(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、
冷媒を圧縮する第１圧縮機と、
前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、
冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮し、前記第１貯留部に冷媒を貯留する第２圧縮機と、
を備え、
前記第１貯留部は、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発し前記第２圧縮機で圧縮された冷媒を貯留し、又は、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給する冷凍システム。
【請求項２】
冷媒を一時的に貯留する第２貯留部を更に備え、
前記第２貯留部は、前記第１膨張部で膨張した冷媒を貯留し、前記第２貯留部で貯留された冷媒を前記蒸発器へ供給し、前記蒸発器で蒸発した冷媒を貯留し、かつ、前記第２貯留部で貯留された冷媒を前記第１圧縮機に供給する請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記蒸発器で蒸発した冷媒を膨張させ、膨張した冷媒を前記第２貯留部に供給する第２膨張部を更に備える請求項２に記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記第１膨張部は、膨張タービンであり、前記膨張タービンの回転軸が発電機の回転軸と接続される請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍システム。
【請求項５】
冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、
冷媒を圧縮する第１圧縮機と、
前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、
冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮し、前記第１貯留部に冷媒を貯留する第２圧縮機と、
を備える冷凍システムの運転方法であって、
前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発し前記第２圧縮機で圧縮された冷媒を前記第１貯留部に貯留するステップと、
前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給するステップと、
を含む冷凍システムの運転方法。
【請求項６】
冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、
冷媒を圧縮する第１圧縮機と、
前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、
冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮し、前記第１貯留部に冷媒を貯留する第２圧縮機と、
を備え、
前記第１貯留部は、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発し前記第２圧縮機で圧縮された冷媒を貯留し、又は、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給する冷凍システムの設計方法であって、
前記冷却対象の熱負荷の変動を取得するステップと、
取得した前記熱負荷の変動に基づいて、前記第１貯留部の容量を決定するステップと、
を含む冷凍システムの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍システム、冷凍システムの運転方法及び冷凍システムの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルによる冷凍機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などの容量によって、冷凍能力の大小が決定される。冷凍機の冷凍能力（設備容量）を決定する際、冷却対象の熱需要を満たすように、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などの容量が設定されることが一般的である。
