JP3290363B2 - 冷熱輸送を伴う冷却装置 - Google Patents
冷熱輸送を伴う冷却装置Info
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- JP3290363B2 JP3290363B2 JP29981896A JP29981896A JP3290363B2 JP 3290363 B2 JP3290363 B2 JP 3290363B2 JP 29981896 A JP29981896 A JP 29981896A JP 29981896 A JP29981896 A JP 29981896A JP 3290363 B2 JP3290363 B2 JP 3290363B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷熱輸送を伴う冷
却装置に係り、特に、地域冷房のような配管距離の長
い、冷熱輸送を伴う冷却装置に関する。なお、本発明に
おける氷水とは純粋なＨ2 Ｏから構成される氷水だけで
なく、その他に別の物質を混ぜたものでもよい。
却装置に係り、特に、地域冷房のような配管距離の長
い、冷熱輸送を伴う冷却装置に関する。なお、本発明に
おける氷水とは純粋なＨ2 Ｏから構成される氷水だけで
なく、その他に別の物質を混ぜたものでもよい。
【０００２】
【従来の技術】最近、日本建築学会などで、地球温暖化
問題から、建築物や装置をＬＣＣＯ2（ライフサイクル
ＣＯ2 ）で評価する研究が盛んになってきている。地域
暖冷房（以下、ＤＨＣと略称する）分野においても研究
され始めている。即ち、ＤＨＣを建設時に発生するＣＯ
2 発生量、運転時に発生するＣＯ2 発生量、廃棄時に発
生するＣＯ2 発生量を「ライフサイクル」で合計し、こ
のＣＯ2 発生量をできるだけ少なくすべきとの考え方で
ある。最近この考えにより、氷水輸送ＤＨＣが脚光を浴
びるようになった。その理由は、氷水輸送ＤＨＣ方式は
氷水を製造するためのＣＯ2 発生量は多少大きくなって
も、輸送熱量当たりの配管建設用ＣＯ2 発生量やポンプ
動力のためのＣＯ2 発生量が減り、更に夜間蓄熱運転を
行うことにより、発電所建設のためのＣＯ2 発生量も少
なくでき、総合的にＬＣＣＯ2 を減らすことができるか
らである。しかしながら、これまで数多くの氷水輸送Ｄ
ＨＣ方式が提案されているにもかかわらず、まだ実用化
には至っていない。
問題から、建築物や装置をＬＣＣＯ2（ライフサイクル
ＣＯ2 ）で評価する研究が盛んになってきている。地域
暖冷房（以下、ＤＨＣと略称する）分野においても研究
され始めている。即ち、ＤＨＣを建設時に発生するＣＯ
2 発生量、運転時に発生するＣＯ2 発生量、廃棄時に発
生するＣＯ2 発生量を「ライフサイクル」で合計し、こ
のＣＯ2 発生量をできるだけ少なくすべきとの考え方で
ある。最近この考えにより、氷水輸送ＤＨＣが脚光を浴
びるようになった。その理由は、氷水輸送ＤＨＣ方式は
氷水を製造するためのＣＯ2 発生量は多少大きくなって
も、輸送熱量当たりの配管建設用ＣＯ2 発生量やポンプ
動力のためのＣＯ2 発生量が減り、更に夜間蓄熱運転を
行うことにより、発電所建設のためのＣＯ2 発生量も少
なくでき、総合的にＬＣＣＯ2 を減らすことができるか
らである。しかしながら、これまで数多くの氷水輸送Ｄ
ＨＣ方式が提案されているにもかかわらず、まだ実用化
には至っていない。
【０００３】このうち、本発明者らが先に提案した特願
平５−３４７１６４号に記載されている氷水輸送地域冷
暖房システムの一つは、熱供給プラント側に蓄熱槽スペ
ースをとり難いという蓄熱式地域冷暖房システムの最大
の欠点を「負荷側に氷蓄熱槽を設ける」ことにより解決
し、且つ、このようにしたとき問題となる「負荷が少な
いとき運転できなくなる」という欠点も解決したという
点で、将来実用化し易いシステムである。しかしなが
ら、この方式は基本的には夜間だけ冷凍機を運転するシ
ステムなので、現在の電力料金体系では年経費が高くな
るという欠点があり、現在の地域冷暖房システムでは採
用し難いシステムである。即ち、現在の電力料金体系で
は深夜だけで、運転するように計画しても、従来の蓄熱
槽計画で行われている「冷凍機を１３時から１６時まで
のピーク時間だけ停止して２１時間運転する昼間も夜間
も運転する方法」より、電力料金はむしろ割高となる場
合が多い。この他に「昼間も夜間も運転する方法」に比
べ冷凍機も大型となり、配管距離が短い小規模地域冷暖
房システムでは年経費では高くなる。将来ピーク時間が
長くなり、深夜だけ運転する場合には基本電力料金を割
り引くなど料金体系が変わることもあるかもしれない
が、現時点では実用化が難しかった。
平５−３４７１６４号に記載されている氷水輸送地域冷
