JP2713766B2 - 蓄冷熱装置の容量制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蓄冷熱装置の容量制御方法およびその装置
に係り、特に、温度差蓄熱システムの蓄冷熱装置におけ
る溶液散布量可変による省エネルギー容量制御に好適な
蓄冷熱装置の容量制御方法およびその装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来の温度差蓄熱システムは、例えば、特開昭62−21
8773号公報に記載されているように、圧縮式冷凍サイク
ルと、この圧縮式冷凍サイクルの第１熱交換器と熱の授
受を行なう溶液を収容した第１の部屋と、第２熱交換器
と熱の授受を行う溶液を収容した第２の部屋とを有し、
これら第1,第２の部屋とは溶液中に含まれている冷媒の
蒸気を通す蒸気通路によって連絡されており、前記第１
熱交換器，第２熱交換器によって、第１および第２の部
屋のいずれか一方の部屋の溶液を加熱濃縮し、蒸発した
冷媒蒸気を蒸気通路を介して他方の部屋に導入し、他方
の部屋で液化させ、第1,第２の部屋の溶液に濃度差を生
じさせて熱を蓄えるものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、濃度差蓄熱システム全体の系統につ
いて開示されているが、容量制御の方式については何ら
記載されていなかった。

上記特開昭62−218773号公報記載の技術では、第1,第
２の部屋における、例えば第２の部屋に設けた第２熱交
換コイルを流通する冷水側（例えば空調設備へ供給する
冷水の系統で負荷側に当る）、すなわち温度差蓄熱シス
テムにおける二次側に何らかの調整装置を設置する程度
のことしか行われていなかった。

本発明は、蒸気従来技術における課題を解決するため
になされたもので、溶液を加熱濃縮する部屋およびその
部屋側の溶液散布循環系（これらを溶液側という）、す
なわち温度差蓄熱システムの一次側に容量制御手段を設
け、無駄なエネルギー放出を最小限にする蓄冷熱装置の
容量制御方法およびその装置を提供することを、その目
的とするものである。

なお、ここでシステムの二次側とは、第1,第２の熱交
換コイルの管内側をいう。つまり蓄熱装置側から伝熱管
を通してある熱量をもらい、設備側の空調機器（負荷
側）へ冷水または冷却水として供給するものであるか
ら、蓄冷熱装置から見ると、第1,第２の熱交換コイルの
管内を流れる流体は熱交換とする相手となり、したがっ
て二次側と称している。

