(57)【要約】【課題】  潜熱蓄熱材を配設した蓄熱槽へ冷凍装置で冷却された熱媒を供給して蓄熱槽内で温度成層を発生させる温度成層式蓄熱槽を用いた蓄熱システムにおいて、蓄放熱時間を短縮する。【解決手段】  蓄熱システム１は、冷凍機２と、冷凍機で発生した冷水と熱交換して蓄熱する蓄熱槽２１とを備え、配管５ａ、５ｂを介して蓄熱槽に蓄熱された冷熱を室内に配置された熱交換ユニット６に供給する。蓄熱槽に潜熱蓄熱材の集合体１１を配設する。冷凍機で発生した冷水を蓄熱槽へ供給し、蓄熱槽で熱交換後の冷水を冷凍機に戻す第１の冷水循環路と、蓄熱槽内の冷水を循環させる第２の冷水循環路とを設ける。第２の冷水循環路は、蓄熱槽内での冷水の流れが温度成層を形成するよう潜熱蓄熱材の集合体の上流側に上下方向に複数個配置された分配管４ｇを有する。蓄熱材の集合体の下流側に上下方向に複数個配置された集合管４ｈを有する。【選択図】  図１
2015007493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機と、この冷凍機で発生した冷水と熱交換して蓄熱する蓄熱槽とを備え、配管を介して前記蓄熱槽に蓄熱された冷熱を室内に配置された熱交換ユニットに供給する蓄熱システムにおいて、
前記蓄熱槽に配設した潜熱蓄熱材の集合体と、前記冷凍機で発生した冷水を前記蓄熱槽へ供給し、前記蓄熱槽で熱交換後の冷水を前記冷凍機に戻す第１の冷水循環路と、前記蓄熱槽内の冷水を循環させる第２の冷水循環路とを設け、前記第２の冷水循環路は、前記蓄熱槽内での冷水の流れが温度成層を形成するよう前記潜熱蓄熱材の集合体の上流側に上下方向に複数個配置された分配管を有し、前記蓄熱材の集合体の下流側に上下方向に複数個配置された集合管を有することを特徴とする蓄熱システム。
【請求項２】
前記潜熱蓄熱材は所定の融点温度以下に冷却されると凝固して冷熱を蓄熱し、前記冷凍機は前記冷水を前記融点温度以下に冷却するものであり、前記潜熱蓄熱材の集合体は、上下方向に隙間を持って複数層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記分配管の上流側及び前記集合管の下流側にそれぞれ潜り堰を設け、前記第１の冷水循環路の入口は前記下流側の潜り堰よりも下流側であり、前記第１の冷水循環路の出口は前記上流側の潜り堰よりも上流側に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
複数個上下に配置された前記分配管のそれぞれの流量を制御可能な制御弁を各分配管毎に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
冷凍機で発生した冷水を蓄熱槽内に配置した潜熱蓄熱材の集合体と熱交換し、需要元の要求に応じて前記潜熱蓄熱材の冷熱を放熱するようにした蓄熱システムの蓄熱方法において、
前記冷凍機を有する第１の冷水循環路を用いて、前記冷凍機で発生した冷水を前記蓄熱槽へ供給して前記蓄熱槽内の潜熱蓄熱材を相変化させて潜熱蓄熱材に蓄冷し、その後前記冷凍機に熱交換した冷水を戻し、