暖房システムの一つは、熱供給プラント側に蓄熱槽スペ
ースをとり難いという蓄熱式地域冷暖房システムの最大
の欠点を「負荷側に氷蓄熱槽を設ける」ことにより解決
し、且つ、このようにしたとき問題となる「負荷が少な
いとき運転できなくなる」という欠点も解決したという
点で、将来実用化し易いシステムである。しかしなが
ら、この方式は基本的には夜間だけ冷凍機を運転するシ
ステムなので、現在の電力料金体系では年経費が高くな
るという欠点があり、現在の地域冷暖房システムでは採
用し難いシステムである。即ち、現在の電力料金体系で
は深夜だけで、運転するように計画しても、従来の蓄熱
槽計画で行われている「冷凍機を１３時から１６時まで
のピーク時間だけ停止して２１時間運転する昼間も夜間
も運転する方法」より、電力料金はむしろ割高となる場
合が多い。この他に「昼間も夜間も運転する方法」に比
べ冷凍機も大型となり、配管距離が短い小規模地域冷暖
房システムでは年経費では高くなる。将来ピーク時間が
長くなり、深夜だけ運転する場合には基本電力料金を割
り引くなど料金体系が変わることもあるかもしれない
が、現時点では実用化が難しかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、昼間も夜間も運転でき、装置自体を小型化でき、省
エネ運転ができ、しかも経済的な冷熱輸送を伴う冷却装
置を提供することを課題とする。
み、昼間も夜間も運転でき、装置自体を小型化でき、省
エネ運転ができ、しかも経済的な冷熱輸送を伴う冷却装
置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、氷水を供給できる冷熱供給装置と、該
冷熱供給装置と冷熱負荷側とを接続する冷熱供給主管及
び冷熱戻り主管を有すると共に、前記冷熱負荷側が、冷
熱供給主管からの冷熱により直接又は間接的に冷却され
る冷熱負荷と、負荷戻り水により直接又は間接的に氷水
を加熱し、前記冷熱供給主管からの氷水を蓄冷する蓄冷
装置を兼ねた直接接触式熱交換器と、冷熱流量を制御で
きる流量制御装置と、これらを順次接続する配管、バル
ブ、ポンプとを有し、前記冷熱供給装置が、氷水を供給
する氷水供給モードと冷水を供給する冷水供給モードと
を相互に切り替えることができる氷水供給・冷水供給切
り替え制御装置により構成される冷却装置において、前
記氷水供給・冷水供給切り替え制御装置が、負荷量の少
ない時間帯に氷水供給モードになるように構成されてい
ることを特徴とする冷却装置としたものである。
に、本発明では、氷水を供給できる冷熱供給装置と、該
冷熱供給装置と冷熱負荷側とを接続する冷熱供給主管及
び冷熱戻り主管を有すると共に、前記冷熱負荷側が、冷
熱供給主管からの冷熱により直接又は間接的に冷却され
る冷熱負荷と、負荷戻り水により直接又は間接的に氷水
を加熱し、前記冷熱供給主管からの氷水を蓄冷する蓄冷
装置を兼ねた直接接触式熱交換器と、冷熱流量を制御で
きる流量制御装置と、これらを順次接続する配管、バル
ブ、ポンプとを有し、前記冷熱供給装置が、氷水を供給
する氷水供給モードと冷水を供給する冷水供給モードと
を相互に切り替えることができる氷水供給・冷水供給切
り替え制御装置により構成される冷却装置において、前
記氷水供給・冷水供給切り替え制御装置が、負荷量の少
ない時間帯に氷水供給モードになるように構成されてい
ることを特徴とする冷却装置としたものである。
【０００６】また、本発明では、氷水を供給できる冷熱
供給装置と、該冷熱供給装置と冷熱負荷側とを接続する
冷熱供給主管及び冷熱戻り主管を有すると共に、前記冷
熱負荷側が、冷熱供給主管からの冷熱により直接又は間
接的に冷却される冷熱負荷と、負荷戻り水により直接又
は間接的に氷水を加熱し、前記冷熱供給主管からの氷水
を蓄冷する蓄冷装置を兼ねた直接接触式熱交換器と、冷
熱流量を制御できる流量制御装置と、これらを順次接続
する配管、バルブ、ポンプとを有し、前記冷熱供給装置
が、氷水を供給する氷水供給モードと冷水を供給する冷
水供給モードとを相互に切り替えることができる氷水供
給・冷水供給切り替え制御装置により構成される冷却装
置において、前記氷水供給・冷水供給切り替え制御装置
が、負荷量関連物理量を検出し、該負荷量が少ないとき
に氷水供給モードになるように構成されていることを特
徴とする冷却装置としたものである。
供給装置と、該冷熱供給装置と冷熱負荷側とを接続する
冷熱供給主管及び冷熱戻り主管を有すると共に、前記冷
熱負荷側が、冷熱供給主管からの冷熱により直接又は間
接的に冷却される冷熱負荷と、負荷戻り水により直接又
は間接的に氷水を加熱し、前記冷熱供給主管からの氷水
を蓄冷する蓄冷装置を兼ねた直接接触式熱交換器と、冷
熱流量を制御できる流量制御装置と、これらを順次接続
する配管、バルブ、ポンプとを有し、前記冷熱供給装置
