(57)【要約】【課題】氷蓄熱装置での成績係数の向上、及び氷蓄熱装置の構成の簡略化を図る。【解決手段】氷蓄熱槽３と、第１熱交換器４とターボ冷凍機２と第１循環ポンプ３１とを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ライン２８，３４と、第２熱交換器５と第２循環ポンプ３８とを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ライン３６とを有し、前記第１熱交換器で前記冷媒を加熱しつつ、氷蓄熱時には前記他の循環ラインを切離し前記ターボ冷凍機で前記冷媒を冷却し製氷する。【選択図】        図１
2005003208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、前記第１熱交換器で前記冷媒を加熱しつつ、氷蓄熱時には前記他の循環ラインを切離し前記ターボ冷凍機で前記冷媒を冷却し製氷することを特徴とする氷蓄熱方法。
【請求項２】
氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、冷房時には前記他の循環ラインを作動させることを特徴とする氷蓄熱方法。
【請求項３】
冷房時は負荷の増大に応じターボ冷凍機と第１熱交換器を含む閉鎖循環ラインが構成され、該閉鎖循環ラインを作動させることを特徴とする氷蓄熱方法。
【請求項４】
氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、前記第１熱交換器、第２熱交換器は熱負荷側と熱交換可能としたことを特徴とする氷蓄熱装置。
【請求項５】
負荷の増大に対応して、前記ターボ冷凍機と第１熱交換器を含む閉鎖循環ラインが構成される様にした請求項４の氷蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和装置等に備えられる氷蓄熱方法及び氷蓄熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビル或は地域冷房を行うシステムとして、安価な夜間電力を利用して製氷して蓄熱し、昼間の冷房には氷の溶解による蓄熱の放出で冷房を行う冷房システムがあり、斯かる冷房システムは氷蓄熱装置を具備している。
【０００３】
図２により従来の氷蓄熱装置について説明する。
【０００４】
図２中、１は冷却塔、２はターボ冷凍機、３は氷蓄熱槽、４は第１熱交換器、５は第２熱交換器、６は第３熱交換器、１０はターボ冷凍機の熱交換器を示している。
【０００５】
前記氷蓄熱槽３の底部に連通する第１循環ライン７が前記熱交換器１０に接続され、前記第１循環ライン７の途中に第１循環ポンプ８、第１弁９が設けられている。前記ターボ冷凍機２から前記氷蓄熱槽３に接続される第２循環ライン１１が設けられ、該第２循環ライン１１には前記ターボ冷凍機２側から第２循環ポンプ１２、第２弁１３、過冷却解除器１４が設けられている。
【０００６】
前記第１循環ライン７の前記第１循環ポンプ８と前記第１弁９との間から分岐した第３循環ライン１５は前記第２熱交換器５を経て前記氷蓄熱槽３に接続され、前記第３循環ライン１５の第２熱交換器５の上流側には第３弁１６が設けられている。
【０００７】
前記第１循環ライン７の第１循環ポンプ８の下流側に前記第３熱交換器６を通過する分岐ライン１７が設けられ、該分岐ライン１７には分岐循環ポンプ１８が設けられている。
【０００８】
前記第２循環ライン１１のターボ冷凍機２の上流側と前記第２循環ライン１１の前記第２循環ポンプ１２の下流側に接続され、前記第１熱交換器４を通過する第４循環ライン１９が設けられ、該第４循環ライン１９の前記第１熱交換器４の上流側には第４弁２１が設けられている。
【０００９】
前記第１熱交換器４には第１負荷ライン２２、前記第２熱交換器５には第２負荷ライン２３が接続され、該第２負荷ライン２３、前記第１負荷ライン２２は冷房装置（図示せず）等の熱負荷装置に接続されている。前記第３熱交換器６には第３負荷ライン２４が接続され、該第３負荷ライン２４は予熱源（図示せず）に接続されている。
【００１０】
尚、前記冷却塔１とターボ冷凍機２とは冷却ライン２５で接続され、該冷却ライン２５には冷却循環ポンプ２６が設けられ、前記ターボ冷凍機２が稼働されている状態でターボ冷凍機２からの廃熱を冷却している。
【００１１】
上記氷蓄熱装置に於いて蓄熱が行われる場合は、前記ターボ冷凍機２が駆動され、前記第２循環ライン１１を経て冷媒（水）が循環される。
【００１２】
前記第３弁１６、前記第４弁２１が閉じられ、前記第１弁９、前記第２弁１３が開かれた状態で、前記第１循環ポンプ８、前記分岐循環ポンプ１８、前記第２循環ポンプ１２が駆動され、前記氷蓄熱槽３から冷水が汲上げられ、前記熱交換器１０へ送出される。前記分岐循環ポンプ１８は汲上げられた冷水の一部を前記第３熱交換器６に循環させ、該第３熱交換器６により加熱し、前記熱交換器１０に供給される冷水が循環中に氷結しない所定温度となる様にする。該熱交換器１０で冷水は過冷却状態迄冷却され、過冷却水は前記過冷却解除器１４で製氷され氷水となり、氷水が前記氷蓄熱槽３に戻される。
