は、前記第１及び前記第２通路を具えていることを特徴とする空調システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の空調システムにおいて、
前記第１通路は、前記隔壁に設けられた穴と、該穴に取り付けられた循環ファンとを具え、
前記第２通路は、前記蓄冷熱室より前記冷気を取り入れるための窓を前記隔壁に具えることを特徴とする空調システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の空調システムにおいて、
前記第１通路として、前記隔壁に設けられた穴と、該穴に取り付けられていて前記負荷室内の空気を前記蓄冷熱室へ送りだすための循環ファンとを具え、
及び前記第２通路として、前記蓄冷熱室より冷気を取り入れるための窓を前記隔壁に具え、
前記循環ファンの動作は、前記温度センサーからの温度検出信号によって制御されることを特徴とする空調システム。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の空調システムにおいて、
前記負荷室に、高湿度外気を取り入れるための送風ファンを具えることを特徴とする空調システム。
【請求項１８】
負荷室と、冷熱源として利用する雪氷を備蓄する蓄冷熱室と、該負荷室と蓄冷熱室とを連通させて該負荷室及び蓄冷熱室間で冷気を循環させる第１及び第２通路と、前記蓄冷熱室に設けられていて、冷気を作る氷を供給すると共に、該氷を貯蔵する冷気発生部とを具える空調システムで、冷熱源と該負荷室内の空気とで熱交換することによって、空調を行うにあたり、
冷熱源として日々供給する前記氷の平均日当供給量が、前記冷気から前記負荷室の空調によって奪われる予測年間消費量（または予測月間消費量）から換算された予測日当消費量に相当する熱量を前記冷気に補充できる嵩量に規定されており、
前記冷気発生部は、前記氷の平均日当供給量が規定された前記嵩量となるように、前記氷を製氷することを特徴とする空調方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の空調方法において、
前記冷気発生部に製氷貯蔵部を設置しておき、前記製氷貯蔵部に、前記氷を製氷して供給すると同時に、前記製氷貯蔵部において当該製氷された氷を貯蔵することを特徴とする空調方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の空調方法において、
前記蓄冷熱室内に、横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体を前記製氷貯蔵部として設置しておき、
前記製氷は前記枠状体中に散水した水の自然凍結によって行うことを特徴とする空調方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の空調方法において、
前記蓄冷熱室内に、横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体を前記製氷貯蔵部として設置しておき、
前記製氷は前記蓄冷熱室の内側または外側に設けられた機械製氷機で行うことを特徴とする空調方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の空調方法において、
前記蓄冷熱室内に、横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体を前記製氷貯蔵部として設置しておき、
該製氷貯蔵部において、前記製氷を行い、当該製氷された氷を貯蔵するとともに、
前記蓄冷熱室の内側または外側に設けられた機械製氷機において製氷した氷を前記製氷貯蔵部に供給することを特徴とする空調方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の空調方法において、
前記製氷貯蔵部における前記製氷は、前記枠状体に水を散水し、該散水された水を自然凍結させて行うことを特徴とする空調方法。
【請求項２４】
請求項２０または２３に記載の空調方法において、
前記自然凍結は、前記負荷室及び蓄冷熱室の外から該蓄冷熱室に導入した低温外気を用いることによって行うことを特徴とする空調方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の空調方法において、
前記蓄冷熱室内に外気導入ファンを取り付けておき、該外気導入ファンから、前記低温外気を前記蓄冷熱室内に取り入れるとともに、
前記蓄冷熱室に外気の温度を検出する温度センサーを設置しておき、該温度センサーからの温度検出信号によって、前記外気導入ファンの動作を制御することを特徴とする空調方法。
【請求項２６】
請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の空調方法において、
前記製氷により得られた氷の、前記枠状体の下端面からの貯蔵の高さで、前記氷の前記嵩量を測定することを特徴とする空調方法。
【請求項２７】
請求項１８〜２６のいずれか一項に記載の空調方法において、
前記第１通路及び前記第２通路のどちらか一方に循環ファンを取り付けると共に、前記第２通路に送風ファンを設けておき、
前記循環ファンによって、前記負荷室内の空気又は前記蓄冷熱室内の冷気を循環させると共に、
前記送風ファンによって、前記負荷室及び蓄冷熱室の外から外気を導入することを特徴とする空調方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の空調方法において、
前記負荷室内の空気の温度を検出する温度センサーと、前記負荷室内の空気の湿度を検出する湿度センサーを設置しておき、
前記温度センサーの温度検出信号により、前記循環ファンの動作を制御するとともに、
前記湿度センサーの湿度検出信号により、前記送風ファンの動作を制御することを特徴とする空調方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の空調方法において、
前記循環ファンを第２通路に設置して前記蓄冷熱室内の冷気を循環させる場合、
前記負荷室内の空気の温度を検出する温度センサーと、前記負荷室内の空気の湿度を検出する湿度センサーを設置しておき、
前記温度センサーの温度検出信号により、前記循環ファンの動作を制御するとともに、
前記湿度センサーの湿度検出信号及び前記温度センサーの温度検出信号によって前記送風ファンの動作を制御することを特徴とする空調方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の空調方法において、
前記循環ファンと前記送風ファンを一つのファンで兼用することを特徴とする空調方法。
【請求項３１】
請求項１８〜２６のいずれか一項に記載の空調方法において、
前記負荷室において農産物を貯蔵する場合、
前記負荷室と前記蓄冷熱室間に設けられた隔壁に、前記第１通路として、前記隔壁に穴を設け、該穴には循環ファンを取り付けると共に、前記第２通路として、前記隔壁に窓を設けておき、
前記循環ファンによって、前記負荷室内の空気を、前記負荷室から前記蓄冷熱室に送り出すと同時に、前記窓から、前記蓄冷熱室の前記冷気を、前記負荷室に取り入れることによって、前記負荷室内の空気と前記蓄冷熱室内の前記冷気とを循環させることを特徴とする空調方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の空調方法において、
前記負荷室内の空気の温度を検出する温度センサーと、前記負荷室内の空気の湿度を検出する湿度センサーを設置すると共に、
前記負荷室内に、送風ファンを取りつけておき、
前記温度センサーの温度検出信号により、前記循環ファンの動作を制御すると同時に、
前記湿度センサーの湿度検出信号により、前記送風ファンの動作を制御することを特徴とする空調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、居住空間、業務スペース、その他農産物の貯蔵庫等の空調を行うシステム及びその空調方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
