本発明は、ＣＯ２冷媒を用いてブラインを冷却して蓄熱する蓄熱装置及び冷却システムに関するものである。
The present invention relates to a heat storage device and a cooling system for cooling brine using a CO2 refrigerant to store heat.
例えば、商店や商業施設等では、庫内（室内）を所定の温度に維持管理する冷蔵ショーケースや空調システム等の温度管理設備が複数利用されている。このような温度管理設備の冷却装置のうち、安価な深夜電力を利用して蓄熱槽内のブライン(不凍液)を冷却することで夜間蓄熱を行い、昼間の負荷冷却時には蓄熱槽から低温のブラインを温度管理設備に供給して温度の維持管理を行うものは、電力コストの面で高い経済性を有している。このような、蓄熱槽を用いた蓄熱システムとして、例えば下記［特許文献１］、［特許文献２］が挙げられる。
For example, in a store or a commercial facility, a plurality of temperature management facilities such as a refrigerated showcase or an air-conditioning system for maintaining and managing the inside (room) of a refrigerator at a predetermined temperature are used. Among the cooling devices of such temperature management equipment, low-temperature brine is used to cool the brine (antifreeze) in the heat storage tank using nighttime electric power to perform night-time heat storage. Devices that supply temperature control equipment to maintain the temperature have high economic efficiency in terms of power cost. Examples of such a heat storage system using a heat storage tank include the following [Patent Document 1] and [Patent Document 2].
また、温度管理設備等の冷却負荷には連続使用により霜が付着し、冷却能力を低下させる。このため、定期的な霜取り動作が必要となる。この点、下記［特許文献３］では、冷却で使用した比較的温度の高いブラインを冷却負荷に循環させて霜取りを行う発明が開示されている。
In addition, frost adheres to the cooling load of the temperature control equipment or the like due to continuous use, which lowers the cooling capacity. For this reason, a periodic defrosting operation is required. In this regard, Patent Literature 3 below discloses an invention in which relatively high-temperature brine used for cooling is circulated through a cooling load to perform defrosting.
特開平１１−２８１１０３号公報JP-A-11-281103
特開２０００−６５４０１号公報JP-A-2000-65401
特開２００４−７７０３１号公報JP-A-2004-77031
これら従来の冷却システムでは冷媒としてＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）といった特定フロンやＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）といった代替フロンが使用されてきた。しかしながら、現在、特定フロンはオゾン層破壊物質として、また代替フロンは温室効果ガスとして、国際的な規制が行われている。このため、これらフロンに替わる環境負荷（温暖化係数）の小さいＣＯ２冷媒への代替が求められている。
In these conventional cooling systems, specific refrigerants such as CFC (chlorofluorocarbon) and HCFC (hydrochlorofluorocarbon) and alternative fluorocarbons such as HFC (hydrofluorocarbon) have been used as refrigerants. However, at present, specific CFCs are regulated internationally as ozone depleting substances, and CFC substitutes as greenhouse gases. For this reason, there is a demand for a CO 2 refrigerant having a small environmental load (global warming potential) to substitute for these chlorofluorocarbons.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ２冷媒を用いブラインを冷却する蓄熱装置及び、この蓄熱装置を用いた冷却システムの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat storage device that cools brine using a CO 2 refrigerant, and a cooling system that uses the heat storage device.
本発明は、
（１）不凍液を水で所定の濃度に希釈したブラインを貯留する蓄熱槽３０と、前記蓄熱槽３０内のブラインを冷却する貯留ブライン冷却手段３２Ａと、前記蓄熱槽３０内のブラインを冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に供給する供給配管４０と、を備え、
前記貯留ブライン冷却手段３２Ａは、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮部２０ａと、前記圧縮部２０ａで圧縮されたＣＯ２冷媒を熱交換して液化する熱交換部２１ａと、前記熱交換部２１ａで液化したＣＯ２冷媒を断熱膨張させる膨張部２４ａと、前記膨張部２４ａで膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により前記蓄熱槽３０内のブラインを冷却する貯留ブライン熱交換部２６と、を有することを特徴とする蓄熱装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）蓄熱槽３０内に気泡を吐出してブラインを攪拌するエア攪拌手段３６をさらに有することを特徴とする上記（１）記載の蓄熱装置８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）上記（１）または（２）に記載の蓄熱装置８０と、供給配管４０に接続した冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃと、蓄熱槽３０内のブラインを前記供給配管４０を介して前記冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に圧送するポンプ手段４２と、前記冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却する流下ブライン冷却手段３２Ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成しＣＯ２冷媒を圧縮する第２の圧縮部２０ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成し前記第２の圧縮部２０ｂで圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却して液化する第２の熱交換部２１ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成し前記第２の熱交換部２１ｂで冷却されたＣＯ２冷媒を断熱膨張させる第２の膨張部２４ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成し前記第２の膨張部２４ｂで膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により前記冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却する流下ブライン熱交換部２８と、前記流下ブライン熱交換部２８の下流側に位置し吐出側が前記蓄熱槽３０側と前記供給配管４０側とに分岐した３方弁４４と、を有することを特徴とする冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）夜間運転時には、３方弁４４の流路を供給配管４０側にするとともに、貯留ブライン冷却手段３２Ａと流下ブライン冷却手段３２Ｂとが冷却動作を行い、前記貯留ブライン冷却手段３２Ａが蓄熱槽３０内のブラインを冷却するとともに、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂが供給配管４０内を流下するブラインを冷却し、
昼間運転時には、供給配管４０内を流下するブラインの温度に応じて３方弁４４が前記蓄熱槽３０側へのブラインの還流量と供給配管４０側へのブラインの還流量を変化させることを特徴とする上記（３）に記載の冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（５）霜取り運転時には、流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止するとともに、３方弁４４の流路を供給配管４０側とすることを特徴とする上記（３）または（４）に記載の冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
The present invention
(1) A heat storage tank 30 for storing brine obtained by diluting antifreeze to a predetermined concentration with water, a storage brine cooling means 32A for cooling the brine in the heat storage tank 30, and a cooling load 50A for cooling the brine in the heat storage tank 30. And a supply pipe 40 for supplying to the 50C side.
The reservoir brine cooling means 32A includes a compression section 20a for compressing the CO 2 refrigerant, a heat exchange portion 21a for liquefying CO 2 refrigerant compressed by the compression portion 20a with the heat exchanger, liquefied by the heat exchanging portion 21a and an expansion portion 24a of the CO 2 refrigerant is adiabatically expanded with a reservoir brine heat exchanger unit 26 to cool the brine of the heat storage tank 30 by heat exchange with the CO 2 refrigerant expanded by the expansion portion 24a, to have a The above problem is solved by providing the heat storage device 80 which is a feature.
(2) The above problem is solved by providing the heat storage device 80 according to the above (1), further comprising an air stirring means 36 for discharging air bubbles into the heat storage tank 30 and stirring the brine.
(3) The heat storage device 80 described in the above (1) or (2), the cooling loads 50A to 50C connected to the supply pipe 40, and the brine in the heat storage tank 30 are connected to the cooling load 50A via the supply pipe 40. Pump means 42 for pressure-feeding to the 50C side, falling brine cooling means 32B for cooling the brine heat-exchanged by the cooling loads 50A to 50C, and second means for forming the falling brine cooling means 32B to compress the CO 2 refrigerant. A compression unit 20b, a second heat exchange unit 21b that constitutes the downstream brine cooling unit 32B and cools and liquefies the CO 2 refrigerant compressed by the second compression unit 20b, and a downstream brine cooling unit 32B. the configuration and CO 2 refrigerant cooled by the second heat exchanging portion 21b and the second expansion portion 24b to adiabatic expansion, the constitute a falling brine cooling unit 32B and the second The falling brine heat exchanger unit 28 for cooling the brine heat-exchanged with the cooling load 50A~50C by heat exchange with the CO 2 refrigerant expanded by Zhang portion 24b, a discharge located downstream of the falling brine heat exchanger unit 28 The above-mentioned object is attained by providing a cooling system 100 having a three-way valve 44 whose side is branched to the heat storage tank 30 side and the supply pipe 40 side.
(4) During the night operation, the flow path of the three-way valve 44 is set to the supply pipe 40 side, the storage brine cooling means 32A and the falling brine cooling means 32B perform a cooling operation, and the storage brine cooling means 32A is used as a heat storage tank. 30 while cooling the brine in the supply pipe 40,
During daytime operation, the three-way valve 44 changes the amount of brine returned to the heat storage tank 30 and the amount of brine returned to the supply pipe 40 in accordance with the temperature of the brine flowing down the supply pipe 40. The above problem is solved by providing the cooling system 100 according to the above (3).
(5) The cooling system 100 according to the above (3) or (4), wherein the downflow brine cooling means 32B is stopped during the defrosting operation, and the flow path of the three-way valve 44 is set to the supply pipe 40 side. The above-mentioned subject is solved by providing.
本発明に係る蓄熱装置、冷却システムは温暖化係数の小さいＣＯ２冷媒を用いてブラインの冷却を行い、このブラインを用いて冷却負荷の冷却を行う。これにより、温暖化係数の高い温室効果ガスの使用量を低減することができる。
また、本発明に係る冷却システムは、比較的電力料金が割安で且つ昼間よりも外気温度が低い夜間に貯留ブラインを高効率で冷却し蓄熱を行う。そして、昼間運転ではこの貯留ブラインの冷熱を冷却負荷の冷却に用いる。これにより、日中の電力消費を抑制することができ、エネルギーコストの削減を図ることができる。また、夜間の余剰な電力の有効活用が可能となり、省エネルギー化に貢献することができる。
The heat storage device and the cooling system according to the present invention perform cooling of brine using a CO 2 refrigerant having a small global warming coefficient, and cool a cooling load using the brine. As a result, the amount of greenhouse gas having a high global warming potential can be reduced.
In addition, the cooling system according to the present invention cools the storage brine with high efficiency during the night when the electricity rate is relatively inexpensive and the outside air temperature is lower than during the day to perform heat storage. In the daytime operation, the cold heat of the storage brine is used for cooling the cooling load. As a result, daytime power consumption can be suppressed, and energy costs can be reduced. In addition, surplus electric power at night can be effectively used, which can contribute to energy saving.
本発明に係る蓄熱装置を備えた冷却システムの夜間運転時の概略構成図である。It is a schematic structure figure at the time of night operation of a cooling system provided with a heat storage device concerning the present invention.
本発明に係る蓄熱装置を備えた冷却システムの昼間運転時の概略構成図である。It is a schematic structure figure at the time of the daytime operation of the cooling system provided with the heat storage device concerning the present invention.
本発明に係る蓄熱装置を備えた冷却システムの霜取り運転時の概略構成図である。It is a schematic structure figure at the time of the defrost operation of the cooling system provided with the heat storage device concerning the present invention.
本発明に係る蓄熱装置の貯留ブライン熱交換部の例を示す図である。It is a figure showing the example of the storage brine heat exchange part of the heat storage device concerning the present invention.
本発明に係る蓄熱装置の貯留ブライン熱交換部の他の例を示す図である。It is a figure showing other examples of the storage brine heat exchange part of the heat storage device concerning the present invention.
本発明に係る蓄熱装置８０及び冷却システム１００について図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る蓄熱装置８０を備えた冷却システム１００の夜間運転時の概略構成図である。また、図２は昼間運転時の概略構成図である。また、図３は霜取り運転時の概略構成図である。尚、図１〜図３中の実線の矢印はＣＯ２冷媒及びブラインの流下方向を示すものであり、破線の矢印は制御信号の経路を簡略化して示したものである。
The heat storage device 80 and the cooling system 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the cooling system 100 provided with the heat storage device 80 according to the present invention during nighttime operation. FIG. 2 is a schematic configuration diagram during daytime operation. FIG. 3 is a schematic configuration diagram during a defrosting operation. The solid arrows in FIGS. 1 to 3 indicate the flowing directions of the CO 2 refrigerant and the brine, and the broken arrows indicate the control signal paths in a simplified manner.
