JP2003329316A - 冷熱生成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の異なる熱負荷用の冷凍サイクルを有す
る統合的な冷熱生成システムにおいて、生成する冷熱を
有効に活用してさらなる省エネルギー化、省コスト化及
び高精度化を実現可能な冷熱生成システムを提供する。 【解決手段】 冷凍ショーケース１、冷凍用冷凍機３、
及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系２を有する第
一の冷凍サイクルと、冷蔵ショーケース４、過冷却用熱
交換器１４、冷蔵用冷凍機６、及びこれらに冷媒を循環
させる冷媒循環系５を少なくとも有する第二の冷凍サイ
クルと、蓄熱媒体を収容し冷熱を蓄えるスタティック型
氷蓄熱槽１１と、凝縮器及び圧縮機を前記第二の冷凍サ
イクルと共有しスタティック型氷蓄熱槽１１に蓄える冷
熱を生成する蓄熱用冷凍サイクル１０と、凝縮器３ａ、
過冷却用熱交換器１４、スタティック型氷蓄熱槽１３及
び１１の順序で蓄熱媒体を循環させる蓄熱媒体循環系１
５とによって冷熱生成システムを構築する。

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、冷蔵、及び
冷凍等、異なる複数の熱負荷に冷熱を供給するのに適し
た冷熱生成システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】空調、冷蔵、及び冷凍等、異なる複数の
熱負荷に供給する冷熱を生成する技術としては、例えば
特開平１０−１０３８００号公報に記載されている複合
型冷凍装置が知られている。この複合型冷凍装置は、冷
蔵側圧縮機と凝縮器と受液器と第１冷蔵側蒸発器とを備
え順次接続して冷蔵側冷凍サイクルを形成すると共に、
第２冷蔵側蒸発器を備える冷蔵側装置と、冷凍側圧縮機
と凝縮器と受液器と冷凍側蒸発器とを備え順次接続して
冷凍側冷凍サイクルを形成する冷凍側装置と、第２冷蔵
側蒸発器と冷凍側の凝縮器とを一体化して第２冷蔵側蒸
発器による蒸発冷媒と冷凍側の凝縮器へ流れる冷媒ガス
と熱交換させて冷媒ガスを凝縮させるカスケードコンデ
ンサとを設けることを特徴とする。

【０００３】この複合型冷凍装置は、冷凍側と冷蔵側の
各効率の調和を図って総合的に効率を向上させる上で有
効な装置であるが、冷熱を蓄熱する手段を有さないこと
から、運転状況が限られる場合があり、運転効率の向上
や汎用性において検討の余地が残されている。

【０００４】冷熱を蓄積することができ、かつ異なる複
数の熱負荷に供給する冷熱を生成する技術としては、例
えば特開平１１−２８１１０３号公報に記載されている
蓄熱システムが知られている。この蓄熱システムは、建
物内の空調などを行う第１冷凍システムと、複数の冷蔵
ショーケースや冷蔵庫等を冷却する第２冷凍システム
と、水とブラインとを所定の割合で混合した水・ブライ
ン混合液を貯蔵しておく蓄熱槽と、蓄熱槽内の水・ブラ
イン混合液に蓄熱するための冷暖切り替え冷凍機と、冷
暖切り替え冷凍機の熱を第１冷凍システムに間接的に供
給する熱交換機と、冷暖切り替え冷凍機からの熱を蓄熱
槽及び熱交換機に供給するパイプラインと、蓄熱槽内の
水・ブライン混合液を第１冷凍システム及び第２冷凍シ
ステムに供給するパイプラインと、それぞれのパイプラ
イン中に設けたバルブ、ポンプからなることを特徴とす
る。

【０００５】この蓄熱システムは、各冷凍システムに過
冷却状態の混合液を供給することが可能であり、熱負荷
の増減に対して適切に対応し、冷熱蓄熱等によって消費
電力を有効に活用する上で有効なシステムであるが、冷
凍システムと蓄熱槽とでブラインを共有することから、
システム構成の簡略化やシステム制御の適正化において
検討の余地が残されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事項に
鑑みなされたものであり、複数の異なる熱負荷用の冷凍
サイクルを有する統合的な冷熱生成システムにおいて、
生成する冷熱を有効に活用してさらなる省エネルギー
化、省コスト化及び高精度化を実現することが可能な冷
熱生成システムを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の冷熱生成システ
ムは、複数の熱負荷に対応する複数の熱負荷用冷凍サイ
クルを有し、そのうちの少なくとも一つの熱負荷用冷凍
サイクルを利用して蓄熱用の冷熱を生成し、蓄えた冷熱
を、他の熱負荷用冷凍サイクルにおける冷媒の凝縮及び
液冷媒の過冷却に用いる冷熱生成システムである。

【０００８】すなわち、本発明の冷熱生成システムは、
凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒
を循環させる冷媒循環系を少なくとも有する第一の冷凍
サイクルと、凝縮器、過冷却用熱交換器、減圧装置、蒸
発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環
系を少なくとも有する第二の冷凍サイクルと、蓄熱媒体
を収容し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段と、凝縮器、減圧装
置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷
媒循環系を少なくとも有し冷熱蓄熱手段に蓄える冷熱を
生成する蓄熱用冷凍サイクルと、を有し、蓄熱用冷凍サ
イクルは、圧縮機及び凝縮器を前記第二の冷凍サイクル
と共有する冷凍サイクルであり、少なくとも冷熱蓄熱手
段、第一の冷凍サイクルの凝縮器、及び過冷却用熱交換
器が、この順序でこれらに蓄熱媒体を循環させる蓄熱媒
体循環系で接続されている。

【０００９】本発明の冷熱生成システムは、第一及び第
二の冷凍サイクルを少なくとも有することから、二以上
の異なる熱負荷に供給する冷熱を生成することが可能で
ある。

【００１０】本発明の冷熱生成システムは、冷熱蓄熱手
段と蓄熱用冷凍サイクルとを有することから、冷熱を蓄
えることが可能である。

【００１１】本発明の冷熱生成システムは、蓄熱用冷凍
サイクルと第二の冷凍サイクルとが圧縮機及び凝縮器を
共有することから、第二の冷凍サイクルの運転によって
蓄熱用の冷熱を生成することが可能である。

【００１２】本発明の冷熱生成システムは、蓄熱媒体循
環系を有することから、蓄えた冷熱によって第一の冷凍
サイクルの冷媒を凝縮し、次いで第二の冷凍サイクルの
液冷媒を過冷却することが可能である。これにより、各
冷凍サイクルにおける圧縮機の容量を上げることなく、
より高い冷凍能力を発揮することが可能となる。

【００１３】本発明の冷熱生成システムは、蓄熱媒体循
環系を有することから、各冷凍サイクルの運転と、蓄え
た冷熱の利用とを個別に制御することが可能である。こ
れにより、冷凍サイクルの運転、蓄えた冷熱の供給、及
び冷熱の蓄熱を、同時にかつ任意に行うことが可能であ
り、熱負荷の変動に対応した運転を実現することが可能
となる。

【００１４】本発明の冷熱生成システムは、凝縮器、減
圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させ
る冷媒循環系を少なくとも有する第三の冷凍サイクルを
さらに有し、第三の冷凍サイクルは凝縮器と減圧装置と
の間に熱交換手段を有し、蓄熱媒体循環系は、冷熱蓄熱
手段、第一の冷凍サイクルの凝縮器、過冷却用熱交換
器、及び熱交換手段を接続し、この順序でこれらに蓄熱
媒体を循環させる循環系であると、前記第二の冷凍サイ
クルの運転によって蓄えられた冷熱を、第三の冷凍サイ
クルにおける液冷媒の過冷却に利用することが可能とな
り、生成した冷熱を有効に利用し、第三の冷凍サイクル
における圧縮機の容量増加を抑制し、省エネルギー化、
省コスト化及び高精度化を実現する上で好ましい。

【００１５】本発明の冷熱生成システムは、凝縮器、減
圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させ
る冷媒循環系を少なくとも有し熱交換手段に供給する冷
熱を生成する蓄熱媒体用冷凍サイクルをさらに有し、蓄
熱媒体用冷凍サイクルは、圧縮機及び凝縮器を第三の冷
凍サイクルと共有する冷凍サイクルであると、さらに第
三の冷凍サイクルの運転によって蓄熱媒体を冷却するこ
とが可能となる。また、第二の冷凍サイクル及び第三の
冷凍サイクル、のいずれか一方の運転によって冷熱の蓄
熱が可能となる。したがって、冷熱生成システムの多様
な運転を実現する上で好ましい。

【００１６】本発明の冷熱生成システムでは、蓄熱媒体
用冷凍サイクルは、蒸発器を凝縮器とする冷凍サイクル
に切り替え自在なヒートポンプサイクルであると、熱交
換手段を加温することも可能となり、熱交換手段におけ
る熱交換効率を維持する上で好ましい。

【００１７】本発明の冷熱生成システムでは、第三の冷
凍サイクルは、第三の冷凍サイクルの蒸発器を凝縮器と
する冷凍サイクルに切り替え自在なヒートポンプサイク
ルであると、第三の冷凍サイクルを暖房サイクルとして
利用することが可能となる。また、暖房サイクルとして
利用したときに熱負荷から汲み上げられた冷熱を、熱交
換手段を介して蓄熱媒体循環系に供給することが可能と
なり、省エネルギー化を実現する上で好ましい。

【００１８】本発明の冷熱生成システムでは、熱交換手
段は、蓄熱媒体を収容し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段であ
ると、さらに第三の冷凍サイクルの運転によって冷熱を
蓄えることが可能となり、省エネルギー化を実現する上
で好ましい。

【００１９】本発明の冷熱生成システムでは、蓄熱媒体
循環系は、過冷却用熱交換器の上流側と下流側とを接続
する過冷却制御用バイパス通路と、この過冷却制御用バ
イパス通路を通過する蓄熱媒体の流量を制御する過冷却
制御用バルブとを有すると、第二の冷凍サイクルにおけ
る液冷媒の過冷却を制御する上で好ましい。