空調システムを用いて、居住空間、業務スペース、ならびに農産物の貯蔵庫内の空調を行う際、これらを総称して負荷室という。
【０００３】
一般によく知られている負荷室の空調方式として、冷凍機と放熱機を組み合わせたシステムを設け、その稼働を行う際に、電気エネルギを利用するものがある。このような方式では、放熱機、即ち空調機において、冷凍機等の冷熱源から得た冷熱と負荷室内の空気とを熱交換することによって、負荷室の空調が行われる。この空調方式は、冷熱源より冷熱を取り出す応答性に優れ、且つ、負荷室内の空気の設定温度調節が容易であるという利点を有する一方で、その実施にあたり、設備費がかさみ、ランニングコストも高くなるという欠点がある。
【０００４】
また、特開平０９−２１０４０７号公報（文献１）、特開平１０−２９２９３１号公報（文献２）、特開平０７−３０５８７３号公報（文献３）、特開２０００−３０４３０１号公報（文献４）に、従来の空調システムが開示されている。
【０００５】
これらの空調システムは、冷熱源を蓄える蓄冷熱室を具え、冷熱源として、雪氷などを利用する。そして、冷熱源から取り出した冷熱を負荷室内の空気と熱交換することによって空調を行う。
【０００６】
文献１〜３に開示されている空調システムでは、積雪や、冬期間に製造された氷塊を備蓄し、春から夏期にそれらを冷熱源として利用する。
【０００７】
一方、負荷室を農産物貯蔵庫とした空調システムにおいて、同様に蓄冷熱室にて冬期間に備蓄された雪氷を冷熱源として用いるものについては、特開昭６１−２６８１２７号公報（文献５）、特公平５−５３６８１号（文献６）、特公平３−６１１１０号（文献７）、特開平７−７９６３７、特開平７−９１７８７、特開平７−２７４７０８、特開平８−４７３３２、特開平１０−２６７４８４（文献８〜１２）に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの空調システムは、冬期の雪氷を冷熱源とすることにより、自然エネルギを利用している。よって、冷熱源を得る際、電気エネルギの消費が少なく、設備費やランニングコストが安価になるという利点を有する。しかしその反面、このような空調システムにおいては、通年の冷熱源を冬期において確保しておく必要があるため、蓄冷熱室として過大な貯雪氷室が必要となる。また、気候の変動などにより暖冬となる場合は、積雪量や製氷量が少なく冷熱源の確保ができない。さらに、雪利用の場合には、これらの空調システムを適用できる地域として、降雪量の多い地域に限定される。またこの際、その実施にあたり、雪の輸送・搬入コストが掛かるといった欠点がある。
【０００９】
上述した従来技術に加え、天然の雪氷貯蔵と冷凍製氷機を組み合わせたものも、特開平１０−３１１６５３号公報（文献１３）に開示されている。これは、冷熱源を得る際に、電気エネルギと冬期の自然エネルギを併用するものである。この空調方式においては、冬期の降雪量に左右されないため、暖冬であっても冷熱源の確保が容易であり、さらに、上述した従来技術より比較的広い地域で使用することができる。しかし、やはりこのシステムにおいても、雪氷の輸送・搬入コストが掛かる他、スペース効率といった点については依然として問題が残る。
【００１０】
この発明は、以上の問題点を鑑み、月或いは年単位の蓄熱スケジュールの計画を可能とする空調方式を用いることによってスペース効率の改善を図り、その一方で、自然エネルギを利用するという従来の長所を生かした空調システムを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）この目的の達成を図るため、この発明の空調方法によれば、負荷室と、冷熱源として利用する雪氷を備蓄する蓄冷熱室と、負荷室と蓄冷熱室とを連通させて負荷室及び蓄冷熱室間で冷気を循環させる第１及び第２通路と、蓄冷熱室に設けられていて、冷気を作る氷を供給すると共に、この氷を貯蔵する冷気発生部とを具える空調システムで、冷熱源と負荷室内の空気とで熱交換することによって、空調を行うにあたり、冷熱源として日々供給する氷の平均日当供給量が、この氷が作る冷気から負荷室の空調によって奪われる予測年間消費量（または予測月間消費量）から換算された予測日当消費量に相当する熱量を、氷が作る冷気に補充できる嵩量に規定されており、冷気発生部は、氷の平均日当供給量が規定された嵩量となるように、氷を製氷する。
【００１２】
即ち、この発明の空調方法では、冷気発生部における冷気から負荷室の空調によって奪われる熱量を、予測年間消費量（または予測月間消費量）として計算する。次に、この予測年間消費量から予測日当消費量に相当する熱量を換算する。そして、この熱量に相当する嵩量を、冷気発生部における氷の平均日当供給量とし、氷を製氷して供給する。
【００１３】
次に、この発明の空調方法において、負荷室を居住空間、業務スペースとした場合と農産物貯蔵庫とした場合に分けて説明する。即ち、これら両方の場合における蓄冷熱室での氷の製氷方法（１−ａ）、及び負荷室を居住空間、業務スペースとした場合の負荷室の空調方法（１−ｂ）、負荷室を農産物貯蔵庫とした場合の負荷室の空調方法（１−ｃ）のそれぞれについて順に説明する。
【００１４】
（１−ａ）この発明の空調方法は、冷気発生部に製氷貯蔵部を設置する。そして、この製氷貯蔵部に、氷を製氷して供給すると同時に、製氷貯蔵部において製氷された氷を貯蔵する。この際、蓄冷熱室内に設けられた横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体を製氷貯蔵部とすることが望ましい。
【００１５】
製氷は、枠状体中に散水した水の自然凍結によって行われるか、もしくは、蓄冷熱室の内側または外側に設けられた機械製氷機によって行われる。
【００１６】
さらに、製氷貯蔵部において製氷を行い、製氷された氷を貯蔵するとともに、蓄冷熱室の内側または外側に設けられた機械製氷機において製氷した氷を製氷貯蔵部に供給するようにしてもよい。このとき、製氷貯蔵部における製氷は、上述したような自然凍結によって行われる。
【００１７】
なお、この自然凍結は、負荷室及び蓄冷熱室の外からこの蓄冷熱室に導入した低温外気を用いることによって行う。低温外気の導入は、蓄冷熱室内に取り付けられた外気導入ファンを用いて行われる。この外気導入ファンの動作は、蓄冷熱室に設置された外気の温度を検出する温度センサーからの温度検出信号によって制御される。また、製氷により得られた氷の、枠状体の下端面からの貯蔵の高さで、氷の嵩量を測定し、予測日当供給量を満たしているか否かを判断する。
【００１８】
（１−ｂ）この発明の空調方法において、第１通路及び前記第２通路のどちらか一方に循環ファンを取り付けると共に、第２通路に送風ファンを設けておき、この循環ファンによって、負荷室内の空気又は蓄冷熱室内の冷気を循環させると共に、送風ファンによって、負荷室及び蓄冷熱室の外から外気を導入する。
【００１９】
さらに、負荷室内の空気の温度を検出する温度センサーと、負荷室内の空気の湿度を検出する湿度センサーを設置し、温度センサーの温度検出信号により、循環ファンの動作を制御するとともに、湿度センサーの湿度検出信号により、送風ファンの動作を制御する。
【００２０】
尚、循環ファンを第２通路に設置して蓄冷熱室内の冷気を循環させる場合は、温度センサーの温度検出信号により、循環ファンの動作を制御し、湿度センサーの湿度検出信号及び温度センサーの温度検出信号によって送風ファンの動作を制御する。
【００２１】
（１−ｃ）この発明の空調方法において、負荷室において農産物を貯蔵する場合、負荷室と蓄冷熱室間に設けられた隔壁に、第１通路として、隔壁に穴を設け、この穴には循環ファンを取り付けると共に、第２通路として、隔壁に窓を設けておき、循環ファンによって、負荷室内の空気を、負荷室から蓄冷熱室に送り出すと同時に、窓から、蓄冷熱室の冷気を、負荷室に取り入れることによって、負荷室内の空気と蓄冷熱室内の冷気とを循環させる。
【００２２】
さらに、負荷室内の空気の温度を検出する温度センサーと、負荷室内の空気の湿度を検出する湿度センサーを設置すると共に、負荷室内に、送風ファンを取りつけておき、温度センサーの温度検出信号により、循環ファンの動作を制御するとともに、湿度センサーの湿度検出信号により、送風ファンの動作を制御する。