【００１３】
冷媒の前記第１循環ライン７、前記第２循環ライン１１の循環、前記ターボ冷凍機２の駆動により前記氷蓄熱槽３内の水が漸次製氷され、蓄熱が行われる。
【００１４】
冷房が行われる場合は、前記第１弁９が閉じられ、前記第３弁１６が開かれ、前記第１循環ポンプ８が駆動される。
【００１５】
前記氷蓄熱槽３より汲上げられた冷水は、前記第２熱交換器５で放熱し、前記第２負荷ライン２３を循環する熱負荷側の冷媒を冷却し、昇温して前記氷蓄熱槽３に戻される。
【００１６】
熱負荷が大きく、前記第２熱交換器５による冷却だけでは不十分な場合は、第２熱交換器５による冷却に加えて、前記ターボ冷凍機２による冷却が行われる。
【００１７】
前記第２弁１３が閉じられ、前記第４弁２１が開かれ、前記ターボ冷凍機２、前記第２循環ポンプ１２が駆動される。前記ターボ冷凍機２で冷却された冷水が前記第４循環ライン１９を循環し、前記第１熱交換器４により前記第１負荷ライン２２を循環する冷媒を冷却する。
【００１８】
尚、上記従来例の他、氷蓄熱装置としては例えば特許文献１に示されるものがある。
【００１９】
【特許文献１】
特開平５−１１８５８８号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の氷蓄熱装置に於いて、製氷を行う循環ラインでは、循環途中で冷水が氷結しない様に、所定温度迄前記第３熱交換器６により循環する冷水の一部を氷蓄熱装置の系外の熱源により加熱している。この為、氷蓄熱装置の成績係数が低下するという問題があり、更に冷房装置（図示せず）等の熱負荷装置の冷媒を冷却する第１熱交換器４、第２熱交換器５の他に、冷水加熱用の第３熱交換器６が設けられる構成であるので、熱交換器の設置、及び配管等装置の構成が複雑となる等問題があった。
【００２１】
本発明は斯かる実情に鑑み、氷蓄熱装置での成績係数の向上、及び氷蓄熱装置の構成の簡略化を図るものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、前記第１熱交換器で前記冷媒を加熱しつつ、氷蓄熱時には前記他の循環ラインを切離し前記ターボ冷凍機で前記冷媒を冷却し製氷する氷蓄熱方法に係り、又氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、冷房時には前記他の循環ラインを作動させる氷蓄熱方法に係り、更に又冷房時は負荷の増大に応じターボ冷凍機と第１熱交換器を含む閉鎖循環ラインが構成され、該閉鎖循環ラインを作動させる氷蓄熱方法に係るものである。
【００２３】
又本発明は、氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、前記第１熱交換器、第２熱交換器は熱負荷側と熱交換可能とした氷蓄熱装置に係り、更に又負荷の増大に対応して、前記ターボ冷凍機と第１熱交換器を含む閉鎖循環ラインが構成される様にした氷蓄熱装置に係るものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る氷蓄熱装置の概略構成を示しており、図１に於いて図２中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２６】
氷蓄熱槽３に接続された第１循環ライン２８は、第１熱交換器４を経てターボ冷凍機２に接続され、前記第１循環ライン２８の第１熱交換器４の上流側に第１弁２９、第１循環ポンプ３１が設けられている。又、前記第１循環ライン２８の前記第１熱交換器４の入側、出側間を接続するバイパス管３２が設けられ、該バイパス管３２にはバイパス弁３３が設けられている。
【００２７】
前記ターボ冷凍機２から前記氷蓄熱槽３を接続する第２循環ライン３４が設けられ、該第２循環ライン３４には過冷却解除器１４が設けられている。
【００２８】
前記氷蓄熱槽３に接続された第３循環ライン３６は、第２熱交換器５を経て前記氷蓄熱槽３に接続され、前記第３循環ライン３６の第２熱交換器５の上流側には第２弁３７、第２循環ポンプ３８が設けられている。
【００２９】
前記第１弁２９の下流側と前記第２循環ライン３４とが前記氷蓄熱漕３の水中でバイパス循環ライン３９により接続され、該バイパス循環ライン３９に第４弁４１が設けられている。
【００３０】
図１中、４２は冷房装置等の熱負荷であり、前記第１熱交換器４と前記熱負荷４２間で第１負荷ライン４３が形成され、該第１負荷ライン４３に第１負荷循環ポンプ４４が設けられている。前記熱負荷４２と前記第２熱交換器５間で第２負荷ライン４５が形成され、該第２負荷ライン４５に第２負荷循環ポンプ４６が設けられている。尚、前記第１負荷ライン４３、第２負荷ライン４５の一部は共用となっており、集合分配管４７、集合分配管４８により前記第１負荷ライン４３と、第２負荷ライン４５とに分岐されている。
