JPH07190423A - 氷蓄熱式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】各種運転様式が容易にできる氷蓄熱式冷凍機を
提供する。 【構成】冷凍機１、氷蓄熱槽２、水熱交換器３ａ、３
ｂ、ポンプ４、切換弁５、６及びそれらを接続する配管
系を有し、冷凍機でブラインを冷却し、該ブラインで氷
蓄熱槽の水を凍結させて蓄熱し、放熱時に氷蓄熱槽の氷
の融解熱で前記ブラインを冷却し、該ブラインを水熱交
換器３に導き、冷水を冷却して冷房能力を取出す氷蓄熱
式冷凍機において、冷凍機、水熱交換器３ａ、ポンプ４
ａを配管で接続して冷凍機ループを形成すると共に、氷
蓄熱槽２、水熱交換器３ｂ、ポンプ４ｂを配管で接続し
て蓄熱槽ループを形成し、これら二つのループをポンプ
の吸込み側で接続し、前記冷凍機ループには、冷凍機１
から水熱交換器３ａへの流路中に、蓄熱槽ループへの分
岐点を有し、そこに切換弁を設け、前記蓄熱槽ループに
は、ポンプ４ｂから水熱交換器３ｂを経て蓄熱槽２に至
る配管中に、弁を設け、該弁から蓄熱槽の間で、水熱交
換器３ａから蓄熱槽の間に、冷凍機ループからの流入点
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱式冷凍機に係
り、特にビルの冷房システムに有効に利用できる経済的
な氷蓄熱式冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】氷蓄熱式冷凍機は、経済的な夜間電力を
利用する冷房システムとして開発されており、省エネル
ギー、省スペースのビル冷房として利用されている。従
来の氷蓄熱式冷凍機では、冷凍機と蓄熱槽及び熱交換器
が、配管で接続されて一つのループを形成していたた
め、現在のビル冷房の多様化に十分に対応することがで
きないという問題点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、現在のビル冷房の多様化に対応できる各種運
転が容易にできる氷蓄熱式冷凍機を提供することを課題
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、冷凍機、氷蓄熱槽、水熱交換器、ポン
プ、切換弁及びそれらを接続する配管系を有し、冷凍機
でブラインを冷却し、該ブラインで氷蓄熱槽の水を凍結
させて蓄熱しておき、放熱時に氷蓄熱槽の氷の融解熱で
前記ブラインを冷却し、該ブラインを水熱交換器に導
き、冷水を冷却して冷房能力を取出す氷蓄熱式冷凍機に
おいて、冷凍機、水熱交換器、ポンプを配管で接続して
冷凍機ループを形成すると共に、氷蓄熱槽、水熱交換
器、ポンプを配管で接続して蓄熱槽ループを形成し、こ
れら二つのループをポンプの吸込み側で接続し、前記冷
凍機ループには、冷凍機から水熱交換器への流路中に、
蓄熱槽ループへの分岐点を有し、該分岐点に切換弁を設
け、また、前記蓄熱槽ループには、ポンプから水熱交換
器を経て蓄熱槽に至る配管中に、弁を設け、該弁から蓄
熱槽の間で、しかも水熱交換器から蓄熱槽の間に、冷凍
機ループからの流入点を有することとしたものである。

【０００５】また、前記氷蓄熱式冷凍機において、冷凍
機ループと蓄熱槽ループとは、ポンプを共用し、ポンプ
の吸込み側で両ループに接続すると共に、吐出側でも両
ループに接続してもよい。本発明で用いる蓄熱槽の構造
は、蓄熱槽内に熱交換器があり、蓄熱槽内の水（強制流
動はなく、全体的には静止している）と、蓄熱槽の外部
から送り込まれるブラインとが、熱交換器の伝熱面を隔
てて接している。そして、蓄熱時には、ブラインで水を
凍らせ、放熱時には、氷でブラインを冷却する。また、
前記の分岐点に設ける切換弁は、ブラインを水熱交換器
又は蓄熱槽ループに選択的に接続できるものであればよ
く、分岐点に三方弁を設けるか、あるいは分岐した先の
配管にそれぞれ二方弁を設けてもよい。

【０００６】

【作用】本発明によれば、上記のように、冷凍機ループ
と蓄熱槽ループとのループを二つに分けることで、各種
運転が容易にできるようになった。また、少ない弁数で
各種運転を切換え可能とし、さらに、蓄熱運転をしなが
らの冷房運転も可能にしており、より省エネルギー化が
可能となると共に、現在のＯＡビル等の多様な要求にも
十分に対処できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面を用いて、具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 図１及び図２は、本発明の氷蓄熱式冷凍機の一例を示す
概略構成図である。図１は蓄熱運転時で、図２は放熱運
転のブラインの流れを示す。