【００２３】
（２）この発明の空調システムによれば、負荷室と、冷熱源として利用する雪氷を備蓄する蓄冷熱室とを具え、冷熱源と負荷室内の空気とで熱交換することによって空調を行う空調システムにおいて、負荷室と蓄冷熱室とを連通させて負荷室及び蓄冷熱室間で冷気を循環させる第１及び第２通路と、蓄冷熱室に設けられていて、冷気を作る氷を供給すると共に、この氷を貯蔵する冷気発生部とを具えている。
【００２４】
そして、冷熱源として冷気発生部によって日々供給する氷の平均日当供給量を、この氷が作る冷気から負荷室の空調によって奪われる予測年間消費量（または予測月間消費量）から換算された予測日当消費量に相当する熱量を、氷が作る冷気に補充できる嵩量に規定している。
【００２５】
即ち、この空調システムにおいて、冷気発生部における冷気から負荷室の空調によって奪われる熱量を、予測年間消費量（または予測月間消費量）として計算する。次に、この予測年間消費量から予測日当消費量に相当する熱量を換算する。そして、この熱量に相当する嵩量を、冷気発生部における氷の平均日当供給量とする。
【００２６】
次に、この発明の空調システムにおいて、負荷室を居住空間、業務スペースとした場合と農産物貯蔵庫とした場合とに分けて説明する。即ち、これら両方の場合における蓄冷熱室の構成（２−ａ）、及び負荷室を居住空間、業務スペースとした場合の負荷室の構成（２−ｂ）、負荷室を農産物貯蔵庫とした場合の負荷室の構成（２−ｃ）のそれぞれについて順に説明する。
【００２７】
（２−ａ）この発明の空調システムにおいて、冷気発生部は、氷を製氷して供給する製氷部と、製氷された氷を貯蔵する氷貯蔵部とを具える。また、製氷部と氷貯蔵部とを兼用し、製氷貯蔵部としてもよい。氷貯蔵部及び製氷貯蔵部は、蓄冷熱室内に設けられた横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体とすることが望ましい。
【００２８】
この枠状体を製氷貯蔵部とする場合、枠状体内に散水した水を自然凍結により枠状体の下端面から上述したような嵩量に相当するレベルの高さにまで製氷させ、得られた氷を貯蔵する。
【００２９】
また、製氷部は蓄冷熱室の内側または外側に設けられていて製氷された氷を枠状体に供給できる機械製氷機とする。
【００３０】
また、この発明の空調システムにおいて、冷気発生部は、製氷貯蔵部と、蓄冷熱室の内側または外側に設けられていて製氷された氷を製氷貯蔵部に供給できる機械製氷機とを具えるような構成であってもよい。この場合においても、製氷貯蔵部は、上述したような枠状体であることが望ましい。そして、枠状体内に散水した水を自然凍結により枠状体の下端面から上述したような嵩量に相当するレベルの高さにまで製氷させ、得られた氷を貯蔵する。
【００３１】
尚、この発明の空調システムにおいて、自然凍結は、負荷室及び蓄冷熱室の外から蓄冷熱室に導入した低温外気を用いて行われる。この際、蓄冷熱室に設置された低温外気導入ファンによって、低温外気は導入される構成とすることが好ましい。この低温外気導入ファンの動作は、蓄冷熱室に具えられた外気温度検出用の温度センサーからの温度検出信号によって制御することが最適である。
【００３２】
さらに、この発明の空調システムにおいて、枠状体は、補充されるべき氷の嵩量の目安を与えるレベル表示が設けられている構成とすることが好ましい。
【００３３】
（２−ｂ）この発明の空調システムにおいて、負荷室内の温度を検出するための温度センサー、及び負荷室内の湿度を検出するための湿度センサーが、負荷室に設けられている。
【００３４】
そして、この発明の空調システムにおいて、第１通路及び第２通路のどちらか一方に、負荷室内の空気又は蓄冷熱室内の冷気を循環させるための循環ファンを設け、且つ、第２通路に、負荷室及び蓄冷熱室の外から外気を取り入れ負荷室内の湿度調整を行うための送風ファンを設ける。ここで、循環ファンの動作は、温度センサーからの温度検出信号、送風ファンの動作は、湿度センサーからの湿度検出信号によってそれぞれ制御される。
【００３５】
この発明の空調システムにおいて、循環ファンを第２通路に設置して蓄冷熱室内の冷気を循環させる場合、送風ファンは、湿度調整のほか温度調整を行うために設けられることが望ましい。このとき、送風ファンの動作は、湿度センサー及び温度センサーによって制御される。また、この場合、循環ファンと送風ファンを一つのファンで兼用する構成としてもよい。
【００３６】
（２−ｃ）この発明の空調システムにおいて、負荷室において農産物を貯蔵する場合、負荷室内の温度を検出するための温度センサー、及び負荷室内の湿度を検出するための湿度センサーが、負荷室に設けられている。
【００３７】
そして、負荷室と蓄冷熱室間には隔壁が設けられており、隔壁は、第１及び第２通路を具えている。第１通路は、隔壁に設けられた穴と、この穴に取り付けられていて、負荷室内の空気を蓄冷熱室へ送り出すための循環ファンとを具え、及び第２通路は、蓄冷熱室より冷気を取り入れるための窓を隔壁に具えた構成とする。
【００３８】
このとき、循環ファンの動作は、温度センサーからの温度検出信号によって制御される。
【００３９】
さらに、負荷室に、高湿度外気を取り入れるための送風ファンを設け、この送風ファンの動作は、湿度センサーからの湿度検出信号によって制御するような構成とすることが望ましい。
【００４０】
以上述べたように、この発明は、年単位或いは月単位の蓄熱スケジュールに従って、冷熱源を供給する空調システム及び空調方法である。よって、天然の雪氷を利用する従来の空調システムと比較した場合、通年の冷熱源を冬期において確保する必要がないため、スペース効率の問題を改善することができる。
【００４１】
ここで、自然凍結によって行う製氷を自然製氷、機械製氷機によって行う製氷を機械製氷と称する。この発明においては、製氷にあたっては、自然製氷を行うことによって、自然エネルギを利用するという従来の空調システムの長所を生かしつつ、機械製氷を行うことによって、冬期の積雪量に左右されず、冷熱源を確保することができる。この結果、従来の空調システムより比較的広い地域で使用することができ、雪の輸送、搬入コストが不要である。
【００４２】
更に、この発明は、機械製氷と自然製氷を組み合わせて製氷を行い、上述したような蓄熱スケジュールに従って空調システムを運用する。よって、従来の空調システムと比較して、冷熱源を確保するためのランニングコスト、及び設備費を低く抑えることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、この発明の空調システム及び空調方法、空調システム及び空調方法の各発明の実施の形態について併して説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎず、従って、この発明が図示例のみに限定されるものではないことは理解されたい。さらに、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の符号を付して示してあり、重複する説明は省略する。
【００４４】
［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態として、この発明の空調システム及び空調方法を用いて、居住空間、業務スペース等の負荷室における空調を行う場合について説明する。
【００４５】
第１の実施の形態におけるこの発明の空調システムの構成例を図１に示す。この第１の実施の形態は、負荷室１０２と、蓄冷熱室１０４と、この負荷室１０２と蓄冷熱室１０４とを連通させて負荷室１０２及び蓄冷熱室１０４間で冷気を循環させる第１及び第２通路１０６、１０８と、蓄冷熱室１０４に設けられていて、冷気を作る氷を供給すると共に、この氷を貯蔵する冷気発生部１１０とを具えている。
【００４６】
ここで、蓄冷熱室１０４の壁面は気密、断熱性のよいものを用いて構成されることが望ましい。
【００４７】
冷気発生部１１０は、氷を製氷して供給する製氷部１１２と、製氷された氷を貯蔵する氷貯蔵部１１４とを具える。氷貯蔵部は、蓄冷熱室１０４内に設けられた横断面の形状及び面積が、下端面から上端面にわたり一定な枠状体である。この枠状体には、補充されるべき氷の嵩量の目安を与えるレベル表示が設けられている。