先ず、本発明に用いるブラインは、エチレングリコールやプロピレングリコール等の周知の不凍液を水で希釈したものであり、所定の温度（例えば−６℃）で水成分の凍結が開始する濃度に調製する。そして本発明に係る蓄熱装置８０は、このブラインを貯留する蓄熱槽３０と、この蓄熱槽３０内のブラインを冷却する貯留ブライン冷却手段３２Ａと、蓄熱槽３０内のブラインを冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に供給する供給配管４０と、を備えている。また、貯留ブライン冷却手段３２Ａは、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮部２０ａと、この圧縮部２０ａで圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却して液化する熱交換部２１ａと、この熱交換部２１ａで液化したＣＯ２冷媒を断熱膨張させる膨張弁等の周知の膨張部２４ａと、この膨張部２４ａにより膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により蓄熱槽３０内のブライン（貯留ブライン）を冷却する貯留ブライン熱交換部２６と、を有している。また、貯留ブライン冷却手段３２Ａは、熱交換部２１ａで液化したＣＯ２冷媒と、貯留ブラインの冷却で使用したＣＯ２冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換部２２ａを有することが好ましい。尚、圧縮部２０ａ及び熱交換部２１ａは、ＣＯ２冷媒を用いた周知の冷凍装置の室外機３４ａを用いることが好ましい。
First, the brine used in the present invention is obtained by diluting a known antifreeze such as ethylene glycol or propylene glycol with water, and is adjusted to a concentration at which the freezing of the water component starts at a predetermined temperature (for example, −6 ° C.). The heat storage device 80 according to the present invention includes a heat storage tank 30 for storing the brine, a storage brine cooling unit 32A for cooling the brine in the heat storage tank 30, and a cooling load for the cooling loads 50A to 50C in the heat storage tank 30. And a supply pipe 40 for supplying to the Further, the reservoir brine cooling means 32A includes a compression section 20a for compressing the CO 2 refrigerant, a heat exchange portion 21a for liquefying CO 2 refrigerant compressed in the compression portion 20a is cooled, liquefied in the heat exchange section 21a and known expansion portion 24a, such as an expansion valve for adiabatically expanding the CO 2 refrigerant that has, stored brine heat to cool the brine (reservoir brine) in the heat storage tank 30 by heat exchange with the expanded CO 2 refrigerant by the expansion portion 24a And an exchange unit 26. Further, the reservoir brine cooling means 32A preferably has a CO 2 refrigerant that has liquefied in the heat exchange portion 21a, the liquid-gas heat exchanger section 22a which performs heat exchange between the CO 2 refrigerant used in the cooling of the reservoir brine . It is preferable that the compression unit 20a and the heat exchange unit 21a use an outdoor unit 34a of a well-known refrigeration system using a CO 2 refrigerant.
また、貯留ブライン冷却手段３２Ａは、ＣＯ２冷媒中に混入した水分を除去するための周知のドライヤ１０を熱交換部２１ａと液ガス熱交換部２２ａとの間に有していても良い。また、ＣＯ２冷媒中に混入した夾雑物を除去する周知のサクションフィルタ１２を液ガス熱交換部２２ａと圧縮部２０ａとの間に有していても良い。また、貯留ブライン熱交換部２６と液ガス熱交換部２２ａとの間に周知のアキュムレータ１４を設けても良い。
Further, the storage brine cooling means 32A may include a well-known dryer 10 for removing moisture mixed in the CO 2 refrigerant between the heat exchange unit 21a and the liquid / gas heat exchange unit 22a. In addition, a well-known suction filter 12 for removing impurities mixed in the CO 2 refrigerant may be provided between the liquid-gas heat exchange unit 22a and the compression unit 20a. A well-known accumulator 14 may be provided between the storage brine heat exchange unit 26 and the liquid / gas heat exchange unit 22a.
また、貯留ブライン熱交換部２６は蓄熱槽３０内に設置され貯留したブラインを所定の設定温度まで冷却するものであり、図４に示すようにコイル形状の冷却配管２５を蓄熱槽３０内に複数配列したものを用いても良いし、その他の形状のものを用いても良い。中でも図５に示すように、所定の間隔で折り返された折返し管路２３を並列に接続し、蓄熱槽３０の内部を満たすように構成することが特に好ましい。尚、図４（ａ）はコイル形状の冷却配管２５を用いた貯留ブライン熱交換部２６の上面図であり、図４（ｂ）は正面図である。また、図５（ａ）は折返し管路２３を用いた貯留ブライン熱交換部２６の正面図であり、図５（ｂ）は側面図である。そして、蓄熱槽３０には貯留ブラインの温度を取得する温度センサＳ２と、貯留ブラインの水位を取得する水位取得手段Ｓ１とが設けられている。尚、水位取得手段Ｓ１は貯留ブラインの水位を直接取得するものを用いても良いが、圧力センサを用い貯留ブラインの圧力から水位を算出して取得しても良い。
The storage brine heat exchange unit 26 is installed in the heat storage tank 30 to cool the stored brine to a predetermined set temperature, and a plurality of coil-shaped cooling pipes 25 are provided in the heat storage tank 30 as shown in FIG. An arrangement may be used, or an arrangement having another shape may be used. Above all, as shown in FIG. 5, it is particularly preferable that the folded pipelines 23 that are folded at predetermined intervals are connected in parallel so as to fill the inside of the heat storage tank 30. FIG. 4A is a top view of the storage brine heat exchange unit 26 using the coil-shaped cooling pipe 25, and FIG. 4B is a front view. FIG. 5A is a front view of the storage brine heat exchanging section 26 using the return pipe 23, and FIG. 5B is a side view. The heat storage tank 30 is provided with a temperature sensor S2 for obtaining the temperature of the storage brine and a water level obtaining means S1 for obtaining the water level of the storage brine. The water level obtaining means S1 may be one that directly obtains the water level of the storage brine, but may be one that calculates and obtains the water level from the pressure of the storage brine using a pressure sensor.
尚、蓄熱槽３０の貯留ブラインが冷却され凍結温度に達すると、ブライン中の水成分が凍結し、この際の潜熱も蓄熱がされる。また、このとき貯留ブライン冷却手段３２Ａ及び後述のエア攪拌手段３６の設定を最適化することで、ブライン中の水成分を微細な氷として凍結させ、貯留ブラインを微細な氷と液体の不凍液とが混在したシャーベット状のアイススラリとしても良い。この構成では供給配管４０、ポンプ手段４２等をアイススラリの圧送に対応可能なものとすることで、貯留ブラインのアイススラリで冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃを冷却することができる。この場合、貯留ブラインの顕熱に加え、アイススラリが融解するときの潜熱を直接冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に使用できるため、より高い冷却効率を得ることができる。
When the storage brine in the heat storage tank 30 is cooled and reaches the freezing temperature, the water component in the brine is frozen, and the latent heat at this time is also stored. Also, at this time, by optimizing the settings of the storage brine cooling means 32A and the air stirring means 36 described later, the water component in the brine is frozen as fine ice, and the storage brine is separated from the fine ice and liquid antifreeze. A mixed sherbet-shaped ice slurry may be used. In this configuration, by making the supply pipe 40, the pump means 42, and the like compatible with the pressure feeding of the ice slurry, the cooling loads 50A to 50C can be cooled by the ice slurry of the storage brine. In this case, in addition to the sensible heat of the storage brine, the latent heat when the ice slurry is melted can be directly used for cooling the cooling loads 50A to 50C, so that higher cooling efficiency can be obtained.
さらに、蓄熱装置８０はエア攪拌手段３６を有することが好ましい。このエア攪拌手段３６は蓄熱槽３０内の底面側に設けられ、エアポンプ３６ａにより送気されるエアを底側から気泡として排出することで貯留ブラインを攪拌する。この構成によれば、貯留ブラインを全体的に冷却することが可能となり、無駄の少ない効率的な蓄熱を行うことができる。また、負荷冷却を行う際にも、蓄熱した冷熱を無駄なく使用することが可能となる。特に貯留ブラインに氷が存在している場合には、その氷の潜熱を速やかに貯留ブライン全体に伝導させ負荷の冷却に効果的に用いることができる。
Further, the heat storage device 80 preferably has the air stirring means 36. The air stirring means 36 is provided on the bottom surface side in the heat storage tank 30 and stirs the storage brine by discharging air sent by the air pump 36a as bubbles from the bottom side. According to this configuration, the storage brine can be entirely cooled, and efficient heat storage with little waste can be performed. Also, when performing load cooling, the stored cold heat can be used without waste. In particular, when ice is present in the storage brine, the latent heat of the ice is quickly transmitted to the entire storage brine, and can be effectively used for cooling a load.
また、本発明に係る冷却システム１００は、上記の蓄熱装置８０と、この蓄熱装置８０の供給配管４０に接続した冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃと、蓄熱槽３０内の貯留ブラインを供給配管４０を介して冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に圧送するポンプ手段４２と、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却する流下ブライン冷却手段３２Ｂと、吐出側が蓄熱槽３０側と供給配管４０側とに分岐した３方弁４４と、これらの各部を制御する図示しない制御部と、を有している。
In addition, the cooling system 100 according to the present invention connects the above-described heat storage device 80, the cooling loads 50A to 50C connected to the supply pipe 40 of the heat storage device 80, and the storage brine in the heat storage tank 30 through the supply pipe 40. Pump means 42 for pumping to the cooling loads 50A to 50C side, falling brine cooling means 32B for cooling the brine heat exchanged by the cooling loads 50A to 50C, and a discharge side branched into the heat storage tank 30 side and the supply pipe 40 side. It has a direction valve 44 and a control unit (not shown) for controlling these components.
また、流下ブライン冷却手段３２Ｂは、貯留ブライン冷却手段３２Ａと同様に、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮部２０ｂ（第２の圧縮部）と、この圧縮部２０ｂで圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却して液化する熱交換部２１ｂ（第２の熱交換部）と、この熱交換部２１ｂで冷却されたＣＯ２冷媒を断熱膨張させる膨張弁等の周知の膨張部２４ｂ（第２の膨張部）と、この膨張部２４ｂで膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却するブライン熱交換部２８と、を有している。そして、このブライン熱交換部２８の下流側に３方弁４４が位置する。また、流下ブライン冷却手段３２Ｂは、熱交換部２１ｂで液化したＣＯ２冷媒と、ブライン熱交換部２８での熱交換したＣＯ２冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換部２２ｂを有することが好ましい。また、圧縮部２０ｂ及び熱交換部２１ｂは、貯留ブライン冷却手段３２Ａと同様に、ＣＯ２冷媒を用いた周知の冷凍装置の室外機３４ｂを用いることが好ましい。さらに、貯留ブライン冷却手段３２Ａと同様に、ドライヤ１０、サクションフィルタ１２等を冷媒経路上に設けることが好ましい。
Similarly to the storage brine cooling unit 32A, the downstream brine cooling unit 32B cools the CO 2 refrigerant compressed by the compression unit 20b (second compression unit) and the CO 2 refrigerant compressed by the compression unit 20b. A heat exchange unit 21b (second heat exchange unit) that liquefies by heating, and a well-known expansion unit 24b (second expansion unit) such as an expansion valve that adiabatically expands the CO 2 refrigerant cooled by the heat exchange unit 21b. And a brine heat exchange unit 28 that cools the brine that has exchanged heat with the cooling loads 50A to 50C by exchanging heat with the CO 2 refrigerant expanded in the expansion unit 24b. Then, a three-way valve 44 is located downstream of the brine heat exchange unit 28. Also, falling brine cooling unit 32B includes a CO 2 refrigerant that has liquefied in the heat exchanger 21b, the liquid-gas heat exchanger section 22b that performs heat exchange between the CO 2 refrigerant heat exchange in the brine heat exchanger unit 28 Is preferred. Further, it is preferable to use an outdoor unit 34b of a well-known refrigeration apparatus using a CO 2 refrigerant, as in the case of the storage brine cooling unit 32A, for the compression unit 20b and the heat exchange unit 21b. Further, like the storage brine cooling means 32A, it is preferable to provide the dryer 10, the suction filter 12, and the like on the refrigerant path.
また、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃは、例えば冷蔵ショーケース、冷蔵倉庫、その他の冷蔵設備、冷房空調設備等であり、供給配管４０からのブラインと庫内（室内）の空気とを熱交換して冷却する熱交換器５２をそれぞれ有している。また、各熱交換器５２の上流には３方弁５４がそれぞれ設けられており、この３方弁５４の一方の吐出側がそれぞれの熱交換器５２と接続する。また、３方弁５４の他方の吐出側には熱交換器５２の下流で合流するバイパス管５６が接続する。また、各冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃには庫内の温度を測定して出力する温度センサＳ４がそれぞれ設けられている。
The cooling loads 50A to 50C are, for example, refrigerated showcases, refrigerated warehouses, other refrigerated equipment, cooling air-conditioning equipment, and the like, and perform cooling by exchanging heat between the brine from the supply pipe 40 and air in the warehousing (room). Heat exchangers 52 to be provided. A three-way valve 54 is provided upstream of each heat exchanger 52, and one discharge side of the three-way valve 54 is connected to each heat exchanger 52. In addition, a bypass pipe 56 that joins downstream of the heat exchanger 52 is connected to the other discharge side of the three-way valve 54. Further, each of the cooling loads 50A to 50C is provided with a temperature sensor S4 for measuring and outputting the temperature in the refrigerator.
