(57)【要約】【課題】蓄熱運転中に空調負荷対応時の凍結の防止及び製氷量減少の防止を図った氷蓄熱式熱源機装置を提供する。【解決手段】ブラインを冷却する熱源機と前記熱源機により夜間にブラインを冷却し製氷を行う製氷用熱交換器と、この熱交換器を内蔵する蓄熱槽と、蓄熱槽及び熱源機により冷却されたブライン温度及び流量を制御する制御手段及びブライン−水熱交換器を具備し、製氷運転中においてブライン−水熱交換器での製氷運転中においてブライン−水熱交換器へのブライン温度及び流量を制御する冷水凍結を防止する手段と、製氷運転中に空調負荷対応運転を行うために、ブライン−水熱交換器ヘブラインを導くためのブラインポンプを備えており、且つ製氷運転中に空調負荷対応運転時に負荷増加等に対応するために必要な熱容量に制御する手段を備えている氷蓄熱式熱源機装置およびその制御方法。【選択図】図１
2008224155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラインを冷却する熱源機と、前記熱源機により冷却されたブラインにより製氷を行う製氷用熱交換器と、この熱交換器を内蔵する蓄熱槽と、前記ブラインと水との熱交換を行うブライン−水熱交換器と、前記ブラインの温度および流量を制御する制御手段とを有し、製氷運転中においてブライン−水熱交換器での冷水凍結を防止する手段を備えたことを特徴とする氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項２】
前記冷水凍結を防止する手段は、製氷運転中においてブライン−水熱交換器へのブラインの温度及び流量を制御する手段であることを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項３】
製氷運転中に空調負荷対応運転を行うために、ブライン−水熱交換器ヘブラインを導くためのブラインポンプを備えていることを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項４】
製氷運転中に空調負荷対応運転時に負荷増加等に対応するために必要な熱源機容量に制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項５】
熱源機を複数台組み合わせた氷蓄熱式熱源機装置であって、空調負荷の変動に応じて熱源機の運転台数及びブラインポンプの運転台数を切り換える手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項６】
熱源機を複数台組み合わせた氷蓄熱式熱源機装置であって、空調負荷の変動に応じて熱源機の各圧縮機の能力制御をするインバータを備えたことを特徴とする請求項５に記載の氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項７】
熱源機を複数台組み合わせた氷蓄熱式熱源機装置であって、空調負荷の変動に応じて熱源機の各圧縮機の能力制御をするインバータと、またブラインポンプの流量制御をするインバータとを備え、且つ、各熱源機の空気側熱交換器に散水装置を設けたことを特徴とする請求項５に記載の氷蓄熱式熱源機装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至４に記載の氷蓄熱式熱源機装置における制御方法であって、製氷運転中に空調負荷対応運転を行う場合、熱源機、ブラインポンプを運転することによりブラインを冷却し、制御弁（１０、１５）を開、制御弁（１１）を閉とし、温度センサ（１２）により検知した温度により制御弁（８、９）を制御する運転を行い、このとき、温度センサ（１２）の検知温度が、一定温度とならないように制御弁（８、９）を開閉制御することにより、ブライン−水熱交換器へ流入するブライン温度の低下による冷水の凍結防止し、且つ、製氷運転中に空調負荷対応運転を行う場合、温度センサ（１４）の検知温度が通常の製氷運転時と同等となるように、熱源機の冷却能力を増加させ、製氷量減少の発生を防止することを特徴とする氷蓄熱式熱源機装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷蓄熱式熱源機装置（以下、本装置という）、特に、蓄熱運転中において空調負荷対応時の凍結防止及び製氷量減少を防止する本装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、氷蓄熱式熱源装置の製氷運転中においてブライン−水熱交換器への冷媒温度低下を検知し、ユニットを停止させることによるブライン−水熱交換器の凍結を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、バイパス配管の設置による氷蓄熱式熱源装置の製氷運転中の空調負荷対応時の蓄熱槽へのブライン温度上昇を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平０５−８３２８号公報
