JPH0610551B2

JPH0610551B2 - 蓄冷熱システム

Info

Publication number: JPH0610551B2
Application number: JP1142678A
Authority: JP
Inventors: 博國田中; 忠孝白石; 英樹北村; 繁杉浦
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH037834A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、蓄冷熱システム、詳しくは、氷等の蓄冷材を
蓄冷槽に収容し、この蓄冷材を利用して負荷を冷却する
蓄冷熱システムに関する。

〔従来の技術〕

近年、安価な深夜電力を利用したり、冷房時の負荷ピー
クを低くするため、蓄冷槽に冷源を蓄えておき使用した
い時に使用する蓄冷熱システムが要求されている。かか
る蓄冷熱システムでは、冷源を供給する冷凍装置の容量
も低減でき、安定した温度の冷温を供給することもでき
る。

蓄冷熱システムに使用される蓄冷材として種々のものが
あるが、物質の潜熱を利用することが効率的で、例えば
安価で安全な氷が採用されている。氷の潜熱を利用する
ことにより蓄冷槽の容量を小さくして大量の熱量を蓄冷
することができる。

従来、氷の潜熱を利用した蓄冷熱システムとして例え
ば、第７図に示すものが知られている。

図において、７１は氷蓄冷槽で、この氷蓄冷槽７１内に
は放冷用冷媒が収容されている。

７２は蓄冷サイクル系で、圧縮機，凝縮器等からなる冷
凍機７３と、蓄冷用冷媒を蒸発させる蛇腹状に折れ曲が
ったパイプ７４からなる冷却部とを有し、パイプ７４は
氷蓄冷槽７１内に配置されている。

７５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ７６と
空調機７７の冷水コイル（負荷）７７Ａが配置されてい
る。空調機７７には、その送風機７７Ｂにより冷却空気
が供給される空調室７８が接続している。

しかして、蓄冷運転時、蓄冷サイクル系７２の蓄冷用冷
媒がパイプ７４内で蒸発し、この蒸発熱により、パイプ
７４の外側の放冷用冷媒の一部である冷水が冷却され、
氷が生成される。

一方、放冷運転時、蓄冷槽７１内から、放冷用冷媒がポ
ンプ７６により吸い上げられ、この放冷用冷媒は空調機
７７の冷水コイル７７Ａを冷却して熱交換され、氷蓄冷
槽７１内との間を循環する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の蓄冷熱システムにあっては、蓄冷運転時、蓄冷サ
イクル系７２の蓄冷用冷媒の冷熱がパイプ７４を介して
氷蓄冷槽７１内の冷水を冷却して氷に相変化させ、第８
図に示すように、パイプ７４の周りに氷層７９が形成さ
れる。この氷層７９はパイプ７４の外壁面に付着して成
長する。

このように、蓄冷用冷媒の冷熱は、パイプ７４に付着し
た氷層７９を介して冷水に伝達するので、氷層７９そ
のものが熱抵抗となり、冷水の氷への相変化速度が遅く
なり、放冷用冷媒の蓄冷速度が遅くなる。蓄冷，放冷
にかかる時間を短くするため冷源としての蓄冷用冷媒が
大きな蓄冷熱量を必要とする。冷凍機７３のＣＯＰ
（成績係数）が下がる等の問題があった。

なお、蓄冷熱システムとして、特開昭６１−１２５５５
０号公報に示すものが知られている。この蓄冷熱システ
ムは、蓄冷槽内でホスト剤として水の中で、フロン系冷
媒等のゲスト剤を直接蒸発させて蓄冷材であるガスクラ
スレートを生成するものであるが、ゲスト剤を直接蒸発
させるには、圧力，温度の制御が必要になり、そのため
の装置も大掛かりになり、また、ゲスト剤とホスト剤を
均一に接触することは困難でガスクラスレートを生成し
難く、従って、蓄冷槽内でホスト剤として水とフロン系
冷媒等のゲスト剤とを単に収容してもガスクラスレート
を生成することは困難である。