【０００３】
下記の特許文献１では、昼間等のピーク電力発生時等に復水器等に供給する冷却水の低温化等を可能とし、発電効率を向上させるため、夜間や休日などの余剰な電気力や熱エネルギー用いて低温媒体の形で冷熱を貯蔵する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６４８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷凍機の冷凍能力を決定するために用いられる熱負荷の最大値は、冷却対象を冷却前の状態から冷却された状態にするまでの冷却開始時の値である。すなわち、熱負荷の最大値は、冷却運転時の熱負荷に、冷却対象の熱容量を加算した値である。そのため、冷却対象が冷却されている定常状態では、冷却対象の熱負荷に対する冷凍能力があれば十分であるため、冷凍機の設備容量は、過剰となる。
【０００６】
また、冷凍機の構成要素である圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器は、急速に変動する需要と供給のマッチングに対処することが困難であり、さらに、急速な起動に対応できない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、圧縮した冷媒を凝縮器に供給する圧縮機の容量を低減することが可能な冷凍システム、冷凍システムの運転方法及び冷凍システムの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍システム、冷凍システムの運転方法及び冷凍システムの設計方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の参考例に係る冷凍システムは、冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、冷媒を圧縮する第１圧縮機と、前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、前記第１貯留部は、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発した冷媒を貯留し、又は、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給する。
【０００９】
この構成によれば、たとえば、冷却対象の熱負荷が低いとき、第１貯留部に冷媒を貯留し、冷却対象の熱負荷が高いとき、貯留された冷媒を凝縮器へ供給する。すなわち、冷却対象の熱負荷が高いときは、第１貯留部で貯留される冷媒が利用される。したがって、冷凍システムの第１圧縮機は、第１貯留部で貯留される冷媒を利用しない場合に比べ、小さくすることができる。
【００１０】
上記参考例において、前記第１貯留部は、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発した後、前記第１圧縮機で圧縮された冷媒を貯留する。
【００１１】
この構成によれば、凝縮器側への冷媒の循環と、第１貯留部への冷媒の貯留は、第１圧縮部によって行われる。
【００１２】
本発明に係る冷凍システムは、冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、冷媒を圧縮する第１圧縮機と、前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮し、前記第１貯留部に冷媒を貯留する第２圧縮機とを備え、前記第１貯留部は、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発し前記第２圧縮機で圧縮された冷媒を貯留し、又は、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給する。
【００１３】
この構成によれば、第１貯留部に冷媒を貯留する際、第１圧縮機ではなく、第２圧縮機を用いることができ、第１圧縮機の容量を低減することができる。
【００１４】
上記発明において、冷媒を一時的に貯留する第２貯留部を更に備え、前記第２貯留部は、前記第１膨張部で膨張した冷媒を貯留し、前記第２貯留部で貯留された冷媒を前記蒸発器へ供給し、前記蒸発器で蒸発した冷媒を貯留し、かつ、前記第２貯留部で貯留された冷媒を前記第１圧縮機に供給する。
