JP2862946B2 - Heat storage type air conditioning cooling method - Google Patents

Heat storage type air conditioning cooling method

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JP2862946B2
JP2862946B2 JP9473590A JP9473590A JP2862946B2 JP 2862946 B2 JP2862946 B2 JP 2862946B2 JP 9473590 A JP9473590 A JP 9473590A JP 9473590 A JP9473590 A JP 9473590A JP 2862946 B2 JP2862946 B2 JP 2862946B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、鋼管杭を蓄熱槽に用いた蓄熱式空調冷房方
法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a regenerative air conditioning / cooling method using a steel pipe pile as a heat storage tank.

[従来の技術] 電力の需要と供給のバランスは昼間と夜間では大きな
差がある。特に、この差は冷房を使用する夏期に顕著に
現れる。そこで、電力各社は、夜間に冷房に必要なエネ
ルギーを貯えて、これを昼間の冷房に用いる蓄熱システ
ムの普及に務めている。そして、電力各社は、自ら蓄熱
システムの研究開発を行っている。
[Prior Art] The balance between the demand and supply of power has a great difference between daytime and nighttime. In particular, this difference is remarkable in summer when air conditioning is used. Therefore, electric power companies are working to spread a heat storage system that stores energy required for cooling at night and uses the energy for cooling during the day. Electric power companies are conducting R & D on thermal storage systems.

従来の蓄熱システムは、水の温度差を利用した水蓄熱
システムが主流である。しかし、水蓄熱システムは、水
を貯えるための巨大な蓄熱槽が必要等の問題がある。
As a conventional heat storage system, a water heat storage system using a temperature difference of water is mainly used. However, the water heat storage system has a problem in that a huge heat storage tank for storing water is required.

一方、近年では、氷の融解潜熱を利用した氷蓄熱シス
テムが使用されている。氷蓄熱システムに用いられる蓄
熱槽は、水蓄熱の蓄熱槽に比べて1/10程度の容積であ
り、非常に小さい。したがって、氷蓄熱システムは、小
さいスペースに適用できるので、水蓄熱システムに代っ
て主流になりつつある。
On the other hand, in recent years, an ice heat storage system using latent heat of melting of ice has been used. The heat storage tank used for the ice heat storage system is about 1/10 the volume of the water storage tank for water heat storage, and is very small. Therefore, the ice heat storage system is becoming mainstream instead of the water heat storage system because it can be applied to a small space.

氷蓄熱システムは、スタティック型(アイスオンコイ
ル型)とダイナミック型(リキッドアイス型)に大別で
きる。スタティック型は、蓄熱槽に設置された製氷管内
に冷凍機からの冷媒(一般に、フロンあるいはブライ
ン)を流して、管表面に氷を成長させるものである。代
表的なスタティック型システムには、冷凍機の冷媒を直
接製氷管に流して、製氷管の表面に氷を作る直膨式、一
旦、冷凍機で二次冷媒(ブライン等)を冷却し、その
後、直膨式と同様にして氷を作るブライン式、ヒートパ
イプ式等がある。
Ice heat storage systems can be broadly classified into a static type (ice-on-coil type) and a dynamic type (liquid ice type). In the static type, a refrigerant (generally, chlorofluorocarbon or brine) from a refrigerator is caused to flow through an ice-making tube installed in a heat storage tank to grow ice on the surface of the tube. A typical static type system is a direct expansion type in which the refrigerant of a refrigerator is directly flowed into an ice-making tube, and ice is formed on the surface of the ice-making tube. There are a brine type, a heat pipe type, and the like for making ice in the same manner as the direct expansion type.

