JPH11230659A - 氷蓄熱システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システムの簡易化、効率化、工事費の低減等
を図れる氷蓄熱システムを提供する。 【解決手段】 一つの冷蔵用冷凍機１に第一の冷媒管３
ａ，３ｂを介して複数の冷蔵用ショーケース５等を並列
に接続して構成された冷蔵システムＡと、一つの冷凍用
冷凍機１１に第二の冷媒管１３ａ，１３ｂを介して複数
の冷棟用ショーケース１５等を並列に接続して構成され
た冷棟システムＢと、第一の冷媒管に接続された第一の
過冷却用熱交換器２１と、第二の冷媒管に接続された第
二の過冷却用熱交換器２３と、冷蔵用冷凍機１及び／又
は冷棟用冷凍機１１に接続された第三の冷媒管２５ａ，
２５ｂに接続された蓄熱用熱交換器２７と、第一の過冷
却用熱交換器２１、第二の過冷却用熱交換器２３及び蓄
熱用熱交換器２７にブライン配管３１を介して接続され
た氷蓄熱槽３３とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷蓄熱槽を備え、
この氷蓄熱槽の氷蓄熱を利用した氷蓄熱運転を可能にし
た氷蓄熱システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の冷凍機に冷媒管を介して複
数の低温用ショーケース、プレハブ低温庫等を並列に接
続した冷蔵、冷凍システムが提案される一方で、氷蓄熱
槽を備え、この氷蓄熱槽の氷蓄熱を利用して低温ショー
ケース、プレハブ低温庫等の氷蓄熱運転を可能にした氷
蓄熱システムが提案されている。

【０００３】この氷蓄熱システムは、例えば夜間１０時
から翌朝８時までの電力料金の安い時間帯に、冷凍機を
運転させて氷蓄熱槽内に氷を作り、低温ショーケース等
の設置された店舗の営業時間帯に、氷蓄熱槽内の氷の潜
熱を利用し、冷凍機の過冷却度を増大させて冷凍能力を
向上させようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷蔵、冷凍システムに氷蓄熱システムを付加する場合に
は、大容量になるために複数の冷凍機や複数の氷蓄熱槽
や複数の熱交換器等が必要になると共に、それに伴って
冷媒管、ブライン配管等の配管が複雑化し、設置工事費
等が増大するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、従来技術が有する課題を
解消し、システムの簡易化、効率化、工事費の低減等を
図れる氷蓄熱システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一つの冷蔵用冷凍機に第一の冷媒管を介して複数の
冷蔵用ショーケース等を並列に接続して構成された冷蔵
システムと、一つの冷凍用冷凍機に第二の冷媒管を介し
て複数の冷凍用ショーケース等を並列に接続して構成さ
れた冷凍システムと、前記第一の冷媒管の液管に接続さ
れた第一の過冷却用熱交換器と、前記第二の冷媒管の液
管に接続された第二の過冷却用熱交換器と、前記冷蔵用
冷凍機及び／又は前記冷凍用冷凍機に接続された第三の
冷媒管のガス管に接続された蓄熱用熱交換器と、前記第
一の過冷却用熱交換器、前記第二の過冷却用熱交換器及
び前記蓄熱用熱交換器にブライン配管を介して接続され
た氷蓄熱槽とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】この発明では、冷蔵用冷凍機、冷凍用冷凍
機が共に一つであり、冷媒管の液管、ガス管は夫々の冷
蔵、冷凍システムに一本ずつ配設されるだけであり、第
一の過冷却用熱交換器、第二の過冷却用熱交換器、蓄熱
用熱交換器、氷蓄熱槽が共に一つであり、これによりシ
ステムの簡易化、効率化、工事費低減が図られる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
ものにおいて、前記第一の過冷却用熱交換器と第二の過
冷却用熱交換器と蓄熱用熱交換器とを一つの筐体に収納
したことを特徴とするものである。