【００４８】
また、製氷部１１２は蓄冷熱室１０４の内側または外側に設けられていて製氷された氷を氷貯蔵部、即ち枠状体１１４に供給できる機械製氷機とする。
【００４９】
尚、この実施の形態では、枠状体１１４においても、該枠状体１１４内に散水した水を自然凍結させることにより、製氷が行われる。即ち、枠状体１１４は、製氷部である機械製氷機１１２より供給される氷を貯蔵する氷貯蔵部であると共に、自然凍結による製氷を行う製氷部でもある。よって、この枠状体を製氷貯蔵部とも称する。また、機械製氷機による製氷を、機械製氷、自然凍結による製氷を自然製氷とよぶことにする。
【００５０】
この場合、自然製氷は、負荷室１０２及び蓄冷熱室１０４の外から蓄冷熱室１０４に導入した低温外気を用いて行われる。この際、蓄冷熱室１０４に設置された外気導入ファン１１６によって、低温外気は導入される。この外気導入ファン１１６の動作は、蓄冷熱室１０４に外気温度検出用の温度センサーＳｔを設置し、この温度センサーＳｔからの温度検出信号を受信した制御部１３６によって、ファン駆動の停止、及び回転数等が制御される。この温度センサーＳｔの設置場所は、設計に応じた任意好適な箇所とする。
【００５１】
更に、枠状体１１４への水の供給は、散水ノズル１１８を用いて行われる。この散水ノズル１１８は、蓄冷熱室１０４内の枠状体１１４上部に設置されている。散水ノズル１１８への水の供給は、図示しない散水タンクに水を一時貯水し、やはり図示しない散水ポンプによってこの散水タンクから図中黒塗で示した導水管を経て行われる。
【００５２】
また、蓄冷熱室内床面にはドレンパン１２０が敷設してあり、氷の融解水等はこのドレンパン１２０に集水して、排水管１２２より、蓄冷熱室の外へ排水されるか、或いは回収して製氷用の水として再利用する。
【００５３】
更に、この実施の形態において、第１通路１０６及び第２通路１０８のどちらか一方に、負荷室１０２内の空気又は蓄冷熱室１０４内の冷気を循環させるための循環ファン１２４を設け、且つ、第２通路１０８に、負荷室１０２及び蓄冷熱室１０４の外から外気を取り入れ負荷室１０２内の湿度調整を行うための送風ファン１２６を設ける。図１においては、第１通路１０６に循環ファン１２４を設置した空調システムの構成を示している。
【００５４】
尚、図１に示したように、居住空間及び業務スペースであるビル等における複数の部屋を負荷室として想定した場合、第１及び第２通路１０６、１０８は、それぞれの部屋へ分岐されている構造とすることが望ましい。この場合、分岐されたそれぞれの第１及び第２通路１０６、１０８においては、負荷室１０２内の空気を排気する排気口１３０及び冷気を供給する供給口１２８が設けられている。この場合、排気口１３０のそれぞれに循環ファン１２４を設置する構成とするのが好ましい。
【００５５】
ところで、この実施の形態において、負荷室１０２内の温度を検出するための温度センサーＳｔ、及び負荷室１０２内の湿度を検出するための湿度センサーＳｈが、負荷室１０２に設けられている。但し、これら、温度センサーＳｔ、湿度センサーＳｈの設置個所は設計に応じた任意好適な箇所とすることが出来る。
【００５６】
ここで、循環ファン１２４の動作は、温度センサーＳｔからの温度検出信号を受信した制御部１３２、送風ファン１２６の動作は、湿度センサーＳｈからの湿度検出信号を受信した制御部１３４によって、ファン駆動の停止、及び回転数等がそれぞれ制御される。
【００５７】
尚、図１においては、循環ファン１２４を第１通路１０６に設置する構成について示してあるが、循環ファン１２４を第２通路１０８に設置して蓄冷熱室１０４内の冷気を循環させる場合、送風ファン１２６は、湿度調整のほか温度調整を行うために設けられることが望ましい。このとき、送風ファン１２６の動作は、湿度センサーＳｈ及び温度センサーＳｔによって制御される。
【００５８】
具体的には、この際、送風ファン１２６には外気を導入するダクト等を設け、これをダンパー等で開閉する構成とする（これらダクト、及びダンパー等については図示せず）。そして、負荷室内の湿度センサーＳｈ及び温度センサーＳｔからの湿度及び温度検出信号が制御部１３４、１３２において受信され、これら制御部１３４、１３２によって、ダンパー開度を調節し、外気導入量を制御する。
【００５９】
また、上述したようなセンサーからの検出信号を用いて、従来公知のインバータ制御により送風ファン１２６の回転数を調節し、送風量を制御することも可能である。
【００６０】
尚、このとき、循環ファン１２４と送風ファン１２６を一つのファンで兼用する構成としてもよい。その場合、このファンに外気を導入するダクト等をダンパー等で開閉するようにしておく。尚、このダクトの開閉の動作は、負荷室内に設置された湿度センサーＳｈからの湿度検出信号を受信した制御部１３４によって制御される。
【００６１】
次に蓄冷熱室１０４における各部の動作について説明する。
【００６２】
この実施の形態によれば、製氷は基本的に比較的安価な深夜電力を用いて行われる。そして、外気温度が、基準温度として設計に応じて任意好適に設定された所定温度以下であるときには自然製氷を行い、この所定温度より高い温度となった場合には、機械製氷を行うようにする。尚、この所定温度は、−４℃とすることが望ましい。
【００６３】
この実施の形態において、自然製氷は次のように行われる。まず、蓄冷熱室１０４に設置された温度センサーＳｔが外気温度を検出している。そして、ここで検出した外気温度が所定温度（例えば０℃）以下であれば、制御部１３６によって外気導入ファン１１６が作動し、低温外気が蓄冷熱室１０４に導入される。これとともに、散水ノズル１１８から散水を開始する。枠状体１１４の下部に散水で溜まった水は、蓄冷熱室１０４に導入された低温外気によって冷やされて、製氷される。
【００６４】
蓄冷熱室１０４に設置された温度センサーＳｔにおいて検出する温度が、所定温度より高くなると、制御部１３６によって外気導入ファン１１６の作動が停止され、外気導入が停止される。これとともに、散水ノズル１１８からの散水が停止され、自然製氷が終了する。
【００６５】
自然製氷が終了すると、機械製氷に切り替わる。機械製氷は、蓄冷熱室１０４に設けられた製氷機１１２を用いて行い、製氷した氷が枠状体１１４に供給され、貯蔵される。
【００６６】
ここで、この発明によれば、年間もしくは月単位の蓄熱スケジュールに従って製氷を行う。即ち、枠状体１１４への氷の平均日当供給量は、この蓄熱スケジュールによって定められている。しかし、この発明の実施に当たっては、製氷は、枠状体１１４内に貯蔵されている氷の残量を目安に行われる。
【００６７】
即ち、上述したような蓄熱スケジュールから、氷の残量を予測することができる。この計算値と枠状体１１４中の氷の残量を測定し、比較を行う。氷の残量は、枠状体１１４に貯蔵されている氷の高さを測定することによって見積もられる。
【００６８】
この際、暖冬により自然製氷量が氷の平均日当供給量に達せず、また、或いは猛暑によって負荷室１０２の空調に要する冷熱の消費量が激しく、深夜における機械製氷だけでは、予測された氷の残量が得られない場合がある。このときは、昼間時間において機械製氷を行い、枠状体１１４へ氷を補充する。
【００６９】
また、自然製氷を行うに当たり、外気温度を目安とする。即ち、外気温度が所定温度以下であれば、夜間ではなく昼間であっても、また氷の残量が上述したような計算値を満たしていても、自然製氷は行われる。
【００７０】
このように、この実施の形態における空調システムは、年単位或いは月単位の蓄熱スケジュールに従って運用するため、冬期における通年分の冷熱源の確保は不要である。よって、天然の雪氷を利用する従来の空調システムと比較した場合、スペース効率の問題を改善することができる。
【００７１】
また、この空調システムは、自然製氷を行うことによって、自然エネルギを利用するという従来のシステムの長所を生かしつつ、機械製氷を行うことによって、冬期の積雪量に左右されず、冷熱源を確保することができる。この結果、従来の空調システムより比較的広い地域で使用することができ、雪の輸送、搬入コストが不要である。