【００２０】本発明の冷熱生成システムでは、蓄熱媒体
循環系は、熱交換手段の上流側と下流側とを接続する熱
交換制御用バイパス通路と、この熱交換制御用バイパス
通路を通過する蓄熱媒体の流量を制御する熱交換制御用
バルブとを有すると、第三の冷凍サイクルにおける液冷
媒の過冷却を少なくとも制御する上で好ましい。

【００２１】前述の構成においては、蓄熱媒体用の冷熱
の生成に利用される熱負荷用冷凍サイクルと、生成した
冷熱によって液冷媒の過冷却が行われる熱負荷用冷凍サ
イクルとが同一になることがあるが、本発明の冷熱生成
システムはこのような構成に限定されず、冷熱の生成に
利用される熱負荷用冷凍サイクルと、生成した冷熱によ
って液冷媒の過冷却が行われる熱負荷用冷凍サイクルが
異なっていても良い。

【００２２】すなわち本発明の冷熱生成システムは、凝
縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を
循環させる冷媒循環系を少なくとも有する第一の冷凍サ
イクルと、凝縮器、過冷却用熱交換器、減圧装置、蒸発
器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系
を少なくとも有する第二の冷凍サイクルと、凝縮器、減
圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させ
る冷媒循環系を少なくとも有する第三の冷凍サイクル
と、蓄熱媒体を収容し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段と、凝
縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を
循環させる冷媒循環系を少なくとも有し冷熱蓄熱手段に
蓄える冷熱を生成する蓄熱用冷凍サイクルと、を有し、
蓄熱用冷凍サイクルは、圧縮機及び凝縮器を第三の冷凍
サイクルと共有する冷凍サイクルであり、少なくとも冷
熱蓄熱手段、第一の冷凍サイクルの凝縮器、及び過冷却
用熱交換器が、この順序でこれらに蓄熱媒体を循環させ
る蓄熱媒体循環系で接続されている構成とすることが可
能である。

【００２３】前記冷熱生成システムでは、第三の冷凍サ
イクルは、凝縮器と減圧装置との間に熱交換手段を有
し、この熱交換手段は蓄熱媒体と冷媒との間で熱交換を
行う手段であると、第三の冷凍サイクルにおける液冷媒
の過冷却を行うことが可能となり、生成した冷熱をより
有効に活用する上で好ましい。

【００２４】前記冷熱生成システムでは、蓄熱用冷凍サ
イクルは、蒸発器を凝縮器とする冷凍サイクルに切り替
え自在なヒートポンプサイクルであると、冷熱蓄熱手段
における熱交換部位を加温することも可能となり、この
熱交換部位における熱交換効率を維持する上で好まし
い。

【００２５】前記冷熱生成システムでは、第三の冷凍サ
イクルは、第三の冷凍サイクルの蒸発器を凝縮器とする
冷凍サイクルに切り替え自在なヒートポンプサイクルで
あると、第三の冷凍サイクルを暖房サイクルとして利用
することが可能となる。また、暖房サイクルとして利用
したときに熱負荷から汲み上げられた冷熱を、熱交換手
段を介して蓄熱媒体循環系に供給することが可能とな
り、省エネルギー化を実現する上で好ましい。

【００２６】前記冷熱生成システムでは、蓄熱媒体循環
系は、過冷却用熱交換器の上流側と下流側とを接続する
過冷却制御用バイパス通路と、この過冷却制御用バイパ
ス通路を通過する蓄熱媒体の流量を制御する過冷却制御
用バルブとを有すると、第二の冷凍サイクルにおける液
冷媒の過冷却を制御する上で好ましい。

【００２７】本発明の冷熱生成システムは、特別な構造
の部材や装置等を用いることなく、本技術分野において
公知の部材や装置等によって構成することが可能であ
る。また、本発明の冷熱生成システムで使用される冷媒
や蓄熱媒体には、公知のものを用いることが可能であ
る。また本発明は、熱負荷用の冷凍サイクルの数を特に
限定するものではなく、第四以降の冷凍サイクルをさら
に設けても良い。

【００２８】前記第一の冷凍サイクルは、凝縮器、減圧
装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる
冷媒循環系を少なくとも有する。第一の冷凍サイクル
は、冷熱蓄熱手段で蓄えられた冷熱が、圧縮後の冷媒の
凝縮に用いられる冷凍サイクルである。第一の冷凍サイ
クルでは、凝縮器には水冷式（液冷式）の凝縮器が用い
られる。第一の冷凍サイクルは、冷凍ショーケースのよ
うに、冷媒の蒸発温度が低く、圧縮比が大きく、かつ凝
縮温度の低温化による大幅な効率向上が期待される冷凍
サイクルに適用することが好ましい。

【００２９】前記第二の冷凍サイクルは、凝縮器、過冷
却用熱交換器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれら
に冷媒を循環させる冷媒循環系を少なくとも有する。第
二の冷凍サイクルは、冷熱蓄熱手段で蓄えられ、第一の
冷凍サイクルにおける冷媒の凝縮に用いられた冷熱が、
凝縮後の液冷媒の過冷却に用いられる冷凍サイクルであ
る。第二の冷凍サイクルでは、過冷却用熱交換器には液
−液式の熱交換器が好ましくは用いられる。第二の冷凍
サイクルは、液冷媒の過冷却による高負荷運転に適して
いることから、例えば空冷式の凝縮器を用いる冷蔵ショ
ーケース用の冷凍サイクルのように、冷媒の蒸発温度が
比較的低い冷凍サイクルに適用することが好ましい。

【００３０】前記冷熱蓄熱手段は、蓄熱媒体を収容し冷
熱を蓄熱する手段である。冷熱蓄熱手段は、各所に供給
できる蓄熱媒体に冷熱を蓄えることが可能なものであれ
ば特に限定されず、氷蓄熱槽等の公知の冷熱蓄熱手段を
用いることができる。また、蓄熱の形態についても、顕
熱、潜熱、化学反応熱、及びこれらの混合形態等、公知
の形態を採用することができる。本発明の冷熱生成シス
テムに好ましく用いられる具体的な冷熱蓄熱手段として
は、例えば、蓄熱槽内に熱交換器を有し熱交換器表面に
氷を固着して貯蔵するスタティックタイプの氷蓄熱槽
や、氷を固着させずに蓄熱槽内に貯蔵可能なダイナミッ
クタイプの氷蓄熱槽が挙げられる。

【００３１】前記蓄熱用冷凍サイクルは、凝縮器、減圧
装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる
冷媒循環系を少なくとも有し、第一の冷凍サイクルを除
くいずれかの熱負荷用冷凍サイクルと、圧縮機及び凝縮
器を共有する。蓄熱用冷凍サイクルで生成した冷熱は冷
熱蓄熱手段に供給される。蓄熱用冷凍サイクルで生成し
た冷熱を冷熱蓄熱手段に供給する構成としては特に限定
されないが、例えば、蓄熱用冷凍サイクルの蒸発器を冷
熱蓄熱手段内に設け、蒸発器で蒸発する冷媒と蓄熱媒体
との間で熱交換を行う構成や、蓄熱用冷凍サイクルの蒸
発器で蒸発する冷媒と蓄熱媒体循環系を循環する蓄熱媒
体との間で適当な熱交換器を介して熱交換を行う構成等
が挙げられる。

【００３２】前記蓄熱媒体循環系は、少なくとも冷熱蓄
熱手段、第一の冷凍サイクルの凝縮器、及び過冷却用熱
交換器を接続し、この順序でこれらに蓄熱媒体を循環さ
せる。本発明において、蓄熱媒体循環系に接続される冷
凍サイクルの数は二又は三に限定されず、さらに第四以
降の冷凍サイクルと適宜接続しても良い。

【００３３】前記第三の冷凍サイクルは、凝縮器、減圧
装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる
冷媒循環系とを少なくとも有する。第三の冷凍サイクル
には、必要に応じて熱交換手段が凝縮器と減圧装置との
間に設けられる。熱交換手段は、前記蓄熱媒体循環系に
おいて前記過冷却用熱交換器の下流に接続される。第三
の冷凍サイクルに熱交換手段が設けられると、第二の冷
凍サイクルにおける液冷媒の過冷却に用いられた蓄熱媒
体によって、第三の冷凍サイクルの液冷媒が過冷却され
る。第三の冷凍サイクルは、熱交換手段を設けた場合、
高負荷処理を可能にする冷媒冷却効果が他の冷凍サイク
ルに比べて小さいことから、例えば空冷式の凝縮器を用
いる空調用の冷凍サイクルのように、冷媒の蒸発温度が
比較的高い冷凍サイクルに適用することが好ましい。な
お前記熱交換手段には、公知の液−液式の熱交換器や、
氷蓄熱槽等の冷熱蓄熱手段が好ましくは用いられる。

【００３４】前記蓄熱媒体用冷凍サイクルは、凝縮器、
減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環さ
せる冷媒循環系を少なくとも有する。蓄熱媒体用冷凍サ
イクルは、熱交換手段に供給される冷熱を生成する冷凍
サイクルであって、圧縮機と凝縮器を共有する冷凍サイ
クルが熱交換手段を有する冷凍サイクルである以外は、
前述した蓄熱用冷凍サイクルと同様に構成することがで
きる。

【００３５】前記ヒートポンプサイクルは、第三の冷凍
サイクル、及びこれと圧縮機及び凝縮器を共有する冷凍
サイクル（前記蓄熱媒体用冷凍サイクルや前記蓄熱用冷
凍サイクル）の少なくともいずれか一方又は両方の冷凍
サイクルで形成される。ヒートポンプサイクルは、熱負
荷に対して冷暖房の両方を行うことができるので、第三
の冷凍サイクルが空調用の冷凍サイクルである場合に適
している。ヒートポンプサイクルは、例えば凝縮器や蒸
発器等の、冷凍サイクル中に設けられた熱交換構造の中
から凝縮器及び蒸発器を任意に設定でき、かつ任意に設
定された凝縮器と蒸発器との間に減圧装置を配置でき、
蒸発器と凝縮器との間に圧縮機を配置できる構成のサイ
クルであれば良い。

