JP2003065621A

JP2003065621A - 冷却システム

Info

Publication number: JP2003065621A
Application number: JP2001254952A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Mitani; 壽三谷; Hidefumi Saito; 英文斎藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】余剰電力を効率良く有効利用でき、冷房だけで
なく室内の換気や冷凍目的としても利用できる冷却シス
テムを提供する。【解決手段】電動モータにより駆動される空気圧縮手段
１により圧縮された圧縮空気を空気冷却手段１７により
冷却する。その空気圧縮手段１により圧縮された圧縮空
気を貯留する圧縮空気貯留手段２０から流出する圧縮空
気を膨張させて冷気とする。その圧縮空気貯留手段２０
の圧縮空気出入口は開閉可能とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばホテル、病
院、集合住宅、飲食店の入っている総合ビル、食品加工
工場等の建築施設、さらには大都市部などの地下貯水槽
の付属設備や公共建造物などにおいて用いることで、昨
今の地球温暖化問題から要望されているエネルギの有効
利用に貢献できる冷却システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】電力は一般的に人が活動する昼間と就寝
する夜間とでは需要量の差が大きいが、大規模な原子力
発電所等はこの需要変動に対応できない。そのため、夜
間電力は需要に対して余剰になる傾向が強い一方で、昼
間の特にピークと呼ばれる時間帯では電力需要が大幅に
上昇するため電力不足を生じないための対策が必要にな
っている。そこで、夏場は夜間の余剰電力により氷塊を
作り、昼間の需要ピーク時にその氷塊が融解する際の吸
熱を利用して冷房等を賄うシステムにより、エネルギの
有効利用と需要ピーク時の電力不足対策が図られてい
る。また、８０〜９０℃の沸点に近い高温による給湯が
必要な施設においては、冷凍機からの廃熱は温度が低く
利用できないことから、夜間電力を用いて沸かした湯を
貯湯することが行われいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の氷塊の融解熱を
利用するシステムは、冷媒としてＨＦＣ１３４ａ等のオ
ゾン破壊に影響のないものを用いる冷凍機により、水か
ら熱を外気に汲み出して氷塊を作ることで夜間電力を冷
熱として貯えている。しかし、単位体積あたりの蓄冷力
が大きいというメリットがある反面、昼間時に氷塊とし
て貯えられた冷熱を施設内の各部の冷房等に利用するた
め分配するには、ブライン等の熱媒体を用いた冷熱移送
手段により冷熱を移送する必要がある。そのため、氷塊
とブラインとの間での熱交換が必要になり、せっかく作
られた冷熱を全て利用できず、それだけシステム全体の
効率が低下するという問題がある。氷塊の融解熱を利用
するシステムは、氷塊の温度（略０℃）以下への冷却、
例えば−２０℃の冷凍庫内の冷却には直接には利用でき
ず、室内の冷房に利用する場合は室内空気を換気する機
能が別途必要になる。氷塊の融解熱を冷房に利用するこ
とで冷房機器の電力消費は抑えられるが、昼間に発電が
行われるという訳ではなく、他の機器に電力を供給する
ことはできない。また、同時に夜間電力を用いて沸かし
た湯を貯湯する場合、湯沸かしは電気エネルギの全てを
熱エネルギに変換することから、氷塊を作るための冷凍
機を同時に作動させると夜間の消費電力は大きくなる。
そのため大型の受電設備が必要となる。