【特許文献２】特開平１０−３８３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、氷蓄熱式熱源装置の製氷運転中の凍結防止方法が提案されているが、製氷運転中の空調負荷対応については考慮されていない問題点があった。
また、上記特許文献２では、氷蓄熱式熱源装置の製氷運転中における空調負荷対応時の蓄熱槽へのブライン温度上昇を防止する方法が提案されているが、空調負荷対応による負荷増大による熱源機冷却能力不足分の蓄熱量減少が発生するという問題点があった。
また、０℃以下の冷媒がブライン−水熱交換器へそのまま流入するため、運転状態によっては製氷運転中にブライン−水熱交換器にて冷水が凍結する可能性があった。
【０００５】
本発明の目的は、第１に本装置の製氷運転中において空調負荷対応運転を行った場合にブライン−水熱交換器での凍結発生の防止を図る手段を提供するところにあり、また第２に本装置の製氷運転中において空調負荷対応運転を行った湯合に製氷量の減少発生の防止を図る手段を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る本装置は、
１）ブラインを冷却する熱源機と前記熱源機により夜間にブラインを冷却し製氷を行う製氷用熱交換器と、この熱交換器を内蔵する蓄熱槽と、蓄熱槽及び熱源機により冷却されたブライン温度及び流量を制御する制御手段及びブライン−水熱交換器を具備し、製氷運転中においてブライン−水熱交換器での冷水凍結を防止する手段を備えたものであり、
２）上述の１）において、前記冷水凍結を防止する手段を、製氷運転中においてブライン−水熱交換器へのブライン温度及び流量を制御する手段を備えたものとし、
３）上述の１）において、製氷運転中に空調負荷対応運転を行うために、ブライン−水熱交換器ヘブラインを導くためのブラインポンプを備えたものであり、
４）上述の１）において、製氷運転中に空調負荷対応運転時に負荷増加等に対応するために必要な熱源機容量に制御する手段を備えたものである。
【０００７】
また、本発明に係る本装置は、
５）上述の１）〜４）の熱源機を複数台組み合わせた氷蓄熱式熱源機装置であって、空調負荷の変動に応じて熱源機の運転台数及びブラインポンプの運転台数を切り換える手段を有するものであり、
６）上述の５）において、空調負荷の変動に応じて熱源機の各圧縮機の能力制御をするインバータを備えたものであり、
７）上述の５）において、空調負荷の変動に応じて熱源機の各圧縮機の能力制御をするインバータと、またブラインポンプの流量制御をするインバータとを備え、且つ、各熱源機の空気側熱交換器に散水装置を設けたものである。
【０００８】
さらに本発明に係る本装置の制御方法は、
８）上述１）〜４）に記載の本装置において、製氷運転中に空調負荷対応運転を行う場合、熱源機、ブラインポンプを運転することによりブラインを冷却し、制御弁（１０、１５）を開、制御弁（１１）を閉とし、温度センサ（１２）により検知した温度により制御弁（８、９）を制御する運転を行い、このとき、温度センサ（１２）の検知温度が、一定温度とならないように制御弁（８、９）を開閉制御することにより、ブライン−水熱交換器へ流入するブライン温度の低下による冷水の凍結防止し、且つ、製氷運転中に空調負荷対応運転を行う場合、温度センサ（１４）の検知温度が通常の製氷運転時と同等となるように、熱源機の冷却能力を増加させ、製氷量減少の発生を防止する制御方法である。
【０００９】
すなわち、本発明に係る本装置は、ブライン−水熱交換器へのブライン流入部およびバイパス配管に制御弁を設置し、また、ブライン−水熱交換器へのブライン流入部へ温度センサを設置することにより、ブライン−水熱交換器へ流入するブライン温度の制御を行うものである。
また、製氷運転時の空調負荷対応時にブライン−水熱交換器ヘブラインを流すためのポンプを設置するものであり、また、氷蓄熱式熱源装置の熱源機の運転能力を制御することにより、製氷運転時の氷蓄熱式熱源装置の冷却能力の制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１０】
