(57)【要約】【課題】  蓄冷熱量が高く、蓄冷槽での蓄冷熱量のロスが小さく、また、例えば−３０℃以下の冷却にも対応可能な充分な冷却能力を有する低温蓄熱冷却装置を提供する。【解決手段】  低温蓄熱冷却装置の構成を、蓄冷剤６と熱交換器７と熱交換器８とを蓄冷槽５内に収容してなり冷凍倉庫１の上面３全体又は一部を覆うように設置された蓄冷ユニット４と、空気冷媒式冷凍装置２１と、冷媒循環流路３０と、気体循環流路１１とを有してなる構成とする。そして、電力料金が割引きされる夜間時間帯のみ蓄熱運転をし、それ以外は蓄冷熱量によって冷却する。また、冷媒吹出し配管３３と、気体吸引配管３４と、冷媒循環流路３０による冷媒の循環と冷媒吹出し配管３３及び気体吸引配管３４による冷媒の吹出し及び空気の吸引とを切り替えるための切替弁３５〜３８とを備え、且つ、除霜器４１を冷凍倉庫１の外に設ける。【選択図】        図１
2005201487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却室内を冷却するための低温蓄熱冷却装置であって、
蓄冷剤と、冷媒が内部を流れる第１の熱交換器と、前記冷却室内の気体が内部を流れる第２の熱交換器とを蓄冷槽内に収容して、前記第１の熱交換器における前記冷媒と前記蓄冷剤との熱交換により前記蓄冷剤を冷却して蓄冷するとともに前記第２の熱交換器における前記蓄冷剤と前記気体との熱交換によって前記気体を冷却する構成とし、且つ、前記冷却室の上に設置された蓄冷ユニットと、
前記冷却室の外に設置され、前記冷媒を冷却して前記第１の熱交換器に供給する冷媒供給手段と、
前記冷媒供給手段の冷媒出口側と前記第１の熱交換器の冷媒入口側とを接続する冷媒供給流路と、前記第１の熱交換器の冷媒出口側と前記冷媒供給手段の冷媒入口側とを接続する冷媒戻り流路とを備えて、前記冷媒を前記冷媒供給手段と前記第１の熱交換器との間で循環させるように構成された冷媒循環流路と、
前記冷却室内と前記第２の熱交換器の気体入口側とを接続する気体吸引流路と、前記第２の熱交換器の気体出口側と前記冷却室内とを接続する気体戻り流路とを備えて、前記気体を前記冷却室内と前記第２の熱交換器との間で循環させるように構成された気体循環流路と、
前記気体循環流路の途中に設けられて、前記気体を循環させる気体循環ファンとを有することを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の低温蓄熱冷却装置において、
前記蓄冷ユニットは前記冷却室の上面全体又は一部を覆うように設置されていることを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の低温蓄熱冷却装置において、
前記冷媒は前記冷却室内の気体と同種のものであり、
前記冷媒供給流路の途中に接続され、前記冷媒を直接前記冷却室内に吹出すための冷媒吹出し流路と、
前記冷媒戻り流路の途中に接続され、前記気体を前記冷却室内から吸引するための気体吸引流路と、
前記冷媒循環流路による前記冷媒の循環と、前記冷媒吹出し流路及び前記気体吸引流路による前記冷媒の吹出し及び前記気体の吸引とを切り替えるための切替手段とを有することを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の低温蓄熱冷却装置において、
前記冷却室の外に設置され、前記気体吸引流路を介して前記冷却室内から吸引した前記気体に含まれる霜を除去する除霜手段を備えたことを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の低温蓄熱冷却装置において、
前記冷却室は冷凍倉庫であり、
前記冷媒供給手段は冷凍装置であることを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載の低温蓄熱冷却装置において、
前記冷凍倉庫内の気体は空気であり、
前記冷凍装置は、空気を冷媒として用いる空気冷媒式冷凍装置であることを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の低温蓄熱冷却装置において、
起動停止手動操作手段を備え、この起動停止手動操作手段の操作に応じて、前記冷媒供給手段を作動させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、前記冷媒供給手段を停止させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行う切替制御手段を有することを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載の低温蓄熱冷却装置において、