【０００４】本発明は、上記問題を解決することのでき
る冷却システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の冷却システム
は、電動モータと、その電動モータにより駆動される空
気圧縮手段と、その空気圧縮手段により圧縮された圧縮
空気を貯留する圧縮空気貯留手段と、その圧縮空気貯留
手段の圧縮空気出入口を開閉する手段と、その圧縮空気
貯留手段から流出する圧縮空気を膨張させて冷気とする
空気膨張手段とを備える。その空気圧縮手段により圧縮
された圧縮空気は、貯留中の自然放冷により冷却されて
も良いし、その圧縮空気を冷却する空気冷却手段を備え
てもよい。本発明の構成によれば、夜間電力等の余剰電
力を用いて空気を圧縮し、その圧縮空気を貯え、この貯
えられた圧縮空気を昼間の電力ピーク時等にほぼ断熱膨
張させることによって得られる冷気を冷房等に利用でき
る。すなわち、貯えられた圧縮空気を膨張させることで
冷気として直接冷却に利用できるので、従来のような氷
塊とブラインとの間の熱交換が不要になり、それだけシ
ステム全体の効率を向上することができる。また、貯え
られている空気は常温で数気圧の状態にできるため、こ
の時点で飽和蒸気圧となっていても、膨張後には膨張比
分に応じて蒸気圧も下がる結果、相対湿度の低い冷気が
得られる。その冷気を室内冷房に利用することで快適な
空気とすることができる。また、供給される冷気は貯え
られた新鮮空気であるので、室内に供給する場合は換気
の役目も果たし、押し出される室内空気は窓や壁面を沿
って流した後に排出すれば屋外からの入熱を防ぐことも
可能になる。貯えられる空気圧力を上げ、膨張時の膨張
比を高くとれば、膨張後の温度を例えば−３０℃以下の
低温として冷凍庫などでの利用も可能になる。さらに、
冷媒となるのは空気であるため、万一漏れが発生しても
環境汚染は生じない。

【０００６】その圧縮空気の膨張仕事により発電を行う
発電機を備えるのが好ましい。これにより、その膨張仕
事で発電された電力を施設等における種々の機器により
利用できる。またピーク時に供給電圧の低下が生じて
も、安定した電力供給ができる。この場合、前記電動モ
ータは前記発電機を兼用するのが好ましい。これによ
り、圧縮空気の膨張時に使用しない空気圧縮用のモータ
を有効利用してシステム構成を簡単化できる。

【０００７】その空気圧縮手段と空気膨張手段は共通の
遠心翼車により構成されているのが好ましい。これによ
り、圧縮空気の膨張時に使用しない空気圧縮手段が空気
膨張手段を兼用することでシステム構成を簡単化でき
る。

【０００８】前記圧縮空気貯留手段と前記遠心翼車とに
接続される燃焼器が設けられ、その燃焼器に燃料と前記
圧縮空気貯留手段に貯留された圧縮空気とが供給可能と
され、その燃焼器において混合された圧縮空気と燃料を
燃焼させることで生成される燃焼ガスにより、前記遠心
翼車を駆動可能であるのが好ましい。これにより、冷房
需要のない冬期等の冷気を必要としない時に、圧縮空気
を膨張前に燃焼室に供給して燃料と混合し、燃焼させる
ことによって燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスにより遠
心翼車を駆動することで大きな膨張仕事を取り出すこと
ができる。その膨張仕事により大きな発電能力を得るこ
とができる。この場合、その遠心翼車から排出される燃
焼ガスの有する熱により流体を加熱する流体加熱手段が
設けられているのが好ましい。これにより、その遠心翼
車から排出される燃焼ガスの有する熱により空気や水を
加熱することで、暖房や給湯等に利用できる。すなわ
ち、システムを夏場のみならず冬場でも有効活用でき
る。

【０００９】その空気冷却手段は圧縮空気の有する熱に
より流体を加熱する流体加熱手段を兼用するのが好まし
い。これにより、圧縮される際に温度上昇する空気と流
体との熱交換により、その流体を加熱でき、例えば流体
として水を加熱することで高温水を生成することで、給
湯設備に供給できる。

【００１０】その圧縮空気貯留手段は、水源の水面より
も低位置に配置されると共にその内部に水源の水が導入
される貯留容器を有し、その貯留容器の上部を前記空気
圧縮手段と空気膨張手段とに接続する空気配管が設けら
れ、その貯留容器内の水面の上方空間に圧縮空気が貯留
されるのが好ましい。これにより、電力余剰時には圧縮
空気を貯留容器内の水面の上方空間に送り、その貯留容
器内の水を排水し、一方、電力不足時には貯留容器内か
ら圧縮空気を膨張させるために排出することで貯留容器
内に水を注水できる。よって、空気圧力を調整するため
の専用の機構を用いることなく、圧縮空気の圧力を貯留
容器と水源との落差に応じた略一定の圧力に保持し、圧
縮空気を効率良く利用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１、図２に示す第１実施形態の
冷却システムは、本実施形態ではビルの冷房用に用いら
れるもので、空気圧縮膨張ユニット１０と、圧縮空気貯
留手段２０とを備えている。

