(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略０℃の氷水と略０℃の有機溶剤を混合して凝固点降下により氷点下温度の混合液を生成し、前記氷点下温度から略０℃に至る間の所定温度までの冷熱を冷熱利用系に使用し、前記所定温度から略０℃までの冷熱を利用するよう混合溶液を蒸留して水と有機溶剤に分離することを特徴とする蓄冷方法。
【請求項２】
混合溶液の蒸留により分離された水と有機溶剤を用いて蒸留前の混合溶液を昇温する請求項１記載の蓄冷方法。
【請求項３】
有機溶剤をエタノールとした請求項１又は２記載の蓄冷方法。
【請求項４】
略０℃の氷水を貯留する氷水貯槽と、略０℃の有機溶剤を貯留する有機溶剤貯槽と、前記氷水貯槽から送給される氷水と前記有機溶剤貯槽から送給される有機溶剤とを混合することにより凝固点降下を起こさせて氷点下温度の混合液を生成する混合貯槽と、氷点下温度から略０℃に至る間の所定温度までの前記混合貯槽の冷熱を使用する冷熱利用系と、前記所定温度から略０℃までの冷熱を利用するよう混合溶液を蒸留して水と有機溶剤に分離する分離器とを備えたことを特徴とする蓄冷装置。
【請求項５】
混合溶液の蒸留により分離された水と有機溶剤を用いて蒸留前の混合溶液を昇温させる再生熱交換器を備えた請求項４記載の蓄冷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷熱を蓄冷する蓄冷方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄冷方法において水を冷媒として用いる場合には、冷媒の水を冷凍機により冷却することにより氷点下温度の略−１０℃の氷水にして蓄冷するものがあり、この場合、蓄冷された冷熱は氷水の氷を溶かすことによって取り出され、冷熱利用系により使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒の水を冷凍機により氷点下温度の略−１０℃の氷水にして蓄冷する場合には、０℃の氷を作る場合と比較して多くの電力を必要とするため著しく冷凍機の成績効率が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は、省エネルギー化を図り得る蓄冷方法及び装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の蓄冷方法は、略０℃の氷水と略０℃の有機溶剤を混合して凝固点降下により氷点下温度の混合液を生成し、前記氷点下温度から略０℃に至る間の所定温度までの冷熱を冷熱利用系に使用し、前記所定温度から略０℃までの冷熱を利用するよう混合溶液を蒸留して水と有機溶剤に分離するものである。
【０００６】
本発明の請求項１の蓄冷方法において、請求項２に示す如く、混合溶液の蒸留により分離された水と有機溶剤を用いて蒸留前の混合溶液を昇温してもよい。
【０００７】
本発明の請求項１又は２の蓄冷方法において、請求項３に示す如く、有機溶剤をエタノールとしてもよい。
【０００８】
本発明の請求項４の蓄冷装置は、略０℃の氷水を貯留する氷水貯槽と、略０℃の有機溶剤を貯留する有機溶剤貯槽と、前記氷水貯槽から送給される氷水と前記有機溶剤貯槽から送給される有機溶剤とを混合することにより凝固点降下を起こさせて氷点下温度の混合液を生成する混合貯槽と、氷点下温度から略０℃に至る間の所定温度までの前記混合貯槽の冷熱を使用する冷熱利用系と、前記所定温度から略０℃までの冷熱を利用するよう混合溶液を蒸留して水と有機溶剤に分離する分離器とを備えたものである。
【０００９】
本発明の請求項４の蓄冷装置において、請求項５に示す如く、混合溶液の蒸留により分離された水と有機溶剤を用いて蒸留前の混合溶液を昇温させる再生熱交換器を備えてもよい。
【００１０】