尚、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃは単体で構成しても良いが、基本的に複数台接続して用いる。この際、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃは直列に接続し、さらに低温での冷蔵が要求される例えば、肉、魚貝類用の冷蔵ショーケースを上流側（冷却負荷５０Ａ）に配置し、それよりも若干高い温度での冷蔵が許容される例えば、野菜や飲料用の冷蔵ショーケースや冷房空調設備等（冷却負荷５０Ｂ、５０Ｃ）を下流側に順に配置する。この構成では上流側の冷却負荷５０Ａに低温のブライン（もしくはアイススラリ）が供給され、このブラインとの熱交換により庫内の冷却が行われる。また、この冷却に用いられたブラインは下流側の冷却負荷５０Ｂ、５０Ｃに順々に供給され、それぞれの熱交換器５２において熱交換が行われ庫内（室内）の冷却が行われる。この構成では、低い冷却温度が要求される冷却負荷５０Ａに最も低温のブラインを供給して庫内の冷却を行い、さほどの冷却温度が要求されない冷却負荷５０Ｂ、５０Ｃには前段の冷却負荷で使用したブラインを用いて冷却を行う。このように、ブラインの持つ冷熱をカスケード的に無駄なく利用することで、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの効率的な冷却を行うことができる。そして、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に使用されたブラインは帰還配管４６を介して３方弁４４側に流下する。
The cooling loads 50A to 50C may be configured as a single unit, but basically, a plurality of cooling loads are used. At this time, the cooling loads 50A to 50C are connected in series, and for example, a refrigerated showcase for meat, fish and shellfish, which requires refrigeration at a lower temperature, is arranged on the upstream side (cooling load 50A) and slightly more. For example, refrigeration showcases for vegetables and drinks, cooling air-conditioning equipment, etc. (cooling loads 50B, 50C), which are allowed to be refrigerated at a high temperature, are sequentially arranged on the downstream side. In this configuration, low-temperature brine (or ice slurry) is supplied to the upstream cooling load 50A, and the inside of the refrigerator is cooled by heat exchange with the brine. Further, the brine used for the cooling is sequentially supplied to the cooling loads 50B and 50C on the downstream side, and heat exchange is performed in each of the heat exchangers 52 to cool the inside (room). In this configuration, the lowest temperature brine is supplied to the cooling load 50A that requires a low cooling temperature to cool the inside of the refrigerator, and the cooling loads 50B and 50C that do not require a large cooling temperature use the cooling load of the preceding stage. Cooling is performed using the brine. As described above, by efficiently using the cool heat of the brine in a cascade manner, the cooling loads 50A to 50C can be efficiently cooled. Then, the brine used for cooling the cooling loads 50A to 50C flows down to the three-way valve 44 via the return pipe 46.
また、供給配管４０には自身を流下するブラインの温度を取得する温度センサＳ３が設けられ、昼間運転においては温度センサＳ３が取得したブラインの温度に応じて３方弁４４の吐出側の開口比率が制御される。また、流下ブライン熱交換部２８の前後には、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃによる熱交換後のブラインの温度を取得する温度センサＳ５と、流下ブライン熱交換部２８による熱交換後のブラインの温度を取得する温度センサＳ６とが設けられ、この温度センサＳ５が取得したブラインの温度に応じてポンプ手段４２の吐出量が制御される。また、温度センサＳ６が取得したブラインの温度に応じて流下ブライン冷却手段３２Ｂのオン・オフが制御される。
Further, the supply pipe 40 is provided with a temperature sensor S3 for acquiring the temperature of the brine flowing down the supply pipe 40, and in the daytime operation, the opening ratio of the three-way valve 44 on the discharge side according to the temperature of the brine acquired by the temperature sensor S3. Is controlled. In addition, before and after the downstream brine heat exchange unit 28, a temperature sensor S5 for obtaining the temperature of the brine after the heat exchange by the cooling loads 50A to 50C and the temperature of the brine after the heat exchange by the downstream brine heat exchange unit 28 are obtained. And a discharge amount of the pump means 42 is controlled in accordance with the brine temperature acquired by the temperature sensor S5. Further, ON / OFF of the flowing brine cooling means 32B is controlled according to the brine temperature acquired by the temperature sensor S6.
次に、本発明に係る蓄熱装置８０及び冷却システム１００の夜間運転時の動作を図１を用いて説明する。尚、冷却システム１００の昼間運転と夜間運転、及び霜取り運転の切替は、例えば制御部に設定されたタイマによって行われる。
Next, the operation of the heat storage device 80 and the cooling system 100 according to the present invention during nighttime operation will be described with reference to FIG. The switching between the daytime operation, the nighttime operation, and the defrosting operation of the cooling system 100 is performed by, for example, a timer set in the control unit.
先ず、夜間運転において制御部は３方弁４４の流路を供給配管４０側とする。これにより、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側を流下するブラインの流路と、蓄熱槽３０とは分離する。そして、制御部は貯留ブライン冷却手段３２Ａを動作させる。これにより、圧縮部２０ａが動作してＣＯ２冷媒を圧縮し高温高圧状態にして吐出する。次に、この高温高圧のＣＯ２冷媒は熱交換部２１ａにおいて外気もしくは水との熱交換により冷却し液化する。次に、このＣＯ２冷媒はドライヤ１０により内部に混入した不要な水分が除去された後、液ガス熱交換部２２ａにて貯留ブラインの冷却に用いられたＣＯ２冷媒との間で熱交換が行われ、さらに冷却する。次に、このＣＯ２冷媒は膨張部２４ａにて断熱膨張し低温低圧の気液二相冷媒となる。次に、このＣＯ２冷媒は蓄熱槽３０内に設けられた貯留ブライン熱交換部２６を流下して蓄熱槽３０内の貯留ブラインとの間で熱交換が行われ気化する。そして、この際のＣＯ２冷媒の吸熱により貯留ブラインの温度が低下する。この貯留ブラインの温度は温度センサＳ２が取得して制御部に出力する。次に、気化したＣＯ２冷媒はアキュムレータ１４を介して液ガス熱交換部２２ａに流入し、上流側のＣＯ２冷媒（液相）との間で熱交換がなされる。次に、ＣＯ２冷媒はサクションフィルタ１２にて無用な夾雑物が除去された後、圧縮部２０ａに吸引され、高温高圧のＣＯ２冷媒として再度吐出される。
First, in the night operation, the control unit sets the flow path of the three-way valve 44 to the supply pipe 40 side. Thereby, the flow path of the brine flowing down the cooling loads 50A to 50C and the heat storage tank 30 are separated. Then, the control unit operates the storage brine cooling unit 32A. As a result, the compression unit 20a operates to compress the CO 2 refrigerant, discharge the CO 2 refrigerant in a high temperature and high pressure state. Next, the high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant is cooled and liquefied by heat exchange with the outside air or water in the heat exchange unit 21a. Next, after the CO 2 refrigerant is removed of unnecessary moisture mixed therein by the dryer 10, heat exchange between the CO 2 refrigerant and the CO 2 refrigerant used for cooling the storage brine is performed in the liquid-gas heat exchange unit 22a. Done and further cooling. Next, the CO 2 refrigerant is adiabatically expanded in the expansion section 24a and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. Next, the CO 2 refrigerant flows down the storage brine heat exchange unit 26 provided in the heat storage tank 30 and exchanges heat with the storage brine in the heat storage tank 30 to be vaporized. Then, the temperature of the storage brine decreases due to heat absorption of the CO 2 refrigerant at this time. The temperature of the storage brine is obtained by the temperature sensor S2 and output to the control unit. Next, the vaporized CO 2 refrigerant flows into the liquid / gas heat exchange unit 22a via the accumulator 14, and heat is exchanged with the upstream CO 2 refrigerant (liquid phase). Next, the CO 2 refrigerant is removed by use of the suction filter 12 to remove unnecessary contaminants, then is sucked into the compression unit 20a, and is discharged again as a high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant.
また、制御部は温度センサＳ２を介して取得した貯留ブラインの温度が予め設定された特定の温度範囲になった場合、もしくは、予め設定した時間帯となった場合にエアポンプ３６ａを動作させる。これにより、エア攪拌手段３６から気泡が吐出し貯留ブラインを攪拌する。これにより、貯留ブライン熱交換部２６による熱交換が万遍なく行われ、貯留ブラインの温度が全体的に低下する。そして、貯留ブラインの温度が凍結温度に達すると貯留ブライン中の水分が凍結する。この凍結により貯留ブラインの体積は増大し水位が上昇する。この貯留ブラインの水位の変化は水位取得手段Ｓ１が取得して制御部に出力する。そして、制御部は貯留ブラインの水位が予め設定された上限水位に達すると貯留ブライン冷却手段３２Ａを停止する。これにより、貯留ブラインの過剰な凍結（蓄熱）は防止される。また、制御部は温度センサＳ２を介して取得した貯留ブラインの温度が予め設定された下限温度に達すると貯留ブライン冷却手段３２Ａを停止する。これにより、蓄熱槽３０には所定の温度のブラインが貯留する。尚、制御部は貯留ブラインが上限水位及び下限温度に達しない場合でも、予め設定された時間帯を超えた場合に貯留ブライン冷却手段３２Ａを停止する。
Further, the control unit operates the air pump 36a when the temperature of the storage brine obtained via the temperature sensor S2 falls within a predetermined temperature range or within a predetermined time period. Thereby, air bubbles are discharged from the air stirring means 36 to stir the storage brine. Thereby, the heat exchange by the storage brine heat exchange unit 26 is performed uniformly, and the temperature of the storage brine is entirely lowered. Then, when the temperature of the storage brine reaches the freezing temperature, the water in the storage brine freezes. The freezing increases the volume of the storage brine and raises the water level. The change in the water level of the storage brine is obtained by the water level obtaining means S1 and output to the control unit. When the water level of the storage brine reaches a preset upper limit water level, the control unit stops the storage brine cooling means 32A. Thereby, excessive freezing (heat storage) of the storage brine is prevented. When the temperature of the storage brine obtained via the temperature sensor S2 reaches a preset lower limit temperature, the control unit stops the storage brine cooling unit 32A. Thereby, the brine of a predetermined temperature is stored in the heat storage tank 30. In addition, even if the storage brine does not reach the upper limit water level and the lower limit temperature, the control unit stops the storage brine cooling unit 32A when the time exceeds a preset time zone.
また、これと並行して、制御部は温度センサＳ５を介して帰還配管４６を流下するブラインの温度を取得して、その温度に応じてポンプ手段４２を動作させる。尚、ポンプ手段４２は周知のインバータ制御により吐出量の調整が可能であり、制御部はブラインの温度が高い場合にはポンプ手段４２の吐出量を増大させ、ブラインの温度が低い場合にはポンプ手段４２の吐出量を減少させる。
In parallel with this, the control unit obtains the temperature of the brine flowing down the return pipe 46 via the temperature sensor S5, and operates the pump means 42 according to the temperature. The pump means 42 can adjust the discharge amount by well-known inverter control. The control unit increases the discharge amount of the pump means 42 when the temperature of the brine is high, and increases the pump amount when the temperature of the brine is low. The discharge amount of the means 42 is reduced.
また、制御部は温度センサＳ６を介して流下ブライン熱交換部２８の下流側のブラインの温度を取得して、その温度が予め設定された温度を超えた場合に流下ブライン冷却手段３２Ｂを動作させる。これにより、流下ブライン冷却手段３２Ｂの圧縮部２０ｂが動作してＣＯ２冷媒を圧縮し高温高圧状態にして吐出する。次に、この高温高圧のＣＯ２冷媒は熱交換部２１ｂにおいて外気もしくは水との熱交換により冷却し液化する。次に、このＣＯ２冷媒はドライヤ１０により内部に混入した不要な水分が除去された後、液ガス熱交換部２２ｂにてブライン熱交換部２８の熱交換で使用したＣＯ２冷媒との間で熱交換が行われ、さらに冷却する。次に、このＣＯ２冷媒は膨張部２４ｂにて断熱膨張し低温低圧の気液二相冷媒となる。次に、このＣＯ２冷媒は流下ブライン熱交換部２８を流下して帰還配管４６を流下するブラインとの間で熱交換が行われ気化する。そして、この際のＣＯ２冷媒の吸熱によりブラインの温度が低下する。この熱交換後のブラインの温度は温度センサＳ６が取得して制御部に出力する。次に、気化したＣＯ２冷媒は液ガス熱交換部２２ｂに流入し、上流側のＣＯ２冷媒（液相）との間で熱交換がなされる。次に、ＣＯ２冷媒はサクションフィルタ１２にて無用な夾雑物が除去された後、圧縮部２０ｂに吸引され、高温高圧のＣＯ２冷媒として再度吐出される。
The control unit acquires the temperature of the brine on the downstream side of the downstream brine heat exchange unit 28 via the temperature sensor S6, and operates the downstream brine cooling unit 32B when the temperature exceeds a preset temperature. . As a result, the compression section 20b of the downflow brine cooling means 32B operates to compress the CO 2 refrigerant and discharge it in a high temperature and high pressure state. Next, the high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant is cooled and liquefied by heat exchange with the outside air or water in the heat exchange section 21b. Next, the CO 2 refrigerant is removed from the CO 2 refrigerant used in the heat exchange of the brine heat exchange unit 28 in the liquid / gas heat exchange unit 22b after unnecessary moisture mixed therein is removed by the dryer 10. Heat exchange takes place and further cooling. Next, the CO 2 refrigerant is adiabatically expanded in the expansion portion 24b and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. Next, the CO 2 refrigerant flows down the downflowing brine heat exchange section 28 and exchanges heat with the brine flowing down the return pipe 46 to be vaporized. Then, the temperature of the brine decreases due to the heat absorption of the CO 2 refrigerant at this time. The temperature of the brine after the heat exchange is acquired by the temperature sensor S6 and output to the control unit. Next, the vaporized CO 2 refrigerant flows into the liquid / gas heat exchange unit 22b, and heat exchange is performed with the upstream CO 2 refrigerant (liquid phase). Next, the CO 2 refrigerant is removed by use of the suction filter 12 to remove unnecessary contaminants, then is sucked into the compression unit 20b, and is discharged again as a high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant.
また、流下ブライン熱交換部２８で冷却されたブラインは３方弁４４を通して供給配管４０に流入し、ポンプ手段４２によって冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に圧送される。尚、供給配管４０を流下するブラインの温度は温度センサＳ３が取得するが、夜間運転においては温度センサＳ３に基づく特別な制御は行われない。
The brine cooled in the downstream brine heat exchanger 28 flows into the supply pipe 40 through the three-way valve 44 and is pumped by the pump means 42 to the cooling loads 50A to 50C. The temperature of the brine flowing down the supply pipe 40 is acquired by the temperature sensor S3, but no special control based on the temperature sensor S3 is performed during nighttime operation.