【００１２】その空気圧縮膨張ユニット１０は、図３の
（１）、（２）に示すように、発電機兼用電動モータ３
により駆動される遠心翼車１を備える。その遠心翼車１
はラジアルコンプレッサおよびタービンとして機能する
ことで空気圧縮手段と空気膨張手段とを兼用する。その
発電機兼用電動モータ３と遠心翼車１はシャフト２を介
して直結され、そのシャフト２はスラストフォイルベア
リング４とラジアルフォイルベアリング５によって非接
触に支持される。その発電機兼用電動モータ３は、空気
圧縮膨張ユニット１０が圧縮運転状態ではモータとして
機能し、インバータ回路８から高周波電力を供給される
ことで回転力を発生させ、その回転力により駆動される
遠心翼車１は空気を圧縮する。また、その遠心翼車１が
圧縮空気を膨張させて冷気とするタービンとして機能す
る時、空気圧縮膨張ユニット１０は膨張運転状態とな
り、その膨張仕事により発電機兼用電動モータ３は発電
を行う発電機として機能し、発生電力をインバータ回路
８に供給する。そのインバータ回路８は供給された電力
を商用周波数に変換し、屋外から引き込まれている電力
線９と系統連携される。そのシャフト２の支持にフォイ
ルベアリング４、５を用いることによって、高速で非接
触支持が実現し、冷房用の空気には油分等の混入がない
上、メンテナンスフリーとすることが可能となる。な
お、フォイルベアリング以外の動圧ガスベアリングや磁
気軸受け等によりシャフト２を支持してもよい。

【００１３】その遠心翼車１はケーシング６により覆わ
れ、そのケーシング６における遠心翼車１の軸心近傍に
ダクト７が接続されている。そのダクト７に、屋外から
の空気をフィルタ１１、チェックバルブ１２を介して導
入する空気導入用配管４１と、チェックバルブ１３を介
してビル内の各室に通じる送気用配管１４とが接続され
ている。

【００１４】そのケーシング６における遠心翼車１の外
周近傍には流路面積が狭くなった部分６ａが設けられ、
その部分は遠心翼車１がラジアルコンプレッサとして機
能する場合はディフーザとして機能し、タービンとして
機能する場合はノズルとして機能する。

【００１５】その圧縮空気貯留手段２０は、上記遠心翼
車１により圧縮された圧縮空気を貯留するもので、ビル
の地下に設置される加圧タンク（貯留容器）２２と、配
管２３とを有する。その配管２３により、加圧タンク２
２とビルの屋上に設置されることで加圧タンク２２の上
方に位置する給水タンク（水源）２１とが、それぞれの
タンク内の水が流通可能なように接続される。これによ
り加圧タンク２２は、給水タンク２１の水面よりも低位
置に配置されると共に、その内部に給水タンク２１の水
が導入される。水道管２４からの給水がポンプ２５によ
り加圧され、その加圧タンク２２を介して給水タンク２
１に供給することが可能とされている。その給水タンク
２１にビルの各階に水を供給する配管２６が接続されて
いる。

【００１６】その加圧タンク２２の上部は遠心翼車１に
空気配管４２を介して接続されている。本実施形態で
は、加圧タンク２２の上部に空気ダクト１８が設けら
れ、この空気ダクト１８は、遠心翼車１のケーシング６
から空気配管４２により、その空気配管４２の途中にバ
ッファチャンバ１５、開閉バルブ１６、熱交換器１７が
設けられた上で接続されている。これにより、上記遠心
翼車１が発電機兼用電動モータ３により駆動されること
で圧縮された空気は、その加圧タンク２２内の水面の上
方空間２２ａに貯留される。屋上の給水タンク２１の水
面を大気圧に保った場合、地下にある加圧タンク２２内
に、加圧タンク２２と給水タンク２１との鉛直方向の高
さの差に応じた水圧、すなわち約１０ｍにつき１気圧の
水圧が作用する。例えば１０階建てのビルの屋上に給水
タンク２１を設置した場合、地下の加圧タンク２２には
約４気圧の水圧が作用する。