それとともに第２の冷水循環路を用いて、前記潜熱蓄熱材の集合体の上流側であって上下方向に複数個配置された分配管から、前記蓄熱槽内の冷水を温度成層を形成するよう前記潜熱蓄熱材の集合体間を上流側から下流側に層状に流し、その後前記潜熱蓄熱材の下流側であって上下方向に複数個配置された集合管で回収することにより、前記蓄熱槽内の冷水を前記第２の冷水循環路内で循環させることを特徴とする蓄熱システムの蓄熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機で発生した冷熱を蓄熱する蓄熱システムおよびその蓄熱方法に係り、特に蓄熱槽に蓄熱された冷熱を冷熱負荷に供給するのに好適な蓄熱システムおよび蓄熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄熱材を用いた蓄熱方法が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の潜熱蓄熱システムでは、蓄熱に要する時間を短縮し、かつ大きな蓄熱量を得られるように、蓄熱運転では、蓄熱槽の一端部から取り出した熱媒液を熱源装置で冷却または加熱して蓄熱槽の他端部から蓄熱槽内に戻している。これにより蓄熱槽内に温熱または冷熱を蓄熱している。その際、潜熱蓄熱材を収容した蓄熱容器を槽内の熱媒液に浸漬させている。さらに、この蓄熱槽を蓄熱運転するときは、蓄熱槽内の熱媒液が温度成層を形成するように運転している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の潜熱蓄熱材を用いた蓄熱システムでは、蓄熱槽内を流動する熱媒液を温度毎に層をなすように、いわゆる温度成層となるように、蓄熱槽内を流動する熱媒液量と熱媒液の流動速度を制御している。そのため、熱媒液がこの蓄熱槽内を流動する際に、蓄熱槽内に配設された潜熱蓄熱材に当たって乱されるのを極力低減する必要があり、蓄熱槽から流出する熱媒液および熱源装置で加熱または冷却され蓄熱槽に流入する熱媒液の流速を低速に抑える必要があった。熱媒液の流速が低下した結果、熱源装置で加熱または冷却されて蓄熱槽に流入した熱媒液から、蓄熱槽に配設された潜熱蓄熱材への伝熱速度が低下し、伝熱性能が低下せざるを得なかった。また、熱媒液から潜熱蓄熱材に必要熱量を伝熱するのに多大な時間を要していた。
【０００５】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、潜熱蓄熱材を配設した蓄熱槽へ冷凍装置で冷却された熱媒を供給して蓄熱槽内で温度成層を発生させる温度成層式蓄熱槽を用いた蓄熱システムにおいて、蓄放熱時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の特徴は、冷凍機と、この冷凍機で発生した冷水と熱交換して蓄熱する蓄熱槽とを備え、配管を介して前記蓄熱槽に蓄熱された冷熱を室内に配置された熱交換ユニットに供給する蓄熱システムにおいて、前記蓄熱槽に配設した潜熱蓄熱材の集合体と、前記冷凍機で発生した冷水を前記蓄熱槽へ供給し、前記蓄熱槽で熱交換後の冷水を前記冷凍機に戻す第１の冷水循環路と、前記蓄熱槽内の冷水を循環させる第２の冷水循環路とを設け、前記第２の冷水循環路は、前記蓄熱槽内での冷水の流れが温度成層を形成するよう前記潜熱蓄熱材の集合体の上流側に上下方向に複数個配置された分配管を有し、前記蓄熱材の集合体の下流側に上下方向に複数個配置された集合管を有することにある。
【０００７】
そしてこの特徴において、前記潜熱蓄熱材は所定の融点温度以下に冷却されると凝固して冷熱を蓄熱し、前記冷凍機は前記冷水を前記融点温度以下に冷却するものであり、前記潜熱蓄熱材の集合体は、上下方向に隙間を持って複数層に形成されていることが好ましい。また、前記分配管の上流側及び前記集合管の下流側にそれぞれ潜り堰を設け、前記第１の冷水循環路の入口は前記下流側の潜り堰よりも下流側であり、前記第１の冷水循環路の出口は前記上流側の潜り堰よりも上流側に設けるのがよい。さらに、複数個上下に配置された前記分配管のそれぞれの流量を制御可能な制御弁を各分配管毎に設けてもよい。