【００１５】
この構成によれば、第２貯留部に冷媒を貯留でき、蒸発器及び第１圧縮機へ貯留された冷媒を供給できることから、冷却対象の熱負荷の変動に応じて、貯留された冷媒を用いたり、第２貯留部に冷媒を貯留したりすることができる。また、冷却対象の熱負荷が定常運転時よりも急速に過大になったときに対応でき、貯留された冷媒がないときよりも短時間に起動する、すなわち急速起動することができる。
【００１６】
上記発明において、前記蒸発器で蒸発した冷媒を膨張させ、膨張した冷媒を前記第２貯留部に供給する第２膨張部を更に備える。
【００１７】
この構成によれば、第２膨張部によって、第２膨張部を通過した冷媒をフラッシュし、断熱膨張させる。その結果、第２貯留部の温度を低下させることができる。
【００１８】
上記発明において、前記第１膨張部は、膨張タービンであり、前記膨張タービンの回転軸が発電機の回転軸と接続される。
【００１９】
この構成によれば、冷媒が膨張タービンを通過することによって、膨張タービンの回転軸が回転し、その回転力によって発電機が発電する。
【００２０】
本発明に係る冷凍システムの運転方法は、冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、冷媒を圧縮する第１圧縮機と、前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮し、前記第１貯留部に冷媒を貯留する第２圧縮機とを備える冷凍システムの運転方法であって、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発し前記第２圧縮機で圧縮された冷媒を前記第１貯留部に貯留するステップと、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給するステップとを含む。
【００２１】
本発明に係る冷凍システムの設計方法は、冷媒を一時的に貯留する第１貯留部と、冷媒を圧縮する第１圧縮機と、前記第１貯留部に貯留された冷媒を前記第１圧縮機で圧縮された冷媒とともに、凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張部と、冷却対象と熱交換し、前記第１膨張部で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮し、前記第１貯留部に冷媒を貯留する第２圧縮機とを備え、前記第１貯留部は、前記冷却対象の熱負荷に応じて、前記蒸発器で蒸発し前記第２圧縮機で圧縮された冷媒を貯留し、又は、前記第１貯留部で貯留された冷媒を前記凝縮器へ供給する冷凍システムの設計方法であって、前記冷却対象の熱負荷の変動を取得するステップと、取得した前記熱負荷の変動に基づいて、前記第１貯留部の容量を決定するステップとを含む。
【００２２】
この構成によれば、冷却対象の熱負荷が低い期間に、第１貯留部に冷媒を貯留し、冷却対象の熱負荷が高い期間に、貯留された冷媒を全て凝縮器へ供給するように、第１貯留部の容量を決定できる。その結果、冷凍システムの第１圧縮機、凝縮器及び第１膨張部の容量を小さくするとともに、第１貯留部も適正な容量とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、圧縮した冷媒を凝縮器に供給する圧縮機の容量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の参考実施形態に係る冷凍システムを示す構成図である。
【図２】本発明の参考実施形態に係る冷凍システムにおける熱負荷と時間の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る冷凍システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［参考実施形態］
本発明の参考実施形態に係る冷凍システム１は、例えば空気調和装置、冷凍装置などに適用される。
【００２６】
本実施形態に係る冷凍システム１は、図１に示すように、圧縮機３と、凝縮器５と、膨張弁６と、蒸発器７と、第１タンク８を備える。圧縮機３と、凝縮器５と、膨張弁６と、蒸発器７は、配管によって接続され、冷凍サイクルが構成される。冷凍サイクルを循環する冷媒は、例えば窒素などである。
【００２７】