ここで、ガスクラスレートとは、水等のホスト剤の原子
または分子が結合して出来た３次元空間構造の骨組の内
部に形成された空隙内にメタン等の炭化水素やＲ１１，
Ｒ１２等のフロン系冷媒のガス状のゲスト剤を取り込ん
で特定の結晶構造を構成するものである。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、蓄冷槽内の放冷用冷媒を液体から固体
に相変化させる際、蓄冷用冷媒から放冷用冷媒への熱伝
導効率を向上させ、放冷用冷媒の蓄冷速度を速くするこ
とができる蓄冷熱システムを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、蓄
冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収容し、蓄冷用冷
媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きくし、蓄冷用冷媒
の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低くし、蓄冷用冷媒
を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷用冷媒に直接接
触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に冷熱を与える蓄
冷サイクル系の一部を構成する一対の配管の両端部をそ
れぞれ蓄冷用冷媒内に開口させ、負荷を冷却する放冷サ
イクル系の一部を構成する一対の配管の両端部をそれぞ
れ蓄冷用冷媒内に開口させたものである。

請求項２記載の発明は、蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷
用冷媒を収容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重
より大きくし、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結
点より低くし、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性
にして放冷用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄
冷用冷媒に冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成す
る一対の配管の両端部をそれぞれ蓄冷用冷媒内に開口さ
せ、負荷を冷却する放冷サイクル系の一部を構成する一
対の配管の両端部をそれぞれ放冷用冷媒内に開口させた
ものである。

請求項３記載の発明は、蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷
用冷媒を収容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重
より大きくし、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結
点より低くし、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性
にして放冷用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄
冷用冷媒に冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成す
る配管の一部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する
放冷サイクル系の一部を構成する一対の配管の両端部を
それぞれ蓄冷用冷媒内に開口させたものである。

請求項４記載の発明は、蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷
用冷媒を収容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重
より大きくし、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結
点より低くし、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性
にして放冷用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄
冷用冷媒に冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成す
る配管の一部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する
放冷サイクル系の一部を構成する一対の配管の両端部を
それぞれ放冷用冷媒内に開口させたものである。

請求項５記載の発明は、蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷
用冷媒を収容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重
より大きくし、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結
点より低くし、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性
にして放冷用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄
冷用冷媒に冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成す
る配管の一部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する
放冷サイクル系の一部を構成する配管の一部を蓄冷用冷
媒内に配置したものである。

請求項６記載の発明は、蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷
用冷媒を収容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重
より大きくし、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結
点より低くし、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性
にして放冷用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄
冷用冷媒に冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成す
る配管の一部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する
放冷サイクル系の配管の一部を構成する一部を放冷用冷
媒内に配置したものである。

〔作用〕

請求項１記載，請求項３記載，請求項５記載の各発明に
おいては、以下の共通の作用及び固有の作用が生じる。

先ず、蓄冷用冷媒は放冷用冷媒に対して難溶性で、且
つ、蓄冷用冷媒の比重は放冷用冷媒の比重より大きいの
で、蓄冷槽内で、液体の蓄冷用冷媒は液体状態の放冷用
冷媒の下層に溜まった状態となっている。

蓄冷熱運転時、蓄冷サイクル系により、液体の蓄冷用冷
媒が冷却される。蓄冷槽内で、この冷媒された蓄冷用冷
媒によりこれと直接接触して上層にある液体状態の放冷
用冷媒が冷却される。

これにより、液体状態の放冷用冷媒は、凍結点以下に冷
却されると固体に相変化する。

なお、蓄冷用冷媒の凍結点は放冷用冷媒の凍結点より低
いので、液体状態の放冷用冷媒が固体に相変化しても、
液体の蓄冷用冷媒が固体に相変化することはない。

上述した請求項１記載，請求項３記載，請求項５記載の
各発明においては、上述の如き共通の作用が生じるが、
放冷熱運転時には以下の如き固有の作用が生じる。

請求項１記載，請求項３記載の各発明においては、放冷
熱運転時、蓄冷サイクル系の運転は停止され、蓄冷槽内
の蓄冷用冷媒は、放冷用冷媒により冷熱を受け、蓄冷サ
イクルの一方の配管から取り込まれ、負荷を冷却した後
他方の配管を通って蓄冷槽内の蓄冷用冷媒内に戻る。

