JP2001082819A

JP2001082819A - 空調設備

Info

Publication number: JP2001082819A
Application number: JP25962699A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Fukuzawa; 邦之福沢; Shoji Yaginuma; 昭二柳沼; Naoki Uesugi; 直樹上杉
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】非常時にも即座に対応でき、且つ、環境保全に
適した空調設備を提供する。【解決手段】本発明の空調設備１０は、４台の吸収式冷
凍機１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、蓄熱槽１４と
から成る熱源系統を備えている。吸収式冷凍機１２Ｄは
予備機であり、吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが
故障した時に稼働される。また、蓄熱槽１４は、吸収式
冷凍機１２Ｄを一定時間稼働させることによって冷熱を
蓄えておき、その蓄えた冷熱を、吸収式冷凍機１２Ｄを
稼働する際に放熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調設備に係り、特
に原子力発電所の空調に用いられる冷房用の空調設備に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に原子力発電所の空調設備には、冷
房用の熱源系統として複数台のターボ冷凍機が並列に配
設されている。この空調設備では、予備機を除いた数台
のターボ冷凍機を稼働させて冷房空調を行っている。そ
して、前記ターボ冷凍機が故障した際には、その故障機
の代わりに前記予備機を稼働させることによって不足し
た冷熱源を補填することになっている。前記ターボ冷凍
機は、負荷追従性及び起動性が良いので、前記予備機を
稼働させると即座に冷熱が供給され、これによって、冷
凍機が故障した非常時にも信頼性のある熱源供給を行う
ことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記タ
ーボ冷凍機は、冷媒としてフロンを使用しており、オゾ
ン層破壊や地球温暖化の点で好ましくないという欠点が
ある。

【０００４】そこで、フロンを使わない吸収式冷凍機を
用いた空調設備が考えられている。吸収式冷凍機は、オ
ゾン層破壊係数、温暖化係数がともに０の水（冷媒）と
臭化リチウム（吸収剤）を用いているので、環境保全の
面で優れている。

【０００５】しかし、この吸収式冷凍機は、立ち上がり
時間（定格運転になるまでの時間）が約２０分もかかる
という欠点があり、空調設備が故障した際に即座に対応
できず、発電所の空調設備として適していない。このた
め、従来の発電所の空調設備は、少なくとも予備機をタ
ーボ冷凍機にしなければならず、フロン使用を全廃する
ことができなかった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、非常時にも即座に対応でき、且つ、環境保全に
適した空調設備を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、予備機を含めた複数台の吸収式冷凍機と、
冷熱を蓄わえる蓄熱槽とから成る熱源系統を備えた空調
設備であって、前記蓄熱槽に蓄えられた冷熱は、前記吸
収式冷凍機の予備機を稼働する際に放熱されることを特
徴とする。

【０００８】本発明によれば、フロンを使用しない吸収
式冷凍機によって熱源系統が構成されているので、環境
保全の点で優れている。また、本発明によれば、蓄熱槽
に冷熱を蓄え、該蓄えた冷熱を前記予備機の稼働時に放
熱するので、吸収式冷凍機の稼働時における冷熱不足を
補うことができる。これにより、冷凍機の故障時にも予
備機と蓄熱槽によって即座に熱源供給を行うことができ
るので、安定した空調を行うことができ、高い空調制度
が要求される原子力発電所の空調設備にも使用すること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る空調設備の好ましい実施の形態について説明する。

【００１０】図１は、第１の実施の形態の空調設備１０
の熱源系統を示す概略構成図である。

【００１１】同図に示すように、空調設備１０は、４台
の吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、蓄
熱槽１４とから成る熱源系統を備えている。

【００１２】４台の吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄは、並
列に配置されており、送水管１６によって負荷１８に連
結されて、負荷１８との間で循環系路が形成されてい
る。この送水管１６において各吸収式冷凍機１２Ａ〜１
２Ｄへの分岐部分には、それぞれ、ポンプ２０Ａ〜２０
Ｄが配設され、このポンプ２０Ａ〜２０Ｄを駆動するこ
とによって吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄから負荷１８に
冷水が供給される。

【００１３】ここで吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄの原理
について説明すると、吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄは、
まず、冷媒蒸気を吸熱剤に吸収させ、この溶液を加熱し
て高圧高温の冷媒蒸気を発生させる。そして、これを冷
却して冷媒液とし、この冷媒液を蒸発させて冷凍作用さ
せる。本実施例では、水を冷媒とし、臭化リチウムを吸
収剤としたものが使用され、５〜７度の冷水が得られ
る。この冷水は前述したように吸収式冷凍機１２Ａ〜１
２Ｄから負荷１８に供給され、前記負荷１８が冷房空調
される。なお、前記４台の吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄ
はそれぞれ、ピーク負荷の１／３の冷却能力を備えてお
り、４台のうちの３台を稼働することによってピーク負
荷を賄えるようになっている。