一方、ダイナミック型は、製氷装置で別途に氷を作
り、これを蓄熱槽で貯蔵するものである。代表的なダイ
ナミック型システムには、製氷装置でシャーベット状の
氷を作り、これを蓄熱槽に貯えるシャーベット式や、製
氷板で薄い板状の氷を生長させ、これを氷片に破砕して
蓄熱槽に貯えるハーベスト式、濃度の薄いブラインを冷
却して、ブライン中の水を粒子状の氷にするもの等があ
る。
On the other hand, in the dynamic type, ice is separately made by an ice making device and stored in a heat storage tank. A typical dynamic type system is a sherbet type ice made by an ice making device and stored in a heat storage tank, or a thin plate of ice is grown on an ice making plate and crushed into ice chips to store heat. There are a harvest type that stores in a tank, a method that cools brine with low concentration, and turns water in the brine into particulate ice.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、スタティック型では、製氷管を蓄熱槽
に設置するので、製氷管を蓄熱槽の形状に合わせる必要
がある。このため、製氷管は、蓄熱槽底部から上層部の
方向にコイル状に巻き上げた形状のものか、複数本の直
管状のパイプを蓄熱槽の鉛直方向に配列した形状のもの
か、いずれかのものになる。このような形状の製氷管を
使用すると、製氷管に供給された冷媒は、製氷管の冷媒
供給口付近では盛んに氷を生長させる。しかし、冷媒
は、製氷管内を通流するに従い、温度が上昇する。この
ため、製氷管の冷媒排出口付近は、冷媒供給口付近より
も氷が生長しない。したがって、氷は、製氷管の全長に
わたって均一に得られない。この結果、氷の融解時、い
わゆる冷房運転時で次のような問題が起こる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the static type, since the ice making tube is installed in the heat storage tank, it is necessary to match the shape of the ice making tube to the heat storage tank. For this reason, the ice-making tube has a shape of a coil wound in the direction of the upper layer from the bottom of the heat storage tank, or a shape in which a plurality of straight pipes are arranged in the vertical direction of the heat storage tank. Become something. When an ice-making tube having such a shape is used, the refrigerant supplied to the ice-making tube vigorously grows ice near the refrigerant supply port of the ice-making tube. However, the temperature of the refrigerant increases as it flows through the ice-making tube. For this reason, ice does not grow near the refrigerant discharge port of the ice making tube than near the refrigerant supply port. Therefore, ice is not obtained uniformly over the entire length of the ice making tube. As a result, the following problem occurs during melting of ice, that is, during cooling operation.

通常、冷房運転は、まず、蓄熱槽の未凍結部分の水を
ポンプで取りだす。この水の持つ冷熱を負荷側で消費す
る。次に、冷熱を奪われた水を再び蓄熱槽に戻す。次い
で、蓄熱槽に戻った水の水温上昇分の氷を溶かす。そこ
で、製氷管の全長に均一に氷が得られていない場合は、
製氷管の冷媒供給口付近では氷の生長が著しい。この氷
は、氷塊となる。氷塊は、蓄熱槽内の水と接触する表面
積が小さい。このため、氷塊は、充分に融解されない。
その結果、負荷側で要求する充分な冷熱を供給できな
い。また、複数本の製氷管が蓄熱槽に配列されている場
合には、製氷管相互に生長した氷同士が連結する。氷蓄
熱では、この氷同士が連結することをブリジングと呼ん
でいる。また、コイル状の製氷管の場合では、コイル上
下でブリジングが起こる。このブリジングは、冷房運転
時の大きな障害であり、冷房運転時のみならず、製氷管
に氷を生長させる際の冷凍機性能にも悪影響を与える。
Usually, in the cooling operation, first, water in an unfrozen portion of the heat storage tank is taken out by a pump. The cold heat of this water is consumed on the load side. Next, the water deprived of cold is returned to the heat storage tank again. Next, the ice of the temperature rise of the water returned to the heat storage tank is melted. Therefore, if ice is not obtained uniformly over the entire length of the ice making tube,
Ice grows remarkably near the coolant supply port of the ice making tube. This ice becomes an ice block. The ice block has a small surface area in contact with water in the heat storage tank. For this reason, ice blocks are not sufficiently melted.
As a result, sufficient cold heat required on the load side cannot be supplied. Further, when a plurality of ice making tubes are arranged in the heat storage tank, the ice grown in the ice making tubes is connected to each other. In ice heat storage, the connection of the ice pieces is called bridging. In the case of a coil-shaped ice making tube, bridging occurs above and below the coil. The bridging is a major obstacle during the cooling operation, and adversely affects not only the cooling operation but also the performance of the refrigerator when growing ice in the ice making tube.

ダイナミック型では、製氷管が蓄熱槽に設けられてい
ないので、製氷管でのブリジングの心配はない。このシ
ステムでは、氷は、各々の製氷プロセスで作られる。こ
の氷は、それをポンプあるいはコンベア等の搬送手段を
用いて蓄熱槽に運ばれ、貯えられる。蓄熱槽に運ばれた
氷の形態は、氷片あるいは粒子状である。この氷は、蓄
熱槽の表面で浮遊する。したがって、蓄熱槽の氷の浮遊
面積が狭いと、蓄熱槽に運ばれてきた氷が一ヶ所に集ま
る。この結果、氷片あるいは粒状の氷が、浮力により圧
密されてスタティック型と同様に氷塊を作る。このた
め、製氷した氷を蓄熱槽に貯える場合、蓄熱槽の形状
を、ある程度平面的に広いものにする必要がある。
In the dynamic type, since the ice-making tube is not provided in the heat storage tank, there is no need to worry about bridging in the ice-making tube. In this system, ice is made in each ice making process. This ice is transported to a heat storage tank using a transport means such as a pump or a conveyor, and is stored therein. The form of the ice carried to the heat storage tank is in the form of ice pieces or particles. This ice floats on the surface of the heat storage tank. Therefore, when the floating area of the ice in the heat storage tank is small, the ice carried to the heat storage tank collects in one place. As a result, ice chips or granular ice are compacted by buoyancy to form an ice block as in the static type. For this reason, when storing ice made in the heat storage tank, it is necessary to make the shape of the heat storage tank wider to some extent in a plane.