が、氷水を供給する氷水供給モードと冷水を供給する冷
水供給モードとを相互に切り替えることができる氷水供
給・冷水供給切り替え制御装置により構成される冷却装
置において、前記氷水供給・冷水供給切り替え制御装置
が、負荷量関連物理量を検出し、該負荷量が少ないとき
に氷水供給モードになるように構成されていることを特
徴とする冷却装置としたものである。
【０００７】前記冷却装置において、蓄冷装置を兼ねた
直接接触式熱交換器が、開放式蓄熱槽であり、該蓄熱槽
の受け入れ側に冷熱受け入れ量制御バルブを有し、氷水
供給モード時には該蓄熱槽に氷水を受け入れるため、前
記制御バルブを全開と全閉を繰り返すように構成し、且
つ、冷水返送側流量を蓄熱槽の液面制御により制御する
ように構成するのがよく、また、前記負荷量関連物理量
としては、需要家ビルにおける冷水流量、又は、熱供給
システムにおける熱使用量の合計値を用いるのがよい。
直接接触式熱交換器が、開放式蓄熱槽であり、該蓄熱槽
の受け入れ側に冷熱受け入れ量制御バルブを有し、氷水
供給モード時には該蓄熱槽に氷水を受け入れるため、前
記制御バルブを全開と全閉を繰り返すように構成し、且
つ、冷水返送側流量を蓄熱槽の液面制御により制御する
ように構成するのがよく、また、前記負荷量関連物理量
としては、需要家ビルにおける冷水流量、又は、熱供給
システムにおける熱使用量の合計値を用いるのがよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１に、本発明の冷却装置である地域冷房
システムの説明図を示す。図１において、１は熱供給会
社の需要家であるビルの一つであり、２は熱供給プラン
トである。この熱供給プラント内には氷水や冷水を供給
できる冷熱供給装置が設置されている。ビル１内には数
多くのＡＨＵ（エアハンドリングユニット）やＦＣＵ
（ファンコイルユニット）などの冷房負荷３がある。４
は蓄熱槽で、氷水又は冷水が蓄えられている。５は熱供
給プラント２から負荷側に冷熱を送る冷熱供給主管、６
は負荷側から熱供給プラントに冷水を戻す冷熱戻り主管
である。また、９、１５は主管５、６に接続する枝管で
あり、７はスルース弁８を制御する制御盤、１１は返送
ポンプ、１３は液面検出器１２により制御されるバイパ
ス調節弁であり、１７は冷房負荷３への冷熱供給ポンプ
で、１８、１８ａ、１８ｂは冷房負荷への冷熱流量を制
御する制御弁である。一方、熱供給プラント２の冷熱供
給装置は、冷水／ブライン熱交換器２２、冷水冷凍機２
３、ブライン冷凍機２４、製氷熱交換器２５ａ、２５
ｂ、タンク２６、砕氷機２７、冷熱供給ポンプ２８、氷
分率調節器２９及び制御盤３０で構成されている。
に説明する。図１に、本発明の冷却装置である地域冷房
システムの説明図を示す。図１において、１は熱供給会
社の需要家であるビルの一つであり、２は熱供給プラン
トである。この熱供給プラント内には氷水や冷水を供給
できる冷熱供給装置が設置されている。ビル１内には数
多くのＡＨＵ（エアハンドリングユニット）やＦＣＵ
（ファンコイルユニット）などの冷房負荷３がある。４
は蓄熱槽で、氷水又は冷水が蓄えられている。５は熱供
給プラント２から負荷側に冷熱を送る冷熱供給主管、６
は負荷側から熱供給プラントに冷水を戻す冷熱戻り主管
である。また、９、１５は主管５、６に接続する枝管で
あり、７はスルース弁８を制御する制御盤、１１は返送
ポンプ、１３は液面検出器１２により制御されるバイパ
ス調節弁であり、１７は冷房負荷３への冷熱供給ポンプ
で、１８、１８ａ、１８ｂは冷房負荷への冷熱流量を制
御する制御弁である。一方、熱供給プラント２の冷熱供
給装置は、冷水／ブライン熱交換器２２、冷水冷凍機２
３、ブライン冷凍機２４、製氷熱交換器２５ａ、２５
ｂ、タンク２６、砕氷機２７、冷熱供給ポンプ２８、氷
分率調節器２９及び制御盤３０で構成されている。
【０００９】次に、図１を用いて、２２〜８時、８〜１
３時、１３〜１６時、１６〜２２時に分けて本発明の地
域冷房システムの概要を説明する。２２〜８時には冷熱
主管５に氷水が送られる。負荷側１ではタイマーが組み
込まれている制御盤７からの信号により、スルース弁８
が開けられ枝管９から氷水が蓄熱槽４の底部１０に流入
する。このときスルース弁８はときどき全閉・全開を繰
り返すように制御されている。このように全閉・全開を
繰り返すことにより、返送ポンプ１１の小型化を図って
いる。即ち、このバルブを全開のままにしておくと、こ
のビル１と熱供給プラント２の距離が近すぎる場合など
には、主管５の圧力が高すぎ、返送ポンプ１１の容量を
大きくしないと蓄熱槽４の水面制御ができなくなる。ま
た、全閉時間も考慮して枝管９を太くしているので、氷
が管内で閉塞し難くなるという効果もある。細くした場
