JPH0635894B2 - 氷水利用冷房方式の二次側システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、氷水利用冷房方式に関するもので、特に冷房
負荷回りの最適運転を行う氷水利用冷房方式に関するも
のである。

《従来の技術》 住宅、ビル等の冷房および除湿を行う冷房方式におい
て、近年、冷熱としての氷の潜熱を利用する方式が増大
している。

この方式では、氷蓄熱槽内に氷塊や氷片として冷熱を蓄
積し、この冷熱を冷水あるいは氷片混合水として取出
し、これを冷房機や熱交換器等の冷房負荷に循環させて
いる。

このうち、氷片を氷蓄熱槽内に蓄積し、氷片混合水を冷
房負荷に直接循環する方式が、氷の潜熱を冷房負荷で直
接利用できるため、冷房負荷の冷熱利用温度差（冷房負
荷入口温度と出口温度の差）を大きくでき、この結果と
して配管やポンプ等を大幅に縮小できるという利点があ
る。

この方式を第２図に示す。

同図において、氷蓄熱槽１内に蓄積された氷片は、ポン
プ２により氷蓄熱槽１内の冷水と共に取出され、この氷
片と冷水との混合体すなわち氷片混合水が冷房負荷３に
送られ、冷熱として利用される。この後、温度計４から
の信号で作動する開閉弁５′を介して氷蓄熱槽１へ返送
される。

そして、冷房負荷３の出口水が所定温度（１２〜１５
℃）を越えると開閉弁５′が開き氷蓄熱槽１に返送さ
れ、同時に、氷片混合水が氷蓄熱槽１から冷房負荷３へ
送られる。

逆に出口温度が所定温度以下になると開閉弁５′を閉と
し、氷片混合水を冷房負荷３内にとどまらせ、そこにお
いて熱交換をするようになっている。

《発明が解決しようとする課題》 しかし、上記した従来の氷片混合水を直接冷房負荷３に
循環させる方式では、氷片が冷房負荷３内の配管の内部
あるいは配管の接続部でつまり、冷却能力を低下させた
り、時には装置運転を停止させる事故を起こす等の問題
がある。

このような問題を未然に防ぐために、冷房負荷３内のコ
イル管径を大きくすることが考えられるが、この方策で
は前記した配管やポンプを大幅に縮小できるという氷片
混合水の直接循環方式の利点を没却する。

そこで、本出願人は、先に、上記の利点を保持したま
ま、上記の氷片の詰まりの問題を解消するために、冷房
負荷の上流側に氷水分離手段（特願昭６３−９３５９７
号）を設け、冷房負荷へは冷水のみ循環させる技術を提
案した。

本発明は、これらの技術を更に発展させて、効果的に冷
房運転を行うことが出来る冷房方式を提案することを目
的としてなされたものである。

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために本発明に係る氷水利用冷房方
式の二次側システムでは冷房負荷の入口側に接続され、
その冷房負荷に冷水を供給可能とする第１の経路と、該
冷房負荷の出口側に接続され、熱交換後の水を搬出する
第２の経路とを有し、該第１の経路の途中に氷水分離可
能な解氷装置を配設するとともに該第２の経路の途中に
流量調節手段を配設し、かつ、前記第２の経路の流量調
節手段設置位置より上流側から分岐しポンプを介して前
記解氷装置に至る第３の経路と、前記流量調節手段をバ
イパスする第４の経路とを備えてなり、前記解氷装置の
出口温度が所定温度以下の時は前記冷房負荷から流出さ
れた水を前記第３の経路を介して該解氷装置へ戻し、一
方、該冷房負荷の出口側温度に応じて該流量調節手段を
開閉作動するようにした。

《作 用》 本発明に係る冷房方式は、全体としては、第１の経路中
を流れる氷片混合水を解氷装置で冷水のみとし、これを
冷房負荷へ送り、冷熱取出しの後、第２の経路を介して
これを返送するものである。

このような系において、解氷装置の出口温度と冷房負荷
の出口温度の任意の点を各々定め、これらの所定温度を
基準として次のような運転を行う。

先ず、解氷装置の出口温度≦所定温度のときは、第３の
経路を使用し、氷蓄熱槽から予め所定量の氷片混合水が
送り込まれている解氷装置と、冷房負荷との間で、ポン
プを介して水を循環させ、解氷装置内を融解させる。