【００７２】
更に、この空調システムは、機械製氷と自然製氷を組み合わせて製氷を行い、上述したような蓄熱スケジュールに従って運用される。よって、従来の空調システムと比較して、冷熱源を確保するためのランニングコスト、及び設備費を低く抑えることができる。
【００７３】
次に、この実施の形態における負荷室１０２の空調について説明する。ここでは、図１の構成に従い、第１通路１０６に循環ファン１２４、第２通路１０８に送風ファン１２６を設置した場合を考える。
【００７４】
まずは、負荷室１０２内の温度調整について説明する。負荷室１０２には、温度センサーＳｔが設置されている。この温度センサーＳｔは、負荷室１０２内の温度を検出している。この温度センサーＳｔにおける検出温度が基準温度即ち所定温度より高くなった場合、制御部１３２によって循環ファン１２４が作動される。
【００７５】
そして、循環ファン１２４によって、負荷室１０２内の空気は、排気口１３０に吸引され、第１通路１０６を経て、蓄冷熱室１０４内へ送られる。蓄冷熱室１０４では、熱交換が行われる。この熱交換は、具体的に、蓄冷熱室１０４内の冷気、及び枠状体１１４に貯蔵された氷と、負荷室１０２内から送られてきた空気が接触することによって行われる。
【００７６】
この熱交換によって得られた空気は、蓄冷熱室１０４から送り出され、第２通路１０８を経て、冷気供給口１２８より負荷室１０２へ供給される。
【００７７】
尚、循環ファン１２４の作動は、温度センサーＳｔにおいて検出している負荷室１０２内の温度が所定温度以下となった場合、制御部１３２によって停止する。
【００７８】
次に負荷室１０２の湿度の調整について説明する。負荷室１０２内には、湿度センサーＳｈが設置されている。この湿度センサーＳｈは、負荷室１０２内の湿度を検出している。この湿度が所定湿度以下の値となった場合、制御部１３４によって送風ファン１２６が作動し、負荷室１０２及び蓄冷熱室１０４の外から高湿度外気が取り込まれる。この高湿度外気は、第２通路１０８を経て冷気供給口１２８より負荷室１０２内へ供給される。
【００７９】
送風ファン１２６の作動は、循環ファン１２４と同様、湿度センサーＳｈにおいて検出している負荷室１０２内の湿度が所定湿度以上となった場合、制御部１３４によって停止される。
【００８０】
ここで、第２通路１０８に循環ファン１２４が設置される場合について説明する。この場合、負荷室１０２内の温度の検出及び、循環ファン１２４の作動は、上述した説明と同様であるので、省略する。循環ファン１２４が作動すると、排気口１３０から負荷室１０２内の空気が吸引され、更に、蓄冷熱室１０４からの空気が冷気供給口１２８より供給されることも、同様である。
【００８１】
ところで、この構成によれば、第２通路１０８に設置されている送風ファン１２６によっても、温度調整を行うことができる。よって、これより送風ファン１２６の動作について説明する。
【００８２】
この場合においても、負荷室１０２内の湿度の検出及び、送風ファン１２６による湿度の調整は上述した説明と同様であるので、重複する記載については省略する。
【００８３】
このとき送風ファン１２６にはダンパーが設けられる。そして、温度センサーＳｔにおける検出温度が所定温度より高くなった場合、循環ファン１２４と共に送風ファン１２６が制御部１３２によって作動し、外気が第２通路１０８に導入される。
【００８４】
第２通路１０８においては、導入された外気と、蓄冷熱室１０４より送られてくる空気との混合が行われる。そして、混合された空気は、冷気供給口１０８より負荷室１０２内へ供給される。
【００８５】
このとき、第２通路１０８に導入される外気量は、ダンパーの開度によって調整される。この開度は温度センサーＳｔ及び湿度センサーＳｈからの検出信号によって、負荷室１０２内の温度、湿度が設定値を保つように制御部１３２、１３４によって調整される。
【００８６】
このとき、送風ファン１２６と循環ファン１２４とを兼用することもできる。この場合においても、送風ファン１２６（これは循環ファン１２４でもある）には、ダンパーが設けられる。このファンの動作は、上述した説明と同様である。よって、このファンの動作について説明は省略する。
【００８７】
尚、負荷室の空調に関する以上の説明において記載した所定温度、所定湿度は、負荷室１０２内の設定温度、設定湿度にあわせて所望の値とすることができる。即ち、所定温度は、この設定温度±２℃もしくは、設定温度±１℃の範囲とし、所定湿度は、設定湿度±１０％の範囲とすることが好ましい。
【００８８】
［第２の実施の形態］
次に、図４を参照して、第２の実施の形態として、野菜、穀物等の農産物を負荷室において貯蔵する場合について説明する。この実施の形態における基本的な構成は、図１に示した第１の実施の形態とほぼ同様である。よって同様の構成、及びその動作についての重複する説明は省略する。
【００８９】
この実施の形態における空調システムは、負荷室４０２と蓄冷熱室１０４間に隔壁４００が設けられており、この隔壁４００に、第１及び第２通路４０６、４０８を具えている。ここで、蓄冷熱室１０４、負荷室４０２及び隔壁４００の壁面は、それぞれ気密、断熱性のよいものを用いて構成されることが望ましい。
【００９０】
第１通路４０６は、隔壁４００に設けられた穴に取り付けられた循環ファン１２４を具え、第２通路４０８は、蓄冷熱室１０４より冷気を取り入れるための窓を隔壁４００に具えている。
【００９１】
蓄冷熱室１０４の構成及び各部の動作は、図１に示した第１の実施の形態のものとほぼ同様である。よって、ここでは説明を省略する。
【００９２】
また、この実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、自然製氷と機械製氷が行われる。その結果得た氷を冷熱源として用いて、負荷室４０２の空調を行う。
【００９３】
負荷室４０２には、第１の実施の形態と同様に、温度センサーＳｔと湿度センサーＳｈが設置されている。そして、循環ファン１２４の動作は、この温度センサーＳｔからの温度検出信号を受信した制御部１３２によって制御される。
【００９４】
尚、負荷室４０２には、高湿度外気を取り入れるための送風ファン１２６が設けられている。この送風ファン１２６の動作は、負荷室４０２に設置された湿度センサーＳｈからの湿度検出信号を受信した制御部１３４によって制御される。
【００９５】
負荷室４０２の空調を行うにあたって、各部構成要素の動作は、既に説明した第１の実施の形態と同様である。即ち、第１の実施の形態において、第１通路に循環ファン、第２通路に送風ファンを設置した場合に説明した負荷室の空調と、ほぼ同様の方法で行われる。
【００９６】
この実施の形態においては、送風ファン１２６は負荷室４０２に設置されている。しかし、この送風ファン１２６によって、高湿度外気を取り入れ、負荷室４０２の湿度調整を行う動作は、第１の実施の形態で説明したものと同様である。
【００９７】
尚、この実施の形態において、負荷室４０２の設定温度は５℃、設定湿度は８５％とすることが望ましい。この場合、負荷室４０２に設置された温度センサーＳｔ及び湿度センサーＳｈにおける、所定温度、所定湿度は、それぞれ次のような値となる。即ち、所定温度は、５℃±２℃もしくは±１℃の範囲とし、所定湿度は、８５±１０％の範囲とすることが好ましい。
【００９８】
このように、この実施の形態における空調システムは、年単位或いは月単位の蓄熱スケジュールに従って運用するため、冬期における通年分の冷熱源の確保は不要である。よって、天然の雪氷を利用する従来の空調システムと比較した場合、スペース効率の問題を改善することができる。
【００９９】
また、この空調システムは、自然製氷を行うことによって、自然エネルギを利用するという従来のシステムの長所を生かしつつ、機械製氷を行うことによって、冬期の積雪量に左右されず、冷熱源を確保することができる。この結果、従来の空調システムより比較的広い地域で使用することができ、雪の輸送、搬入コストが不要である。
【０１００】
更に、この空調システムは、機械製氷と自然製氷を組み合わせて製氷を行い、上述したような蓄熱スケジュールに従って運用される。よって、従来の空調システムと比較して、冷熱源を確保するためのランニングコスト、及び設備費を低く抑えることができる。