電力料金が割引となる時間帯に作動するように設定されたタイマーを備え、前記タイマーが作動したときには前記冷媒供給手段を作動させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、前記タイマーが作動しないときには前記冷媒供給手段を停止させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行う切替制御手段を有することを特徴とする低温蓄熱冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍倉庫などの各種冷却室の内部を冷却するための低温蓄熱冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各電力会社では電力負荷の平準化や、ＣＯ2 削減のために夜間の発電電力を格安（半額以下）で提供するサービスを展開している。そこで、冷凍倉庫のユーザーは、これを利用するため、荷（冷凍倉庫内の保管品）や、冷凍倉庫の躰体（構造体）等を夜間に過冷却することで昼間の冷凍装置の熱負荷を低減することにより、冷却費用（電気代）の低減を図っている。特許文献１には荷や冷凍倉庫の躰体を夜間に過冷却する冷却装置の例が示されている。
【０００３】
或いは、蓄冷剤を収容した蓄冷槽を冷凍倉庫とは別に設けて、夜間に冷凍装置により前記蓄冷剤を冷却して蓄冷し、昼間は前記蓄冷剤の蓄冷熱量によって冷凍倉庫内を冷却することにより、冷却費用（電気代）の低減を図ることも、検討されている。特許文献２，３には蓄冷槽を備えた冷却装置の例が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３５９７７号公報
【特許文献２】特開平８−８６４９１号公報
【特許文献３】特開平１０−４７８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の冷却装置では以下のような問題点がある。
【０００６】
（１）荷や冷凍倉庫の躰体を過冷却する場合には、蓄冷熱量（保冷能力）が低く、僅かな冷熱しか蓄熱することができない。
（２）冷凍倉庫とは別に蓄冷槽を設けて専用の蓄冷剤を用いたとしても、その蓄冷槽でのロスが大きく効率が悪い。例えば冷凍倉庫に隣接して地面に蓄冷槽を設置したとしても、地面への蓄冷熱量のロスが大きい。
（３）また、特に−３０℃以下に冷却する必要のある冷凍倉庫等を対象にした場合、蓄冷槽は−４０℃以下程度にしなければならないため、冷凍装置は冷媒を−５０℃以下程度にする冷却能力が必要となるが、現状のフロンやアンモニア等を冷媒として使用する冷凍装置ではそれに対応できるものがない。従来のフロン冷凍装置等では実用的な温度は−５０℃程度迄である。
【０００７】
従って本発明は上記の事情に鑑み、蓄冷熱量（保冷能力）が高く、蓄冷槽での蓄冷熱量のロスが小さく、また、例えば−３０℃以下の冷却にも対応可能な充分な冷却能力を有する低温蓄熱冷却装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する第１発明の低温蓄熱冷却装置は、冷却室内を冷却するための低温蓄熱冷却装置であって、
蓄冷剤と、冷媒が内部を流れる第１の熱交換器と、前記冷却室内の気体が内部を流れる第２の熱交換器とを蓄冷槽内に収容して、前記第１の熱交換器における前記冷媒と前記蓄冷剤との熱交換により前記蓄冷剤を冷却して蓄冷するとともに前記第２の熱交換器における前記蓄冷剤と前記気体との熱交換によって前記気体を冷却する構成とし、且つ、前記冷却室の上に設置された蓄冷ユニットと、
前記冷却室の外に設置され、前記冷媒を冷却して前記第１の熱交換器に供給する冷媒供給手段と、
前記冷媒供給手段の冷媒出口側と前記第１の熱交換器の冷媒入口側とを接続する冷媒供給流路と、前記第１の熱交換器の冷媒出口側と前記冷媒供給手段の冷媒入口側とを接続する冷媒戻り流路とを備えて、前記冷媒を前記冷媒供給手段と前記第１の熱交換器との間で循環させるように構成された冷媒循環流路と、
前記冷却室内と前記第２の熱交換器の気体入口側とを接続する気体吸引流路と、前記第２の熱交換器の気体出口側と前記冷却室内とを接続する気体戻り流路とを備えて、前記気体を前記冷却室内と前記第２の熱交換器との間で循環させるように構成された気体循環流路と、
前記気体循環流路の途中に設けられて、前記気体を循環させる気体循環ファンとを有することを特徴とする。
【０００９】
また、第２発明の低温蓄熱冷却装置は、第１発明の低温蓄熱冷却装置において、