【０００９】この発明では、熱交換器等が一つの筐体に
収納されるので、店舗等に設置するに際して、設置工事
等が容易になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１１】図１において、Ａは冷蔵システム、Ｂは冷
凍システムを示している。冷蔵システムＡは能力が６５
〜９５馬力程度の一つの冷蔵用冷凍機１０１を備え、こ
の冷蔵用冷凍機１０１には第一の冷媒管１０３ａ、１０
３ｂが接続されている。第一の冷媒管１０３ａは液管を
構成し、第一の冷媒管１０３ｂはガス管を構成してい
る。これら第一の冷媒管１０３ａ、１０３ｂには複数の
冷蔵用ショーケース１０５と複数のプレハブ冷蔵庫１０
７とが並列に接続されている。１０９は膨張弁である。
冷凍システムＢは能力が４５〜９０馬力程度の一つの冷
凍用冷凍機１１１を備え、この冷凍用冷凍機１１１には
第二の冷媒管１１３ａ、１１３ｂが接続されている。第
二の冷媒管１１３ａは液管を構成し、第二の冷媒管１１
３ｂはガス管を構成している。これら第二の冷媒管１１
３ａ、１１３ｂには複数の冷凍用ショーケース１１５と
一つの大きなプレハブ冷凍庫１１７とが並列に接続され
ている。１１９は膨張弁である。

【００１２】冷蔵システムＡの第一の冷媒管（液管）１
０３ａには第一の過冷却用熱交換器１２１が接続され、
冷凍システムＢの第二の冷媒管（液管）１１３ａには第
二の過冷却用熱交換器１２３が接続されている。

【００１３】冷蔵システムＡの冷蔵用冷凍機１０１に接
続された第三の冷媒管１２５ａ，１２５ｂの内の冷媒管
（ガス管）１２５ｂには蓄熱用熱交換器１２７が接続さ
れ、冷媒管（液管）１２５ａには膨張弁１２９が接続さ
れている。

【００１４】第一の過冷却用熱交換器１２１、第二の過
冷却用熱交換器１２３及び蓄熱用熱交換器１２７にはブ
ライン配管１３１ａ〜１３１ｇを介して氷蓄熱槽１３
３、及びブラインポンプ１３５が接続されている。１３
７は三方弁である。

【００１５】図２は、冷蔵用冷凍機１０１の構成を示
す。尚、冷凍用冷凍機１１１は構成が同じであるので、
説明を省略する。

【００１６】この冷凍機１０１では、１５馬力１台と２
０馬力３台の計４台（７５馬力）の圧縮機２０ａ〜２０
ｄが並列配置され、２台づつ共通配管で接続されてい
る。すなわち、第１圧縮機２０ａと第２圧縮機２０ｂの
吐出管にマフラー２１ａ，２１ｂを介して接続された冷
媒管２２ａ，２２ｂが途中で合流して、第１，第２圧縮
機用のオイルセパレータ（油分離器）２３ａに接続され
ている。同様に、第３圧縮機２０ｃと第４圧縮機２０ｄ
の吐出管にマフラー２１ｃ，２１ｄを介して接続された
冷媒管２２ｃ，２２ｄが途中で合流して、第３，第４圧
縮機用のオイルセパレータ２３ｂに接続されている。ま
た、第１圧縮機２０ａと第２圧縮機２０ｂの吸入管に接
続された冷媒管２４ａ，２４ｂが途中で合流して、第
１、第２圧縮機用のアキュムレータ（気液分離器）２５
ａに接続されている。同様に、第３圧縮機２０ｃと第４
圧縮機２０ｄの吸入管に接続された冷媒管２４ｃ，２４
ｄが途中で合流して、第３，第４圧縮機用のアキュムレ
ータ２５ｂに接続されている。各圧縮機２０ａ〜２０ｄ
の吐出管と吸入管には保守用のサービス弁２６ａ〜２６
ｄ，２７ａ〜２７ｄが接続されている。