次に、解氷装置の出口温度＞所定温度のときは、解氷装
置内の氷片が融解し終った状況にある。そこで、ポンプ
を停止し、第３の経路の使用を止める。

一方、冷房負荷の出口温度に応じて流量調節手段を開閉
し、冷房負荷から流出する水量を調節する。すなわち、
その出口温度が高いときには流量調節手段を開として冷
房負荷より水を流出させその水を第２の経路に流す。逆
に出口温度が低いときには流量調節手段を閉とする。

そして、たとえ上記ポンプ停止時に、流量調節手段が全
閉状態となったとしても、第４の経路を介して所定量の
水量が常時冷房負荷より流出する。

《実施例》 第１図は本発明に係る冷房方式の二次側システムの好適
な実施例を示す系統図であり、第２図と同一符号は第２
図と同一機能部を示す。

同図において、氷蓄熱槽１と冷房負荷３の入口を解氷装
置６を介して結ぶ第１の経路Ａと、冷房負荷３の出口と
氷蓄熱槽１を流量調節弁５を介して結ぶ第２の経路Ｂと
を設け、これら第１，第２の経路Ａ，Ｂが基本的な循環
路となる。そして第２の経路Ｂの流量調節弁５の上流側
の任意の点αから分岐して前記解氷装置６へ至る第３の
経路Ｃを設け、この第３の経路Ｃ中にはポンプ７並びに
逆止弁８を配設している。これにより第３の経路Ｃ内の
水を強制的に解氷装置６側に送るとともに、解氷装置６
内の水等が第３の経路Ｃを介して冷房負荷３をバイパス
するのを防止している。

さらに、第３の経路Ｃのポンプ７の上流側の任意の点β
から分岐して前記流量調節弁５をバイパスして第２の経
路Ｂ中の点γに至る第４の経路Ｄを設けている。そし
て、この第４の経路Ｄ中にはオリフィス９を配設してい
る。

また、上記の解氷装置６としては、例えばこの装置出口
にフィルタを備え、氷塊は装置内に残り、冷水のみが流
出する構成のものを使用する。

なお、上記の第４の経路Ｄは、第２の経路Ｂの流量調節
弁５をバイパスする経路で、かつオリフィス９を有する
ものであれば、上記の点βと点γ間に限らず、例えば流
量調節弁５近傍の上流の点と下流の点の間等に設けるこ
ともできる。

なお、本実施例では、第４の経路にオリフィスを設けて
いるが、少量の流量を常時通す機能を有するものであれ
ば、別の装置（バルブなど）でも良い。

さらに、冷房負荷３の出口近傍には第１の温度計４を取
付け、また解氷装置６の出口近傍には第２の温度計１０
を取付けている。そして、第１の温度計４からの信号に
より流量調節弁５の弁開度の調整を行い、第２の温度計
１０からの信号によりポンプ７の作動・停止を行うよう
になっている。

以上の構成において、第２の温度計１０で測定された解
氷装置６の出口温度が第１の所定温度（本例では２℃）
以下のときは、ポンプ７を作動させ、冷房負荷３の出口
水を第３の経路Ｃに吸引し、逆止弁８を通して解氷装置
６へ戻す。そして、この解氷装置６には、予め氷蓄熱槽
１からポンプ２より所定量の氷片混合水が送られてい
る。この氷片混合水の氷片が、上記の戻り水により徐々
に融解され、冷水のみが冷房負荷３へ送られる。

この運転を続行し、解氷装置６内の氷片の融解が進み、
氷片が少なくなると、解氷装置６の出口温度が上昇し、
２℃を上回るようになる。すると、それを検知した第２
の温度計１０からの信号によりポンプ７が停止し第３の
経路Ｃの使用が止まる。なお、逆止弁８の作用により、
解氷装置６内の冷水が第３の経路Ｃへ逆流するのは阻止
されている。