【００１７】その開閉バルブ１６により加圧タンク２２
の圧縮空気出入口が開閉される。その開閉バルブ１６は
バルブコントローラ１９からの信号により駆動される。
そのバルブコントローラ１９に、バッファチャンバ１５
内の圧力センサ１９ａからの圧力検知信号と、加圧タン
ク２２内の液面センサ１９ｂからの水面高さ検出信号
と、空気圧縮膨張ユニット１０のインバータ回路８から
の運転状態信号とが入力され、その入力信号に基づきバ
ルブコントローラ１９は開閉バルブ１６と空気圧縮膨張
ユニット１０を動作させるための信号を出力する。すな
わち、空気圧縮膨張ユニット１０が圧縮運転状態である
時は、バッファチャンバ１５の圧力が設定値に達すれば
開閉バルブ１６に開き信号を出力する。これにより、遠
心翼車１により圧縮された空気が加圧タンク２２に導入
される。加圧タンク２２の水面高さが設定値まで下がれ
ば開閉バルブ１６に閉じ信号を出力すると共に空気圧縮
膨張ユニット１０の停止信号をインバータ回路８に出力
する。また、空気圧縮膨張ユニット１０が膨張運転状態
である時は、システムの起動開始命令があると、加圧タ
ンク２２の水面高さが設定値以下であることを確認した
後、開閉バルブ１６に開き信号を出力する。これによ
り、遠心翼車１は加圧タンク２２から流出する圧縮空気
を膨張させて冷気とする。その水面高さが設定値まで上
がれば開閉バルブ１６に閉じ信号を出力すると共に停止
信号をインバータ回路８に出力する。

【００１８】その熱交換器１７は、水道管２４から分岐
した給水管２７から供給されると共に流量制御バルブ２
８で流量調節される水と、遠心翼車１により圧縮された
空気との間で熱交換を行う。これにより、その熱交換器
１７は圧縮空気を冷却する空気冷却手段として機能する
と共に、流体として水を圧縮空気の有する熱により加熱
する流体加熱手段を兼用する。例えば、２５℃程度で遠
心翼車１に取り込まれた空気が圧縮比４で圧縮された場
合、圧縮後には１７０℃以上になる。そこで、空気量に
応じた水量に流量制御バルブ２８で熱交換器１７に導入
される水量を調節することにより、その水を１００℃近
い温度に上昇させることができる。ここで得られた熱湯
は断熱型の貯湯槽２９において蓄えられ、必要に応じて
供給される。また、その熱交換器１７に導入される水量
を少なくし、その水を蒸発させて水蒸気として利用する
ようにしてもよい。

【００１９】上記冷却システムの運転により、深夜に夜
間電力をインバータ回路８に供給し、発電機兼用電動モ
ータ３により遠心翼車１を駆動することで、フィルタ１
１を通して取り込まれた空気をほぼ断熱的に圧縮する。
その圧縮空気は熱交換器１７で常温に近い温度まで冷却
され、加圧タンク２２内に貯えられる。この際、外気か
ら取り込まれる際に含まれていた水蒸気の一部が結露し
ても、加圧タンク２２内で蓄えられている水と混合す
る。また、熱交換器１７において加熱された熱湯は貯湯
槽２９に蓄えられる。昼間に外気温が上昇して電力ピー
ク時になると、加圧タンク２２内に貯えられている圧縮
空気を遠心翼車１に供給してほぼ断熱的に膨張させ、冷
気を得る。その膨張比（＝圧縮比）が例えば４の場合、
その冷気温度は−３０℃以下まで低下する。この冷気を
送気用配管１４を介してビル内の各室において循環する
空気と混合することで少ない冷気の量でも十分な冷房を
実現することができる。また、その遠心翼車１での膨張
仕事により発電機兼用電動モータ３が発電機として機能
し、発生電力がインバータ回路８を介して商用周波数で
供給される。この電力は基本的にはビル内での電力需要
を賄うものであるが、余る場合には系統連携で他にも供
給可能である。これにより、電力需要が逼迫する電力ピ
ーク時に冷気と電力の両方を供給することができる。