圧縮機３は、例えば電動モータ４によって駆動され、吸入する冷媒を圧縮して液化し、圧縮された冷媒を吐出する。圧縮機３の吐出側は、配管Ｌ１，Ｌ２によって、凝縮器５と第１タンク８のそれぞれに接続される。圧縮機３で圧縮された冷媒は、凝縮器５に供給される。また、低負荷時において、圧縮機３で圧縮された冷媒は、凝縮器５に加えて、第１タンク８にも供給される。
【００２８】
凝縮器５は、冷媒を例えば冷却水によって冷却し、冷媒を凝縮させる。冷媒と熱交換する冷却水は、冷凍システム１の外部の水を冷熱源とし、冷却水ポンプ２１と冷却器２２を有する冷却水用循環回路を循環する。冷却水用循環回路の冷却器２２は、冷却用水ポンプ２３によって供給される冷凍システム１の外部の水によって、冷却水用循環回路の冷却水を冷却する。凝縮器５には、圧縮機３から冷媒が供給される。また、冷却対象の熱負荷が高いとき、すなわち、高負荷時において、凝縮器５には、圧縮機３に加えて、第１タンク８からも冷媒が供給される。
凝縮器５で凝縮された冷媒は、膨張弁６へ供給される。
【００２９】
膨張弁６は、凝縮器５で凝縮した冷媒を膨張させる。膨張弁６で膨張した冷媒は、蒸発器７に供給される。なお、凝縮器５と膨張弁６の間には、予冷器９が設けられてもよい。予冷器９では、凝縮器５で凝縮した冷媒と、蒸発器７で蒸発した冷媒とが熱交換し、蒸発器７で蒸発した冷媒が圧縮機３に吸入される前に冷却される。
【００３０】
蒸発器７は、冷却対象となる負荷側に位置し、冷却対象と熱交換する。蒸発器７は、膨張弁６で膨張した冷媒を蒸発させる。蒸発器７で蒸発した冷媒は、圧縮機３へ供給される。また、高負荷時において、蒸発器７で蒸発し予冷器９を通過した冷媒は、圧縮機３に加えて、第１タンク８にも供給される。
【００３１】
第１タンク８は、冷媒が一時的に貯留される。第１タンク８は、圧縮機３の吸入側に接続された配管Ｌ３から分岐された配管Ｌ４に接続され、かつ、圧縮機３の吐出側の配管Ｌ１に合流される配管Ｌ２に接続される。
【００３２】
冷却対象の熱負荷が低いとき、すなわち、低負荷時において、圧縮機３で液化された冷媒が、圧縮機３の吐出側から、配管Ｌ１，Ｌ２を介して第１タンク８に貯留される。このとき、第１タンク８内の冷媒ガスは、第１タンク８から、配管Ｌ４，Ｌ３を介して圧縮機３の吸入側へ供給される。
【００３３】
また、冷却対象の熱負荷が高いとき、すなわち、高負荷時において、第１タンク８に貯留された冷媒が、配管Ｌ１を介して凝縮器５へ供給される。このとき、蒸発器７で蒸発した冷媒は、配管Ｌ３を介して圧縮機３の吸入側に供給されつつ、配管Ｌ３，Ｌ４を介して第１タンク８にも供給される。
【００３４】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る冷凍システム１の動作について説明する。
まず、冷凍システム１によって冷却対象を冷却させる前に、圧縮機３によって圧縮された冷媒を第１タンク８に貯留しておく。
【００３５】
第１タンク８への冷媒の貯留が完了した後、負荷側に冷却対象を準備して、冷却対象の冷却を開始する。
このとき、配管Ｌ２を介して第１タンク８から冷媒ガスが取り出され、第１タンク８から取り出された冷媒ガスは、配管Ｌ１を介して圧縮機３から供給される冷媒ガスとともに、凝縮器５へ供給される。
【００３６】
これにより、冷媒回路を循環する冷媒量が増大し、冷凍システム１の冷凍能力が高められる。なお、このとき、負荷側から圧縮機３側へ供給される冷媒ガスの一部は、配管Ｌ３，Ｌ４を介して第１タンク８に供給される。
【００３７】
冷媒ガスを第１タンク８から取り出しながら、負荷側の冷却を継続することで、冷却対象の熱負荷が低下していく。
【００３８】
そして、熱負荷が冷媒システムの設備容量よりも低くなったとき、第１タンク８からの冷媒ガスの取り出しを停止し、配管Ｌ１，Ｌ２を介して圧縮機３で圧縮された冷媒を第１タンク８に貯留していく。このとき、第１タンク８内の冷媒ガスは、配管Ｌ４を介して第１タンク８から圧縮機３へ供給される。
第１タンク８に圧縮された冷媒が貯留されることによって、負荷側が高負荷になったときに備えることができる。
【００３９】
冷凍システム１の運転が停止され、熱負荷が冷媒システムの設備容量よりも高くなったとき、第１タンク８への圧縮された冷媒の貯留を停止する。その後、上述と同様に、第１タンク８からの冷媒ガスの取り出しを開始する。
【００４０】
［第１実施形態］