このように、略０℃の氷水と略０℃の有機溶剤を混合して凝固点降下を起させることにより氷点下温度の−１０℃の混合液を生成して蓄冷するので、冷凍機により直接氷点下温度の−１０℃まで冷却する必要がなく、結果的に冷凍機の成績効率を向上させ、省エネルギー化を図ることができる。又、氷点下温度の−１０℃から０℃までの冷熱において、氷点下温度から略０℃に至る間の所定温度までの冷熱は冷熱利用系に使用されると共に、所定温度から略０℃までの冷熱は、蒸留により混合液を元に戻し得るよう水と有機溶剤との分離に利用されるので、水及び有機溶剤の再利用が容易であり、一層省エネルギー化を図ることができる。
【００１１】
又、蒸留により分離された水及び有機溶剤を用いて蒸留前の混合溶液を昇温するので、混合溶液を蒸留温度範囲へ昇温する際の加熱を容易にし、昇温エネルギーの省エネルギー化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１、図２、図３は、本発明を実施する形態の第一例を示す蓄冷方法及び装置である。
【００１４】
本発明の蓄冷方法及び装置の第一例は、図１に示す如く、氷水を貯留する氷水貯槽１と、有機溶剤の高濃度エタノールを貯留する有機溶剤貯槽２とを備え、氷水貯槽１には、冷凍機３と第一循環ポンプ４を備えた冷凍ライン５を、水が循環し得るよう外設すると共に、第一送出ポンプ６を備えた第一送出ライン７を、冷凍ライン５における氷水貯槽１と第一循環ポンプ４の間から延在して混合貯槽８へ接続している。一方、有機溶剤貯槽２には、冷凍機９と第二循環ポンプ１０を備えた冷凍ライン１１を、有機溶剤が循環し得るよう外設すると共に、第二送出ポンプ１２を備えた第二送出ライン１３を第一送出ライン７の下流まで延在して混合貯槽８へ接続している。
【００１５】
又、混合貯槽８には、第三循環ポンプ１４と冷熱利用系１５を備えた利用ライン１６を、混合溶液が循環し得るよう外設すると共に、戻しポンプ１７を備えた第一戻しライン１８を延在して分離器１９に接続しており、分離器１９には、第一冷却器２０を備えた第二戻しライン２１を延在して氷水貯槽１へ接続すると共に、第二冷却器２２を備えた第三戻しライン２３を延在して有機溶剤貯槽２へ接続している。
【００１６】
更に、第一戻しライン１８には、第二戻しライン２１及び第三戻しライン２３と通じて熱を交換し得るよう、第二戻しライン２１における第一冷却器２０の上流側及び第三戻しライン２３における第二冷却器２２の上流側に接続された再生熱交換器２４を備えている。
【００１７】
以下、本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。
【００１８】
冷熱を蓄冷する際には、図２に示す如く、初めに氷水貯槽１に０℃で９００ｋｇの水を導入すると共に、有機溶剤貯槽２に０℃で１００ｋｇの高濃度エタノールを導入し、冷凍ライン５の冷凍機３及び第一循環ポンプ４を駆動することにより、氷水貯槽１において０℃で３１５ｋｇの水と、０℃で５８５ｋｇの氷とからなる０℃で９００ｋｇの氷水を生成し、冷凍ライン１１の冷凍機９及び第二循環ポンプ１０を駆動することにより、有機溶剤貯槽２において１００ｋｇの高濃度エタノールを０℃で保温する。
【００１９】
次いで、０℃で９００ｋｇの氷水を、第一送出ライン７を介して混合貯槽８へ送出すると共に、０℃で１００ｋｇの高濃度エタノールを、第二送出ライン１３及び第一送出ライン７を介して混合貯槽８へ送出し、混合貯槽８において攪拌することにより凝固点降下を起させ、−１０℃で４２８ｋｇの水と、−１０℃で４７２ｋｇの氷と、−１０℃で１００ｋｇのエタノールとからなる−１０℃で１０００ｋｇの氷／１９％エタノール水溶液を生成する。
【００２０】