これに対し前記の第1,第２の熱交換コイルの管内側以
外の蓄冷熱装置を一次側と称している。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る蓄冷熱装置
の容量制御装置の構成は、内部に、冷媒、吸収剤、また
はこれらを混合した溶液が注入されている密閉容器状の
第１および第２の部屋と、これら第１および第２の部屋
同士を連絡する蒸気通路と、第１の部屋内に設置された
第１熱交換器および第２の部屋内に設置された第２熱交
換器と、第１および第２の熱交換器に連結された圧縮機
と、第１および第２の部屋にそれぞれ別々に設置された
散布装置ならびに熱媒体流通伝熱管とを備え、前記第１
熱交換器，第２熱交換器によって、第１および第２の部
屋のいずれか一方の部屋の溶液を加熱濃縮し、蒸発した
冷媒蒸気を蒸気通路を介して他方の部屋に導入して他方
の部屋で液化させ、第1,第２の部屋の溶液に濃度差を生
じさせて熱を蓄えるように制御回路を構成した蓄冷熱装
置の制御装置において、負荷側に冷水温度検知手段を設
け、前記溶液を加熱濃縮する部屋の側の溶液散布装置を
構成する溶液配管系に、溶液ポンプと、この溶液ポンプ
の吐出圧力を検知する圧力検知手段からの信号で前記溶
液ポンプの回転数を制御する回転数制御装置と、前記冷
水温度検知手段が検知する負荷変動に対応して溶液量を
変化せしめる流量調整バルブとを備えたものである。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る蓄冷
熱装置の容量制御方法の構成は、 内部に、冷媒、吸収剤、またはこれらを混合した溶液
が注入されている密閉容器状の第１および第２の部屋
と、これら第１および第２の部屋同士を連絡する蒸気通
路と、第１の部屋内に設置された第１熱交換器および第
２の部屋内に設置された第２熱交換器と、第１および第
２の熱交換器に連結された圧縮機と、第１および第２の
部屋にそれぞれ別々に設置された散布装置ならびに熱媒
体流通伝熱管とを備え、第１熱交換器および第２熱交換
器の一方の熱交換器に圧縮機で圧縮された冷媒蒸気を循
環させ、他方の熱交換器に冷却媒体としての一方の熱交
換器を出た後の冷媒液を循環させて、一方の熱交換器で
は、部屋内の溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させて溶液
を濃縮し、この溶液の吸収能力を高くし、他方の熱交換
器では、一方の熱交換器で発生した冷媒蒸気を冷却液化
させて、部屋内の溶液の濃度を稀薄にし、この溶液の蒸
発能力を高くし、熱エネルギを蓄熱する蓄冷熱装置の容
量制御方法において、 溶液を濃縮する部屋の側の溶液散布装置を構成する溶
液配管系に、回転数制御装置を具備した溶液ポンプと流
量調整バルブとを備え、負荷側に冷水温度検知手段を設
け、その検知した負荷に応じて溶液の流量調整バルブを
開閉するとともに、前記流量調整バルブの開閉にともな
う前記溶液ポンプの吐出圧力の変動を圧力検知手段によ
り検知し、当該吐出圧力を一定となるように前記溶液ポ
ンプを回転数制御するものである。

［作用］ 上記技術的手段による働き、特に容量制御方法は次の
とおりである。

本発明の容量制御方法は、まず負荷変動を検知した冷
水温度検出端が、負荷変動の大きさに応じて、溶液ライ
ンに設置された流量調整バルブに開閉信号を送る。それ
によって、流量調整バルブは開閉を行う。これにともな
いバルブ一次側圧力が上昇するが、溶液ポンプに取り付
けられた回転数制御装置が働いて圧力が一定となり、省
エネ容量制御を行うことができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

図面は、本発明の一実施例に係る蓄冷熱装置の系統図
である。

図に示す圧縮式冷凍サイクルは、ターボ形，スクリュ
ー形，往復形のいずれかの圧縮機１、この圧縮機１に結
合された圧縮機１のロータを駆動する駆動機２、前記圧
縮機１のガス出入口1_i,1_oに連結された四方切換え弁
３、この四方切換え弁３に連結された第１熱交換器４お
よび第２熱交換器５、これら第1,第２の熱交換器4,5間
に設置された空冷熱交換器６、これら圧縮機１、四方切
換弁３、第1,第２熱交換器4,5および空冷熱交換器６を
互いに作動的に連結する配管7,8,9,10,11,12,13,14,15,
16、配管9,10,11,12,13,15,16の途中に具備された弁17,
18,19,20,21,22から構成されている。

前記第1,第２の熱交換器4,5は、密閉状の容器23に納
められている。この密閉容器23は、第1,第２の部屋23A,
23Bに断熱壁である区画壁24によって区画され、内部に
は、吸収液と冷媒液たとえば臭化リチウムと水，エチレ
ングリコールとフレオンの混合液（以下単に溶液とい
う）が注入されている。区画壁24の上方側には、画室23
Aと23Bとを連通する開口25が形成されている。開口25に
は必要に応じ冷媒蒸気中の液滴を分離するためのエリミ
ネータなどの気液分離素子を配置する。

第1,第２の部屋23A,23B内の上方部に熱媒体流通電熱
管に係る第1,第２熱交換コイル26,27が配設されてい
る。

また、第1,第２の部屋23A,23Bの底部に、それぞれタ
ンク28,29と吸込管を連結した溶液ポンプ30,冷媒ポンプ
31が配設されている。

第1,第２熱交換コイル26,27の上部には溶液スプレー
ノズル32A,冷媒スプレーノズル32Bが設けられ、前記溶
液ポンプ30,冷媒ポンプ31の吐出側とを結ぶ配管33,34と
で第1,第２の散布装置35,36が構成されている。