本実施形態に係る冷凍システム２は、圧縮機３と、凝縮器５と、膨張弁６と、蒸発器７と、回収圧縮機１０と、第１タンク８と、第２タンク１２と、膨張弁１３を備える。圧縮機３と、凝縮器５と、膨張弁６と、蒸発器７は、配管によって接続され、冷凍サイクルが構成される。冷凍サイクルを循環する冷媒は、例えば窒素などである。
【００４１】
圧縮機３は、例えば電動モータ４によって駆動され、吸入する冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒を吐出する。圧縮機３で圧縮された冷媒は、配管Ｌ１を介して凝縮器５に供給される。
凝縮器５は、冷媒を例えば冷却水によって冷却し、冷媒を凝縮させる。冷媒と熱交換する冷却水は、冷凍システム２の外部の水を冷熱源とし、冷却水ポンプ２１と冷却器２２を有する冷却水用循環回路を循環する。冷却水用循環回路の冷却器２２は、冷却用水ポンプ２３によって供給される冷凍システム２の外部の水によって、冷却水用循環回路の冷却水を冷却する。凝縮器５には、圧縮機３から冷媒が供給される。また、冷却対象の熱負荷が高いとき、すなわち、高負荷時において、凝縮器５には、圧縮機３に加えて、第１タンク８からも冷媒が供給される。
凝縮器５で凝縮された冷媒は、膨張弁６へ供給される。
【００４２】
膨張弁６は、凝縮器５で凝縮した冷媒を膨張させる。膨張弁６で膨張した冷媒は、第２タンク１２へ供給された後、供給ポンプ２４によって蒸発器７に供給される。なお、凝縮器５と膨張弁６の間には、予冷器９が設けられてもよい。予冷器９では、凝縮器５で凝縮した冷媒と、蒸発器７で蒸発した冷媒とが熱交換し、蒸発器７で蒸発した冷媒が圧縮機３に吸入される前に冷却される。
【００４３】
蒸発器７は、冷却対象となる負荷側に位置し、冷却対象と熱交換する。蒸発器７は、膨張弁６で膨張し、第２タンク１２に貯留された冷媒を蒸発させる。蒸発器７で蒸発した冷媒は、第２タンク１２へ供給された後、圧縮機３へ供給される。また、蒸発器７で蒸発した冷媒は、圧縮機３に加えて、回収圧縮機１０を介して第１タンク８にも供給される。
【００４４】
回収圧縮機１０は、例えば電動モータ１１によって駆動され、吸入する冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒を吐出する。回収圧縮機１０は、予冷器９と圧縮機３を結ぶ配管Ｌ３から分岐され、第１タンク８に接続された配管Ｌ４に設けられる。蒸発器７から供給され、回収圧縮機１０で圧縮された冷媒は、第１タンク８に供給される。
【００４５】
第１タンク８は、冷媒が一時的に貯留される。第１タンク８は、圧縮機３の吸入側の配管Ｌ３から分岐された配管Ｌ４に接続され、かつ、圧縮機３の吐出側の配管Ｌ１に合流される配管Ｌ２に接続される。
【００４６】
冷却対象の熱負荷が低いとき、すなわち、低負荷時において、回収圧縮機１０で圧縮された冷媒は、配管Ｌ４を介して回収圧縮機１０の吐出側から第１タンク８に貯留される。このとき、第１タンク８内の冷媒ガスは、配管Ｌ２を介して第１タンク８から圧縮機３の吐出側へ供給される。
【００４７】
また、冷却対象の熱負荷が高いとき、すなわち、高負荷時において、第１タンク８に貯留された冷媒が、配管Ｌ２，Ｌ１を介して凝縮器５へ供給される。このとき、蒸発器７で蒸発した冷媒は、配管Ｌ３を介して圧縮機３の吸入側に供給されつつ、配管Ｌ３，Ｌ４を介して、回収圧縮機１０を通過し、第１タンク８にも供給される。
【００４８】
第２タンク１２は、冷媒が一時的に貯留される。第２タンク１２の壁部は、例えば真空断熱され、熱伝導が低減されている。第２タンク１２は、膨張弁６の出口側に接続される配管と、蒸発器７の入口側に接続される配管と、蒸発器７の出口側に接続される配管と、圧縮機３の吸入側に接続される配管にそれぞれ接続される。
【００４９】
第２タンク１２は、膨張弁６で膨張した冷媒を貯留し、第２タンク１２で貯留された冷媒を蒸発器７へ供給する。また、蒸発器７で蒸発した冷媒を貯留し、第２タンク１２で貯留された冷媒を圧縮機３に供給する。
【００５０】
蒸発器７の出口側と第２タンク１２を結ぶ配管には、膨張弁１３が設置される。膨張弁１３は、蒸発器７から供給される冷媒を膨張させる。これにより、冷媒が断熱膨張し、第２タンク１２内の温度を低下させることができる。
【００５１】
次に、本実施形態に係る冷凍システム２の動作について説明する。
まず、冷凍システム２によって冷却対象を冷却させる前に、回収圧縮機１０によって圧縮された第１タンク８に冷媒を貯留しておく。
【００５２】