【０００８】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、冷凍機で発生した冷水を蓄熱槽内に配置した潜熱蓄熱材の集合体と熱交換し、需要元の要求に応じて前記潜熱蓄熱材の冷熱を放熱するようにした蓄熱システムの蓄熱方法において、前記冷凍機を有する第１の冷水循環路を用いて、前記冷凍機で発生した冷水を前記蓄熱槽へ供給して前記蓄熱槽内の潜熱蓄熱材を相変化させて潜熱蓄熱材に蓄冷し、その後前記冷凍機に熱交換した冷水を戻し、それとともに、第２の冷水循環路を用いて前記潜熱蓄熱材の集合体の上流側であって上下方向に複数個配置された分配管から、前記蓄熱槽内の冷水を温度成層を形成するよう前記潜熱蓄熱材の集合体間を上流側から下流側に層状に流し、その後前記潜熱蓄熱材の下流側であって上下方向に複数個配置された集合管で回収することにより、前記蓄熱槽内の冷水を第２の冷水循環路内で循環させることにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄熱槽内に配置される潜熱蓄熱材を箱状に形成し、この箱状の潜熱蓄熱材を上下方向及び水平２方向に複数列配置し、各箱状の潜熱蓄熱材周りにわずかの隙間を形成するとともに、潜熱蓄熱材の周りを流動した熱媒液を潜熱蓄熱材の上流側から上下方向にほぼ一様の流速で循環させている。これにより、温度成層を形成するとともに流動流量を増加させることができ、蓄放熱時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る蓄熱システムの一実施例の模式図である。
【図２】図１に示した蓄熱システムが有する蓄熱槽及び潜熱蓄熱材周りの側面図及び上面図である。
【図３】図１に示した蓄熱システムが備える供給管部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明に係る蓄熱システムの一実施例を説明する。図１は、本発明に係る蓄熱システム１の一実施例のブロック図であり、図２は図１に示した蓄熱システム１が備える蓄熱槽２１内に配設される潜熱蓄熱材１１周りの上面図(図２(ａ))及び側面図(図２(ｂ))、図３は図１の蓄熱システムが備える蓄熱槽２１内に配設される分配管４ｇのいくつかの実施例を示す斜視図である。
【００１２】
図１において、蓄熱システム１は冷水を発生する冷凍機２と、冷凍機２で発生した冷水を貯留する蓄熱槽２１と、蓄熱槽２１内に配設された蓄熱材１１の集合体８と、蓄熱増２１に貯留された冷水Ｗａ０と熱交換する室内側熱交換ユニット(冷水コイル)６を主要構成としている。ここで、蓄熱槽２１は例えば幅及び長さがそれぞれ３ｍ、深さが２ｍのコンクリート製のピット形状である。この蓄熱槽２１内に詳細を後述する蓄熱材１１の集合体８が上下に層状に複数層、例えば１０〜３０層、互いにわずかな隙間を持って配置されている。
【００１３】