この時、混合貯槽８内では０℃から氷点下温度の−１０℃まで温度を降下させることにより冷熱を蓄冷しており、冷熱を利用する際には、氷／１９％エタノール水溶液を利用ライン１６に循環させることによって、冷熱を利用ライン１６の冷熱利用系１５で利用し、氷／１９％エタノール水溶液を、混合貯槽８内において、−５℃で９００ｋｇの水と、−５℃で１００ｋｇのエタノールとからなる−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液にする。
【００２１】
続いて、−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液を混合貯槽８より第一戻しライン１８及び再生熱交換器２４を介して分離器１９に送出し、分離器１９において約６０℃〜９５℃に加熱することにより蒸留して水とエタノールとに分離し、分離された水を再生熱交換器２４及び第一冷却器２０により０℃で９００ｋｇの水にして氷水貯槽１に戻すと共に、分離されたエタノールを再生熱交換器２４及び第二冷却器２２により０℃で１００ｋｇのエタノールにして有機溶剤貯槽２に戻す。
【００２２】
ここで、蒸留温度範囲の約６０℃〜９５℃で蒸留して分離された水及びエタノールは、図３に示す如く、再生熱交換器２４により−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液を昇温している。
【００２３】
このように、０℃の氷水と０℃のエタノールを混合して凝固点降下を起させることにより氷点下温度の−１０℃で氷／１９％エタノール水溶液を生成して蓄冷するので、冷凍機３により直接氷点下温度の−１０℃まで冷却する必要がなく、結果的に冷凍機３の成績効率を向上させ、省エネルギー化を図ることができる。
【００２４】
又、氷点下温度の−１０℃から０℃までの冷熱において、氷点下温度の−１０℃から−５℃までの冷熱は冷熱利用系１５に使用されると共に、−５℃から０℃までの冷熱は、蒸留により１０％エタノール水溶液を氷水貯槽１及び有機溶剤貯槽２に夫々戻し得るよう水とエタノールとの分離に利用されるので、水とエタノールの再利用が容易であり、一層省エネルギー化を図ることができる。
【００２５】
更に、蒸留温度範囲の約６０℃〜９５℃の蒸留により分離された水及びエタノールを用いて−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液を昇温するので、１０％エタノール水溶液を蒸留温度範囲の約６０℃〜９５℃へ昇温する際の加熱を容易にし、昇温エネルギーの省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
図４、図５は、本発明を実施する形態の第二例を示す蓄冷方法及び装置である。
【００２７】
本発明の第二例の蓄冷方法及び装置は、第一例と略同様な装置であり、以下、第二例の作用を説明する。
【００２８】
冷熱を蓄冷する際には、図４に示す如く、初めに氷水貯槽１に０℃で９０２ｋｇの０．９％エタノール水溶液を導入すると共に、有機溶剤貯槽２に０℃で９８ｋｇの９４％エタノール水溶液を導入し、冷凍ライン５の冷凍機３及び第一循環ポンプ４を駆動することにより、氷水貯槽１において０℃で３０９ｋｇの水と、０℃で５８５ｋｇの氷と、０℃で８ｋｇのエタノールとからなる０℃で９０２ｋｇの氷／２．５％エタノール水溶液を生成し、又、冷凍ライン１１の冷凍機９及び第二循環ポンプ１０を駆動することにより、有機溶剤貯槽２において０℃で６ｋｇの水と、０℃で９２ｋｇのエタノールとからなる０℃で９８ｋｇの９４％エタノール水溶液を生成して貯蔵する。ここで、氷水貯槽１に貯蔵される溶液は、０．９％エタノール水溶液の如き、他の数％のエタノール溶液でもよい。
【００２９】
次いで、０℃で９０２ｋｇの氷／２．５％エタノール水溶液を、第一送出ライン７を介して混合貯槽８へ送出すると共に、０℃で９８ｋｇの９４％エタノール水溶液を、第二送出ライン１３及び第一送出ライン７を介して混合貯槽８へ送出し、混合貯槽８内において攪拌することにより凝固点降下を起させ、−１０℃で４２８ｋｇの水と、−１０℃で４７２ｋｇの氷と、−１０℃で１００ｋｇのエタノールとからなる−１０℃で１０００ｋｇの氷／１９％エタノール水溶液を生成する。