請求項５記載の発明においては、放冷熱運転時、蓄冷サ
イクル系の運転は停止され、放冷サイクル中の冷媒は、
放冷用冷媒により冷熱を受けた蓄冷用冷媒により冷却さ
れ、負荷を冷却する。

そして、請求項２記載，請求項４記載，請求項６記載の
各発明においては、以下の共通の作用及び固有の作用が
生じる。

蓄冷熱運転時、蓄冷サイクル系により、液体の蓄冷用冷
媒が冷却される。蓄冷槽内で、この冷却された蓄冷用冷
媒によりこれと直接接触して上層にある液体状態の放冷
用冷媒が冷却される。

この放冷用冷媒の一部は、蓄冷用冷媒との境界面で凍結
点以下に冷却されると固体に相変化し、この固体になっ
た放冷用冷媒は自らの浮力で蓄冷槽の放冷用冷媒の液面
に浮上する。

上述した請求項２記載，請求項４記載，請求項６記載の
各発明においては、上述の如き共通の作用が生じるが、
放冷熱運転時には以下の如き固有の作用が生じる。

請求項２記載，請求項４記載の各発明においては、放冷
熱運転時、蓄冷サイクル系の運転は停止され、蓄冷槽内
の放冷用冷媒は、例えば液体中に固体を含んだ態様で、
放冷サイクルの一方の配管から取り込まれ、負荷を冷却
した後他方の配管を通って蓄冷槽内の放冷用冷媒内に戻
る。

請求項６記載の発明においては、放冷熱運転時、蓄冷サ
イクル系の運転は停止され、放冷サイクル中の冷媒は、
放冷サイクル中を循環し、負荷を冷却する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る蓄冷熱システムを示
す。

図において、１は蓄冷槽で、この蓄冷槽１内には放冷用
冷媒１Ａ及び蓄冷用冷媒１Ｂとして液体のフロン系冷媒
Ｒ１２（ジクロロジフルオロメタン）が収容されてい
る。このフロンＲ１２は、その比重が水の比重より大き
く（０℃で約1.53g/cm³）、その凍結点が水の凍結点よ
り低く、さらに、水に対して難溶性となっている。従っ
て、この蓄冷槽１内の下層には蓄冷用冷媒１Ｂが溜ま
り、蓄冷用冷媒１Ｂの上層に直接接触して放冷用冷媒１
Ａの一部である冷水が溜まっている。

２は蓄冷サイクル系で、冷凍機３と、蓄冷槽１内の蓄冷
用冷媒１Ｂを取り込んで循環させる一対の配管４，４を
有している。また、配管４，４の両端部はそれぞれ蓄冷
槽１の蓄冷用冷媒１Ｂ内に開口している。

５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ６と負荷
である空調機７が配置されている。放冷サイクル系５の
一部を構成する一対の配管５Ａ，５Ａの両端部はそれぞ
れ蓄冷槽１の蓄冷用冷媒１Ｂ内に開口している。

しかして、蓄冷運転時、冷凍機３が稼働し、ポンプ６が
停止している。蓄冷サイクル系２に取り込まれた蓄冷用
冷媒１Ｂは、配管４を通って蓄冷槽１と冷凍機３の相を
循環する。従って、蓄冷槽１内の蓄冷用冷媒１Ｂは、冷
凍機３で冷却され、再び蓄冷槽１に戻り、この冷却され
た蓄冷用冷媒１Ｂにより、これと直接接触している放冷
用冷媒１Ａが冷却される。

この放冷用冷媒１Ａは、蓄冷用冷媒１Ｂとの境界面で凍
結点以下に冷却されると氷に相変化し、この氷は自らの
浮力で蓄冷槽１の水面上に浮上し、ついには放冷用冷媒
１Ａの全部が氷に相変化するに至る。

なお、蓄冷用冷媒１Ｂの凍結点は水の凍結点より低いの
で、放冷用冷媒１Ａが氷に相変化しても、液体の蓄冷用
冷媒１Ｂが固体に相変化することはない。

一方、放冷運転時、冷凍機３を停止させるとともに、ポ
ンプ６を稼働させる。これにより、蓄冷槽１内の蓄冷用
冷媒１Ｂが配管５Ａから放冷サイクル系５に取り込ま
れ、この蓄冷用冷媒１Ｂは負荷である空調機７で熱交換
して温度上昇した状態で蓄冷槽１に戻り、再び放冷用冷
媒１Ａにより冷却される。即ち、放冷熱運転時、蓄冷用
冷媒１ＢであるＲ１２は、氷の状態の放冷用冷媒１Ａの
顕熱及び融解熱により冷却されながら、放冷サイクル系
５中の循環し、空調機７を冷却する。

