JP2003336867A - Hydrate slurry air conditioning unit system - Google Patents

Hydrate slurry air conditioning unit system

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JP2003336867A
JP2003336867A JP2002144208A JP2002144208A JP2003336867A JP 2003336867 A JP2003336867 A JP 2003336867A JP 2002144208 A JP2002144208 A JP 2002144208A JP 2002144208 A JP2002144208 A JP 2002144208A JP 2003336867 A JP2003336867 A JP 2003336867A
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hydrate slurry
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hydrate
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Hidemasa Ogose
英雅 生越
Shingo Takao
信吾 高雄
Shigenori Matsumoto
繁則 松本
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/14Thermal energy storage

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a unitized hydrate slurry air conditioning unit system for reducing an installation space, piping pressure loss, and heat loss, and improving the efficiency. <P>SOLUTION: A compression type refrigerator unit 10 having refrigerant circuits 13a and 13b circulating refrigerant to a plurality of evaporators 21a and 21b are disposed, and a plurality of production heat exchange units 20a and 20b producing hydrate slurry by the heat exchange with the refrigerant flowing trough the refrigerant circuits 13a and 13b by respective evaporators 21a and 21b are also vertically disposed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、水和物スラリ空調
システムのユニット化に関する。また、本明細書におい
て「水和物スラリ」というのは、例えば、臭化テトラn
−ブチルアンモニウム(TBAB)のごとき水和剤を水
に溶解させた水溶液を冷却することによって得られる液
体から固体粒子への相変化時の潜熱量(熱密度)が大き
い液系包接水和物と水溶液の固液混相流体をいう。 【0002】 【従来の技術】従来の水和物スラリ空調システムは、冷
熱源である冷凍機(ヒートポンプ)、水溶液または水和
物スラリを貯蔵する蓄熱槽、蓄熱槽内の水溶液を取り出
して冷熱源と熱交換させ、水和物スラリを製造する熱交
換器の3つの要素で構成されている。図2は、このよう
な従来の水和物スラリ空調システムを示す概略構成図で
ある。図2において、50は圧縮式冷凍機で、凝縮器5
1、圧縮機52および蒸発器53からなる。60は蒸発
器53にて生成された冷水との熱交換により水和物スラ
リを製造する製造熱交換器、70は冷却された水和物ス
ラリを貯蔵する蓄熱槽である。 【0003】従来の水和物スラリ空調システムにおける
基本的な動作は、通常、夜間電力を利用して冷凍機50
にて冷媒(例えば、フロンガス)を圧縮、凝縮して冷却
し蒸発器53にて気化させ、その気化潜熱で蒸発器53
と製造熱交換器60間を流れる水を冷却し、この冷水の
冷熱により水和剤を溶解させた水溶液を冷却して水和物
スラリを生成し、蓄熱槽70に蓄熱・貯蔵する。そし
て、昼間に蓄熱槽70内の水和物スラリを空調負荷に供
給することにより冷房を行う。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水和物スラリ空調システムでは、図2に示すように、冷
凍機50、製造熱交換器60および蓄熱槽70を単に横
並びに配置していたので、設置スペースを多く必要とす
るだけでなく、配管での圧損や熱損失も大きく、熱エネ
ルギーの無駄な浪費も多いものであった。また、製造熱
交換器60において、水和物スラリの水和物粒子が熱交
換器60の管内面に付着して流路を閉塞することがある
ため、通常30分に1回の割合で運転を停止して、付着
した水和物を融解させる制御を必要とするが、1台の製
造熱交換器60ではシステム全体が間欠運転とならざる
を得ず、効率を上げることが困難であった。 【0005】本発明は、設置スペースの削減、配管圧損
・熱損失の低減、ならびに効率の向上を図るために、ユ
ニット化された水和物スラリ空調ユニットシステムを提
供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明に係る水和物スラ
リ空調ユニットシステムは、複数の蒸発器へ冷媒を循環
させる冷媒回路を備えた圧縮式冷凍機ユニットと、各々
の前記冷媒回路を流れる冷媒との熱交換により水和物ス
ラリを製造する複数の製造熱交換器ユニットとを、上下
に配置してなることを特徴とするものである。 【0007】本発明は、冷凍機ユニットと製造熱交換器
ユニットを上下に配置したものであるので、設置スペー
ス(面積)を削減できるとともに、ユニット構造のため
配管系を最短距離で構成できるため、配管圧損・熱損失
の低減を図ることができる。また、冷凍機ユニットは複
数の冷媒回路を有し、これに対応して複数の製造熱交換
器ユニットを備えているので、水和物粒子の付着による
閉塞防止のために製造熱交換器ユニットを交互に切替運
転することが可能で、したがってシステム全体として連
続的な運転が可能なため効率が向上する。 【0008】なお、本発明において利用される水和物ス
ラリは、水和物が生成する相変化時の潜熱量(熱密度)
が大きい液系包接水和物の固体粒子と水和物を生成する
水和剤の水溶液の固液混相流体である。このような水和
物(包接水和物)には、テトラn−ブチルアンモニウム
塩、テトラiso−アミルアンモニウム塩、テトラn−
フォスフォニウム塩、トリiso−アミルサルフォニウ
ム塩などであり、テトラn−ブチルアンモニウム塩の例
として、フッ化テトラn−ブチルアンモニウム((n−
494NF)、塩化テトラn−ブチルアンモニウム
((n−C494NCl)、臭化テトラn−ブチルア
ンモニウム((n−C494NBr)などがある。ま
た、これらF,Cl,Brの代わりに酢酸(CH3