製氷運転中に空調負荷対応を行う場合、ブライン−水熱交換器への流入温度を一定温度以上に制御することにより、製氷運転中において空調負荷対応運転時の冷水の凍結防止が図れる。
また、製氷運転中に空調負荷対応を行う場合、空調負荷に応じて熱源機の運転能力を制御することにより、蓄熱量の確保が可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施の形態１］
図１は、本装置を利用した実施の形態１の概略構成図である。
図１に示すように、熱源機１、ブライン−水熱交換器２、氷蓄熱槽３、製氷用熱交換器４、ブラインポンプ５、ブラインポンプ６、制御７、制御弁８、制御弁９、制御弁１０、温度センサ１２、温度センサ１３、温度センサ１４及び制御装置Ａから構成されている。
制御弁８、９及び制御弁１０、１１は３方弁により構成されてもよい。
温度センサ１２及びブラインポンプ６は、ブライン−水熱交換器の上流側に設置され、温度センサ１２の上流側に制御弁８および制御弁９が設置されている。
また、温度センサ１４は、熱源機１の下流側に設置されている。
さらに、制御装置Ａは、図示の信号線で示すように、制御弁８、９及び温度センサ１２、１３、１４、熱源機１、及びブラインポンプ５、６と接続されている。
【００１２】
次に本装置の動作について説明する。
通常の空調運転時は、ブラインポンプ５を運転し、制御弁１４、１５を閉、制御弁９を開、制御弁１０、１１を制御し、温度センサ１３の温度制御を行い空調負荷に対応する運転を行う。
また、空調負荷が増加し、温度センサ13の温度が上昇した場合には、熱源機１を運転することによりブラインの冷却を行い、温度センサ１３の温度が目標温度となるように運転される。
【００１３】
通常の製氷運転時には、熱源機１、ブラインポンプ５を運転することによりブラインを冷却し、制御弁１０、１５を開、制御弁９、１１を閉とし、冷却されたブラインが全量製氷用熱交換器４を通過するような回路にて運転を行い、蓄熱槽３内の水と熱交換を行うことにより蓄熱槽３内の水は凍結し氷として蓄熱される。
また、熱源機１、ブラインポンプ５は、制御装置Ａにより熱源機冷却能力及びブライン流量が制御された運転を行う。
【００１４】
製氷運転中に空調負荷対応運転を行う場合には、熱源機１、ブラインポンプ５、６を運転することによりブラインを冷却し、制御弁１０、１５を開、制御弁１１を閉とし、温度センサ１２により検知した温度により制御弁８、９を制御する運転を行う。
このとき、温度センサ１２の検知温度が、一定温度（例えば０℃以下）とならないように制御弁８、９を開閉制御することにより、ブライン−水熱交換器へ流入するブライン温度の低下による冷水の凍結防止を行う。
また、温度センサ１３の検知温度が設定された目標温度になるように、ブラインポンプ６にてブライン流量及び制御弁８、９の開閉制御を行う。
【００１５】
また、製氷運転中に空調負荷対応運転を行う場合には、温度センサ１４の検知温度が通常の製氷運転時と同等となるように、熱源機１の冷却能力を増加させ、製氷量減少の発生を防止する。
冷却能力の増加は、インバータ等で圧縮機の回転数を増加させることにより行う。
【００１６】
［実施の形態２］
図２は、本装置を利用した場合の実施の形態２の概略構成図である。
図２に示すように、１１０、２１０、３１０は熱源機を示し、例えば４０馬力相当の熱源機を３台組み合わせることで１２０馬力相当の氷蓄熱ユニットとして構成する。
また、システムは、ブラインポンプ１２０、２２０、３２０、氷蓄熱槽１３０、２３０、３３０、ブライン−水熱交換器１４０、２４０、３４０、制御弁１５０、２５０、３５０、１６０、２６０、３６０、１７０、２７０、３７０、１８０、２８０、３８０及び図示されていない制御装置から構成されている。
【００１７】
本実施の形態２のように、熱源機を複数台（図２では３台）組み合わせることにより、空調負荷の変動に応じて熱源機の運転台数およびブラインポンプの運転台数を切り変えることにより、負荷の変動にあわせて熱源機のＣＯＰが最も高くなるような運転を行うことが可能となる。
また、夜間製氷運転中に空調負荷対応を行う場合には、例えば、熱源機２台で製氷運転をし、熱源機１台で空調負荷対応運転を行うことも可能となる。