以上の如き構成によれば、蓄冷熱運転時、蓄冷槽１内
で、液体の蓄冷用冷媒１Ｂによりこれに直接接触してい
る放冷用冷媒１Ａが冷却される。放冷用冷媒１Ａの一部
は、相変化して氷となった後には直ちに水面上に浮上
し、常に放冷用冷媒１Ａと液体の蓄冷用冷媒１Ｂとが直
接接触している。従って、従来例のように、蓄冷用冷媒
１Ｂと放冷用冷媒１Ａとの間に氷が介在せず、蓄冷用冷
媒１Ｂからの冷熱伝導が妨げられることを解消し、熱伝
導効率を向上させることができる。

また、放冷用冷媒１Ａと蓄冷用冷媒１Ｂとは液体で直接
接触しているので、従来例のように冷熱伝導面積の狭い
パイプ７４と異なり、広い接触面積を確保することがで
き、放冷用冷媒１Ａから氷への相変化を速くすることが
できる。

要するに、蓄冷用冷媒１Ｂと放冷用冷媒１Ａとの間の冷
熱伝導効率を向上させ、しかも、冷熱伝導の面積も大き
く確保することができる。この結果、蓄冷槽１における
氷の蓄冷速度を大きくし、また、蓄冷，放冷にかかる時
間を短くするための冷源としての蓄冷用冷媒１Ｂの蓄冷
熱量が少なくて済み、さらに、蓄冷用冷媒１Ｂを冷却す
るために使用する冷凍機のＣＯＰ（成績係数）を上げる
ことができる。

なお、上述した効果は後述する第２実施例乃至第６実施
例で共通のものであり、第２実施例乃至第６実施例で
「共通の効果」として呼ぶ。

また、第１実施例では、蓄冷槽１内の蓄冷用冷媒１Ｂが
放冷サイクル系５に直接取り込まれるので、放冷系サイ
クル５中を低温の蓄冷用冷媒１Ｂを循環させることがで
き、空調機７の冷却効率を高めることができる。そし
て、放冷系サイクル５中を、液体の蓄冷用冷媒１Ｂが循
環するので、循環し易く、空調機７の冷却効率を高める
ことができる。

第２図は本発明の第２実施例に係る蓄冷熱システムを示
す。

図において、２１は蓄冷槽で、この蓄冷槽２１内には第
１実施例と同様に、放冷用冷媒１Ａ及び蓄冷用冷媒１Ｂ
として液体のフロン系冷媒Ｒ１２（ジクロロジフルオロ
メタン）が収容されている。

２２は蓄冷サイクル系で、冷凍機２３と、蓄冷槽２１内
の蓄冷用冷媒１Ｂを取り込んで循環させる一対の配管２
４，２４を有している。また、配管２４，２４の両端部
はそれぞれ蓄冷槽１の蓄冷用冷媒１Ｂ内に開口してい
る。

２５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ２６と
負荷である空調機２７が配置されている。放冷サイクル
系２５の一対の配管２５Ａ，２５Ａの両端部はそれぞれ
蓄冷槽２１の放冷用冷媒１Ａ内に開口している。

しかして、蓄冷運転時、冷凍機２３が稼働し、ポンプ２
６が停止している。蓄冷サイクル系２２に取り込まれた
蓄冷用冷媒１Ｂは、配管２４を通って蓄冷槽２１と冷凍
機２３の間を循環する。従って、蓄冷槽２１内の蓄冷用
冷媒１Ｂは、冷凍機２３で冷却され、再び蓄冷槽２１に
戻り、この冷却された蓄冷用冷媒１Ｂにより、これと直
接接触している放冷用冷媒１Ａが冷却される。

この放冷用冷媒１Ａの一部は、蓄冷用冷媒１Ｂとの境界
面で凍結点以下に冷却されると氷に相変化し、この氷は
自らの浮力で蓄冷槽２１の水面上に浮上する。従って、
蓄冷槽２１内の放冷用冷媒１Ａの中に氷が浮いた状態と
なっている。