2)、クロム酸(CrO4)、タングステン酸(W
4)、シュウ酸(C24)、リン酸(HPO4)でもよ
い。その他上記塩も同様に利用できる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図1は本発明の実施の形態の一例を示
す水和物スラリ空調ユニットシステムの概略構成図であ
る。図1において、10はユニット化された圧縮式冷凍
機ユニットで、凝縮器11および圧縮機12を備え、か
つ複数の蒸発器へ冷媒を循環させる冷媒回路13a、1
3bを備えたものである。各冷媒回路13a、13b
は、凝縮器11において左右に分岐され、それぞれに蒸
発器21a、21bが設けられ、また各冷媒回路13
a、13bの集合配管部には共通の圧縮機12が設けら
れている。また、各冷媒回路13a、13bにはそれぞ
れ膨張弁14a、14bおよび流量制御弁15a、15
bが設けられている。 【0010】この圧縮式冷凍機ユニット10の直下に水
和物スラリを製造するためのユニット化された複数の製
造熱交換器ユニット20a、20bが設置される。各製
造熱交換器ユニット20a、20bは、それぞれ、蒸発
器21a、21bと1基の蓄熱槽30との間を水溶液
(水和剤を溶解させた水溶液)または水和物スラリが循
環する蓄熱回路22a、22bを備えたもので、蓄熱回
路22a、22bにはポンプ23と流量制御弁24a、
24bが設けられている。各製造熱交換器ユニット20
a、20bは、それぞれに対応する、蒸発器21a、2
1bと蓄熱回路22a、22bの主要部分とをもつユニ
ット構造とされる。 【0011】蓄熱槽30には、複数の空調負荷32を並
列に接続した空調回路31が設けられる。33はポンプ
である。なお、図1では便宜上一つの空調回路31しか
図示していない。 【0012】本実施形態では、図1に示すように、製造
熱交換器ユニット20a、20bの上に冷凍機ユニット
10を配置するユニット構造である。また、各製造熱交
換器ユニット20a、20bと蓄熱槽30a間は、ここ
では図示しない管継手で配管を接続することにより各蓄
熱回路22a、22bが構成され、同様に、各製造熱交
換器ユニット20a、20bと冷凍機ユニット10間も
図示しない管継手で配管を接続することにより各冷媒回
路13a、13bが構成される。 【0013】次に、上記のように構成された本空調ユニ
ットシステムの動作について説明する。冷凍機ユニット
10において、圧縮機12により圧縮された冷媒(例え
ば、フロンガス、アンモニアガス等)は、凝縮器11に
より凝縮されて冷却され液体となって各冷媒回路13
a、13bを流れ、膨張弁14a、14bを経て製造熱
交換器ユニット20a、20b内の蒸発器21a、21
bにて蒸発する。この際に蓄熱回路22a、22bを流
れる、水和剤を溶解した水溶液から熱を奪い取り、該水
溶液を冷却して水和物スラリを生成する。このようにし
て製造された水和物スラリが蓄熱槽30にて貯蔵され蓄
熱される。以上の水和物スラリの生成・蓄熱作用は通
常、夜間電力を利用して行われ、昼間に蓄熱槽30内の
水和物スラリを空調負荷31に供給して冷房空調を行
う。 【0014】また、水和物粒子が蒸発器21a、21b
内の熱交換器内で固着し、蓄熱回路22a、22bを閉
塞するのを防止するために、製造熱交換器ユニット20
a、20bを交互に切り替えて運転する。運転を停止し
た一方の製造熱交換器ユニットに対しては、凝縮器で発
生する温熱を利用して水和物粒子を融解する。 【0015】本空調ユニットシステムの構成によれば、
冷凍機ユニット10と製造熱交換器ユニット20a、2
0bを上下に配置したものであるので、設置面積を小さ
くすることができる。また、冷凍機ユニット10および
製造熱交換器ユニット20a、20bをコンパクトにで
きるため、製造コストの低減が可能である。さらに、冷
媒回路13a、13bおよび蓄熱回路22a、22bを
最短距離で配置できるため、配管圧損や熱損失が少なく
なり、熱効率が向上する。また、水和物粒子の固着によ
る製造熱交換器の閉塞を防止するため、製造熱交換器ユ
ニット20a、20bを交互に切り替えて運転できるの
で、システム全体としては連続的な運転が可能となり、
効率が向上する。 【0016】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、冷凍機
ユニットと製造熱交換器ユニットを上下に配置したもの
であるので、設置スペース(面積)を削減できるととも
に、ユニット構造のため配管系を最短距離で構成できる
ため、配管圧損・熱損失の低減を図ることができる。ま
た、冷凍機ユニットは複数の冷媒回路を有し、これに対
応して複数の製造熱交換器ユニットを備えているので、
水和物粒子の付着による閉塞防止のために製造熱交換器
ユニットを交互に切替運転することが可能で、したがっ
てシステム全体として連続的な運転が可能なため効率が
向上するなどの効果が得られる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to unitization of a hydrate slurry air conditioning system. In the present specification, “hydrate slurry” refers to, for example, tetra bromide n
Liquid clathrate hydrate having a large latent heat (heat density) during phase change from liquid to solid particles obtained by cooling an aqueous solution in which a water dispersant such as -butylammonium (TBAB) is dissolved in water And an aqueous solution. 2. Description of the Related Art A conventional hydrate slurry air conditioning system includes a refrigerator (heat pump) as a cold heat source, a heat storage tank for storing an aqueous solution or hydrate slurry, and an aqueous solution in the heat storage tank for taking out a cold heat source. It is composed of three elements of a heat exchanger that produces heat exchange with the hydrate slurry. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing such a conventional hydrate slurry air conditioning system. In FIG. 2, reference numeral 50 denotes a compression refrigerator,