合でも流れているときの動圧が大きくなるので、この場
合にも閉塞し難くなる。
３時、１３〜１６時、１６〜２２時に分けて本発明の地
域冷房システムの概要を説明する。２２〜８時には冷熱
主管５に氷水が送られる。負荷側１ではタイマーが組み
込まれている制御盤７からの信号により、スルース弁８
が開けられ枝管９から氷水が蓄熱槽４の底部１０に流入
する。このときスルース弁８はときどき全閉・全開を繰
り返すように制御されている。このように全閉・全開を
繰り返すことにより、返送ポンプ１１の小型化を図って
いる。即ち、このバルブを全開のままにしておくと、こ
のビル１と熱供給プラント２の距離が近すぎる場合など
には、主管５の圧力が高すぎ、返送ポンプ１１の容量を
大きくしないと蓄熱槽４の水面制御ができなくなる。ま
た、全閉時間も考慮して枝管９を太くしているので、氷
が管内で閉塞し難くなるという効果もある。細くした場
合でも流れているときの動圧が大きくなるので、この場
合にも閉塞し難くなる。
【００１０】蓄熱槽４は液面制御されている。液面制御
の方法には種々の方法があるが、図の場合は液面検出器
１２により、バイパス調節弁１３を流量制御することに
より、蓄熱槽液面を大略一定に保つようになっている。
この時間帯ではスルース弁８から大量の氷水が流入する
ので、バイパス調節弁１３はほぼ全閉となる。従って、
蓄熱槽内の１４〜１７℃程度の水はポンプ１１により、
配管流入口１４から枝管１５を経由して戻り主管６に合
流する。７〜８月の場合は、ほぼ朝の８時に蓄熱槽内の
１４〜１７℃の水は、ほぼ全て氷水に入れ替わる。な
お、この深夜の時間帯でも多少の負荷がある。例えば、
ファンコイルユニット１６は、夜間でも冷房負荷がある
とすると、夜間でもポンプ１７により、ファンコイルユ
ニット１６に冷水が供給される。但し、供給される冷水
温度は、０℃に近い低温の冷水が供給され、制御弁１８
により、室温コントロールされているので、供給される
冷水量は小流量であり、ファンコイルユニット１６を出
る冷水温度は室温湿球温度に近い１８℃程度となる。そ
して、この冷水は配管１９、ヘッダー２０、バイパス配
管２１を経由して、ポンプ１１に吸い込まれ、枝管１５
を経由して、主管６に合流する。即ち、１８℃の温度の
高くなった冷水は蓄熱槽４で低温水に混ざることなく、
高温のままで、主管６に送られる。
の方法には種々の方法があるが、図の場合は液面検出器
１２により、バイパス調節弁１３を流量制御することに
より、蓄熱槽液面を大略一定に保つようになっている。
この時間帯ではスルース弁８から大量の氷水が流入する
ので、バイパス調節弁１３はほぼ全閉となる。従って、
蓄熱槽内の１４〜１７℃程度の水はポンプ１１により、
配管流入口１４から枝管１５を経由して戻り主管６に合
流する。７〜８月の場合は、ほぼ朝の８時に蓄熱槽内の
１４〜１７℃の水は、ほぼ全て氷水に入れ替わる。な
お、この深夜の時間帯でも多少の負荷がある。例えば、
ファンコイルユニット１６は、夜間でも冷房負荷がある
とすると、夜間でもポンプ１７により、ファンコイルユ
ニット１６に冷水が供給される。但し、供給される冷水
温度は、０℃に近い低温の冷水が供給され、制御弁１８
により、室温コントロールされているので、供給される
冷水量は小流量であり、ファンコイルユニット１６を出
る冷水温度は室温湿球温度に近い１８℃程度となる。そ
して、この冷水は配管１９、ヘッダー２０、バイパス配
管２１を経由して、ポンプ１１に吸い込まれ、枝管１５
を経由して、主管６に合流する。即ち、１８℃の温度の
高くなった冷水は蓄熱槽４で低温水に混ざることなく、
高温のままで、主管６に送られる。
【００１１】一方、熱供給プラント２の冷熱供給装置の
作動は次のようになる。夜間はタイマーが組み込まれた
制御盤３０からの信号により、氷水供給モードに切り替
わる。このモードでは、タンク２６の温度が高いうち
は、バルブ３１（図では３１ａ、３１ｂが示されている
が、これらを総称して３１と示し、他も同様である。）
が全て開けられている。また、切り替え弁３２、３３は
後述のようにタイマーで切り替えられる。負荷からの還
水は、冷水／ブライン熱交換器２２→冷水冷凍機２３→
タンク２６と流れるが、このタンク２６内下部３４の冷
水はポンプ３５により、管３６に付属している散水穴よ
り、製氷熱交換器２５に散水され、内部を流れるブライ
ンにより冷却される。そのため、徐々にタンク内冷水の
温度が下がり、例えば、５℃になると温度センサー３７
の信号により、製氷熱交換器２５は製氷モードと脱氷モ
ードを繰り返すようになる。図では製氷熱交換器を２セ
ットだけ示してあるが、通常は３〜４セットあり、脱氷
モードの時間は全時間の（１／製氷熱交換器の数）とな
るように制御される。
作動は次のようになる。夜間はタイマーが組み込まれた
制御盤３０からの信号により、氷水供給モードに切り替