前記蓄冷ユニットは前記冷却室の上面全体又は一部を覆うように設置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第３発明の低温蓄熱冷却装置は、第１又は第２発明の何れかの低温蓄熱冷却装置において、
前記冷媒は前記冷却室内の気体と同種のものであり、
前記冷媒供給流路の途中に接続され、前記冷媒を直接前記冷却室内に吹出すための冷媒吹出し流路と、
前記冷媒戻り流路の途中に接続され、前記気体を前記冷却室内から吸引するための気体吸引流路と、
前記冷媒循環流路による前記冷媒の循環と、前記冷媒吹出し流路及び前記気体吸引流路による前記冷媒の吹出し及び前記気体の吸引とを切り替えるための切替手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、第４発明の低温蓄熱冷却装置は、第３発明の低温蓄熱冷却装置において、
前記冷却室の外に設置され、前記気体吸引流路を介して前記冷却室内から吸引した前記気体に含まれる霜を除去する除霜手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第５発明の低温蓄熱冷却装置は、第１〜第４発明の何れかの低温蓄熱冷却装置において、
前記冷却室は冷凍倉庫であり、
前記冷媒供給手段は冷凍装置であることを特徴とする。
【００１３】
また、第６発明の低温蓄熱冷却装置は、第５発明の低温蓄熱冷却装置において、
前記冷凍倉庫内の気体は空気であり、
前記冷凍装置は、空気を冷媒として用いる空気冷媒式冷凍装置であることを特徴とする。
【００１４】
また、第７発明の低温蓄熱冷却装置は、第１〜第６発明の何れかの低温蓄熱冷却装置において、
起動停止手動操作手段を備え、この起動停止手動操作手段の操作に応じて、前記冷媒供給手段を作動させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、前記冷媒供給手段を停止させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行う切替制御手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、第８発明の低温蓄熱冷却装置は、第１〜第６発明の何れかの低温蓄熱冷却装置において、
電力料金が割引となる時間帯に作動するように設定されたタイマーを備え、前記タイマーが作動したときには前記冷媒供給手段を作動させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、前記タイマーが作動しないときには前記冷媒供給手段を停止させて前記冷媒供給手段から前記第１の熱交換器への前記冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行う切替制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明の低温蓄熱冷却装置によれば、蓄冷剤を用いた蓄冷ユニットを備えることにより、充分な蓄冷能力（冷却能力）を有することができる。従って、例えば電力料金が割引となる時間帯だけ冷媒供給手段を作動させて冷媒供給手段から熱交換器への冷媒の供給を行わせる蓄冷運転を行い、前記時間帯以外は冷媒供給手段を停止させて冷媒供給手段から熱交換器への前記冷媒の供給を停止させることにより、電気代を低減して冷却費用の低減を図ることができる。しかも、蓄冷ユニットを冷却室の上に設置したことにより、例えば蓄冷ユニットを地面に設置した場合に比べて蓄冷熱量のロスが低減されるため、効率的な冷却が可能となる。
【００１７】
第２発明の低温蓄熱冷却装置によれば、冷却室の上面全体又は一部を覆うように蓄冷ユニットが設置されているため、冷却室上面からの冷熱のロスを防止することもできて、より効率的な冷却が可能となる。
【００１８】
第３発明の低温蓄熱冷却装置によれば、冷媒が冷却室内の気体と同種のものであり、冷媒を直接冷却室内に吹出すための冷媒吹出し流路と、気体を冷却室内から吸引するための気体吸引流路と、冷媒循環流路による冷媒の循環と冷媒吹出し流路及び気体吸引流路による冷媒の吹出し及び気体の吸引とを切り替えるための切替手段とを有するため、低温蓄熱による冷却だけでなく、熱負荷が非常に大きいときなど、必要に応じて一次的に直接通風による冷却も可能となる。
【００１９】
第４発明の低温蓄熱冷却装置によれば、気体吸引流路を介して冷却室内から吸引した（吸い出した）気体に含まれる霜を除去する除霜手段を、冷却室の外に設置したことにより、冷却室の外で除霜することができる。このため、冷却室内で除霜作業をすることや、冷却室内でデフロスト運転をすることが不要となり、冷却室内の温度上昇を回避することができる。つまり、冷却室内の気体と同種の気体を冷媒として用いる冷媒供給手段を採用したことにより、冷却室内に直接冷媒を吹出すとともに冷却室内の気体を冷却室外に吸い出して冷媒として利用することもできるため、除霜手段を冷却室の外に設けることができて、冷却室の外で除霜することができる。
