(57)【要約】【課題】水の供給系が凍結する事態を招来することなく、ＣＯＰの向上、設置スペースの縮小化及びイニシャルコストの低減を図ること。【解決手段】蓄熱槽１の貯水領域２から水を汲み上げてサクションチャンバー４へ供給する第１供給ユニット５と、サクションチャンバー４から水を汲み上げて蓄熱槽１の蓄熱領域３へ供給する第２供給ユニット７と、第１供給ユニット５の供給経路５ａに流れる水を冷却する第１冷却ユニット６と、第２供給ユニット７の供給経路７ａに流れる水を冷却する第２冷却ユニット８と、常温状態の補給水を蓄える緊急補給水槽９と、緊急補給水槽９から第２供給ユニット７の供給経路７ａへ至る補給水供給管路１０と、停電時に補給水供給管路１０を開放して供給経路７ａに補給水を流入させる電磁バルブ１１とを備えて低温冷水蓄熱装置を構成している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽の貯水領域に貯水した水を汲み上げて前記蓄熱槽の蓄熱領域に供給する供給手段と、前記供給手段の供給経路に流れる水を冷却する冷却手段とを備え、前記蓄熱槽の蓄熱領域に冷熱を蓄熱する低温冷水蓄熱装置において、
前記供給手段の供給経路に常温状態に保持した補給水を供給する補給水供給手段を備えることを特徴とする低温冷水蓄熱装置。
【請求項２】
前記補給水供給手段は、常温状態の補給水を蓄える緊急補給水槽と、前記緊急補給水槽から前記供給手段の供給経路へ至る補給水供給管路と、前記補給水供給管路に配設し、前記緊急補給水槽から前記供給手段の供給経路へ至る補給水の流通を制御する管路開閉手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の低温冷水蓄熱装置。
【請求項３】
前記緊急補給水槽は、前記供給手段の供給経路よりも高所に配設したものであることを特徴とする請求項２に記載の低温冷水蓄熱装置。
【請求項４】
前記管路開閉手段は、弾性復元手段を備えた電磁バルブであり、通電状態においては弾性復元手段の弾性力に抗して前記補給水供給管路を閉鎖状態に維持する一方、通電が断たれた場合に弾性復元手段の弾性力により前記補給水供給管路を開放状態にすることを特徴とする請求項２に記載の低温冷水蓄熱装置。
【請求項５】
前記供給手段は、前記蓄熱槽の内部に設けたサクションチャンバーと、前記蓄熱槽の貯水領域から水を汲み上げて前記サクションチャンバーへ供給する第１供給ユニットと、前記サクションチャンバーから水を汲み上げて前記蓄熱槽の蓄熱領域へ供給する第２供給ユニットとを備え、
前記冷却手段は、前記第１供給ユニットの供給経路に流れる水を冷却する第１冷却ユニットと、前記第２供給ユニットの供給経路に流れる水を冷却する第２冷却ユニットとを備え、
前記補給水供給手段は、常温状態の補給水を蓄える緊急補給水槽と、前記緊急補給水槽から前記第２供給ユニットの供給経路へ至る補給水供給管路と、前記補給水供給管路に配設し、前記緊急補給水槽から前記第２供給ユニットの供給経路へ至る補給水の流通を制御する管路開閉手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の低温冷水蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱槽の貯水領域に貯水した水を汲み上げて前記蓄熱槽の蓄熱領域に供給する供給手段と、前記供給手段の供給経路に流れる水を冷却する冷却手段を備え、前記蓄熱槽の蓄熱領域に冷熱を蓄熱する低温冷水蓄熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調機の熱源となる冷熱を製造する場合には低温冷水蓄熱装置が用いられている。低温冷水蓄熱装置は、たとえば図５に示すように、蓄熱槽１と第１の冷却ユニット６と低温熱交換器１４と第２の冷却ユニット８とブラインタンク１５とを有して構成されている。この低温冷水蓄熱装置では、第１の冷却ユニット６で冷却した水と第２の冷却ユニット８で冷却したコールドブラインとを低温熱交換器１４で熱交換することで、低温冷水を製造して蓄熱するものである。この種の低温冷水蓄熱装置によれば、第２の冷却ユニット８でコールドブラインを冷却するため、第２の冷却ユニット８の内部で凍結が生じることがなく、水を凍結直前まで冷却して蓄熱することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１８４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の低温冷水蓄熱装置は、冷却したコールドブラインを用いる間接的な冷却であるため、氷点以下にコールドブラインを冷却する必要があり、ＣＯＰ（Coefficient of Performance）が悪い、広い設置スペースが必要となる、イニシャルコストが高い、などの問題があった。