そして、ポンプ手段４２で圧送されたブラインは最上流に位置する冷却負荷５０Ａの３方弁５４に到達する。このとき制御部は、冷却負荷５０Ａの温度センサＳ４を介して取得した庫内の温度が予め設定された温度よりも高い場合に、３方弁５４の吐出方向を熱交換器５２側とする。この場合、ブラインは熱交換器５２を流下して庫内の空気との熱交換が行われ、冷却負荷５０Ａの庫内の温度を低下させる。そして、後段の冷却負荷５０Ｂ側に流下する。また、冷却負荷５０Ａの庫内の温度が予め設定された温度よりも低い場合、制御部は冷却負荷５０Ａの冷却状態は十分であるとして３方弁５４の吐出方向をバイパス管５６側とする。この場合、ブラインは熱交換器５２を通らずにバイパス管５６を通って後段の冷却負荷５０Ｂ側に直接流下する。そして、冷却負荷５０Ｂ側に流下したブラインは、冷却負荷５０Ａと全く同様にして熱交換器５２もしくはバイパス管５６を通って冷却負荷５０Ｃ側に流下する。また、冷却負荷５０Ｃ側に流下したブラインは、同様にして熱交換器５２もしくはバイパス管５６を通って帰還配管４６に流下する。そして、流下ブライン熱交換部２８にて冷却された後、供給配管４０を介して再度冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に給される。また、制御部は温度センサＳ６を介して取得したブラインの温度が予め設定された温度以下となった場合に流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止する。これにより、過度の冷却による流下ブライン熱交換部２８内でのブラインの凍結を防止することができる。
Then, the brine pumped by the pump means 42 reaches the three-way valve 54 of the cooling load 50A located at the most upstream position. At this time, when the temperature in the refrigerator acquired via the temperature sensor S4 of the cooling load 50A is higher than a preset temperature, the control unit sets the discharge direction of the three-way valve 54 to the heat exchanger 52 side. In this case, the brine flows down the heat exchanger 52 to perform heat exchange with the air in the refrigerator, thereby lowering the temperature of the cooling load 50A in the refrigerator. Then, it flows down to the downstream cooling load 50B side. When the temperature inside the refrigerator of the cooling load 50A is lower than a preset temperature, the control unit determines that the cooling state of the cooling load 50A is sufficient and sets the discharge direction of the three-way valve 54 to the bypass pipe 56 side. In this case, the brine flows directly through the bypass pipe 56 to the cooling load 50B in the subsequent stage without passing through the heat exchanger 52. Then, the brine that has flowed down to the cooling load 50B flows down to the cooling load 50C through the heat exchanger 52 or the bypass pipe 56 just like the cooling load 50A. The brine flowing down to the cooling load 50C flows down to the return pipe 46 through the heat exchanger 52 or the bypass pipe 56 in the same manner. Then, after being cooled in the downstream brine heat exchange unit 28, the cooling water is again supplied to the cooling of the cooling loads 50 </ b> A to 50 </ b> C via the supply pipe 40. When the temperature of the brine obtained via the temperature sensor S6 becomes equal to or lower than a preset temperature, the control unit stops the flowing brine cooling unit 32B. Thereby, freezing of the brine in the downflow brine heat exchange unit 28 due to excessive cooling can be prevented.
ここで、夜間では冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの負荷量が日中と比較して小さい。そして、流下ブライン冷却手段３２Ｂの各部は、夜間における冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの負荷量を補える能力に設計される。
Here, at night, the cooling load of the cooling loads 50A to 50C is smaller than that during the day. And each part of the downflow brine cooling means 32B is designed to be able to compensate for the cooling load of the cooling loads 50A to 50C at night.
次に、本発明に係る蓄熱装置８０及び冷却システム１００の昼間運転時の動作を図２を用いて説明する。先ず、昼間運転においては貯留ブライン冷却手段３２Ａは基本的に停止する。ただし、温度センサＳ２が取得する貯留ブラインの温度が予め設定されている上限温度を超えた場合には、制御部が貯留ブライン冷却手段３２Ａを動作させ、夜間運転時と同様に貯留ブラインの冷却を行う。
Next, the operation of the heat storage device 80 and the cooling system 100 according to the present invention during daytime operation will be described with reference to FIG. First, in the daytime operation, the storage brine cooling means 32A basically stops. However, when the temperature of the storage brine obtained by the temperature sensor S2 exceeds a preset upper limit temperature, the control unit operates the storage brine cooling means 32A to cool the storage brine as in the case of night operation. Do.
また、制御部は流下ブライン冷却手段３２Ｂ及び各３方弁５４を夜間運転時と同様に制御する。また、制御部は温度センサＳ３が取得する供給配管４０のブラインの温度に応じて３方弁４４の供給配管４０側と蓄熱槽３０側の開度を調整する。即ち、温度センサＳ３の温度が設定温度と同等もしくは低い場合、制御部は３方弁４４の供給配管４０側の開口比率を大きく、蓄熱槽３０側の開口比率が小さくなるように制御する。これにより、ブラインの供給配管４０への還流量が多くなり、蓄熱槽３０への還流量が少なくなる。この場合、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却は流下ブライン冷却手段３２Ｂ側が主体的に行う。
Further, the control unit controls the downstream brine cooling means 32B and the three-way valves 54 in the same manner as in the night operation. Further, the control unit adjusts the opening of the three-way valve 44 on the supply pipe 40 side and the heat storage tank 30 side according to the brine temperature of the supply pipe 40 acquired by the temperature sensor S3. That is, when the temperature of the temperature sensor S3 is equal to or lower than the set temperature, the control unit controls the three-way valve 44 to increase the opening ratio on the supply pipe 40 side and decrease the opening ratio on the heat storage tank 30 side. As a result, the amount of brine returned to the supply pipe 40 increases, and the amount of brine returned to the heat storage tank 30 decreases. In this case, cooling of the cooling loads 50A to 50C is mainly performed by the downstream brine cooling means 32B.
また、温度センサＳ３の温度が設定温度よりも高い場合、即ち冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの負荷量が増大し流下ブライン冷却手段３２Ｂの能力を超えた場合、制御部は３方弁４４の蓄熱槽３０側の開口比率を大きく、供給配管４０側の開口比率が小さくなるように制御する。この場合、ブラインの蓄熱槽３０への還流量が増大するとともに、供給配管４０への還流量が減少する。これにより、蓄熱槽３０から低温の貯留ブラインが供給配管４０に流入し、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に給される。また、蓄熱槽３０内に吐出されたブラインは貯留ブラインによって冷却される。これにより、流下ブライン冷却手段３２Ｂの負荷は軽減され、日中の電力消費を抑制することが可能となる。
When the temperature of the temperature sensor S3 is higher than the set temperature, that is, when the load of the cooling loads 50A to 50C increases and exceeds the capacity of the downflow brine cooling means 32B, the control unit operates the heat storage tank 30 of the three-way valve 44. The opening ratio on the supply pipe 40 side is increased and the opening ratio on the supply pipe 40 side is decreased. In this case, the amount of brine returned to the heat storage tank 30 increases, and the amount of brine returned to the supply pipe 40 decreases. Thereby, the low-temperature storage brine flows into the supply pipe 40 from the heat storage tank 30, and is supplied to the cooling of the cooling loads 50A to 50C. The brine discharged into the heat storage tank 30 is cooled by the storage brine. As a result, the load on the descending brine cooling unit 32B is reduced, and power consumption during the day can be suppressed.
次に、本発明に係る蓄熱装置８０及び冷却システム１００の霜取り運転時の動作を図３を用いて説明する。尚、霜取り運転は冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの熱交換器５２に付着した霜を融解して除去するためのものであり、夜間運転、昼間運転を問わず予め設定された間隔で定期的に行われる。
Next, the operation during the defrosting operation of the heat storage device 80 and the cooling system 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. The defrosting operation is for melting and removing frost adhering to the heat exchangers 52 of the cooling loads 50A to 50C, and is periodically performed at a preset interval regardless of night operation or day operation. .
冷却システム１００における霜取り運転では、制御部は３方弁４４の吐出方向を供給配管４０側にする。これにより、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側を流下するブラインの流路と、蓄熱槽３０とは分離する。また、制御部は冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの３方弁５４の吐出方向を全て熱交換器５２側とする。そして、制御部は流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止する。これにより、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換されたブラインは冷却されることなく全ての熱交換器５２内を循環する。そして、これを一定時間継続して行うことで熱交換器５２に付着した霜は融解し除去される。そして、規定の時間の霜取り運転が終了すると、流下ブライン冷却手段３２Ｂは前述の夜間運転もしくは昼間運転動作に復帰する。尚、貯留ブライン冷却手段３２Ａは霜取り運転時でも特別な動作は行わず、夜間運転時、昼間運転時の動作をそのまま維持する。
In the defrosting operation in the cooling system 100, the control unit sets the discharge direction of the three-way valve 44 to the supply pipe 40 side. Thereby, the flow path of the brine flowing down the cooling loads 50A to 50C and the heat storage tank 30 are separated. Further, the control unit sets all the discharge directions of the three-way valves 54 of the cooling loads 50A to 50C to the heat exchanger 52 side. And the control part stops the downflow brine cooling means 32B. Thereby, the brine heat-exchanged by the cooling loads 50A to 50C circulates in all the heat exchangers 52 without being cooled. The frost adhered to the heat exchanger 52 is melted and removed by continuously performing this for a predetermined time. Then, when the defrosting operation for a specified time is completed, the downflow brine cooling means 32B returns to the above-described night operation or daytime operation. The storage brine cooling unit 32A does not perform any special operation even during the defrosting operation, and maintains the operation during the night operation or the daytime operation.
以上のように、本発明に係る蓄熱装置８０、冷却システム１００は温暖化係数の小さいＣＯ２冷媒を用いてブラインの冷却を行い、このブラインを用いて冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却を行う。これにより、温暖化係数の高い温室効果ガスの使用量を低減することができる。
As described above, the heat storage device 80 and the cooling system 100 according to the present invention cool the brine using the CO 2 refrigerant having a small global warming coefficient, and cool the cooling loads 50A to 50C using the brine. As a result, the amount of greenhouse gas having a high global warming potential can be reduced.
また、本発明に係る冷却システム１００は、比較的電力料金が割安で且つ昼間よりも外気温度が低い夜間に貯留ブラインを高効率で冷却し蓄熱を行う。そして、昼間運転ではこの貯留ブラインの冷熱を冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に用いる。これにより、昼間運転における流下ブライン冷却手段３２Ｂの負荷が軽減され、日中の電力消費を抑制することができる。これにより、エネルギーコストの削減を図ることが可能な他、夜間の余剰な電力の有効活用が可能となり、省エネルギー化に貢献することができる。
In addition, the cooling system 100 according to the present invention cools the storage brine with high efficiency during the night when the electric power rate is relatively low and the outside air temperature is lower than during the day to perform heat storage. In the daytime operation, the cold heat of the storage brine is used for cooling the cooling loads 50A to 50C. Thereby, the load on the downflow brine cooling means 32B during daytime operation is reduced, and daytime power consumption can be suppressed. As a result, it is possible to reduce energy costs, and also to make effective use of surplus electric power at night, thereby contributing to energy saving.
さらに、本発明に係る冷却システム１００は、流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止して、ブラインの循環により熱交換器５２の霜取りを行う。これにより、さらなるエネルギーコストの削減と省エネルギー化を図ることができる。
Further, the cooling system 100 according to the present invention stops the downflow brine cooling means 32B and performs defrosting of the heat exchanger 52 by circulation of the brine. This can further reduce energy costs and save energy.
尚、本例で示した蓄熱装置８０、蓄熱槽３０、冷却システム１００の各部の構成、機構、形状、寸法、配管経路、動作等は一例であるから、本例に限定される訳ではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
The configuration, mechanism, shape, dimensions, piping path, operation, and the like of each part of the heat storage device 80, the heat storage tank 30, and the cooling system 100 shown in this example are merely examples, and are not limited to this example. The present invention can be modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
２０ａ 圧縮部
２０ｂ （第２の）圧縮部
２１ａ 熱交換部
２１ｂ （第２の）熱交換部
２４ａ 膨張部
２４ｂ （第２の）膨張部
２６ 貯留ブライン熱交換部
２８ 流下ブライン熱交換部
３０ 蓄熱槽
３２Ａ 貯留ブライン冷却手段
３２Ｂ 流下ブライン冷却手段
３６ エア攪拌手段
４０ 供給配管
４２ ポンプ手段
４４ ３方弁
５０Ａ〜５０Ｃ 冷却負荷
８０ 蓄熱装置
１００ 冷却システム
20a compression unit
20b (second) compression unit
21a Heat exchange unit
21b (Second) heat exchange unit
24a expansion part
24b (second) expansion section
26 Storage brine heat exchange unit
28 Downstream brine heat exchanger
30 thermal storage tank
32A storage brine cooling means
32B Downflow brine cooling means
36 Air stirring means
40 Supply piping
42 Pumping means
44 Three-way valve
50A-50C Cooling load
80 Heat storage device
100 cooling system
本発明は、ＣＯ２冷媒を用いてブラインを冷却して蓄熱する冷却システムに関するものである。
The present invention relates to cooling systems that heat storage is cooled brine with CO 2 refrigerant.
