JP3856572B2

JP3856572B2 - Heat storage system

Info

Publication number: JP3856572B2
Application number: JP23144398A
Authority: JP
Inventors: 貞生西村
Original assignee: Yamato Co Ltd
Current assignee: Yamato Co Ltd
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: JP2000065401A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コストの安い夜間電力等を利用して冷熱、温熱を蓄熱できる冷・温熱蓄熱槽および冷熱のみを蓄熱できる冷熱蓄熱槽の２種類の蓄熱槽を備え、これらの蓄熱槽内に蓄熱した冷熱あるいは温熱を必要に応じて該蓄熱槽から取り出して有効利用することができる蓄熱システムに関するものであり、さらに詳細には、夏季においては夜間等の安価な電力を利用して冷暖切替冷凍機を冷却運転し冷・温熱蓄熱槽内に貯蔵した水・ブライン混合液を冷却して冷熱を冷・温熱蓄熱槽に、また、ショーケース等の冷凍機や運転休止中の他システムの冷凍機を運転して冷熱蓄熱槽内に貯蔵した水・ブライン混合液を冷却して冷熱を冷熱蓄熱槽に蓄熱し、気温の高い昼間などの高負荷時等に、前記各蓄熱槽内に蓄熱された過冷却状態の水・ブライン混合液を冷蔵ショーケースや冷蔵庫等からなる冷却システムや空調システムに直接供給しその時間帯において各システム内の冷凍機を停止または部分運転しながら、該氷・ブライン混合液により前記冷却システムや空調システムを直接冷却できるようにした蓄熱システムに関するものである。
【０００２】
また、冬季においては、冷蔵ショーケースや冷蔵庫等の冷却システムから排熱される熱によって冷・温熱蓄熱槽内に貯蔵した水・ブライン混合液を加温するとともに必要に応じて冷暖切替冷凍機を暖房運転して冷・温熱蓄熱槽内の水・ブライン混合液を加温して温熱を蓄熱し、また冷蔵ショーケースや冷蔵庫等の冷凍機の運転により冷熱蓄熱槽内には冷熱を蓄熱し冷蔵ショーケースや冷蔵庫等を冷却しつつ前記冷・温熱蓄熱槽内に貯蔵した温熱を空調用の暖房用システムに有効活用できるエネルギー節約型の蓄熱システムに関するものである。
なお、本明細書中で使用する冷却システムは、冷凍、冷蔵などを含む広義の用語として、また空調システムは建物内に配置される複数の空調系全体を含む広義の用語として使用する。
【０００３】
【従来の技術】
最近の電力需要の伸びにより、真夏の電力消費ピーク時には電力不足等が心配される事態となってきている。一方、電力は貯蔵ができないため、ピーク負荷に合わせて発電施設を作らなくてはならず、昼夜間または季節間の需要格差の拡大は電力コストの大きな要因となっている。
また、冬季においては、常時運転している冷蔵ショーケースや冷蔵庫等の冷却システムから排熱される熱をそのまま戸外に排出しているため、熱の有効利用の点において改善の余地があるシステムとなっている。
このため、電力会社は、電気のムダな使用を極力排除するため、あるいは電力需要格差を解消するために、負荷の平準化を目指して、業務用蓄熱調整契約やピーク時間調整契約等の制度を設け、蓄熱システムの奨励を実施している。
【０００４】
こうした蓄熱システムの中の一例として図９に示すものがある。
このシステムは、運転に余力のある熱源ユニット（空調系または冷凍系の内、余力のある冷凍機）によって冷却された冷媒やブラインを蓄熱槽内の冷却コイルに循環させ、氷蓄熱槽内の水を冷却蓄熱し、必要とする時に冷却された水を熱交換器に供給し、この熱交換器で冷蔵ショーケースや冷蔵・冷凍庫等からなる冷凍機システム内の冷媒（冷媒液）を間接的に過冷却状態に冷却することにより、冷凍機本体の消費電力を抑制するようにしている。
【０００５】
しかし、このシステムでは、主たる冷却はその系を受け持つ冷凍機から供給される冷媒によるものであり、蓄熱槽からの冷却は間接的かつ補助的であり、冷凍機の運転を停止することはできない。又、蓄熱槽内に蓄熱、製氷する際に、冷却されたブラインを利用して蓄熱槽内に貯留されている水を冷却し、製氷するため、冷却時に蓄熱槽内の熱交換器（図示せず）周囲に氷結し、氷ができた場合には熱伝導が低下し、冷却効率が著しく低下する等の問題がある。更に、蓄熱槽内に蓄熱される熱量は、余力を利用してのことであり、負荷の大きい時期に於ける冷凍機運転への補助率は大変少ない。また、冷却媒体として氷ー水を使用しているため零度以下の冷却には利用できず、例えば−５°Ｃの冷却温度を必要とする冷蔵ショーケース等には採用することができない等の致命的な欠陥がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、水とブラインとを所定の割合で混合した水・ブライン混合液を貯蔵しておく冷・温熱蓄熱槽および冷熱蓄熱槽とを用意し、冷房の必要な夏季においては各蓄熱槽内の混合液を冷暖切替可能な冷凍機あるいはショーケース等を冷却するための冷凍機でありながら負荷の減少により余裕が生じた冷凍機、さらには必要に応じて他の休止している冷凍機等を利用してブライン濃度に応じた０°Ｃ以下の氷結温度にまで至らしめ、混合液体中の水をして０°Ｃ以下の氷を作ると共に、ブラインをも低温化させて蓄熱し、空調システムには前記過冷却状態の混合液を供給して空調動作を行わせるとともに、ショーケース等の冷却システムの最大負荷時にも前記過冷却状態の混合液を同冷却システムに供給し、システム内の冷凍機の運転停止または部分運転をさせることにより電力の消費を押さえ、上記問題点を解決することを目的とする。
また、暖房の必要な冬季には、夜間大幅な冷却負荷が減少するショーケース用の冷凍機により冷熱蓄熱槽内に冷熱を蓄熱しつつ、その時の冷凍機からの排熱を冷・温熱蓄熱槽内に回収蓄熱し、夫々の蓄熱槽内に蓄熱された冷熱あるいは温熱を、運転状況に応じて有効利用することにより冬季においてもできるだけ無駄な電力の消費を押さえる蓄熱システムを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明では、前記２種類の蓄熱槽内に冷熱を蓄熱する場合には、冷暖切替可能な冷凍機（あるいは休止している冷凍機）を冷房運転するとともにショーケース等の冷凍機を運転し、各蓄熱槽内に配置した熱交換器に極低温に冷却された高濃度のブラインや、フロン冷媒を供給し、各蓄熱槽内に貯留してある水・ブライン混合液を蓄熱槽内の熱交換器を介して水の凝固点以下に低下させ、水が氷となってブライン内に混入しているシャーベット状の液を作り、このシャーベット状混合液によって冷熱を蓄熱する。そしてこの冷熱を空調システムあるいは冷却システムに直接供給して省電力化を図るものである。
【０００８】
氷蓄熱槽内で作られたシャーベット状の混合液は、氷蓄熱槽内の熱交換器に真水の様に固く氷結することがなく、混合液体を効率よく零度以下の必要とする温度にまで冷却することができる。即ち、混合液を冷却してゆくと、そのブライン濃度に特有の濃度ー氷結温度の氷結曲線の傾向にそってブライン中の水が氷結し、混合液にはシャーベット状の氷が生成される。このため、混合液を過冷却状態にしても氷蓄熱槽内の熱交換器周囲に氷が付着することが少なく、付着したとしてもその氷はシャーベット状であり、真水の氷とは異なり水分の多い氷であるため、水を冷却コイルに氷結させる方法に比較し、熱伝達率が向上し、蓄熱効率を大幅に高めることができる。さらにシャーベット状の氷を含んだ混合液は、そのまま、あるいは隔離板等を利用して氷を分離濾過した状態でポンプにより必要とする冷却システムに供給することができ、その混合液により直接的にかつ効果的に冷却システムを冷やすことが可能となる。
【０００９】
また、混合液はブライン濃度によって冷却温度をある程度の低温域にまで低下させることができるため、冷却、冷凍温度の異なる機器（たとえば冷蔵ショーケースや冷蔵庫など）を複数直列に接続しておき、温度の低い機器から順次、過冷却混合液を循環させて行くことで、一度に異なった温度領域の多数の機器を有する冷却システムを冷却できることになり、利用温度幅を増大させることにより供給熱媒量を少なくすることができ、その搬送用電力消費の抑制に極めて多大の効果を発揮する。
【００１０】
さらに、本発明では、前記冷・温熱蓄熱槽内に温熱を蓄熱し、前記冷熱蓄熱槽内に冷熱を蓄熱する場合には、冷蔵運転している冷蔵ショーケースや冷蔵庫等の冷却システムから排熱される熱を有効利用するために、その排熱を冷・温熱蓄熱槽内に回収蓄熱し、その温熱を冬季における空調システムに有効に利用する。即ち、このシステムでは、冬季においてはショーケースや冷蔵庫用の冷凍機を運転してショーケース等を冷却しつつ、冷凍機から排熱される熱を冷・温熱蓄熱槽に温熱蓄熱し、この温熱を利用して、暖房用の補助熱源とし、冬季における電気の有効利用を図る。
【００１１】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
水とブラインとを所定の割合で混合した水・ブライン混合液を貯蔵しておき、冷暖兼用の冷凍機によって１年を通じて冷・温熱を切替えて蓄熱できる冷・温熱蓄熱槽と、水とブラインとを所定の割合で混合した水・ブライン混合液を貯蔵しておき、冷却専用の冷凍機によって通年冷熱を蓄熱できる冷熱蓄熱槽と、前記冷熱蓄熱槽に蓄熱された冷熱を利用して冷却を行う冷却システムと、前記冷・温熱蓄熱槽に蓄熱された冷熱または温熱を利用して冷暖房を行う空調システムとを備え、前記冷・温熱蓄熱槽と前記冷熱蓄熱槽とは開閉自在なバルブを介して連通されており、さらに前記冷・温熱蓄熱槽に冷熱を蓄熱する時には、前記冷熱蓄熱槽に貯蔵された水・ブライン混合液は冷却システムを経由したのち、空調システムまたは冷・温熱蓄熱槽の何れかに流入し、さらに前記冷熱蓄熱槽に還流するようにしたことを特徴とする蓄熱システムであり、
【００１２】
また、建物内の空調などを行う空調システムと、使用温度の異なる複数の冷蔵ショーケースや冷蔵庫などの被冷却体を冷却する冷却システムと、水とブラインとを所定の割合で混合した水・ブライン混合液を貯蔵しておき、冷暖兼用の冷凍機によって１年を通じて冷・温熱を切替えて蓄熱できる冷・温熱蓄熱槽と、水とブラインとを所定の割合で混合した水・ブライン混合液を貯蔵しておき冷却専用の冷凍機によって通年冷熱を蓄熱できる冷熱蓄熱槽とからなり、前記空調システムと前記冷却システムとを必要に応じて独立して運転できるシステムにおいて、前記冷暖兼用の冷凍機を所定の時間帯に運転して前記冷・温熱蓄熱槽内に冷熱を蓄熱しておくとともに前記冷却専用の冷凍機を所定の時間帯に運転して前記冷熱蓄熱槽に冷熱を蓄熱しておき、所定の時間帯に冷暖兼用の冷凍機および冷却専用の冷凍機の運転を停止し、冷熱蓄熱槽内の冷却された水ーブライン混合液を冷却システム内の温度の低い被冷却体から順次循環させ、さらに空調システムに循環させて、前記空調システムおよび冷却システムを水ーブライン混合液により直接冷却できるようにしたことを特徴とする蓄熱システムである。
【００１３】
削除
【００１４】
削除
【００１５】
【実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係わる蓄熱システムは、冷熱または温熱を切り替えて蓄熱できる蓄熱槽（以下冷・温蓄熱槽という）４と、冷熱のみを蓄熱する蓄熱槽（以下冷熱蓄熱槽という）５との２種類の蓄熱槽を備えており、これら２種類の蓄熱槽内に蓄熱した冷熱あるいは温熱を有効に利用できるようにしている。