【０００５】
こうした問題は、コールドブラインを用いずに水を直接的に冷却することで解決することが可能である。しかしながら、水を直接的に冷却するようにした低温冷水蓄熱装置では、水を凍結直前の温度まで冷却しなければならない。そのため、水を冷却する冷凍機内の冷媒を氷点以下に設定する必要がある。したがって、停電時においては、冷凍機の内部で水の流れが止まり、この状態で冷媒が水の潜熱を奪いながら蒸発していくことになる。この結果、水が凍結することになり、復旧に多大な時間が掛かる、配水管に亀裂を来すなど、新たな問題を招来する恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水の供給系が凍結する事態を招来することなく、ＣＯＰの向上、設置スペースの縮小化及びイニシャルコストの低減を図ることができる低温冷水蓄熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる低温冷水蓄熱装置は、蓄熱槽の貯水領域に貯水した水を汲み上げて前記蓄熱槽の蓄熱領域に供給する供給手段と、前記供給手段の供給経路に流れる水を冷却する冷却手段とを備え、前記蓄熱槽の蓄熱領域に冷熱を蓄熱する低温冷水蓄熱装置において、前記供給手段の供給経路に常温状態に保持した補給水を供給する補給水供給手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２にかかる低温冷水蓄熱装置は、前述した請求項１において、前記補給水供給手段は、常温状態の補給水を蓄える緊急補給水槽と、前記緊急補給水槽から前記供給手段の供給経路へ至る補給水供給管路と、前記補給水供給管路に配設し、前記緊急補給水槽から前記供給手段の供給経路へ至る補給水の流通を制御する管路開閉手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３にかかる低温冷水蓄熱装置は、前述した請求項２において、前記緊急補給水槽は、前記供給手段の供給経路よりも高所に配設したものであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４にかかる低温冷水蓄熱装置は、前述した請求項２において、前記管路開閉手段は、弾性復元手段を備えた電磁バルブであり、通電状態においては弾性復元手段の弾性力に抗して前記補給水供給管路を閉鎖状態に維持する一方、通電が断たれた場合に弾性復元手段の弾性力により前記補給水供給管路を開放状態にすることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の請求項５にかかる低温冷水蓄熱装置は、前述した請求項１において、前記供給手段は、前記蓄熱槽の内部に設けたサクションチャンバーと、前記蓄熱槽の貯水領域から水を汲み上げて前記サクションチャンバーへ供給する第１供給ユニットと、前記サクションチャンバーから水を汲み上げて前記蓄熱槽の蓄熱領域へ供給する第２供給ユニットとを備え、前記冷却手段は、前記第１供給ユニットの供給経路に流れる水を冷却する第１冷却ユニットと、前記第２供給ユニットの供給経路に流れる水を冷却する第２冷却ユニットとを備え、前記補給水供給手段は、常温状態の補給水を蓄える緊急補給水槽と、前記緊急補給水槽から前記第２供給ユニットの供給経路へ至る補給水供給管路と、前記補給水供給管路に配設し、前記緊急補給水槽から前記第２供給ユニットの供給経路へ至る補給水の流通を制御する管路開閉手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる低温冷水蓄熱装置は、供給手段の供給経路に常温状態に保持した補給水を供給する補給水供給手段を備えているため、例えば停電状態となった場合にはこの補給水供給手段からの補給水の供給により、供給手段の供給経路が凍結する事態を防止することができるという効果を奏する。しかも、コールドブラインを用いずに水を直接的に冷却するものであるため、ＣＯＰの向上、設置スペースの縮小化及びイニシャルコストの低減を図ることができ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】
【００１３】
以下に、本発明にかかる低温冷水蓄熱装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
まず、低温冷水蓄熱装置の構成について説明する。図１は、本発明にかかる低温冷水蓄熱装置の実施の形態を示す回路図である。図１に示す低温冷水蓄熱装置は、蓄熱槽１、第１供給ユニット５、第１冷却ユニット６、第２供給ユニット７、第２冷却ユニット８を備えて構成してある。
【００１５】
蓄熱槽１は、冷媒となる水が貯留される容器であり、その内部にサクションチャンバー４を有している。サクションチャンバー４は、上部が開口した箱状体であり、蓄熱槽１のほぼ中央となる部位に配設してある。図には明示していないが、このサクションチャンバー４は、周囲に複数の孔を有しており、これらの孔を介して蓄熱槽１との間に水を流通させることが可能である。