【００３０】
この時、混合貯槽８内では、第一例と略同様に０℃から氷点下温度の−１０℃まで温度を降下させることにより冷熱を蓄冷しており、冷熱を利用する際には、氷／１９％エタノール水溶液を利用ライン１６に循環させることによって、冷熱を利用ライン１６の冷熱利用系１５で使用し、氷／１９％エタノール水溶液を、混合貯槽８内において、−５℃で９００ｋｇの水と、−５℃で１００ｋｇのエタノールとからなる−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液にする。
【００３１】
続いて、−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液を混合貯槽８より第一戻しライン１８及び再生熱交換器２４を介して分離器１９に送出し、分離器１９において約６０℃〜９５℃に加熱することにより蒸留にして０．９％エタノール水溶液と９４％エタノール水溶液とに分離し、分離された０．９％エタノール水溶液を再生熱交換器２４及び第一冷却器２０により０℃で９０２ｋｇの０．９％エタノール水溶液にして氷水貯槽１に戻すと共に、分離された９４％エタノール水溶液を再生熱交換器２４及び第二冷却器２２により０℃で９８ｋｇの９４％エタノール水溶液にして有機溶剤貯槽２に戻す。
【００３２】
ここで、蒸留温度範囲の約６０℃〜９５℃で蒸留して分離された０．９％エタノール水溶液及び９４％エタノールは、図５に示す如く、再生熱交換器２４により−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液を昇温している。
【００３３】
このように、０℃の０．９％エタノール水溶液と０℃の９４％エタノール水溶液を混合して凝固点降下を起させることにより氷点下温度の−１０℃で氷／１９％エタノール水溶液を生成して蓄冷するので、冷凍機３により直接氷点下温度の−１０℃まで冷却する必要がなく、結果的に冷凍機３の成績効率を向上させ、省エネルギー化を図ることができる。
【００３４】
又、氷点下温度の−１０℃から０℃までの冷熱において、氷点下温度の−１０℃から−５℃までの冷熱は冷熱利用系１５に使用されると共に、−５℃から０℃までの冷熱は、蒸留により１０％エタノール水溶液を氷水貯槽１及び有機溶剤貯槽２に夫々戻し得るよう０．９％エタノール水溶液と９４％エタノール水溶液との分離に使用されるので、０．９％エタノール水溶液と、９４％エタノール水溶液の再利用が容易であり、一層省エネルギー化を図ることができる。
【００３５】
更に、蒸留温度範囲の約６０℃〜９５℃の蒸留により分離された０．９％エタノール水溶液及び９４％エタノールを用いて−５℃で１０００ｋｇの１０％エタノール水溶液を昇温するので、１０％エタノール水溶液を蒸留温度範囲の約６０℃〜９５℃へ昇温する際の加熱を容易にし、昇温エネルギーの省エネルギー化を図ることができる。
【００３６】
図６は、本発明を実施する形態の第三例を示す蓄冷方法及び装置である。
【００３７】
本発明の第三例の蓄冷方法及び装置は、第一例と略同様な装置において、図１の破線に示す如く、氷水貯槽１より有機溶剤貯槽２へ水を送給する希釈ライン２５を備えている。
【００３８】
以下、本発明を実施する形態の第三例の作用を説明する。
【００３９】