一方、放冷運転時、冷凍機２３が停止し、ポンプ２６が
稼働している。これにより、蓄冷槽２１内から放冷用冷
媒１Ａがポンプ２６により放冷サイクル系２５の一方の
配管２５Ａに取り込まれ、この放冷用冷媒１Ａは負荷で
ある空調機２７で熱交換して温度上昇した状態で蓄冷槽
２１に戻る。

第２実施例によれば上述した第１実施例と共通の効果を
奏するとともに、放冷系サイクル２５中を、放冷用冷媒
１Ａが循環するので、配管等に特別の材料を使用する必
要が無く、安いコストで設備を造ることができる。

第３図は本発明の第３実施例に係る蓄冷熱システムを示
す。

図において、３１は蓄冷槽で、この蓄冷槽３１内には第
１実施例と同様に、放冷用冷媒１Ａ及び蓄冷用冷媒１Ｂ
として液体のフロン系冷媒Ｒ１２（ジクロロジフルオロ
メタン）が収容されている。

３２は蓄冷サイクル系で、圧縮機，凝縮器等からなる冷
凍機３３と、フロン系冷媒を蒸発させる蛇腹状に折れ曲
がったパイプ３４からなる冷却部とを有し、パイプ３４
は蓄冷槽３１内に配置されている。

３５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ３６と
負荷である空調機３７が配置されている。放冷サイクル
系３５の一対の配管３５Ａ，３５Ａの両端部はそれぞれ
蓄冷槽３１の蓄冷用冷媒１Ｂ内に開口している。

しかして、蓄冷運転時、蓄冷サイクル系３２の冷媒は、
パイプ３４内で蒸発し、この蒸発熱により蓄冷槽３１内
の蓄冷用冷媒１ＢであるＲ１２を冷却する。この冷却さ
れた蓄冷用冷媒１Ｂにより、これと直接接触している放
冷用冷媒１Ａが冷却される。

この冷水は、蓄冷用冷媒１Ｂとの境界面で凍結点以下に
冷却されると氷に相変化し、この氷は自らの浮力で蓄冷
槽３１の水面上に浮上し、ついには放冷用冷媒１Ａの全
部が氷に相変化するに至る。

一方、放冷運転時、冷凍機３３を停止させるとともに、
ポンプ３６を稼働させる。これにより、蓄冷槽３１内の
蓄冷用冷媒１Ｂが配管３５Ａから放冷サイクル系３５に
取り込まれ、この蓄冷用冷媒１Ｂは負荷である空調機３
７で熱交換して温度上昇した状態で蓄冷槽３１に戻り、
再び放冷用冷媒１Ａにより冷却される。即ち、放冷熱運
転時、蓄冷用冷媒１ＢであるＲ１２は、氷の状態の放冷
用冷媒１Ａの顕熱及び融解熱により冷却されながら、放
冷サイクル系３５中を循環し、空調機３７を冷却する。

第３実施例によれば第１実施例と共通の効果を奏すると
ともに、蓄冷槽３１内の蓄冷用冷媒１Ｂが放冷サイクル
系３５に直接取り込まれるので、放冷系サイクル３５中
を低温の蓄冷用冷媒１Ｂを循環させることができ、空調
機３７の冷却効率を高めることができる。そして、放冷
系サイクル３５中を、液体の蓄冷用冷媒１Ｂが循環する
ので、循環し易く、空調機３７の冷却効率を高めること
ができる。

第４図は本発明の第４実施例に係る蓄冷熱システムを示
す。

図において、４１は蓄冷槽で、この蓄冷槽４１内には第
１実施例と同様に、放冷用冷媒１Ａ及び蓄冷用冷媒１Ｂ
として液体のフロン系冷媒Ｒ１２（ジクロロジフルオロ
メタン）が収容されている。

４２は蓄冷サイクル系で、圧縮機，凝縮器等からなる冷
凍機４３と、フロン系冷媒を蒸発させる蛇腹状に折れ曲
がったパイプ４４からなる冷却部とを有し、パイプ４４
は蓄冷槽４１内に配置されている。