氷蓄熱システムは、従来の水蓄熱システムに比べて、
蓄熱槽の容量を10分の1に大幅に縮小できる。この結
果、氷蓄熱システムは、蓄熱槽を屋上に設置することが
できる。そして、水蓄熱システムの建物地階の二重スラ
ブ下に、蓄熱槽を構築する必要がなくなる。なお、建物
地階の二重スラブ下に、蓄熱槽を構築するのは、二重ス
ラブ下以外に巨大な蓄熱槽を設けるスペースを備えた建
物が少なく、しかも、専用の蓄熱槽を構築する費用が高
くなるからである。
Ice heat storage systems, compared to conventional water heat storage systems,
The capacity of the heat storage tank can be greatly reduced to 1/10. As a result, in the ice heat storage system, the heat storage tank can be installed on the roof. Then, it is not necessary to construct a heat storage tank under the double slab on the basement of the building of the water heat storage system. Building a heat storage tank under the double slab on the basement floor of the building is rare because there are few buildings with space for installing a huge heat storage tank other than under the double slab, and the cost of building a dedicated heat storage tank is low. It is because it becomes high.

しかしながら、氷蓄熱システムの蓄熱槽容積が10分の
1になっても、建物全体を空調できる蓄熱槽は相当大き
なものとなる。このため、この蓄熱槽は、建築構造上無
視することができない。したがって、蓄熱槽の重量を考
慮すると建物の建設費は、高価になる。これに加えて、
最近の建物は、狭い敷地面積を有効に利用するので高層
化が進み、窓の開閉のできないものもある。そこで、空
調装置によって室内環境を調整することがさらに重要視
されている。しかし、空調機器を設置するスペースは、
居住面積確保のために最小限にする必要がある。このよ
うに、氷蓄熱システムは、依然、できるだけ小型化が可
能な縦型氷蓄熱システムにすることが切望されている。
However, even if the volume of the thermal storage tank of the ice thermal storage system is reduced to one tenth, the thermal storage tank capable of air-conditioning the entire building becomes considerably large. For this reason, this heat storage tank cannot be neglected in terms of the building structure. Therefore, the construction cost of the building becomes high considering the weight of the heat storage tank. In addition to this,
Recent buildings utilize a small site area effectively, so the height of the building is increasing, and some buildings cannot be opened and closed. Therefore, it is more important to adjust the indoor environment by using an air conditioner. However, the space for installing air conditioning equipment is
It is necessary to minimize it to secure a living area. Thus, there is still a strong need for an ice heat storage system to be a vertical ice heat storage system that can be made as small as possible.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高
性能で小型化が可能であり、しかも低価格である縦型氷
蓄熱システムを利用した蓄熱式空調冷房方法を提供する
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a regenerative air conditioning / cooling method using a vertical ice thermal storage system that is high-performance, can be miniaturized, and is inexpensive.

[課題を解決するための手段] 本発明は、冷媒を循環されて凝縮、気化を繰り返すこ
とによって冷却を行なう冷凍回路と、該冷凍回路の冷熱
を冷水循環路に流れる冷水と熱交換して該冷水により負
荷型空調回路を介して空調冷房を行う方法において、該
冷凍回路を長尺のヒートパイプで形成し、該ヒートパイ
プを長尺の鋼管杭蓄熱槽内に収容すると共に、前記ヒー
トパイプの放熱部を囲撓する冷熱源部を設け、前記冷熱
源部に冷媒を循環させ、次いで、前記ヒートパイプ放熱
部の周囲の冷媒による冷却作用により製氷を施し、次
に、冷水循環路を流れる冷水を低温化した後、該冷水を
負荷型空調回路に帰還させることを特徴とする蓄熱式空
調冷房方法である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a refrigeration circuit that performs cooling by circulating a refrigerant and repeatedly repeating condensation and vaporization, and heat exchange of refrigeration heat of the refrigeration circuit with chilled water flowing through a chilled water circulation path. In a method of performing air conditioning and cooling through a load type air conditioning circuit using cold water, the refrigeration circuit is formed by a long heat pipe, and the heat pipe is accommodated in a long steel pipe pile heat storage tank, and the heat pipe is A cold heat source section surrounding the heat radiating section is provided, a refrigerant is circulated through the cold heat source section, and then ice is made by a cooling action of the refrigerant around the heat pipe heat radiating section, and then cold water flowing through the cold water circulation path is provided. , And returning the cold water to a load-type air conditioning circuit.