なお、本明細書では、前記空調機器を作動するシステム系を空調システムとし、ショーケース等を作動するシステム系を冷却システムと定義し、これらの各システムを組み合わせることにより本発明に係わる蓄熱システムが構成される。
また、以下の第１冷凍機（Ｒ−１）は冷暖切替可能な冷凍機であり、また、第２冷凍機（Ｒ−２）はショーケース等の専用冷凍機であってこの専用冷凍機からは冬季において排熱を回収する。またシステム内に配置した空調機器（ＡＣ）は特別な冷凍機は備えておらず、熱交換器によって冷房・暖房を行うようになっているが、従来型と同様に空調機器ＡＣにも冷凍機を備えていてもよい。この場合には空調機器ＡＣ内に水・ブライン混合液からの熱を回収する熱交換器が必要となる。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係わる蓄熱システムの構成図である。
図において、１は冷・温熱蓄熱槽４に冷熱または温熱を蓄熱するための冷暖切替可能な第１冷凍機（Ｒ−１）、２は冷蔵ショーケースや冷蔵庫等からなる冷却システム用の第２冷凍機（Ｒ−２）、３は前記第２冷凍機（Ｒ−２）からの排熱を冷却する冷却塔、４は冷熱または温熱を蓄熱する冷・温熱蓄熱槽、５は冷熱のみを蓄熱する冷熱蓄熱槽、６は空調システムを構成する空調機器（ＡＣ）、７〜９は第１〜第３ショウーケース（ＳＣ−１〜ＳＣ−３）であり、これらは、図示のようにパイプラインで接続されている。そしてこのパイプライン中には、第１〜第５ポンプＰ−１〜Ｐ−５、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５、第１調整用バルブ１１、第２調整用バルブ１２が配置されている。
【００１７】
前記空調システムは基本的には空調機器６、冷・温熱蓄熱槽４、第３ポンプＰ−３から構成され構成されるシステムであり第３ポンプＰ−３によって冷・温熱蓄熱槽４から汲み上げた水・ブライン混合液によって冷房あるいは暖房を行う。空調機器６は冷暖房を必要とする容積に応じて台数を増減することができる。
前記冷却システムは基本的には冷熱蓄熱槽５、第４ポンプＰ−４、複数のショーケース、冷蔵庫等から構成され構成されるシステムであり第４ポンプＰ−４によって冷熱蓄熱槽５から汲み上げた水・ブライン混合液によってショーケース７〜９や図示せぬ冷蔵庫の冷却を行う。
【００１８】
以下各構成要素の詳細を説明すると、
前記第１冷凍機（Ｒ−１）１は、後述する構造からなる冷・温熱蓄熱槽４に冷熱または温熱を切り替えて蓄熱するための冷暖切替可能な冷凍機であり、冷却運転の時には冷熱を、加温運転の時には温熱を冷・温熱蓄熱槽４内に蓄熱できる従来公知の冷凍機である。
第２冷凍機（Ｒ−２）は、冷却システムとしての第１〜第３ショウーケース（ＳＣ−１〜ＳＣ−３）さらには図示せぬ冷蔵庫等の専用の冷凍機であり、この第２冷凍機（Ｒ−２）運転時には冷熱蓄熱槽５に冷熱のみを蓄熱するできる従来公知の冷凍機である。
冷却塔３は第２冷凍機（Ｒ−２）が運転中に発生する熱を冷却するためのものであり、この冷却塔３は従来の冷凍機が備えている水冷あるいは空冷の冷却塔と同じ形式のものである。なお、第２冷凍機（Ｒ−２）によって加熱された水・ブライン混合液は前記冷却塔３で冷却することなく、直接、冷・温熱蓄熱槽４に送られ、ここで熱交換され温熱を冷・温熱蓄熱槽４内に蓄熱することもできる。
【００１９】
冷・温熱蓄熱槽４は、断熱槽として構成され、また同槽４内には所定濃度の水・ブライン混合液が貯蔵され、さらに第１冷凍機（Ｒ−１）１からの冷却（または加熱）された濃度の高いブラインを通す図示せぬ熱交換器が設けられている。そして、第１冷凍機（Ｒ−１）１から冷却または加熱されたブラインが冷・温熱蓄熱槽４内の熱交換器に送られると、ここで冷・温熱蓄熱槽４内に貯蔵されている所定濃度の水・ブライン混合液が所定の温度にまで冷却または加熱され、冷・温熱蓄熱槽内い蓄熱できるようになっている。また冷・温熱蓄熱槽４には必要に応じて攪拌機を設け、水・ブライン混合液を攪拌できるようになっている。
また、水・ブライン混合液の代わりに、各冷凍機から直接冷媒（フロン等）を供給することも可能であり、この場合には第１、第２ポンプ（Ｐ−１）、（Ｐ−２）は不要である。
なお冷・温熱蓄熱槽４内に冷熱を蓄熱する際に、−５°Ｃ前後の水・ブライン混合液を作る場合には、蓄熱槽内の水・ブライン混合液はそれに対応した濃度の水・ブライン混合液としておくとともに、第１冷凍機（Ｒ−１）１から熱交換器に供給される冷却ブラインは−１０°Ｃ程度にまで冷却しておく必要がある。こうすることによって、冷・温熱蓄熱槽内には確実に−５°Ｃ前後の水・ブライン混合液を貯蔵することができる。
【００２０】
冷熱蓄熱槽５は、冷・温熱蓄熱槽４と同様に断熱槽として構成され、同槽５内には冷・温熱蓄熱槽４内の水・ブライン混合液と共通濃度の水・ブライン混合液が貯蔵され、また同槽５内には第２冷凍機（Ｒ−２）２によって冷却された濃度の高いブラインを通す図示せぬ熱交換器が設けられている。また冷熱蓄熱槽５には必要に応じて攪拌機を設け、水・ブライン混合液を攪拌できるようになっている。
【００２１】
前記冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５は基本的には同じ構造をしており、同じ濃度の水・ブライン混合液を貯蔵しており、冷・温熱蓄熱槽４は運転状況によって冷熱を蓄熱する冷熱槽や温熱を蓄熱する温熱槽に切り換えて使用する。また、前記冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５はパイプラインで接続されておりパイプライン中の第１バルブＶ１を開くことにより連通可能に構成してあり、前記冷・温熱蓄熱槽４内に冷熱を蓄熱した状態の時には冷熱蓄熱槽５と連通され、共通の冷熱蓄熱槽としての機能を果たすことができる。
空調機器（ＡＣ）は室内温度調整をする空調システム用の機器であり、この空調機器（ＡＣ）は単なる熱交換器のみからなる形式のものでも良いし、従来の冷暖兼用の空調機器を使用することもできる。
【００２２】
第１ポンプＰ−１は、第１冷凍機（Ｒ−１）１によって極低温（たとえばマイナス１０°Ｃ）にまで冷却されたブラインを、冷・温熱蓄熱槽４内の熱交換器に循環する機能を備えている。
第２ポンプＰ−２は、第２冷凍機（Ｒ−２）２によって極低温（たとえばマイナス１０°Ｃ）にまで冷却されたブラインを、冷熱蓄熱槽５内の熱交換器に循環する機能を備えている。
前記した如く、冷媒を直接用いる場合には第１、第２ポンプ（Ｐ−１）、（Ｐ−２）は不要となる。
また第３ポンプＰ−３は、冷・温熱蓄熱槽４内あるいは冷却システムを構成するショーケース内の水・ブライン混合液を第１調整用バルブ１１を介してＡＣ機器に循環する機能を備え、さらに第４ポンプＰ−４は、第２冷凍機（Ｒ−２）２によって冷却された冷熱蓄熱槽５内の水・ブライン混合液をショーケースに循環する機能を備えている。さらに第５ポンプＰ−５は、第２冷凍機（Ｒ−２）２運転中に発生する熱を逃がすために加温された水・ブライン混合液を冷・温熱蓄熱槽４内の熱交換器に送り、冷・温熱蓄熱槽４内に温熱を蓄熱するための機能を有するポンプである。
【００２３】
冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５、空調機器ＡＣ６、ショーケース７〜９は図に示すようにパイプラインで接続され、このパイプラインおよび冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５、空調機器ＡＣ６には共通の水・ブライン混合液が満たされている。
またパイプライン中には、冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５との間に設けられた第１バルブＶ１、ショーケースと第１調整用バルブ１１との間に設けられた第２バルブＶ２、ショーケースと冷熱蓄熱槽５との間に設けられた第３バルブＶ３、冷・温熱蓄熱槽４と第２調整用バルブ１２との間に設けられた第４バルブＶ４、第２冷凍機と冷・温熱蓄熱槽４との間に設けられた第５バルブＶ５が図に示す位置に配置されており、また、第１調整用バルブ１１、第２調整用バルブ１２が図に示す位置に配置されている。上記第１〜第５バルブや第１、第２調整用バルブを切替えることで後述する態様で蓄熱システムを構成する。
【００２４】
前記ショウーケースについては、冷却温度が、たとえば第１ショウーケース７は−５°Ｃ〜０°Ｃの範囲、第２ショウーケース８では０°Ｃ〜＋５°Ｃの範囲、第３ショウーケース９では＋５°Ｃ〜１０°Ｃの範囲のように冷却温度が図中下方に行くにしたがって高くなるようなものとしてある。なお、ショーケースは図のように３台に限定することなく、冷却温度勾配をもったものを３台以上接続することも可能であり、さらに冷蔵庫なども接続することができるが、冷却システムの最終の冷却温度は、空調システムの空調機器（ＡＣ）の冷却温度よりも低いことが重要である。
【００２５】
つづいて、上記構成の蓄熱システムの夏期に於ける運転状態を図２〜図５を参照して説明する。なお、図中太線で示されるパイプラインが運転中のラインを示しており、また、パイプライン中の各バルブの開閉状態は図中に示す図形により開閉状態を表している。
（１）図２は夏期において電力各社によって定められた安価な電気を使用することのできる夜間の時間帯を利用して冷・温熱蓄熱槽４および冷熱蓄熱槽５に冷熱を蓄熱する状態の図であり、図中太線が作動中の流路である。なお、この状態の時にはショーケース等の冷却システムは食品の鮮度を維持するために運転中となっている。
この状態の時には、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を開いて前記冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５とを連通状態としており、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を閉じておき、第２調整バルブ１２は冷却塔３から第２冷凍機への水・ブライン混合液の流れのみを許容した状態となっている。また、第１冷凍機（Ｒ−１）、第２冷凍機（Ｒ−２）、第１ポンプＰ−１、第２ポンプＰ−２、第４ポンプＰ−４、第５ポンプＰ−５は運転状態となっており、第３ポンプＰ−３は運転が停止されている。
【００２６】
即ち、この時間帯は夜間であるためオフィスなどでは空調機器（ＡＣ）は運転されず空調システムは停止中であり、また冷蔵ショーケースは商品の品質を保持するために冷却状態となっており、第１冷凍機（Ｒ−１）で過冷却（例えば−１０°Ｃ）されたブラインは第１ポンプＰ−１によって冷・温熱蓄熱槽４内の熱交換器に流され、同槽４内の水・ブライン混合液を冷却し、冷熱を蓄熱する。
また、第２冷凍機（Ｒ−２）で過冷却（例えば−１０°Ｃ）されたブラインは第２ポンプＰ−２によってを冷熱蓄熱槽５内の熱交換器に流され、同槽５内の水・ブライン混合液を冷却し、冷熱を蓄熱する。
【００２７】
冷熱蓄熱槽５内で冷却された水・ブライン混合液は第４ポンプＰ−４によって汲み上げられショーケースを通過して温度の異なる複数のショーケースを順次冷却し、その後第２バルブＶ２→冷・温熱蓄熱槽４→第１バルブ１を介して再び冷熱蓄熱槽５に還流する。この流れのなかで、冷熱蓄熱槽５内の攪拌機を作動させておくと、温度の上がった水・ブライン混合液が冷熱蓄熱槽５にもどってきても、冷熱蓄熱槽５内では氷が溶けるまで略一定の温度が保たれるため冷却システムの温度の変動を少なくできる。また冷・温熱蓄熱槽４では攪拌しないでおくと、下層の低温の水・ブライン混合液が冷熱蓄熱槽５側に流入するため、冷熱蓄熱槽内での液温の急激な上昇を防止できる。