【００３６】このような任意の設定を可能とするための
構成は、例えばバイパス通路、自動弁等の流量制御弁、
流路切り替え弁等の公知の部材や装置を適宜配置するこ
とによって実現可能である。またこのような任意の設定
を可能とするために、前記第三の冷凍サイクルや、前記
蓄熱用冷凍サイクル、前記蓄熱媒体用冷凍サイクルに、
凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機を複数設けても良
い。特に、凝縮器や蒸発器となり得る熱交換器、及びこ
の熱交換器に対応して設けられる減圧装置を複数設ける
ことが、切り替え自在な前記ヒートポンプサイクルを形
成する上で好ましい。

【００３７】前記過冷却制御用バイパス通路と前記過冷
却制御用バルブは、前記蓄熱媒体循環系において、前記
過冷却用熱交換器を通過する蓄熱媒体の流量を制御する
ための手段である。同様に、前記熱交換制御用バイパス
通路と前記熱交換制御用バルブは、蓄熱媒体循環系にお
いて、前記熱交換手段を通過する蓄熱媒体の流量を制御
するための手段である。これらのバイパス通路は、過冷
却用熱交換器又は熱交換手段の上流側と下流側とを接続
する通路であれば特に限定されない。またこれらのバル
ブは、ボールコックのように通路の断面を狭める通常の
バルブであっても良いし、三方弁のように蓄熱媒体の流
路を切り換えるバルブであっても良い。

【００３８】本発明の冷熱生成システムは、店舗や冷凍
倉庫等、常時稼動が必要な設備に適用することができ
る。本発明の冷熱生成システムは、コンビニエンススト
ア、ドライブイン、及び飲食店舗のように、全ての熱負
荷用冷凍サイクルの２４時間稼動が求められ得る設備に
適用することができ、またスーパーマーケットのよう
に、一部の熱負荷用冷凍サイクルの２４時間稼動が求め
られ得る設備にも適用することができる。

【００３９】本発明は、蓄熱用の冷熱を少なくとも第二
の冷凍サイクルを利用して生成する構成と、蓄熱用の冷
熱を第三の冷凍サイクルのみを利用して生成する構成と
を提供するが、これらの構成のいずれを採用するかは、
第二の冷凍サイクルに求められる熱負荷処理能力によっ
て決定することができる。第二の冷凍サイクルに高い熱
負荷処理能力が求められる場合では前者の構成を、第二
の冷凍サイクルに求められる熱負荷処理能力がそれほど
高くない場合では後者の構成を採用することが好まし
い。

【００４０】本発明の冷熱生成システムは、冷凍サイク
ルの冷媒と蓄熱媒体とが混合されないことから、既存の
システムに蓄熱媒体循環系等を適宜新設することによっ
て構成することが可能であり、優れた効果を奏する冷熱
生成システムを容易に構築する上でも効果的である。

【００４１】

【発明の実施の形態】＜第一の実施の形態＞本発明の、
第一の実施の形態における冷熱生成システムは、図１に
示すように、冷凍ショーケース１と、冷凍ショーケース
１に冷媒循環系２を介して接続される冷凍用冷凍機３
と、冷蔵ショーケース４と、冷蔵ショーケース４に冷媒
循環系５を介して接続される冷蔵用冷凍機６と、機内の
熱交換器を蒸発器又は凝縮器として機能させることが可
能なパッケージ型の空調機７と、空調機７に冷媒循環系
８を介して接続される空調用冷凍機９と、冷媒循環系１
０を介して冷蔵用冷凍機６に接続されるスタティック型
氷蓄熱槽１１と、冷媒循環系１２を介して空調用冷凍機
９に接続されるスタティック型氷蓄熱槽１３とを有す
る。

【００４２】冷蔵用冷凍機６から冷蔵ショーケース４へ
の冷媒循環系５には過冷却用熱交換器１４が設けられて
いる。スタティック型氷蓄熱槽１１、冷凍用冷凍機３、
過冷却用熱交換器１４、スタティック型氷蓄熱槽１３、
及びスタティック型氷蓄熱槽１１は、蓄熱媒体循環系１
５で接続されている。

【００４３】蓄熱媒体循環系１５には、前述した順序に
蓄熱媒体である冷水を循環させるようにポンプが適宜配
置されている。また蓄熱媒体循環系１５には、過冷却用
熱交換器１４の上流側と下流側を接続するバイパス通路
１６が設けられ、バイパス通路１６には自動弁等の制御
用バルブ１７が設けられている。制御用バルブ１７に
は、図示しないが冷蔵ショーケース４内に設けられてい
る温度センサが接続されており、制御用バルブ１７は、
例えば温度センサの検出値が設定温度よりも高い場合は
バルブの開度を小さくし、温度センサの検出値が設定温
度よりも低い場合はバルブの開度を大きくして蓄熱媒体
の流量を制御する。

【００４４】冷凍ショーケース１は、蒸発器１ａと、図
示しない膨張弁（減圧装置）とを有する。冷凍用冷凍機
３は、凝縮器３ａと、圧縮機３ｂとを有する。冷媒循環
系２は、凝縮器３ａ、前記膨張弁、蒸発器１ａ、及び圧
縮機３ｂを接続している。これらにより本発明における
第一の冷凍サイクルが形成されている。

【００４５】冷蔵ショーケース４は、蒸発器４ａと、図
示しない膨張弁とを有する。冷蔵用冷凍機６は、図示し
ないが凝縮器と圧縮機とを有する。冷媒循環系５は、前
記凝縮器、過冷却用熱交換器１４、前記膨張弁、蒸発器
４ａ、及び前記圧縮機を接続している。これらにより本
発明における第二の冷凍サイクルが形成されている。

【００４６】空調機７は、図２に示すように、気−液式
の二つの熱交換器７ａ、７ｂと、二つのバルブｖ１、ｖ
２とを有する。なおここでの熱交換器やバルブの個数に
ついては、二つに限定されない。空調用冷凍機９は、気
−液式の熱交換器９ａと、バルブｖ３と、圧縮機９ｃ
と、四方弁９ｄとを有する。冷媒循環系８はこれらを接
続している。この接続形態については後に詳しく説明す
る。これらにより本発明における第三の冷凍サイクルが
形成されている。

【００４７】スタティック型氷蓄熱槽１１は、蓄熱媒体
として水を蓄熱槽に収容し、この蓄熱槽内には冷媒循環
系１０の蒸発器を構成する伝熱管が設けられている氷蓄
熱槽である。冷媒循環系１０は、冷蔵用冷凍機６におけ
る圧縮機及び凝縮器を接続しており、冷媒循環系５との
分岐部（氷蓄熱槽側）よりも下流側に、図示しない膨張
弁を有する。これらにより本発明における蓄熱用冷凍サ
イクルが形成されている。

【００４８】スタティック型氷蓄熱槽１３も、スタティ
ック型氷蓄熱槽１１と同じものである。冷媒循環系１２
は、空調用冷凍機９における四方弁９ｄ、圧縮機９ｃ、
凝縮器９ａ、及びバルブｖ３を接続している。この接続
形態についても後に詳しく説明する。これらにより本発
明における蓄熱媒体用冷凍サイクルが形成されている。

【００４９】蓄熱媒体循環系１５は、凝縮器３ａ、過冷
却用熱交換器１４、スタティック型氷蓄熱槽１３の伝熱
管の外側、及びスタティック型氷蓄熱槽１１の伝熱管の
外側を、冷水がこの順序で循環するように接続してい
る。

【００５０】本実施の形態におけるバルブ（ｖ）は、流
路の開口面積を自在に調整でき、膨張弁としても用いる
ことが可能な自動弁である。なお、バルブ（ｖ）は、例
えば、圧縮機の手前にアキュムレータを設置する、ある
いは膨張弁とチャッキ弁とを組み合わせる等、圧縮機に
冷媒が液の状態で戻らない構成を採用すれば、電子式膨
張弁のみで蒸発温度を制御することも可能である。また
これらのバルブは、膨張弁として用いる場合に、この膨
張弁に対応する蒸発器の出口温度を検出するように適宜
配置された検出器と接続されており、蒸発温度と蒸発後
の出口温度との温度差（過熱度）が所定値（例えば５
℃）になるよう開度を制御する。

【００５１】本実施の形態において、第三の冷凍サイク
ル及び蓄熱媒体用冷凍サイクルは、熱交換器７ａ、７ｂ
及び９ａ、及びスタティック型氷蓄熱槽の伝熱管のいず
れかを蒸発器として使用することが可能な、切り替え自
在なヒートポンプサイクルを形成している。以下、図２
に基づき、本実施の形態における第三の冷凍サイクルと
蓄熱媒体用冷凍サイクルの構成について詳しく説明す
る。第三の冷凍サイクル及び蓄熱媒体用冷凍サイクルの
接続状態を、熱交換器９ａから順に説明する。

【００５２】熱交換器９ａの下流にはバルブｖ３が接続
されている。バルブｖ３の下流では、冷媒循環系は三方
に分岐しており、一方にはバルブｖ４が接続されてお
り、もう一方にはバルブｖ５が接続されており、さらに
もう一方にはバルブｖ６が接続されている。

【００５３】バルブｖ４の下流では、冷媒循環系は分岐
しており、一方はスタティック型氷蓄熱槽１３の伝熱管
内を通ってバルブｖ７に接続されており、もう一方はバ
ルブｖ８を介して空調機７へ接続されている。バルブｖ
５の下流の冷媒循環系は、バルブｖ８の下流の冷媒循環
系に合流している。バルブｖ６の下流の冷媒循環系は、
バルブｖ７の下流の冷媒循環系に合流している。