【００２０】
第５発明の低温蓄熱冷却装置によれば、冷却室は冷凍倉庫、冷媒供給手段は冷凍装置であり、上記第１〜第４発明の効果が得られるため、冷凍倉庫に適した冷却装置を実現することができる。
【００２１】
第６発明の低温蓄熱冷却装置によれば、冷凍倉庫内の気体は空気であり、冷凍装置は空気を冷媒として用いる空気冷媒式の冷凍装置であるため、フロンやアンモニア等を冷媒として用いる冷凍装置では対応が難しい低温（例えば−５０℃程度以下）にも対応することができ、また、例えば魚などの食料品などを保管するような人の出入りする一般の冷凍倉庫にも適した冷却装置を実現することができる。
【００２２】
第７発明の低温蓄熱冷却装置によれば、起動停止手動操作手段を備え、この起動停止手動操作手段の操作に応じて、冷媒供給手段を作動させて冷媒供給手段から第１の熱交換器への冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、冷媒供給手段を停止させて冷媒供給手段から第１の熱交換器への冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行う切替制御手段を有するため、蓄冷運転と蓄冷運転停止との切り替えが容易である。そして、作業員が起動停止手動操作手段を操作することにより、電力料金が割引きになる時間帯にのみ蓄冷運転を行わせて、それ以外の時間帯には蓄冷運転を停止させて蓄冷ユニットの蓄冷熱量による冷却を行うようにすることができため、電気代を低減して冷却費用の低減を図ることができる。
【００２３】
第８発明の低温蓄熱冷却装置によれば、電力料金が割引となる時間帯に作動するように設定されたタイマーを備え、タイマーが作動したときには冷媒供給手段を作動させて冷媒供給手段から第１の熱交換器への冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、タイマーが作動しないときには冷媒供給手段を停止させて冷媒供給手段から第１の熱交換器への冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行う切替制御手段を有するため、作業員の手間を要せずに蓄冷運転と蓄冷運転停止との切り替えを確実に行うことができ、しかも、電力料金が割引きになる時間帯にのみ蓄冷運転を行い、それ以外の時間帯には蓄冷運転を停止させて蓄冷ユニットの蓄冷熱量による冷却を行うため、電気代を低減して冷却費用の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態例に係る低温蓄熱冷却装置の構成図、図２は前記低温蓄熱冷却装置に備えた空気冷媒式冷凍装置の構成図である。
【００２６】
図１に示すように、冷凍倉庫１には、その内部の空気を冷却して冷凍倉庫１内の図示しない荷（例えば魚など食料品等の保管品）を冷凍保存するために本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置が装備されている。冷凍倉庫１はその躰体（構造体）２がコンリートや断熱材などからなり、矩形の断面形状を有し、側面には荷（保管品）を出し入れするための出入口（図示省略）が開閉可能に設けられている。
【００２７】
そして、冷凍倉庫１の上には蓄冷ユニット４が設置されている。蓄冷ユニット４は冷凍倉庫１の上面３全体を覆うように設置されている。なお、これに限らず、蓄冷ユニット４が冷凍倉庫１の上面３の一部を覆うようにしてもよい。
【００２８】
蓄冷ユニット４は、金属などで形成され且つ図示しない断熱材などで断熱処理が施された断面が矩形状の蓄冷槽５の内部に蓄冷剤６と、第１の熱交換器７と、第２の熱交換器８とを収容してなるものである。なお、蓄冷槽５の下面１０と、この下面１０に接する冷凍倉庫１の上面３の部分は、金属などの熱伝導の高い材料で形成してもよい。第１の熱交換器７は例えば蛇行した冷却管或いは真直ぐな冷却管などからなるものであり、その内部を空気冷媒が流れる。第２の熱交換器８は例えば蛇行した冷却管或いは真直ぐな冷却管などからなるものであり、その内部を冷凍倉庫１内の気体（空気）が流れる。
【００２９】