【００２８】
冷熱蓄熱作動状態の時には第１冷凍機（Ｒ−１）１のブラインは冷・温熱蓄熱槽４内の目標冷却温度よりも低温のブラインとし、これにより冷・温熱蓄熱槽４内の水・ブライン混合液は目標温度にまで過冷却状態となる。即ち、この状態の時には混合液中の水はシャーベット状となりながら蓄熱し、従来の水のみに比較して蓄熱効率を大幅に高めることができる。
またこの運転状態の時には、第２冷凍機（Ｒ−２）からでる排熱は水・ブライン混合液で回収され、第５ポンプＰ−５によって汲み上げられ冷却塔３で冷却され再び第２冷凍機（Ｒ−２）に還流する構成となっている。
【００２９】
（２）図３は電気料金が夜間でありながら通常料金の時間帯であり、冷蔵ショーケースのみを連続運転している状態の図である。
この状態の時には、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を開いて前記冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５とを連通状態としており、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を閉じておき、第２調整バルブ１２は冷却塔３から第２冷凍器への水・ブライン混合液の流れのみを許容した状態となっている。また、第１冷凍機（Ｒ−１）は運転停止状態、第２冷凍機（Ｒ−２）、第２ポンプＰ−２、、第４ポンプＰ−４、第５ポンプＰ−５は運転状態となっており、第１ポンプＰ−１、第３ポンプＰ−３は運転が停止されている。
即ち、夜間であるためオフィスなどでは空調機器（ＡＣ）は運転されず、また冷蔵ショーケースは商品の品質を保持するために第２冷凍機（Ｒ−２）２により冷熱蓄熱槽内に過冷却ブラインを供給状態としている。
【００３０】
冷熱蓄熱槽５内で冷却された水・ブライン混合液は第４ポンプＰ−４によって汲み上げられ第１ショーケース（ＳＣ−１）から第３ショーケース（ＳＣ−３）に向かって順次供給されそれぞれのショーケースを所定の温度に冷却する。その後第２バルブＶ２→冷・温熱蓄熱槽４→第４バルブ４を介してに再び冷熱蓄熱槽５に還流する。この流れのなかで、冷・温熱蓄熱槽４内の攪拌機を作動させておくと、温度の上がった水・ブライン混合液が冷・温熱蓄熱槽４にもどってきても、冷・温熱蓄熱槽４内では氷が溶けるまで略一定の温度が保たれるため冷却システムの温度の変動を少なくできる。このため、冷・温熱蓄熱槽４から低温の水・ブライン混合液が冷熱蓄熱槽５側に流入するため、冷熱蓄熱槽内での液温の急激な上昇を防止できる。
またこの運転状態の時には、第２冷凍機（Ｒ−２）からでる排熱は水・ブライン混合液で回収され、第５ポンプＰ−５によって汲み上げられ冷却塔３で冷却され再び第２冷凍機（Ｒ−２）に還流する構成となっている。
また、この時間帯は電気料金が昼間と変わらないため、第１冷凍機Ｒ−１による冷・温熱蓄熱槽４への蓄熱作動は行わない。
【００３１】
（３）図４は電気料金が通常料金の時間帯であり、空調機器（ＡＣ）と、冷蔵ショーケースを同時運転している状態の図である（たとえば、店舗が営業開始された直後等、一度に大容積の空間を冷房する必要のある時）。
この状態の時は、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を開いて前記冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５とを連通状態としており、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を閉じ、第１調整バルブ１１は開いて第３ポンプＰ−３によって第２バルブＶ２側および冷・温熱蓄熱槽４から水・ブライン混合液をくみ上げ空調機器６側に供給できるようになっている。また第２調整バルブ１２は冷却塔３から第２冷凍機への水・ブライン混合液の流れのみを許容した状態となっている。
【００３２】
第１冷凍機（Ｒ−１）、第２冷凍機（Ｒ−２）、第１ポンプＰ−１、第２ポンプＰ−２、第３ポンプＰ−３、第４ポンプＰ−４、第５ポンプＰ−５はいずれも運転状態となっている。
冷熱蓄熱槽５内で冷却された水・ブライン混合液は第４ポンプＰ−４によって汲み上げられ第１ショーケース（ＳＣ−１）から第３ショーケース（ＳＣ−３）に向かって順次供給されそれぞれのショーケースを所定の温度に冷却する。さらに空調機器（ＡＣ）を冷却するために、第２バルブＶ２を経た後、第３ポンプＰ−３の運転により空調システムが必要とする冷熱を冷・温熱蓄熱槽４から供給された低温の水・ブライン混合液と第１調整用バルブ１１を経て混合され、空調システム側に供給され、その後、冷・温熱蓄熱槽４を経て再び冷熱蓄熱槽５に還流する。
【００３３】
この状態の時は、各蓄熱槽内の蓄熱が使用され、次項に記す時間帯に使用する蓄熱量が不足する。そのため、各冷凍機を運転し、その消費量を補う。
第３ポンプＰ−３によってショーケース側で低温で使用した水・ブライン混合液を汲み上げ、さらに空調機器（ＡＣ）に供給して、使用温度域を拡大させる。またこの運転状態の時には、第２冷凍機（Ｒ−２）からでる排熱は水・ブライン混合液で回収され、第５ポンプＰ−５によって汲み上げられ冷却塔３で冷却され再び第２冷凍機（Ｒ−２）に還流する構成となっている。
この流れのなかで、冷・温熱蓄熱槽４内の攪拌機を作動させておくと、温度の上がった水・ブライン混合液が冷・温熱蓄熱槽４にもどってきても、冷・温熱蓄熱槽４内では氷が溶けるまで略一定の温度が保たれるため冷却システムの温度の変動を少なくできる。このため、冷・温熱蓄熱槽４から低温の水・ブライン混合液が冷熱蓄熱槽５側に流入するため、冷熱蓄熱槽内での液温の急激な上昇を防止できる。
【００３４】
（４）図５は第１、第２冷凍機等を停止することによりその使用電力を低減した値に応じて電気料金がペイバックされる時間帯であり、この時間帯は空調機器およびショーケースの冷却は冷・温熱蓄熱槽４、冷熱蓄熱槽５からの蓄熱により完全に補っている状態の図である。したがって電気料金は大幅に節約できる。
この状態の時は、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を開いて前記冷・温熱蓄熱槽４と冷熱蓄熱槽５とを連通状態としており、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を閉じ、第１調整バルブ１１は開き、第２調整バルブ１２は閉じた状態となっている。また、第１冷凍機（Ｒ−１）、第２冷凍機（Ｒ−２）、第１ポンプＰ−１、第２ポンプＰ−２、第５ポンプＰ−５は停止状態となっており、第３ポンプＰ−３、第４ポンプＰ−４は運転状態となっている。
【００３５】
即ち、この状態では、第１、第２冷凍機は運転が停止され、電力消費は極めて小さい状態となっている。そして、冷蔵ショーケースは第４ポンプＰ−４によって汲み上げられる冷熱蓄熱槽５からの水・ブライン混合液によって冷却温度の低い冷蔵ショーケース７から順次冷却される。さらに空調機器（ＡＣ）を冷却するために、第２バルブＶ２を経た後、第３ポンプＰ−３の運転により空調システムが必要とする冷熱を冷・温熱蓄熱槽４から供給された低温の水・ブライン混合液と第１調整用バルブ１１を経て混合され、空調システム側に供給され、その後、冷・温熱蓄熱槽４を経て再び冷熱蓄熱槽５に還流する。
【００３６】
この図の場合では、例えば、冷蔵ショーケース（ＳＣー１）は温度が−５°Ｃ〜０°Ｃであり、冷蔵ショーケース（ＳＣー２）は温度が０°Ｃ〜＋５°Ｃであり、冷蔵ショーケース（ＳＣー３）は温度が＋５°Ｃ〜プラス１０°Ｃであり、空調機器（ＡＣ）は１０°Ｃ〜２０°Ｃであり、これらを各々を冷却するため、水・ブライン混合液は冷蔵ショーケース（ＳＣー１）→冷蔵ショーケース（ＳＣー２）→冷蔵ショーケース（ＳＣー３）→空調機器（ＡＣ）の順に循環され、それぞれの部分で冷却作用を行う。
この流れのなかで、冷・温熱蓄熱槽４内の攪拌機を作動させておくと、温度の上がった水・ブライン混合液が冷・温熱蓄熱槽４にもどってきても、冷・温熱蓄熱槽４内では氷が溶けるまで略一定の温度が保たれるため冷却システムの温度の変動を少なくできる。このため、冷・温熱蓄熱槽４から低温の水・ブライン混合液が冷熱蓄熱槽５側に流入するため、冷熱蓄熱槽内での液温の急激な上昇を防止できる。
こうして冷・温熱蓄熱槽４および冷熱蓄熱槽５に蓄熱した熱を有効に利用して冷却を行うため、僅かな量の熱媒供給で賄えるため、その搬送用電力消費を抑制でき、省電力化を図ることができ、極めて有利なコストで各種機器の運転が可能となる。
【００３７】
つづいて、図６を参照して冬季に於ける電力の有効利用に関する蓄熱システムの説明をする。冬季の蓄熱システムは、前述した夏期に於けるシステムとは、第２冷凍機（Ｒ−２）の排熱を空調機器の暖房用に利用した点で異なっている。
図６は冬季において、時間帯は例えば午後１０時から午前８時までの間で空調系は休止状態にあり、第２冷凍機（Ｒ−２）を運転することにより冷、温熱を取り出す時間帯である。冷蔵ショーケース系は冷却運転ができるとともに、同時に第２冷凍機からの排熱で温熱蓄熱が行われる。夜間の冷蔵ショーケース系から排熱される熱は冷・温熱蓄熱槽４に蓄熱回収されるが、この蓄熱回収量が第２冷凍機（Ｒ−２）運転による温熱蓄熱では不十分なとき、第１冷凍機（Ｒ−１）を暖房運転することにより蓄熱槽内に十分蓄熱することができる形態である。
【００３８】
この状態の時には、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を閉じ、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を開き、第１調整バルブ１１は閉じ、第２調整バルブ１２は第５ポンプにより冷・温熱蓄熱槽４から水・ブライン混合液を汲み上げることができるように流路が開かれている。
即ち、この時間帯は夜間であるためオフィスなどでは空調機器（ＡＣ）は運転されず、また冷蔵ショーケースは商品の品質を保持するために第２冷凍機（Ｒ−２）２のみが連続運転状態となっており、冷熱蓄熱槽５内を冷却し続けている。冷熱蓄熱槽５内の水・ブライン混合液は第４ポンプＰ−４によって各ショーケースに循環され、冷熱蓄熱槽５に還流される。
【００３９】
また、第２冷凍機（Ｒ−２）からでる高い温度の水・ブライン混合液は第５ポンプＰ−５によって冷・温熱蓄熱槽４内に循環され、ここで温熱を蓄熱する。この時、余った排熱は必要に応じて冷却塔３で冷却され（図中太い点線で示す）、再び第２冷凍機（Ｒ−２）に還流する（図中太点線にて示す）。
また冷・温熱蓄熱槽４への温熱の蓄熱が第２冷凍機（Ｒ−２）２では不足する場合には第１冷凍機（Ｒ−１）１を暖房運転することで冷・温熱蓄熱槽４への温熱の蓄熱を行い蓄熱不足を補う。
このため、夜間の安価な電力を使用して運転中の冷蔵ショーケース系の回路から排熱される温熱を冷・温熱蓄熱槽４内に蓄熱することができ、また冷蔵ショーケース系の回路からの排熱では不足する場合には第１冷凍機（Ｒ−１）１を暖房運転すことで夜間において十分な温熱蓄熱が可能となる。
【００４０】
図７は電気料金が通常の時間帯である昼間の運転状態（たとえば午前９時から午後８時までの間）を示す図である。