【００５４】空調機７、すなわちバルブｖ８の下流で
は、冷媒循環系は分岐しており、一方はバルブｖ１に接
続しており、もう一方はバルブｖ２に接続している。バ
ルブｖ１の下流には熱交換器７ａが接続しており、バル
ブｖ２の下流には熱交換器７ｂが接続している。熱交換
器７ａ及び７ｂの下流では、分岐した冷媒循環系が再び
合流し、四方弁９ｄに接続されている。

【００５５】一方、バルブｖ６及びｖ７の下流で合流し
た冷媒循環系は、バルブｖ９に接続されている。バルブ
ｖ９の下流では、冷媒循環系は分岐しており、一方は圧
縮機９ｃに接続されており、もう一方は四方弁９ｄに接
続されている。圧縮機９ｃの下流では、冷媒循環系は四
方弁９ｄに接続されている。四方弁９ｄの下流には熱交
換器９ａが接続されている。

【００５６】なお、四方弁９ｄは、熱交換器７ａ及び７
ｂの下流の冷媒循環系をＡ、圧縮機９ｃの下流の冷媒循
環系をＢ、四方弁９ｄと熱交換器９ａを接続する冷媒循
環系をＣ、バルブｖ９の下流で分岐してそのまま四方弁
に到達する冷媒循環系をＤとしたときに、ＡとＢ及びＣ
とＤ、及び、ＡとＤ及びＢとＣを接続する流路切り替え
弁である。なお、図２中の太線は、前記ヒートポンプに
おいて蓄熱する場合の冷媒の流路を示している。また図
３〜図６及び図９、図１０においても同様に、各図中の
太線は、前記ヒートポンプにおいて様々な運転を行う場
合の、それぞれの冷媒流路を示している。

【００５７】次に、この冷熱生成システムの稼動状態を
説明する。前記ヒートポンプサイクルによる種々の運転
については後に詳しく説明するものとして、空調機７の
冷房運転のみの場合を例に、システム全体の稼働状態を
説明する。

【００５８】冷蔵用冷凍機６を稼動させると冷媒循環系
５に冷媒が循環し、冷蔵ショーケース４用の冷熱が生成
される。また冷蔵用冷凍機６を稼動させると冷媒循環系
１０に冷媒が循環し、スタティック型氷蓄熱槽１１では
伝熱管外表面に氷が生成、固着し、冷熱が蓄熱される。

【００５９】蓄熱媒体循環系１５の前記ポンプを稼動さ
せると蓄熱媒体循環系１５に冷水が循環する。冷凍用冷
凍機３を稼動させると冷媒循環系２に冷媒が循環し、冷
凍ショーケース１用の冷熱が生成される。空調用冷凍機
９を稼動させると冷媒循環系８に冷媒が循環し、空調機
７用の冷熱が生成される。

【００６０】蓄熱媒体循環系１５に循環する冷水は、ス
タティック型氷蓄熱槽１１の伝熱管の外側から冷凍用冷
凍機３の凝縮器３ａに送られ、冷凍用冷凍機３の圧縮機
３ｂによって圧縮された冷媒を冷却、凝縮する際の冷熱
源として利用される。このような冷媒の凝縮によれば、
所定の冷凍能力を発現させる場合に、外気を冷熱源とす
る通常の冷媒の凝縮を行う場合に比べて圧縮機の容量を
小さくすることが可能になる。

【００６１】蓄熱媒体循環系１５に循環する冷水は、凝
縮器３ａから過冷却用熱交換器１４に送られ、冷蔵用冷
凍機６の凝縮器で凝縮された液冷媒を過冷却する際の冷
熱源として利用される。このような過冷却によれば、所
定の冷蔵能力を発現させる場合に、過冷却しない液冷媒
を用いる場合に比べて圧縮機の容量を小さくすることが
可能になる。また、冷蔵用冷凍機６の稼動によって冷蔵
用の冷熱と蓄熱用の冷熱とが生成されることから、生成
する冷熱が有効活用される。

【００６２】前記液冷媒の過冷却については、例えば冷
蔵ショーケース４内の温度によって、過冷却用熱交換器
１４の制御用バルブ１７を制御することで、冷媒過冷却
による高負荷処理を行うことができる。例えば、常時は
閉の制御用バルブ１７を各冷凍サイクルにおける熱負荷
側（例えば空調機７や冷蔵ショーケース４）内の温度の
上限値によって開にするような簡単なイベント制御でも
良く、このような制御によって、中間季では冷媒を過冷
却しない、通常の冷凍サイクルの運転を行い、夏季には
冷媒の過冷却で冷却能力を増加させ、高負荷を処理する
ことができる。

【００６３】蓄熱媒体循環系１５に循環する冷水は、過
冷却用熱交換器１４からスタティック型氷蓄熱槽１３の
伝熱管の外側に送られ、スタティック型氷蓄熱槽１３に
おいて熱交換を行い、スタティック型氷蓄熱槽１１の伝
熱管の外側に送られる。なお、前記熱交換の形態は、前
記ヒートポンプサイクルの稼動形態によって異なるの
で、この稼動形態と合わせて説明する。

【００６４】前記ヒートポンプサイクルの稼動形態とし
ては氷蓄熱運転が挙げられる。氷蓄熱運転は、図２に示
すように、バルブｖ３、ｖ４、ｖ７、及びｖ９を開き、
バルブｖ１、ｖ２、ｖ５、ｖ６、及びｖ８を閉じ、熱交
換器９ａを凝縮器、バルブｖ４を膨張弁、氷蓄熱槽の前
記伝熱管を蒸発器とし、蒸発した冷媒を、圧縮機９ｃ、
前記Ｂ及びＣを接続する四方弁９ｄ、及び熱交換器９ａ
の順序で循環させる冷媒循環系を形成することによって
行われる。

【００６５】氷蓄熱運転では、熱交換器９ａで冷媒が凝
縮され、前記伝熱管で冷媒が蒸発し、生成した冷熱が、
伝熱管外表面に固着する氷の形態でスタティック型氷蓄
熱槽１３に蓄えられる。また熱交換器９ａでは熱が放出
されることから、例えば冬季における暖房運転において
熱交換器９ａに着霜し、これを除霜するためのデフロス
ト運転も、このような形態で行われる。

【００６６】また、前記ヒートポンプサイクルの稼動形
態としては、冷媒を過冷却しない冷房運転が挙げられ
る。冷媒を過冷却しない冷房運転は、図３に示すよう
に、バルブｖ１、ｖ２、ｖ３、及びｖ５を開き、バルブ
ｖ４、ｖ６、ｖ７、ｖ８、及びｖ９を閉じ、熱交換器９
ａを凝縮器、バルブｖ１及びｖ２を膨張弁、熱交換器７
ａ及び７ｂを蒸発器とし、蒸発した冷媒を、前記ＡとＤ
を接続する四方弁９ｄ、圧縮機９ｃ、前記ＢとＣを接続
する四方弁９ｄ、及び熱交換器９ａの順序で循環させる
冷媒循環系を形成することによって行われる。

【００６７】冷媒を過冷却しない冷房運転では、空調用
冷凍機９で生成される冷熱のみによって空調機７での冷
房が行われる。

【００６８】また、前記ヒートポンプサイクルの稼動形
態としては、冷媒を過冷却する冷房運転が挙げられる。
冷媒を過冷却する冷房運転は、図４に示すように、バル
ブｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ６、ｖ７、及びｖ８を開き、バ
ルブｖ４、ｖ５、及びｖ９を閉じ、熱交換器９ａを凝縮
器、前記伝熱管を液冷媒過冷却用の熱交換手段、バルブ
ｖ１及びｖ２を膨張弁、熱交換器７ａ及び７ｂを蒸発器
とし、蒸発した冷媒を、前記ＡとＤを接続する四方弁９
ｄ、圧縮機９ｃ、前記ＢとＣを接続する四方弁９ｄ、及
び熱交換器９ａの順序で循環させる冷媒循環系を形成す
ることによって行われる。

【００６９】冷媒を過冷却する冷房運転では、スタティ
ック型氷蓄熱槽１３の伝熱管通過時に液冷媒が過冷却さ
れ、空調用冷凍機９の出力や圧縮機９ｃの容量を変える
ことなく、空調機７においてより大きな冷熱が生成す
る。このときスタティック型氷蓄熱槽１３の伝熱管外表
面に固着している氷は、伝熱管側から溶かされる。

【００７０】また、前記ヒートポンプサイクルの稼動形
態としては、冷熱回収を行わない暖房運転が挙げられ
る。冷熱回収を行わない暖房運転は、図５に示すよう
に、バルブｖ１、ｖ２、ｖ３、及びｖ５を開き、バルブ
ｖ４、ｖ６、ｖ７、ｖ８、及びｖ９を閉じ、熱交換器７
ａ及び７ｂを凝縮器、バルブｖ１及びｖ２を膨張弁、熱
交換器９ａを蒸発器とし、蒸発した冷媒を、前記ＤとＣ
を接続する四方弁９ｄ、圧縮機９ｃ、前記ＡとＢを接続
する四方弁９ｄ、及び熱交換器７ａ及び７ｂの順序で循
環させる冷媒循環系を形成することによって行われる。

【００７１】冷熱回収を行わない暖房運転は、空調負荷
から冷熱を汲み上げ、熱交換器９ａから外部に放出する
ことによって行われる。このような運転では、熱交換器
９ａが着霜することがあるが、着霜した場合には前記デ
フロスト運転を適宜行う。

【００７２】また、前記ヒートポンプサイクルの稼動形
態としては、冷熱回収を行う暖房運転が挙げられる。冷
熱回収を行う暖房運転は、図６に示すように、バルブｖ
１、ｖ２、ｖ４、ｖ５、ｖ７、及びｖ９を開き、バルブ
ｖ３、ｖ６、及びｖ８を閉じ、熱交換器７ａ及び７ｂを
凝縮器、バルブｖ４を膨張弁、スタティック型氷蓄熱槽
１３の伝熱管を蒸発器とし、蒸発した冷媒を、圧縮機９
ｃ、前記ＡとＢを接続する四方弁９ｄ、及び熱交換器７
ａ及び７ｂの順序で循環させる冷媒循環系を形成するこ
とによって行われる。