【０１０１】
１．第１実施例
これより、図１に示す構成を有する第１の実施の形態において、負荷室をビル内の業務スぺースとして想定した場合について説明する。
【０１０２】
このとき、空調システムを適用する地域、空調面積、空調時間、負荷室内の設定温度、設定湿度は次のような条件となっているものと想定する。
適用地域：札幌
負荷室：事務所ビル
空調面積：５，６２５ｍ３
空調時間：１０時間（８時〜１８時）
室内設定温度：夏期（６〜９月）２６℃、冬期（１１〜４月）２２℃、中間期（５，１０月）２４℃
室内設定湿度：５０％
ここで、空調時間とは、この空調システムにおいて負荷室の空調を行う時間のことを示し、上記条件によれば、８時から１８時までの１０時間に空調が行われるものとする。
【０１０３】
また、負荷室内の温度については、上記条件によれば、夏期から考えて６〜９月は２６℃、１０月は２４℃、１１月から翌年の４月までの冬期においては２２℃、５月は２４℃であるものと想定する。
【０１０４】
また、図１に示したような空調システムの構成において、循環ファン１２４は第１通路１０６に設定してあるとする。この場合、循環ファン１２４は、温度センサーＳｔの検出する負荷室内の温度が、設定温度より２℃（もしくは１℃）高くなったときに作動を開始し、設定温度より２℃（もしくは１℃）低い温度となったとき作動を停止する。
【０１０５】
同様に、送風ファン１２６についても、湿度センサーＳｈの検出する負荷室内の湿度が設定湿度（この場合５０％）より１０％低い値（この場合４０％）となったとき作動を開始し、設定湿度より１０％高い値（この場合６０％）となったとき作動を停止する。
【０１０６】
なお、上記条件によれば、１８時以降翌日８時までは空調は行わないとする。即ち、この時間帯において、上記所定温度、所定湿度に関わらず、循環ファン１２４及び送風ファン１２６の作動は停止されるものとする。
【０１０７】
次に、この空調システムの稼働にあたり、予め作成される年単位の蓄熱スケジュールについて図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。尚、図２（Ａ）、（Ｂ）とも実測値ではなく、計算値をもとに作成されたものであることは理解されたい。
【０１０８】
ところで、この発明における蓄熱スケジュールは、既に説明したように、空調システムの稼働にあたり、蓄冷熱室において製氷される氷の日当供給量を提示するものである。この供給量はつぎのように算出される。
【０１０９】
まず、蓄冷熱室における冷熱源、即ち枠状体内に貯蔵された氷が作る冷気より、負荷室の空調によって奪われる予測年間消費熱量（もしくは予測月間消費量）を計算し、この熱量を供給できるような氷の量に重量換算する。この氷の量を氷消費量とよぶ。ここでは、予測月間消費量を月ごとに計算し、これを氷消費量として表し、これら１２ヶ月分の合計値を算出する。
【０１１０】
この空調システムにおける月ごとの氷消費量は、図２（Ａ）に示すグラフのような値となる。この図は、横軸に月、縦軸に氷消費量を重量単位（ｔ）でとり、各月における氷消費量を棒グラフで表したものである。そして、各月毎に棒グラフ上に、具体的な氷消費量の値を記載している。
【０１１１】
この図によれば、１２月から３月までは氷消費量は０トン、即ち氷は消費されず、外気温度が春から夏にかけて高くなるにつれて、４月から氷消費量は徐々に多くなり、８月にピークとなる。このときの氷消費量は８００トン（ｔ）である。この後、９月から１１月にかけて再び氷消費量は減少する。これら各月毎の氷消費量を合計すると、１年間の氷消費量は、２，３８９トン（ｔ）と見積もることができる。
【０１１２】
次に、負荷室の空調によって奪われる予測日当消費熱量を、冷気として供給できるような氷の量について計算する。この氷の量は１年間の氷消費量から算出される値である。そして、この値が蓄冷熱室において製氷される氷の平均日当供給量となる。この結果、年間の蓄熱スケジュールを得ることが出来る。尚、以下この氷の供給量を製氷量とよぶことにする。
【０１１３】
この空調システムにおける蓄熱スケジュールを図２（Ｂ）に示す。このグラフは、横軸に月、縦軸に製氷量を重量単位（ｔ）でとり、１１月から翌年１０月までにおける月別の蓄熱スケジュールを棒グラフ示したものである。尚、各月毎の製氷量の値を棒グラフ上に記載している。
【０１１４】
即ち、上述したように負荷室の空調において必要な年間氷消費量は、２，３８９トンである。よって、１年を３６５日間とすると、平均日当製氷量は、２，３８９トン／３６５日＝６．５トン／日となる。ここでは、この値を目安とし、この製氷量を目指して平均日当製氷量を約６．９トンとする。即ち、１ヶ月を３１日間とすると、この平均日当製氷量に３１日を掛けて、月別の製氷量は６．９トンｘ３１日＝２１５トン／月となる。そして、これを毎月の製氷量とし、空調システムを稼働する。
【０１１５】
この場合、空調システムにおいて、具体的に、図２（Ｂ）のグラフ内に示してあるように、１１月から翌年２月までは、自然製氷を行い、翌年３月から１０月までは機械製氷を行ったものとする。
【０１１６】
ところで、既に述べたようにこの空調システムの稼働は、蓄冷熱室に貯蔵されている氷の残量を目安としている。この蓄冷熱室における氷の残量について、図３を参照して説明する。この図３は、横軸に月、縦軸に氷残量を重量単位（ｔ）でとり、月別の氷残量を棒グラフで示したものである。尚、各棒グラフ上に月ごとの氷残量の値を記載している。
【０１１７】
氷の残量は、もし、負荷室の空調によって消費されなければ、図２（Ｂ）において示すような毎月の製氷量が蓄積された量となっているはずである。すなわち、１１月において、氷消費量が０トンであれば、氷の残量は２１５トン、１１月、１２月において、氷消費量０トンであれば、１２月における氷残量は２１５トンｘ２＝４３０トンとなる。
【０１１８】
しかし、ここでは、負荷室の空調によって、月ごとに図２（Ａ）で示すように氷が消費されているとする。即ち、図３における月ごとの氷残量は、図２（Ｂ）に示した蓄熱スケジュールに従って製氷され、貯蔵された氷の量から、図２（Ａ）のグラフにて示された毎月の氷消費量を引いた値となる。
【０１１９】
具体的に、例えば１１月においては、製氷され貯蔵されている氷の量２１５トンから氷が１３トン消費された結果２０２トンの氷残量となる。同様に、１２月において貯蔵されている氷の量は２０２トン＋２１５トン＝４１７トンであるが、氷消費量は０トンであるため、氷残量は４１７トンとなっている。以下、図３において、同様である。
【０１２０】
尚、図３より氷残量はピーク値で１，３４２トンであることが分かる。即ち、この空調システムにおいて、蓄冷熱室では最高でも１，３４２トンの氷を貯蔵できればよい。一方、従来の天然の雪氷を用いる空調システムでは、冬期において通年の冷熱源を確保し、貯蔵する必要があったため、このとき、２，３８９トン分の雪氷を冷熱源として貯蔵するだけの過大な蓄冷熱室が必要である。よって、この発明の空調システムによれば、従来の空調システムと比較し、スペース効率の改善を図ることができる。
【０１２１】
また、自然製氷と機械製氷の両方を用いて製氷を行うことができるため、自然エネルギを利用するという従来の空調システムにおける長所を生かしつつ、冬期の積雪量に左右されず、冷熱源を確保することができる。この結果、従来の空調システムより比較的広い地域で使用することができ、雪の輸送、搬入コストが不要である。
【０１２２】
２．第２実施例
これより、図４に示す構成を有する第２の実施の形態を用いて、農産物を貯蔵する場合について説明する。
【０１２３】
このとき、空調システムを適用する地域、模擬負荷、負荷室内の設定温度、設定湿度は次のような条件となっているものと想定する。
適用地域：穂別町
負荷室：農産物低温貯蔵庫
模擬負荷：約２３００トンの玄米
室内設定温度：５℃
室内設定湿度：８５％
ここで、設定温度を保つため、負荷室４０２に設けられた温度センサーＳｔ、湿度センサーＳｈの所定温度、所定湿度を次のように設定する。
【０１２４】