【００２０】図４は第２実施形態の冷却システムを示
す。上記第１実施形態との相違は冷却システムに冬期利
用を可能にする機能を追加した点にある。すなわち、加
圧タンク２２と遠心翼車１とに接続される燃焼器３２
が、遠心翼車１のケーシング６とバッファチャンバ１５
とを接続する空気配管４２と並列する配管４３の途中に
設けられている。その空気配管４２の途中にバイパスバ
ルブ３１が設けられている。そのバイパスバルブ３１が
閉じられることで、加圧タンク２２に貯留された圧縮空
気は燃焼器３２に供給される。その燃焼器３２には燃料
管３３を介して燃料ポンプ３４で加圧された燃料が噴射
されることで供給され、これにより混合された圧縮空気
と燃料は燃焼器３２に内蔵された点火プラグ（図示せ
ず）により点火されることで燃焼され、燃焼ガスが生成
される。その燃料としては、炭素数が少ない分子が主成
分である都市ガス、プロパンガス、灯油などが燃焼時に
ススが出ないので適している。その燃焼ガスにより遠心
翼車１が駆動可能とされている。上記ダクト７に、切り
替えバルブ３５を介して屋外に通じる排気管３７が接続
されている。その切り替えバルブ３５の切り替えによ
り、そのダクト７は上記空気導入用配管４１と送気用配
管１４とに接続される状態と、その排気管３７に接続さ
れる状態とに切替えられる。その送気用配管１４に向け
て供給される空気と排気管３７を流れる空気との間で熱
交換を行う熱交換器３６が設けられている。これによ
り、遠心翼車１において膨張されて排出される燃焼ガス
の有する熱により、流体として送気用配管１４を流れる
空気を加熱することが可能とされ、その燃焼ガスは排気
管３７から排出される。また、フィルタ１１とチェック
バルブ１２との間に吸気ファン３８が設けられている。
他は第１実施形態と同様の構成とされ、同一部分は同一
符号を用いている。

【００２１】上記第２実施形態のシステムを夏期に運用
する場合、バイパスバルブ３１は全開とされ、切り替え
バルブ３５はダクト７を空気導入用配管４１と送気用配
管１４とに接続する状態となる。この場合は第１実施形
態と同様の機能を奏する。冬期に運用する場合、空気圧
縮膨張ユニット１０が圧縮運転状態ではバイパスバルブ
３１は全開とされ、切り替えバルブ３５はダクト７を空
気導入用配管４１に接続する状態となるが、膨張運転状
態ではバイパスバルブ３１は閉じられ、切り替えバルブ
３５はダクト７を排気管３７に接続する状態となる。こ
れにより、加圧タンク２２の圧縮空気は燃焼器３２にお
いて燃料と混合され、そこでの燃焼によって例えば７０
０℃程度の燃焼ガスが生成される。その燃焼ガスは遠心
翼車１で膨張されることで１５０℃〜２００℃程度の温
度となる。その膨張された燃焼ガスの熱により、吸気フ
ァン３８を介して取り込まれた外気が熱交換器３６を介
して暖められ、送気用配管１４によりビル内の各室に送
られて暖房が行われる。また、発電機兼用電動モータ３
による発電量は、冬期においては夏期の約３倍程度にで
きる。よって、冬期にケーシング６を通過する燃焼ガス
の単位時間あたりの体積流量を夏期における圧縮空気の
体積流量と同程度にすれば膨張運転時間を３倍にでき
る。

【００２２】図５は本発明の第１変形例を示す。上記実
施形態との相違は、単一の遠心翼車１に代えて第１段遠
心翼車１ａと第２段遠心翼車１ｂとを用い、空気の圧縮
または膨張を２段階で行う点にある。これにより、空気
の圧縮比をより大きくし、同じ大きさの加圧タンク２２
でより多くの圧縮空気を貯留できる。また、発電機兼用
電動モータ３のシャフト２の両端に遠心翼車１ａ、１ｂ
を取り付けることで、回転時のバランスを良くすること
ができる。その第１段遠心翼車１ａと第２段遠心翼車１
ｂとを接続する空気配管５１の途中に熱交換器５２を設
け、その熱交換器５２を通過する流体配管５３が設けら
れている。これにより、流体配管５３を流れる水との熱
交換により、圧縮運転時は圧縮空気が冷却されると共に
温水が生成され、膨張運転時は膨張空気の吸熱により冷
水が生成される。他は上記実施形態と同様とされる。