４５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ４６と
負荷である空調機４７が配置されている。放冷サイクル
系４５の一対の配管４５Ａ，４５Ａの両端部はそれぞれ
蓄冷槽４１の放冷用冷媒１Ａ内に開口している。

しかして、蓄冷運転時、蓄冷サイクル系４２の冷媒は、
パイプ４４内で蒸発し、この蒸発熱により蓄冷槽４１内
の蓄冷用冷媒１ＢであるＲ１２を冷却する。この冷却さ
れた蓄冷用冷媒１Ｂにより、これと直接接触している放
冷用冷媒１Ａが冷却される。

この放冷用冷媒１Ａの一部は、第１実施例と同様に氷に
相変化し、この氷は自らの浮力で蓄冷槽４１の水面上に
浮上する。従って、蓄冷槽４１内の放冷用冷媒１Ａの中
に氷が浮いた状態となっている。

一方、放冷運転時、冷凍機４３が停止し、ポンプ４６が
稼働している。これにより、蓄冷槽４１内から放冷用冷
媒１Ａがポンプ４６により放冷サイクル系４５の一方の
配管４５Ａに取り込まれ、この放冷用冷媒１Ａは負荷で
ある空調機４７で熱交換して温度上昇した状態で蓄冷槽
４１に戻る。

第４実施例によれば上述した第１実施例と共通の効果を
奏するとともに、放冷系サイクル４５中を、放冷用冷媒
１Ａが循環するので、配管等に特別の材料を使用する必
要が無く、安いコストで設備を造ることができる。

第５図は本発明の第５実施例に係る蓄冷熱システムを示
す。

図において、５１は蓄冷槽で、この蓄冷槽５１内には第
１実施例と同様に、放冷用冷媒１Ａ及び蓄冷用冷媒１Ｂ
として液体のフロン系冷媒Ｒ１２（ジクロロジフルオロ
メタン）が収容されている。

５２は蓄冷サイクル系で、圧縮機，凝縮器等からなる冷
凍機５３と、フロン系冷媒を蒸発させる蛇腹状に折れ曲
がったパイプ５４からなる冷却部とを有し、パイプ５４
は蓄冷槽５１内に配置されている。

５５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ５６と
負荷である空調機５７が配置されている。また、放冷サ
イクル系の配管の一部５５Ａは蓄冷槽５１の蓄冷用冷媒
１Ｂ内に配置されている。

しかして、蓄冷運転時、蓄冷サイクル系５２の冷媒は、
パイプ５４内で蒸発し、この蒸発熱により蓄冷槽５１内
の蓄冷用冷媒１ＢであるＲ１２を冷却する。この冷却さ
れた蓄冷用冷媒１Ｂにより、これと直接接触している放
冷用冷媒１Ａが冷却される。

この放冷用冷媒１Ａは、蓄冷用冷媒１Ｂとの境界面で凍
結点以下に冷却されると氷に相変化し、この氷は自らの
浮力で蓄冷槽５１の水面上に浮上し、ついには冷水の全
部が固体に相変化するに至る。

一方、放冷運転時、冷凍機５３が停止させるとともに、
ポンプ５６が稼働させる。これにより、放冷サイクル系
５５が作動し、その冷媒が、蓄冷槽５１の蓄冷用冷媒１
ＢであるＲ１２を通過する際、蓄冷用冷媒１Ｂにより冷
却される。放冷サイクル系５５の冷媒は負荷である空調
機５７で熱交換して温度上昇した状態で蓄冷槽５１に戻
り、再び蓄冷用冷媒１Ｂにより冷却される。この結果、
蓄冷用冷媒１Ｂの温度が上昇しても、蓄冷用冷媒１Ｂ
は、氷の状態の放冷用冷媒１Ａの顕熱及び融解熱により
冷却されている。

第５実施例によれば第１実施例と同様の効果を奏すると
ともに、放冷系サイクル５５中を、液体の冷媒が循環す
るので、循環し易く、空調機５７の冷却効率を高めるこ
とができる。

第６図は本発明の第６実施例に係る蓄冷熱システムを示
す。

図において、６１は蓄冷槽で、この蓄冷槽６１内には第
１実施例と同様に、放冷用冷媒１Ａ及び蓄冷用冷媒１Ｂ
として液体のフロン系冷媒Ｒ１２（ジクロロジフルオロ
メタン）が収容されている。