蓄熱槽２１内であって、蓄熱材１１の集合体８の流れ方向下流側及び上流側、図１では左右両側には、下端側が蓄熱槽２１の床面に当接し、上端側はこの蓄熱槽２１が規定容量まで満水となった場合に水面との間で隙間ｇ２、ｇ３を形成する入口側潜り堰板２２ｂと出口側潜り堰板２３ｂ、及びこの入口側潜り堰板２２ｂと出口側潜り堰板２３ｂから間隔をおいて配置され、下端側が蓄熱槽２１の床面との間で隙間ｇ１、ｇ４を形成する入口側潜り堰板２２ａと出口側潜り堰板２３ａが設けられている。潜り堰板２２ａ、２２ｂは入口側潜り堰２２を、潜り堰板２３ａ、２３ｂは出口側潜り堰２３を形成する。
【００１４】
出口側潜り堰２３よりも蓄熱槽２１の壁側には、冷凍機２に蓄熱槽２１内の冷水Ｗａ０を供給する冷凍機冷水入口配管３ａのための冷水入口３ｄが形成されている。冷凍機冷水入口配管３ａの途中にはインバータ３１ｂで駆動される冷凍機冷水用ポンプ３１ａが設けられている。さらに、冷凍機２の入口２ａ近傍には冷凍機２へ流入する冷水Ｗａ１の温度を計測するための冷凍機冷水入口温度計４０が取付けられている。
【００１５】
一方、入口側潜り堰２２よりも蓄熱槽２１の壁面側であって床面近傍には、冷凍機２で発生した冷水を蓄熱槽２１内に導く冷凍機冷水出口配管３ｂのための出口３ｃが形成されている。冷凍機冷水出口配管３ｂの途中であって冷凍機２の出口２ｂ近傍には、冷凍機２で発生した冷水の温度を計測する冷凍機冷水出口温度計４１が取付けられている。
【００１６】
冷凍機冷水入口配管３ａおよび冷凍機冷水出口配管３ｂ、冷凍機２および蓄熱槽２１は、第１の循環路３を形成する。
【００１７】
蓄熱槽２１の床面近傍の壁であって、入口側潜り堰２２よりも蓄熱槽２１の壁面近傍には、冷熱の需要元である室内に設けた熱交換ユニット(冷水コイル)６の入口６ａに一端が接続され、冷水コイル６に冷水Ｗａ３を供給するコイル入口配管５ａの吸込み口が形成されている。コイル入口配管５ａの途中には、インバータ３３ｂで駆動される空調用冷水ポンプ３３ａが設けられている。さらに、コイル入口配管５ａの途中には、この配管５ａ内を流通する冷水Ｗａ３の温度を検出する空調用冷水入口温度計４３が取り付けられている。
【００１８】
一方、蓄熱槽２１の天井付近であって出口側潜り堰２３よりも蓄熱槽２１の壁側には、冷水コイル６の出口６ｂに一端側が接続され、冷水コイル６で周囲空気７と熱交換して温度上昇した冷水が蓄熱槽２１に戻るコイル戻り側配管５ｂの吐出口が形成されている。コイル戻り側配管５ｂの途中には、冷水コイル６で熱交換して蓄熱槽２１に戻る冷水の温度を検出する空調用冷水出口温度計４４が取り付けられている。
【００１９】
冷水コイル６はファン６ｄを内蔵したファンコイルで、冷熱を効率的に放散できるように蛇行状の熱交換器６ｃを有している。この熱交換器６ｃ内の冷水と熱交換する周囲空気７の温度を計測する周囲空気温度計４５ａ及び熱交換器６ｃで熱交換して温度低下した周囲空気７の温度を計測する周囲空気温度計４５ｂが、冷水コイル６の近傍に設けられている。
【００２０】
コイル入口配管５ａ及びコイル戻り側配管５ｂ、冷水コイル６および蓄熱槽２１は、空調用冷水循環路５を形成する。
【００２１】
なお、冷水コイル６に流入する周囲空気７の温度を計測する周囲空気温度計４５ａは必ずしも必要ではないが、設けることによりきめ細かな空調が可能になる。また、本実施例では図面を簡素化するために冷水コイル６を１個のみ記載したが、冷水コイル６は通常複数個あり、数十個以上の場合もある。しかも多数の部屋を個別に空調できる、または広い空調空間をエリアに分けて個別に空調できるように、複数個の冷水コイル６を直列および／または並列接続し、個別にファン６ｄの風量を制御したり、空調冷水配管５内の流量をインバータ３３ｂで制御して快適空間を実現している。