1, a compressor 52 and an evaporator 53. Reference numeral 60 denotes a production heat exchanger for producing a hydrate slurry by heat exchange with cold water generated in the evaporator 53, and reference numeral 70 denotes a heat storage tank for storing the cooled hydrate slurry. [0003] The basic operation of a conventional hydrate slurry air-conditioning system is usually performed by using a refrigerator 50 using nighttime electric power.
The refrigerant (for example, Freon gas) is compressed, condensed, cooled, and vaporized in the evaporator 53, and the evaporator 53
The water flowing between the heat exchanger 60 and the production heat exchanger 60 is cooled, and the aqueous solution in which the wettable powder is dissolved is cooled by the cold heat of the cold water to produce a hydrate slurry, which is stored and stored in the heat storage tank 70. Then, cooling is performed by supplying the hydrate slurry in the heat storage tank 70 to the air conditioning load in the daytime. [0004] However, in the conventional hydrate slurry air conditioning system, as shown in FIG. 2, the refrigerator 50, the production heat exchanger 60 and the heat storage tank 70 are simply arranged side by side. As a result, not only a large installation space is required, but also pressure loss and heat loss in piping are large, and wasteful waste of thermal energy is also large. In the production heat exchanger 60, the hydrate particles of the hydrate slurry may adhere to the inner surface of the pipe of the heat exchanger 60 and block the flow path. Therefore, the operation is usually performed once every 30 minutes. , And control to melt the attached hydrate is required. However, with one production heat exchanger 60, the entire system must be operated intermittently, and it is difficult to increase the efficiency. . An object of the present invention is to provide a unitized hydrate slurry air conditioning unit system in order to reduce installation space, reduce piping pressure loss and heat loss, and improve efficiency. A hydrated slurry air conditioning unit system according to the present invention comprises a compression refrigeration unit having a refrigerant circuit for circulating a refrigerant to a plurality of evaporators, and each of the refrigerants. A plurality of production heat exchanger units for producing a hydrate slurry by heat exchange with a refrigerant flowing through a circuit are arranged vertically. In the present invention, since the refrigerator unit and the production heat exchanger unit are arranged vertically, the installation space (area) can be reduced, and the piping system can be configured with the shortest distance because of the unit structure. Pipe pressure loss and heat loss can be reduced. In addition, the refrigerator unit has a plurality of refrigerant circuits and a plurality of production heat exchanger units corresponding to the refrigerant circuits, so that the production heat exchanger unit is used to prevent blockage due to hydrate particle adhesion. The switching operation can be performed alternately, and thus the continuous operation of the entire system can be performed, so that the efficiency is improved. The hydrate slurry used in the present invention has a latent heat (heat density) at the time of phase change in which the hydrate is formed.