即ち、図４に示す空調システムの構成において、温度センサーＳｔによる負荷室４０２内の検出温度が６℃に達した場合に、循環ファン１２４を作動させ、温度が４℃に達したら作動を停止させる。一方、湿度センサーＳｈによる負荷室４０２内の検出湿度が８５％以下になった場合送風ファン１２６を作動させ、９０％を上回った場合に作動を停止する。
【０１２５】
更に、この発明において、負荷とは貯蔵庫を冷却するために必要な熱量を意味する。よって、上記条件中、模擬負荷として、負荷室４０２において貯蔵する農産物とその重量を示したが、ここでは、この農産物を保存するために要する熱量を模擬負荷として考えるという意味である。
【０１２６】
また、この熱量を供給するため、循環ファン１２４及び送風ファン１２６の作動は、空調時間に関わらず、所定温度、所定湿度にあわせて行われる。
【０１２７】
次に、この空調システムの稼働にあたり、予め作成される年単位の蓄熱スケジュールについて図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。尚、図５（Ａ）、（Ｂ）は実測値ではなく、計算値をもとに作成されたものであることは理解されたい。
【０１２８】
この実施の形態における蓄熱スケジュールの作成方法は、第１実施例で図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明したものと同様である。即ち、図５において示した各グラフは、図２に示したものと同様である。よって、重複する説明については記載を省略する。
【０１２９】
この空調システムにおける月ごとの氷消費量は、図５（Ａ）に示すグラフのような値となる。この図によれば、１１月から２月までは氷消費量は０トン、即ち氷は消費されず、外気温度が春から夏にかけて高くなるにつれて、３月から氷消費量は徐々に多くなり、７月にピークとなる。このときの氷消費量は１２４トン（ｔ）である。この後、８月から１０月にかけて再び氷消費量は減少する。これら各月毎の氷消費量を合計すると、１年間の氷消費量は、６７６トン（ｔ）と見積もることができる。
【０１３０】
つぎに、図５（Ａ）を参照して計算した結果得られる蓄熱スケジュールについて、図５（Ｂ）に示す。
【０１３１】
即ち、この場合、第１実施例と同様の方法で計算すると、平均日当製氷量は、６７６トン／３６５日＝２トン／日となる。即ち、月別の製氷量は２トンｘ３１日＝約６０トン／月となる。
【０１３２】
この場合、具体的に、図５（Ｂ）のグラフ内に示したように、１１月から翌年２月までは、自然製氷を行い、翌年３月から１０月までは機械製氷を行ったことを想定している。
【０１３３】
つぎに、蓄冷熱室１０４における氷の残量について、図６を参照して説明する。この図６に示したグラフは、図３に示したものとほぼ同様である。よって、重複する説明について記載を省略する。
【０１３４】
また、この氷残量の算出方法は、図３を参照して説明したものと同様である。即ち、図６における月ごとの氷残量は、図５（Ｂ）に示した蓄熱スケジュールに従って製氷され、貯蔵された氷の量から、図５（Ａ）のグラフにて示された毎月の氷消費量を引いた値となる。この実施例において、氷残量は４月にピーク値である２８１トンを示す。
【０１３５】
即ち、この空調システムにおいて、蓄冷熱室では最高でも２８１トンの氷を貯蔵できればよい。一方、従来の天然の雪氷を用いる空調システムでは、冬期において通年の冷熱源を確保し、貯蔵する必要があったため、このとき、６７６トン分の雪氷を冷熱源として貯蔵するだけの過大な蓄冷熱室が必要である。よって、この発明の空調システムによれば、従来の空調システムと比較し、スペース効率の改善を図ることができる。
【０１３６】
また、自然製氷と機械製氷の両方を用いて製氷を行うことができるため、自然エネルギを利用するという従来の空調システムにおける長所を生かしつつ、冬期の積雪量に左右されず、冷熱源を確保することができる。この結果、従来の空調システムより比較的広い地域で使用することができ、雪の輸送、搬入コストが不要である。
【０１３７】
ところで、この発明によれば、夏期において、すなわち外気温度が高い場合、機械製氷を行う。このとき、冷熱源を確保するために要する設備費、ランニングコストについて、一般に用いられる空調システムと比較を行う。
【０１３８】
比較する空調システムとして、電気エネルギを利用する冷凍機等の熱源機器を用いて、空調を行うものについて考える。このとき、日単位を基本とした蓄熱スケジュールをもつ空調システム、及び蓄熱を行わない空調システムの２タイプのものと比較を行う。
【０１３９】
更に、図５（Ａ）において、氷消費量がピーク値を示す７月に、負荷室４０２の空調を行うものとする。
【０１４０】
まず、日単位を基本とした蓄熱スケジュールに従って空調を行うシステムについて説明する。この場合、７月における氷消費量１２４トンであるため、これを３１日で割ると、１日当たり４トンの製氷能力が熱源機器において必要となってくる。これを深夜電力を用い、８時間で製氷し、氷を供給するものとする。よって、この場合の製氷機の製氷能力は、４トン／８時間＝０．５トン／時間となる。
【０１４１】
次に、蓄熱を行わない空調システムについて、同様に製氷機の製氷能力を考える。この場合、氷消費量について上述した場合と同様に考えると、１日当たり４トンの氷を供給するために、４トン／２４時間＝０．１７トン／時間の製氷能力を有する製氷機が必要となってくる。
【０１４２】
しかし、このような空調システムでは、２４時間、毎日、熱源機器の運転を行う。よって、上述したような蓄熱スケジュールに従って空調を行うシステムと比較した場合、電気代がかさみ、多大なランニングコストを要する。
【０１４３】
一方、この実施例の空調システムにおいて、既に説明したように、図５（Ｂ）に示したような蓄熱スケジュールに従って、製氷を行う。このため、７月における１日当たりの製氷量は２トンである。すなわち、この空調システムによれば、深夜電力を用いて８時間で製氷を行うため、２トン／８時間＝０．２５トン／時間の製氷能力を有する製氷機を用いることができる。よって、上述した日単位の蓄熱スケジュールに従って空調を行うシステムと比較すると、さらに電気代を削減することができ、ランニングコストも少なくて済む。
【０１４４】
更に、日単位の蓄熱スケジュールに従って空調を行うシステムと通年における製氷量を比較する。この空調システムでは、毎日空調に必要な分だけの氷を製氷し、供給する。よって、図５（Ａ）を参照すれば、１年間で６７６トンの氷を製氷機で電気エネルギを用いて製氷する。
【０１４５】
しかし、この発明の実施例における空調システムでは、電気エネルギを利用する機械製氷において、４９０トンの氷を製氷し、あとの１８６トンは自然製氷で補う。よって、通年においても、この発明の空調システムを用いることによって、冷熱源を供給するための設備費、およびランニングコストを削減することができる。
【０１４６】
（イ）第１参考例
次に第１参考例として、この発明の空調システムにおける冷却性能を確認するために行った模擬負荷実験について説明する。
【０１４７】
この実験において、模擬負荷、平均外気温度、蓄冷熱室内における平均氷貯蔵量、蓄冷熱室内平均温度及び湿度、負荷室内の平均温度、平均湿度等について記載する。
模擬負荷：馬鈴薯１４トン相当（電気ヒータ２００Ｗ）
平均外気温度：１５．４℃
製氷方法：機械製氷
平均氷貯蔵量：２，８５８ｋｇ
蓄冷熱室内平均温度：２．９℃
蓄冷熱室内平均湿度：８６．９％
負荷室内設定温度：５℃
負荷室内設定湿度：８５％
負荷室内平均温度：４．７℃
負荷室内平均湿度：７８．３％
以上記載したように、この実験は、負荷室内において農産物を貯蔵する場合を想定して行ったものである。よって、この空調システムの構成は図４において示したようなものである。
【０１４８】
尚、ここでは農産物として、馬鈴薯１４トン相当を想定している。実際には、２００ワット（Ｗ）の電気ヒータを負荷室４０２内に設置して実験を行った。これは、以下のような計算に基づくものである。
【０１４９】
即ち、この実験における負荷室４０２の広さは、体積換算して２３．３ｍ３である。そして、ここに馬鈴薯をバラ積みで貯蔵する場合、０．６トン／ｍ３の入庫量が可能であるとする。よって、このとき、負荷室４０２内に貯蔵される馬鈴薯を重量換算すると、２３．３ｍ３ｘ０．６トン／ｍ３＝１３．９トンである。