【００２２】
次に本発明の特徴的な構成である第２の冷水循環路４及び潜熱蓄熱材１１の集合体８について、以下に説明する。第２の冷水循環路４は、蓄熱槽２１内に配置された潜熱蓄熱材１１の集合体８の上流側に配置された分配管４ｇ(図２参照)と、この分配管４ｇに接続する分岐管４ｄ及び立ち上がり管４ｃと、立ち上がり管４ｃに接続する供給側配管４ｂと、潜熱蓄熱材１１の集合体８の下流側に配置された集合管４ｈ(図２参照)と、集合管４ｈに接続する分岐管４ｆ及び立ち上がり管４ｅと、立ち上がり管４ｅに接続する吸込み側配管４ａと、蓄熱槽２１とで形成される。
【００２３】
供給側配管４ｂと吸込み側配管４ａの接続部分にはインバータ３２ｂで駆動される冷水循環用ポンプ３２ａが設けられている。吸込み側配管４ａの途中には、この配管４ａ内を流通する冷水Ｗａ２の温度を検出する循環冷水温度計４２が取り付けられている。上述したように、分配管４ｇおよび分岐管４ｄ、立ち上がり管４ｃは、潜熱蓄熱材１１の集合体８と入口側潜り堰２２との間に配置され、供給側配管４ｂと立ち上がり管４ｃとの接続部は、潜熱蓄熱材１１の集合体８と入口側潜り堰２２との間の床面近傍に設けられている。同様に、集合管４ｈと分岐管４ｆ、立ち上がり管４ｅは、潜熱蓄熱材１１の集合体８と出口側潜り堰２３との間に配置され、吸込み側配管４ａと立ち上がり管４ｅ
との接続部も、潜熱蓄熱材１１の集合体８と出口側潜り堰２３との間の床面近傍に設けられている。
【００２４】
したがって、上下方向に複数個設けられた分配管４ｇから流出した冷水は、潜熱蓄熱材１１の集合体８に流れｆinとして流入し、層状に配置された潜熱蓄熱材１１間を流れて、流れｆoutとして集合管４ｈに流入する。
【００２５】
次に、潜熱蓄熱材１１の集合体８の詳細を、図２を用いて説明する。潜熱蓄熱材１１の集合体８は、潜熱蓄熱材１１を幅方向および流れ方向にそれぞれ複数個並べて矩形状にし、この矩形状に並べた潜熱蓄熱材をさらに上下方向に複数層積層して形成される。潜熱蓄熱材１１は、例えば幅方向長さが２５ｃｍ程度、流れ方向長さが５０ｃｍ程度、上下方向厚さが５ｃｍ程度のプラスチック容器内に、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）水溶液を充填して形成されている。潜熱蓄熱材１１の溶液の融解温度は溶液濃度等を変化させることにより変更可能であり、例えば８℃に設定される。
【００２６】
箱型に形成された潜熱蓄熱材１１のパッケージの上表面の複数個所には、窪み１１ａが形成されており、上下に積層された他の潜熱蓄熱材１１のパッケージの下表面の複数個所に形成された突起１１ｂと係合するようになっている。上下に潜熱蓄熱材１１のパッケージを積層したときには窪み１１ａと突起１１ｂが係合するが、図２(ｂ)に示すように、突起１１ｂの方が窪み１１ａの深さよりも長いので、２つの潜熱蓄熱材間にはＸＨだけの隙間が形成される。また、潜熱蓄熱材１１は、隣り合う潜熱蓄熱材１１との間に、幅方向ではＸＷ、流れ方向にはＸＬだけの隙間を形成して、配設される。
【００２７】
すなわち図２に示すように、潜熱蓄熱材１１を流れ方向及び幅方向、上下方向にそれぞれ
複数個重ねることにより、潜熱蓄熱材１１の集合体８は形成される。ここで、各潜熱蓄熱材１１の周りには幅方向、流れ方向、高さ方向にそれぞれＸＷ、ＸＬ、ＸＨの隙間が形成されている。第２の循環路３を形成する供給側配管４ｂから立ち上がり管４及び制御バルブ４ｖ１〜４ｖ１０、分岐管４ｄ１〜４ｄ１０を介して、幅方向に延びる分配管４ｇ１〜４ｇ１０に供給された冷水Ｗａ２は、各潜熱蓄熱材１１に向けて層状に流れることが可能になる。
