(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽に蓄熱した冷熱を冷熱負荷の増大時に放出する蓄熱式空調設備であって、前記空調設備の冷凍機の冷却系に、前記蓄熱槽から前記冷熱負荷に直接供給した後の冷廃熱を直接または熱交換器を介して利用する冷熱供給系を設けたことを特徴とする蓄熱式空調設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱式空調設備に関し、冷熱負荷増大時に蓄熱された冷熱の放出と同時に追いかけ運転される冷凍機の冷却系に冷熱（冷廃熱）を利用することで効率向上を図るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から空調設備の一つとして蓄熱式の空調設備が用いられるようになってきており、通常負荷状態では、効率の良い定格運転を行う一方、夜間の比較的涼しい外気を利用するとともに、コストの安い夜間電力を利用して蓄熱槽に冷熱等を蓄熱しておき、、冷熱負荷増大時には、冷熱などを放出するようにしている。
【０００３】
例えば蓄熱式空調設備の一例は、図３に示すように、冷凍機１で作られる冷水２を冷熱負荷３に供給するとともに、夜間などに蓄熱槽４に冷水２を供給できるようにする一方、冷凍機１には冷却塔５を介して冷却水６を送る冷却系７が設けられて放熱が行われるようになっており、冷熱負荷増大時には、図４に示すように、蓄熱槽４の冷熱を冷熱負荷３に送って利用するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような冷凍機での放熱を冷却塔からの冷却水を循環して行う場合、外気温度（湿球温度）の上昇などによって冷却水の温度が上昇して凝縮温度が上昇すると、図５に示すように、冷凍機の効率が低下し、例えば冷却水の温度が１℃上昇すると、ターボ式冷凍機の場合には、運転効率が約３％、吸収式冷凍機の場合には、運転効率が５〜１２％程度低下する。
【０００５】
このため必要な冷熱を得るためにより多くの電力や熱エネルギを投入しなければならない。
【０００６】
また、これまでの冷凍機の冷却水温度は、最低温度を管理制御しているが高温度側は何等制御が行われていない。
【０００７】
一方、これまでの蓄熱槽４に蓄熱された冷水２は冷熱負荷に直接送られて利用されることから、通常１２℃程度まででこれ以上の温度の冷熱は利用されていないのが現状である。
【０００８】
この発明はかかる従来技術の有する課題を解決するためになされたもので、冷熱負荷増大時に蓄熱された冷熱の放出と同時に追いかけ運転される冷凍機の冷却系に蓄熱された冷熱（冷廃熱）を利用することで効率向上を図ることができる蓄熱式空調設備を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術が有する課題を解決するためこの発明の請求項１記載の蓄熱式空調設備は、蓄熱槽に蓄熱した冷熱を冷熱負荷の増大時に放出する蓄熱式空調設備であって、前記空調設備の冷凍機の冷却系に、前記蓄熱槽から前記冷熱負荷に直接供給した後の冷廃熱を直接または熱交換器を介して利用する冷熱供給系を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
この蓄熱式空調設備によれば、空調設備の冷凍機の冷却系に蓄熱槽から冷熱負荷に直接供給した後の冷廃熱を直接または熱交換器を介して利用する冷熱供給系を設けるようにしており、冷凍機の冷却水の温度を蓄熱された冷熱を利用して冷却することで、冷熱負荷に対する冷熱の放熱と同時に、追いかけ運転する冷凍機の冷却水の温度を下げることで外気温度の上昇にかかわらず冷凍機の運転効率を向上するようにしている。
また、冷凍機の冷却系に冷熱供給系を介して供給する冷熱を、冷熱負荷に直接供給した後の冷廃熱とするようにしており、これまで利用できなかった温度の高い冷廃熱（外気温度に比べれば、低温の冷廃熱）を利用することで、一層効率的に蓄熱された冷熱を利用できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１および図２はこの発明の蓄熱式空調設備の一実施の形態にかかり、図１は概略構成図、図２は運転状態の説明図である。