【００７３】冷熱回収を行う暖房運転は、空調負荷から
スタティック型氷蓄熱槽１３に冷熱を汲み上げ、蓄え
る。

【００７４】また、スタティック型氷蓄熱槽は、伝熱管
外表面に氷を固着させて冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段で
あるが、冷熱の汲み上げ効率や冷媒の冷却効率を向上さ
せるために、固着する氷を一旦溶かして伝熱管から離脱
させることがある。このような場合では、スタティック
型氷蓄熱槽の伝熱管を凝縮器とするヒートポンプサイク
ルを形成すれば良い。

【００７５】図１に示す冷熱生成システムは、例えば２
４時間営業のコンビニエンスストア等のように、２４時
間運転を通常要する場合に適用できる。本実施の形態に
おける冷熱生成システムの運用について説明する。

【００７６】夏季には、スタティック型氷蓄熱槽１１か
らの冷水は、冷凍ショーケース１の冷凍サイクルでの凝
縮冷熱源、次いで冷蔵ショーケース４における冷凍サイ
クルでの冷媒過冷却の冷熱源、最後に空調機７における
冷房サイクルでの冷媒過冷却の冷熱源として利用され
る。これらの冷熱源として利用された冷水は、昇温され
てスタティック型氷蓄熱槽１１に戻る。夏季には、主に
夜間の電力、すなわち夜間には冷凍、冷蔵の負荷が昼間
と比較して減少するために余剰となる冷蔵用冷凍機６の
能力でスタティック型氷蓄熱槽１１槽内の氷を生成し、
この氷によって蓄熱媒体循環系１５を循環する冷水を低
温に維持する。

【００７７】中間季（春季及び秋季）には、スタティッ
ク型氷蓄熱槽１１からの冷水は、冷凍ショーケース１の
冷凍サイクルでの凝縮冷熱源として利用される。この凝
縮器冷熱源として利用された冷水は、昇温されてスタテ
ィック型氷蓄熱槽１１に戻る。冷蔵ショーケース４の冷
凍サイクルや空調機７の冷房サイクルでは、中間季にお
いて冷媒を過冷却しない。中間季でも、主に夜間の電力
でスタティック型氷蓄熱槽１１槽内の氷を生成し、この
氷によって蓄熱媒体循環系１５を循環する冷水を低温に
維持する。

【００７８】なおスーパーマーケットのように、夜間に
おける空調負荷のない設備に適用した場合には、空調用
冷凍機９の夜間運転でスタティック型氷蓄熱槽１３内に
も氷を生成することができ、この氷とスタティック型氷
蓄熱槽１１内の氷とによって蓄熱媒体循環系１５を循環
する冷水を低温に維持する。

【００７９】冬季には、スタティック型氷蓄熱槽１１か
らの冷水は、冷凍ショーケース１の冷凍サイクルでの凝
縮冷熱源、次いで冷蔵ショーケース４における冷凍サイ
クルでの冷媒過冷却の冷熱源として利用されて、昇温す
る。その後、スタティック型氷蓄熱槽１３において、空
調機７の暖房サイクルの熱源として利用され、冷却（冷
熱回収）されてスタティック型氷蓄熱槽１１に戻る。こ
の暖房サイクルでの冷熱回収では、空調機７の暖房運転
に伴い、スタティック型氷蓄熱槽１３において、伝熱管
内側の冷媒から伝熱管外側の冷水に冷熱が供給されるの
で、スタティック型氷蓄熱槽１３に送られた冷水は、冷
却された後、スタティック型氷蓄熱槽１１に戻る。

【００８０】回収できる冷熱量は蒸発温度で規定される
ので、特に冷凍ショーケース１の負荷（凝縮負荷）が小
さい場合には、冷蔵ショーケース４における冷凍サイク
ルでの冷媒過冷却の冷熱源としても冷水を利用して、回
収できる冷熱量を確保することも可能である。なお、ス
ーパーマーケットのように、夜間における空調負荷のな
い設備に適用した場合も同様である。

【００８１】本実施の形態における冷熱生成システム
は、スタティック型氷蓄熱槽１１及び１３、蓄熱媒体循
環系１５を有し、前記ヒートポンプサイクルを形成する
ことから、種々の運転形態が実現でき、熱利用効率が良
く、冷熱生成システム運転の省エネルギー化及び省コス
ト化に優れている。

【００８２】また、本実施の形態における冷熱生成シス
テムは、熱交換器や氷蓄熱槽を適宜配置することでスタ
ティック型氷蓄熱槽１１及び１３、蓄熱媒体循環系１５
を設けることができ、既存の冷熱生成システムへ容易に
適用することができる。また、本技術分野において通常
使用される部材によって構成することができ、省コスト
化に有利である。

【００８３】＜第二の実施の形態＞本実施の形態におけ
る冷熱生成システムは、図７に示すように、スタティッ
ク型氷蓄熱槽１１を有さない点、及び、蓄熱媒体循環系
１５はスタティック型氷蓄熱槽１３槽内に収容されてい
る冷水を、スタティック型氷蓄熱槽１３の伝熱管の外側
から凝縮器３ａ、及び過冷却用熱交換器１４の順序で循
環させる循環系である点が異なる以外は、第一の実施の
形態における冷熱生成システムと同様に構成されてい
る。

【００８４】本実施の形態における冷熱生成システム
は、ショーケース負荷が空調負荷に比べて極めて小さい
設備に適用することができ、第一の実施の形態における
冷熱生成システムと同様に運用することができる。

【００８５】＜第三の実施の形態＞本実施の形態におけ
る冷熱生成システムは、図８に示すように、スタティッ
ク型氷蓄熱槽１３に代えて熱交換手段である熱交換器１
８が設けられる点、蓄熱媒体循環系１５に、熱交換器１
８の上流側及び下流側を接続する熱交換制御用バイパス
通路１９を有する点、及び熱交換制御用バイパス通路１
９に冷水の流量を制御する熱交換制御用バルブ２０を有
する点、が異なる以外は、第一の実施の形態における冷
熱生成システムと同様に構成されている。

【００８６】本実施の形態における冷熱生成システムで
は、第三の冷凍サイクルでの氷蓄熱運転はなく、第三の
冷凍サイクルでの氷蓄熱運転と同様の冷媒の動きをする
運転は、熱交換器９ａのデフロスト運転時のみとなる。
また本実施の形態における冷熱生成システムは、第三の
冷凍サイクル側で氷を蓄えられないことから、前述した
冬季における暖房サイクルでは、空調機７での暖房能力
を維持した上で、前記ヒートポンプサイクルにおける冷
媒の蒸発温度が氷点温度以上に制御される。これらの点
を除けば、本実施の形態における冷熱生成システムは、
第一の実施の形態と同様に運用される。

【００８７】本実施の形態における冷熱生成システム
は、熱交換器１８を設けており、これによって冷熱回収
を伴う暖房運転が、前述した実施の形態と同様に行われ
るが、本実施の形態では熱交換器１８において熱の生成
がないことから、ここで前記暖房運転での冷熱回収につ
いて検証する。

【００８８】一般に、冬季の暖房運転での冷熱回収で
は、暖房熱源を熱交換器１８から得る場合と、暖房熱源
を熱交換器１８と熱交換器９ａから得る場合とが考えら
れる。いずれの場合もバルブ（ｖ）で蒸発温度（蒸発温
度の下限値）を制御する。蓄熱媒体に冷水を用いる場合
では、蒸発温度を０℃以上に制御する。なお、後述する
が、蓄熱媒体として氷スラリーを用いる場合では、蒸発
温度を製氷温度以上に制御する。

【００８９】熱交換器１８から暖房熱源を得る場合で
は、所定の暖房能力を維持するために、熱交換器１８の
能力が十分に大きいこと、すなわち冷凍ショーケース１
の冷凍サイクルの凝縮熱や冷蔵ショーケース４の冷凍サ
イクルの過冷却熱が十分に大きいことが必要になる。し
かし、一般には、これらの能力（熱）のバランスが時間
的にも保たれることは難しい。

【００９０】また、外気温度が比較的高い場合、空調用
冷凍機９の熱交換器９ａ（ここでは蒸発器）から十分な
暖房熱源を得ること（通常の暖房サイクルで十分な暖房
熱源を得ること）ができるにも係わらず蒸発温度を低温
化させて冷熱回収すると、圧縮機の動力自体が増大す
る。したがって、冷熱回収ができるにも係わらず、通常
の暖房サイクルに比べて効率が低下することにつなが
る。

【００９１】そこで、熱交換器１８と熱交換器９ａから
暖房熱源を得る場合の冷媒の制御とその動作について、
外気温度の変化にしたがって、以下に説明する。なお、
熱交換器１８と熱交換器９ａから暖房熱源を得る構成
は、例えば図６においてスタティック型熱交換器１３を
熱交換器１８に置き換え、かつバルブｖ３を膨張弁とし
て開いて形成されるヒートポンプサイクルが挙げられ
る。

【００９２】ここでは、蒸発温度を０℃以上（例えば５
℃）とする場合を例に説明する。冷熱の回収は、外気温
度と蓄熱媒体の温度に応じて行われる。そこで、図１３
から図１６を用い、外気温度の低下にしたがって説明す
る。

【００９３】図１３のように、外気温が高い場合、暖房
負荷自体が小さいので、空調用冷凍機９の蒸発器（熱交
換器９ａ）だけを利用して、暖房負荷を処理できる。こ
の蒸発温度よりも熱交換器１８へ流入する蓄熱媒体の温
度の方が低いので、冷媒が熱交換器１８に流れようとし
ても冷媒は加熱・蒸発せず、「過熱度＝０」によって膨
張弁は全閉になる。