第１熱交換コイル26には、熱媒体に係る、例えば冷却
水が流通し、この冷却水系に冷却水ポンプ37、空気熱交
換器38が装備されている。また、第２熱交換コイル27に
は、熱媒体に係る、例えば冷水が流通し、この冷水系に
冷水ポンプ39が装備されている。40は、例えば空調設備
等の負荷を示している。

41は、負荷40の負荷変動を検知する冷水温度検出端、
42は、溶液ラインに係る配管33に具備された流量調整バ
ルブで、この流量調整バルブ42は冷水温度検出端41の検
出する負荷変動に応じてバルブ開度を調整するものであ
る。

また、前記溶液ポンプ30は、圧力検出端43からの信号
で回転数を可変できる回転数制御装置44を装備してい
る。

次に動作を説明する。

蓄冷熱運転： 弁17,18,19,20を開（弁18または弁19を小開として膨
張弁として機能させる）、弁22,21を閉、四方切換弁３
の連通方向が実線矢印Ａとなるようにする。また、第１
の部屋23Aには溶液が注入されている。

圧縮機１による圧縮によって冷媒蒸気（一般にはフロ
ン系）は高温高圧となり、配管8,四方切換弁3,配管9,弁
17を経て第１熱交換器４に流れ、ここを流れる間に第１
の部屋23A内の溶液を加熱し、溶液から冷媒を蒸発さ
せ、溶液の吸収液濃度を高くする。溶液を加熱した結
果、第１熱交換器４の冷媒は液化し、配管10,弁18,空冷
熱交換器6,配管11,配管12,弁19を経由し、弁18または弁
19にて減圧されて第２熱交換器５に流入する。

この冷媒液は、第２熱交換器５内で蒸発し、周囲（第
２の部屋23B）から蒸発潜熱を奪い、第１の部屋23Aで蒸
発し開口25を通って流れ込んでくる第２の部屋23B内の
冷媒蒸気を液化させタンク29に溜める。第２熱交換器５
内で蒸発した冷媒蒸気は、配管13,弁20,配管14,四方切
換弁3,配管７を経由して圧縮機１に戻り、再び圧縮機１
で圧縮される。

上述の過程において、第１の部屋23A内の溶液は、タ
ンク28を経て溶液ポンプ30により加圧され、配管38、第
１の散布装置35を経由し、溶液スプレーノズル32Aから
散布され、第１熱交換器４を加熱することもできる。こ
のとき、流量調整バルブ42は全開とし、単位時間当りの
蓄熱量が最大となるようにする。

上述の動作を継続する間に、第１の部屋23A内の溶液
は濃縮され、吸収液濃度がより高くなり、第２の部屋23
Bには、第１の部屋23Aで蒸発させられた冷媒蒸気を凝縮
させた冷媒液が溜められる。これによって、第１の部屋
23A内の溶液は吸入能力が大きくなりこれに冷媒蒸気を
吸収させれば吸収熱を発生する状態、言い換えれば、蓄
熱していることになる。また、第２の部屋23Bの冷媒液
は、液の状態にあるから蒸発する能力を有しており、そ
のため、蒸発の際の蒸発潜熱に相当する冷力を貯えてい
る、すなわち蓄冷していることになる。

蓄冷熱取り出し運転： 前述の運転で行なった蓄冷熱を取り出す場合、第1,第
２の散布装置35,36を運転し、第1,第２熱交換コイル26,
27に熱媒体（冷却水，冷水）を循環させる。このとき、
冷凍機は停止しておく。もし、蓄冷熱だけでは熱量が不
足するような場合には、冷凍機を運転しながら蓄冷熱を
取り出すようにすることもできる。