【００２３】図６は本発明の第２変形例を示す。上記実
施形態との相違は、圧縮空気の貯留容器として加圧タン
ク２２に代えて井戸６１内に配置されたベッセル６２を
用い、水源として給水タンク２１に代えて河川６３を用
いる点にある。すなわち、そのベッセル６２は周壁と上
壁とで構成される下方開口の容器であり、井戸６１の底
面に支持アンカー６４を介して取り付けられる。その井
戸６１に河川６３から導水管６５を介して水が供給さ
れ、井戸６１の水位は河川６３の水位と等しくされ、そ
のベッセル６２内に下方開口から水が導入される。その
ベッセル６２の上壁に遠心翼車１に通じる空気配管４２
が接続される。これにより、遠心翼車１により圧縮され
た空気はベッセル６２内の水面の上方空間に貯留され、
ベッセル６２内には井戸６１の深さに応じた水圧が作用
する。なお、集中豪雨等が予想された時に井戸６１から
水を排出しておき、豪雨時に水を導入することで河川の
はんらんを防止できるように、導水管６５を閉鎖可能な
止水弁６６と、排水ポンプ６７が設けられている。その
排水ポンプ６７は、エゼクタ６７ａと、このエゼクタ６
７ａ内の空気流路を開閉する電磁バルブ６７ｂとを有す
る。そのエゼクタ６７ａは、一端がベッセル６２の上壁
を介してベッセル６２内の水面の上方空間に通じ、他端
が汲み出し管６８の一端内に配置されている。その汲み
出し管６８の他端は河川６３の上方に配置されている。
そのエゼクタ６７ａ内の空気流路を電磁バルブ６７ｂに
より開くことで、ベッセル６２内の空気がエゼクタ６７
ａを介して汲み出し管６８内に気泡Ａとして噴出され、
井戸６１内の水が汲み出し管６８から河川６３に排出さ
れる。その電磁バルブ６７ｂの駆動用電力ケーブル６９
は空気配管４２に沿って設けられる。他は上記実施形態
と同様とされ、同様部分は同一符号で示す。なお、これ
とは別の排水手段を講じても良い。

【００２４】図７は本発明の第３変形例を示す。上記実
施形態との相違は、圧縮空気の貯留容器として加圧タン
ク２２に代えて複数のボンベ型のエアタンク７１を用
い、貯留容器に接続される水源を無くしている。各エア
タンク７１が遠心翼車１に通じる空気配管４２に接続さ
れる。これにより、遠心翼車１により圧縮された空気は
各エアタンク７１に貯留される。なお、この変形例の場
合は圧縮空気の圧力変動を低減するため、その圧縮空気
の圧力検知センサと、そのセンサに応じてケーシング６
におけるディフーザ兼ノズルとして機能する部分の流路
面積を可変とする可変絞りを設けるのが好ましい。ま
た、空気圧縮膨張ユニット１０から流出する膨張空気が
通過する配管は断熱材７２で覆うのが好ましい。他は上
記実施形態と同様とされ、同様部分は同一符号で示す。

【００２５】図８は本発明の第４変形例を示す。上記実
施形態との相違は、圧縮空気の貯留容器として加圧タン
ク２２に代えてピット８１を用い、水源に代えて錘体８
２を用いる点にある。すなわち、そのピット８１の内周
は表面が滑らかになるようにコンクリート等でライニン
グされる。その錘体８２はピット８１に上下動可能に挿
入され、その外周はシール材８２ａを介してピット８１
の内周に接するものとされている。その錘体８２の上下
動を案内するガイド８３が設けられ、錘体８２の倒れが
防止される。なお、錘体８２の材質としてコンクリート
や鉄等を用いることができる。そのピット８１の底面に
遠心翼車１に通じる空気配管４２が接続される。これに
より、遠心翼車１により圧縮された空気はピット８１内
の錘体８２の下方空間に貯留され、ピット８１内には錘
体８２の重さに応じた圧力が作用する。他は上記実施形
態と同様とされ、同様部分は同一符号で示す。

【００２６】図９は本発明の第５変形例を示す。上記実
施形態との相違は、給水タンク２１と加圧タンク２２を
結ぶ配管２３を、上り管２３ａと下り管２３ｂに分け、
氷蓄冷槽２３ｄと各階への冷気供給熱交換器２３ｃを下
り管２３ｂに取付けることで、夜間電力で冷凍機（図示
せず）によって氷蓄冷槽２３ｄに氷を蓄えておくことに
よって、昼間に空気圧縮膨張ユニット１０を膨張運転す
ることによる冷気発生と共に、同時にこの氷の冷熱を各
階に持ち込むことが可能となる。