蓄冷剤６は蓄冷槽５内に適宜の量だけ収容されて第１の熱交換器７及び第２の熱交換器８と接触するようになっている。蓄冷剤６としては、例えばアルコール系の液体（エタノール、メタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等）と水との混合物、メタル等がある。蓄冷容量は蓄冷剤の量、複数の蓄冷剤の混合比、又は、蓄冷剤の過冷却温度等を調整することによって任意に設定することができ、１日の熱負荷変動や季節の熱負荷変動等に対応することもできる。例えばアルコール系の液体と水とを混合する場合には、これらの混合割合を調整することなどよって当該混合物の蓄冷容量や凝固点などを調整することができる。蓄冷時には前記混合物は、その一部が空気冷媒の冷却により凝固してスラリー状となる。
【００３０】
また、冷凍倉庫１内と蓄冷ユニット４の第２の熱交換器８との間には気体循環流路１１が形成されている。即ち、気体循環流路１１は、冷凍倉庫１内と、蓄冷ユニット４の第２の熱交換器８の気体入口側とを接続する気体吸引流路としての気体吸引配管１２と、第２の熱交換器８の気体出口側と冷凍倉庫１内とを接続する気体戻り流路としての気体戻り配管１３とを備えて、気体（空気）を冷凍倉庫１内と第２の熱交換器８との間で循環させるように構成されている。気体循環流路１１の途中には、気体（空気）を循環させるための気体循環ファン１４が設けられている。配管１２，１３には図示しない断熱材などで断熱処理が施されている。
【００３１】
なお、図示例では気体循環ファン１４を気体吸引配管１２に設けているが、気体戻り配管１３に設けてもよい。また、できるだけ外気との断熱を図るため、気体循環ファン１４全体を冷凍倉庫１内に設けること、或いは、気体循環ファン１４の電動モータ部分は冷凍倉庫１外とし且つ気体循環ファン１４の羽根部分のみを冷凍倉庫１内に設けることにより、気体循環流路１１（配管１２，１３）が外部に露出しないようにしてもよい。
【００３２】
気体循環ファン１４が作動すると、冷凍倉庫１内の空気が気体吸引配管１２を介して吸引されて第２の熱交換器８に供給され、この第２の熱交換器８内を流れる。このとき当該空気は、第２の熱交換器８において蓄冷剤６と熱交換して冷却され、その後、気体戻り配管１３を介して冷凍倉庫１内に戻される。かくして、冷凍倉庫１内の空気が所定の温度（例えば−５５℃）まで冷却される。
【００３３】
一方、冷凍倉庫１の外には冷媒供給手段としての冷凍装置２１が設置されている。冷凍装置２１は空気を冷媒として用いる空気冷媒式のものである。この空気冷媒式冷凍装置２１の具体的な構成は例えば図２のようになっている（詳細後述）。
【００３４】
また、この冷凍装置２１と蓄冷ユニット４との間には冷媒循環流路３０が形成されている。即ち、冷媒循環流路３０は、冷凍装置２１の冷媒出口側と、蓄冷ユニット４の第１の熱交換器７の冷媒入口側とを接続する冷媒供給流路としての冷媒供給配管３１と、第１の熱交換器７の冷媒出口側と、冷凍装置２１の冷媒入口側とを接続する冷媒戻り流路としての冷媒戻り配管３２とを備えて、空気冷媒を冷凍装置２１と第１の熱交換器７との間で循環させるように構成されている。
【００３５】
更に、冷媒供給配管３１の途中には、空気冷媒を直接冷凍倉庫１内に吹出すための冷媒吹出し流路としての冷媒吹出し配管３３が接続され、冷媒戻り配管３２の途中には、冷凍倉庫１内の気体（空気）を冷凍倉庫１内から吸引する（吸い出す）ための気体吸引流路としての気体吸引配管３４が接続されている。各配管３１，３２，３３，３４には図示しない断熱材による断熱処理が施されている。また、冷媒循環流路３０による空気冷媒の循環と、冷媒吹出し配管３３及び気体吸引配管３４による空気冷媒の吹出し及び空気の吸引とを切り替えるための切替手段として、切替弁３５，３６，３７，３８が設けられている。切替弁３５は冷媒供給配管３１と冷媒吹出し配管３３との接続部３９よりも下流側において、冷媒供給配管３１に設けられている。切替弁３６は冷媒戻り配管３２と気体吸引配管３４との接続部４０よりも上流側において、冷媒戻り配管３２に設けられている。切替弁３７は冷媒吹出し配管３３に設けられ、切替弁３８は気体吸引配管３４に設けられている。
【００３６】
気体吸引配管３４には、除霜手段としての除霜器４１が設けられている。除霜器４１は切替弁３８と配管３２，３４の接続部４０との間に設置されている。なお、除霜器４１の設置位置は、除霜器の必要性や圧力損失などの観点から図示の位置とすることが望ましいが、必ずしもこれに限定するものではなく、接続部４０と冷凍装置２１と間の冷媒戻り配管３２に設けてもよい。
【００３７】
また、冷凍倉庫２１の外には切替制御手段としての制御装置５１が設置されている。制御装置５１ではシーケンス制御により、各切替弁３５，３６，３７，３８の開閉制御、冷凍装置２１や気体循環ファン１４の起動停止制御などを行う。制御装置５１には自動手動切替スイッチ５２、起動停止スイッチ５３、タイマー５４、切替スイッチ５５及び起動停止スイッチ５６などが装備されている。