Is a solid-liquid multiphase fluid of an aqueous solution of a wettable powder that produces hydrates and solid particles of a liquid clathrate hydrate. Such hydrates (clathrate hydrates) include tetra-n-butylammonium salt, tetra-iso-amyl ammonium salt, tetra-n-butylammonium salt and tetra-n-butylammonium salt.
Examples thereof include phosphonium salts and tri-iso-amyl sulfonium salts, and examples of tetra-n-butylammonium salts include tetra-n-butylammonium fluoride ((n-
C 4 H 9) 4 NF) , chloride tetra n- butylammonium ((n-C 4 H 9 ) 4 NCl), and the like tetra n- butylammonium ((n-C 4 H 9 ) 4 NBr) . Acetic acid (CH 3 C) is used instead of F, Cl and Br.
O 2 ), chromic acid (CrO 4 ), tungstic acid (W
O 4 ), oxalic acid (C 2 O 4 ), and phosphoric acid (HPO 4 ). In addition, the above salts can be similarly used. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrate slurry air conditioning unit system showing an example of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a unitized compression refrigerator unit which includes a condenser 11 and a compressor 12 and circulates refrigerant to a plurality of evaporators.
3b. Each refrigerant circuit 13a, 13b
Are branched right and left in the condenser 11, each of which is provided with an evaporator 21 a and 21 b.
A common compressor 12 is provided in the collective piping sections a and 13b. The refrigerant circuits 13a and 13b have expansion valves 14a and 14b and flow control valves 15a and 15b, respectively.
b is provided. A plurality of unitized production heat exchanger units 20a and 20b for producing a hydrate slurry are installed directly below the compression refrigerator unit 10. Each of the production heat exchanger units 20a and 20b has a heat storage circuit in which an aqueous solution (an aqueous solution in which a wettable powder is dissolved) or a hydrate slurry circulates between the evaporators 21a and 21b and one heat storage tank 30, respectively. The heat storage circuits 22a and 22b include a pump 23 and a flow control valve 24a,
24b are provided. Each production heat exchanger unit 20
a and 20b respectively correspond to the evaporators 21a and 2b.
1b and a main structure of the heat storage circuits 22a and 22b. The heat storage tank 30 is provided with an air conditioning circuit 31 in which a plurality of air conditioning loads 32 are connected in parallel. 33 is a pump. In FIG. 1, only one air conditioning circuit 31 is shown for convenience. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the unit structure is such that the refrigerator unit 10 is disposed on the production heat exchanger units 20a and 20b. In addition, each heat storage circuit 22a, 22b is formed by connecting a pipe with a pipe joint (not shown) between each of the production heat exchanger units 20a, 20b and the heat storage tank 30a. Refrigerant circuits 13a and 13b are configured by connecting pipes between the 20a and 20b and the refrigerator unit 10 with pipe joints (not shown). Next, the operation of the air conditioning unit system configured as described above will be described. In the refrigerator unit 10, the refrigerant (eg, chlorofluorocarbon gas, ammonia gas, or the like) compressed by the compressor 12 is condensed by the condenser 11 to be cooled and turned into a liquid, and each refrigerant circuit 13
a, 13b and through the expansion valves 14a, 14b, the evaporators 21a, 21 in the production heat exchanger units 20a, 20b.