わる。このモードでは、タンク２６の温度が高いうち
は、バルブ３１（図では３１ａ、３１ｂが示されている
が、これらを総称して３１と示し、他も同様である。）
が全て開けられている。また、切り替え弁３２、３３は
後述のようにタイマーで切り替えられる。負荷からの還
水は、冷水／ブライン熱交換器２２→冷水冷凍機２３→
タンク２６と流れるが、このタンク２６内下部３４の冷
水はポンプ３５により、管３６に付属している散水穴よ
り、製氷熱交換器２５に散水され、内部を流れるブライ
ンにより冷却される。そのため、徐々にタンク内冷水の
温度が下がり、例えば、５℃になると温度センサー３７
の信号により、製氷熱交換器２５は製氷モードと脱氷モ
ードを繰り返すようになる。図では製氷熱交換器を２セ
ットだけ示してあるが、通常は３〜４セットあり、脱氷
モードの時間は全時間の（１／製氷熱交換器の数）とな
るように制御される。
【００１２】図で、製氷熱交換器２５ａは製氷モード、
２５ｂは脱氷モードとなっている。散水調節弁３１ａ、
３１ｂ及び三方弁３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂは、
製氷熱交換器２５ａが製氷モードに、２５ｂが脱氷モー
ドになるように制御されている。ブラインはブライン冷
凍機２４で冷却され、２４→ヘッダー３８→３２ａ→２
５ａ→ポンプ３９→３３ａ→ヘッダー４０→２４と流
れ、散水管から流出して製氷熱交換器伝熱面を流れる冷
水を冷却し、伝熱面に製氷させる。一方、脱氷モードと
なっている製氷熱交換器２５ｂには、比較的高温の冷水
が送られる。即ち、負荷還水により、冷水／ブライン熱
交換器２２で加熱されたブラインが、２２→ヘッダー４
１→３２ｂ→２５ｂ→４２→３３ｂ→ヘッダー４３→２
２と流れ、製氷熱交換器の氷が付着した伝熱面を内部よ
り加熱し、付着した氷を脱氷する。このように製氷モー
ドと脱氷モードを繰り返すことにより、蓄熱槽のタンク
２６内に氷片を落下させる。なお、冷水／ブライン熱交
換器２２で、ブラインにより冷却された冷水は冷水冷凍
機２３により、更に冷却される。即ち、負荷からの戻り
管４４内の還水は、氷水輸送システムでは１８〜１４℃
と高温なので、製氷の前に冷水冷凍機２３で省エネ（高
い蒸発温度で）予冷却するようになっている。この省エ
ネ効果は、輸送する氷水の氷分率が小さいほど大きい。
２５ｂは脱氷モードとなっている。散水調節弁３１ａ、
３１ｂ及び三方弁３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂは、
製氷熱交換器２５ａが製氷モードに、２５ｂが脱氷モー
ドになるように制御されている。ブラインはブライン冷
凍機２４で冷却され、２４→ヘッダー３８→３２ａ→２
５ａ→ポンプ３９→３３ａ→ヘッダー４０→２４と流
れ、散水管から流出して製氷熱交換器伝熱面を流れる冷
水を冷却し、伝熱面に製氷させる。一方、脱氷モードと
なっている製氷熱交換器２５ｂには、比較的高温の冷水
が送られる。即ち、負荷還水により、冷水／ブライン熱
交換器２２で加熱されたブラインが、２２→ヘッダー４
１→３２ｂ→２５ｂ→４２→３３ｂ→ヘッダー４３→２
２と流れ、製氷熱交換器の氷が付着した伝熱面を内部よ
り加熱し、付着した氷を脱氷する。このように製氷モー
ドと脱氷モードを繰り返すことにより、蓄熱槽のタンク
２６内に氷片を落下させる。なお、冷水／ブライン熱交
換器２２で、ブラインにより冷却された冷水は冷水冷凍
機２３により、更に冷却される。即ち、負荷からの戻り
管４４内の還水は、氷水輸送システムでは１８〜１４℃
と高温なので、製氷の前に冷水冷凍機２３で省エネ（高
い蒸発温度で）予冷却するようになっている。この省エ
ネ効果は、輸送する氷水の氷分率が小さいほど大きい。
【００１３】タンク２６に蓄えられた氷水は、氷分率調
節器２９で所定の氷分率に調節され、ポンプ２８によ
り、冷熱供給主管５を通り負荷側に送られる。ポンプ２
８は制御装置４５により、回転数制御されていて、タン
ク２６内に氷が多くあるときはポンプ回転数を大きく
し、少ないときは回転数も少なくして、氷分率調節器２
９から戻り配管４６を流れる冷水を、無駄に多くしない
ように制御される。即ち、氷分率計４７の信号により調
節弁４８により、氷分率が制御されるが、氷量により流
量も制御されるので、管４６を通る戻り冷水量は過大と
ならないようになっている。なお、製氷熱交換器２５の
種類によっては不要な場合もあるが、通常はポンプ２８
の吸い込み部に砕氷機２７が装備されている。この砕氷
機２７の位置は製氷機２５の下部でもよいが、タンクの
後にすることにより砕氷機２７の数を減らすことができ
る。なお、４９は多少の氷水を循環することにより、タ
ンク２６内の氷分率を一定とする掻き混ぜ効果のための