【００３８】
制御装置５１では、作業員が自動手動切替スイッチ５２を操作して手動運転を選択した場合には、作業員による起動停止スイッチ５３の操作に応じて、蓄冷運転と蓄冷運転停止との切り替え制御を行う一方、作業員が自動手動切替スイッチ５２を操作して自動運転を選択した場合には、タイマー５４の作動に応じて、自動的に蓄冷運転と蓄冷運転停止との切り替え制御を行う。
【００３９】
蓄冷運転を行う場合、制御装置５１では冷凍装置２１に図示しない電力系統から給電させることにより、冷凍装置２１を作動（図２の電動モータ２８を作動）させ、また、切替弁３５，３６は開けて切替弁３７，３８は閉じた状態とする。その結果、冷凍装置２１から送出された空気冷媒が、冷媒供給配管３１を介して蓄冷ユニット４の第１の熱交換器７に供給され、この第１の熱交換器７内を流れる。このとき、第１の熱交換器７における空気冷媒と蓄冷剤６との熱交換により蓄冷剤６が冷却されて、蓄冷される。第１の熱交換器７を出た空気冷媒は、冷媒戻り配管３２を介して冷凍装置２１に戻される。図１には蓄冷運転を行っているときの温度分布を例示しており、例えば冷凍倉庫１内を−５５℃とする場合には、冷凍装置２１から供給する空気冷媒の温度を−７５℃として、蓄冷剤６の温度を−６５℃とし、冷凍倉庫１内を−３０℃とする場合には、冷凍装置２１から供給する空気冷媒の温度を−５０℃として、蓄冷剤６の温度を−４０℃とする。
【００４０】
蓄冷運転を停止する場合、制御装置２１では電力系統からの給電を停止させて冷凍装置２１を停止（図２の電動モータ２８を停止）させ、切替弁３５，３６を閉じる。
【００４１】
タイマー５４は電力料金が割引（例えば半額以下）となる夜間時間帯（例えば２２時から翌朝８時まで）に作動するように設定されている。従って、タイマー５４を用いた自動運転の場合には、制御装置２１では、タイマー５４の作動により自動的に前記夜間時間帯に前記蓄冷運転が行われ、それ以外のタイマー５４が作動しない昼間の時間帯には前記蓄冷運転が停止される。手動運転の場合には、作業員が起動停止スイッチ５３を操作することにより、前記夜間時間帯に蓄冷運転を行わせて、それ以外の昼間の時間帯には前記蓄冷運転を停止させる。気体循環ファン１４は作業員による起動停止スイッチ５６の操作に基づき、制御装置５１によって起動停止制御が行われる。なお、必ずしも上記のように手動運転と自動運転の切り替えを可能とする場合に限定するものでなく、手動運転又は自動運転の何れか一方だけを行うことができるようにしてもよい。
【００４２】
切替スイッチ５は、蓄冷ユニット４のみによる冷却では対応できない場合、或いは、冷凍倉庫１への保管品の出し入れをする間だけ除霜を行う場合に通常の蓄冷ユニット４のみによる運転から冷凍装置２１による直接冷却運転に切替えるためのものである。
【００４３】
即ち、例えば夏場の昼間に非常に外気温が高くなって、熱負荷が非常に高くなったときなどには、蓄冷ユニット４による冷却のみでは冷凍倉庫１内を所定の温度まで冷却することができなくなることも考えられる。従って、この場合には、作業員が切替スイッチ５５を操作し、これに応じて制御装置５１では、切替弁３７，３８を開け、切替弁３５，３６を閉じる（既に閉じていればその状態を維持する）。その結果、冷媒吹出し配管３３による冷凍倉庫３１内への空気冷媒の吹き出しと、気体吸引配管３４による冷凍倉庫３１内からの空気の吸引とが行われる。吸引され空気は冷媒として、冷媒戻り配管３２により冷凍装置２１に戻される。
【００４４】
また、冷凍倉庫１への保管品の出し入れのために冷凍倉庫１の出入口を開けると、外気とともに当該外気に含まれる湿分が冷凍倉庫１内に進入して凝固する。従って、このままでは冷凍倉庫１内の配管１２，１３などに霜が付着してしまうおそれがある。そこで、この保管品の出し入れの際にも作業員が切替スイッチ５５を操作し、これに応じて制御装置５１では、切替弁３７，３８を開け、切替弁３５，３６を閉じる（既に閉じていればその状態を維持する）。その結果、冷媒吹出し配管３３による冷凍倉庫１内への空気冷媒の吹き出しと、気体吸引配管３４による冷凍倉庫１内からの空気の吸引とが行われる。このとき、冷凍倉庫１内から吸引される空気は前記湿分が凝固した霜を含んでおり、この霜が除霜器４１によって除去される。霜が除去された空気は冷媒として、冷媒戻り配管３２により冷凍装置２１に戻される。
【００４５】