[作用] 本発明の蓄熱式空調冷房方法は、鋼管杭を蓄熱槽とし
て用いている。このため、蓄熱槽のスペースが不要であ
る。また、鋼管杭の周りの土は、熱容量の大きな蓄熱材
として作用する。したがって、製氷運転時に、ヒートパ
イプによって蓄熱槽内の水が冷却されるのと同時に、土
も同様に冷やされる。その結果、空調運転で氷がすべて
融解した時に、充分に冷却された土は、冷熱源として働
き、鋼管杭内部の水温を低下させて、冷房空調に寄与す
る。
[Operation] In the regenerative air conditioning / cooling method of the present invention, a steel pipe pile is used as a heat storage tank. Therefore, space for the heat storage tank is unnecessary. The soil around the steel pipe pile acts as a heat storage material having a large heat capacity. Accordingly, during the ice making operation, the water in the heat storage tank is cooled by the heat pipe, and the soil is also cooled at the same time. As a result, when all the ice melts in the air conditioning operation, the sufficiently cooled soil acts as a cold heat source, lowers the water temperature inside the steel pipe pile, and contributes to cooling air conditioning.

また、本発明の蓄熱式空調冷房方法では、充分に長い
ヒートパイプを製氷管として用いている。ヒートパイプ
の熱交換は、作動液の蒸発、凝縮潜熱を利用して行う。
このため、ヒートパイプ全体の表面温度は、ほぼ内部の
作動液の蒸気温度に近い温度になる。つまり、放熱部を
充分に長くして実質上ヒートパイプのほぼ全長にわたっ
て均一な厚みの氷層が得られる。この結果、鋼管杭内の
過剰の着氷を防止して、充分な着氷量を確保することが
でき、昼間の空調運転を効率よく行うことができる。
Further, in the regenerative air conditioning and cooling method of the present invention, a sufficiently long heat pipe is used as an ice making tube. The heat exchange of the heat pipe is performed by utilizing the latent heat of evaporation and condensation of the working fluid.
For this reason, the surface temperature of the entire heat pipe becomes substantially close to the steam temperature of the working fluid inside. In other words, the heat radiation portion is made sufficiently long to obtain an ice layer having a uniform thickness substantially over substantially the entire length of the heat pipe. As a result, excessive icing in the steel pipe pile can be prevented, a sufficient amount of icing can be secured, and daytime air conditioning operation can be performed efficiently.

[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説
明する。
EXAMPLES Hereinafter, one example of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第1図は、本発明を適用して地上4階地下1階のビル
の冷房を行うシステムを示す説明図である。図中1は、
ビルである。ビル1の外部の地表面上には、冷凍装置2
が設置されている。冷凍装置2は、圧縮機3と凝縮器4
で構成されている。ビル1の底部には、複数本の長尺の
鋼管杭が取り付けられている。この鋼管杭は、建物基礎
部材であると共に蓄熱層として作用する(以下、鋼管杭
蓄熱槽5と省略する)。鋼管杭蓄熱槽5は、地中深く埋
設されている。また、それぞれの鋼管杭蓄熱槽5には、
著しく長いヒートポンプ6と、ヒートポンプ6の上端に
取り付けられた蒸発器7が内包されている。圧縮機3に
は、第1の冷媒配管8が取り付けられている。凝縮機4
には、第2の冷媒配管9が取り付けられている。各々の
冷媒配管8,9は、分岐してそれぞれの鋼管杭蓄熱槽5ま
で延出されており、それぞれの鋼管杭蓄熱槽5内の蒸発
器7と連結されている。また、冷凍装置2、蒸発器7、
第1の冷媒配管8、並びに第2の冷媒配管9により冷凍
回路を構成している。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system for cooling a building of four floors above ground and one floor below ground by applying the present invention. 1 in the figure
It is a building. On the ground surface outside the building 1, a refrigeration system 2
Is installed. The refrigerating device 2 includes a compressor 3 and a condenser 4
It is composed of A plurality of long steel pipe piles are attached to the bottom of the building 1. The steel pipe pile serves as a heat storage layer as well as a building foundation member (hereinafter, referred to as a steel pipe pile heat storage tank 5). The steel pipe pile heat storage tank 5 is buried deep underground. Moreover, in each steel pipe pile thermal storage tank 5,
Included is a significantly longer heat pump 6 and an evaporator 7 mounted on the upper end of the heat pump 6. A first refrigerant pipe 8 is attached to the compressor 3. Condenser 4
Is provided with a second refrigerant pipe 9. Each of the refrigerant pipes 8 and 9 branches and extends to each of the steel pipe pile heat storage tanks 5, and is connected to the evaporator 7 in each of the steel pipe pile heat storage tanks 5. Also, the refrigerating device 2, the evaporator 7,
The first refrigerant pipe 8 and the second refrigerant pipe 9 constitute a refrigeration circuit.