【００９４】図１４のように、外気温度が低下して、空
調用冷凍機９における熱交換器９ａでの蒸発温度が、熱
交換器１８での冷水（蓄熱媒体）温度よりも低くなるこ
とで、初めて冷熱が回収される。蒸発温度が設定値より
も高い場合は、膨張弁を開き、その開度を調整し、空調
用冷凍機９の熱交換器９ａと熱交換器１８は同じ蒸発温
度となるように制御される。

【００９５】図１５のように、図１４に比べてさらに外
気温度が低い場合に、蒸発温度は低下する。熱交換器１
８の蒸発温度は一定に制御されるが、空調用冷凍機９の
熱交換器９ａの蒸発温度は設定値以下にも低下する。

【００９６】図１６のように、さらに外気温度が低下
し、かつ空調用冷凍機９の熱交換器９ａが着霜した場合
には、さらに蒸発温度が低下する。熱交換器１８は、一
定の蒸発温度で一定の能力を維持しているが、ヒートポ
ンプサイクル（暖房サイクル）の能力（冷媒の循環流
量）が低下して暖房負荷が処理できなくなる。このよう
な場合では、熱交換器９ａのデフロスト運転を行い、除
霜後に再び暖房運転を行う。

【００９７】前記ヒートポンプサイクルによる冷熱回収
により、通常の暖房サイクルに比べ、空調用冷凍機９の
熱交換器９ａが外気から得る暖房熱源の熱量（採熱量）
が少ないので、デフロスト運転の頻度は少なくなり、高
効率運転に寄与できる。

【００９８】なお、以上の説明では、便宜上、熱交換器
１８における蓄熱媒体温度を一定として説明したが、こ
の温度を一定に制御する必要はない。

【００９９】空調用冷凍機９の熱交換器９ａでの除霜
や、熱交換器１８における冷媒循環系内での結氷除去の
ためのデフロスト運転については、通常の冷凍サイクル
のホットガスデフロストと同様に行われる。前記ヒート
ポンプサイクルを有する冷熱生成システムでは、空調用
冷凍機９の熱交換器９ａ、熱交換器１８、及び空調機７
の熱交換器７ａ、７ｂの三種類の熱交換器を使い分け
て、熱ロスがないようにデフロスト運転を行うことが可
能である。

【０１００】前記デフロスト運転は、本実施の形態で
は、熱交換器７ａ、７ｂ、９ａ、及び１８（スタティッ
ク型氷蓄熱槽１３を用いる場合では熱交換器１８に代え
てスタティック型氷蓄熱槽１３の伝熱管）の少なくとも
いずれかを凝縮器とし、その他の熱交換器の少なくとも
いずれかを蒸発器とするように冷媒を循環させれば良
い。このようなデフロスト運転について、本実施の形態
を例に好適な構成のヒートポンプサイクルを図９及び図
１０に示す。

【０１０１】図９及び図１０に示されるヒートポンプサ
イクルは、バルブｖ７とバルブｖ９とを接続する冷媒循
環系と、圧縮機９ｃの下流の冷媒循環系Ｂとを接続する
冷媒循環系、及びこの冷媒循環系に設けられているバル
ブｖ１０を有する点で、図３〜図７に示したヒートポン
プサイクルと異なる以外は同様に構成されている。

【０１０２】熱交換器９ａのデフロストは、熱交換器９
ａを凝縮器とし熱交換器１８を蒸発器として行う（図２
参照）。このデフロスト運転は、第三の冷凍サイクルに
おいて氷蓄熱運転を行う形態と同じであるので、その説
明を省略する。

【０１０３】熱交換器１８のデフロストは、図９に示さ
れるように、熱交換器１８を凝縮器とし熱交換機９ａを
蒸発器として行う。この場合、ヒートポンプサイクル
は、凝縮器としての熱交換器１８、膨張弁としてのバル
ブｖ３、蒸発器としての熱交換器９ａ、及び圧縮機９ｃ
に冷媒を循環させるサイクルを形成している。このヒー
トポンプサイクルでは、四方弁９ｄは冷媒循環系Ｃ及び
Ｄを接続しており、バルブｖ１、ｖ２、及びｖ８は閉じ
られており、図９中の太線が示す流路を冷媒が循環す
る。これにより、熱交換器１８の伝熱管外側の着氷は解
除される。

【０１０４】また、図１０に示されるように、熱交換器
９ａ及び１８を凝縮器とし熱交換器７ａ及び７ｂを蒸発
器とすれば、熱交換器９ａ及び熱交換器１８の同時デフ
ロストを行うことが可能である。この場合、ヒートポン
プサイクルは、四方弁９ｄはＡとＤ及びＢとＣを接続し
ており、バルブｖ１、ｖ２、及びｖ８を開いた以外は図
９と同様のサイクルを形成している。このヒートポンプ
サイクルでは、凝縮器は熱交換器９ａ及び１８であり、
膨張弁はバルブｖ１及びｖ２であり、蒸発器は熱交換器
７ａ及び７ｂである。このヒートポンプサイクルでは、
圧縮機９ｃで圧縮された冷媒は、熱交換器９ａ及び１８
へそれぞれ送られ、熱交換器９ａ及び１８でそれぞれ凝
縮され、バルブｖ４とｖ８の間で合流し、バルブｖ１及
びｖ２へ送られる。これにより、熱交換器１８の伝熱管
外側の着氷と、熱交換器９ａの着霜とが解除される。な
おこのとき、空調用冷凍機９のファンは稼動させないこ
とが好ましい。

【０１０５】＜第四の実施の形態＞本実施の形態におけ
る冷熱生成システムは、図１１に示すように、スタティ
ック型氷蓄熱槽１１の代わりにダイナミック型氷蓄熱槽
２１、製氷用循環系２２、及び製氷器２３を有する点で
異なる以外は、第三の実施の形態における冷熱生成シス
テムと同様に構成されている。

【０１０６】ダイナミック型氷蓄熱槽２１は、蓄熱媒体
として氷スラリーを収容する氷蓄熱槽である。ダイナミ
ック型氷蓄熱槽２１には、必要に応じて攪拌機が設けら
れる。製氷用循環系２２は、蓄熱媒体循環系１５とは異
なる蓄熱媒体の循環系であり、製氷器２３が設けられ、
またポンプ等の送液手段が必要に応じて設けられる。製
氷器２３は、冷蔵用冷凍機６と製氷器２３との間で冷媒
を循環させる冷媒循環系１０の冷媒と製氷用循環系２２
との間で熱交換を行って、製氷用循環系２２での水や溶
液から氷スラリーを製造（製氷）する、一種の熱交換器
である。後述のように、熱交換器１８も同様に製氷する
場合がある。

【０１０７】ダイナミック型氷蓄熱槽２１は、真水の氷
スラリーを製造する過冷却方式（例えば商品名スーパー
アイスシステム）のものと、水溶液の氷スラリー（いわ
ゆるブライン水）を製造する溶液式のものに大別され
る。溶液式の場合、循環水は水のみではなくて水溶液に
なる。一般に溶液式の製氷器（製氷機）は稼動部を有す
るので、製氷や暖房時における冷熱回収だけでなく、冷
媒の過冷却にも利用すること（熱交換器１８で製氷する
場合）を考え合わせると、稼動部のない過冷却方式の方
が望ましい。ただし過冷却方式に限定しない。

【０１０８】なお、過冷却方式の製氷器は、図示はして
いないが、微細な氷が過冷却器に流入しないように流入
水を加熱する熱交換器である予熱器と、水を過冷却域ま
で冷却する熱交換器である過冷却器と、過冷却水の過冷
却状態を解除して過冷却水を氷に相変化させる容器であ
る過冷却解除器とにより構成される。

【０１０９】ここで過冷却方式についてさらに言及する
と、過冷却水を製造するためには、次のことに留意す
る。まず、過冷却器内の伝熱面温度を所定の温度（例え
ば０℃以下で−５．８℃以上、特許第２１０３７９８号
公報、特許第２５４８６３７号公報など）になるように
蒸発温度を制御することである。

【０１１０】次に、微細な氷が過冷却器に流入しないよ
うに流入水を加熱する予熱器の温度制御（例えば流入水
の温度を０．５℃以上に制御すること）である。ポンプ
及び製氷器からなる氷スラリーの製造系では、例えば凝
縮フロン冷媒を熱源にして温度制御することができる。

【０１１１】一方、蓄熱媒体循環系１５における熱交換
器１８では、冷凍ショーケース１の冷凍サイクルでの凝
縮器３ａや、冷蔵ショーケース４の冷凍サイクルでの過
冷却用熱交換器１４を経た冷水（二次冷媒）がある温度
以上（０．５℃以上）になった場合のみ、暖房サイクル
での冷熱回収の熱交換器１８で過冷却水を生成するなど
して製氷すれば良い。

【０１１２】本実施の形態における冷熱生成システム
を、スーパーマーケットのように夜間の空調負荷のない
設備に適用した場合では、夜間の空調負荷がないので、
夏季の夜間には、製氷器２３と共に熱交換器１８で氷ス
ラリーを製造し、ダイナミック型氷蓄熱槽２１にシャー
ベット状の氷を貯蔵する。なお、夜間の空調負荷がない
場合、さらに空調負荷よりも冷蔵負荷の方が大幅に小さ
い場合等では、熱交換器１８のみで氷スラリーを製造す
ることも可能である。

【０１１３】本実施の形態における冷熱生成システムで
は、ダイナミック型氷蓄熱槽２１を用いることから、ス
タティック型氷蓄熱槽を用いるシステムと異なり、製氷
と氷の貯蔵とを分けることが可能であるため、一台の氷
蓄熱槽で、前記スタティック型氷蓄熱槽二台分と同じ機
能を発現させることができる。