【００１４】一方、蓄熱槽１４は、内部に水が貯留され
るとともに、送水管２４によって負荷との間に循環系路
が形成されている。送水管２４にはポンプ２６が配設さ
れ、このポンプ２６を駆動することによって、蓄熱槽１
４内の水を負荷１８側に循環させることができる。

【００１５】また、蓄熱槽１４は、送水管２８、２８に
よって前記送水管１６に連結されており、各吸収式冷凍
機１２Ａ〜１２Ｄと蓄熱槽１４との間で循環系路が形成
されている。送水管２８と送水管１６との連結部には、
切換弁２２Ａ〜２２Ｄが配設され、この切換弁２２Ａ〜
２２Ｄを切り換えることによって、各吸収式冷凍機１２
Ａ〜１２Ｄからの冷水の循環先を負荷１８側と蓄熱槽１
４側で切り換えることができる。これにより、切換弁２
２Ａ〜２２Ｄを負荷１８側に切り換えることによって負
荷１８に冷水を供給することができ、切換弁２２Ａ〜２
２Ｄを蓄熱槽１４側に切り換えることによって蓄熱槽１
４に冷水を供給することができる。

【００１６】次に上記の如く構成された空調設備１０の
作用について図２に基づいて説明する。図２の下側のグ
ラフは、負荷１８における負荷変動曲線の一例であり、
ピーク負荷を１００％として示している。また、図２の
上側のグラフは、蓄熱槽１４に蓄えられた負荷の経時変
化を示している。

【００１７】同図に示すように、負荷１８側においてＸ
点までは、３台の吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｃによって
通常運転が行われる。即ち、図１の切換弁２２Ａ〜２２
Ｃを負荷１８側に切り換えるとともに吸収式冷凍機１２
Ａ〜１２Ｃを稼働させることによって、冷水を吸収式冷
凍機１２Ａ〜１２Ｃから負荷１８に直接供給する。この
とき、吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂを絶えず最大能力で
運転させることによって負荷のベース部分を賄うととも
に、吸収式冷凍機１２Ｃを負荷の経時変化に追従させて
稼働させることによって負荷の変動部分を賄うようにす
る。

【００１８】一方、吸収式冷凍機１２Ｄは、蓄熱槽１４
に冷熱を供給するとともに、予備機として待機させる。
即ち、切換弁２２Ｄを蓄熱槽１４側に切り換えるととも
に、ある一定時間のみ稼働して冷水を蓄熱槽１４に供給
し、蓄熱槽１４に冷水が十分に蓄えられた後に停止す
る。

【００１９】そして、図２のＸ点において吸収式冷凍機
１２Ｃが故障した場合、切換弁２２Ｄを負荷１８側に切
り換えるとともに、予備機である吸収式冷凍機１２Ｄを
稼働させる。これにより、矢印３２に示すように吸収式
冷凍機１２Ｃの代わりに吸収式冷凍機１２Ｄから冷熱が
供給され、変動部分の負荷が賄われる。しかし、吸収式
冷凍機１２Ｄは、始動して定格運転になるまでに時間が
かかるので、その間、負荷１８に供給される冷熱が不足
する。そこで、図１のポンプ２６を駆動し、蓄熱槽１４
内の冷水を負荷１８側に循環させることによって、蓄熱
槽１４に蓄えておいた冷熱を放熱する（図２、矢印３
４）。これにより、吸収式冷凍機１２Ｄの立ち上がり時
間における冷熱の不足分が補填され、信頼性のある熱源
供給が可能となる。

【００２０】このように本実施の形態の空調設備１０に
よれば、蓄熱槽１４が設けられているので、起動性の良
くない吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄのみの構成であって
も、冷凍機故障などの非常時にも即座に対応することが
できる。また、本実施の形態によれば、熱源系統がフロ
ンを使用しない吸収式冷凍機１２Ａ〜１２Ｄのみの構成
であるので、フロン使用を全廃することができ、環境保
全に適している。

【００２１】なお、上述した実施の形態では、吸収式冷
凍機１２Ｃが故障した場合で説明したが、吸収式冷凍機
１２Ａ、１２Ｂが故障した場合も同様である。

【００２２】次に、本発明の空調設備の第２の実施の形
態について図３及び図４に基づいて説明する。

【００２３】図３に示すように、第２の実施の形態の空
調設備３６は、２台の吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂと、
２台の低温用吸収式冷凍機１２Ｅ、１２Ｆと、氷蓄熱槽
３８とから成る熱源系統を備えている。