冷熱を蓄冷する際には、図６に示す如く、初めに氷水貯槽１に０℃で９０２ｋｇの０．９％エタノール水溶液を導入すると共に、有機溶剤貯槽２に０℃で９８ｋｇの９４％エタノール水溶液を導入し、氷水貯槽１から希釈ライン２５を介して０℃の水を導入すると共に冷凍ライン１１の冷凍機９及び第二循環ポンプ１０を駆動することにより、有機溶剤貯槽２の９４％エタノール水溶液を希釈し、有機溶剤貯槽２において０℃で６２ｋｇの水と、０℃で９２ｋｇのエタノールとからなる０℃で１５４ｋｇの６０％エタノール水溶液を生成して貯蔵し、又、冷凍ライン５の冷凍機３及び第一循環ポンプ４を駆動することにより、氷水貯槽１内において０℃で２５３ｋｇの水と、０℃で５８５ｋｇの氷と、０℃で８ｋｇのエタノールとからなる０℃で８４６ｋｇの氷／３．１％エタノール水溶液を生成する。ここで、氷水貯槽１に貯蔵される溶液は、第二例と略同様に０．９％エタノール水溶液の如き、他の数％のエタノール溶液でもよい。
【００４０】
次いで、０℃で８４６ｋｇの氷／３．１％エタノール水溶液を、第一送出ライン７を介して混合貯槽８へ送出すると共に、０℃で１５４ｋｇの６０％エタノール水溶液を、第二送出ライン１３及び第一送出ライン７を介して混合貯槽８へ送出し、混合貯槽８内において攪拌することにより凝固点降下を起させ、第二例と略同様な−１０℃で１０００ｋｇの氷／１９％エタノール水溶液を生成する。
【００４１】
これ以降、第三例は、第二例と略同様な作用を示し、且つ略同様な効果を得ることができる。又、有機溶剤貯槽２に導入するエタノール水溶液の濃度を下げるので、装置を容易に構成することができる。
【００４２】
なお、本発明の蓄冷方法及び装置は上述の形態例のみ限定されるものではなく、氷水及びエタノールの濃度が装置内の循環を繰り返す度に適宜変化してもよいこと、有機溶剤は凝固点降下を起こすならばエタノール以外のものでもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の蓄冷方法及び装置によれば、下記の如き、種々の優れた効果を奏し得る。
【００４４】
Ｉ）略０℃の氷水と略０℃の有機溶剤を混合して凝固点降下を起させることにより氷点下温度の−１０℃の混合液を生成して蓄冷するので、冷凍機により直接氷点下温度の−１０℃まで冷却する必要がなく、結果的に冷凍機の成績効率を向上させ、省エネルギー化を図ることができる。又、氷点下温度の−１０℃から０℃までの冷熱において、氷点下温度から略０℃に至る間の所定温度までの冷熱は冷熱利用系に使用されると共に、所定温度から略０℃までの冷熱は、蒸留により混合液を元に戻し得るよう水と有機溶剤との分離に利用されるので、水及び有機溶剤の再利用が容易であり、一層省エネルギー化を図ることができる。
【００４５】
ＩＩ）蒸留により分離された水及び有機溶剤を用いて蒸留前の混合溶液を昇温するので、混合溶液を蒸留温度範囲へ昇温する際の加熱を容易にし、昇温エネルギーの省エネルギー化を図ることができる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄冷装置及び方法を実施する形態例を示す概略図である。
【図２】本発明の蓄冷方法を実施する形態の第一例を示すフロー図である。
【図３】本発明の蓄冷方法を実施する形態の第一例において再生熱交換を行う状態を示すフロー図である。
【図４】本発明の蓄冷方法を実施する形態の第二例を示すフロー図である。
【図５】本発明の蓄冷方法を実施する形態の第二例において再生熱交換を行う状態を示すフロー図である。
【図６】本発明の蓄冷方法を実施する形態の第三例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  氷水貯槽
２  有機溶剤貯槽
３  冷凍機
８  混合貯槽
１５  冷熱利用系
１９  分離器
２４  再生熱交換器
【図１】
0004590781.tif 000002
【図２】
0004590781.tif 000003
【図３】
0004590781.tif 000004
【図４】
0004590781.tif 000005
【図５】
0004590781.tif 000006
【図６】
0004590781.tif 000007