【００１７】各オイルセパレータ２３ａ，２３ｂを出た
冷媒管２８ａ，２８ｂは合流して、２つ１組で合計３組
備えられ、それぞれ複数のファン２９による空冷式のコ
ンデンサ（圧縮機）３０ａ〜３０ｆに接続されている。
各コンデンサ３０ａ〜３０ｆの入力側には、ユニット毎
にサービス弁３１ａ〜３１ｃが接続され、出力側には個
々にサービス弁３２ａ〜３２ｆが接続されている。各ユ
ニットの出力の一方側には、ファンモータ制御用温度セ
ンサのバックアップ用の高圧圧力スイッチ３３ａ〜３３
ｃが取り付けられている。各コンデンサ３０ａ〜３０ｆ
を出た冷媒管は合流してレシーバタンク（受液器）３４
に接続されている。このレシーバタンク３４の冷媒管入
口側と出口側にはサービス弁３５，３６が接続されると
共に、安全弁３７、可溶栓３８、及び逆止弁３８とキャ
ピュラリーチューブ３９を介して高圧圧力計４０が取り
付けられている。

【００１８】レシーバタンク３４を出た冷媒管は、フィ
ルタドライヤ４１、モイスチャインジケータ４２を介し
て、第一の冷媒管（液管）１０３ａとして冷凍機１０１
外に引き出され、前記図１に示したように、液電磁弁１
０９を介して各ショーケース１０５や冷蔵庫１０７に接
続されている。

【００１９】各ショーケース１０５や冷蔵庫１０７から
の冷媒管は合流して第一の冷媒管１０３ｂとなって冷凍
機１０１に進入し、第１，第２圧縮機用のアキュムレー
タ２５ａと第３，第４圧縮機用のアキュムレータ２５ｂ
とに接続されている。第一の冷媒管１０３ｂには、サー
ビス用止弁４６が接続されると共に、低圧圧力計４７、
第１，第２圧縮機用の低圧圧力スイッチ４８ａ及び第
３，第４圧縮機用の低圧圧力スイッチ４８ｂが取り付け
られている。

【００２０】第１，第２圧縮機用の低圧圧力スイッチ４
８ａ及び第３，第４圧縮機用の低圧圧力スイッチ４８ｂ
は、それぞれ異なる２種類のＯＮ／ＯＦＦ圧力を設定可
能なデジタル式の圧力スイッチであり、圧縮機２０ａ〜
２０ｄの容量制御用に設けられている。すなわち、２つ
の低圧圧力スイッチ４８ａ，４８ｂでそれぞれ異なる４
種類のＯＮ／ＯＦＦ圧力が設定可能で、圧縮機１台運転
から圧縮機４台運転までの幅広い容量制御が可能となっ
ている。

【００２１】一方、第１，第２圧縮機用のアキュムレー
タ２５ａから出た冷媒管４９ａは分岐して第１圧縮機２
０ａと第２圧縮機２０ｂの吸入管に接続され、第３，第
４圧縮機用のアキュムレータ２５ｂから出た冷媒管４９
ｂは分岐して第３圧縮機２０ｃと第４圧縮機２０ｄの吸
入管に接続されている。

【００２２】また、モイスチャインジケータ４２の下流
側の高圧液管４３には、高圧液冷媒を各圧縮機２０ａ〜
２０ｄに戻して蒸発させることにより、蒸発熱で各圧縮
機２０ａ〜２０ｄを冷却するためのリキッドインジェク
ション用パイプ（Ｌ／Ｉ用パイプ）５０が接続されてい
る。このＬ／Ｉ用パイプ５０は途中で各圧縮機用の４本
に分岐され、それぞれサービス用止弁５１ａ〜５１ｄ、
電磁弁５２ａ〜５２ｄ及び減圧蒸発用のキャピュラリー
チューブ５３ａ〜５３ｄを介して各圧縮機２０ａ〜２０
ｄの低圧側に接続されている。