第１タンク８への冷媒の貯留が完了した後、負荷側に冷却対象を準備して、冷却対象の冷却を開始する。
このとき、配管Ｌ２を介して第１タンク８から冷媒ガスが取り出され、第１タンク８から取り出された冷媒ガスは、配管Ｌ１を介して圧縮機３から供給される冷媒ガスとともに、凝縮器５へ供給される。
【００５３】
これにより、冷媒回路を循環する冷媒量が増大し、冷凍システム２の冷凍能力が高められる。また、圧縮機３の容量を小さくしたまま、冷凍システム２の冷媒の循環量を増大させ、かつ、冷凍能力を向上させることができる。なお、このとき、負荷側から圧縮機３側へ供給される冷媒ガスの一部は、配管Ｌ３，Ｌ４を介して分岐して第１タンク８に供給される。
【００５４】
冷媒ガスを第１タンク８から取り出しながら、負荷側の冷却を継続することで、冷却対象の熱負荷が低下していく。
【００５５】
そして、熱負荷が冷媒システムの設備容量よりも低くなったとき、第１タンク８からの冷媒ガスの取り出しを停止し、回収圧縮機１０で圧縮された冷媒を、配管Ｌ４を介して第１タンク８に貯留していく。
第１タンク８に液化した冷媒が貯留されることによって、負荷側が高負荷になったときに備えることができる。
【００５６】
冷凍システム２の運転が停止され、熱負荷が冷媒システムの設備容量よりも高くなったとき、第１タンク８への圧縮された冷媒の貯留を停止する。その後、上述と同様に、第１タンク８からの冷媒ガスの取り出しを開始する。
【００５７】
また、第２タンク１２が設けられる場合、負荷側が低負荷となったり、負荷が急に低下したとき、圧縮された冷媒が第２タンク１２に貯留される。一方、負荷側が高負荷となったり、負荷が急に上昇したとき、第２タンク１２から冷媒ガスが取り出される。
これにより、熱負荷変動への対応が可能となる。また、第２タンク１２に貯蔵された冷媒によって、過大な熱負荷への対応が可能となるため、冷凍システム２の設備容量の適正化を図ることができる。さらに、第２タンクに貯蔵された冷媒によって、急速な起動も可能である。
【００５８】
次に、本実施形態に係る冷凍システム１，２の設計方法について説明する。
冷却対象となる熱負荷の経時変化を取得する。熱負荷の経時変化は、例えば、負荷が高負荷の時間帯と低負荷の時間帯に分けられる。
次に、第１タンク８の蓄熱容量と、冷凍システム１，２の圧縮機３等の設備容量を決定する。具体的には、負荷が高負荷であるときは、第１タンク８と圧縮機３等からなる冷凍システム１，２によって、負荷を負担する。一方、負荷が低負荷であるときは、圧縮機３等からなる冷凍システム１，２によって負荷を負担し、冷凍システム１，２の設備容量の余剰分は、第１タンク８に貯留する冷媒の生成に使用する。
したがって、高負荷の時間帯において第１タンク８から取り出される冷媒の蓄熱容量と、低負荷の時間帯において生成され蓄熱される冷媒の蓄熱容量が等しくなるように、冷凍システム１，２の設備容量が決定される。
【００５９】
なお、上記実施形態では、凝縮器５で凝縮した冷媒を膨張させるため、膨張弁６が用いられる場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、膨張弁６の代わりに膨張タービンが設置されてもよい。膨張タービンは、回転軸を介して、発電機の回転軸と接続される。膨張タービンは、冷媒が通過することによってブレード及び回転軸が回転し、発電機は、膨張タービンの回転力によって発電する。
【００６０】
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、上記の参考実施形態において、第１実施形態で説明した第２タンク１２、膨張弁１３、供給ポンプ２４を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１，２  冷凍システム
３  圧縮機（第１圧縮機）
４，１１  電動モータ
５  凝縮器
６  膨張弁（第１膨張部）
７  蒸発器
８  第１タンク（第１貯留部）
９  予冷器
１０  回収圧縮機
１２  第２タンク（第２貯留部）
１３  膨張弁（第２膨張部）
２１  冷却水ポンプ
２２  冷却器
２３  冷却用水ポンプ
２４  供給ポンプ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  配管
【図１】
0006495053.tif 000002
【図２】
0006495053.tif 000003
【図３】
0006495053.tif 000004