(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽に蓄熱し、該蓄熱を空調に利用する氷蓄熱空調システムの一次側運転方法に於て、融解運転終了後、該蓄熱槽の残蓄熱による顕熱運転を行うと共に建物の躯体に蓄熱させ、その後、熱ポンプの蒸発温度を調整して水冷却運転を行い、該躯体に更に蓄熱させた後、該熱ポンプの蒸発温度を下げて製氷運転を行うことを特徴とする氷蓄熱空調システムの一次側運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は氷蓄熱空調システムの一次側運転方法に関するものであり、特に、蓄熱槽の残蓄熱を有効に使用することにより熱ポンプを効率良く運転すると共に、蓄熱槽の容量を縮小することができる氷蓄熱空調システムの一次側運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の氷蓄熱空調システムを図４及び図５により説明する。蓄熱材料としての水Ｗを収容した蓄熱槽１に安い夜間電力を用い、蓄熱（製氷）してそれを昼間に冷房又は暖房に利用している空調システムであるが、図に於ては冷房の場合について説明する。
【０００３】
夜間に冷凍機を運転し、該蓄熱槽１内のコイル２に着氷した氷で該水Ｗを冷却して蓄熱する。該冷凍機は圧縮機６、凝縮器８、水冷却器１０等からなり、該圧縮機６で圧縮されて送り出される冷媒として使用されるジフルオルモノクロメタン（以下Ｒ−２２という）に混じている油分を油分離機７で分離した後、該Ｒ−２２は該凝縮器８に入り液化される。液化されたＲ−２２は受液器９に溜り、冷媒管３、電磁弁１１ａを通って絞られて圧力が下がり、該水冷却器１０で蒸発して気体になる。該水冷却器１０から出たＲ−２２は三方弁４からアキュムレータ５を通って該圧縮機６に吸い込まれる。該Ｒ−２２の蒸発によって冷却されたブラインを該冷媒管３、電磁弁１１ｂを通り該蓄熱槽１内の該コイル２に送って氷を作る。
【０００４】
次に、電気料金の高い昼間に於ては、夜間に作っておいた該蓄熱槽１内の氷を融解させて冷水Ｗを作り、該冷水Ｗを空調機１５に送り冷房を行う。該冷水Ｗは該蓄熱槽１の底部から三方弁１２、冷水管１３を通り、ポンプ１４で該空調機１５に送り、負荷後は戻り管１６により該蓄熱槽１に戻す。又、必要により該水冷却器１０を通過させることにより冷水を作り、該蓄熱槽１に戻す運転も行う。
【０００５】
次に、図５により氷蓄熱空調システムの運転モードを説明する。該蓄熱槽１内の氷量Ａが朝８時に最大になるように夜間冷凍機を作動させて製氷運転イを行った後、該冷凍機を停止し、冷房のための融解運転ロを行う。その後、再び該冷凍機を作動させ、融解運転と共に水冷却運転ハを行い融解を抑制する。次に、１７時に完全に融解するように融解運転ニを続ける。又、１７時以降の残業運転ホは１７時に残氷や該蓄熱槽１内の水温Ｂが低ければそのまま融解運転を続行する。尚、水温Ｂは氷が全て融けきっても該蓄熱槽１内はまだ十分に冷たい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の氷蓄熱空調システムは安価な夜間電力を使って製氷を行い蓄熱しているが、昼間の使用電力を抑制するためには蓄熱槽の蓄熱容量を昼間の使用量に応じて適正な大きさに確保する必要がある。又、製氷装置としての熱ポンプ等の設備も該蓄熱槽の大きさを考慮したものを設置する必要がある。これらの設備が増大すれば設備費、設置場所、重量等の増大を招く。
【０００７】
そこで、蓄熱槽の残蓄熱を有効に使用することにより、熱ポンプを効率良く運転して蓄熱槽の容量を縮小して設備費のコストダウンを図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、蓄熱槽に蓄熱し、該蓄熱を空調に利用する氷蓄熱空調システムの一次側運転方法に於て、融解運転終了後、該蓄熱槽の残蓄熱による顕熱運転を行うと共に建物の躯体に蓄熱させ、その後、熱ポンプの蒸発温度を調整して水冷却運転を行い、該躯体に更に蓄熱させた後、該熱ポンプの蒸発温度を下げて製氷運転を行う氷蓄熱空調システムの一次側運転方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図３に従って詳述する。尚、従来例と同一構成部分については同一の符号を用い、その説明は省略する。