【００２３】第１，第２圧縮機用オイルセパレータ２３
ａと第３，第４圧縮機用オイルセパレータ２３ｂとに
は、分離した潤滑油を貯留するためのオイルタンク５４
が接続されている。このオイルタンク５４の入口側と出
口側にはサービス弁５５，５６が接続されている。この
オイルタンク出口のサービス弁５６に接続された配管は
途中で、各圧縮機用の４本に分岐され、それぞれサービ
ス用止弁５７ａ〜４７ｄ、オイルレギュレータ５８ａ〜
５８ｄを介して各圧縮機２０ａ〜２０ｄに接続されてい
る。また、このオイルタンク５４は、オイルタンク均圧
配管サービス弁５９を介して第一の冷媒管１０３ｂに接
続されている。

【００２４】また、各圧縮機２０ａ〜２０ｄの高圧側と
低圧側とには、その異常高圧や異常低圧を検出して圧縮
機２０ａ〜２０ｄを保護するための高低圧圧力スイッチ
６０ａ〜６０ｄが圧力安定化用のキャピュラリーチュー
ブ６１ａ〜６１ｄを介して接続されている。

【００２５】この冷凍機１０１では、冷媒管の主要部に
サービス弁が設けられるので、冷媒管の一部にリークが
生じても冷凍機１０１を動作させたまゝサービス弁を閉
じて修理することができる。従って、一部の補修のため
に全系統を停止させる必要がなく、メンテナンス性が向
上する。

【００２６】この冷凍機１０１は屋外に設置され、第一
の冷媒管１０３ａ，１０３ｂが、前記図１に示したよう
に、スーパーマーケット等の店舗内に延び、店舗内のシ
ョーケース１０５や冷蔵庫１０７に接続されている。

【００２７】この場合、冷凍機１０１台の設置工事とそ
の配管工事で済むので、設置工事の簡略化を図ることが
できる。

【００２８】この冷凍機１０１は、４台の圧縮機２０ａ
〜２０ｄが前述のように第１，第２圧縮機用低圧スイッ
チ４８ａと第３，第４圧縮機用低圧スイッチ４８ｂとに
よって自動的に容量制御運転される。

【００２９】各圧縮機２０ａ〜２０ｄで圧縮された高圧
高温冷媒は合流し、オイルセパレータ２３ａ，２３ｂで
冷媒に混じった潤滑油が分離され、分離された潤滑油は
オイルタンク５４に一旦貯留され、オイルレギュレータ
５８ａ〜５８ｄの作用により必要に応じて圧縮機２０ａ
〜２０ｄに戻される。

【００３０】各オイルセパレータ２３ａ，２３ｂを経た
高圧高温冷媒は合流すると共に、空冷コンデンサ３０ａ
〜３０ｆに分割供給され、ここでファン２９による強制
空冷により凝縮液化し、レシーバタンク３４に溜められ
る。

【００３１】レシーバタンク３４からは、フィルタドラ
イヤ４１及びモイスチャインジケータ４２を介して高圧
液冷媒が当該冷凍機１０１に配管接続されたショーケー
ス１０５や冷蔵庫１０７に安定して供給される。ショー
ケース１０５や冷蔵庫１０７に供給される高圧液冷媒は
その膨張弁を通ることにより減圧膨張されて、蒸発器
（エバポレータ）に供給される。

【００３２】蒸発器では、減圧膨張された液冷媒の気化
熱により庫内を冷却し、その熱交換効率に応じた冷却温
度に維持する。

【００３３】ショーケース１０５や冷蔵庫１０７を冷却
して低圧となった冷媒ガスは冷媒管を介して冷凍機１０
１の第一の冷媒管１０３ｂに戻され、アキュムレータ２
５ａ，２５ｂを介して気液分離された後、気体分のみが
各圧縮機２０ａ〜２０ｄに戻されて再圧縮され、上記の
冷凍サイクルを繰り返す。