第２の部屋23Bの冷媒液は、タンク29を経て冷媒ポン
プ31によって冷媒スプレーノズル32Bから第２熱交換コ
イル27に散布されて蒸発する。

冷媒が蒸発する際、第２熱交換コイル27内を流通する
冷水から蒸発潜熱を奪い冷水を冷やす。これによって冷
力が取り出せる。第２の部屋23Bに蒸発した冷媒蒸気は
開口25を通って第１の部屋23Aに流れ込む。

また、第１の部屋23A内の吸収液濃度の高い溶液は、
溶液ポンプ30によって溶液スプレーノズル32Aから第１
熱交換コイル26に散布され、第２の部屋23Bで蒸発した
冷媒蒸気を吸収する。

第１熱交換コイル26内を通る冷却水は、吸収の際に発
生する吸収熱によって加熱され温度が上昇する。これに
よって蓄熱された熱が取り出せる。

次に、冷却取り出し量可変運転を説明する。

まず、冷力を空調設備用と考え負荷40とする。

負荷40の冷水出口部に取り付けられた冷水温度検出端
41により負荷状態を検知し、負荷に応じて溶液の流量調
整バルブ42を開閉し、溶液スプレーノズル32Aからの溶
液散布量を変化させ、第１の部屋23Aでの冷媒蒸気の溶
液への吸収量を変えて容量を制御する。ここで、溶液の
流量調整バルブ42を開閉することにより溶液ポンプ30の
吐出圧力が変動するが、このとき、溶液ポンプ30の吐出
部の圧力検出端にて吐出圧力が一定になるよう、回転数
制御装置44を用いて溶液ポンプ30を回転数制御する。

上記の如くすることによって、無駄なポンプ動力を省
き、また、吐出圧力の制御により高位置への溶液の安定
供給にも大きく寄与する。

また、上記方法は、蓄熱にも利用することができる。

本実施例によれば、溶液の流量調整バルブの開度調整
により、溶液ラインにおける負荷に応じた溶液量を制御
するだけでなく、同時に溶液ポンプの回転数をも制御す
るので、運転動力の効率的運用が可能である。