バイパス管である。
節器２９で所定の氷分率に調節され、ポンプ２８によ
り、冷熱供給主管５を通り負荷側に送られる。ポンプ２
８は制御装置４５により、回転数制御されていて、タン
ク２６内に氷が多くあるときはポンプ回転数を大きく
し、少ないときは回転数も少なくして、氷分率調節器２
９から戻り配管４６を流れる冷水を、無駄に多くしない
ように制御される。即ち、氷分率計４７の信号により調
節弁４８により、氷分率が制御されるが、氷量により流
量も制御されるので、管４６を通る戻り冷水量は過大と
ならないようになっている。なお、製氷熱交換器２５の
種類によっては不要な場合もあるが、通常はポンプ２８
の吸い込み部に砕氷機２７が装備されている。この砕氷
機２７の位置は製氷機２５の下部でもよいが、タンクの
後にすることにより砕氷機２７の数を減らすことができ
る。なお、４９は多少の氷水を循環することにより、タ
ンク２６内の氷分率を一定とする掻き混ぜ効果のための
バイパス管である。
【００１４】８時になると負荷３の運転台数が、急激に
増大するので、制御盤３０からの信号により、氷水供給
モードから冷水供給モードに切り替わる。即ち、１８
ａ、１８ｂなどが開けられ管２０を通る流量が増大し、
ポンプ１１に吸い込まれる冷水の大半は、この負荷から
の戻り水となる。また負荷が増大するので、ポンプ１７
から吸い込まれる冷水量は増大するので、液面制御装置
によりバイパス調節弁１３が調節され、散水管５０に設
けられた数多くの散水穴により、直接接触式蓄熱槽内の
氷水上に散水され、氷を溶かす。一方、熱供給プラント
２における冷熱供給装置ではバルブ３１が全て開けられ
ていて、且つ、管４４を通る冷水量も多いので、徐々に
ブライン冷凍機２４の蒸発温度も上昇し、冷熱供給主管
５に送られる冷水温度は上昇し、１３時頃には７℃とな
る。但し、ポンプ１７により負荷に送られる冷水量は、
管９から送られる冷水量より多少大きい。この不足分は
夜間に蓄えられた冷熱により、補われる。なお、ポンプ
１７により送られる冷水は７℃程度となり、約０℃の冷
水を送るときに比べて、流量は増大する。
増大するので、制御盤３０からの信号により、氷水供給
モードから冷水供給モードに切り替わる。即ち、１８
ａ、１８ｂなどが開けられ管２０を通る流量が増大し、
ポンプ１１に吸い込まれる冷水の大半は、この負荷から
の戻り水となる。また負荷が増大するので、ポンプ１７
から吸い込まれる冷水量は増大するので、液面制御装置
によりバイパス調節弁１３が調節され、散水管５０に設
けられた数多くの散水穴により、直接接触式蓄熱槽内の
氷水上に散水され、氷を溶かす。一方、熱供給プラント
２における冷熱供給装置ではバルブ３１が全て開けられ
ていて、且つ、管４４を通る冷水量も多いので、徐々に
ブライン冷凍機２４の蒸発温度も上昇し、冷熱供給主管
５に送られる冷水温度は上昇し、１３時頃には７℃とな
る。但し、ポンプ１７により負荷に送られる冷水量は、
管９から送られる冷水量より多少大きい。この不足分は
夜間に蓄えられた冷熱により、補われる。なお、ポンプ
１７により送られる冷水は７℃程度となり、約０℃の冷
水を送るときに比べて、流量は増大する。
【００１５】次に、１３時の電力ピーク時には、ピーク
カット運転のため冷水冷凍機２３、ブライン冷凍機２４
とも停められる。従って、この時間帯では冷房負荷はほ
とんど、深夜に蓄えておいた氷水の冷熱により賄われ
る。即ち、電動スルース弁８から流入する冷熱量は僅か
となり、ポンプ１７に吸い込まれる冷水は、ほとんど管
５１を経由して蓄熱槽４内から取り入れられる。そのた
め、蓄熱槽４は液面制御により、負荷からの還水はほと
んどバイパス調整弁１３を流れ、氷水をとかす。そし
て、１６時の時点では蓄熱槽４内の氷水の氷分率は、ほ
とんどゼロ近くなっている。１６時を過ぎると再びスル
ース弁８が開けられ、熱供給プラント２内の冷凍機も運
転され、主管５内には７℃の冷水が供給される。１６時
の時点では未だ負荷が大きいので、管９からの７℃の冷
水と蓄熱槽４下部の約４℃の冷水とが混合し、例えば
５．５℃となってポンプ１７に吸い込まれ、負荷に供さ
れる。そして、徐々に負荷も減少し、また蓄熱槽４内の
冷水温度も上昇し、２２時近くなると、蓄熱槽の下部の
僅かな部分を残して、ほとんど１８〜１５℃となる。そ
して、負荷は例えばファンコイルユニット１６以外は停
止され、即ち、１８以外の温度調節弁１８ａ、１８ｂな
どは全閉となり、電動スルース弁８から流入する冷水量
は僅かとなる。そして、２２時になると再び、負荷が少
ないにもかかわらずスルース弁８が間欠的に開けられ、
冷凍機で氷水をつくる氷水供給モードとなる。
カット運転のため冷水冷凍機２３、ブライン冷凍機２４
とも停められる。従って、この時間帯では冷房負荷はほ
とんど、深夜に蓄えておいた氷水の冷熱により賄われ