この状態の時には、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を閉じ、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を開き、第１調整バルブ１１は第３ポンプＰ−３と冷・温熱蓄熱槽４とを連通し、第２調整バルブ１２は第５ポンプＰ−５により冷・温熱蓄熱槽４から水・ブライン混合液を汲み上げることができ、また冷却塔側からも水・ブライン混合液を汲み上げることができるように流路が開かれている。
【００４１】
即ち、この時間帯は昼間であるためオフィスなどでは空調機器（ＡＣ）は暖房運転中、冷蔵ショーケース系でも冷却運転中であるため、第１冷凍機（Ｒ−１）が運転状態、第２冷凍機（Ｒ−２）が運転状態となっており、冷・温熱蓄熱槽４からは、第３ポンプＰ−３により温度の高い水・ブライン混合液が空調機器（ＡＣ）ＡＣに供給され暖房用として使用される。また、第２冷凍機（Ｒ−２）２内において発生する排熱は第５ポンプＰ−５を駆動することによって冷・温熱蓄熱槽内の水・ブライン混合液を加熱する。なお、この場合、第２冷凍機（Ｒ−２）２内において発生する排熱に余剰がある場合には一部を冷却塔３に流し、ここで水・ブライン混合液を冷却する（図中太点線にて示す）。
また、第１冷凍機（Ｒ−１）は、冷・温熱蓄熱槽４の蓄熱量および第２冷凍機（Ｒ−２）の排熱回収量に応じて運転を行う。
さらに冷蔵ショーケースは、第２冷凍機（Ｒ−２）２によって冷却されている水・ブライン混合液を冷熱蓄熱槽５から第４ポンプＰ−４で汲み上げ循環することによって冷却されている。
【００４２】
図８は時間帯は例えば午前８時〜午前９時および午後８時〜午後１０時の間で空調系は休止状態にあり、冷蔵ショーケース系は冷却運転中であり、冷蔵ショーケース系からの排熱により温熱蓄熱を行っている状態である。即ち、夜間の冷蔵ショーケース系から排熱される熱を蓄熱しておく形態である。
この状態の時には、第１バルブＶ１、第２バルブＶ２を閉じ、第３バルブＶ３、第４バルブＶ４、第５バルブＶ５を開き、第１調整バルブ１１は閉じ、第２調整バルブ１２は第５ポンプにより冷・温熱蓄熱４から水・ブライン混合液を汲み上げることができるように流路が開かれ、また冷却塔側からも水・ブライン混合液を汲み上げることができるように流路が開かれている。
【００４３】
冷蔵ショーケース７〜９は、第２冷凍機（Ｒ−２）２の部分運転（図中太点線で示す）によって冷却されている冷熱蓄熱槽５からの水・ブライン混合液を第４ポンプで循環することによって冷却されている。
第２冷凍機（Ｒ−２）２内において発生する排熱は第５ポンプＰ−５を駆動することによって冷・温熱蓄熱槽内の水・ブライン混合液を加熱し、第２冷凍機（Ｒ−２）２内において発生する排熱に余剰がある場合には一部を冷却塔３に流し、ここで水・ブライン混合液を冷却する（図中太点線にて示す）。
この時間帯は、例えば朝早い時間でありオフィスなどでは空調機器（ＡＣ）は運転されず、冷蔵ショーケース系が連続冷蔵運転中であるため、第２冷凍機（Ｒ−２）のみを運転状態としている。こうして冷・温熱蓄熱槽４内に第２冷凍機（Ｒ−２）の排熱を蓄熱することができ、省電力化を図るとともに、極めて有利なコストで各種機器の運転が可能となる。
【００４４】
以上のように本蓄熱システムでは電気料金の安価の時間帯に、専用の第１冷凍機（Ｒ−１）１あるいは余剰熱が発生した冷凍機を運転して冷・温熱蓄熱槽４および冷熱蓄熱槽５に蓄熱しておき、低減電力に応じて料金が割引きされる時間帯に冷凍機の運転を停止して各蓄熱槽に蓄熱しておいた水・ブライン混合液を利用して冷却するため、電気料金の大幅な節約ができるとともに、効率的な冷却を実現できる。特に水・ブライン混合液を使用し、冷却時に氷の大きな潜熱を有効に活用できるため、蓄熱槽自身の容積を小さくすることが可能となり、さらに、冷却温度も零度以下の極めて低い温度とすることができるため、水・ブライン混合液を循環するだけで複数の冷却システムを順次冷却することが可能となる。この結果、効率的な冷却システムを構築することができる。
【００４５】
以上、本発明に係わる氷蓄熱システムの実施の形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内で種々の形態を実施することが可能である。
たとえば、冷・温熱蓄熱槽や冷熱蓄熱槽への蓄熱の時間帯、蓄熱するために使用する冷凍機の選択、冷・温熱蓄熱槽や冷熱蓄熱槽に蓄熱した熱量の有効利用（たとえばバルブの切換や第１冷凍機、第２冷凍機の運転優先順位の選択）などは、対象とするシステムに応じて容易に変更することができる。また、各ポンプやバルブの切換は図示せぬ制御機器によって夫々の状態に合って制御されることは当然である。また、冷・温熱蓄熱槽への蓄熱は上記例では専用の第１冷凍機を使用しているが、他の休止している冷凍機を利用して蓄熱することも可能である。
【００４６】
なお、各冷凍機および各システムの運転組み合わせ例を表１に示す。
【表１】

【００４７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電気料金の安価の時間帯に、冷凍機を運転して蓄熱槽に蓄熱しておき、低減電力に応じて料金が割引きされる時間帯に冷却システム内の冷凍機の運転を停止して蓄熱槽に蓄熱しておいた水・ブライン混合液を利用して冷却システムを冷却するため、日中の消費電力ピークをカットすることができ、その結果として、電気料金における基本料金や消費電力量を夜間にシフトすることにより従量料金を低減できる。特に水・ブライン混合液を使用し、冷却時に氷の大きな潜熱を有効に活用できるため、蓄熱槽自身の容積を小さくすることが可能となる。さらに、冷却温度も零度以下の極めて低い温度とすることができるため、水・ブライン混合液を循環するだけで複数の冷却システムを順次冷却することができ、効率的な冷却システムを構築することができる。
またこのシステムでは蓄熱槽を２槽に分離することにより、冬季において冷蔵運転中の冷蔵ショーケース等の冷却システムから排熱される熱を有効利用して蓄熱し、空調機器の暖房用に有効に利用することができる、また夏季の冷却時においては利用温度差を拡大させており、このことから発生する高・低温度の水・ブライン共存を冷・温熱蓄熱槽４の潜熱利用により処理し、冷熱蓄熱槽より取り出す温度を低温に安定させることができる、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる氷蓄熱システムの共通構成図である。
【図２】電力各社によって定められた安価な電力を使用することのできる夜間の時間帯を利用して冷・温熱蓄熱槽４に蓄熱する状態の図である。
【図３】電気料金が通常の時間帯であり、冷蔵ショーケースを運転している状態の図である。
【図４】電気料金が通常料金の時間帯であり、空調機器（ＡＣ）と冷蔵ショーケースを同時に運転している状態の図である。
【図５】冷凍機等を停止することによりその使用電力を低減した値に応じて電気料金が割引きされる時間帯であり、この時間帯を氷蓄熱システムにより完全に補っている状態の図である。
【図６】温熱蓄熱システムにおいて、時間帯は例えば午後１０時から午前８時までの間で空調系は休止状態にあり、電力各社によって定められた安価な電力を使用することのできる夜間の時間帯で冷蔵ショーケース系は冷却運転中であり、温熱蓄熱を行っている状態である。
【図７】温熱蓄熱システムにおいて、電気料金が通常の時間帯である昼間の運転状態（たとえば午前９時から午後８時までの間）を示す図である。
【図８】温熱蓄熱システムにおいて、時間帯は例えば午前８時〜午前９時および午後８時〜午後１０時の間で空調系は休止状態にあり、冷蔵ショーケース系は冷却運転中であり、温熱蓄熱を行っている状態の図である。
【図９】従来の蓄熱利用のショーケースの冷却システムの構成図である。
【符号の説明】
１第１冷凍機（Ｒ−１）
２第２冷凍機（Ｒ−２）
３冷却塔
４冷・温熱蓄熱槽
５冷熱蓄熱槽
６空調機器（ＡＣ）
７〜９第１〜第３ショーケース（ＳＣ−１〜ＳＣ−３）
１１第１調整用バルブ
１２第２調整用バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is provided with two types of heat storage tanks, a cold / heat storage tank that can store cold and / or heat using low-cost nighttime electric power and the like, and a cold / heat storage tank that can store only cold energy, In particular, the present invention relates to a heat storage system that can effectively take out cold heat or heat from the heat storage tank as needed, and more specifically, in summer, use a low-temperature electric power at night or the like to switch between cooling and heating Cool the water / brine mixture stored in the cold / hot heat storage tank and cool the cold / hot heat storage tank into the cold / heat heat storage tank, and use a refrigerator such as a showcase or other system that is not in operation. The water / brine mixture liquid that is operated and stored in the cold storage tank is cooled to store the cold energy in the cold storage tank, and the excess heat stored in each of the storage tanks is stored during the daytime when the air temperature is high. Cooled water / brine mixture The liquid is directly supplied to a cooling system or an air conditioning system including a refrigerated showcase or a refrigerator, and the cooling system or the air conditioning system is used by the ice / brine mixed solution while the refrigerator in each system is stopped or partially operated during the time period. It is related with the heat storage system which enabled it to cool directly.