例えば、商店や商業施設等では、庫内（室内）を所定の温度に維持管理する冷蔵ショーケースや空調システム等の温度管理設備が複数利用されている。このような温度管理設備の冷却装置のうち、安価な深夜電力を利用して蓄熱槽内のブライン(不凍液)を冷却することで夜間蓄熱を行い、昼間の負荷冷却時には蓄熱槽から低温のブラインを温度管理設備に供給して温度の維持管理を行うものは、電力コストの面で高い経済性を有している。このような、蓄熱槽を用いた蓄熱システムとして、例えば下記［特許文献１］、［特許文献２］が挙げられる。
For example, in a store or a commercial facility, a plurality of temperature management facilities such as a refrigerated showcase or an air-conditioning system for maintaining and managing the inside (room) of a refrigerator at a predetermined temperature are used. Among the cooling devices of such temperature management equipment, low-temperature brine is used to cool the brine (antifreeze) in the heat storage tank using nighttime electric power to perform night-time heat storage. Devices that supply temperature control equipment to maintain the temperature have high economic efficiency in terms of power cost. Examples of such a heat storage system using a heat storage tank include the following [Patent Document 1] and [Patent Document 2].
また、温度管理設備等の冷却負荷には連続使用により霜が付着し、冷却能力を低下させる。このため、定期的な霜取り動作が必要となる。この点、下記［特許文献３］では、冷却で使用した比較的温度の高いブラインを冷却負荷に循環させて霜取りを行う発明が開示されている。
In addition, frost adheres to the cooling load of the temperature control equipment or the like due to continuous use, which lowers the cooling capacity. For this reason, a periodic defrosting operation is required. In this regard, Patent Literature 3 below discloses an invention in which relatively high-temperature brine used for cooling is circulated through a cooling load to perform defrosting.
特開平１１−２８１１０３号公報JP-A-11-281103
特開２０００−６５４０１号公報JP-A-2000-65401
特開２００４−７７０３１号公報JP-A-2004-77031
これら従来の冷却システムでは冷媒としてＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）といった特定フロンやＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）といった代替フロンが使用されてきた。しかしながら、現在、特定フロンはオゾン層破壊物質として、また代替フロンは温室効果ガスとして、国際的な規制が行われている。このため、これらフロンに替わる環境負荷（温暖化係数）の小さいＣＯ２冷媒への代替が求められている。
In these conventional cooling systems, specific refrigerants such as CFC (chlorofluorocarbon) and HCFC (hydrochlorofluorocarbon) and alternative fluorocarbons such as HFC (hydrofluorocarbon) have been used as refrigerants. However, at present, specific CFCs are regulated internationally as ozone depleting substances, and CFC substitutes as greenhouse gases. For this reason, there is a demand for a CO 2 refrigerant having a small environmental load (global warming potential) to substitute for these chlorofluorocarbons.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ２冷媒を用いブラインを冷却する蓄熱装置を用いた冷却システムの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a cooling system using the heat storage equipment for cooling the brine using a CO 2 refrigerant.
本発明は、
（１）不凍液を水で所定の濃度に希釈したブラインを貯留する蓄熱槽３０と、前記蓄熱槽３０内のブラインを冷却する貯留ブライン冷却手段３２Ａと、前記蓄熱槽３０内のブラインを冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に供給する供給配管４０と、を備え、前記貯留ブライン冷却手段３２Ａは、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮部２０ａと、前記圧縮部２０ａで圧縮されたＣＯ２冷媒を熱交換して液化する熱交換部２１ａと、前記熱交換部２１ａで液化したＣＯ２冷媒を断熱膨張させる膨張部２４ａと、前記膨張部２４ａで膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により前記蓄熱槽３０内のブラインを冷却する貯留ブライン熱交換部２６と、を有した蓄熱装置８０と、
供給配管４０に接続した冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃと、蓄熱槽３０内のブラインを前記供給配管４０を介して前記冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に圧送するポンプ手段４２と、前記冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却する流下ブライン冷却手段３２Ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成しＣＯ ２ 冷媒を圧縮する第２の圧縮部２０ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成し前記第２の圧縮部２０ｂで圧縮されたＣＯ ２ 冷媒を冷却して液化する第２の熱交換部２１ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成し前記第２の熱交換部２１ｂで冷却されたＣＯ ２ 冷媒を断熱膨張させる第２の膨張部２４ｂと、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂを構成し前記第２の膨張部２４ｂで膨張したＣＯ ２ 冷媒との熱交換により前記冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却する流下ブライン熱交換部２８と、前記流下ブライン熱交換部２８の下流側に位置し吐出側が前記蓄熱槽３０側と前記供給配管４０側とに分岐した３方弁４４と、を有することを特徴とする冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）蓄熱槽３０内に気泡を吐出してブラインを攪拌するエア攪拌手段３６をさらに有することを特徴とする上記（１）記載の冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）夜間運転時には、３方弁４４の流路を供給配管４０側にするとともに、貯留ブライン冷却手段３２Ａと流下ブライン冷却手段３２Ｂとが冷却動作を行い、前記貯留ブライン冷却手段３２Ａが蓄熱槽３０内のブラインを冷却するとともに、前記流下ブライン冷却手段３２Ｂが供給配管４０内を流下するブラインを冷却し、
昼間運転時には、供給配管４０内を流下するブラインの温度に応じて３方弁４４が前記蓄熱槽３０側へのブラインの還流量と供給配管４０側へのブラインの還流量を変化させることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの熱交換器５２に対する霜取り運転時には、流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止するとともに、３方弁４４の流路を供給配管４０側とすることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の冷却システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
The present invention
(1) A heat storage tank 30 for storing brine obtained by diluting antifreeze to a predetermined concentration with water, a storage brine cooling means 32A for cooling the brine in the heat storage tank 30, and a cooling load 50A for cooling the brine in the heat storage tank 30. a supply pipe 40 for supplying the ~50C side, wherein the reservoir brine cooling means 32A is a compression portion 20a to compress the CO 2 refrigerant, a CO 2 refrigerant compressed by the compression portion 20a and the heat exchanger liquefied Heat exchange section 21a, an expansion section 24a for adiabatically expanding the CO 2 refrigerant liquefied in the heat exchange section 21a, and a brine in the heat storage tank 30 by heat exchange with the CO 2 refrigerant expanded in the expansion section 24a. a reservoir brine heat exchanger unit 26 for cooling, a heat storage device 80 have a,
A cooling load 50A to 50C connected to the supply pipe 40; a pump means 42 for pumping brine in the heat storage tank 30 to the cooling loads 50A to 50C through the supply pipe 40; The downstream brine cooling unit 32B that cools the exchanged brine, the second compression unit 20b that configures the downstream brine cooling unit 32B and compresses the CO 2 refrigerant, and the second compression unit that configures the downstream brine cooling unit 32B. A second heat exchange section 21b for cooling and liquefying the CO 2 refrigerant compressed in the section 20b, and the downstream brine cooling means 32B, which insulates the CO 2 refrigerant cooled in the second heat exchange section 21b. The heat is exchanged between the second expansion portion 24b to be expanded and the CO 2 refrigerant that constitutes the downflow brine cooling means 32B and expands in the second expansion portion 24b. A downstream brine heat exchange unit 28 for cooling the brine heat exchanged by the cooling loads 50A to 50C, and a discharge side located downstream of the downstream brine heat exchange unit 28 and branching into the heat storage tank 30 side and the supply pipe 40 side. The above problem is solved by providing a cooling system 100 having the three-way valve 44 described above.
(2) The above problem is solved by providing the cooling system 100 according to the above (1), further comprising an air stirring means 36 for discharging air bubbles into the heat storage tank 30 and stirring the brine.
( 3 ) During the night operation, the flow path of the three-way valve 44 is set to the supply pipe 40 side, the storage brine cooling means 32A and the falling brine cooling means 32B perform a cooling operation, and the storage brine cooling means 32A is used as a heat storage tank. 30 while cooling the brine in the supply pipe 40,
During daytime operation, the three-way valve 44 changes the amount of brine returned to the heat storage tank 30 and the amount of brine returned to the supply pipe 40 in accordance with the temperature of the brine flowing down the supply pipe 40. The above-mentioned problem is solved by providing the cooling system 100 according to the above (1) or (2) .
(4) during defrosting operation to heat exchanger 52 of the cooling load 50A~50C is to stop a falling brine cooling means 32B, above, characterized in that the supply pipe 40 side flow path of the three way valve 44 (1 The above-mentioned problem is solved by providing the cooling system 100 according to any one of (1) to (3) .
本発明に係る冷却システムは温暖化係数の小さいＣＯ２冷媒を用いてブラインの冷却を行い、このブラインを用いて冷却負荷の冷却を行う。これにより、温暖化係数の高い温室効果ガスの使用量を低減することができる。
また、本発明に係る冷却システムは、比較的電力料金が割安で且つ昼間よりも外気温度が低い夜間に貯留ブラインを高効率で冷却し蓄熱を行う。そして、昼間運転ではこの貯留ブラインの冷熱を冷却負荷の冷却に用いる。これにより、日中の電力消費を抑制することができ、エネルギーコストの削減を図ることができる。また、夜間の余剰な電力の有効活用が可能となり、省エネルギー化に貢献することができる。
Cooling system Ru engaged to the present invention performs a brine cooled with a smaller CO 2 refrigerant global warming potential, to cool the cooling load using this brine. As a result, the amount of greenhouse gas having a high global warming potential can be reduced.
In addition, the cooling system according to the present invention cools the storage brine with high efficiency during the night when the electricity rate is relatively inexpensive and the outside air temperature is lower than during the day to perform heat storage. In the daytime operation, the cold heat of the storage brine is used for cooling the cooling load. As a result, daytime power consumption can be suppressed, and energy costs can be reduced. In addition, surplus electric power at night can be effectively used, which can contribute to energy saving.
本発明に係る冷却システムの夜間運転時の概略構成図である。The present invention is a schematic diagram of a nighttime operation of the engaging Ru cooling system.
本発明に係る冷却システムの昼間運転時の概略構成図である。A daytime schematic diagram during operation of the engagement Ru cooling system according to the present invention.
本発明に係る冷却システムの霜取り運転時の概略構成図である。The present invention is a schematic diagram of a defrosting during operation of the engaging Ru cooling system.
本発明に係る冷却システムの蓄熱装置の貯留ブライン熱交換部の例を示す図である。It is a figure showing the example of the storage brine heat exchange part of the heat storage device of the cooling system concerning the present invention.
本発明に係る冷却システムの蓄熱装置の貯留ブライン熱交換部の他の例を示す図である。It is a figure showing other examples of the storage brine heat exchange part of the heat storage device of the cooling system concerning the present invention.
本発明に係る冷却システム１００について図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る冷却システム１００の夜間運転時の概略構成図である。また、図２は昼間運転時の概略構成図である。また、図３は霜取り運転時の概略構成図である。尚、図１〜図３中の実線の矢印はＣＯ２冷媒及びブラインの流下方向を示すものであり、破線の矢印は制御信号の経路を簡略化して示したものである。
For engagement Ru cooling system 100 of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a nighttime operation of the engaging Ru cooling system 100 of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram during daytime operation. FIG. 3 is a schematic configuration diagram during a defrosting operation. The solid arrows in FIGS. 1 to 3 indicate the flowing directions of the CO 2 refrigerant and the brine, and the broken arrows indicate the control signal paths in a simplified manner.
先ず、本発明に用いるブラインは、エチレングリコールやプロピレングリコール等の周知の不凍液を水で希釈したものであり、所定の温度（例えば−６℃）で水成分の凍結が開始する濃度に調製する。そして本発明に係る冷却システム１００の蓄熱装置８０は、このブラインを貯留する蓄熱槽３０と、この蓄熱槽３０内のブラインを冷却する貯留ブライン冷却手段３２Ａと、蓄熱槽３０内のブラインを冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に供給する供給配管４０と、を備えている。また、貯留ブライン冷却手段３２Ａは、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮部２０ａと、この圧縮部２０ａで圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却して液化する熱交換部２１ａと、この熱交換部２１ａで液化したＣＯ２冷媒を断熱膨張させる膨張弁等の周知の膨張部２４ａと、この膨張部２４ａにより膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により蓄熱槽３０内のブライン（貯留ブライン）を冷却する貯留ブライン熱交換部２６と、を有している。また、貯留ブライン冷却手段３２Ａは、熱交換部２１ａで液化したＣＯ２冷媒と、貯留ブラインの冷却で使用したＣＯ２冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換部２２ａを有することが好ましい。尚、圧縮部２０ａ及び熱交換部２１ａは、ＣＯ２冷媒を用いた周知の冷凍装置の室外機３４ａを用いることが好ましい。
First, the brine used in the present invention is obtained by diluting a known antifreeze such as ethylene glycol or propylene glycol with water, and is adjusted to a concentration at which the freezing of the water component starts at a predetermined temperature (for example, −6 ° C.). The heat storage device 80 of the cooling system 100 according to the present invention includes a heat storage tank 30 for storing the brine, a storage brine cooling unit 32A for cooling the brine in the heat storage tank 30, and a cooling load for the brine in the heat storage tank 30. And a supply pipe 40 for supplying to the 50A to 50C side. Further, the reservoir brine cooling means 32A includes a compression section 20a for compressing the CO 2 refrigerant, a heat exchange portion 21a for liquefying CO 2 refrigerant compressed in the compression portion 20a is cooled, liquefied in the heat exchange section 21a and known expansion portion 24a, such as an expansion valve for adiabatically expanding the CO 2 refrigerant that has, stored brine heat to cool the brine (reservoir brine) in the heat storage tank 30 by heat exchange with the expanded CO 2 refrigerant by the expansion portion 24a And an exchange unit 26. Further, the reservoir brine cooling means 32A preferably has a CO 2 refrigerant that has liquefied in the heat exchange portion 21a, the liquid-gas heat exchanger section 22a which performs heat exchange between the CO 2 refrigerant used in the cooling of the reservoir brine . It is preferable that the compression unit 20a and the heat exchange unit 21a use an outdoor unit 34a of a well-known refrigeration system using a CO 2 refrigerant.