一方、各階には、空調機10が設置されている。各空調
機10には、第1の空調配管11および第2の空調配管12が
取り付けられている。各第1の空調配管11は、第1の空
調配管主管13に連結されている。第1の空調配管主管13
は、各々の鋼管杭蓄熱槽5内部にさらに分岐して延出さ
れている。すなわち、第1の空調配管主管13と各鋼管杭
蓄熱槽5内部は、第1の分岐空調配管20により連通され
ている。各第2の空調配管12も第1の空調配管11と同様
にして、第2の空調配管主管14を経て第2の分岐空調配
管21により各々の鋼管杭蓄熱槽5内部に延出されてい
る。また、第1の空調配管主管13には、冷水ポンプ15が
取り付けられている。空調機10、鋼管杭蓄熱槽5、第1
の空調配管11、第1の空調配管主管13、第1の分岐空調
配管20、冷水ポンプ15、第2の空調配管12、第2の空調
配管主管14、並びに第2の分岐空調配管21により負荷型
空調回路を構成している。
On the other hand, an air conditioner 10 is installed on each floor. Each air conditioner 10 is provided with a first air conditioning pipe 11 and a second air conditioning pipe 12. Each first air conditioning pipe 11 is connected to a first air conditioning pipe main pipe 13. First air conditioning pipe main pipe 13
Is further branched and extended into each steel pipe pile heat storage tank 5. That is, the first main air-conditioning pipe main pipe 13 and the inside of each steel pipe pile heat storage tank 5 are communicated by the first branch air-conditioning pipe 20. Similarly to the first air-conditioning pipe 11, each of the second air-conditioning pipes 12 is extended to the inside of each steel pipe pile heat storage tank 5 by the second branch air-conditioning pipe 21 via the second air-conditioning pipe main pipe 14. . Further, a chilled water pump 15 is attached to the first air conditioning piping main pipe 13. Air conditioner 10, Steel pipe pile thermal storage tank 5, First
The air-conditioning pipe 11, the first air-conditioning pipe main pipe 13, the first branch air-conditioning pipe 20, the chilled water pump 15, the second air-conditioning pipe 12, the second air-conditioning pipe main pipe 14, and the second branch air-conditioning pipe 21 Type air conditioning circuit.

第2図は、本発明にて用いる鋼管杭蓄熱槽5の要部の
説明図である。鋼管杭蓄熱槽5の内部には、ヒートパイ
プ6およびヒートパイプ6の上端に取り付けられた冷熱
源部として作用する蒸発器7が内包されている。また、
鋼管杭蓄熱槽5の内部には、水16が収容されている。ヒ
ートパイプ6および蒸発器7の表面には、所定の厚さの
氷17が着氷されている。蒸発器7の頂部には、第1の冷
媒配管8が連結されている。また、蒸発器7の下部に
は、第2の冷媒配管9が連結されている。鋼管杭蓄熱槽
5には、第1の分岐空調配管20が挿入されている。第1
の分岐空調配管20は、鋼管杭蓄熱槽5の底部近傍まで延
出している。また、鋼管杭蓄熱槽5には、第2の分岐空
調配管21も挿入されている。第2の分岐空調配管21は、
蒸発器7の近傍まで延出している。
FIG. 2 is an explanatory view of a main part of the steel pipe pile heat storage tank 5 used in the present invention. Inside the steel pipe pile heat storage tank 5, a heat pipe 6 and an evaporator 7 acting as a cold heat source unit attached to the upper end of the heat pipe 6 are included. Also,
Water 16 is stored inside the steel pipe pile heat storage tank 5. Ice 17 having a predetermined thickness is deposited on the surfaces of the heat pipe 6 and the evaporator 7. A first refrigerant pipe 8 is connected to the top of the evaporator 7. A second refrigerant pipe 9 is connected to a lower part of the evaporator 7. A first branch air-conditioning pipe 20 is inserted into the steel pipe pile heat storage tank 5. First
The branch air-conditioning pipe 20 extends to near the bottom of the steel pipe pile heat storage tank 5. A second branch air-conditioning pipe 21 is also inserted into the steel pipe pile heat storage tank 5. The second branch air-conditioning pipe 21
It extends to the vicinity of the evaporator 7.