[0002]
In winter, the water / brine mixture stored in the cold / heat storage tank is heated by the heat exhausted from the cooling system such as refrigerated showcases and refrigerators, and the cooling / heating switching refrigerator is heated as necessary. Operates and heats the water / brine mixture in the cold / hot heat storage tank to store the heat, and also stores the cold heat in the cold storage tank by operating the refrigerator such as a refrigerated showcase or refrigerator. The present invention relates to an energy-saving heat storage system that can effectively use the heat stored in the cold / heat storage tank while cooling a case, a refrigerator, or the like in a heating system for air conditioning.
In addition, the cooling system used in this specification is used as a broad term including freezing and refrigeration, and the air conditioning system is used as a broad term including a plurality of air conditioning systems arranged in a building.
[0003]
[Prior art]
Due to the recent increase in power demand, power shortages are a concern at the peak of midsummer power consumption. On the other hand, since electric power cannot be stored, a power generation facility must be created in accordance with the peak load, and the expansion of the demand gap between daytime and nighttime or season is a major factor in power cost.
In winter, the heat exhausted from cooling systems such as refrigerated showcases and refrigerators that are always in operation is directly discharged to the outside, so there is room for improvement in terms of effective heat utilization. ing.
For this reason, electric power companies have established systems such as commercial heat storage adjustment contracts and peak time adjustment contracts with the aim of leveling the load in order to eliminate wasteful use of electricity as much as possible or to eliminate the gap in power demand. Establishing and encouraging heat storage systems.
[0004]
An example of such a heat storage system is shown in FIG.
This system circulates refrigerant and brine cooled by a heat source unit (air conditioner or refrigeration system with sufficient power) in the heat storage tank through a cooling coil in the heat storage tank, and water in the ice heat storage tank. Cools and stores heat, and supplies the cooled water to the heat exchanger when necessary, and indirectly uses this heat exchanger for the refrigerant (refrigerant liquid) in the refrigerator system consisting of a refrigerated showcase, refrigeration / freezer, etc. By cooling to a supercooled state, the power consumption of the refrigerator main body is suppressed.
[0005]
However, in this system, the main cooling is based on the refrigerant supplied from the refrigerator responsible for the system, and the cooling from the heat storage tank is indirect and auxiliary, and the operation of the refrigerator cannot be stopped. In addition, when storing and making ice in the heat storage tank, the water stored in the heat storage tank is cooled and iced using the cooled brine, so that a heat exchanger (not shown) in the heat storage tank is used during cooling. I) If the surrounding area freezes and ice is formed, there is a problem that heat conduction is lowered and cooling efficiency is remarkably lowered. Furthermore, the amount of heat stored in the heat storage tank is based on the remaining power, and the subsidy rate for operating the refrigerator at a time when the load is large is very small. In addition, since ice-water is used as a cooling medium, it cannot be used for cooling below zero degrees, and cannot be used for a refrigerated showcase that requires a cooling temperature of −5 ° C., for example. There is a general defect.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention provides a cold / thermal heat storage tank and a cold heat storage tank for storing a water / brine mixed liquid in which water and brine are mixed at a predetermined ratio, and each heat storage in the summer when cooling is required. Refrigerator capable of switching between heating and cooling of the mixed liquid in the tank or a refrigerator for cooling the showcase, etc., but having a margin due to a reduction in load, and other refrigeration that is stopped as necessary Using a machine, etc., reach the freezing temperature of 0 ° C or less according to the brine concentration, make water of 0 ° C or less by using water in the mixed liquid, and also reduce the temperature of the brine to store heat. The air-conditioning system is supplied with the supercooled mixed liquid to the air conditioning system, and the supercooled liquid mixture is supplied to the cooling system even at the maximum load of the cooling system such as a showcase. Operation of the refrigerator inside The purpose is to reduce power consumption by stopping or partial operation and to solve the above problems.
Also, during the winter season when heating is required, cold energy is stored in the cold storage tank using a showcase refrigerator that reduces the cooling load at night, while the exhaust heat from the refrigerator is stored in the cold / hot storage tank. The purpose is to provide a heat storage system that suppresses wasteful power consumption as much as possible even in winter by effectively using the cold or heat stored in each heat storage tank according to the operating conditions. To do.
[0007]
In the present invention, when cold energy is stored in the two types of heat storage tanks, a refrigerator that can be switched between cooling and heating (or a stationary refrigerator) is operated for cooling and a refrigerator such as a showcase is operated. Supply high-concentration brine cooled to a cryogenic temperature or CFC refrigerant to the heat exchangers located in each heat storage tank, and exchange the water / brine mixture stored in each heat storage tank in the heat storage tank The temperature is lowered below the freezing point of water through a vessel, water is made into ice, and a sherbet-like liquid mixed in the brine is made, and cold energy is stored by this sherbet-like mixed liquid. This cold heat is directly supplied to the air conditioning system or the cooling system to save power.
[0008]
The sherbet-like liquid mixture made in the ice heat storage tank does not freeze as hard as fresh water in the heat exchanger in the ice heat storage tank, and efficiently cools the liquid mixture to the required temperature below zero degrees. can do. That is, when the mixed solution is cooled, the water in the brine freezes along the tendency of the freezing curve of the concentration-freezing temperature peculiar to the brine concentration, and sherbet-like ice is generated in the mixed solution. For this reason, even if the mixed solution is supercooled, ice hardly adheres around the heat exchanger in the ice heat storage tank, and even if it adheres, the ice is sherbet-like, and unlike fresh water ice, Since it is a lot of ice, compared with the method of freezing water to the cooling coil, the heat transfer rate is improved and the heat storage efficiency can be greatly increased. Furthermore, the mixed liquid containing sherbet-like ice can be supplied to the cooling system required by the pump as it is or after the ice is separated and filtered using a separator, etc. And it becomes possible to cool a cooling system effectively.
[0009]
In addition, since the liquid mixture can reduce the cooling temperature to a certain low temperature range depending on the brine concentration, multiple devices with different cooling and freezing temperatures (for example, refrigerated showcases and refrigerators) are connected in series, and the temperature By circulating the supercooled liquid mixture sequentially from the low-temperature equipment, it is possible to cool a cooling system having a large number of equipment in different temperature ranges at the same time. It is possible to reduce the power consumption, and the effect of suppressing the power consumption for conveyance is extremely great.
[0010]
Furthermore, in the present invention, when storing heat in the cold / hot heat storage tank and storing cold heat in the cold heat storage tank, the heat is exhausted from a cooling system such as a refrigerated showcase or a refrigerator that is refrigerated. In order to effectively use the generated heat, the exhaust heat is recovered and stored in a cold / hot heat storage tank, and the heat is effectively used for an air conditioning system in winter. In other words, in this system, in the winter season, the showcase and refrigerator refrigerator are operated to cool the showcase and the like, while the heat exhausted from the refrigerator is stored in the cold / heat storage tank as a heat storage. Use it as an auxiliary heat source for heating, and use electricity effectively in winter.
[0011]
For this reason, the technical solution means adopted by the present invention is:
A water / brine mixed solution in which water and brine are mixed at a predetermined ratio is stored, and a cold / heat storage tank that can store heat by switching between cold and heat throughout the year by a refrigerator that is combined with cooling and heating, water and brine The water / brine mixed solution mixed with a predetermined ratio is stored, and cooling is performed using a cold heat storage tank that can store cold throughout the year with a refrigerator dedicated to cooling, and the cold heat stored in the cold heat storage tank A cooling system, and an air conditioning system that performs cooling and heating using the cold or heat stored in the cold / heat storage tank, the cold / heat storage tank and the cold storage tank via an openable valve Communicated, Furthermore, when storing cold heat in the cold / hot heat storage tank, the water / brine mixed solution stored in the cold heat storage tank flows into either the air conditioning system or the cold / heat storage tank after passing through the cooling system, Further, the heat storage system is characterized in that it is returned to the cold heat storage tank. Yes,
[0012]
In addition, an air conditioning system for air conditioning in a building, a cooling system for cooling an object to be cooled such as a plurality of refrigerated showcases and refrigerators having different operating temperatures, and water / brine in which water and brine are mixed at a predetermined ratio Stores the liquid mixture, and stores a cold / heat storage tank that can store heat by switching between cold and heat throughout the year with a cooling / heating refrigerator, and a water / brine mixture that mixes water and brine in a predetermined ratio. In addition, the system includes a cold heat storage tank capable of storing year-round cold energy with a dedicated cooling machine, and the air conditioning system and the cooling system can be operated independently as needed. The cold / hot heat storage tank is operated to store cold energy in the cold / hot heat storage tank and the cooling dedicated refrigerator is operated during a predetermined time period to store cold heat in the cold storage tank. In addition, the operation of the cooling / heating refrigerator and the cooling dedicated refrigerator is stopped at a predetermined time, and the cooled water-brine mixture in the cold heat storage tank is sequentially circulated from the low-temperature object to be cooled in the cooling system. The heat storage system is characterized in that the air conditioning system and the cooling system can be directly cooled by a water-brine mixed solution by being further circulated through the air conditioning system.