【０００８】図において、１は冷凍機、２は氷蓄熱槽、
３ａ、３ｂは水熱交換器で、４ａ、４ｂはポンプ、５、
６は切換弁で、７〜１４は配管系を示す。そして、冷凍
機ループは、１−５−７−３ａ−８−４ａ−９−１で構
成され、蓄熱槽ループは、２−１３−４ｂ−１１−３ｂ
−１２−６−２で構成されている。

【０００９】次に、上記冷凍機のそれぞれの運転につい
て説明する。まず、図１を用いて蓄熱運転を説明する
と、冷凍機ループのポンプ４ａを運転し、三方弁５はブ
ラインを冷凍機１から蓄熱槽ループに１０から流すよう
にし、一方蓄熱槽ループでは、水熱交換器３ｂにブライ
ンが逆流しないように弁６を閉止する（二方弁の代わり
にチェッキ弁でも可）。この状態で、冷凍機１を運転
し、例えば、冷凍機１で−４℃程度まで冷却して蓄熱槽
２に送り出し、氷蓄熱槽２の水を凍結させる。

【００１０】次に、図２を用いて放熱運転を説明する
と、冷凍機ループと蓄熱槽ループとは、三方弁で分離状
態とし、蓄熱槽ループのポンプ４ｂを運転し、二方弁６
を開として、水熱交換器３ｂから冷房能力を発揮する。
水熱交換器３ｂでは冷水１５によりブラインが暖めら
れ、このブラインは氷蓄熱槽２の氷で冷却される。この
時、冷凍機ループは、冷凍機１、ポンプ４ａを運転し
て、水熱交換器３ａを経由して冷凍能力を発揮してもよ
い。

【００１１】冷凍機ループ停止の場合は、蓄熱槽単独運
転であり、冷凍機ループも運転の場合は、蓄熱槽／冷凍
機併用運転である。冷凍機単独運転の場合は、冷凍機ル
ープと蓄熱槽ループとは、三方弁５で分離状態とし、冷
凍機ループの冷凍機１、ポンプ４ａを運転し、水熱交換
器３ａから冷房能力を発揮する。この場合、冷凍機１で
ブラインを冷却し、水熱交換器３ａで、ブラインにより
冷水を冷却する。この時、蓄熱槽ループのポンプ４ｂは
停止している。

【００１２】蓄熱／冷房運転の場合は、冷凍機ループの
ポンプ４ａを運転し、三方弁５はブラインを冷凍機１か
ら蓄熱槽ループに流すようにして、冷凍機１を運転し、
例えば、冷凍機１で−４℃程度まで冷却して蓄熱槽２に
送り出し、氷蓄熱槽２の水を凍結させる。一方蓄熱槽ル
ープのポンプ４ｂも運転し、蓄熱槽２から出てくるブラ
イン（入口で−４℃程度であったものが、出口では０℃
程度になっている）を、水熱交換器３ｂに流して、冷水
を冷却する。なお、二方弁６でブライン流量を調整し
て、冷水温度を制御することもできる。またブライン温
度が低下した場合も、ブライン流量に制限を加え、冷水
の凍結防止をすることもできる。

【００１３】実施例２ 図３及び図４に、本発明の氷蓄熱式冷凍機で二つのルー
プでポンプを共用した例の概略構成図を示す。図３及び
図４において、図１及び図２との相違は、ポンプ４ａと
４ｂを共用してポンプ４とした点のみで、その他は同じ
である。この図３及び図４において、冷凍機ループは１
−５−７−３ａ−８−４−９−１で構成され、蓄熱槽ル
ープは２−１３−４−１１−３ｂ−１２−６−２で構成
されている。

【００１４】この冷凍機を用いたそれぞれの運転につい
て説明する。蓄熱運転の場合は、図３に示すように、共
用ポンプ４を運転し、冷凍機ループの弁５はブラインを
冷凍機１から蓄熱槽ループに流すようにし、一方蓄熱槽
ループでは、水熱交換器３ｂにブラインが逆流しないよ
うに弁６を閉止する。この状態で、冷凍機１を運転し、
例えば、冷凍機１で−４℃程度まで冷却して蓄熱槽２に
送り出し、氷蓄熱槽２の水を凍結させる。

【００１５】放熱運転の場合は、図４に示すように、冷
凍機ループと蓄熱槽ループとは、弁５で分離状態とし、
共用ポンプ４を運転し、蓄熱槽ループの弁６を開とし
て、水熱交換器３ｂから冷房能力を発揮する。水熱交換
器３ｂでは、冷水によりブラインが暖められ、このブラ
インは氷蓄熱槽２で冷却される。この時、冷凍機ループ
は、冷凍機１を運転して、水熱交換器３ａを経由して冷
凍能力を発揮してもよい。