また、貯留ブライン冷却手段３２Ａは、ＣＯ２冷媒中に混入した水分を除去するための周知のドライヤ１０を熱交換部２１ａと液ガス熱交換部２２ａとの間に有していても良い。また、ＣＯ２冷媒中に混入した夾雑物を除去する周知のサクションフィルタ１２を液ガス熱交換部２２ａと圧縮部２０ａとの間に有していても良い。また、貯留ブライン熱交換部２６と液ガス熱交換部２２ａとの間に周知のアキュムレータ１４を設けても良い。
Further, the storage brine cooling means 32A may include a well-known dryer 10 for removing moisture mixed in the CO 2 refrigerant between the heat exchange unit 21a and the liquid / gas heat exchange unit 22a. In addition, a well-known suction filter 12 for removing impurities mixed in the CO 2 refrigerant may be provided between the liquid-gas heat exchange unit 22a and the compression unit 20a. A well-known accumulator 14 may be provided between the storage brine heat exchange unit 26 and the liquid / gas heat exchange unit 22a.
また、貯留ブライン熱交換部２６は蓄熱槽３０内に設置され貯留したブラインを所定の設定温度まで冷却するものであり、図４に示すようにコイル形状の冷却配管２５を蓄熱槽３０内に複数配列したものを用いても良いし、その他の形状のものを用いても良い。中でも図５に示すように、所定の間隔で折り返された折返し管路２３を並列に接続し、蓄熱槽３０の内部を満たすように構成することが特に好ましい。尚、図４（ａ）はコイル形状の冷却配管２５を用いた貯留ブライン熱交換部２６の上面図であり、図４（ｂ）は正面図である。また、図５（ａ）は折返し管路２３を用いた貯留ブライン熱交換部２６の正面図であり、図５（ｂ）は側面図である。そして、蓄熱槽３０には貯留ブラインの温度を取得する温度センサＳ２と、貯留ブラインの水位を取得する水位取得手段Ｓ１とが設けられている。尚、水位取得手段Ｓ１は貯留ブラインの水位を直接取得するものを用いても良いが、圧力センサを用い貯留ブラインの圧力から水位を算出して取得しても良い。
The storage brine heat exchange unit 26 is installed in the heat storage tank 30 to cool the stored brine to a predetermined set temperature, and a plurality of coil-shaped cooling pipes 25 are provided in the heat storage tank 30 as shown in FIG. An arrangement may be used, or an arrangement having another shape may be used. Above all, as shown in FIG. 5, it is particularly preferable that the folded pipelines 23 that are folded at predetermined intervals are connected in parallel so as to fill the inside of the heat storage tank 30. FIG. 4A is a top view of the storage brine heat exchange unit 26 using the coil-shaped cooling pipe 25, and FIG. 4B is a front view. FIG. 5A is a front view of the storage brine heat exchanging section 26 using the return pipe 23, and FIG. 5B is a side view. The heat storage tank 30 is provided with a temperature sensor S2 for obtaining the temperature of the storage brine and a water level obtaining means S1 for obtaining the water level of the storage brine. The water level obtaining means S1 may be one that directly obtains the water level of the storage brine, but may be one that calculates and obtains the water level from the pressure of the storage brine using a pressure sensor.
尚、蓄熱槽３０の貯留ブラインが冷却され凍結温度に達すると、ブライン中の水成分が凍結し、この際の潜熱も蓄熱がされる。また、このとき貯留ブライン冷却手段３２Ａ及び後述のエア攪拌手段３６の設定を最適化することで、ブライン中の水成分を微細な氷として凍結させ、貯留ブラインを微細な氷と液体の不凍液とが混在したシャーベット状のアイススラリとしても良い。この構成では供給配管４０、ポンプ手段４２等をアイススラリの圧送に対応可能なものとすることで、貯留ブラインのアイススラリで冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃを冷却することができる。この場合、貯留ブラインの顕熱に加え、アイススラリが融解するときの潜熱を直接冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に使用できるため、より高い冷却効率を得ることができる。
When the storage brine in the heat storage tank 30 is cooled and reaches the freezing temperature, the water component in the brine is frozen, and the latent heat at this time is also stored. Also, at this time, by optimizing the settings of the storage brine cooling means 32A and the air stirring means 36 described later, the water component in the brine is frozen as fine ice, and the storage brine is separated from the fine ice and liquid antifreeze. A mixed sherbet-shaped ice slurry may be used. In this configuration, by making the supply pipe 40, the pump means 42, and the like compatible with the pressure feeding of the ice slurry, the cooling loads 50A to 50C can be cooled by the ice slurry of the storage brine. In this case, in addition to the sensible heat of the storage brine, the latent heat when the ice slurry is melted can be directly used for cooling the cooling loads 50A to 50C, so that higher cooling efficiency can be obtained.
さらに、蓄熱装置８０はエア攪拌手段３６を有することが好ましい。このエア攪拌手段３６は蓄熱槽３０内の底面側に設けられ、エアポンプ３６ａにより送気されるエアを底側から気泡として排出することで貯留ブラインを攪拌する。この構成によれば、貯留ブラインを全体的に冷却することが可能となり、無駄の少ない効率的な蓄熱を行うことができる。また、負荷冷却を行う際にも、蓄熱した冷熱を無駄なく使用することが可能となる。特に貯留ブラインに氷が存在している場合には、その氷の潜熱を速やかに貯留ブライン全体に伝導させ負荷の冷却に効果的に用いることができる。
Further, the heat storage device 80 preferably has the air stirring means 36. The air stirring means 36 is provided on the bottom surface side in the heat storage tank 30 and stirs the storage brine by discharging air sent by the air pump 36a as bubbles from the bottom side. According to this configuration, the storage brine can be entirely cooled, and efficient heat storage with little waste can be performed. Also, when performing load cooling, the stored cold heat can be used without waste. In particular, when ice is present in the storage brine, the latent heat of the ice is quickly transmitted to the entire storage brine, and can be effectively used for cooling a load.
また、本発明に係る冷却システム１００は、上記の蓄熱装置８０と、この蓄熱装置８０の供給配管４０に接続した冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃと、蓄熱槽３０内の貯留ブラインを供給配管４０を介して冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に圧送するポンプ手段４２と、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却する流下ブライン冷却手段３２Ｂと、吐出側が蓄熱槽３０側と供給配管４０側とに分岐した３方弁４４と、これらの各部を制御する図示しない制御部と、を有している。
In addition, the cooling system 100 according to the present invention connects the above-described heat storage device 80, the cooling loads 50A to 50C connected to the supply pipe 40 of the heat storage device 80, and the storage brine in the heat storage tank 30 through the supply pipe 40. Pump means 42 for pumping to the cooling loads 50A to 50C side, falling brine cooling means 32B for cooling the brine heat exchanged by the cooling loads 50A to 50C, and a discharge side branched into the heat storage tank 30 side and the supply pipe 40 side. It has a direction valve 44 and a control unit (not shown) for controlling these components.
また、流下ブライン冷却手段３２Ｂは、貯留ブライン冷却手段３２Ａと同様に、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮部２０ｂ（第２の圧縮部）と、この圧縮部２０ｂで圧縮されたＣＯ２冷媒を冷却して液化する熱交換部２１ｂ（第２の熱交換部）と、この熱交換部２１ｂで冷却されたＣＯ２冷媒を断熱膨張させる膨張弁等の周知の膨張部２４ｂ（第２の膨張部）と、この膨張部２４ｂで膨張したＣＯ２冷媒との熱交換により冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換したブラインを冷却するブライン熱交換部２８と、を有している。そして、このブライン熱交換部２８の下流側に３方弁４４が位置する。また、流下ブライン冷却手段３２Ｂは、熱交換部２１ｂで液化したＣＯ２冷媒と、ブライン熱交換部２８での熱交換したＣＯ２冷媒との間で熱交換を行う液ガス熱交換部２２ｂを有することが好ましい。また、圧縮部２０ｂ及び熱交換部２１ｂは、貯留ブライン冷却手段３２Ａと同様に、ＣＯ２冷媒を用いた周知の冷凍装置の室外機３４ｂを用いることが好ましい。さらに、貯留ブライン冷却手段３２Ａと同様に、ドライヤ１０、サクションフィルタ１２等を冷媒経路上に設けることが好ましい。
Similarly to the storage brine cooling unit 32A, the downstream brine cooling unit 32B cools the CO 2 refrigerant compressed by the compression unit 20b (second compression unit) and the CO 2 refrigerant compressed by the compression unit 20b. A heat exchange unit 21b (second heat exchange unit) that liquefies by heating, and a well-known expansion unit 24b (second expansion unit) such as an expansion valve that adiabatically expands the CO 2 refrigerant cooled by the heat exchange unit 21b. And a brine heat exchange unit 28 that cools the brine that has exchanged heat with the cooling loads 50A to 50C by exchanging heat with the CO 2 refrigerant expanded in the expansion unit 24b. Then, a three-way valve 44 is located downstream of the brine heat exchange unit 28. Also, falling brine cooling unit 32B includes a CO 2 refrigerant that has liquefied in the heat exchanger 21b, the liquid-gas heat exchanger section 22b that performs heat exchange between the CO 2 refrigerant heat exchange in the brine heat exchanger unit 28 Is preferred. Further, it is preferable to use an outdoor unit 34b of a well-known refrigeration apparatus using a CO 2 refrigerant, as in the case of the storage brine cooling unit 32A, for the compression unit 20b and the heat exchange unit 21b. Further, like the storage brine cooling means 32A, it is preferable to provide the dryer 10, the suction filter 12, and the like on the refrigerant path.
また、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃは、例えば冷蔵ショーケース、冷蔵倉庫、その他の冷蔵設備、冷房空調設備等であり、供給配管４０からのブラインと庫内（室内）の空気とを熱交換して冷却する熱交換器５２をそれぞれ有している。また、各熱交換器５２の上流には３方弁５４がそれぞれ設けられており、この３方弁５４の一方の吐出側がそれぞれの熱交換器５２と接続する。また、３方弁５４の他方の吐出側には熱交換器５２の下流で合流するバイパス管５６が接続する。また、各冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃには庫内の温度を測定して出力する温度センサＳ４がそれぞれ設けられている。
The cooling loads 50A to 50C are, for example, refrigerated showcases, refrigerated warehouses, other refrigerated equipment, cooling air-conditioning equipment, and the like, and perform cooling by exchanging heat between the brine from the supply pipe 40 and air in the warehousing (room). Heat exchangers 52 to be provided. A three-way valve 54 is provided upstream of each heat exchanger 52, and one discharge side of the three-way valve 54 is connected to each heat exchanger 52. In addition, a bypass pipe 56 that joins downstream of the heat exchanger 52 is connected to the other discharge side of the three-way valve 54. Further, each of the cooling loads 50A to 50C is provided with a temperature sensor S4 for measuring and outputting the temperature in the refrigerator.