[0013]
Delete
[0014]
Delete
[0015]
Embodiment
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The heat storage system according to the present invention has two types of heat storage tanks (hereinafter referred to as “cold / temperature heat storage tanks”) 4 that can store heat by switching between cold and heat, and heat storage tanks (hereinafter referred to as “cold heat storage tanks”) 5 that store only cold heat. A heat storage tank is provided, and the cold or warm heat stored in these two types of heat storage tanks can be used effectively.
In this specification, the system system that operates the air conditioner is defined as an air conditioning system, the system system that operates a showcase or the like is defined as a cooling system, and the heat storage system according to the present invention is obtained by combining these systems. Composed.
The following first refrigerator (R-1) is a refrigerator capable of switching between cooling and heating, and the second refrigerator (R-2) is a dedicated refrigerator such as a showcase. Recovers waste heat in winter. In addition, the air conditioner (AC) arranged in the system is not equipped with a special refrigerator and is designed to be cooled and heated by a heat exchanger. May be provided. In this case, a heat exchanger for recovering heat from the water / brine mixture is required in the air conditioner AC.
[0016]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat storage system according to an embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes a first refrigerator (R-1) capable of switching between cooling and heating for storing cooling or heating in the cooling / heating storage tank 4, and reference numeral 2 denotes a second cooling system comprising a refrigerated showcase or a refrigerator. Refrigerator (R-2), 3 is a cooling tower for cooling the exhaust heat from the second refrigerator (R-2), 4 is a cold / heat storage tank for storing cold energy or heat, and 5 is for storing only cold energy. Refrigerated heat storage tank 6, air conditioning equipment (AC) constituting the air conditioning system, 7 to 9 are first to third showcases (SC-1 to SC-3), which are pipelined as shown in the figure. Connected with. In this pipeline, the first to fifth pumps P-1 to P-5, the first valve V1, the second valve V2, the third valve V3, the fourth valve V4, the fifth valve V5, the first adjustment An operation valve 11 and a second adjustment valve 12 are arranged.
[0017]
The air conditioning system is basically composed of an air conditioner 6, a cold / hot heat storage tank 4, and a third pump P-3, and is pumped from the cold / hot heat storage tank 4 by the third pump P-3. Cool or heat with water / brine mixture. The number of air conditioners 6 can be increased or decreased according to the volume that requires air conditioning.
The cooling system is basically a system composed of a cold heat storage tank 5, a fourth pump P-4, a plurality of showcases, a refrigerator and the like, and is pumped from the cold heat storage tank 5 by the fourth pump P-4. The showcases 7 to 9 and a refrigerator (not shown) are cooled with the water / brine mixture.
[0018]
The details of each component will be described below.
The first refrigerator (R-1) 1 is a refrigerator capable of switching between cooling and heating for switching the cooling / heating heat storage tank 4 having a structure which will be described later to store heat by switching the cooling or heating, and the cooling heat is supplied during the cooling operation. It is a conventionally known refrigerator that can store heat in the cold / heat storage tank 4 during the heating operation.
The second refrigerator (R-2) is a dedicated refrigerator such as a first to third showcase (SC-1 to SC-3) as a cooling system and a refrigerator (not shown). It is a conventionally known refrigerator that can store only cold energy in the cold heat storage tank 5 during operation of the machine (R-2).
The cooling tower 3 is for cooling the heat generated during operation of the second refrigerator (R-2), and this cooling tower 3 is the same as the water-cooled or air-cooled cooling tower provided in the conventional refrigerator. Of the form. The water / brine mixture heated by the second refrigerator (R-2) is sent directly to the cold / hot heat storage tank 4 without being cooled by the cooling tower 3, where heat is exchanged to Heat can also be stored in the cold / hot heat storage tank 4.
[0019]
The cold / thermal heat storage tank 4 is configured as a heat insulation tank, and a water / brine mixed solution having a predetermined concentration is stored in the tank 4 and further cooled (or heated) from the first refrigerator (R-1) 1. A heat exchanger (not shown) through which the high-concentration brine is passed is provided. And when the brine cooled or heated from the 1st refrigerator (R-1) 1 is sent to the heat exchanger in the cold / heat storage tank 4, it is stored in the cold / heat storage tank 4 here. A water / brine mixture solution having a predetermined concentration is cooled or heated to a predetermined temperature so that heat can be stored in the cold / heat storage tank. Further, the cold / hot heat storage tank 4 is provided with a stirrer as required so that the water / brine mixed solution can be stirred.
Further, instead of the water / brine mixed solution, it is also possible to supply a refrigerant (such as chlorofluorocarbon) directly from each refrigerator. In this case, the first and second pumps (P-1), (P-2) ) Is not required.
In addition, when the cold / hot heat storage tank 4 is used to store cold heat, when a water / brine mixed solution of about −5 ° C. is made, the water / brine mixed solution in the heat storage tank has a concentration of water / brine. In addition to the brine mixture, the cooling brine supplied from the first refrigerator (R-1) 1 to the heat exchanger needs to be cooled to about −10 ° C. By doing so, the water / brine mixture at around −5 ° C. can be reliably stored in the cold / hot heat storage tank.
[0020]
The cold heat storage tank 5 is configured as a heat insulation tank in the same manner as the cold / heat storage tank 4, and the water / brine mixture having the same concentration as the water / brine mixture in the cold / heat storage tank 4 is contained in the tank 5. A heat exchanger (not shown) that stores the high-concentration brine that is stored and cooled by the second refrigerator (R-2) 2 is provided in the tank 5. The cold heat storage tank 5 is provided with a stirrer as necessary so that the water / brine mixed solution can be stirred.
[0021]
The cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 basically have the same structure, and store the same concentration of water / brine mixed solution. Switch to a cold storage tank that stores heat or a heat storage tank that stores heat. The cold / heat storage tank 4 and the cool storage tank 5 are connected by a pipeline and are configured to be able to communicate with each other by opening the first valve V1 in the pipeline. In the state where the cold energy is stored, the cold heat storage tank 5 is communicated with and can function as a common cold heat storage tank.
The air conditioner (AC) is a device for an air conditioning system that adjusts the room temperature. The air conditioner (AC) may be a simple heat exchanger or a conventional air conditioner that is also used for cooling and heating. You can also.
[0022]
The first pump P-1 circulates the brine cooled to a very low temperature (for example, minus 10 ° C.) by the first refrigerator (R-1) 1 to the heat exchanger in the cold / thermal heat storage tank 4. It has a function.
The second pump P-2 has a function of circulating the brine cooled to a very low temperature (for example, minus 10 ° C.) by the second refrigerator (R-2) 2 to the heat exchanger in the cold heat storage tank 5. I have.
As described above, when the refrigerant is directly used, the first and second pumps (P-1) and (P-2) are not necessary.
The third pump P-3 has a function of circulating the water / brine mixed solution in the cold / thermal heat storage tank 4 or the showcase constituting the cooling system to the AC device via the first adjustment valve 11, Further, the fourth pump P-4 has a function of circulating the water / brine mixed solution in the cold heat storage tank 5 cooled by the second refrigerator (R-2) 2 to the showcase. Further, the fifth pump P-5 is a heat exchanger in the cold / heat storage tank 4 for the water / brine mixture heated to release heat generated during the operation of the second refrigerator (R-2) 2. This is a pump having a function for storing heat in the cold / heat storage tank 4.
[0023]
The cold / hot heat storage tank 4, the cold heat storage tank 5, the air conditioner AC6, and the showcases 7 to 9 are connected by a pipeline as shown in the figure, and this pipeline and the cold / heat heat storage tank 4, the cold heat storage tank 5, air conditioning The device AC6 is filled with a common water / brine mixture.
In the pipeline, a first valve V1 provided between the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 and a second valve V2 provided between the showcase and the first adjustment valve 11 are provided. A third valve V3 provided between the showcase and the cold heat storage tank 5, a fourth valve V4 provided between the cold / thermal heat storage tank 4 and the second adjustment valve 12, and a second refrigerator. A fifth valve V5 provided between the cold / hot heat storage tank 4 is arranged at the position shown in the figure, and the first adjustment valve 11 and the second adjustment valve 12 are arranged at the position shown in the figure. Has been. The heat storage system is configured in a manner to be described later by switching the first to fifth valves and the first and second adjustment valves.
[0024]
For the showcase, the cooling temperature is, for example, in the range of -5 ° C to 0 ° C in the first showcase 7, in the range of 0 ° C to + 5 ° C in the second showcase 8, and in the third showcase 9 As shown in the range of + 5 ° C to 10 ° C, the cooling temperature increases as it goes downward in the figure. In addition, the showcase is not limited to three as shown in the figure, it is possible to connect three or more with a cooling temperature gradient, and a refrigerator can also be connected. It is important that the final cooling temperature is lower than the cooling temperature of the air conditioner (AC) of the air conditioning system.
[0025]
Next, the operation state in the summer of the heat storage system having the above configuration will be described with reference to FIGS. In addition, the pipeline shown by the bold line in the figure shows the line in operation, and the open / closed state of each valve in the pipeline represents the open / closed state by the graphic shown in the figure.
(1) FIG. 2 is a diagram of a state in which cold energy is stored in the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 using a night time zone in which inexpensive electricity determined by electric power companies can be used in the summer. The thick line in the figure is the operating channel. In this state, a cooling system such as a showcase is in operation to maintain the freshness of the food.
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are opened so that the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 are in communication with each other, and the third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5. The second adjustment valve 12 is in a state that allows only the flow of the water / brine mixture from the cooling tower 3 to the second refrigerator. The first refrigerator (R-1), the second refrigerator (R-2), the first pump P-1, the second pump P-2, the fourth pump P-4, and the fifth pump P-5 are The operation state is established, and the operation of the third pump P-3 is stopped.
[0026]
That is, since this time zone is nighttime, air conditioning equipment (AC) is not operated in offices and the like, the air conditioning system is stopped, and the refrigerated showcase is in a cooled state to maintain the quality of the product, The brine that has been supercooled (for example, −10 ° C.) by the first refrigerator (R-1) is caused to flow to the heat exchanger in the cold / hot heat storage tank 4 by the first pump P-1, and in the tank 4 Cool the water / brine mixture and store cold.