る。即ち、電動スルース弁８から流入する冷熱量は僅か
となり、ポンプ１７に吸い込まれる冷水は、ほとんど管
５１を経由して蓄熱槽４内から取り入れられる。そのた
め、蓄熱槽４は液面制御により、負荷からの還水はほと
んどバイパス調整弁１３を流れ、氷水をとかす。そし
て、１６時の時点では蓄熱槽４内の氷水の氷分率は、ほ
とんどゼロ近くなっている。１６時を過ぎると再びスル
ース弁８が開けられ、熱供給プラント２内の冷凍機も運
転され、主管５内には７℃の冷水が供給される。１６時
の時点では未だ負荷が大きいので、管９からの７℃の冷
水と蓄熱槽４下部の約４℃の冷水とが混合し、例えば
５．５℃となってポンプ１７に吸い込まれ、負荷に供さ
れる。そして、徐々に負荷も減少し、また蓄熱槽４内の
冷水温度も上昇し、２２時近くなると、蓄熱槽の下部の
僅かな部分を残して、ほとんど１８〜１５℃となる。そ
して、負荷は例えばファンコイルユニット１６以外は停
止され、即ち、１８以外の温度調節弁１８ａ、１８ｂな
どは全閉となり、電動スルース弁８から流入する冷水量
は僅かとなる。そして、２２時になると再び、負荷が少
ないにもかかわらずスルース弁８が間欠的に開けられ、
冷凍機で氷水をつくる氷水供給モードとなる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の冷却装置は、上記のような構成
となっているので、下記の優れた効果がある。 （１）昼間も夜間も運転する方法なので、冷凍機も小型
となり電力設備容量も小さくなり、電力基本料金が小さ
くなる。 （２）昼間は冷凍機の蒸発温度が高い省エネ運転とな
る。 （３）深夜に氷水を負荷側に送って蓄えておくので、そ
の分だけ、配管口径を小さくすることができる。 （４）負荷側蓄熱槽を開放型蓄熱槽とすることにより、
蓄熱槽を安価とすることができる。
となっているので、下記の優れた効果がある。 （１）昼間も夜間も運転する方法なので、冷凍機も小型
となり電力設備容量も小さくなり、電力基本料金が小さ
くなる。 （２）昼間は冷凍機の蒸発温度が高い省エネ運転とな
る。 （３）深夜に氷水を負荷側に送って蓄えておくので、そ
の分だけ、配管口径を小さくすることができる。 （４）負荷側蓄熱槽を開放型蓄熱槽とすることにより、
蓄熱槽を安価とすることができる。
【図１】本発明の冷却装置である地域冷房システムの説
明図。
明図。
１：ビル、２：熱供給プラント、３：冷房負荷、４：蓄
熱槽、５：冷熱供給主管、６：冷熱戻り主管、７：制御
盤、、８：スルース弁、９、１５：枝管、１１、１７：
ポンプ、１８：制御弁、２２：冷水／ブライン熱交換
器、２３：冷水冷凍機、２４：ブライン冷凍機、２５：
製氷熱交換器、２６：タンク、２７：砕氷機、２８：冷
熱供給ポンプ、２９：氷分率調節器、３０：制御盤
熱槽、５：冷熱供給主管、６：冷熱戻り主管、７：制御
盤、、８：スルース弁、９、１５：枝管、１１、１７：
ポンプ、１８：制御弁、２２：冷水／ブライン熱交換
器、２３：冷水冷凍機、２４：ブライン冷凍機、２５：
製氷熱交換器、２６：タンク、２７：砕氷機、２８：冷
熱供給ポンプ、２９：氷分率調節器、３０：制御盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 正夫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 増田 季睦 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 服部 賢 新潟県長岡市学校町１−４−28 長岡住 宅２−402 (72)発明者 白樫 正高 新潟県長岡市長峰町60−25 (72)発明者 河田 剛毅 新潟県長岡市北園町４−25 (56)参考文献 特開 平４−98095（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−184354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57068（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−279042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−141448（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−134438（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24F 5/00
Claims (5)
- 【請求項１】 氷水を供給できる冷熱供給装置と、該冷
熱供給装置と冷熱負荷側とを接続する冷熱供給主管及び
冷熱戻り主管を有すると共に、前記冷熱負荷側が、冷熱