Evaporate at b. At this time, heat is taken from the aqueous solution in which the wettable powder is dissolved, which flows through the heat storage circuits 22a and 22b, and the aqueous solution is cooled to produce a hydrate slurry. The hydrate slurry thus produced is stored in the heat storage tank 30 and stored. The above-mentioned hydrate slurry generation / heat storage action is normally performed using nighttime electric power, and the hydrate slurry in the heat storage tank 30 is supplied to the air conditioning load 31 in the daytime to perform cooling air conditioning. Further, the hydrate particles are formed in the evaporators 21a, 21b.
In order to prevent the heat storage circuits 22a and 22b from being blocked in the heat exchanger inside the manufacturing heat exchanger unit 20.
a and 20b are alternately operated. For one of the production heat exchanger units whose operation has been stopped, the hydrate particles are melted using the heat generated in the condenser. According to the configuration of the air conditioning unit system,
The refrigerator unit 10 and the manufacturing heat exchanger units 20a, 2
Since 0b is arranged vertically, the installation area can be reduced. Further, since the refrigerator unit 10 and the manufacturing heat exchanger units 20a and 20b can be made compact, manufacturing costs can be reduced. Furthermore, since the refrigerant circuits 13a and 13b and the heat storage circuits 22a and 22b can be arranged at the shortest distance, piping pressure loss and heat loss are reduced, and heat efficiency is improved. In addition, since the production heat exchanger units 20a and 20b can be alternately operated to prevent clogging of the production heat exchanger due to sticking of hydrate particles, continuous operation can be performed as a whole system,
Efficiency is improved. As described above, according to the present invention, since the refrigerator unit and the production heat exchanger unit are arranged vertically, the installation space (area) can be reduced and the unit structure can be reduced. Therefore, since the piping system can be configured with the shortest distance, it is possible to reduce piping pressure loss and heat loss. Also, since the refrigerator unit has a plurality of refrigerant circuits and a plurality of production heat exchanger units corresponding thereto,
It is possible to alternately operate the production heat exchanger unit in order to prevent clogging due to hydrate particle adhesion, and therefore, it is possible to continuously operate the entire system, thereby improving the efficiency. .

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態を示す水和物スラリ空調ユ
ニットシステムの概略構成図である。 【図2】従来の水和物スラリ空調システムの概略構成図
である。 【符号の説明】 10 冷凍機ユニット 11 凝縮器 12 圧縮機 13a、13b 冷媒回路 14a、14b 蒸発器 20a、20b 製造熱交換器ユニット 21a、21b 蒸発器 22a、22b 蓄熱回路 30 蓄熱槽 31 空調回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrate slurry air conditioning unit system showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional hydrate slurry air conditioning system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Refrigerator unit 11 Condenser 12 Compressor 13a, 13b Refrigerant circuit 14a, 14b Evaporator 20a, 20b Manufacturing heat exchanger unit 21a, 21b Evaporator 22a, 22b Heat storage circuit 30 Heat storage tank 31 Air conditioning circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 繁則 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Shigenori Matsumoto             1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sun             Honko Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の蒸発器へ冷媒を循環させる冷媒回
路を備えた圧縮式冷凍機ユニットと、各々の前記冷媒回
路を流れる冷媒との熱交換により水和物スラリを製造す
る複数の製造熱交換器ユニットとを、上下に配置してな
ることを特徴とする水和物スラリ空調ユニットシステ
ム。
Claims: 1. A hydrate slurry is formed by heat exchange between a compression refrigeration unit having a refrigerant circuit for circulating refrigerant to a plurality of evaporators and refrigerant flowing through each of the refrigerant circuits. A hydrate slurry air conditioning unit system, wherein a plurality of manufacturing heat exchanger units to be manufactured are arranged vertically.
JP2002144208A 2002-05-20 2002-05-20 Hydrate slurry air conditioning unit system Pending JP2003336867A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008093520A1 (en) * 2007-01-30 2008-08-07 Jfe Engineering Corporation Refrigeration machine, method of operating the refrigeration machine, air conditioning facility, and method of operating the air conditioning facility
JP2008267775A (en) * 2007-01-30 2008-11-06 Jfe Engineering Kk Refrigerating machine, its operating method, air-conditioning facility and its operating method

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