【００２８】
潜熱蓄熱材１１の集合体８の下流側には、各潜熱蓄熱材１１の周囲を流れてきた冷水を集合するために、上下方向に複数個集合管４ｈ１〜４ｈ１０を配置し、この集合管４ｈ１〜４ｈ１０に流入した冷水Ｗａ０を、分岐管４ｆ１〜４ｆ１０および立ち上がり管４ｅ、吸込み側配管４ａを介して回収する。分配管４ｇ１〜４ｇ１０と集合管４ｈ１〜４ｈ１０を潜熱蓄熱材１１の集合体８の上流側及び下流側に配置することにより、床面にほぼ平行な入口側流れｆinと出口側流れｆoutが形成される。
【００２９】
第２の循環路４を形成する分配管４ｇでは、例えば図３に示すように、幅方向の流れ分布が均一になるように、その軸方向に沿って複数の小孔４ｋ１(図３(ａ))を、または軸方向に沿って複数の長円孔４ｋ２(図３(ｂ))を、軸方向に延びるスリット状の隙間４ｋ３(図３(ｃ))を形成している。
【００３０】
次にこのように構成した本発明に係る蓄熱システムの動作および作用について、以下に説明する。図１に示すように、蓄熱槽２１には蓄熱材１１の集合体８が配設されており、この蓄熱材１１の集合体８の最上部よりも上面まで、冷水Ｗａ０が貯水されている。冷水Ｗａ０が蓄熱槽２１に貯槽されてはいるが、蓄冷を全て放熱して蓄冷量が全くない状態を初期状態とする。
【００３１】
蓄熱槽２１の冷熱がすべて使用された状態では、蓄熱槽２１内の冷水Ｗａ０の温度は、蓄熱材１１の融点、例えば８℃よりも高くなっている。夜間電力等を利用して、この状態から第１の循環路３に設けた冷水循環用ポンプ３１ａを起動する。それとともに、冷凍機２を起動する。このとき、必要な冷熱量が得られるように、冷凍機２の冷力と冷水循環用ポンプ３１ａの流量を制御する。
【００３２】
すなわち、冷凍機冷水入口温度計４０で測定される蓄熱槽２１の上部に形成された入口３ｄ部から冷凍機２に流入する冷水Ｗａ１の温度が８℃となっているときに、この冷水Ｗａ１を冷凍機２で冷却して、冷凍機出口温度計４１で測定される温度が５℃となるようにする。そして、この５℃の冷水を、蓄熱槽２１の下部に設けた出口３ｃから蓄熱槽２１内に供給する。
【００３３】
蓄熱槽２１に供給された蓄冷用冷水Ｗａ０は、入口側潜り堰２２を経ることにより蓄熱槽２１内に元々あった冷水を押し分けながら、最終的に上方に進む速度成分を含む流れとなって、蓄熱材２１の集合体８の前面に流入する。その後、蓄熱材１１間を流動しながら、蓄熱槽２１内部へと進んでいく。ここで、入口側潜り堰２２は、幅方向に蓄熱槽２１全体に設けられているので、冷凍機から供給された冷水が短絡経路で進むのを防止するとともに、供給された冷水に上方に進む速度成分を与える。
【００３４】
一方、蓄熱材１１の集合体８の背面側にも出口側潜り堰２３が蓄熱槽２１の幅方向全体にわたり設けられているから、蓄熱材１１の周りを流動した冷水は短絡経路を形成することなく、冷凍機入口配管３ａの入口３ｄ部に流入する。冷凍機３から供給された冷水は、この様に冷凍機２の出口側からの吐出圧と、冷凍機冷水用ポンプ３１ａによる入口側の吸込み圧により、流れを形成する。そして、蓄熱材１１の集合体８を通過する際は、上下方向に積層された蓄熱材１１間に隙間ＸＨが形成されていることから、この隙間ＸＨを案内流路として層状に流れる。層状に流れる冷水の流れは温度成層を形成し、上部側の流れほど冷水温度は高くなる。