【００１６】冷凍機停止の場合は、蓄熱槽単独運転であ
り、冷凍機を運転の場合は、蓄熱槽／冷凍機併用運転と
なる。蓄熱槽単独運転の場合、冷凍機ループの水熱交換
器にブラインを通すと、熱交換器を両方有効に生かすこ
とになる。ただし、流量が多い分ポンプ動力が増加す
る。逆に、冷凍機ループの水熱交換器にブラインを通さ
なければ、流量が少ない分、ポンプ動力が減少する。冷
凍機単独運転の場合、冷凍機ループと蓄熱槽ループと
は、弁５で分離状態とし、冷凍機１を運転し、水熱交換
器３ａから冷房能力を発揮する。

【００１７】この場合、冷凍機でブラインを冷却し、水
熱交換器３ａで、ブラインにより冷水を冷却する。この
時、蓄熱槽ループの弁６は閉止し、蓄熱槽２にブライン
が流れないようにする。蓄熱／冷房運転の場合は、共用
ポンプ４を運転し、冷凍機ループの弁５はブラインを冷
凍機１から蓄熱槽ループに流すようにして、冷凍機１を
運転し、例えば、冷凍機１で−４℃程度まで冷却して蓄
熱槽２を送り出し、氷蓄熱槽２の水を凍結させる。蓄熱
槽２から出てくるブラインは０℃程度になっており、こ
れを水熱交換器３ｂに流して、冷水を冷却する。

【００１８】実施例３ 図５に、本発明の氷蓄熱式冷凍機のもう一つの例の概略
構成図を示す。図５においては、図１の冷凍機ループの
三方弁５を二方弁５ａと５ｂで置き換えたもので、三方
弁を二つの二方弁で置き換えてもよく、また、蓄熱槽ル
ープの弁６の位置は、水熱交換器３の前にあってもよ
い。さらに、水熱交換器３は、２系統３ａ、３ｂが一体
になっているものであってもよい。上記のように、置き
換えることによっても、図１と同様に種々の運転が可能
である。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように各種運転
ができ、ＯＡビルにおける各種冷房要求に対しても十分
に対応でき、省エネルギーで経済的な装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の氷蓄熱式冷凍機の一例の蓄熱運転を示
す概略構成図。

【図２】図１の放熱運転を示す概略構成図。

【図３】本発明の氷蓄熱式冷凍機の他の例の蓄熱運転を
示す概略構成図。

【図４】図３の放熱運転を示す概略構成図。

【図５】本発明の氷蓄熱式冷凍機のもう一つの例を示す
概略構成図。

【符号の説明】 １：冷凍機、２：氷蓄熱槽、３、３ａ、３ｂ：水熱交換
器、４、４ａ、４ｂ：ポンプ、５：三方弁、５ａ、５
ｂ、６：二方弁、７〜１４：配管系、１５：冷水、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍機、氷蓄熱槽、水熱交換器、ポン
   プ、切換弁及びそれらを接続する配管系を有し、冷凍機
   でブラインを冷却し、該ブラインで氷蓄熱槽の水を凍結
   させて蓄熱しておき、放熱時に氷蓄熱槽の氷の融解熱で
   前記ブラインを冷却し、該ブラインを水熱交換器に導
   き、冷水を冷却して冷房能力を取出す氷蓄熱式冷凍機に
   おいて、冷凍機、水熱交換器、ポンプを配管で接続して
   冷凍機ループを形成すると共に、氷蓄熱槽、水熱交換
   器、ポンプを配管で接続して蓄熱槽ループを形成し、こ
   れら二つのループをポンプの吸込み側で接続し、前記冷
   凍機ループには、冷凍機から水熱交換器への流路中に、
   蓄熱槽ループへの分岐点を有し、該分岐点に切換弁を設
   け、また、前記蓄熱槽ループには、ポンプから水熱交換
   器を経て蓄熱槽に至る配管中に、弁を設け、該弁から蓄
   熱槽の間で、しかも水熱交換器から蓄熱槽の間に、冷凍
   機ループからの流入点を有することを特徴とする氷蓄熱
   式冷凍機。
2. 【請求項２】 前記冷凍機ループと蓄熱槽ループとは、
   ポンプを共用し、ポンプの吸込側で両ループに接続する
   と共に、吐出側でも両ループに接続したことを特徴とす
   る請求項１記載の氷蓄熱式冷凍機。