ここで図２に基づき、空気冷媒式冷凍装置２１の構成例について詳細に説明する。同図に示すように空気冷媒式冷凍装置２１は膨張タービン２２、コンプレッサ２３、外部熱交換器２４、排熱回収熱交換器２５及びフィルタ２６を備えるとともにこれらの各機器を各冷媒配管２７で接続して冷媒流路が形成され、且つ、膨張タービン２２及びコンプレッサ２３を回転駆動する電動モータ３８を備えている。
【００４６】
従って、制御装置５１の制御に基づいて図示しない電力系統から電動モータ２８に電力が供給されて電動モータ２８が作動し、コンプレッサ２３が回転駆動されると、冷媒戻り配管３２を介して蓄冷ユニット４から戻った空気冷媒、又は、気体吸引配管３４及び冷媒戻り配管３２を介して冷凍倉庫１から吸引された空気冷媒が、フィルタ２６及び排熱回収熱交換器２５を流れた後、コンプレッサ２３に吸引され、ここで圧縮される。コンプレッサ２３で圧縮されて例えば１２０℃、０．２ＭＰａとなった空気冷媒は外部熱交換器２４を流通する。このとき空気冷媒は外部熱交換器２４において、図示しないファンにより送風される外気（冷却風）、又は、図示しないクーリングタワーなどから供給される冷却水との熱交換によって例えば４３℃まで一次冷却される。この一次冷却された空気冷媒は、次に排熱回収熱交換器２５を流通する。このとき空気冷媒は、前述のように排熱回収熱交換器２５などを流れた後にコンプレッサ２３に吸引される空気冷媒（例えば−５５℃、０．１ＭＰａの空気冷媒）と熱交換をすることにより、例えば−４７℃まで二次冷却される。更に、この二次冷却された空気冷媒は、膨張タービン２２において断熱膨張することより、例えば−７５℃、０．１ＭＰａの非常に低温の空気冷媒となる。そして、この低温の空気冷媒が、冷媒供給配管３１を介して蓄冷ユニット４の第１の熱交換器７へ供給される、又は、冷媒供給配管３１及び冷媒吹出し配管３３を介して冷凍倉庫１内へ直接吹き出される。
【００４７】
なお、冷凍装置２１などの上記各機器は上記のように制御装置５１によって起動停止制御や開閉制御などが行われることが望ましいが、必ずしもこれに限定するものではなく、各機器を個別に操作するようにしてもよい。
【００４８】
以上のように、本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置によれば、蓄冷剤６を用いた蓄冷ユニット４を備えることにより、充分な蓄冷能力（冷却能力）を有することができる。従って、例えば電力料金が割引となる夜間時間帯だけ冷凍装置２１を作動させて冷凍装置２１から第１の熱交換器７への冷媒の供給を行わせる蓄冷運転を行い、前記夜間時間帯以外は冷凍装置２１を停止させて冷凍装置２１から第１の熱交換器７への冷媒の供給を停止させることにより、電気代を低減して冷却費用の低減を図ることができる。しかも、蓄冷ユニット４を冷凍倉庫１の上に設置したことにより、例えば蓄冷ユニット４を地面に設置した場合に比べて蓄冷熱量のロスが低減されるため、効率的な冷却が可能となる。
【００４９】
そして、本実施の形態冷の低温蓄熱冷却装置では、冷凍倉庫１の上面３全体又は一部を覆うように蓄冷ユニット４が設置されているため、冷凍倉庫上面３からの冷熱のロスを防止することもできて、より効率的な冷却が可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置によれば、冷媒が冷却室内の気体（空気）と同種のものであり、空気冷媒を直接冷凍倉庫１内に吹出すための冷媒吹出し配管３３と、気体（空気）を冷凍倉庫１内から吸引するための気体吸引配管３４と、冷媒循環流路３０による冷媒の循環と冷媒吹出し配管３３及び気体吸引配管３４による冷媒の吹出し及び気体の吸引とを切り替えるための切替弁３５，３６，３７，３８とを有するため、夜間蓄熱による冷却だけでなく、熱負荷が非常に大きいときなど、必要に応じて一次的に直接通風による冷却も可能となる。
【００５１】
しかも、本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置では、気体吸引配管３４を介して冷凍倉庫１内から吸引した（吸い出した）気体に含まれる霜を除去する除霜器４１を、冷凍倉庫１の外に設置したことにより、冷凍倉庫１の外で除霜することができる。このため、冷凍倉庫１内で除霜作業をすることや、冷凍倉庫１内でデフロスト運転をすることが不要となり、冷凍倉庫１内の温度上昇を回避することができる。つまり、冷凍倉庫１内の気体（空気）と同種の気体を冷媒として用いる空気冷媒式の冷凍装置２１を採用したことにより、冷凍倉庫１内に直接空気冷媒を吹出すとともに冷凍倉庫１内の気体を冷凍倉庫１外に吸い出して空気冷媒として利用することもできるため、除霜器４１を冷却室の外に設けることができて、冷却室の外で除霜することができる。
【００５２】