【００１０】
図１は氷蓄熱空調システムの一次側の各運転状態を示す冷媒回路の説明図であり、安価な夜間電力を使って蓄熱槽１に蓄熱し、それを昼間の空調に使うシステムである。図に於ては冷房の場合について説明する。図１の右側に示す蓄熱槽１は内部に多数のコイル２をループ状に連結した冷媒回路を構成し、該冷媒回路内にブラインを循環させ、槽内に貯留した蓄熱媒体となる水Ｗを冷房時は凍結させ、暖房時は加熱できるようにした内融式のものである。
【００１１】
図１（ａ）は昼の冷房が終った時点であり、前記図５に示す融解運転ニが終了した状態である。この時、該蓄熱槽１内の水温Ｂは略１０℃とまだ十分に冷たい。そこで、該蓄熱槽１の残蓄熱を建物の躯体２８に蓄熱させる。該残蓄熱による顕熱運転の冷媒回路を図１（ａ）に従って説明する。
【００１２】
ポンプ２２ａを作動させブラインを三方弁２３ａにより該蓄熱槽１の上部より該コイル２に送り該蓄熱槽１の下部より冷媒回路２５ａ，２５ｂに送る。この時、該三方弁２３ａは該蓄熱槽１への方向のみに開き、冷媒回路２５ｅへの方向は閉じておく。該ブラインは該コイル２を通過することにより熱交換して該蓄熱槽１内の顕熱を該冷媒回路２５ａ，２５ｂに運ぶ。該冷媒回路２５ｂは熱交換器２１に入り、該熱交換器２１内で後述する二次側の冷水回路と熱交換した後、三方弁２３ｂを経て熱ポンプとしてのブライン冷凍機２０を通り該ポンプ２２ａに戻り循環を繰り返す。尚、該三方弁２３ｂは該ブライン冷凍機２０に送る方向のみに開き、冷媒回路２５ｄへの方向は閉じておく。この時、該ブライン冷凍機２０は作動させていない。
【００１３】
又、該熱交換器２１内には二次側の冷水回路２５ｃが形成され、熱交換された冷水は該冷水回路２５ｃを通りベンダ２４に入り該躯体２８に送る往管２６，２６に接続される。
【００１４】
該躯体２８内への蓄熱方法は後述するが、該躯体２８よりの戻り管２７，２７は、該ベンダ２４に入りポンプ２２ｂにより該熱交換器２１に送られ、一次側のブラインと熱交換され、該冷水回路２５ｃにより循環を繰り返す。
【００１５】
次に、該蓄熱槽１の顕熱を使いきり水温が高くなってきたとき、図１（ｂ）に示すように該ブライン冷凍機２０を作動させてブラインの温度を比較的高い温度（蒸発温度３℃）に設定して冷水を作る水冷却運転に切換えると共に、前記同様に該熱交換器２１を介して該冷水回路２５ｃを作動させて該躯体２８に蓄熱させる。この時の冷媒回路は、該三方弁２３ａにて該蓄熱槽１へ入る回路を閉じると共に該冷媒回路２５ｅへの方向を開き、該冷媒回路２５ａに接続する。又、該三方弁２３ｂは該ブライン冷凍機２０に送る方向と該冷媒回路２５ｄへの方向に開き、該冷媒回路２５ｄは該冷媒回路２５ｂに接続して、該熱交換器２１に入るようにする。この水冷却運転は、該ブライン冷凍機２０の成績係数（ＣＯＰ）が大きくなるので効率良く運転することができ、使用電力が削減される。
【００１６】
次に、該躯体２８に蓄熱させた後、図１（ｃ）に示すように該ブライン冷凍機２０のブラインの蒸発温度を−６℃に設定して製氷運転を行う。この時の冷媒回路は、前記図１（ａ）と同じく該ポンプ２２ａから該三方弁２３ａを通り該蓄熱槽１の上部より該コイル２を経由して該蓄熱槽１の下部より該冷媒回路２５ａに至る。その後、該冷媒回路２５ａは該三方弁２３ｂに送る冷媒回路２５ｄに接続され該三方弁２３ｂから該ブライン冷凍機２０、該ポンプ２２ａと循環して製氷する。尚、該三方弁２３ｂから該熱交換器２１へ行く回路及び、該冷媒回路２５ｂから該熱交換器２１へ行く回路は閉じられると共に、該躯体２８に送る回路も機能させない。このように、蒸発温度を高い順に使うことにより該ブライン冷凍機の高効率運転を可能にする。
【００１７】
次に、図２は昼間の空調システムの融解又は追掛運転時の冷媒回路を示すものであり、図１に示した冷媒回路及び冷水回路は全て使い、融解運転の時には該蓄熱槽１内の氷を融解して該コイル２を熱交換して二次側の該ベンダ２４に送り空調を行う。又、氷の融解を抑制させるための追掛運転も同じ冷媒回路及び冷水回路を使い空調を行う。次に、図３は建物の該躯体２８への蓄熱方法を示す。