【００２４】吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂは、送水管４
８によって負荷１８に直接連結され、負荷１８との間で
循環系路が形成されている。この吸収式冷凍機１２Ａ、
１２Ｂは、水を冷媒とし、臭化リチウムを吸収剤として
おり、５〜７度の冷水を供給することができる。

【００２５】低温用吸収式冷凍機１２Ｅ、１２Ｆは、送
液管５０によって氷蓄熱槽３８内の製氷コイル４４に連
結され、製氷コイル４４との間で循環系路が形成されて
いる。また、低温用吸収式冷凍機１２Ｅ、１２Ｆは、ア
ンモニアを冷媒とし、水を吸収剤としており、０度以下
のブラインを蓄熱槽内の製氷コイル４４に供給すること
ができる。

【００２６】一方、氷蓄熱槽３８の内部には、水が貯留
されており、前記吸収式冷凍機１２Ｅ、１２Ｆからブラ
インが製氷コイル４４内に供給されると、冷熱が氷とし
て貯留される。氷蓄熱槽３８は、送水管４０によって熱
交換器４２に連結されており、ポンプ４６を駆動させる
ことによって、１〜２度の冷却水が熱交換器４２に供給
される。そして、この熱交換器４２で熱交換されて、約
７度の冷水が負荷１８に供給される。これにより、氷蓄
熱槽３８に蓄えた冷熱を、熱交換器４２を介して負荷１
８に供給することができる。なお、図１で示した第１の
実施の形態と同一若しくは類似の部材については、同一
の符号を付してその説明を省略する。

【００２７】上記の如く構成された空調設備３６は、図
４に示すように、Ｙ点までは、吸収式冷凍機１２Ａ、１
２Ｂ、１２Ｅが稼働されて、通常運転される。吸収式冷
凍機１２Ａ、１２Ｂが稼働されると、吸収式冷凍機１２
Ａ、１２Ｂから負荷１８に冷水が直接送水され、負荷の
ベース分が賄われる。また、低温用吸収式冷凍機１２Ｅ
が稼働されると、低温用吸収式冷凍機１２Ｅから製氷コ
イル４４にブラインが供給され、氷蓄熱槽３８内の水が
冷却される。そして、この冷水が熱交換器４２に供給さ
れることによって間接的に負荷１８に冷熱が供給され、
負荷の変動分が賄われる。

【００２８】一方、低温用吸収式冷凍機１２Ｆは、夜間
に稼働させることによって氷蓄熱槽３８の水を凍らせて
氷蓄熱槽３８に冷熱を蓄えさせ、他の冷凍機１２Ａ、１
２Ｂ、１２Ｆが稼働される昼間は、予備機として待機さ
せる。

【００２９】そして、図４のＹ点において、低温用吸収
式冷凍機１２Ｅが故障した場合には、予備機である低温
用吸収式冷凍機１２Ｆを稼働させる。このとき、低温用
吸収式冷凍機１２Ｆは起動性が良くないので、立ち上が
り時に冷熱が不足する。そこで、氷蓄熱槽３８に蓄えら
れた冷熱を放熱することによって、不足した分の冷熱を
補填する。これにより、信頼性のある熱源供給が可能と
なる。

【００３０】このように、本実施の形態の空調設備３６
によれば、氷蓄熱槽３８が設けられているので、冷熱を
蓄えることができ、非常時にも即座に対応することがで
きる。また、氷蓄熱槽３８は、水蓄熱槽に比べて同じ寸
法で８倍もの熱量を蓄えることができるので、空調設備
３６全体を小型化することができる。

【００３１】また、本実施の形態では、夜間に冷熱を蓄
えるので、夜間に蓄えた冷熱でピーク時間帯の負荷を賄
うピークカットが可能となる。さらに、吸収式冷凍機１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｅの熱源として発電所の発生蒸気を
使用すれば、昼間の発生蒸気を有効利用することができ
る。

【００３２】次に、本発明の空調設備の第３の実施の形
態について図５に基づいて説明する。

【００３３】同図に示すように、空調設備５６は、ルー
バ５８、フィルタ６０と、Ａ、Ｂの２系統から成るコイ
ル６２Ａ、６２Ｂ、給気ファン６４Ａ、６４Ｂ、排気フ
ァン６６Ａ、６６Ｂとを備えている。この空調設備５６
は、給気ファン６４Ａ、６４Ｂを駆動させることによっ
てルーバ５８からエアが吸引され、この吸引されたエア
がフィルタ６０によって除塵されるとともに、コイル６
２Ａ、６２Ｂによって冷却されて、室６８内に送気され
る。送気されたエアは排気ファン６６Ａ、６６Ｂによっ
て図示しないダクトを介して排気される。