供給主管からの冷熱により直接又は間接的に冷却される
冷熱負荷と、負荷戻り水により直接又は間接的に氷水を
加熱し、前記冷熱供給主管からの氷水を蓄冷する蓄冷装
置を兼ねた直接接触式熱交換器と、冷熱流量を制御でき
る流量制御装置と、これらを順次接続する配管、バル
ブ、ポンプとを有し、前記冷熱供給装置が、氷水を供給
する氷水供給モードと冷水を供給する冷水供給モードと
を相互に切り替えることができる氷水供給・冷水供給切
り替え制御装置により構成される冷却装置において、前
記氷水供給・冷水供給切り替え制御装置が、負荷量の少
ない時間帯に氷水供給モードになるように構成されてい
ることを特徴とする冷却装置。 - 【請求項２】 氷水を供給できる冷熱供給装置と、該冷
熱供給装置と冷熱負荷側とを接続する冷熱供給主管及び
冷熱戻り主管を有すると共に、前記冷熱負荷側が、冷熱
供給主管からの冷熱により直接又は間接的に冷却される
冷熱負荷と、負荷戻り水により直接又は間接的に氷水を
加熱し、前記冷熱供給主管からの氷水を蓄冷する蓄冷装
置を兼ねた直接接触式熱交換器と、冷熱流量を制御でき
る流量制御装置と、これらを順次接続する配管、バル
ブ、ポンプとを有し、前記冷熱供給装置が、氷水を供給
する氷水供給モードと冷水を供給する冷水供給モードと
を相互に切り替えることができる氷水供給・冷水供給切
り替え制御装置により構成される冷却装置において、前
記氷水供給・冷水供給切り替え制御装置が、負荷量関連
物理量を検出し、該負荷量が少ないときに氷水供給モー
ドになるように構成されていることを特徴とする冷却装
置。 - 【請求項３】 前記負荷量関連物理量が、冷熱負荷側の
需要家ビルにおける冷水流量であることを特徴とする請
求項２記載の冷却装置。 - 【請求項４】 前記蓄冷装置を兼ねた直接接触式熱交換
器が、開放式蓄熱槽であり、該蓄熱槽の受け入れ側に冷
熱受け入れ量制御バルブを有し、氷水供給モード時には
該蓄熱槽に氷水を受け入れるため、前記制御バルブを全
開と全閉を繰り返すように構成し、且つ、冷水返送側流
量を蓄熱槽の液面制御により制御するように構成したこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。 - 【請求項５】 前記負荷量関連物理量が、熱供給システ
ムにおける熱使用量の合計値であることを特徴とする請
求項２記載の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29981896A JP3290363B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 冷熱輸送を伴う冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29981896A JP3290363B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 冷熱輸送を伴う冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10132337A JPH10132337A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3290363B2 true JP3290363B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=17877299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29981896A Expired - Fee Related JP3290363B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 冷熱輸送を伴う冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3290363B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1825011A (zh) * | 2006-04-04 | 2006-08-30 | 珠海格力电器股份有限公司 | 冰蓄冷机组、使用该冰蓄冷机组的空调系统及其控制方法 |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP29981896A patent/JP3290363B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10132337A (ja) | 1998-05-22 |
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