本実施の形態２により夜間製氷運転中に空調負荷対応を行う場合には、凍結防止のための配管回路及びブラインポンプが不要となり、容易な配管回路及び制御にて夜間空調負荷に対応することが可能となる。
【００１８】
［実施の形態３］
図３は、本装置を利用した場合の実施の形態３の概略構成図である。
図３に示すように、１１０、２１０、３１０は各熱源機を示し、例えば４０馬力相当の熱源機を３台組み合わせることで１２０馬力相当の氷蓄熱ユニットとして構成する。
また、１０１ａ、２０２ａ、３０３ａは、インバータにより能力を制御する圧縮機を示し、１２０ａ、２２０ａ、３２０ａは、インバータにより流量を制御するブラインポンプを示す。
他の機器は、実施の形態２と同様な構成である。
【００１９】
本実施の形態３においては、空調負荷に合わせて、熱源機１１０、２１０、３１０の各圧縮機１０１ａ、２０２ａ、３０３ａをインバータにより能力制御を行なうとともに、ブラインポンプ１２０ａ、２２０ａ、３２０ａをインバータにより制御して、ブラインの流量制御を行う。
本実施の形態３において、空調負荷が減少した場合には、熱源椴のブライン出口温度を設定された目標温度になるようにするために、熱源機の運転台数及び熱源機の圧縮機容量をインバータにより減少させるように制御することにより、熱源機のＣＯＰが最も高くなるような運転を行うことが可能となる。
また、負荷の減少時に熱源機の出入口温度差が一定となるようにブラインポンプ１２０ａ、２２０ａ、３２０ａのインバータ制御によりブライン流量を制御することにより、ブラインポンプ１２０ａ、２２０ａ、３２０ａの入力の低減を図るとともに、熱源機１１０、２１０、３１０のブライン入口温度を低下させないことにより、熱源機のＣＯＰ低下を防止し、システムとして最もＣＯＰが高くなるような運転を行うことが可能となる。
【００２０】
［実施の形態４］
図４は、本装置を利用した場合の実施の形態４の概略構成図である。
図４に示すように、１１０、２１０、３１０は各熱源機を示し、例えば４０馬力相当の熱源機を３台組み合わせることで１２０馬力相当の氷蓄熱ユニットとして構成する。
また、１０１ｂ、２０２ｂ、３０３ｂは、熱源機の空気側熱交換器に水を散布する装置（散水装置）を示す。
他の機器は、実施の形態２と同様な構成である。
【００２１】
本実施の形態４においては、空調負荷に合わせて、熱源機の圧縮機１０１ａ、２０２ａ、３０３ａをインバータにより能力制御を行ない、ブラインポンプ１２０ａ、２２０ａ、３２０ａをインバータにより制御しブラインの流量制御を行うと共に、外気温度上昇時に空気側熱交換器に水を散布することにより、凝縮温度を低下させて圧縮機入力の低減を図るような運転を行うことができる。
本運転を行うことによって、夏季のピーク電力（長大発生電力）を低減することが可能となり、水を散布しない場合と比較し機器の運転に必要な電気設備の低減および電気料金の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における本装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２における本装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３における本装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４における本装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  圧縮機、２  ブライン−水熱交換器、３  蓄熱槽、４  製氷用熱交換器、５  ブラインポンプ、６  ブラインポンプ、７、８、９、１０、１１  制御弁、１２、１３、１４  温度センサ、Ａ  制御装置、１１０、２１０、３１０  サイドフロー方式熱源機、１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ  ブラインポンプ、１３０、２３０、３３０  蓄熱槽、１４０、２４０、３４０  製氷用熱交換器、１５０、２５０、３５０、１６０、２６０、３６０、１７０、２７０、３７０、１８０、２８０、３８０  制御弁、１０１ａ、２０２ａ、３０３ａ  インバータ能力制御圧縮機、１０１ｂ、２０２ｂ、３０３ｂ  散水装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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