【００３１】
先ず、氷蓄熱作動について説明する。
【００３２】
前記第２弁３７、前記バイパス弁３３、前記第４弁４１を閉じ、前記第１弁２９を開き、前記第１循環ポンプ３１を駆動すると共に前記ターボ冷凍機２を駆動する。又、前記第１負荷循環ポンプ４４を低速駆動し、前記第１負荷ライン４３に小流量の冷媒を循環させる。この循環量は予め下限流量が設定されており、最小流量が前記下限流量以下とならない様になっている。尚、氷蓄熱作動時には前記熱負荷４２は停止されている。
【００３３】
前記第１熱交換器４の出口側の流体温度は温度検出器（図示せず）により検出され、前記氷蓄熱槽３から汲上げられた冷水は、前記第１熱交換器４により所定温度、例えば冷水が氷結しない０．２℃〜０．５℃の温度に加熱される。前記ターボ冷凍機２は冷水を過冷却し、過冷却された過冷却水は前記過冷却解除器１４で製氷され、氷水となって前記氷蓄熱槽３に戻される。前記第１循環ライン２８、前記第２循環ライン３４を冷水が循環される過程で漸次蓄氷されていく。
【００３４】
尚、前記第１熱交換器４での加熱量は僅かでよく、前記バイパス弁３３を開け、冷水の一部を前記第１熱交換器４で加熱する様にしてもよい。
【００３５】
次に、冷房が行われる場合は、前記ターボ冷凍機２が停止された状態で、前記第２弁３７が開かれ、前記第２循環ポンプ３８が駆動される。該第２循環ポンプ３８により汲取られた冷水は、前記第２熱交換器５を通り、前記氷蓄熱槽３に戻される。
【００３６】
前記第２負荷循環ポンプ４６が駆動されることで、第２負荷ライン４５の冷媒が前記熱負荷４２と第２熱交換器５間を循環し、前記第２熱交換器５で冷水により冷却され、更に前記熱負荷４２で放熱され、冷却が行われる。
【００３７】
該熱負荷４２での熱負荷が大きく、前記第２熱交換器５だけの冷却では対応ができない場合は、前記ターボ冷凍機２による冷却が、加算される。
【００３８】
即ち、前記第１弁２９、前記バイパス弁３３が閉じられ、前記第４弁４１が開かれる。この状態では、前記第２循環ライン３４、前記バイパス循環ライン３９によりターボ冷凍機２、第１熱交換器４を含む閉鎖した循環ラインが形成される。
【００３９】
前記第１循環ポンプ３１が駆動され、前記第１熱交換器４と前記ターボ冷凍機２間で冷媒（水）が循環され、該冷媒が冷却され、該冷媒により前記第１負荷ライン４３を循環する冷媒が冷却され、前記ターボ冷凍機２による冷却が加算される。
【００４０】
前記第１熱交換器４の出口側の流体温度は温度検出器（図示せず）により検出され、冷水の温度が５．０℃〜９．０℃となる様に、前記第１熱交換器４の熱交換量が制御される。尚、熱交換量の制御は、前記第４弁４１の開度調整、前記第１循環ポンプ３１の冷水循環量の調整等によって行われる。
【００４１】
上記した本発明に係る氷蓄熱装置では、氷蓄熱作動に於ける冷水の加熱熱源は熱負荷４２であり、同一系内の熱源を利用しており、成績係数が向上する。
【００４２】
更に、冷水加熱用の熱交換器は、冷房用の前記第１熱交換器４が使用されるので、別途冷水加熱用の熱交換器を設ける必要がなく、熱交換器の数が少なくて良く、配管構造も簡略化される。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、氷蓄熱槽と、第１熱交換器とターボ冷凍機と第１循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる循環ラインと、第２熱交換器と第２循環ポンプとを具備し前記氷蓄熱槽の冷媒を循環させる他の循環ラインとを有し、前記第１熱交換器で前記冷媒を加熱しつつ、氷蓄熱時には前記他の循環ラインを切離し前記ターボ冷凍機で前記冷媒を冷却し製氷するので、前記循環ラインで製氷が行われる場合、成績係数が向上し、又冷房用の第１熱交換器により製氷時の冷水の加熱が行え、熱交換器の兼用ができ、及び氷蓄熱装置の構成の簡略化を図れる等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成概略図である。
【図２】従来例を示す構成概略図である。
【符号の説明】
１          冷却塔
２          ターボ冷凍機
３          氷蓄熱槽
４          第１熱交換器
５          第２熱交換器
１４        過冷却解除器
２８        第１循環ライン
２９        第１弁
３１        第１循環ポンプ
３２        バイパス管
３３        バイパス弁
３４        第２循環ライン
３６        第３循環ライン
３７        第２弁
３８        第２循環ポンプ
３９        バイパス循環ライン
４１        第４弁
４２        熱負荷
４３        第１負荷ライン
４５        第２負荷ライン
【図１】
2005003208.tif 000003
【図２】
2005003208.tif 000004