【０１５０】
一方、馬鈴薯１トン当たりの日当たり呼吸熱量を１３１９．８５ｋＪ／（トンｘｄａｙ）とすると、この際、負荷室４０２内で１時間当たりに消費される熱量は、１日を２４時間とすると、１３．９トンｘ１３１９．８５｛ｋＪ／（トンｘｄａｙ）｝ｘ１／｛２４（ｈｏｕｒ／ｄａｙ）｝＝７６４．４ｋＪ／ｈｏｕｒである。これをワット（Ｗ）に単位変換すると、７６４．４（ｋＪ／ｈｏｕｒ）／｛３６０３．４Ｊ／（ｈｏｕｒｘＷ）｝＝２１２ワット（Ｗ）となる。よって、ここでは馬鈴薯１４トン相当の模擬負荷として、２００Ｗのヒータを用いた。（但し、ｈｏｕｒは時間、ｄａｙは日を表す。）
尚、この実験を行ったのは平成１２年の５月２５日、すなわち中間期におけるデータである。そして、蓄冷熱室１０４において機械製氷を行い、冷熱源である氷を供給する。
【０１５１】
また、既に述べたようにこの発明では、蓄冷熱室１０４に設置された枠状体１１４内に貯蔵されている氷の高さを測定して、氷貯蔵量を見積もっている。この参考例において用いた枠状体１１４は、底面積が３．６ｍ２、高さが２ｍの直方体状のものである。即ち、氷の貯蔵量は、測定した高さ（ｍ）ｘ底面積（＝３．６）ｍ２ｘ氷の密度ｋｇ／ｍ３という式を用いて、各値を代入して重量単位（ｋｇ）に換算して算出している。
【０１５２】
尚、負荷室４０２内及び蓄冷熱室１０４内の温度及び湿度の測定は、従来既知の温度センサー（白金測温抵抗体）Ｓｔ、湿度センサー（高分子薄膜式）Ｓｈを負荷室４０２内及び蓄冷熱室１０４内に設置し、データを２分間隔で収録して行った。
【０１５３】
更に、この際、第１通路４０６に設置された循環ファン１２４によって蓄冷熱室１０４へ送られる負荷室４０２内の空気量は３０００ｍ３／ｈｏｕｒ（時）、そして、枠状体１１４に貯蔵されている氷との接触風速は、２ｍ／ｓｅｃｏｎｄ（秒）であった。尚、第２通路４０８から負荷室４０２内へは、循環ファン１２４によって蓄冷熱室１０４に送られる空気量とほぼ同量の冷気が導入される。
【０１５４】
尚、負荷室４０２に設置される送風ファン１２６は、送風量が１４０ｍ３／ｈｏｕｒ（時）であるものを用いている。
【０１５５】
この実験結果を図７に示す。図７は、横軸に測定日における時刻（ｈｏｕｒ）、縦軸に負荷室内の測定温度（℃）及び測定湿度（％）をとって、外気温度、蓄冷熱室内湿度、負荷室内湿度、蓄冷熱室内温度、負荷室内温度について、それぞれの変動を、それぞれのグラフ７０４、７００、７０２、７０８、７０６において示したものである。
【０１５６】
図７中に示した外気温度はグラフ７０４に示すように、朝６時から除々に上昇し、１０時から１６時までの間にピークを迎え、その後夜にかけて下がっていく。
【０１５７】
一方、この外気温度の変動に関わらず、負荷室内の温度及び湿度は、グラフ７０６及び７０２を参照すれば、１日２４時間を通してほぼ一定に保たれている。即ち、負荷室内温度はグラフ７０６に示すように、５℃付近を保ち、負荷室内の湿度はグラフ７０２に示すようにほぼ８０％を保っている。
【０１５８】
尚、蓄冷熱室内の温度及び湿度は、グラフ７０８及びグラフ７００に示すように、グラフ７０４に示した外気温度に伴ってやや変動する。しかし、温度は５℃以下、湿度は８０％以上に一定に保つことができる。
【０１５９】
（ロ）第２参考例
次に、第２参考例として、この発明の空調システムで行われる自然製氷について説明する。これは、冬期低温外気を利用した、蓄冷熱室内における散水製氷実験に関するものである。この実験条件について記載する。
【０１６０】
まず、実験を行った期間は、平成１１年１２月２４日から平成１２年２月２８日までの６７日間である。
【０１６１】
この間の外気温度は、全期間（全時間１６０８時間）のうち、０℃以下である期間が約８５％（１３６８時間）、−４℃以下である期間が約４８％（７７１時間）、さらに−１０℃以下である期間が約７％（１１３時間）であった。尚、０℃以下の期間とは、−４℃以下、−１０℃以下の期間を含む。以下、−４℃以下の期間及び−１０℃以下の期間についても同様である。この外気温度の測定は、既に述べたように、蓄冷熱室に設けられた温度センサーによって行ったものである。
【０１６２】
尚、この発明の空調システムの構成について、図１及び図４を参照すれば、蓄冷熱室１０４内に設置された散水ノズル１１８より散水して、自然製氷が行われる。この散水量は、蓄冷熱室１０４内の温度が、−４℃以下で４Ｌ／２０分、−１０℃以下で４Ｌ／１５分であった。
【０１６３】
即ち、蓄冷熱室１０４内の最高温度が−４℃である場合は、２０分に１回の間隔で、また、−１０℃である場合は、１５分に１回の間隔で４Ｌの散水を行うということである。
【０１６４】
尚、このときの蓄冷熱室１０４の体積は２３．３ｍ３であり、そして、用いられる枠状体１１４は第１参考例において使用したものと同じものである。すなわち、その底面積が３．６ｍ２、高さが２ｍの直方体状のものとなっている。
【０１６５】
更に、この際、外気導入ファン１１６によって蓄冷熱室内に導入される外気量は３０００ｍ３／ｈｏｕｒ（時）、そして、散水ノズル１１８からの噴霧水との接触風速は、２ｍ／ｓｅｃｏｎｄ（秒）であった。
【０１６６】
この製氷実験を行った結果６７日間で、枠状体１１４内の上端、すなわち高さが２ｍまで氷を製氷することができた。第１参考例に述べたものと同様の方法を用いて算出すると、このときの製氷量は５２３５ｋｇである。よって、枠状体１１４内における氷貯蔵密度は、０．７ｋｇ／ｍ３となる。尚、この製氷実験において、製氷速度は６．８ｋｇ／ｈｏｕｒ（時）であった。
【０１６７】
【発明の効果】
以上、この発明の空調システム及び空調方法によれば、年単位或いは月単位の蓄熱スケジュールによる冷熱源の供給が可能であるため、従来の空調システムにおけるスペース効率の問題を改善することができる。
【０１６８】
また、製氷にあたっては、自然製氷を行うことによって、自然エネルギを利用するという従来の空調システムの長所を生かしつつ、機械製氷を行うことによって冬期の蓄熱量に左右されず、冷熱源を確保することができ、雪の輸送、搬入コストが不要である。
【０１６９】
更に、この発明は、機械製氷と自然製氷を組み合わせることによって製氷を行い、年単位或いは月単位の蓄熱スケジュールに従って空調システムを運用する。よって、従来の空調システムと比較して、冷熱源を確保するためのランニングコスト、及び設備費を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】（Ａ）は、第１実施例における氷消費量の推移を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施例における蓄熱スケジュールを示す図である。
【図３】第１実施例における氷残量の推移を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【図５】（Ａ）は、第２実施例における氷消費量の推移を示す図であり、（Ｂ）は、第２実施例における蓄熱スケジュールを示す図である。
【図６】第２実施例における氷残量の推移を示す図である。
【図７】第１参考例の模擬負荷実験における測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１０２、４０２：負荷室
１０４：蓄冷熱室
１０６、４０６：第１通路
１０８、４０８：第２通路
１１０：冷気発生部
１１２：製氷部（機械製氷機）
１１４：製氷貯蔵部（氷貯蔵部又は枠状体）
１１６：外気導入ファン
１１８：散水ノズル
１２０：ドレンパン
１２２：排水管
１２４：循環ファン
１２６：送風ファン
１２８：冷気供給口
１３０：排気口
１３２、１３４、１３６：制御部
４００：隔壁
７００：蓄冷熱室内湿度
７０２：負荷室内湿度
７０４：外気温度
７０６：負荷室内温度
７０８：蓄冷熱室内温度
Ｓｔ：温度センサー
Ｓｈ：湿度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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