また、溶液スプレーノズルへの溶液供給圧力を一定に
保てるため、ノズルの特性を有効に利用できる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、溶液を
加熱濃縮する部屋およびその部屋側の溶液散布循環系
（溶液側）、すなわち温度差蓄熱システムの一次側に容
量制御手段を設け、無駄なエネルギー放出を最小限にす
る蓄冷熱装置の容量制御方法およびその装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例に係る蓄冷熱装置の系統図で
ある。 １……圧縮機、４……第１熱交換器、５……第２熱交換
器、23A……第１の部屋、23B……第２の部屋、24……区
画壁、25……開口、26……第１熱交換コイル、27……第
２熱交換コイル、30……溶液ポンプ、31……冷媒ポン
プ、35……第１の散布装置、36……第２の散布装置、40
……負荷、41……冷水温度検出端、42……流量調整バル
ブ、43……圧力検出端、44……回転数制御装置。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に、冷媒、吸収剤、またはこれらを混
   合した溶液が注入されている密閉容器状の第１および第
   ２の部屋と、これら第１および第２の部屋同士を連絡す
   る蒸気通路と、第１の部屋内に設置された第１熱交換器
   および第２の部屋内に設置された第２熱交換器と、第１
   および第２の熱交換器に連結された圧縮機と、第１およ
   び第２の部屋にそれぞれ別々に設置された散布装置なら
   びに熱媒体流通伝熱管とを備え、 前記第１熱交換器，第２熱交換器によって、第１および
   第２の部屋のいずれか一方の部屋の溶液を加熱濃縮し、
   蒸発した冷媒蒸気を蒸気通路を介して他方の部屋に導入
   して他方の部屋で液化させ、第1,第２の部屋の溶液に濃
   度差を生じさせて熱を蓄えるように制御回路を構成した
   蓄冷熱装置の制御装置において、 負荷側に冷水温度検知手段を設け、 前記溶液を加熱濃縮する部屋の側の溶液散布装置を構成
   する溶液配管系に、 溶液ポンプと、この溶液ポンプの吐出圧力を検知する圧
   力検知手段からの信号で前記溶液ポンプの回転数を制御
   する回転数制御装置と、 前記冷水温度検知手段が検知する負荷変動に対応して溶
   液量を変化せしめる流量調整バルブとを 備えたことを特徴とする蓄冷熱装置の容量制御装置。
2. 【請求項２】内部に、冷媒、吸収剤、またはこれらを混
   合した溶液が注入されている密閉容器状の第１および第
   ２の部屋と、これら第１および第２の部屋同士を連絡す
   る蒸気通路と、第１の部屋内に設置された第１熱交換器
   および第２の部屋内に設置された第２熱交換器と、第１
   および第２の熱交換器に連結された圧縮機と、第１およ
   び第２の部屋にそれぞれ別々に設置された散布装置なら
   びに熱媒体流通伝熱管とを備え、 第１熱交換器および第２熱交換器の一方の熱交換器に圧
   縮機で圧縮された冷媒蒸気を循環させ、他方の熱交換器
   に冷却媒体としての一方の熱交換器を出た後の冷媒液を
   循環させて、一方の熱交換器では、部屋内の溶液を加熱
   して冷媒蒸気を発生させて溶液を濃縮し、この溶液の吸
   収能力を高くし、他方の熱交換器では、一方の熱交換器
   で発生した冷媒蒸気を冷却液化させて、部屋内の溶液の
   濃度を稀薄にし、この溶液の蒸発能力を高くし、熱エネ
   ルギを蓄熱する蓄冷熱装置の容量制御方法において、 溶液を濃縮する部屋の側の溶液散布装置を構成する溶液
   配管系に、回転数制御装置を具備した溶液ポンプと流量
   調整バルブとを備え、 負荷側に冷水温度検知手段を設け、その検知した負荷に
   応じて溶液の流量調整バルブを開閉するとともに、 前記流量調整バルブの開閉にともなう前記溶液ポンプの
   吐出圧力の変動を圧力検知手段により検知し、当該吐出
   圧力を一定となるように前記溶液ポンプを回転数制御す
   ることを特徴とする蓄冷熱装置の容量制御方法。
3. 【請求項３】内部に、冷媒、吸収剤、またはこれらを混
   合した溶液が注入されている密閉容器状の第１および第
   ２の部屋と、これら第１および第２の部屋同士を連絡す
   る蒸気通路と、第１の部屋内に設置された第１熱交換器
   および第２の部屋内に設置された第２熱交換器と、第１
   および第２の熱交換器に連結された圧縮機と、第１およ
   び第２の部屋にそれぞれ別々に設置された散布装置なら
   びに熱媒体流通電熱管とを備え、 第１熱交換器および第２熱交換器の一方の熱交換器に圧
   縮機で圧縮された冷媒蒸気を循環させ、他方の熱交換器
   に冷却媒体として一方の熱交換器を出た後の冷媒液を循
   環させて、一方の熱交換器では、部屋内の溶液を加熱し
   て冷媒蒸気を発生させて溶液を濃縮し、この溶液の吸収
   能力を高くし、他方の熱交換器では、一方の熱交換器で
   発生した冷媒蒸気を冷却液化させて、部屋内の溶液の濃
   度を稀薄にし、この溶液の蒸発能力を高くし、熱エネル
   ギを蓄熱する蓄冷熱装置の容量制御方法において、 溶液を濃縮する部屋の側の溶液散布装置を構成する溶液
   配管系に、回転数制御装置を具備した溶液ポンプと流量
   調整バルブとを備え、 前記流量調整バルブを全開とし、 前記溶液ポンプにより、溶液散布装置を介して溶液を熱
   交換器に散布して、溶液を濃縮する部屋における溶液の
   加熱濃縮を行うことを特徴とする蓄冷熱装置の容量制御
   方法。