尚、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃは単体で構成しても良いが、基本的に複数台接続して用いる。この際、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃは直列に接続し、さらに低温での冷蔵が要求される例えば、肉、魚貝類用の冷蔵ショーケースを上流側（冷却負荷５０Ａ）に配置し、それよりも若干高い温度での冷蔵が許容される例えば、野菜や飲料用の冷蔵ショーケースや冷房空調設備等（冷却負荷５０Ｂ、５０Ｃ）を下流側に順に配置する。この構成では上流側の冷却負荷５０Ａに低温のブライン（もしくはアイススラリ）が供給され、このブラインとの熱交換により庫内の冷却が行われる。また、この冷却に用いられたブラインは下流側の冷却負荷５０Ｂ、５０Ｃに順々に供給され、それぞれの熱交換器５２において熱交換が行われ庫内（室内）の冷却が行われる。この構成では、低い冷却温度が要求される冷却負荷５０Ａに最も低温のブラインを供給して庫内の冷却を行い、さほどの冷却温度が要求されない冷却負荷５０Ｂ、５０Ｃには前段の冷却負荷で使用したブラインを用いて冷却を行う。このように、ブラインの持つ冷熱をカスケード的に無駄なく利用することで、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの効率的な冷却を行うことができる。そして、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に使用されたブラインは帰還配管４６を介して３方弁４４側に流下する。
The cooling loads 50A to 50C may be configured as a single unit, but basically, a plurality of cooling loads are used. At this time, the cooling loads 50A to 50C are connected in series, and for example, a refrigerated showcase for meat, fish and shellfish, which requires refrigeration at a lower temperature, is arranged on the upstream side (cooling load 50A) and slightly more. For example, refrigeration showcases for vegetables and drinks, cooling air-conditioning equipment, etc. (cooling loads 50B, 50C), which are allowed to be refrigerated at a high temperature, are sequentially arranged downstream. In this configuration, low-temperature brine (or ice slurry) is supplied to the upstream cooling load 50A, and the inside of the refrigerator is cooled by heat exchange with the brine. Further, the brine used for the cooling is sequentially supplied to the cooling loads 50B and 50C on the downstream side, and heat exchange is performed in each of the heat exchangers 52 to cool the inside (room). In this configuration, the lowest temperature brine is supplied to the cooling load 50A that requires a low cooling temperature to cool the inside of the refrigerator, and the cooling loads 50B and 50C that do not require a large cooling temperature use the cooling load of the preceding stage. Cooling is performed using the brine. As described above, by efficiently using the cool heat of the brine in a cascade manner, the cooling loads 50A to 50C can be efficiently cooled. Then, the brine used for cooling the cooling loads 50A to 50C flows down to the three-way valve 44 via the return pipe 46.
また、供給配管４０には自身を流下するブラインの温度を取得する温度センサＳ３が設けられ、昼間運転においては温度センサＳ３が取得したブラインの温度に応じて３方弁４４の吐出側の開口比率が制御される。また、流下ブライン熱交換部２８の前後には、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃによる熱交換後のブラインの温度を取得する温度センサＳ５と、流下ブライン熱交換部２８による熱交換後のブラインの温度を取得する温度センサＳ６とが設けられ、この温度センサＳ５が取得したブラインの温度に応じてポンプ手段４２の吐出量が制御される。また、温度センサＳ６が取得したブラインの温度に応じて流下ブライン冷却手段３２Ｂのオン・オフが制御される。
Further, the supply pipe 40 is provided with a temperature sensor S3 for acquiring the temperature of the brine flowing down the supply pipe 40, and in the daytime operation, the opening ratio of the three-way valve 44 on the discharge side according to the temperature of the brine acquired by the temperature sensor S3. Is controlled. In addition, before and after the downstream brine heat exchange unit 28, a temperature sensor S5 for obtaining the temperature of the brine after the heat exchange by the cooling loads 50A to 50C and the temperature of the brine after the heat exchange by the downstream brine heat exchange unit 28 are obtained. And a discharge amount of the pump means 42 is controlled in accordance with the brine temperature acquired by the temperature sensor S5. Further, ON / OFF of the flowing brine cooling means 32B is controlled according to the brine temperature acquired by the temperature sensor S6.
次に、本発明に係る冷却システム１００の夜間運転時の動作を図１を用いて説明する。尚、冷却システム１００の昼間運転と夜間運転、及び霜取り運転の切替は、例えば制御部に設定されたタイマによって行われる。
Next, the operation during night driving engagement Ru cooling system 100 of the present invention will be described with reference to FIG. The switching between the daytime operation, the nighttime operation, and the defrosting operation of the cooling system 100 is performed by, for example, a timer set in the control unit.
先ず、夜間運転において制御部は３方弁４４の流路を供給配管４０側とする。これにより、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側を流下するブラインの流路と、蓄熱槽３０とは分離する。そして、制御部は貯留ブライン冷却手段３２Ａを動作させる。これにより、圧縮部２０ａが動作してＣＯ２冷媒を圧縮し高温高圧状態にして吐出する。次に、この高温高圧のＣＯ２冷媒は熱交換部２１ａにおいて外気もしくは水との熱交換により冷却し液化する。次に、このＣＯ２冷媒はドライヤ１０により内部に混入した不要な水分が除去された後、液ガス熱交換部２２ａにて貯留ブラインの冷却に用いられたＣＯ２冷媒との間で熱交換が行われ、さらに冷却する。次に、このＣＯ２冷媒は膨張部２４ａにて断熱膨張し低温低圧の気液二相冷媒となる。次に、このＣＯ２冷媒は蓄熱槽３０内に設けられた貯留ブライン熱交換部２６を流下して蓄熱槽３０内の貯留ブラインとの間で熱交換が行われ気化する。そして、この際のＣＯ２冷媒の吸熱により貯留ブラインの温度が低下する。この貯留ブラインの温度は温度センサＳ２が取得して制御部に出力する。次に、気化したＣＯ２冷媒はアキュムレータ１４を介して液ガス熱交換部２２ａに流入し、上流側のＣＯ２冷媒（液相）との間で熱交換がなされる。次に、ＣＯ２冷媒はサクションフィルタ１２にて無用な夾雑物が除去された後、圧縮部２０ａに吸引され、高温高圧のＣＯ２冷媒として再度吐出される。
First, in the night operation, the control unit sets the flow path of the three-way valve 44 to the supply pipe 40 side. Thereby, the flow path of the brine flowing down the cooling loads 50A to 50C and the heat storage tank 30 are separated. Then, the control unit operates the storage brine cooling unit 32A. As a result, the compression unit 20a operates to compress the CO 2 refrigerant, discharge the CO 2 refrigerant in a high temperature and high pressure state. Next, the high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant is cooled and liquefied by heat exchange with the outside air or water in the heat exchange unit 21a. Next, after the CO 2 refrigerant is removed of unnecessary moisture mixed therein by the dryer 10, heat exchange between the CO 2 refrigerant and the CO 2 refrigerant used for cooling the storage brine is performed in the liquid-gas heat exchange unit 22a. Done and further cooling. Next, the CO 2 refrigerant is adiabatically expanded in the expansion section 24a and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. Next, the CO 2 refrigerant flows down the storage brine heat exchange unit 26 provided in the heat storage tank 30 and exchanges heat with the storage brine in the heat storage tank 30 to be vaporized. Then, the temperature of the storage brine decreases due to heat absorption of the CO 2 refrigerant at this time. The temperature of the storage brine is obtained by the temperature sensor S2 and output to the control unit. Next, the vaporized CO 2 refrigerant flows into the liquid / gas heat exchange unit 22a via the accumulator 14, and heat is exchanged with the upstream CO 2 refrigerant (liquid phase). Next, the CO 2 refrigerant is removed by use of the suction filter 12 to remove unnecessary contaminants, then is sucked into the compression unit 20a, and is discharged again as a high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant.
また、制御部は温度センサＳ２を介して取得した貯留ブラインの温度が予め設定された特定の温度範囲になった場合、もしくは、予め設定した時間帯となった場合にエアポンプ３６ａを動作させる。これにより、エア攪拌手段３６から気泡が吐出し貯留ブラインを攪拌する。これにより、貯留ブライン熱交換部２６による熱交換が万遍なく行われ、貯留ブラインの温度が全体的に低下する。そして、貯留ブラインの温度が凍結温度に達すると貯留ブライン中の水分が凍結する。この凍結により貯留ブラインの体積は増大し水位が上昇する。この貯留ブラインの水位の変化は水位取得手段Ｓ１が取得して制御部に出力する。そして、制御部は貯留ブラインの水位が予め設定された上限水位に達すると貯留ブライン冷却手段３２Ａを停止する。これにより、貯留ブラインの過剰な凍結（蓄熱）は防止される。また、制御部は温度センサＳ２を介して取得した貯留ブラインの温度が予め設定された下限温度に達すると貯留ブライン冷却手段３２Ａを停止する。これにより、蓄熱槽３０には所定の温度のブラインが貯留する。尚、制御部は貯留ブラインが上限水位及び下限温度に達しない場合でも、予め設定された時間帯を超えた場合に貯留ブライン冷却手段３２Ａを停止する。
Further, the control unit operates the air pump 36a when the temperature of the storage brine obtained via the temperature sensor S2 falls within a predetermined temperature range or within a preset time period. Thereby, air bubbles are discharged from the air stirring means 36 to stir the storage brine. Thereby, the heat exchange by the storage brine heat exchange unit 26 is performed uniformly, and the temperature of the storage brine is entirely lowered. Then, when the temperature of the storage brine reaches the freezing temperature, the water in the storage brine freezes. The freezing increases the volume of the storage brine and raises the water level. The change in the water level of the storage brine is obtained by the water level obtaining means S1 and output to the control unit. When the water level of the storage brine reaches a preset upper limit water level, the control unit stops the storage brine cooling means 32A. Thereby, excessive freezing (heat storage) of the storage brine is prevented. When the temperature of the storage brine obtained via the temperature sensor S2 reaches a preset lower limit temperature, the control unit stops the storage brine cooling unit 32A. Thereby, the brine of a predetermined temperature is stored in the heat storage tank 30. In addition, even if the storage brine does not reach the upper limit water level and the lower limit temperature, the control unit stops the storage brine cooling unit 32A when the time exceeds a preset time zone.
また、これと並行して、制御部は温度センサＳ５を介して帰還配管４６を流下するブラインの温度を取得して、その温度に応じてポンプ手段４２を動作させる。尚、ポンプ手段４２は周知のインバータ制御により吐出量の調整が可能であり、制御部はブラインの温度が高い場合にはポンプ手段４２の吐出量を増大させ、ブラインの温度が低い場合にはポンプ手段４２の吐出量を減少させる。
In parallel with this, the control unit obtains the temperature of the brine flowing down the return pipe 46 via the temperature sensor S5, and operates the pump means 42 according to the temperature. The pump means 42 can adjust the discharge amount by well-known inverter control. The control unit increases the discharge amount of the pump means 42 when the temperature of the brine is high, and increases the pump amount when the temperature of the brine is low. The discharge amount of the means 42 is reduced.
また、制御部は温度センサＳ６を介して流下ブライン熱交換部２８の下流側のブラインの温度を取得して、その温度が予め設定された温度を超えた場合に流下ブライン冷却手段３２Ｂを動作させる。これにより、流下ブライン冷却手段３２Ｂの圧縮部２０ｂが動作してＣＯ２冷媒を圧縮し高温高圧状態にして吐出する。次に、この高温高圧のＣＯ２冷媒は熱交換部２１ｂにおいて外気もしくは水との熱交換により冷却し液化する。次に、このＣＯ２冷媒はドライヤ１０により内部に混入した不要な水分が除去された後、液ガス熱交換部２２ｂにてブライン熱交換部２８の熱交換で使用したＣＯ２冷媒との間で熱交換が行われ、さらに冷却する。次に、このＣＯ２冷媒は膨張部２４ｂにて断熱膨張し低温低圧の気液二相冷媒となる。次に、このＣＯ２冷媒は流下ブライン熱交換部２８を流下して帰還配管４６を流下するブラインとの間で熱交換が行われ気化する。そして、この際のＣＯ２冷媒の吸熱によりブラインの温度が低下する。この熱交換後のブラインの温度は温度センサＳ６が取得して制御部に出力する。次に、気化したＣＯ２冷媒は液ガス熱交換部２２ｂに流入し、上流側のＣＯ２冷媒（液相）との間で熱交換がなされる。次に、ＣＯ２冷媒はサクションフィルタ１２にて無用な夾雑物が除去された後、圧縮部２０ｂに吸引され、高温高圧のＣＯ２冷媒として再度吐出される。
The control unit acquires the temperature of the brine on the downstream side of the downstream brine heat exchange unit 28 via the temperature sensor S6, and operates the downstream brine cooling unit 32B when the temperature exceeds a preset temperature. . As a result, the compression section 20b of the downflow brine cooling means 32B operates to compress the CO 2 refrigerant and discharge it in a high temperature and high pressure state. Next, the high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant is cooled and liquefied by heat exchange with the outside air or water in the heat exchange section 21b. Next, the CO 2 refrigerant is removed from the CO 2 refrigerant used in the heat exchange of the brine heat exchange unit 28 in the liquid / gas heat exchange unit 22b after unnecessary moisture mixed therein is removed by the dryer 10. Heat exchange takes place and further cooling. Next, the CO 2 refrigerant is adiabatically expanded in the expansion portion 24b and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. Next, the CO 2 refrigerant flows down the downflowing brine heat exchange section 28 and exchanges heat with the brine flowing down the return pipe 46 to be vaporized. Then, the temperature of the brine decreases due to the heat absorption of the CO 2 refrigerant at this time. The temperature of the brine after the heat exchange is acquired by the temperature sensor S6 and output to the control unit. Next, the vaporized CO 2 refrigerant flows into the liquid / gas heat exchange unit 22b, and heat exchange is performed with the upstream CO 2 refrigerant (liquid phase). Next, the CO 2 refrigerant is removed by use of the suction filter 12 to remove unnecessary contaminants, then is sucked into the compression unit 20b, and is discharged again as a high-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant.
また、流下ブライン熱交換部２８で冷却されたブラインは３方弁４４を通して供給配管４０に流入し、ポンプ手段４２によって冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側に圧送される。尚、供給配管４０を流下するブラインの温度は温度センサＳ３が取得するが、夜間運転においては温度センサＳ３に基づく特別な制御は行われない。
The brine cooled in the downstream brine heat exchanger 28 flows into the supply pipe 40 through the three-way valve 44 and is pumped by the pump means 42 to the cooling loads 50A to 50C. The temperature of the brine flowing down the supply pipe 40 is acquired by the temperature sensor S3, but no special control based on the temperature sensor S3 is performed during nighttime operation.