【００３４】この間、各圧縮機２０ａ〜２０ｄは、開閉
店や昼夜におけるショーケース１０５や冷蔵庫１０７の
負荷変動に応じて、第１，第２圧縮機用低圧スイッチ４
８ａと第３，第４圧縮機用低圧スイッチ４８ｂとによっ
て自動的に容量制御運転される。よって、冷凍機１０１
の運転状態は、ショーケース１０５や冷蔵庫１０７の必
要冷却温度を維持するために必要最小限の出力に維持さ
れる。

【００３５】次に、図１を参照して本実施形態の動作を
説明する。

【００３６】（ａ）製氷 例えば、夜間１０時から翌朝８時までの電力料金の安い
時間帯に、冷蔵用冷凍機１０１を運転させて、開閉弁１
４３を開いて、第三の冷媒管１２５ａ，１２５ｂに点線
矢印の方向に冷媒を循環させると共に、ブラインポンプ
１３５を運転させて、ブライン配管１３１ｆ，１３１
ｇ，１３１ｅ，１３１ａの順に点線矢印の方向にブライ
ンを循環させる。即ち、この場合には三方弁１３７を操
作し、蓄熱用熱交換器１２７にブラインを循環させる。
すると、蓄熱用熱交換器１２７で熱交換が行われ、冷媒
によってブラインが冷却されるので、氷蓄熱槽１３３に
製氷、貯氷される。

【００３７】（ｂ）解氷 低温ショーケース等の設置された店舗の営業時間帯に、
氷蓄熱槽１３３内の氷蓄熱を利用した氷蓄熱利用運転が
行われ、システムＡ、Ｂの冷凍能力を向上させる。冷蔵
システムＡでは、冷蔵用冷凍機１０１を運転させて、開
閉弁１４３を閉じて第一の冷媒管１０３ａ，１０３ｂに
実線矢印の方向に冷媒を循環させると共に、冷凍システ
ムＢでは、冷凍用冷凍機１１１を運転させて、第二の冷
媒管１１３ａ，１１３ｂに実線矢印の方向に冷媒を循環
させる。そしてブラインポンプ１３５を運転させてブラ
イン配管１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅ，１
３１ａの順に実線矢印の方向にブラインを循環させる。

【００３８】この場合には、三方弁１３７をコントロー
ルして、必要量を過冷却用熱交換器１２１，１２３に供
給し、残りを蓄熱用熱交換器１２７側に供給する。この
蓄熱用熱交換器１２７の冷媒管１２５ａ，１２５ｂには
冷媒が流れていないため、熱交換せずにブラインは氷蓄
熱槽１３３に戻される。

【００３９】すると、第一の過冷却用熱交換器１２１で
熱交換が行われ、ブライン配管を循環するブラインによ
って第一の冷媒管１０３ａを流れる液冷媒が過冷却（サ
ブクール）されるので、これによって冷蔵システムＡの
冷凍能力が向上される。また、第二の過冷却用熱交換器
１２３で熱交換が行われ、ブライン配管を循環するブラ
インによって第二の冷媒管１１３ａを流れる液冷媒が過
冷却されるので、これによって冷凍システムＢの冷凍能
力が向上される。

【００４０】この運転の間に、ブラインに熱が与えら
れ、氷蓄熱槽１３３に製氷、貯氷された氷は、時間の経
過と共に徐々に解氷される。

【００４１】この実施形態では、冷蔵用冷凍機１０１、
冷凍用冷凍機１１１が共に一つであり、冷媒管の液管、
ガス管は図示のように夫々の冷蔵、冷凍システムＡ、Ｂ
に一本ずつ配設されるだけであり、第一の過冷却用熱交
換器１２１、第二の過冷却用熱交換器１２３、蓄熱用熱
交換器１２７、氷蓄熱槽１３３が共に一つである。