また、本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置では、空気冷媒式の冷凍装置２１を採用しているため、フロンやアンモニア等を冷媒として用いる冷凍装置では対応が難しい低温（例えば−５０℃程度以下）にも対応することができ、また、例えば魚などの食料品などを保管するような人の出入りする一般の冷凍倉庫にも適した冷却装置を実現することができる。空気冷媒式冷凍装置２１は例えば−１５０℃程度までの低温の空気冷媒を発生することができるため、−３０℃以下の冷凍倉庫の低温蓄熱冷却に実用的に対応可能となる。
【００５３】
また、本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置では、制御装置５１により、起動停止スイッチ５３の操作に応じて、冷凍装置２１を作動させて冷凍装置２１から熱交換器７への冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、冷凍装置２１を停止させて冷凍装置２１から熱交換器７への冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行うため、前記蓄冷運転と前記蓄冷運転停止との切り替えが容易である。そして、作業員が起動停止スイッチ５３を操作することにより、電力料金が割引きになる夜間時間帯にのみ蓄冷運転を行わせて、それ以外の昼間の時間帯には蓄冷運転を停止させて蓄冷ユニット４の蓄冷熱量による冷却を行うようにすることができため、電気代を低減して冷却費用の低減を図ることができる。
【００５４】
更に、本実施の形態例の低温蓄熱冷却装置では、電力料金が割引となる夜間時間帯に作動するように設定されたタイマー５４を制御装置５１に備えることにより、タイマー５４が作動したときには冷凍装置２１を作動させて冷凍装置２１から熱交換器７への冷媒の供給を行わせる蓄冷運転と、タイマー５４が作動しないときには冷凍装置２１を停止させて冷凍装置２１から熱交換器７への冷媒の供給を停止させる蓄冷運転停止との切り替えを行うため、作業員の手間を要せずに前記蓄冷運転と前記蓄冷運転停止との切り替えを確実に行うこともでき、しかも、電力料金が割引きになる夜間時間帯にのみ蓄冷運転を行い、それ以外の昼間の時間帯には蓄冷運転を停止させて蓄冷ユニット４の蓄冷熱量による冷却を行うため、電気代を低減して冷却費用の低減を図ることができる。
【００５５】
なお、本発明の低温蓄熱冷却装置は上記実施の形態例のようには特に冷凍倉庫の冷却装置として適したものであるが、必ずしもこれに限定するものではなく、各種の冷却室の内部を冷却する場合に適用することができる。例えば、医療品や薬品等の貯蔵庫用の冷凍装置などにも適用することができる。また、本発明の低温蓄熱冷却装置は空気冷媒式の冷凍装置に限らず、空気以外の冷媒を用いる冷凍装置を採用することもできる。例えば冷却室内が窒素雰囲気の場合、窒素を冷媒として用いる冷凍装置を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は低温蓄熱冷却装置に関し、特に冷凍倉庫などに設置する低温蓄熱冷却装置に適用して有用なものであり、蓄冷熱量（保冷能力）が高く、蓄冷槽での蓄冷熱量のロスが小さく、また、例えば−３０℃以下の冷却にも対応可能な充分な冷却能力を有する低温蓄熱冷却装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態例に係る低温蓄熱冷却装置の構成図である。
【図２】前記低温蓄熱冷却装置に備えた空気冷媒式冷凍装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  冷凍倉庫
２  躰体（構造体）
３  上面
４  蓄冷ユニット
５  蓄冷槽
６  蓄冷剤
７  第１の熱交換器
８  第２の熱交換器
１０  下面
１１  気体循環流路
１２  気体吸引配管
１３  気体戻り配管
１４  気体循環ファン
２１  空気冷媒式冷凍装置
２２  膨張タービン
２３  コンプレッサ
２４  外部熱交換器
２５  排熱回収熱交換器
２６  フィルタ
２７  冷媒配管
２８  電動モータ
３０  冷媒循環流路
３１  冷媒供給配管
３２  冷媒戻り配管
３３  冷媒吹出し配管
３４  気体吸引配管
３５，３６，３７，３８  切替弁
３９，４０  接続部
４１  除霜器
５１  制御装置
５２  自動手動切替スイッチ
５３  起動停止スイッチ
５４  タイマー
５５  切替スイッチ
５６  起動停止スイッチ
【図１】
2005201487.tif 000003
【図２】
2005201487.tif 000004