【００３５】
冷凍機２から供給される冷水温度を５℃と設定したので、蓄熱材１１は冷凍機２から供給される冷水と熱交換して５℃程度まで冷却される。ここで、蓄熱材１１に充填した溶液は、たとえば塩化アンモニウム水溶液であり、その融解温度が８℃に設定されているので、蓄熱材１１が５℃まで冷却されると相変化して液相から固相に変化する。
【００３６】
ところで上述したように、冷凍機２の吐出圧及び冷凍機冷水用ポンプ３１ａの吸込み圧だけで温度成層を形成しようとすると、冷凍機冷水用ポンプ３１ａの流量を低下させる必要が生じる。もし、冷凍機冷水用ポンプ３１ａの流量を増大させると、蓄熱材１１部ではもはや温度成層が形成されなくなり冷水の流れは乱れ、熱交換効率が著しく低下する。
【００３７】
そこで、第２の冷水循環路４を、第１の冷水循環路３の内側に形成している。さらに、第２の循環路４は、上流側に立ち上がり管４ｃから上下方向複数個所で分岐した分岐管４ｄを設け、この分岐管４ｄに幅方向に一様流量分配が可能な分配管４ｇを設けたので、分配管４ｇからは上下方向にも幅方向にも分配された流れｆinを形成することが可能になる。
【００３８】
また、第２の冷水循環路４の下流側には、立ち上がり管４ｅから上下方向複数個所で分岐した分岐管４ｆを設け、この分岐管４ｆに幅方向に一様な流量吸込みが可能な集合管４ｈを設けているので、集合管４ｈに対して上下方向にも幅方向にも一様な流れｆoutを形成することが可能になる。
【００３９】
この第２の冷水循環路４は、蓄熱材１１間に形成した上下の隙間ＸＨと相まって、蓄熱材１１の周りを流れる冷水の流れが、層状の平面的な流れとなるのを助長する。したがって、第２の冷水循環路４を設けることにより、第１の循環路３で形成される流れをより温度成層を有する流れにできるとともに、蓄熱材１１と熱交換する冷水の流量自体を増加できる。これにより、蓄熱材１１と冷水の熱交換が促進され、短時間で蓄熱材１１に蓄冷される。
【００４０】
蓄熱槽２１から流出する冷水Ｗａ１の温度を検出する冷凍機冷水用入口温度計４０の出力と、蓄熱槽２１に流入する冷水の温度を検出する冷凍機冷水用出口温度計４１の出力の差が所定温度差以下になったら、図示しない制御装置が蓄熱材１１の内部の溶液が全て凝固したものと判断する。そして、冷凍機及び第１の循環路３及び第２の循環路４に設けた冷水循環用のポンプ３１ａ、３２ａを停止し、蓄冷動作が終了する。なお、この蓄冷動作中は、空調用冷水循環路５の空調用冷水ポンプ３３ａは停止しておく。蓄冷動作が終了したら、蓄熱槽２１内の冷水Ｗａ０の温度が融点温度以上まで上昇しないように、冷凍機２及びポンプ３１ａ、３２ａを制御する。
【００４１】
次に、空調負荷が増大して、蓄冷を空調に利用するときの動作を以下に説明する。冷熱が蓄熱材１１に十分に蓄冷されているときは、蓄冷材１１のパッケージ内の蓄冷材は凝固して固体となっている。そこで、空調用冷水循環路５中の空調用冷水ポンプ３３ａを起動し、蓄熱槽２１内の冷水Ｗａ０を冷水コイル６に空調用冷水Ｗａ３として供給する。その際、第２の冷水循環路４の冷水循環ポンプ３２ａも起動する。
【００４２】
ここで、冷水コイル６にはファン６ｄが設けられており、冷水コイル６内の熱交換器６ｃ内を流通する冷水と周囲空気７とを強制的に熱交換させて冷風を室内に送風する。冷水コイル６には図示しない温度調節手段も設けられており、ファン６ｄの送風量や温度調節手段の設定温度に設定する。そして、空調負荷等に基づいて図示しない制御装置が空調用冷水ポンプ３３ａを駆動するインバータ３３ｂの回転数を制御する。