【００１６】
第１供給ユニット５は、蓄熱槽１の一方の端部領域（以下、「貯水領域２」という）から汲み上げた水をサクションチャンバー４の内部に供給するためのもので、貯水領域２からサクションチャンバー４に至る第１供給配管５ａと、第１供給配管５aに配設した第１ポンプ５ｂ及び第１給水バルブ５ｃとを備えて構成してある。すなわち、第１供給ユニット５では、第１給水バルブ５ｃの開成した状態で第１ポンプ５ｂを駆動すれば、蓄熱槽１の貯水領域２に貯留された水が第１供給配管５ａを介してサクションチャンバー４の内部に供給されることになる。
【００１７】
第１冷却ユニット６は、第１供給ユニット５の第１供給配管５ａを通過する水を冷却するための冷凍機である。本実施の形態では、第１供給配管５ａにおいて第１ポンプ５ｂとサクションチャンバー４との間に位置する部分において通過する水を冷却するように構成してある。
【００１８】
第２供給ユニット７は、サクションチャンバー４から汲み上げた水を蓄熱槽１の他方の端部領域（以下、「蓄熱領域３」という）へ供給するためのもので、サクションチャンバー４から蓄熱領域３に至る第２供給配管７ａと、第２供給配管７ａに配設した第２ポンプ７ｂとを備えて構成してある。すなわち、第２供給ユニット７では、第２ポンプ７ｂを駆動すれば、サクションチャンバー４に貯留された水が第２供給配管７ａを介して蓄熱槽１の蓄熱領域３に供給される。
【００１９】
第２冷却ユニット８は、第２供給ユニット７の第２供給配管７ａを通過する水を冷却するための冷凍機である。本実施の形態では、第２供給管路７ａにおいて第２ポンプ７ｂと蓄熱槽１の蓄熱領域３との間に位置する部分において通過する水を冷却するように構成してある。
【００２０】
また、上記低温冷水蓄熱装置は、緊急補給水槽９を備えている。緊急補給水槽９は、内部に常温状態の補給水を蓄えるためのもので、補給水供給管路１０を介して第２供給ユニット７の第２供給配管７ａに接続してある。本実施の形態では、第２供給配管７ａにおいて第２ポンプ７ｂから第２冷却ユニット８に至る間に補給水供給管路１０が接続してある。緊急補給水槽９及び補給水供給管路１０は、いずれも第２供給配管７ａより高所となる部位に配設してある。
【００２１】
さらに、補給水供給管路１０には、電磁バルブ（管路開閉手段）１１が設けてある。電磁バルブ１１は、緊急補給水槽９から第２供給ユニット７の第２供給配管７ａへ至る補給水の流通を制御するためのもので、図６に示すように、復帰バネ（弾性復元手段）１１ａを備えたノーマリオープンタイプのものを適用している。すなわち、この電磁バルブ１１は、通電状態において復帰バネ１１ａの弾性力に抗して補給水供給管路１０を閉鎖状態に維持する一方、通電が断たれた場合に復帰バネ１１ａの弾性力により補給水供給管路１０を開放状態にするものである。
【００２２】
なお、図１中の符号５ｄは、第１供給配管５ａから分岐された分岐供給管路であり、符号５ｅは分岐供給管路５ｄに配設した第２給水バルブである。この分岐供給管路５ｄは、第１給水バルブ５ｃを閉成する一方、第２給水バルブ５ｅを開成した状態で第１ポンプ５ｂを駆動した場合に蓄熱槽１の貯水領域２に貯留した水を蓄熱槽１の蓄熱領域３に供給するものである。
【００２３】
次に、上述した低温冷水蓄熱装置の作用について説明する。図２は、図１に示した低温冷水蓄熱装置が低温冷水蓄熱動作している場合の作動フローを示す図である。この低温冷水蓄熱動作においては、第１供給ユニット５及び第１冷却ユニット６の駆動により、蓄熱槽１の貯水領域２に貯留された約１３℃の水が約５℃に冷却された後にサクションチャンバー４に供給される。さらに、サクションチャンバー４に供給された約５℃の水は、第２供給ユニット７及び第２冷却ユニット８の駆動によって約１℃に冷却され、蓄熱槽１の蓄熱領域３に供給される。以降、上述した動作が繰り返し実施され、蓄熱槽１の蓄熱領域３に約１℃の低温冷水が蓄積されることになり、この低温冷水を空調機の冷媒熱源として利用することができる。
【００２４】
尚、低温冷水の蓄積が不要である場合には、図４に示すように、第１給水バルブ５ｃを閉する一方、第２給水バルブ５ｅを開成した状態で第１ポンプ５ｂを駆動すれば、蓄熱槽１の貯水領域２に貯留した約１３℃の水が約５℃に冷却された後に蓄熱槽１の蓄熱領域３に供給されることになる。この場合、第２ポンプ７ｂを駆動すると、サクションチャンバー４に貯留した約１３℃の水が約５℃に冷却された後に蓄熱槽１の蓄熱領域３に供給されることになる。以降、上述した動作が繰り返し実施され、蓄熱槽１の蓄熱領域３に約５℃の水が蓄積されることになる。
【００２５】