【００４２】従って、６５〜９５馬力程度の大容量の氷
蓄熱システムであっても、システムの簡易化が図られ、
効率化が図られ、配管接続工事等は配管が簡素化される
分だけ簡単になるので、設備工事費の低減が図られる。

【００４３】別の実施形態として、第一の過冷却用熱交
換器１２１と第二の過冷却用熱交換器１２３と蓄熱用熱
交換器１２７とを想像線で示すように一つの筐体に収納
した氷蓄熱コントローラＣに収納することが可能であ
る。

【００４４】この実施形態では、一つの筐体に収納した
氷蓄熱コントローラＣに収納されるので、店舗等での設
置スペースが減少し、設置工事が容易になる。

【００４５】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。

【００４６】例えば、蓄熱用熱交換器１２７は、冷蔵シ
ステムＡの冷蔵用冷凍機１０１に接続された第三の冷媒
管１２５ａ，１２５ｂの内の冷媒管（ガス管）１２５ｂ
に接続したが、冷凍システムＢに接続することも可能で
あり、また冷蔵システムＡ及び冷凍システムＢの双方に
接続することも可能である。

【００４７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、冷蔵用冷凍
機、冷凍用冷凍機が共に一つであり、冷媒管の液管、ガ
ス管は夫々の冷蔵、冷凍システムに一本ずつ配設される
だけであり、第一の過冷却用熱交換器、第二の過冷却用
熱交換器、蓄熱用熱交換器、氷蓄熱槽が共に一つであ
り、システムの簡易化、効率化、工事費低減が図られ
る。

【００４８】請求項２に記載の発明では、熱交換器等が
一つの筐体に収納されるので、店舗等での設置スペース
が減少し、設置工事が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を説明する回路図で
ある。

【図２】冷凍機の冷媒回路図である。

【符号の説明】

１０１ 冷蔵用冷凍機 １０３ａ、１０３ｂ 第一の冷媒管 １０５ 冷蔵用ショーケース １０７ プレハブ冷蔵庫 １０９ 液電磁弁 １１１ 冷凍用冷凍機 １１３ａ、１１３ｂ 第二の冷媒管 １１５ 冷凍用ショーケース １１７ プレハブ冷凍庫 １１９ 液電磁弁 １２１ 第一の過冷却用熱交換器 １２３ 第二の過冷却用熱交換器 １２５ａ、１２５ｂ 第三の冷媒管 １２７ 蓄熱用熱交換器 １２９ 電動膨張弁 １３１ａ〜１３１ｇ ブライン配管 １３３ 氷蓄熱槽 １３５ ブラインポンプ １３７ 三方弁 Ａ 冷蔵システム Ｂ 冷凍システム Ｃ 氷蓄熱コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩見 朋之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 大岩 晃 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井田 芳夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 岡 健助 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つの冷蔵用冷凍機に第一の冷媒管を介
   して複数の冷蔵用ショーケース等を並列に接続して構成
   された冷蔵システムと、 一つの冷凍用冷凍機に第二の冷媒管を介して複数の冷凍
   用ショーケース等を並列に接続して構成された冷凍シス
   テムと、 前記第一の冷媒管の液管に接続された第一の過冷却用熱
   交換器と、 前記第二の冷媒管の液管に接続された第二の過冷却用熱
   交換器と、 前記冷蔵用冷凍機及び／又は前記冷凍用冷凍機に接続さ
   れた第三の冷媒管のガス管に接続された蓄熱用熱交換器
   と、 前記第一の過冷却用熱交換器、前記第二の過冷却用熱交
   換器及び前記蓄熱用熱交換器にブライン配管を介して接
   続された氷蓄熱槽とを備えたことを特徴とする氷蓄熱シ
   ステム。
2. 【請求項２】 前記第一の過冷却用熱交換器と第二の過
   冷却用熱交換器と蓄熱用熱交換器とを一つの筐体に収納
   したことを特徴とする請求項１記載の氷蓄熱システム。