【００１４】
この蓄熱式空調設備１０は、冷凍機１１を備えており、冷凍機１１の蒸発器１２で熱交換されて作られる冷水１３を冷熱負荷１４に冷水ポンプ１５を介して循環して昼間の冷房などを行う一方、夜間には冷水１３を蓄熱槽１６に循環して冷熱を蓄熱するようになっている。
【００１５】
また、冷凍機１１には、凝縮器１７などに冷却水１８を循環供給する冷却系１９が設けられ、冷却塔２０と冷却水ポンプ２１によって冷却水１８を循環して冷却塔２０で放熱するようになっている。
【００１６】
そして、蓄熱槽１６には冷水供給ポンプ２２が備えられ、冷熱負荷１４の負荷増大時に冷水１３を供給して放熱することで、冷凍機１１の駆動に必要なピーク電力等をカットするようにしてある。
【００１７】
さらに、この蓄熱式空調設備１０では、冷凍機１１の冷却系１９に熱交換器２３が設けられ、冷水供給ポンプ２２の吐出側の分岐管２４と接続され、蓄熱槽１６に蓄熱された冷水１３を供給して冷却水１８を冷却できるようにしてあり、冷却後の冷水１３が蓄熱槽１６に戻されるようになっている。また、この熱交換器２３には、蓄熱槽１６に蓄熱された冷水１３を冷熱負荷１４に供給して放熱した後の冷廃水２５を供給し、冷却水１８を冷却した後蓄熱槽１６に戻すことができるようにしてある。
【００１８】
なお、冷凍機１１の冷却系１９の冷却水１８の冷却のため熱交換器２３を設置して蓄熱槽１６から冷水１３を供給するのに代え、冷却水１８に冷水１３を混合循環するようにしても良い。
【００１９】
また、冷凍機１１はターボ式冷凍機、往復式冷凍機や吸収式冷凍機などいずれの形式のものであっても良い。
【００２０】
さらに、蓄熱槽１６として冷水１３で蓄熱する場合に限らず、氷蓄熱を行うものなど他の形式の蓄熱槽であっても良い。
【００２１】
このように構成した蓄熱式空調設備１０では、夜間などに夜間電力を利用するとともに、比較的涼しい外気を利用して冷凍機１１を運転し、蒸発器１２で熱交換されて作られる冷水１３を蓄熱槽１６に循環して、例えば５〜７℃程度の冷水１３として冷熱を蓄熱する。
【００２２】
一方、昼間など冷熱負荷１４の負荷増大時には、蓄熱槽１６に蓄熱してある冷水１３を冷水供給ポンプ２２により冷熱負荷１４に供給して放熱することで、冷凍機１１の駆動に必要な電力等を削減するようにする。
【００２３】
この蓄熱された冷水１３の冷熱負荷１４への供給と同時に、冷凍機１１も追いかけ運転されるが、通常冷熱負荷１４の負荷増大時には、外気温度が上昇しており、冷凍機１１の冷却系１９の冷却塔２０と冷却水ポンプ２１によって循環される冷却水１８の温度が上昇した状態となり、冷凍機１１の運転効率が低下した状態になる。
【００２４】
そこで、冷凍機１１の冷却系１９に設けた熱交換器２３に、蓄熱槽１６に蓄熱された冷水１３を冷熱負荷１４に供給して放熱した後の冷廃水２５として供給し、冷却水１８を冷却する。
【００２５】
この冷熱負荷１４では、蓄熱槽１６の５〜７℃の冷水１３が１２℃程度まで放熱利用され、１２℃以上の冷廃水２５は直接冷房などに利用することができず蓄熱槽１６に戻されているが、冷凍機１１の冷却系１９では有効に利用できる冷熱であり、この冷廃水２５によって冷却水１８を冷却し、例えば冷廃水２５が２８℃程度になるまでその冷熱を利用し、冷凍機１１の運転効率の向上を図る。
【００２６】
これにより、従来の蓄熱式空調設備では、昼間の冷熱負荷の負荷増大時に追いかけ運転する必要がある冷凍機については、冷却水１８の温度を何等制御することなく外気温度の影響を直接受ける状態で運転せざるを得ず、運転効率が著しく低い状態となっていたが、この蓄熱式空調設備１０によれば、追いかけ運転する必要がある冷凍機１１を運転効率の好い状態で運転することができる。
【００２７】