上記のように構成した低温冷水蓄熱装置によれば、コールドブライン等の冷媒を用いずに水を直接的に冷却するようにしている。従って、コールドブラインを冷却するための設備が不要となり、設置スペースの縮小化を図ることができるとともに、イニシャルコスト及びランニングコストの低減を図ることが可能となる。また、コールドブラインを氷点以下に冷却する必要もなく、ＣＯＰの向上させることもできる。
【００２６】
但し、水を直接的に冷却する場合には、停電時において第２供給ユニット７の水が凍結する虞れがある。しかしながら、上記低温冷水蓄熱装置では、停電によって電磁バルブ１１への通電が断たれた場合、図３に示すように、電磁バルブ１１の復帰バネ１１ａの弾性力により補給水供給管路１０が自動的に開放状態となる。これにより、常温状態に保持された緊急補給水槽９の補給水が重力の作用によって第２供給ユニット７の第２供給配管７ａへ流入する。この結果、第２供給ユニット７の第２供給配管７ａに凍結が発生する虞れがなくなり、第２供給ユニット７に亀裂等の不具合が発生することもなく、また復電後の復旧作業が煩雑化することもない。
【００２７】
尚、第２供給ユニット７に流入した補給水は蓄熱槽１の蓄熱領域３に落下する。また、復電後に第２供給ユニット７の状態確認を行い、問題が無ければ緊急補給水槽９に再度補給水を貯水する。この時、再び通電状態になれば、電磁バルブ１１が復帰バネ１１ａの弾性力に抗して補給水供給管路１０を閉鎖状態にするため、再び緊急補給水槽９への貯水が可能となるばかりでなく、再度の停電時には第２供給ユニット７へ常温状態の補給水を流入させることが可能となる。さらに、供給手段の再始動により水を供給し、エア抜き完了後に前述した低温冷水蓄熱時の作動フローに再度移行する。
【００２８】
以上説明したように、上記低温冷水蓄熱装置によれば、低温冷水蓄熱時には所望の温度に冷却した低温冷水による蓄熱が可能となる。また、停電時には常温状態の補給水が緊急補給水槽９から第２供給ユニット７の内部へ流入することにより、第２供給ユニット７の内部の凍結防止が可能となる。しかも、直接的に水を冷却するようにしているため、コールドブラインを氷点以下に冷却する必要がなく、結果として、ＣＯＰの向上、設置スペースの縮小化、イニシャルコストの低減及びランニングコストの低減、などの効果も得ることができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、第２冷却ユニット８において水を約１℃の凍結直前の温度まで冷却する場合がある。従って、第２冷却ユニット８としては、ホットガスバイパスなどの内部冷媒循環の変更によるデフロスト手段を有するものが望ましい。
【００３０】
また、上述した実施の形態では、補給水供給管路１０の管路開閉手段として電磁バルブ１１を採用しているが、本発明ではこれに限定されず、手動の開閉バルブを適用しても構わない。尚、電磁バルブ１１を用いる場合に上述した実施の形態では、復帰バネ１１ａを備えたものを適用しているため、電磁バルブ１１の開閉状態を制御するためのコントローラを要しない。しかしながら、本発明では、停電状態を検出する停電検出手段及び電磁バルブの開閉状態を制御するためのコントローラを設け、停電検出手段が停電を検出した場合にコントローラからの指令によって電磁バルブを開閉するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる低温冷水蓄熱装置は、空調の熱源とする水を凍結直前まで冷却して蓄熱する低温冷水蓄熱装置に有用であり、特に、凍結防止性に配慮した低温冷水蓄熱装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にかかる低温冷水蓄熱装置の実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１に示した低温冷水蓄熱装置の低温冷水蓄熱時の作動フローを示す回路図である。
【図３】図１に示した低温冷水蓄熱装置の停電時における凍結防止機能の作動フローを示す回路図である。
【図４】図１に示した低温冷水蓄熱装置の低温冷水不要時の作動フローを示す回路図である。
【図５】従来の低温冷水蓄熱装置の構造を示す回路図である。
【図６】電磁バルブの構造を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  蓄熱槽
４  サクションチャンバー
５  第１供給ユニット
５ａ  第１供給配管
５ｂ  第１ポンプ
６  第１冷却ユニット
７  第２供給ユニット
７ａ  第２供給配管
７ｂ  第２ポンプ
８  第２冷却ユニット
９  緊急補給水槽
１０  補給水供給管路
１１  電磁バルブ
【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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