JP2549208B2 - 氷蓄熱装置 - Google Patents

氷蓄熱装置

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JP2549208B2
JP2549208B2 JP3001747A JP174791A JP2549208B2 JP 2549208 B2 JP2549208 B2 JP 2549208B2 JP 3001747 A JP3001747 A JP 3001747A JP 174791 A JP174791 A JP 174791A JP 2549208 B2 JP2549208 B2 JP 2549208B2
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裕 渡邊
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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Description

【発明の詳細な説明】[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてビルなどの空
調(特に冷房)に使用される氷蓄熱装置を有する熱供給
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、工業プラントやビルなどに見られ
る空調を主目的とする熱供給システムでは、特に夏場の
冷房に対応して氷蓄熱装置を備える提案が増加しつつあ
る。これは、夜間に冷凍機にて氷を製造し、昼間の冷房
需要時にこの氷を溶かして冷熱を取出することにより、
夜間の割引き電力料金を活用すると共に、昼間の冷房用
の冷熱を製造する冷凍機(あるいはヒ―トポンプ。どち
らも原理・構成は全く同じ故以下冷凍機と称する)の容
量を低減させ設備負担を軽減させる等を目的としてい
る。この様な冷房空調に使用される氷蓄熱装置には各種
方式の提案がある。
【0003】これらの方式を大別すればスタテック方式
とダイナミック方式に分けられる。いずれの方式に於い
ても氷蓄熱水槽と製氷用の冷凍機はセットとして構成さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の方式の場
合、製氷用の冷凍機により氷蓄熱水槽に氷でなく冷水を
製造貯蔵したり、他の冷水用水槽に氷を製造して氷蓄熱
水槽とするフレキシブルな運転はできない。本発明はこ
の様に従来の氷蓄熱装置では成し得なかったフレキシブ
ルな運転モ―ドを高効率に達成させ熱供給プラントの総
合効率を高めると共に設備の効率運用を可能ならしめる
ことを目的としている。 [発明の構成]
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明においては、氷蓄熱水槽内にシャ―ベット状の
氷を形成させる為に、冷凍機でマイナス10℃程度に冷却
された非水溶性でかつ比重が1以上の冷却媒体を媒体循
環ポンプにて氷蓄熱水槽に導き噴出装置から噴出させ、
水との直接接触による熱交換を発生させ、これによりほ
ぼ0℃のシャ―ベット状態の氷の形成を行う製氷方式を
採用した氷蓄熱装置において、別置きの冷凍機にて冷却
された非水溶性でかつ比重が1以上の冷却媒体を氷蓄熱
水槽以外の冷水蓄熱水槽へ導く配管を設置すると共に、
この冷水蓄熱水槽へ冷却媒体を供給する際に冷凍機によ
る冷却媒体の製造温度をマイナス5℃程度まで上昇させ
る冷凍機温度設定変更機能を備えた構成とする。
【0006】
【作用】通常、冷水蓄熱水槽の水を冷却する為には専用
の冷凍機(冷水用蓄熱水槽は冬期には暖房用の温水蓄熱
水槽を兼ねることが多く冷水と温水製造を兼用する場合
はダブルバンドルヒ―トポンプを使用)が使用される。
【0007】また、氷蓄熱水槽および冷水蓄熱水槽への
氷および冷水の製造・貯蔵は夜間電力を使用して行われ
る。これに対して、昼間の冷房空調時には蓄熱水槽から
冷熱を取出し使用するが、十分な蓄熱容量を確保する事
は現状の都市部熱供給プラントの制約から困難な為、昼
間には冷水製造用冷凍機を冷水製造の為追加運転するこ
とになる。
【0008】昼間、氷蓄熱用の製氷用冷凍機は停止状態
であり、負荷の予想外の上昇に際しては、冷水製造用冷
凍機と同時に製氷用冷凍機を運転してやれば冷水製造用
冷凍機の容量を増大するのと同様な効果がある。
【0009】すなわち、冷水製造用冷凍機にて非水溶性
でかつ比重が1以上の冷却媒体をマイナス5℃程度に冷
却し水による蓄熱水槽に供給し直接接触によって冷却を
実施する。冷水製造用冷凍機に冷却媒体が流入しない様
に、互いの取水口を分離して設置する。
【0010】非水溶性でかつ比重が1以上の冷却媒体を
循環する冷水製造用冷凍機の取水口は水槽底面の最も低
い位置に設置する必要が有る。これに対し、製氷用冷凍
機の取水口は蓄熱水槽の側面等に設置して冷却媒体の吸
込みが起きにくい位置に設置する。仮に、冷却媒体が冷
水製造用冷凍機に流れ込んだとしても性能上問題とはな
らない。
【0011】この様に氷蓄熱に使用する製氷用冷凍機を
冷水製造用冷凍機と同時に運転するので冷水製造用冷凍
機の冷却容量を増大するのと同様の効果をシステムに与
える事が可能となる。
【0012】
【実施例】次に本発明の一実施例を図1を用いて説明す
る。