なお、夜間の蓄熱運転の際、冷水１３を２８℃から５〜７℃間で冷凍機１１で冷却して蓄熱する必要があるが、夜間電力を利用するとともに、比較的涼しい外気を利用して冷凍機１１を運転できるので、使用電力料金も大巾に削減できる。
【００２８】
例えば年間電力料金の削減効果を試算してみると、次のようになる。
【００２９】
まず、試算条件として、電力料金を、基本料金が１５１０円／kw／月、従量料金が夏期昼間で２０円／kwh 、夜間で６円／kwh とし、冷凍機を、容量が５００ＵＳＲＴで、冷却水温度が１℃変化すると消費動力が３％変化するとし、運転条件を、蓄熱槽の冷熱を使い切ってしまい、冷却水を５℃下げるようにこの蓄熱式空調設備を運転することが１日３時間、週５日、年間６週間あるものとした。
【００３０】
このような条件の下で、基本料金の削減効果が、１５７６千円／年、従量料金の削減が−２６５千円／年（増加）となり、全体で１３１１千円／年の削減効果がある。
【００３１】
以上のように、この蓄熱式空調設備１０によれば、冷凍機１１の冷却水１８を蓄熱した冷水で冷却することで運転効率を向上することができ、電力または熱エネルギの消費を減らすことができる。
【００３２】
また、これまで利用されていなかった蓄熱槽の１０〜１２℃以上の冷熱を利用することができ、実質的に蓄熱槽を大容量としたのと同等の効果を得ることができる。
【００３３】
さらに、蓄熱装置としてアイスオンコイル型氷蓄熱装置を用いた場合には、過大に蓄熱されると、氷のブロッキングによる熱量不足を招くことがあるが、冷熱を冷凍機の冷却水の冷却に用いることで過大に蓄熱されることがなくなるとともに、冷熱を有効に活用し、設備の健全性を維持することができる。
【００３４】
また、既存の蓄熱式空調設備に蓄熱槽からの冷水による冷凍機の冷却水の冷却系（熱交換器あるいは直接混合する配管など）を付加するだけでこの発明を簡単に適用することができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、蓄熱槽への冷熱の蓄熱を空調設備を構成する冷凍機を運転して得るようにしたが、この場合に限らず、他の冷凍機等の運転によって冷熱を蓄熱したり、他の冷熱源がある場合にそれを利用して蓄熱するようにしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したように、この発明の請求項１記載の蓄熱式空調設備によれば、空調設備の冷凍機の冷却系に蓄熱槽から冷熱負荷に直接供給した後の冷廃熱を直接または熱交換器を介して利用する冷熱供給系を設けたので、冷熱負荷に対する冷熱の放熱と同時に、追いかけ運転する冷凍機の冷却水の温度を下げることで外気温度の上昇にかかわらず冷凍機の運転効率を向上することができる。
また、冷凍機の冷却系に冷熱供給系を介して供給する冷熱を、冷熱負荷に直接供給した後の冷廃熱とするようにしたので、これまで利用できなかった温度の高い冷廃熱（外気温度に比べれば、低温の冷廃熱）を利用することができ、一層効率的に蓄熱された冷熱を利用して冷凍機の運転効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の蓄熱式空調設備の一実施の形態にかかる概略構成図である。
【図２】この発明の蓄熱式空調設備の一実施の形態にかかる運転状態の説明図である。
【図３】従来の蓄熱式空調設備の概略構成図である。
【図４】従来の蓄熱式空調設備の運転状態の説明図である。
【図５】冷凍機の凝縮温度に対する冷凍能力の変化の説明図である。
【符号の説明】
１０  蓄熱式空調設備
１１  冷凍機
１２  蒸発器
１３  冷水
１４  冷熱負荷
１５  冷水ポンプ
１６  蓄熱槽
１７  凝縮器
１８  冷却水
１９  冷却系
２０  冷却塔
２１  冷却水ポンプ
２２  冷水供給ポンプ
２３  熱交換器
２４  分岐管
２５  冷廃水
【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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