【０１１４】＜第五の実施の形態＞本実施の形態におけ
る冷熱生成システムは、図１２に示すように、ダイナミ
ック型氷蓄熱槽２１と冷凍用冷凍機３の凝縮器３ａとを
接続する蓄熱媒体循環系１５に製氷器２３を設け、蓄熱
用の冷媒循環系１０を製氷器２３に接続し、製氷用循環
系２２を除いた点以外は、第四の実施の形態における冷
熱生成システムと同様に構成されている。

【０１１５】本実施の形態における冷熱生成システム
は、蓄熱媒体循環系１５における蓄熱媒体の流れによっ
て、製氷器２３で生成した氷を凝縮器３ａに搬送し、熱
交換器１８で製氷し、ダイナミック型氷蓄熱槽２１に氷
を供給する。製氷に係る構成を簡略化する上で有利であ
り、かつさらなる省エネルギー化を実現する上で有利で
ある。

【０１１６】以上、本発明の実施の形態として、種々の
形態を説明したが、本発明の実施の形態における冷熱生
成システムは、冷凍ショーケース１、冷蔵ショーケース
４、及び空調機７における各冷凍サイクルを統合した冷
熱蓄熱機能を有する。

【０１１７】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、ショーケースや空調等の室内で生じる熱負
荷を処理するにあたり利便性に優れた冷媒（フロン冷
媒）を用いる「直膨システム」を構築することができ
る。

【０１１８】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、季節に関係なく通年において蓄熱媒体とし
て冷水や氷スラリーが用いられる。

【０１１９】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、特別な機器を設けず、汎用機器の組み合わ
せで構成される。

【０１２０】本発明の実施の形態における冷熱生成シス
テムは、以上のような共通の特性を有することから、省
エネルギー性の観点から、凝縮温度の低温化による冷凍
サイクルの高効率化を実現することができる。すなわち
冷凍ショーケース１（蒸発温度＝−４０℃程度）のよう
に蒸発温度が低い冷凍サイクルの冷媒凝縮冷熱源とし
て、低温の循環冷水を利用する。このような、圧縮比の
大きい冷凍サイクルでは、凝縮温度の低温化（凝縮圧力
の低圧化）で大幅な効率の向上が期待できる。

【０１２１】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、暖房運転時の冷熱回収による高効率化を実
現することができる。すなわち、空調の暖房サイクル
（ヒートポンプサイクル）での熱源として循環冷水を利
用する。冷凍ショーケース１の冷凍サイクルの凝縮熱等
で昇温された循環冷水が冷却され、循環冷水系へ冷熱が
回収でき、システム全体の効率の向上が期待できる。

【０１２２】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、圧縮機容量の低減による部分負荷運転を回
避することができる。すなわち、冷蔵ショーケース４
（蒸発温度＝−１０℃程度）の冷凍サイクルでは、空冷
コンデンサで冷却・凝縮された液冷媒を、循環冷水でさ
らに冷却して高負荷を処理する。冷房サイクルでも、同
様に、冷媒を過冷却して夏季の日中の高負荷を処理す
る。このような冷媒の過冷却で高負荷を処理することに
よって、圧縮機容量が低減でき、効率の悪い部分負荷運
転の期間を短くできて、通年単位での効率の向上が期待
できる。

【０１２３】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、経済性について、上記の省エネルギー（電
力消費量の削減）による電気使用料金の削減に加えて、
二次冷媒系が蓄熱機能を有することで、以下のような観
点から、従来の冷熱生成システムに対してさらなる電気
使用料金の削減が可能である。

【０１２４】まず本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、負荷処理（冷熱生成）に要する電気使用を
昼間から夜間に移行することが可能である。すなわち、
冷凍ショーケース１の冷凍サイクルや冷房サイクルで
は、昼間の電力消費を増加させずに、循環冷水による冷
媒の過冷却で高負荷を処理する。この過冷却の冷熱源に
は、氷蓄熱槽内の氷を利用するため、昼間の電力消費を
夜間に移行できる。

【０１２５】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、氷蓄熱による夜間電力の活用が可能であ
る。すなわち、冷凍ショーケース１の冷凍サイクルでの
凝縮冷熱源、冷蔵ショーケース４の冷凍サイクルや空調
機７における冷房サイクルでの冷媒の冷却冷熱源として
利用される循環冷水は、氷蓄熱槽内の氷で冷却される。
この氷は主に、安価な夜間の電力で製造されるため、シ
ステム全体において、冷熱を生み出すために要する電気
使用料金を削減することができる。

【０１２６】また本発明の実施の形態における冷熱生成
システムは、圧縮機容量の低減による電気使用料金の削
減が可能である。すなわち、冷凍ショーケース１におけ
る冷凍サイクルでの凝縮温度の低温化や、冷蔵ショーケ
ース４の冷凍サイクルや空調機７における冷房サイクル
での冷媒の過冷却によって、冷凍サイクルの圧縮機の容
量が低減でき、圧縮機の運転に係る電気使用料金を、従
来の冷熱生成システムに比べて削減することができる。

【０１２７】

【発明の効果】本発明の冷熱生成システムは、凝縮器、
減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環さ
せる冷媒循環系を少なくとも有する第一の冷凍サイクル
と、凝縮器、過冷却用熱交換器、減圧装置、蒸発器、圧
縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少な
くとも有する第二の冷凍サイクルと、蓄熱媒体を収容し
冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段と、凝縮器、減圧装置、蒸発
器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系
を少なくとも有し前記冷熱蓄熱手段に蓄える冷熱を生成
する蓄熱用冷凍サイクルと、を有し、蓄熱用冷凍サイク
ルは、圧縮機及び凝縮器を第二の冷凍サイクルと共有す
る冷凍サイクルであり、少なくとも冷熱蓄熱手段、第一
の冷凍サイクルの凝縮器、及び過冷却用熱交換器が、こ
の順序でこれらに蓄熱媒体を循環させる蓄熱媒体循環系
で接続されていることから、複数の異なる熱負荷用の冷
凍サイクルを有する統合的な冷熱生成システムにおい
て、生成する冷熱を有効に活用してさらなる省エネルギ
ー化、省コスト化及び高精度化を実現することができ
る。

【０１２８】また本発明では、凝縮器、減圧装置、蒸発
器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系
を少なくとも有する第三の冷凍サイクルをさらに有し、
第三の冷凍サイクルは凝縮器と減圧装置との間に熱交換
手段を有し、蓄熱媒体循環系は、冷熱蓄熱手段、第一の
冷凍サイクルの凝縮器、過冷却用熱交換器、及び熱交換
手段を接続し、この順序でこれらに蓄熱媒体を循環させ
る循環系であると、生成した冷熱を有効に活用し、また
省エネルギー化や省コスト化、高精度化を実現する上で
より一層効果的である。

【０１２９】また本発明では、凝縮器、減圧装置、蒸発
器、圧縮機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系
を少なくとも有し熱交換手段に供給する冷熱を生成する
蓄熱媒体用冷凍サイクルをさらに有し、蓄熱媒体用冷凍
サイクルは、圧縮機及び凝縮器を第三の冷凍サイクルと
共有する冷凍サイクルであると、多様な運転が可能とな
り、汎用性を高める上でより一層効果的である。

【０１３０】また本発明では、蓄熱媒体用冷凍サイクル
は、蒸発器を凝縮器とする冷凍サイクルに切り替え自在
なヒートポンプサイクルであると、蓄熱媒体循環系の凍
結を防止又は解除でき、適正な運転を実現する上でより
一層効果的である。

【０１３１】また本発明では、第三の冷凍サイクルは、
第三の冷凍サイクルの蒸発器を凝縮器とする冷凍サイク
ルに切り替え自在なヒートポンプサイクルであると、第
三の冷凍サイクルに対応する熱負荷から冷熱を汲み上
げ、冷熱の蓄熱に用いることができ、省エネルギー化や
省コスト化、高精度化を実現する上でより一層効果的で
ある。

【０１３２】また本発明では、熱交換手段は、蓄熱媒体
を収容し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段であると、冷熱を蓄
えるための運転形態が多様化し、省エネルギー化、省コ
スト化及び高精度化を実現し、また汎用性を高める上で
より一層効果的である。

【０１３３】また本発明では、蓄熱媒体循環系は、過冷
却用熱交換器の上流側と下流側とを接続する過冷却制御
用バイパス通路と、この過冷却制御用バイパス通路を通
過する蓄熱媒体の流量を制御する過冷却制御用バルブと
を有すると、第二の冷凍サイクルにおける熱負荷の変動
に適宜対応する上でより一層効果的である。

【０１３４】また本発明では、蓄熱媒体循環系は、熱交
換手段の上流側と下流側とを接続する熱交換制御用バイ
パス通路と、この熱交換制御用バイパス通路を通過する
蓄熱媒体の流量を制御する熱交換制御用バルブとを有す
ると、第三の冷凍サイクルにおける熱負荷の変動に適宜
対応する上でより一層効果的である。

【０１３５】また本発明では、第三の冷凍サイクルの熱
負荷に比べて第二の冷凍サイクルの熱負荷が大幅に小さ
い場合では、第三の冷凍サイクルによって、第二の冷凍
サイクルの冷熱、及び蓄熱用の冷熱を生成することが可
能となることから、第三の冷凍サイクルと蓄熱用冷凍サ
イクルとが凝縮器及び圧縮機を共有し、第三の冷凍サイ
クル側にのみ冷熱蓄熱手段を設ける構成とすることがで
きる。

【０１３６】このような構成の冷熱生成システムにおい
て、第三の冷凍サイクルは、凝縮器と減圧装置との間に
熱交換手段を有し、この熱交換手段は蓄熱媒体と冷媒と
の間で熱交換を行う手段であると、第三の冷凍サイクル
において液冷媒を過冷却することが可能となり、生成し
た冷熱を有効活用する上でより一層効果的である。

【０１３７】また前記構成の冷熱生成システムでは、蓄
熱用冷凍サイクルは、蒸発器を凝縮器とする冷凍サイク
ルに切り替え自在なヒートポンプサイクルであると、蓄
熱媒体循環系の凍結を防止又は解除でき、適正な運転を
実現する上でより一層効果的である。