第3図は、本発明にて用いるヒートパイプ6の説明図
である。ヒートパイプ6は、熱媒体となる少量の作動液
19をコンテナ18内部に収容してその両端を封止したもの
である。また、コンテナ18の内側には、毛細管現象を呈
するウィックが設けられている。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the heat pipe 6 used in the present invention. The heat pipe 6 is a small amount of hydraulic fluid serving as a heat medium.
19 is housed inside a container 18 and both ends thereof are sealed. In addition, a wick exhibiting a capillary phenomenon is provided inside the container 18.

ヒートパイプの作動は、次のようにして行われる。ま
ず、ヒートパイプの一端を加熱し、内部の作動液を蒸発
させる。このとき、作動液は、比較的低圧の他端に向
い、蒸気流が発生する。蒸気流は、ヒートパイプの他端
の管内壁に接触し、潜熱を放出して凝縮する。凝縮した
作動液は、管内壁を伝ってもとの蒸発部分に帰還する。
ヒートパイプは、このような動作を繰り返して熱伝達を
行う。このため、ポンプ等の搬送機器を不要にできるも
のである。
The operation of the heat pipe is performed as follows. First, one end of the heat pipe is heated to evaporate the working fluid inside. At this time, the working fluid is directed to the other end having a relatively low pressure, and a steam flow is generated. The vapor stream contacts the inner wall of the other end of the heat pipe, releases latent heat and condenses. The condensed working fluid returns along the inner wall of the tube to the evaporation portion.
The heat pipe performs heat transfer by repeating such an operation. For this reason, a transport device such as a pump can be eliminated.

上述のように構成された蓄熱式空調冷房システムによ
り、次のように冷房を行う。
With the regenerative air conditioning cooling system configured as described above, cooling is performed as follows.

このシステムは、ヒートパイプ表面に氷を生長させる
ための冷凍装置を具備する冷凍回路と、鋼管杭蓄熱槽の
氷の冷熱を利用するための負荷型空調回路が構成されて
いる。
This system includes a refrigeration circuit having a refrigeration device for growing ice on the surface of a heat pipe, and a load-type air-conditioning circuit for utilizing the cold heat of ice in a steel pipe pile heat storage tank.

まず、一般に深夜電力と呼ぶ安価な電力を用いて、夜
間冷凍回路を作動させ、一日の冷房に必要な製氷を鋼管
杭蓄熱槽のヒートパイプ表面に生長させ貯える製氷運転
を行う。製氷運転は、電力会社の深夜電力が供給される
夜22時から翌朝8時までの10時間で行う。
First, an inexpensive electric power generally called late-night electric power is used to operate a night-time refrigeration circuit, and perform an ice-making operation in which ice required for cooling in a day is grown and stored on the surface of a heat pipe of a steel pipe pile heat storage tank. The ice making operation is performed for 10 hours from 22:00 at night to 8:00 in the next morning when electric power is supplied from the power company at midnight.

ヒートパイプの製氷は、まず、冷凍装置2の圧縮機3
および凝縮器4を通過した冷媒(以下、冷凍冷媒と省略
する)を蒸発器7に送る。このとき、冷凍冷媒は、第2
図に示すように第2の冷媒配管9を通り、鋼管杭蓄熱槽
5内の蒸発器7の下部に供給される。これにより、ヒー
トパイプ6の上端を冷凍冷媒の気化熱で冷却する。
First, the ice making of the heat pipe is performed by the compressor 3
The refrigerant that has passed through the condenser 4 (hereinafter, abbreviated as frozen refrigerant) is sent to the evaporator 7. At this time, the frozen refrigerant is
As shown in the figure, the gas is supplied to the lower part of the evaporator 7 in the steel pipe pile heat storage tank 5 through the second refrigerant pipe 9. Thereby, the upper end of the heat pipe 6 is cooled by the heat of vaporization of the frozen refrigerant.

ヒートパイプ6の上端を冷却すると、第3図に示すよ
うに、鋼管杭蓄熱槽5内の水16がヒートパイプ6の加熱
源となる。このため、コンテナ18内の作動波19は、蒸発
して、上方に向かう蒸気流となる。この蒸気流は、コン
テナ18の壁面に接触して潜熱を放出し、再び凝縮されて
下部に戻る。放出された潜熱は、冷媒により冷却してい
る蒸発器7に積極的に移動する。このため、水16は、熱
を奪われてやがて0℃になる。これによって、水16は、
氷17となりヒートパイプ6の表面に着氷する。このよう
にして、ヒートパイプ6のほぼ全長にわたって均一な厚
さの氷層を生長させる。
When the upper end of the heat pipe 6 is cooled, the water 16 in the steel pipe pile heat storage tank 5 becomes a heat source of the heat pipe 6 as shown in FIG. For this reason, the working wave 19 in the container 18 evaporates and becomes an upward steam flow. This vapor flow contacts the wall surface of the container 18 to release latent heat, is condensed again, and returns to the lower part. The released latent heat actively moves to the evaporator 7 cooled by the refrigerant. Therefore, the water 16 is deprived of heat and eventually becomes 0 ° C. This allows the water 16 to
It becomes ice 17 and lands on the surface of the heat pipe 6. In this manner, an ice layer having a uniform thickness is grown over substantially the entire length of the heat pipe 6.