一方、冷房負荷３の出口に設けた第１の温度計４からの
信号により次のような運転を行う。

すなわち、冷房負荷３の出口温度が第２の所定温度（本
例では１２〜１４℃）より高い（１４℃以上）場合、流
量調節弁５を全開とし、比較的大量の水が冷房負荷３よ
り流出し、第２の経路Ｂを介して氷蓄熱槽に戻る。そし
て、その水量にみあった氷片混合水が氷蓄熱槽１から解
氷装置６へ供給される。

また、冷房負荷３の出口温度が第２の所定の温度内の場
合には、その温度に応じて流量調節弁５の開閉度を制御
し、適度な水量を冷房負荷３より流出させるようにす
る。

そしてさらに、第２の所定温度より低い場合には、流量
調節弁５を全閉とする。

また、上記したポンプ７の作動・停止と、流量調節弁５
の弁開度の制御は夫々独立して行なわれるため、冷房負
荷３から流出する水が第２，第３の経路Ｂ，Ｃの両方に
流れることもあり、逆にポンプ７が停止するとともに流
量調節弁５も全閉となることもある。そして、後者の場
合には、そのままではシステム全体が停止するおそれが
あるが、本実施例では第４の経路Ｄを設けているので、
冷房負荷３から流出した水がその第４の経路Ｄを介して
氷蓄熱槽１に戻ることになる。

このようにして、解氷装置６内に氷片がある間は解氷装
置６と冷房負荷３との間で水を循環させるため、氷片を
有効利用できる。

一方、冷房負荷が大負荷となった場合には、温度計にて
それを検出し、多量の氷片混合水を氷蓄熱槽１から供給
でき、しかも流量調節弁５の開閉調整によって、上記供
給量を調節できるため、負荷変動に追従して、確実に冷
房運転を行える。

尚、上記した実施例では、解氷装置６の入力側に接続さ
れる氷水搬出部として、氷蓄熱槽１を用いたものについ
て説明したが、これ以外にも例えば製氷機や氷水混合装
置など、種々のものに取付けることができる。

また、本明細書でいう冷房負荷とは、空調機やファンコ
イルユニット等を含む広い概念である。

《発明の効果》 以上詳述した本発明に係る冷房方式によれば、次のよう
な効果を奏することができる。

（１）氷片は解氷装置に止どまり、冷房負荷へは冷水の
みが送られるため、冷房負荷のコイルの内部や接続部で
の氷片のつまりが生ぜず、冷却能力の低下や、装置運転
の停止といった事態は発生しない。

（２）上記（１）により従来の冷房負荷をそのまま利用
することができる。

（３）冷房負荷へは、低温かつ一定温度の冷水（例えば
０〜２℃の冷水）を安定して供給できる。

（４）上記（１）と（３）により、冷房負荷のコイル管
径を従来のものより小さくでき、この結果、冷房負荷全
体を小型化できる。

（５）上記（１）と（３）により、冷房負荷に対する信
頼性が増大する。

（６）制御は、温度によるポンプの作動・停止並びに流
量調節手段の調整のみでよく、簡便である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷房方式の一実施例を示す系統
図、第２図は従来の冷房方式を示す系統図である。 ３……冷房負荷 ６……解氷装置 Ａ……第１の経路 Ｂ……第２の経路 Ｃ……第３の経路 Ｄ……第４の経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−266455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−141437（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−41018（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−24216（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷房負荷の入口側に接続され、その冷房負
   荷に冷水を供給可能とする第１の経路と、該冷房負荷の
   出口側に接続され、熱交換後の水を搬出する第２の経路
   とを有し、該第１の経路の途中に氷水分離可能な解氷装
   置を配設するとともに該第２の経路の途中に流量調節手
   段を配設し、かつ、前記第２の経路の流量調節手段設置
   位置より上流側から分岐しポンプを介して前記解氷装置
   に至る第３の経路と、前記流量調節手段をバイパスする
   第４の経路とを備えてなり、前記解氷装置の出口温度が
   所定温度以下の時は前記冷房負荷から流出された水を前
   記第３の経路を介して該解氷装置へ戻し、一方、該冷房
   負荷の出口側温度に応じて該流量調節手段を開閉作動す
   るようにしたことを特徴とする氷水利用冷房方式の二次
   側システム。