そして、ポンプ手段４２で圧送されたブラインは最上流に位置する冷却負荷５０Ａの３方弁５４に到達する。このとき制御部は、冷却負荷５０Ａの温度センサＳ４を介して取得した庫内の温度が予め設定された温度よりも高い場合に、３方弁５４の吐出方向を熱交換器５２側とする。この場合、ブラインは熱交換器５２を流下して庫内の空気との熱交換が行われ、冷却負荷５０Ａの庫内の温度を低下させる。そして、後段の冷却負荷５０Ｂ側に流下する。また、冷却負荷５０Ａの庫内の温度が予め設定された温度よりも低い場合、制御部は冷却負荷５０Ａの冷却状態は十分であるとして３方弁５４の吐出方向をバイパス管５６側とする。この場合、ブラインは熱交換器５２を通らずにバイパス管５６を通って後段の冷却負荷５０Ｂ側に直接流下する。そして、冷却負荷５０Ｂ側に流下したブラインは、冷却負荷５０Ａと全く同様にして熱交換器５２もしくはバイパス管５６を通って冷却負荷５０Ｃ側に流下する。また、冷却負荷５０Ｃ側に流下したブラインは、同様にして熱交換器５２もしくはバイパス管５６を通って帰還配管４６に流下する。そして、流下ブライン熱交換部２８にて冷却された後、供給配管４０を介して再度冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に給される。また、制御部は温度センサＳ６を介して取得したブラインの温度が予め設定された温度以下となった場合に流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止する。これにより、過度の冷却による流下ブライン熱交換部２８内でのブラインの凍結を防止することができる。
Then, the brine pumped by the pump means 42 reaches the three-way valve 54 of the cooling load 50A located at the most upstream position. At this time, when the temperature in the refrigerator acquired via the temperature sensor S4 of the cooling load 50A is higher than a preset temperature, the control unit sets the discharge direction of the three-way valve 54 to the heat exchanger 52 side. In this case, the brine flows down the heat exchanger 52 to perform heat exchange with the air in the refrigerator, thereby lowering the temperature of the cooling load 50A in the refrigerator. Then, it flows down to the downstream cooling load 50B side. When the temperature inside the refrigerator of the cooling load 50A is lower than a preset temperature, the control unit determines that the cooling state of the cooling load 50A is sufficient and sets the discharge direction of the three-way valve 54 to the bypass pipe 56 side. In this case, the brine flows directly through the bypass pipe 56 to the cooling load 50B in the subsequent stage without passing through the heat exchanger 52. Then, the brine flowing down to the cooling load 50B flows down to the cooling load 50C through the heat exchanger 52 or the bypass pipe 56 in exactly the same manner as the cooling load 50A. The brine flowing down to the cooling load 50C flows down to the return pipe 46 through the heat exchanger 52 or the bypass pipe 56 in the same manner. Then, after being cooled in the downstream brine heat exchange unit 28, the cooling water is again supplied to the cooling of the cooling loads 50A to 50C via the supply pipe 40. When the temperature of the brine obtained via the temperature sensor S6 becomes equal to or lower than a preset temperature, the control unit stops the flowing brine cooling unit 32B. Thereby, it is possible to prevent the freezing of the brine in the downstream brine heat exchange unit 28 due to excessive cooling.
ここで、夜間では冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの負荷量が日中と比較して小さい。そして、流下ブライン冷却手段３２Ｂの各部は、夜間における冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの負荷量を補える能力に設計される。
Here, at night, the cooling load of the cooling loads 50A to 50C is smaller than that during the day. And each part of the downflow brine cooling means 32B is designed to be able to compensate for the cooling load of the cooling loads 50A to 50C at night.
次に、本発明に係る冷却システム１００の昼間運転時の動作を図２を用いて説明する。先ず、昼間運転においては貯留ブライン冷却手段３２Ａは基本的に停止する。ただし、温度センサＳ２が取得する貯留ブラインの温度が予め設定されている上限温度を超えた場合には、制御部が貯留ブライン冷却手段３２Ａを動作させ、夜間運転時と同様に貯留ブラインの冷却を行う。
Next, the operation of the daytime during operation of the engaging Ru cooling system 100 of the present invention will be described with reference to FIG. First, in the daytime operation, the storage brine cooling means 32A basically stops. However, when the temperature of the storage brine obtained by the temperature sensor S2 exceeds a preset upper limit temperature, the control unit operates the storage brine cooling means 32A to cool the storage brine as in the case of night operation. Do.
また、制御部は流下ブライン冷却手段３２Ｂ及び各３方弁５４を夜間運転時と同様に制御する。また、制御部は温度センサＳ３が取得する供給配管４０のブラインの温度に応じて３方弁４４の供給配管４０側と蓄熱槽３０側の開度を調整する。即ち、温度センサＳ３の温度が設定温度と同等もしくは低い場合、制御部は３方弁４４の供給配管４０側の開口比率を大きく、蓄熱槽３０側の開口比率が小さくなるように制御する。これにより、ブラインの供給配管４０への還流量が多くなり、蓄熱槽３０への還流量が少なくなる。この場合、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却は流下ブライン冷却手段３２Ｂ側が主体的に行う。
Further, the control unit controls the downstream brine cooling means 32B and the three-way valves 54 in the same manner as in the night operation. Further, the control unit adjusts the opening of the three-way valve 44 on the supply pipe 40 side and the heat storage tank 30 side according to the brine temperature of the supply pipe 40 acquired by the temperature sensor S3. That is, when the temperature of the temperature sensor S3 is equal to or lower than the set temperature, the control unit controls the three-way valve 44 to increase the opening ratio on the supply pipe 40 side and decrease the opening ratio on the heat storage tank 30 side. As a result, the amount of brine returned to the supply pipe 40 increases, and the amount of brine returned to the heat storage tank 30 decreases. In this case, cooling of the cooling loads 50A to 50C is mainly performed by the downstream brine cooling means 32B.
また、温度センサＳ３の温度が設定温度よりも高い場合、即ち冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの負荷量が増大し流下ブライン冷却手段３２Ｂの能力を超えた場合、制御部は３方弁４４の蓄熱槽３０側の開口比率を大きく、供給配管４０側の開口比率が小さくなるように制御する。この場合、ブラインの蓄熱槽３０への還流量が増大するとともに、供給配管４０への還流量が減少する。これにより、蓄熱槽３０から低温の貯留ブラインが供給配管４０に流入し、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に給される。また、蓄熱槽３０内に吐出されたブラインは貯留ブラインによって冷却される。これにより、流下ブライン冷却手段３２Ｂの負荷は軽減され、日中の電力消費を抑制することが可能となる。
When the temperature of the temperature sensor S3 is higher than the set temperature, that is, when the load of the cooling loads 50A to 50C increases and exceeds the capacity of the downflow brine cooling means 32B, the control unit operates the heat storage tank 30 of the three-way valve 44. The opening ratio on the supply pipe 40 side is increased and the opening ratio on the supply pipe 40 side is decreased. In this case, the amount of brine returned to the heat storage tank 30 increases, and the amount of brine returned to the supply pipe 40 decreases. Thereby, the low-temperature storage brine flows into the supply pipe 40 from the heat storage tank 30, and is supplied to the cooling of the cooling loads 50A to 50C. The brine discharged into the heat storage tank 30 is cooled by the storage brine. As a result, the load on the descending brine cooling unit 32B is reduced, and power consumption during the day can be suppressed.
次に、本発明に係る冷却システム１００の霜取り運転時の動作を図３を用いて説明する。尚、霜取り運転は冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの熱交換器５２に付着した霜を融解して除去するためのものであり、夜間運転、昼間運転を問わず予め設定された間隔で定期的に行われる。
Next, the operation during defrosting operation of the engaging Ru cooling system 100 of the present invention will be described with reference to FIG. The defrosting operation is for melting and removing frost adhering to the heat exchangers 52 of the cooling loads 50A to 50C, and is periodically performed at a preset interval regardless of night operation or day operation. .
冷却システム１００における霜取り運転では、制御部は３方弁４４の吐出方向を供給配管４０側にする。これにより、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃ側を流下するブラインの流路と、蓄熱槽３０とは分離する。また、制御部は冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの３方弁５４の吐出方向を全て熱交換器５２側とする。そして、制御部は流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止する。これにより、冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃで熱交換されたブラインは冷却されることなく全ての熱交換器５２内を循環する。そして、これを一定時間継続して行うことで熱交換器５２に付着した霜は融解し除去される。そして、規定の時間の霜取り運転が終了すると、流下ブライン冷却手段３２Ｂは前述の夜間運転もしくは昼間運転動作に復帰する。尚、貯留ブライン冷却手段３２Ａは霜取り運転時でも特別な動作は行わず、夜間運転時、昼間運転時の動作をそのまま維持する。
In the defrosting operation in the cooling system 100, the control unit sets the discharge direction of the three-way valve 44 to the supply pipe 40 side. Thereby, the flow path of the brine flowing down the cooling loads 50A to 50C and the heat storage tank 30 are separated. In addition, the control unit sets all the discharge directions of the three-way valves 54 of the cooling loads 50A to 50C to the heat exchanger 52 side. And the control part stops the downflow brine cooling means 32B. Thereby, the brine heat-exchanged by the cooling loads 50A to 50C circulates in all the heat exchangers 52 without being cooled. The frost adhered to the heat exchanger 52 is melted and removed by continuously performing this for a predetermined time. Then, when the defrosting operation for a specified time is completed, the flowing-down brine cooling unit 32B returns to the above-described night operation or daytime operation. Note that the storage brine cooling means 32A does not perform any special operation even during the defrosting operation, and maintains the operation during the nighttime operation and the daytime operation.
以上のように、本発明に係る冷却システム１００は温暖化係数の小さいＣＯ２冷媒を用いてブラインの冷却を行い、このブラインを用いて冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却を行う。これにより、温暖化係数の高い温室効果ガスの使用量を低減することができる。
As described above, cooling system 100 Ru engaged to the present invention performs a brine cooled with a smaller CO 2 refrigerant global warming potential, to cool the cooling load 50A~50C with this brine. As a result, the amount of greenhouse gas having a high global warming potential can be reduced.
また、本発明に係る冷却システム１００は、比較的電力料金が割安で且つ昼間よりも外気温度が低い夜間に貯留ブラインを高効率で冷却し蓄熱を行う。そして、昼間運転ではこの貯留ブラインの冷熱を冷却負荷５０Ａ〜５０Ｃの冷却に用いる。これにより、昼間運転における流下ブライン冷却手段３２Ｂの負荷が軽減され、日中の電力消費を抑制することができる。これにより、エネルギーコストの削減を図ることが可能な他、夜間の余剰な電力の有効活用が可能となり、省エネルギー化に貢献することができる。
In addition, the cooling system 100 according to the present invention cools the storage brine with high efficiency during the night when the electric power rate is relatively inexpensive and the outside air temperature is lower than during the day to perform heat storage. In the daytime operation, the cold heat of the storage brine is used for cooling the cooling loads 50A to 50C. Thus, the load on the downflow brine cooling means 32B during daytime operation is reduced, and daytime power consumption can be suppressed. As a result, it is possible to reduce energy costs, and also to make effective use of surplus electric power at night, thereby contributing to energy saving.
さらに、本発明に係る冷却システム１００は、流下ブライン冷却手段３２Ｂを停止して、ブラインの循環により熱交換器５２の霜取りを行う。これにより、さらなるエネルギーコストの削減と省エネルギー化を図ることができる。
Further, the cooling system 100 according to the present invention stops the downflow brine cooling means 32B and performs defrosting of the heat exchanger 52 by circulation of the brine. This can further reduce energy costs and save energy.
尚、本例で示した蓄熱装置８０、蓄熱槽３０、冷却システム１００の各部の構成、機構、形状、寸法、配管経路、動作等は一例であるから、本例に限定される訳ではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
The configuration, mechanism, shape, dimensions, piping path, operation, and the like of each part of the heat storage device 80, the heat storage tank 30, and the cooling system 100 shown in this example are merely examples, and are not limited to this example. The present invention can be modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
２０ａ 圧縮部
２０ｂ （第２の）圧縮部
２１ａ 熱交換部
２１ｂ （第２の）熱交換部
２４ａ 膨張部
２４ｂ （第２の）膨張部
２６ 貯留ブライン熱交換部
２８ 流下ブライン熱交換部
３０ 蓄熱槽
３２Ａ 貯留ブライン冷却手段
３２Ｂ 流下ブライン冷却手段
３６ エア攪拌手段
４０ 供給配管
４２ ポンプ手段
４４ ３方弁
５０Ａ〜５０Ｃ 冷却負荷
８０ 蓄熱装置
１００ 冷却システム
20a compression unit
20b (second) compression unit
21a Heat exchange unit
21b (Second) heat exchange unit
24a expansion part
24b (second) expansion section
26 Storage brine heat exchange unit
28 Downstream brine heat exchanger
30 thermal storage tank
32A storage brine cooling means
32B Downflow brine cooling means
36 Air stirring means
40 Supply piping
42 Pumping means
44 Three-way valve
50A-50C Cooling load
80 Heat storage device
100 cooling system