一方、蒸発器7で気化した冷媒は、第1図に示すよう
に第1の冷媒配管8により冷凍装置2の圧縮機3に供給
される。その後、冷媒は、凝縮器4に導入され、吸収し
た熱を放熱して冷凍冷媒となる。
On the other hand, the refrigerant vaporized in the evaporator 7 is supplied to the compressor 3 of the refrigeration apparatus 2 through the first refrigerant pipe 8 as shown in FIG. Thereafter, the refrigerant is introduced into the condenser 4 and radiates the absorbed heat to become a frozen refrigerant.

このようにして、冷凍回路作動を深夜電力の供給が終
了する朝8時まで行い、ヒートパイプの表面に所要の氷
を生長させ、冷熱を貯える。
In this way, the refrigeration circuit is operated until 8:00 in the morning when the supply of power at midnight ends, and required ice grows on the surface of the heat pipe to store cold heat.

次に、製氷運転が完了する朝8時から負荷型空調回路
を作動させ、冷房運転を行う。まず、冷水ポンプ15を運
転することにより、第1の分岐空調配管20、第1の空調
配管主管13、第1の空調配管11、空調機10、空調機10、
第2の空調配管12、第2の空調配管主管14、第2の分岐
空調配管21、並びに鋼管杭蓄熱槽5内の水が循環する。
この循環により、循環水は、空調機10からの冷房負荷を
吸収する。冷房負荷で温められた循環水(例えば、12
℃)は、第2図に示すように、第2の分岐空調配管21を
経て鋼管杭蓄熱槽5の上部近傍に流入される。この循環
水は、ヒートパイプ6の表面に生長した氷を融解するこ
とによって冷される(例えば、4〜7℃)。冷却された
循環水は、第1の分岐空調配管20を経て再び空調機10に
送水される。このようにして、ビルの室内環境を良好な
空調状態に保つ。なお、この冷房運転は、製氷運転を開
始する夜22時まで続けることができる。もし、その間に
鋼管杭蓄熱槽5の氷17がすべて消費され、さらに大きな
空調負荷が生じた場合は、再び冷凍回路を作動させて、
バックアップ運転を行うことができる。
Next, from 8:00 in the morning when the ice making operation is completed, the load type air conditioning circuit is operated to perform the cooling operation. First, by operating the chilled water pump 15, the first branch air conditioning pipe 20, the first air conditioning pipe main pipe 13, the first air conditioning pipe 11, the air conditioner 10, the air conditioner 10,
The water in the second air conditioning pipe 12, the second main air conditioning pipe 14, the second branch air conditioning pipe 21, and the steel pipe pile heat storage tank 5 circulates.
By this circulation, the circulating water absorbs the cooling load from the air conditioner 10. Circulating water heated by cooling load (for example, 12
2) flows into the vicinity of the upper part of the steel pipe pile heat storage tank 5 through the second branch air-conditioning pipe 21 as shown in FIG. The circulating water is cooled by melting the ice grown on the surface of the heat pipe 6 (for example, 4 to 7 ° C.). The cooled circulating water is sent to the air conditioner 10 again through the first branch air conditioning pipe 20. In this way, the indoor environment of the building is kept in a good air-conditioning state. This cooling operation can be continued until 22:00 at night when the ice making operation starts. In the meantime, if all the ice 17 in the steel pipe pile heat storage tank 5 is consumed and a larger air conditioning load occurs, the refrigeration circuit is operated again,
Backup operation can be performed.

このようにして、夜間の製氷運転と昼間の冷房運転を
良好に行うことができる。
In this way, the ice making operation at night and the cooling operation at daytime can be favorably performed.

また、従来の蓄熱システムでは不可欠であった蓄熱槽
の断熱を不要にして、施工費用を低減させることができ
る。
In addition, it is not necessary to insulate the heat storage tank, which is indispensable in the conventional heat storage system, and the construction cost can be reduced.