【0013】本氷蓄熱システムを有する熱供給プラント
の主要構成機器は氷蓄熱水槽1、冷水(または温水)蓄
熱水槽7、氷蓄熱用冷凍機3、冷水(あるいは温水)製
造用冷凍機(ヒ―トポンプ)9、需要家への熱媒体であ
る冷水(あるいは温水)を供給するポンプを主体とする
送水機構11および配管系統12等である。
【0014】夜間の電力を活用して、氷蓄熱用冷凍機3
は氷蓄熱水槽1内にマイナス10℃程度まで冷却した非水
溶性でかつ比重が1以上の冷却媒体4を媒体循環ポンプ
5を介して圧送する。この時、氷蓄熱用冷凍機3は製氷
運転である。
【0015】水10は低温の冷却媒体4と接触し冷却さ
れ、一部が微細な氷2に変化する。微細な氷2は密度が
周囲の水10より小さい為、上昇し氷蓄熱水槽1の上部に
シャ―ベット状であたかも雲の如く集積する。一方、水
10を冷却した冷却媒体4は密度が周囲の水10より大きい
為、下降し氷蓄熱水槽1の底部に分離集積される。底部
に分離集積された冷却媒体4は底部の取水口より再度、
氷蓄熱用冷凍機3に送られ冷却され循環する。
【0016】昼間、蓄熱水槽からの冷熱の取出しが終了
したり、計画的取水の為に冷凍機9をクロ―ズド運転す
る場合等でさらに蓄熱水槽7に冷水を製造したい場合に
は、氷蓄熱用冷凍機3から供給される冷却媒体4を氷蓄
熱水槽1ではなく蓄熱水槽7に供給するように送水系統
を切替える。
【0017】蓄熱水槽7への冷却媒体4の注入は、製氷
運転時とは異なり上部からの散布方式によって行う。散
布された冷却媒体4は周囲の水10の中を沈澱し蓄熱水槽
7の底部の取水口から再度氷蓄熱用冷凍機3に還流す
る。この様に蓄熱水槽7に冷水を製造する運転では冷凍
機3の作動温度を変化させ冷凍機の効率改善を実施する
ことが効果的である。本実施例では図示しないインバ―
タ制御装置により冷凍機3に用いられている圧縮機のモ
―タ回転数を制御することによって、温度制御を実施し
たが、圧縮機によっては圧縮比を容易に変えられるもの
も有るので、その場合にはその限りでは無い。
【0018】この様に、氷蓄熱用の冷凍機3を循環する
冷却媒体4を氷蓄熱水槽1および冷水蓄熱水槽7にも切
替え供給出来る配管構成および各水槽の形状としたの
で、氷蓄熱用の冷凍機3を冷水の製造にも利用出来るこ
とになる。
【0019】即ち、主に昼間、冷水製造用の冷凍機9が
クロ―ズド運転をしていたり、冷水蓄熱水槽7の蓄熱水
温が上昇している等で、これを冷却したい様な場合に氷
蓄熱用の冷凍機3を冷水製造の補助冷凍機として利用で
きる為、冷水製造用の冷凍機9の容量を増大するのと同
等の効果を有する事になる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明の氷蓄熱装置
は、非水溶性でかつ比重が1以上の冷却媒体を氷蓄熱用
の冷凍機にてマイナス10℃程度まで冷却し、これを氷蓄
熱水槽の底部から上方に向かって噴出する事によって周
囲の水と冷却媒体を直接接触させ、水の一部を微細な氷
の粒に変える製氷手法を用いる氷蓄熱装置を併用する熱
供給システムにおいて、冷却媒体を氷蓄熱水槽だけでは
なく冷水による蓄熱を目的とする蓄熱水槽にも供給する
ことが可能な構成としたので、従来、冷水製造には利用
出来なかった氷蓄熱用の冷凍機を冷水製造にも活用する
ことが可能となり、熱供給システムの熱源機器の容量ア
ップと同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による氷蓄熱装置を有する熱供給システ
ムの構成を示す概略図
【符号の説明】
1…氷蓄熱水槽 2…シャ―ベット
状の氷 3…製氷用冷凍機 4…冷却媒体(ク
ラスレ―ト) 5…媒体循環ポンプ 6…噴出装置 7…冷水蓄熱水槽 8…冷水製造配管 9…冷水製造用冷凍機 10…水 11…送水機構 12…配管系統 13…媒体配管

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷房用蓄熱媒体として氷を用いる氷蓄熱
    装置であって、別置きの冷凍装置により蓄熱水槽内に0
    ℃以下に冷却された非水溶性でかつ比重が1以上の冷却
    媒体を供給し、水との直接接触により水を微細な氷粒に
    する製氷手段を有する氷蓄熱装置に於いて、非水溶性で
    かつ比重が1以上の冷却媒体を別の氷以外の蓄熱水槽に
    供給可能とする配管を設置すると共に、冷凍装置の温度
    設定変更機能を有することを特徴とする氷蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 非水溶性でかつ比重が1以上の冷却媒体
    としてフッ素系不活性液体を用いたことを特徴とする請
    求項1記載の氷蓄熱装置。
  3. 【請求項3】 氷および冷水の蓄熱水槽の底部に傾斜を
    与え、下部に沈降する非水溶性でかつ比重が1以上の冷
    却媒体を少なくとも1か所の集液部に集めることを特徴
    とする請求項1又は請求項2に記載の氷蓄熱装置。
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JP7372166B2 (ja) * 2020-02-03 2023-10-31 山梨県 水素供給システムおよび統合型熱コントロールシステム

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