６２は蓄冷サイクル系で、圧縮機，凝縮器等からなる冷
凍機６３と、フロン系冷媒を蒸発させる蛇腹状に折れ曲
がったパイプ６４からなる冷却部とを有し、パイプ６４
は蓄冷槽６１内に配置されている。

６５は放冷サイクル系で、その途中には、ポンプ６６と
負荷である空調機６７が配置されている。また、放冷サ
イクル系の配管の一部６５Ａは蓄冷槽６１の放冷用冷媒
１Ａ内に配置されている。

しかして、蓄冷運転時、蓄冷サイクル系６２の冷媒は、
パイプ６４内で蒸発し、この蒸発熱により蓄冷槽６１内
の蓄冷用冷媒１ＢであるＲ１２を冷却する。この冷却さ
れた蓄冷用冷媒１Ｂにより、これと直接接触している放
冷用冷媒１Ａが冷却される。

この冷水の一部は、第１実施例と同様に氷に相変化し、
この氷は自らの浮力で蓄冷槽６１の水面上に浮上する。
従って、蓄冷槽６１内の放冷用冷媒１Ａの中に氷が浮い
た状態となっている。

一方、放冷運転時、冷凍機６３が停止させるとともに、
ポンプ６６を稼働させる。これにより、放冷サイクル系
６５が作動し、その冷媒が、蓄冷槽６１の放冷用冷媒１
Ａを通過する際、放冷用冷媒１Ａにより冷却される。放
冷サイクル系６５の冷媒は負荷である空調機６７で熱交
換して温度上昇した状態で蓄冷槽６１に戻り、再び放冷
用冷媒１Ａにより冷却される。

第６実施例によれば第１実施例と同様の効果を奏すると
ともに、放冷系サイクル６５中を、液体の冷媒が循環す
るので、循環し易く、空調機６７の冷却効率を高めるこ
とができる。

なお、上記各実施例においては、蓄冷槽１，２１，３
１，４１，５１，６１内には、蓄冷用冷媒１Ｂとしてフ
ロン系冷媒Ｒ１２が収容されているが、これに限定され
るものではなく、例えば１１４（1,2ジクロロ-1,1,2,2
テトラフルオロエタン）に代えることも可能である。

また、上記各実施例においては、放冷用冷媒１Ａとして
ブラインを使用することもできる。

さらに、上記各実施例においては、放冷サイクル系５，
２５，３５，４５，５５，６５の途中にはそれぞれ負荷
としての空調機７，２７，３７，４７，５７，６７が配
置されているが、空調機７，２７，３７，４７，５７，
６７に限定されることなく例えば他の熱交換器を配置す
ることもできる。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のように構成されているので、請求項１
記載乃至請求項６記載の蓄冷熱システムにおいて、次に
記載する共通の効果を奏する。

蓄冷熱運転時、蓄冷槽内で、液体の蓄冷用冷媒によりこ
れに直接接触している液体状態の放冷用冷媒が冷却され
る。放冷用冷媒の一部は、相変化して固体となった後に
は直ちに放冷用冷媒の液面上に浮上し、常に液体状態の
放冷用冷媒と液体の蓄冷用冷媒とが直接接触している。
従って、従来例のように、蓄冷用冷媒と放冷用冷媒との
間に固体となった放冷用冷媒が介在せず、蓄冷用冷媒か
らの冷熱伝導が妨げられることを解消し、熱伝導効率を
向上させることができる。

また、放冷用冷媒と蓄冷用冷媒とは液体で直接接触して
いるので、従来例のように冷熱伝導面積の狭いパイプと
異なり、広い接触面積を確保することができ、放冷用冷
媒の液体から固体への相変化を速くすることができる。

要するに、蓄冷用冷媒と放冷用冷媒との間の冷熱伝導効
率を向上させ、しかも、冷熱伝導の面積も大きく確保す
ることができる。この結果、蓄冷槽における放冷用冷媒
の蓄冷速度を大きくし、また、蓄冷，放冷にかかる時間
を短くするための冷源としての蓄冷用冷媒の蓄冷熱量が
少なくて済み、さらに、蓄冷用冷媒を冷却するために使
用する冷凍機のＣＯＰ（成績係数）を上げることができ
る効果を奏する。