【００２７】本発明は上記実施形態や変形例に限定され
ない。例えば、空気圧縮膨張ユニット１０を複数とし、
深夜の圧縮運転や昼間の膨張運転を必要に応じて柔軟に
行うことで、必要以上の空気消費を防ぎ、消費されるべ
き空気が残った場合は翌日の圧縮運転を低減するように
してもよい。上記第２実施形態では遠心翼車１で膨張し
た燃焼ガスの熱によって空気を加熱したが、これに代え
て水を加熱し、得られた温水を暖房等に利用するように
してもよい。また、第２変形例におけると同様のベッセ
ル６２を井戸６１内に代えて海底に設け、そのベッセル
６２に海の深さに応じた水圧が作用するようにしてもよ
い。また、上記実施形態における熱交換器１７、貯湯槽
２９がなく、貯留中の圧縮空気を自然放冷により冷却す
るものでもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、余剰電力を効率良く有
効利用でき、冷房だけでなく室内の換気や冷凍目的とし
ても利用でき、さらに発電や高温水の供給も可能で、夏
場だけでなく冬場にも利用できる冷却システムを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の冷却システムの構成説
明図

【図２】本発明の第１実施形態の冷却システムの外観図

【図３】本発明の第１実施形態の冷却システムにおける
空気圧縮膨張ユニットの（１）は構成説明図、（２）は
部分断面図

【図４】本発明の第２実施形態の冷却システムの構成説
明図

【図５】本発明の第１変形例の冷却システムにおける空
気圧縮膨張ユニットの構成説明図

【図６】本発明の第２変形例の冷却システムにおける圧
縮空気貯留手段の構成説明図

【図７】本発明の第３変形例の冷却システムにおける圧
縮空気貯留手段の構成説明図

【図８】本発明の第４変形例の冷却システムにおける圧
縮空気貯留手段の構成説明図

【図９】本発明の第５変形例の冷却システムにおける圧
縮空気貯留手段の構成説明図

【符号の説明】

１遠心翼車３発電機兼用電動モータ１６開閉バルブ１７熱交換器２０圧縮空気貯留手段２１給水タンク２２加圧タンク３２燃焼器３６熱交換器４２空気配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｃ 6/16 Ｆ０２Ｃ 6/16 6/18 6/18 Ｚ 7/08 7/08 ＺＦ０２Ｇ 5/04 Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータと、その電動モータにより駆動
される空気圧縮手段と、その空気圧縮手段により圧縮さ
れた圧縮空気を貯留する圧縮空気貯留手段と、その圧縮
空気貯留手段の圧縮空気出入口を開閉する手段と、その
圧縮空気貯留手段から流出する圧縮空気を膨張させて冷
気とする空気膨張手段とを備える冷却システム。
【請求項２】その圧縮空気の膨張仕事により発電を行う
発電機を備える請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】前記電動モータは前記発電機を兼用する請
求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】その空気圧縮手段と空気膨張手段は共通の
遠心翼車により構成されている請求項１〜３の中の何れ
かに記載の冷却システム。
【請求項５】前記圧縮空気貯留手段と前記遠心翼車とに
接続される燃焼器が設けられ、その燃焼器に燃料と前記
圧縮空気貯留手段に貯留された圧縮空気とが供給可能と
され、その燃焼器において混合された圧縮空気と燃料を
燃焼させることで生成される燃焼ガスにより、前記遠心
翼車を駆動可能な請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】その遠心翼車から排出される燃焼ガスの有
する熱により流体を加熱する流体加熱手段が設けられて
いる請求項５に記載の冷却システム。
【請求項７】その空気圧縮手段により圧縮された圧縮空
気を冷却する空気冷却手段を備える請求項１〜６の中の
何れかに記載の冷却システム。
【請求項８】その空気冷却手段は圧縮空気の有する熱に
より流体を加熱する流体加熱手段を兼用する請求項７に
記載の冷却システム。
【請求項９】その圧縮空気貯留手段は、水源の水面より
も低位置に配置されると共にその内部に水源の水が導入
される貯留容器を有し、その貯留容器の上部を前記空気
圧縮手段と空気膨張手段とに接続する空気配管が設けら
れ、その貯留容器内の水面の上方空間に圧縮空気が貯留
される請求項１〜８の中の何れかに記載の冷却システ
ム。