【０１３８】また前記構成の冷熱生成システムでは、第
三の冷凍サイクルは、第三の冷凍サイクルの蒸発器を凝
縮器とする冷凍サイクルに切り替え自在なヒートポンプ
サイクルであると、第三の冷凍サイクルに対応する熱負
荷から冷熱を汲み上げ、冷熱の蓄熱に用いることがで
き、省エネルギー化や省コスト化、高精度化を実現する
上でより一層効果的である。

【０１３９】また前記構成の冷熱生成システムでは、蓄
熱媒体循環系は、過冷却用熱交換器の上流側と下流側と
を接続する過冷却制御用バイパス通路と、この過冷却制
御用バイパス通路を通過する蓄熱媒体の流量を制御する
過冷却制御用バルブとを有すると、第二の冷凍サイクル
における熱負荷の変動に適宜対応する上でより一層効果
的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷熱生成システムにおける一実施の形
態を示す図である。

【図２】図１の冷熱生成システムに形成されるヒートポ
ンプサイクルにおける、氷蓄熱運転時の状態を示す図で
ある。

【図３】図１の冷熱生成システムに形成されるヒートポ
ンプサイクルにおける、冷媒を過冷却しない冷房運転時
の状態を示す図である。

【図４】図１の冷熱生成システムに形成されるヒートポ
ンプサイクルにおける、冷媒を過冷却する冷房運転の状
態を示す図である。

【図５】図１の冷熱生成システムに形成されるヒートポ
ンプサイクルにおける、冷熱回収しない暖房運転の状態
を示す図である。

【図６】図１の冷熱生成システムに形成されるヒートポ
ンプサイクルにおける、冷熱回収する暖房運転の状態を
示す図である。

【図７】本発明の冷熱生成システムにおける他の実施の
形態を示す図である。

【図８】本発明の冷熱生成システムにおける他の実施の
形態を示す図である。

【図９】図８の冷熱生成システムに形成されるヒートポ
ンプにおける、熱交換器１８のデフロスト運転の状態を
示す図である。

【図１０】図８の冷熱生成システムに形成されるヒート
ポンプにおける、熱交換器９ａ及び１８の同時デフロス
ト運転の状態を示す図である。

【図１１】本発明の冷熱生成システムにおける他の実施
の形態を示す図である。

【図１２】本発明の冷熱生成システムにおける他の実施
の形態を示す図である。

【図１３】図８の冷熱生成システムのヒートポンプサイ
クルにおける、外気温度が蓄熱媒体温度よりも高い場合
のモリエル線図である。

【図１４】図８の冷熱生成システムのヒートポンプサイ
クルにおける、外気温度が蓄熱媒体温度よりも低く過熱
度に基づく設定値よりも高い場合のモリエル線図であ
る。

【図１５】図８の冷熱生成システムのヒートポンプサイ
クルにおける、外気温度が蓄熱媒体温度及び過熱度に基
づく設定値よりも低い場合のモリエル線図である。

【図１６】図８の冷熱生成システムのヒートポンプサイ
クルにおける、外気温度が蓄熱媒体温度及び過熱度に基
づく設定値よりもさらに低い場合のモリエル線図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷凍ショーケース １ａ、４ａ 蒸発器 ２、５、８、１０、１２ 冷媒循環系 ３ 冷凍用冷凍機 ３ａ 凝縮器 ３ｂ、９ｃ 圧縮機 ４ 冷蔵ショーケース ６ 冷蔵用冷凍機 ７ 空調機 ７ａ、７ｂ、９ａ、１８ 熱交換器 ９ 空調用冷凍機 ９ｄ 四方弁 １１、１３ スタティック型氷蓄熱槽 １４ 過冷却用熱交換器 １５ 蓄熱媒体循環系 １６ バイパス通路 １７ 制御用バルブ １９ 熱交換制御用バイパス通路 ２０ 熱交換制御用バルブ ２１ ダイナミック型氷蓄熱槽 ２２ 製氷用循環系 ２３ 製氷器 ｖ１〜ｖ１０ バルブ

フロントページの続き (72)発明者 谷野 正幸 神奈川県相模原市富士見６−３−３モアス テージ・相模原富士見210

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及
   びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少なくとも有
   する第一の冷凍サイクルと、 凝縮器、過冷却用熱交換器、減圧装置、蒸発器、圧縮
   機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少なく
   とも有する第二の冷凍サイクルと、 蓄熱媒体を収容し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段と、 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒
   を循環させる冷媒循環系を少なくとも有し前記冷熱蓄熱
   手段に蓄える冷熱を生成する蓄熱用冷凍サイクルと、を
   有し、 前記蓄熱用冷凍サイクルは、圧縮機及び凝縮器を前記第
   二の冷凍サイクルと共有する冷凍サイクルであり、 少なくとも前記冷熱蓄熱手段、前記第一の冷凍サイクル
   の凝縮器、及び前記過冷却用熱交換器が、この順序でこ
   れらに前記蓄熱媒体を循環させる蓄熱媒体循環系で接続
   されていることを特徴とする冷熱生成システム。
2. 【請求項２】 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及
   びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少なくとも有
   する第三の冷凍サイクルをさらに有し、前記第三の冷凍
   サイクルは凝縮器と減圧装置との間に熱交換手段を有
   し、前記蓄熱媒体循環系は、前記冷熱蓄熱手段、前記第
   一の冷凍サイクルの凝縮器、前記過冷却用熱交換器、及
   び前記熱交換手段を接続し、この順序でこれらに前記蓄
   熱媒体を循環させる循環系であることを特徴とする請求
   項１に記載の冷熱生成システム。
3. 【請求項３】 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及
   びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少なくとも有
   し前記熱交換手段に供給する冷熱を生成する蓄熱媒体用
   冷凍サイクルをさらに有し、前記蓄熱媒体用冷凍サイク
   ルは、圧縮機及び凝縮器を前記第三の冷凍サイクルと共
   有する冷凍サイクルであることを特徴とする請求項２に
   記載の冷熱生成システム。
4. 【請求項４】 前記蓄熱媒体用冷凍サイクルは、前記蒸
   発器を凝縮器とする冷凍サイクルに切り替え自在なヒー
   トポンプサイクルであることを特徴とする請求項３に記
   載の冷熱生成システム。
5. 【請求項５】 前記第三の冷凍サイクルは、前記第三の
   冷凍サイクルの蒸発器を凝縮器とする冷凍サイクルに切
   り替え自在なヒートポンプサイクルであることを特徴と
   する請求項３又は４に記載の冷熱生成システム。
6. 【請求項６】 前記熱交換手段は、前記蓄熱媒体を収容
   し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段であることを特徴とする請
   求項２〜５のいずれか一項に記載の冷熱生成システム。
7. 【請求項７】 前記蓄熱媒体循環系は、前記過冷却用熱
   交換器の上流側と下流側とを接続する過冷却制御用バイ
   パス通路と、この過冷却制御用バイパス通路を通過する
   前記蓄熱媒体の流量を制御する過冷却制御用バルブとを
   有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に
   記載の冷熱生成システム。
8. 【請求項８】 前記蓄熱媒体循環系は、前記熱交換手段
   の上流側と下流側とを接続する熱交換制御用バイパス通
   路と、この熱交換制御用バイパス通路を通過する前記蓄
   熱媒体の流量を制御する熱交換制御用バルブとを有する
   ことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の
   冷熱生成システム。
9. 【請求項９】 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及
   びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少なくとも有
   する第一の冷凍サイクルと、 凝縮器、過冷却用熱交換器、減圧装置、蒸発器、圧縮
   機、及びこれらに冷媒を循環させる冷媒循環系を少なく
   とも有する第二の冷凍サイクルと、 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒
   を循環させる冷媒循環系を少なくとも有する第三の冷凍
   サイクルと、 蓄熱媒体を収容し冷熱を蓄える冷熱蓄熱手段と、 凝縮器、減圧装置、蒸発器、圧縮機、及びこれらに冷媒
   を循環させる冷媒循環系を少なくとも有し前記冷熱蓄熱
   手段に蓄える冷熱を生成する蓄熱用冷凍サイクルと、を
   有し、 前記蓄熱用冷凍サイクルは、圧縮機及び凝縮器を前記第
   三の冷凍サイクルと共有する冷凍サイクルであり、 少なくとも前記冷熱蓄熱手段、前記第一の冷凍サイクル
   の凝縮器、及び前記過冷却用熱交換器が、この順序でこ
   れらに前記蓄熱媒体を循環させる蓄熱媒体循環系で接続
   されていることを特徴とする冷熱生成システム。
10. 【請求項１０】 前記第三の冷凍サイクルは、凝縮器と
    減圧装置との間に熱交換手段を有し、この熱交換手段は
    前記蓄熱媒体と前記冷媒との間で熱交換を行う手段であ
    ることを特徴とする請求項９に記載の冷熱生成システ
    ム。
11. 【請求項１１】 前記蓄熱用冷凍サイクルは、前記蒸発
    器を凝縮器とする冷凍サイクルに切り替え自在なヒート
    ポンプサイクルであることを特徴とする請求項１０に記
    載の冷熱生成システム。
12. 【請求項１２】 前記第三の冷凍サイクルは、前記第三
    の冷凍サイクルの蒸発器を凝縮器とする冷凍サイクルに
    切り替え自在なヒートポンプサイクルであることを特徴
    とする請求項１０又は１１に記載の冷熱生成システム。
13. 【請求項１３】 前記蓄熱媒体循環系は、前記過冷却用
    熱交換器の上流側と下流側とを接続する過冷却制御用バ
    イパス通路と、この過冷却制御用バイパス通路を通過す
    る前記蓄熱媒体の流量を制御する過冷却制御用バルブと
    を有することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一
    項に記載の冷熱生成システム。