[発明の効果] 以上説明した如く、本発明の蓄熱式空調冷房方法は、
鋼管杭を蓄熱槽と兼用することができるので蓄熱槽のス
ペースを省くことができる。また、直接氷を融解して最
も安定な4℃前後の冷水を長時間取り出せるので、空調
機の送水量を少なくすることができ、エネルギーの節減
を図ることができる。さらに、本発明の蓄熱式空調冷房
方法では、蓄熱槽の熱損失を防止することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the regenerative air conditioning / cooling method of the present invention includes:
Since the steel pipe pile can also be used as a heat storage tank, the space for the heat storage tank can be saved. Further, since the most stable cold water of about 4 ° C. can be taken out by directly melting the ice for a long time, the amount of water supplied to the air conditioner can be reduced, and energy can be saved. Further, in the regenerative air conditioning / cooling method of the present invention, heat loss in the regenerator can be prevented.

このように、本発明の蓄熱式空調冷房方法は、小型化
の設備を用いることができ、しかもイニシャルコストお
よびランニングコストを低減できるものである。
As described above, the regenerative air conditioning / cooling method of the present invention can use downsized equipment and can reduce initial costs and running costs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明を適用して地上4階地下1階のビルの冷
房を行うシステムを示す説明図、第2図は本発明にかか
る方法に用いられる鋼管杭蓄熱槽の要部の説明図、第3
図は本発明にて用いるヒートパイプの説明図である。 1……ビル、2……冷凍装置、3……圧縮機、4……凝
縮器、5……鋼管杭蓄熱槽、6……ヒートパイプ、7…
…蒸発器、8……第1の冷媒配管、9……第2の冷媒配
管、10……空調機、11……第1の空調配管、12……第2
の空調配管、13……第1の空調配管主管、14……第2の
空調配管主管、15……冷水ポンプ、16……水、17……
氷、18……コンテナ、19……作動液、20……第1の分岐
空調配管、21……第2の分岐空調配管。
FIG. 1 is an explanatory view showing a system for cooling a building of 4 floors above ground and 1 floor below ground by applying the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of a main part of a steel pipe pile heat storage tank used in the method according to the present invention. , Third
The figure is an explanatory view of a heat pipe used in the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Building, 2 ... Refrigeration apparatus, 3 ... Compressor, 4 ... Condenser, 5 ... Steel pipe pile heat storage tank, 6 ... Heat pipe, 7 ...
... evaporator, 8 ... first refrigerant pipe, 9 ... second refrigerant pipe, 10 ... air conditioner, 11 ... first air conditioning pipe, 12 ... second
Air-conditioning pipes, 13 ... first air-conditioning pipe main pipe, 14 ... second air-conditioning pipe main pipe, 15 ... cold water pump, 16 ... water, 17 ...
Ice, 18 ... container, 19 ... hydraulic fluid, 20 ... first branch air-conditioning pipe, 21 ... second branch air-conditioning pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 司郎 大阪府茨木市蔵垣内3丁目7番24号 (72)発明者 前田 耕造 大阪府大阪市北区大淀南1丁目7番8号 705 (56)参考文献 特開 平1−114639(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24F 5/00────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shiro Kawakami 3-7-24 Kuragakiuchi, Ibaraki-shi, Osaka (72) Inventor Kozo 1-7-8 Oyodominami, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka 705 (56) References JP-A-1-114639 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F24F 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】冷媒を循環させて凝縮、気化を繰り返すこ
とによって冷却を行なう冷凍回路と、該冷凍回路の冷熱
を冷水循環路に流れる冷水と熱交換して該冷水により負
荷型空調回路を介して空調冷房を行う方法において、該
冷凍回路を長尺のヒートパイプで形成し、該ヒートパイ
プを長尺の鋼管杭蓄熱槽内に収容すると共に、前記ヒー
トパイプの放熱部を囲撓する冷熱源部を設け、前記冷熱
源部に冷媒を循環させ、次いで、前記ヒートパイプ放熱
部の周囲の冷媒による冷却作用により製氷を施し、次
に、冷水循環路を流れる冷水を低温化した後、該冷水を
負荷型空調回路に帰還させることを特徴とする蓄熱式空
調冷房方法。
1. A refrigeration circuit for cooling by circulating a refrigerant to repeatedly condense and vaporize, and exchanges heat of the refrigeration circuit with chilled water flowing through a chilled water circulation path, and the chilled water is used for the cooling through a load type air conditioning circuit. In the method for performing air conditioning and cooling, the refrigeration circuit is formed by a long heat pipe, the heat pipe is housed in a long steel pipe pile heat storage tank, and a heat source for surrounding a heat radiating portion of the heat pipe. Section, a refrigerant is circulated through the cold heat source section, then ice making is performed by the cooling action of the refrigerant around the heat pipe heat radiating section, and then the cold water flowing through the cold water circulation path is cooled, and then the cold water is cooled. A heat storage type air conditioning and cooling method, wherein the air is returned to a load type air conditioning circuit.
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