Moreover, the brine supercooled (for example, −10 ° C.) by the second refrigerator (R-2) is sent to the heat exchanger in the cold heat storage tank 5 by the second pump P-2, and in the same tank 5 The water / brine mixture is cooled and the cold energy is stored.
[0027]
The water / brine mixed liquid cooled in the cold heat storage tank 5 is pumped up by the fourth pump P-4 and passes through the showcase to sequentially cool a plurality of showcases having different temperatures, and then the second valve V2 → It returns to the cold heat storage tank 5 through the warm heat storage tank 4 → the first valve 1 again. In this flow, if the stirrer in the cold heat storage tank 5 is operated, the water / brine mixed solution whose temperature has risen returns to the cold heat storage tank 5 until the ice melts in the cold heat storage tank 5. Since a substantially constant temperature is maintained, fluctuations in the temperature of the cooling system can be reduced. Further, if the cold / hot heat storage tank 4 is not stirred, the lower temperature low temperature water / brine mixed liquid flows into the cold heat storage tank 5 side, so that a rapid rise in the liquid temperature in the cold heat storage tank can be prevented.
[0028]
In the cold heat storage operation state, the brine of the first refrigerator (R-1) 1 is a brine having a temperature lower than the target cooling temperature in the cold / thermal heat storage tank 4, thereby water / brine in the cold / thermal heat storage tank 4. The mixed solution is supercooled to the target temperature. That is, in this state, the water in the mixed liquid is stored while being in the form of a sherbet, and the heat storage efficiency can be greatly increased as compared with conventional water alone.
In this operating state, the exhaust heat generated from the second refrigerator (R-2) is recovered by the water / brine mixed solution, pumped up by the fifth pump P-5, cooled by the cooling tower 3, and again the second refrigerator. It is the structure which recirculates to (R-2).
[0029]
(2) FIG. 3 is a diagram showing a state in which only the refrigerated showcase is continuously operated in the time zone of the normal rate while the electricity rate is night.
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are opened so that the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 are in communication with each other, and the third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5. The second adjustment valve 12 is in a state that allows only the flow of the water / brine mixture from the cooling tower 3 to the second refrigerator. Further, the first refrigerator (R-1) is in an operation stop state, the second refrigerator (R-2), the second pump P-2, the fourth pump P-4, and the fifth pump P-5 are in an operation state. The operation of the first pump P-1 and the third pump P-3 is stopped.
That is, because it is nighttime, the air conditioner (AC) is not operated in the office or the like, and the refrigerated showcase is supercooled in the cold heat storage tank by the second refrigerator (R-2) 2 in order to maintain the product quality. Brine is in the supply state.
[0030]
The water / brine mixed liquid cooled in the cold heat storage tank 5 is pumped up by the fourth pump P-4 and sequentially supplied from the first showcase (SC-1) to the third showcase (SC-3). The showcase is cooled to a predetermined temperature. Thereafter, the refrigerant returns to the cold heat storage tank 5 again through the second valve V2 → the cold / hot heat storage tank 4 → the fourth valve 4. In this flow, if the stirrer in the cold / hot heat storage tank 4 is operated, even if the water / brine mixture whose temperature has risen returns to the cold / heat storage tank 4, the cold / heat storage tank 4 Inside, a substantially constant temperature is maintained until the ice melts, so that fluctuations in the temperature of the cooling system can be reduced. For this reason, since the low-temperature water / brine mixed liquid flows into the cold heat storage tank 5 side from the cold / heat storage tank 4, the rapid increase of the liquid temperature in the cold storage tank can be prevented.
In this operation state, the exhaust heat generated from the second refrigerator (R-2) is recovered by the water / brine mixture, pumped up by the fifth pump P-5, cooled by the cooling tower 3, and again the second refrigerator. It is the structure which recirculates to (R-2).
Moreover, since the electricity bill is not different from that in the daytime during this time period, the heat storage operation to the cold / hot heat storage tank 4 by the first refrigerator R-1 is not performed.
[0031]
(3) FIG. 4 is a diagram showing a state in which the electricity rate is a normal rate, and the air conditioner (AC) and the refrigerated showcase are simultaneously operated (for example, immediately after the store is opened, etc. When you need to cool a large volume of space at once).
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are opened so that the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 are in communication with each other, and the third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5 is closed, the first adjusting valve 11 is opened, and the third pump P-3 can draw up the water / brine mixed solution from the second valve V2 side and the cold / hot heat storage tank 4 and supply it to the air conditioner 6 side. Yes. The second adjustment valve 12 is in a state that allows only the flow of the water / brine mixture from the cooling tower 3 to the second refrigerator.
[0032]
1st refrigerator (R-1), 2nd refrigerator (R-2), 1st pump P-1, 2nd pump P-2, 3rd pump P-3, 4th pump P-4, 5th All the pumps P-5 are in an operating state.
The water / brine mixed liquid cooled in the cold heat storage tank 5 is pumped up by the fourth pump P-4 and sequentially supplied from the first showcase (SC-1) to the third showcase (SC-3). The showcase is cooled to a predetermined temperature. In order to further cool the air conditioner (AC), after passing through the second valve V2, the cold water required for the air conditioning system by the operation of the third pump P-3 is supplied from the cold / heat storage tank 4 at low temperature. -It mixes through the brine mixed liquid and the 1st valve | bulb 11 for adjustment, and is supplied to the air-conditioning system side, Then, it recirculate | refluxs to the cold-heat storage tank 5 again through the cold-heat storage tank 4. FIG.
[0033]
In this state, the heat storage in each heat storage tank is used, and the heat storage amount used in the time zone described in the next section is insufficient. Therefore, each refrigerator is operated and the consumption is supplemented.
The water / brine mixture used at a low temperature on the showcase side is pumped by the third pump P-3, and further supplied to the air conditioner (AC) to expand the operating temperature range. In this operating state, the exhaust heat generated from the second refrigerator (R-2) is recovered by the water / brine mixed solution, pumped up by the fifth pump P-5, cooled by the cooling tower 3, and again the second refrigerator. It is the structure which recirculates to (R-2).
In this flow, if the stirrer in the cold / hot heat storage tank 4 is operated, even if the water / brine mixture whose temperature has risen returns to the cold / heat storage tank 4, the cold / heat storage tank 4 Inside, a substantially constant temperature is maintained until the ice melts, so that fluctuations in the temperature of the cooling system can be reduced. For this reason, since the low-temperature water / brine mixed liquid flows into the cold heat storage tank 5 side from the cold / heat storage tank 4, the rapid increase of the liquid temperature in the cold storage tank can be prevented.
[0034]
(4) FIG. 5 is a time zone in which the electricity bill is paid back in accordance with a value obtained by reducing the power consumption by stopping the first and second refrigerators, etc., and this time zone is for air conditioners and showcases. The cooling is a diagram in a state where the cooling is completely supplemented by heat storage from the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5. Therefore, electricity costs can be saved significantly.
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are opened so that the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 are in communication with each other. The third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5 is closed, the first adjustment valve 11 is opened, and the second adjustment valve 12 is closed. The first refrigerator (R-1), the second refrigerator (R-2), the first pump P-1, the second pump P-2, and the fifth pump P-5 are in a stopped state. The third pump P-3 and the fourth pump P-4 are in an operating state.
[0035]
That is, in this state, the operation of the first and second refrigerators is stopped and the power consumption is extremely small. The refrigerated showcase is sequentially cooled from the refrigerated showcase 7 having a low cooling temperature by the water / brine mixture from the cold heat storage tank 5 pumped up by the fourth pump P-4. In order to further cool the air conditioner (AC), after passing through the second valve V2, the cold water required for the air conditioning system by the operation of the third pump P-3 is supplied from the cold / heat storage tank 4 at low temperature. -It mixes through the brine mixed liquid and the 1st valve | bulb 11 for adjustment, and is supplied to the air-conditioning system side, Then, it recirculate | refluxs to the cold-heat storage tank 5 again through the cold-heat storage tank 4. FIG.
[0036]
In the case of this figure, for example, the temperature of the refrigerated showcase (SC-1) is -5 ° C to 0 ° C, and the temperature of the refrigerated showcase (SC-2) is 0 ° C to + 5 ° C. The refrigerated showcase (SC-3) has a temperature of + 5 ° C to + 10 ° C, and the air conditioner (AC) has a temperature of 10 ° C to 20 ° C. The mixed liquid is circulated in the order of refrigerated showcase (SC-1) → refrigerated showcase (SC-2) → refrigerated showcase (SC-3) → air conditioner (AC), and the cooling operation is performed in each part.
In this flow, if the stirrer in the cold / hot heat storage tank 4 is operated, even if the water / brine mixture whose temperature has risen returns to the cold / heat storage tank 4, the cold / heat storage tank 4 Inside, a substantially constant temperature is maintained until the ice melts, so that fluctuations in the temperature of the cooling system can be reduced. For this reason, since the low-temperature water / brine mixed liquid flows into the cold heat storage tank 5 side from the cold / heat storage tank 4, the rapid increase of the liquid temperature in the cold storage tank can be prevented.
In this way, the heat stored in the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage tank 5 is effectively used for cooling, so that a small amount of heat medium can be supplied, so that the power consumption for conveyance can be suppressed and power saving can be achieved. Therefore, it is possible to operate various devices at a very advantageous cost.
[0037]
Next, the heat storage system relating to the effective use of electric power in winter will be described with reference to FIG. The winter heat storage system is different from the summer system described above in that the exhaust heat of the second refrigerator (R-2) is used for heating the air conditioner.
FIG. 6 shows a time period in which the air conditioning system is in a dormant state, for example, from 10 pm to 8 am in the winter, and the cold and warm temperatures are taken out by operating the second refrigerator (R-2). It is. The refrigerated showcase system can perform a cooling operation, and at the same time, heat storage is performed by exhaust heat from the second refrigerator. The heat exhausted from the nighttime refrigerated showcase system is stored and recovered in the cold / thermal storage tank 4, but when the amount of stored heat is not enough for the thermal storage by the second refrigerator (R-2) operation, It is the form which can fully heat-store in a thermal storage tank by heating-operating 1 refrigerator (R-1).
[0038]
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are closed, the third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5 are opened, the first adjustment valve 11 is closed, and the second adjustment valve 12 is the fifth valve. The flow path is opened so that the water / brine mixed solution can be pumped from the cold / hot heat storage tank 4 by the pump.
That is, since this time zone is nighttime, the air conditioner (AC) is not operated in the office or the like, and the refrigerated showcase is operated continuously only by the second refrigerator (R-2) 2 in order to maintain the product quality. It is in a state and the inside of the cold heat storage tank 5 is continuously cooled. The water / brine mixed solution in the cold heat storage tank 5 is circulated to each showcase by the fourth pump P-4 and is returned to the cold heat storage tank 5.