【００４３】
蓄熱槽２１の下部から吸込まれた空調用冷水循環路５内の冷水Ｗａ３は、冷水コイル６で周囲空気７と熱交換して温度上昇し、コイル戻り側配管５ｂ内を流通して蓄熱槽２１の上部に戻される。この温度上昇した冷水コイル６からの戻り冷水は、温度成層を形成しながら、蓄熱材１１の集合体８を流通する。そして、蓄熱材１１を加熱する。蓄熱材１１パッケージ中の蓄熱材の温度が、融解温度以上に上昇すると蓄熱材は固相から液相に相変化する。
【００４４】
蓄熱材１１は液化するときに蓄熱槽２１に貯水されている冷水Ｗａ０から融解熱を吸熱するので、蓄熱槽２１内の冷水Ｗａ０は水温が低下する。これにより、蓄熱槽２１内の冷水Ｗａ０は、蓄熱材１１の融点温度程度の水温に保持される。なお、上述した通り、蓄熱材１１に相変化を効率よく生じさせるために、第２の冷水循環路４に設けた冷水循環用ポンプ３２ａの流量をインバータ３２ｂで制御して、蓄熱材１１の周りの冷水流れを、平面的に流れる温度成層を有する流れにする。空調用冷水循環路５の冷水コイル６に流入する冷水Ｗａ３の温度を検出する空調用冷水入口温度計４３の出力と、冷水コイルの出口温度を検出する空調用冷水出口温度計４４の出力との差が所定値以下になったら、蓄熱槽２１内の蓄熱材１１が全て液化したものと制御装置が判断して、第２の冷水循環路４および空調用冷水循環路５に設けたポンプ３２ａ、３２ｂを停止する。
【００４５】
本実施例によれば、蓄熱材の潜熱を有効に利用できるので、空調負荷の増大に対応できるとともに、第２の冷水循環路を蓄熱時および放熱時のいずれにも使用して、蓄熱材の周りの流れを温度成層を有する流れとし、しかもその流量を従来に比べ高めることができるので、蓄熱時間を短縮できる。それとともに、大きな空調負荷にも対応できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…蓄熱システム、２…冷凍機、２ａ…入口側、２ｂ…出口側、３…第１の冷水循環路、３ａ…冷凍機入口配管、３ｂ…冷凍機出口配管、３ｃ…出口、３ｄ…入口、４…第２の冷水循環路、４ａ…吸込み側配管、４ｂ…供給側配管、４ｃ…立ち上がり管、４ｄ〜４ｄ１０…分岐管、４ｅ…立ち上がり管、４ｆ〜４ｆ１０…分岐管、４ｇ〜４ｇ１０…分配管、４ｈ〜４ｈ１０…集合管、４ｖ〜４ｖ１０…制御バルブ、５…空調用冷水循環路、５ａ…コイル入口側配管、５ｂ…コイル戻り側配管、６…冷水コイル、６ａ…入口側、６ｂ…出口側、６ｃ…熱交換器、６ｄ…ファン、７…(周囲)空気、１１…潜熱蓄熱材(パッケージ)１１ａ…窪み、１１ｂ…突起、２１…蓄熱槽、２２…潜り堰、２２ａ、２２ｂ…入口側潜り堰板、２３…潜り堰、２３ａ、２３ｂ…出口側潜り堰板、３１ａ…冷凍機冷水用ポンプ、３１ｂ…インバータ、３２ａ…冷水循環用ポンプ、３２ｂ…インバータ、３３ａ…空調用冷水ポンプ、３３ｂ…インバータ、４０…冷凍機冷水入口温度計、４１…冷凍機冷水出口温度計、４２…循環冷水温度計、４３…空調冷水入口温度計、４４…空調冷水出口温度計、４５ａ、４５ｂ…周囲温度計、ｆin、ｆout…流れ、ｇ１〜ｇ４…隙間、Ｗａ０〜Ｗａ３…冷水、ＸＨ、ＸＬ、ＸＷ…間隔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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