また、請求項１記載，請求項３記載の各蓄冷熱システム
によれば、特に、蓄冷槽内の蓄冷用冷媒が放冷サイクル
系に直接取り込まれるので、放冷系サイクル中を低温の
蓄冷用冷媒を循環させることができ、負荷の冷却効率を
高めることができる。そして、放冷系サイクル中を、液
体の蓄冷用冷媒が循環するので、循環し易く、負荷の冷
却効率を高めることができる効果を奏する。

さらに、請求項２記載，請求項４記載の各蓄冷熱システ
ムによれば、特に、放冷系サイクル中を、放冷用冷媒が
循環するので、配管等に特別の材料を使用する必要が無
く、安いコストで設備を造ることができる効果を奏す
る。

そして、また、請求項５記載，請求項６記載の蓄冷熱シ
ステムによれば、特に、放冷系サイクル中を、液体の冷
媒が循環するので、循環し易く、負荷の冷却効率を高め
ることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る蓄冷熱システムの構
成図である。第２図は本発明の第２実施例に係る蓄冷熱システムの構
成図である。第３図は本発明の第３実施例に係る蓄冷熱システムの構
成図である。第４図は本発明の第４実施例に係る蓄冷熱システムの構
成図である。第５図は本発明の第５実施例に係る蓄冷熱システムの構
成図である。第６図は本発明の第６実施例に係る蓄冷熱システムの構
成図である。第７図は従来における蓄冷熱システムの構成図である。第８図は従来における蓄冷運動時における氷層の生成過
程を示す断面図である。〔主要な部分の符号の説明〕１……蓄冷槽１Ａ……放冷用冷媒１Ｂ……蓄冷用冷媒２……蓄冷サイクル系４……配管５……放冷サイクル系５Ａ……配管７……空調機。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収
容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きく
し、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低く
し、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷
用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に
冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成する一対の配
管の両端部をそれぞれ蓄冷用冷媒内に開口させ、負荷を
冷却する放冷サイクル系の一部を構成する一対の配管の
両端部をそれぞれ蓄冷用冷媒内に開口させたことを特徴
とする蓄冷熱システム。
【請求項２】蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収
容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きく
し、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低く
し、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷
用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に
冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成する一対の配
管の両端部をそれぞれ蓄冷用冷媒内に開口させ、負荷を
冷却する放冷サイクル系の一部を構成する一対の配管の
両端部をそれぞれ放冷用冷媒内に開口させたことを特徴
とする蓄冷熱システム。
【請求項３】蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収
容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きく
し、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低く
し、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷
用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に
冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成する配管の一
部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する放冷サイク
ル系の一部を構成する一対の配管の両端部をそれぞれ蓄
冷用冷媒内に開口させたことを特徴とする蓄冷熱システ
ム。
【請求項４】蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収
容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きく
し、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低く
し、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷
用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に
冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成する配管の一
部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する放冷サイク
ル系の一部を構成する一対の配管の両端部をそれぞれ放
冷用冷媒内に開口させたことを特徴とする蓄冷熱システ
ム。
【請求項５】蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収
容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きく
し、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低く
し、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷
用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に
冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成する配管の一
部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する放冷サイク
ル系の一部を構成する配管の一部を蓄冷用冷媒内に配置
したことを特徴とする蓄冷熱システム。
【請求項６】蓄冷槽内に放冷用冷媒及び蓄冷用冷媒を収
容し、蓄冷用冷媒の比重を放冷用冷媒の比重より大きく
し、蓄冷用冷媒の凍結点を放冷用冷媒の凍結点より低く
し、蓄冷用冷媒を放冷用冷媒に対して難溶性にして放冷
用冷媒に直接接触させ、蓄冷槽内の液体の蓄冷用冷媒に
冷熱を与える蓄冷サイクル系の一部を構成する配管の一
部を蓄冷用冷媒内に配置し、負荷を冷却する放冷サイク
ル系の配管の一部を構成する一部を放冷用冷媒内に配置
したことを特徴とする蓄冷熱システム。