[0039]
Moreover, the high temperature water / brine mixed solution which comes out of the second refrigerator (R-2) is circulated in the cold / hot heat storage tank 4 by the fifth pump P-5 to store the heat. At this time, surplus exhaust heat is cooled in the cooling tower 3 as necessary (indicated by a thick dotted line in the figure), and is returned to the second refrigerator (R-2) again (indicated by a thick dotted line in the figure).
Further, when the second refrigerator (R-2) 2 has insufficient heat storage in the cold / hot heat storage tank 4, the first refrigerator (R-1) 1 is heated to operate the cold / heat storage tank. 4 to compensate for the lack of heat storage.
For this reason, it is possible to store the heat exhausted from the refrigerated showcase system circuit during operation using cheap electric power at night in the cold / thermal storage tank 4, and from the refrigerated showcase system circuit. If the exhaust heat is insufficient, the first refrigerator (R-1) 1 can be heated to perform sufficient heat storage at night.
[0040]
FIG. 7 is a diagram showing a daytime driving state (for example, from 9 am to 8 pm) in which the electricity rate is a normal time zone.
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are closed, the third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5 are opened, and the first adjustment valve 11 is connected to the third pump P-3 and cooled / heated. The second storage valve 12 communicates with the heat storage tank 4, and the second adjustment valve 12 can pump the water / brine mixture from the cold / heat storage tank 4 by the fifth pump P-5, and also the water / brine mixture from the cooling tower side. The flow path is open so that it can be pumped up.
[0041]
That is, since this time zone is daytime, the air conditioner (AC) is in the heating operation in the office or the like, and the refrigerated showcase system is also in the cooling operation, so the first refrigerator (R-1) is in the operating state, the second The refrigerator (R-2) is in an operating state, and the water / brine mixture having a high temperature is supplied from the cold / hot heat storage tank 4 to the air conditioner (AC) AC by the third pump P-3 for heating. Used for use. The exhaust heat generated in the second refrigerator (R-2) 2 drives the fifth pump P-5 to heat the water / brine mixed solution in the cold / hot heat storage tank. In this case, if there is a surplus in the exhaust heat generated in the second refrigerator (R-2) 2, a part is passed to the cooling tower 3, where the water / brine mixture is cooled (in the figure). (Indicated by a thick dotted line).
The first refrigerator (R-1) operates according to the amount of heat stored in the cold / thermal heat storage tank 4 and the amount of exhaust heat recovered from the second refrigerator (R-2).
Further, the refrigerated showcase is cooled by pumping and circulating the water / brine mixed solution cooled by the second refrigerator (R-2) 2 from the cold heat storage tank 5 by the fourth pump P-4.
[0042]
In FIG. 8, the time zone is, for example, between 8 am to 9 am and 8 pm to 10 pm, the air conditioning system is in a dormant state, the refrigerated showcase system is in the cooling operation, and the exhaust heat from the refrigerated showcase system This is a state in which warm heat storage is performed. That is, the heat exhausted from the nighttime refrigerated showcase system is stored.
In this state, the first valve V1 and the second valve V2 are closed, the third valve V3, the fourth valve V4, and the fifth valve V5 are opened, the first adjustment valve 11 is closed, and the second adjustment valve 12 is the fifth valve. The flow path is opened so that the water / brine mixture can be pumped from the cold / heat storage 4 by the pump, and the flow path is also opened so that the water / brine mixture can be pumped from the cooling tower side. Yes.
[0043]
The refrigerated showcases 7 to 9 use the fourth pump to mix the water / brine mixture from the cold heat storage tank 5 cooled by the partial operation of the second refrigerator (R-2) 2 (indicated by a thick dotted line in the figure). It is cooled by circulating.
Exhaust heat generated in the second refrigerator (R-2) 2 drives the fifth pump P-5 to heat the water / brine mixture in the cold / hot heat storage tank, and the second refrigerator (R-2). -2) If there is a surplus in the exhaust heat generated in 2, part of the exhaust heat is passed to the cooling tower 3 where the water / brine mixture is cooled (indicated by a thick dotted line in the figure).
This time zone is, for example, early in the morning, and the air conditioner (AC) is not operated in the office or the like, and the refrigerated showcase system is in continuous refrigerated operation, so only the second refrigerator (R-2) is in operation. It is said. In this way, the exhaust heat of the second refrigerator (R-2) can be stored in the cold / hot heat storage tank 4, thereby saving power and operating various devices at a very advantageous cost.
[0044]
As described above, in the present heat storage system, the dedicated first refrigerator (R-1) 1 or the refrigerator in which surplus heat is generated is operated during the low-cost time period of the electricity bill to operate the cold / hot heat storage tank 4 and the cold heat storage. In order to cool by using the water / brine mixture stored in the tank 5 and stopping the operation of the refrigerator in the time zone when the charge is discounted according to the reduced power and storing the heat in each heat storage tank In addition to saving electricity costs, efficient cooling can be realized. In particular, water / brine mixture can be used to effectively utilize the large latent heat of ice during cooling, making it possible to reduce the volume of the heat storage tank itself, and to make the cooling temperature extremely low below zero degrees. Therefore, a plurality of cooling systems can be sequentially cooled only by circulating the water / brine mixture. As a result, an efficient cooling system can be constructed.
[0045]
As mentioned above, although embodiment of the ice thermal storage system concerning this invention was described, it is possible to implement a various form within the scope of the meaning of this invention.
For example, the time zone for storing heat in the cold / hot heat storage tank or the cold storage tank, selection of the refrigerator to be used for heat storage, effective use of the heat stored in the cold / heat storage tank or cold storage tank (for example, switching of valves) And the selection of the operation priority of the first refrigerator and the second refrigerator) can be easily changed according to the target system. Of course, switching of each pump and valve is controlled by a control device (not shown) in accordance with each state. Moreover, although the 1st freezer for exclusive use is used for the heat storage to a cold / thermal heat storage tank in the said example, it is also possible to store heat using the other freezing refrigerator.
[0046]
In addition, Table 1 shows an operation combination example of each refrigerator and each system.
[Table 1]

[0047]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the refrigerator is operated to store heat in the heat storage tank during the inexpensive time zone of the electricity bill, and the fee is discounted according to the reduced power. Since the cooling system is cooled using the water / brine mixture that has been stored in the heat storage tank by stopping the operation of the refrigerator in the cooling system, the power consumption peak during the day can be cut. As a result, the metered rate can be reduced by shifting the basic rate and power consumption of the electricity rate at night. In particular, a water / brine mixture can be used, and since the large latent heat of ice can be effectively utilized during cooling, the volume of the heat storage tank itself can be reduced. Furthermore, since the cooling temperature can be set to an extremely low temperature of zero degrees or less, a plurality of cooling systems can be cooled sequentially only by circulating the water / brine mixture, and an efficient cooling system can be constructed. it can.
Also, in this system, the heat storage tank is separated into two tanks, so that the heat exhausted from the cooling system such as refrigerated showcases during refrigeration operation is effectively used for heat storage and effectively used for heating air conditioning equipment. The use temperature difference is widened during cooling in the summer, and the coexistence of high and low temperature water and brine generated from this is treated by using the latent heat of the cold / thermal storage tank 4 to It is possible to achieve excellent effects such as that the temperature taken out from the heat storage tank can be stabilized at a low temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a common configuration diagram of an ice heat storage system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which heat is stored in the cold / hot heat storage tank 4 using a night time zone in which inexpensive electric power determined by electric power companies can be used.
FIG. 3 is a diagram showing a state where the electricity bill is in a normal time zone and the refrigerated showcase is operated.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the electricity charge is a normal charge time zone and the air conditioner (AC) and the refrigerated showcase are operated simultaneously.
FIG. 5 is a time zone in which electricity charges are discounted according to the value of reduced power consumption by stopping the refrigerator, etc., and this time zone is completely supplemented by the ice heat storage system. is there.
FIG. 6 shows a thermal storage system in which a time zone is between 10 pm and 8 am, for example, and the air conditioning system is in a dormant state, and it is possible to use inexpensive power determined by each power company at night. In the belt, the refrigerated showcase system is in a cooling operation and is in a state of performing heat storage.
FIG. 7 is a diagram showing an operating state in the daytime (for example, from 9:00 am to 8:00 pm) in which the electricity rate is a normal time zone in the thermal heat storage system.
[Fig. 8] In the heat storage system, the time zone is, for example, between 8:00 am to 9:00 am and 8:00 pm to 10 pm, the air conditioning system is in a dormant state, the refrigerated showcase system is in cooling operation, and the heat storage It is a figure of the state which is performing.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional showcase cooling system using heat storage.
[Explanation of symbols]
1 First refrigerator (R-1)
2 Second refrigerator (R-2)
3 Cooling tower
4 Cold / hot storage tank
5 Cold storage tank
6 Air conditioning equipment (AC)
7-9 First to third showcases (SC-1 to SC-3)
11 First adjustment valve
12 Second adjustment valve

Claims

A water / brine mixed solution in which water and brine are mixed at a predetermined ratio is stored, and a cold / heat storage tank that can store heat by switching between cold and heat throughout the year by a refrigerator that is combined with cooling and heating, water and brine The water / brine mixed solution mixed with a predetermined ratio is stored, and cooling is performed using a cold heat storage tank that can store cold throughout the year with a refrigerator dedicated to cooling, and the cold heat stored in the cold heat storage tank A cooling system, and an air conditioning system that performs cooling and heating using the cold or heat stored in the cold / thermal heat storage tank, and the cold / thermal heat storage tank and the cold heat storage tank are connected via an openable valve. is communicated with, further wherein when storing heat the cold heat to the cold-heat storage tank, after the cold storage tank water, brine mixture stored in the passing through the cooling system, air conditioning systems or cold-heat storage tank Thermal storage system, characterized in that either the flow, and so that further reflux in the cold storage tank.

A water / brine mixture that mixes air and brine at a predetermined ratio, an air conditioning system that performs air conditioning in buildings, a cooling system that cools multiple objects to be cooled, such as multiple refrigerated showcases and refrigerators, and water. And store a water / brine mixed solution in which water and brine are mixed at a predetermined ratio, and a cold / heat storage tank that can store heat by switching between cold and heat throughout the year with a refrigerator that is also used for cooling and heating. In a system that includes a cold heat storage tank that can store year-round cold energy with a dedicated refrigerator for cooling, and that can independently operate the air conditioning system and the cooling system as needed, the cooling / heating refrigerator is operated for a predetermined time. The cooling / heating storage tank is operated to store cold energy and the cooling-only refrigerator is operated for a predetermined time period to store the cooling energy in the cooling storage tank. Stop the operation of the cooling / heating refrigerator and the cooling dedicated refrigerator in a predetermined time zone, and sequentially circulate the cooled water-brine mixture in the cold heat storage tank from the low-temperature object to be cooled in the cooling system, Further, the heat storage system is characterized in that the air conditioning system and the cooling system can be directly cooled by a water-brine mixture by circulating through the air conditioning system.