【００３４】また、空調設備５６は、吸収式冷凍機１２
Ａ、１２Ｂと、低温用吸収式冷凍機１２Ｅ、１２Ｆと、
氷蓄熱槽３８とから成る熱源系統を備えている。

【００３５】吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂは、送水管４
８によってコイル６２Ａに連結されている。これによ
り、吸収式冷凍機１２Ａ、１２Ｂからコイル６２Ａに冷
水が供給され、室６８内に供給されるエアが冷却され
る。

【００３６】また、熱交換器４２は、送水管７０によっ
てコイル６２Ｂに連結されている。これにより、送水管
７０に配設された循環ポンプ７２を稼働させると、熱交
換器４２で冷却された冷水がコイル６２Ｂに供給され
る。

【００３７】前記送水管７０と送水管４０は、開閉弁７
６、７６を介して連結されており、この開閉弁７６、７
６を開くことによって、氷蓄熱槽３８とコイル６２Ｂと
を連通させることができる。また、前記送水管７０と送
水管４０において熱交換器４２の近傍には、開閉弁７
８、７８が配設されている。これにより、開閉弁７６、
７６を開くとともに、開閉弁７８、７８を閉じることに
よって、氷蓄熱槽３８から送水された冷水は、熱交換器
４２に流れずにコイル６２Ｂに直接供給される。なお、
図３で示した第２の実施の形態と同一若しくは類似の部
材については、同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００３８】上記の如く構成された空調設備５６におい
て、Ａ系統のファン、即ち給気ファン６４Ａ、または排
気ファン６６Ａが故障して停止した場合を想定する。こ
のとき、室６８内に供給されるエアの風量が１／２に減
少し、供給される冷熱も減少する。そこで、開閉弁７
６、７６を開くとともに、開閉弁７８、７８を閉じるこ
とによって、氷蓄熱槽３８からコイル６２Ｂに直接冷水
を送水する。これにより、コイル６２Ｂには、熱交換器
４２で熱交換された７度の冷水ではなく、氷蓄熱槽３８
から直接送水された極めて低温（１〜２度）の冷水が供
給される。したがって、室６８内に供給されるエアの温
度が低下し、室６８内に供給される冷熱量が増加する。

【００３９】このように第３の実施の形態の空調設備５
６によれば、氷蓄熱槽３８からの低温度の冷水が直接コ
イル６２Ｂに送液されるように切り換えることができる
ので、給気ファン６４Ａや排気ファン６６Ａが故障した
場合であっても、室６８内に供給される冷熱の不足分を
賄うことができる。即ち、空調設備３６の氷蓄熱槽３８
は、冷凍機１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｅのバックアップだけ
でなく、ファン６４Ａ、６４Ｂのバックアップもしてい
るので、さらに安定した空調を行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空調設備
によれば、フロンを使用しない吸収式冷凍機によって熱
源系統が構成されているので、フロンを全廃することが
でき、環境保全の点で優れている。また、本発明によれ
ば、蓄熱槽に蓄えた冷熱を吸収式冷凍機の予備機の稼働
時に放熱するので、冷凍機の故障等の非常時にも予備機
と蓄熱槽によって即座に対応でき、原子力発電所の空調
設備としても使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の空調設備の熱源系統を示す
概略構成図

【図２】第１の実施の形態の空調設備の作用を示す説明
図

【図３】第２の実施の形態の空調設備の熱源系統を示す
概略構成図

【図４】第２の実施の形態の空調設備の作用を示す説明
図

【図５】第３の実施の形態の空調設備の熱源系統を示す
概略構成図

【符号の説明】

１０…（第１の実施の形態の）空調設備、１２Ａ〜１２
Ｄ…吸収式冷凍機、１４…蓄熱槽、１８…負荷、２０Ａ
〜２０Ｄ…ポンプ、２２Ａ〜２２Ｄ…切換弁、３６…
（第２の実施の形態の）空調設備、３８…氷蓄熱槽、４
２…熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3L093 AA01 BB18 BB21 CC05 CC07 DD09 EE00 GG00 HH19 JJ04 LL03 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予備機を含めた複数台の吸収式冷凍機と、
冷熱を蓄わえる蓄熱槽とから成る熱源系統を備えた空調
設備であって、前記蓄熱槽に蓄えられた冷熱は、前記吸収式冷凍機の予
備機を稼働する際に放熱されることを特徴とする請求項
１記載の空調設備。
【請求項２】前記蓄熱槽は、氷蓄熱槽であることを特徴
とする請求項１記載の空調設備。