【００１８】
図３（ａ）は該躯体２８に送る往管２６を該躯体２８の床スラブ２９内のコンクリートＣに所定長さ埋設される管を通り、戻り管２７を経て該ベンダ２４に接続される。このように、冷水を該床スラブ２９内を通過させることにより該床スラブ２９を冷やす（蓄熱）ことができる。又、該躯体２８の循環回路は該床スラブ２９に限らず壁等に循環させてもよく、更に、該躯体２８内への循環方法は螺旋状や端部をループ状に配管する等該躯体２８の形状等により適宜決定される。
【００１９】
次に図３（ｂ）に従って該躯体２８への蓄熱方法の第２の実施の形態を説明する。この方法は建物の該躯体２８内の機械室３９に設置される空調機３０によって行われる。図は夜間に於ての該躯体２８への蓄熱状態を示し、該空調機３０の左側下部には前述した往管２６が接続され、右側下部には温度制御バルブ３１を介して戻り管２７を接続して該空調機３０内に冷水を循環させる。更に、該空調機３０の上部より給気用ダクト３２を建物の該躯体２８の上階の床スラブ２９と下階の天井３５との天井裏空間３４に設置すると共に、該給気用ダクト３２の上部には所定間隔で冷風を該床スラブ２９に吹き付けるための空気吹出し口を有するダンパ３３ａを設け、且つ、該給気用ダクト３２の下部にも所定間隔で冷風を部屋３８に吹き出すための空気吹出し口３６を有するダンパ３３ｃを設ける。又、該部屋３８の該天井３５の所定箇所には、該部屋３８の空気を吸い込むための吸込口３７を有するダンパ３３ｂを設ける。該躯体２８への蓄熱時には、該ダンパ３３ｂ及び３３ｃを閉鎖すると共に、該ダンパ３３ａを開放して該空調機３０の送気ファン（図示せず）から送られる冷風を該床スラブ２９の下部に吹き付けて、該床スラブ２９を冷却して該躯体２８内に蓄熱される。
【００２０】
次に、昼間に於ての該空調機３０による冷房方法を説明する。前記ダンパ３３ｂ及び３３ｃを開放し、該空気吹出し口３６から冷風を該部屋３８内に吹き出し、該部屋３８を冷房すると共に、該吸込口３７から破線で示す環空気Ａ1 を吸い込み該天井裏空間３４を通り、該躯体２８に設けられた貫通孔４０を通り該空調機３０に戻る。この時、該ダンパ３３ａは閉鎖し、冷風は該空気吹出し口３６方向のみにおくる。
【００２１】
従って、該環空気Ａ1 は該天井裏空間３４を通過するとき、夜間に冷却された該床スラブ２９と接触（図中破線Ａ2 で示す）することでプレクーリングされて、該空調機３０への負荷を軽減させることができる。又、該空調機３０の上部には、環空気Ａ3 の吸込口４１を設ける。
【００２２】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は蓄熱槽の残蓄熱による顕熱運転を行い、建物の躯体に蓄熱させるので残蓄熱を有効に使用することができる。又、躯体に蓄熱させるので蓄熱槽を小型化することができ、設備費の抑制を図ることができると共に氷蓄熱槽を設置するスペースを小さくできる。従って、当該部分の建物の強度補強を抑えることができる。又、熱ポンプの蒸発温度を調整して水冷却運転を行い、躯体に更に蓄熱するので熱ポンプを効率良く運転することができると共に、使用電力を削減することができる。更に、躯体に蓄熱するので蓄熱量が拡大し、蓄熱槽を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態を示し、顕熱運転状態を示す冷媒回路の説明図。
（ｂ）水冷却運転状態を示す冷媒回路の説明図。
（ｃ）製氷運転状態を示す冷媒回路の説明図。
【図２】融解、追掛運転状態を示す冷媒回路の説明図。
【図３】（ａ）躯体への蓄熱方法を示す躯体の断面図。
（ｂ）他の躯体への蓄熱方法を示す躯体の断面図。
【図４】従来例の氷蓄熱空調システムの冷媒回路図。
【図５】従来例の運転モードの説明図。
【符号の説明】
１        蓄熱槽
２０        熱ポンプ
２８        躯体
【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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