JP6369980B2 - アイスリンクの冷却設備及び冷却方法 - Google Patents
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Description
アイスリンクの底部に敷設された冷却管群を流れるCO2ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却するように構成されたアイスリンクの冷却設備であって、
前記CO2ブラインを貯留する受液器と、
圧縮機及び凝縮器を含む冷凍サイクルを形成し、前記CO2ブラインのうちCO2ガスを冷却して液化する冷凍装置と、
前記受液器に貯留されたCO2ブラインを前記冷却管群に供給するための循環ユニットと、を備え、
前記循環ユニットは、
前記CO2ブラインのうちCO2液を貯留し、該CO2液の少なくとも一部を前記圧縮機の廃熱によってガス化して内部圧力を上昇するように構成された圧力調整器と、
前記受液器からの前記CO2液が貯留され、前記圧力調整器と連通されることによって前記冷却管群よりも高圧に維持され、前記冷却管群との圧力差を利用して前記CO2液を前記冷却管群に強制循環させる送液器と、を備えることを特徴とする。
このように、圧縮機で圧縮された高温の冷媒が循環して圧力調整器内のCO2液を加熱する熱交換器を有することによって、圧力調整器内のCO2液を効果的に加熱することができる。また、加熱に用いられた冷媒を冷凍装置、特に凝縮器に戻すことによって、凝縮器で必要とされる冷却エネルギーの削減も可能となり、より一層省エネルギー化を図ることができる。
前記循環ユニットは、
前記冷凍装置から前記圧力調整器へ前記CO2液を供給する加圧用CO2送りラインと、
前記加圧用CO2送りラインに設けられた第1バルブと、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記熱交換器に供給する冷媒供給ラインと、
前記冷媒供給ラインに設けられた第2バルブと、
前記圧力調整器と前記送液器とを接続する均圧化ラインと、
前記均圧化ラインに設けられた第3バルブと、
前記第1バルブ、前記第2バルブ及び前記第3バルブを制御するように構成された制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、
前記圧力調整器に前記CO2液を供給するために前記第1バルブを開くとともに前記第2バルブ及び第3バルブを閉じる制御を行う第1制御部と、
前記圧力調整器の前記内部圧力を上昇させるために前記第2バルブを開くとともに前記第1バルブ及び第3バルブを閉じる制御を行う第2制御部と、
前記圧力調整器と前記送液器とを連通して前記送液器の内部圧力を上昇させるために前記第3バルブを開く制御を行う第3制御部と、を含む。
これにより、圧力調整器へのCO2液の供給、圧力調整器及び送液器の圧力調整のそれぞれを、制御装置による各バルブの開閉によって実現できる。
前記制御装置の前記第2制御部は、前記液レベル計の検出値が設定値以上となったら前記圧力調整器の前記内部圧力を上昇させる制御を行うように構成されている。
また、一実施形態では、前記圧力調整器の内部圧力を検出する圧力計をさらに備え、
前記制御装置の前記第3制御部は、前記圧力計の検出値が設定値以上となったら前記送液器の内部圧力を上昇させる制御を行うように構成されている。
これにより、第2制御部又は第3制御部において各バルブを適正なタイミングで開閉することが可能となる。
アイスリンクの底部に敷設された冷却管群を流れるCO2ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却するように構成されたアイスリンクの冷却方法であって、
前記CO2ブラインを貯留する受液器と、圧縮機及び凝縮器を含む冷凍サイクルを形成し、前記CO2ブラインのうちCO2ガスを冷却して液化する冷凍装置と、前記受液器に貯留されたCO2ブラインを前記冷却管群に供給するための循環ユニットと、を備え、
前記循環ユニットの圧力調整器に前記CO2ブラインのうちCO2液を貯留するCO2液貯留ステップと、
前記圧力調整器に貯留された前記CO2液の少なくとも一部を前記圧縮機の廃熱によってガス化して該圧力調整器の内部圧力を上昇させる圧力調節ステップと、
前記受液器からの前記CO2液が貯留された送液器と前記圧力調整器とを連通させることによって前記送液器を前記冷却管群よりも高圧に維持し、前記送液器と前記冷却管群との圧力差を利用して前記冷却管群に前記CO2液を強制循環させる送液ステップと、を備えることを特徴とする。
アイスリンクの底部に敷設された冷却管群と、
前記冷却管群を流れるCO2ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却するように構成された冷却設備と、を備え、
前記冷却設備は、
前記CO2ブラインを貯留する受液器と、
圧縮機及び凝縮器を含む冷凍サイクルを形成し、前記CO2ブラインのうちCO2ガスを冷却して液化する冷凍装置と、
前記受液器に貯留されたCO2ブラインを前記冷却管群に供給するための循環ユニットと、を有しており、
前記循環ユニットは、
前記CO2ブラインのうちCO2液を貯留し、該CO2液の少なくとも一部を前記圧縮機の廃熱によってガス化して内部圧力を上昇するように構成された圧力調整器と、
前記受液器からの前記CO2液が貯留され、前記圧力調整器と連通されることによって前記冷却管群よりも高圧に維持され、前記冷却管群との圧力差を利用して前記CO2液を前記冷却管群に強制循環させる送液器と、を備える。
このように、冷凍装置10がアンモニア冷凍サイクルを含む構成とすれば、CO2ブラインを効率的に冷却することができる。
圧力調整器21は、圧縮機11の廃熱によってCO2液を加熱し、内部圧力を上昇させるように構成されている。例えば、圧力調整器21には、再液化戻りライン36から分岐した加圧用CO2送りライン37が接続され、該加圧用CO2送りライン37を介して再液化器14で再液化されたCO2液が圧力調整器21に供給される。加圧用CO2送りライン37には、開閉制御される第1バルブ51が設けられており、圧力調整器21へのCO2液の供給が調節されるようになっている。加圧用CO2送りライン37には、第1バルブ51の下流側(圧力調整器21側)に、逆止弁52が設けられていてもよく、これにより圧力調整器21の内部圧力が高くなった場合であっても、圧力調整器21から再液化戻りライン36側へCO2液が逆流することを防止できる。なお、圧力調整器21は再液化器14よりも低所に位置していてもよく、これによりポンプを用いずに再液化器14から圧力調整器21へCO2液を流入させることができる。
冷却設備100は、上述の各種バルブを開閉制御するための制御装置70と、圧力調整器21内の液レベルを検出するための第1液レベル計63と、圧力調整器21の内部圧力を検出するための第1圧力計64と、送液器22内の液レベルを検出するための第2液レベル計65と、送液器22の内部圧力を検出するための第2圧力計66と、をさらに備えている。
第1制御部71は、圧力調整器21にCO2液を供給するために第1バルブ51及び第5バルブ53を開くとともに第2バルブ55,56及び第3バルブ57を閉じる制御を行うように構成される。
第2制御部72は、圧力調整器21の内部圧力を上昇させるために第2バルブ55,56を開くとともに第1バルブ51及び第3バルブ57を閉じる制御を行うように構成される。
第3制御部73は、圧力調整器21と送液器22とを連通して送液器22の内部圧力を上昇させるために第3バルブ57を開く制御を行うように構成される。
また、受液器18から送液器22にCO2液を供給するために第4バルブ58及び第6バルブ60を開く制御を行うように構成された第4制御部(不図示)を備えていてもよい。
まず、制御装置70において、第2バルブ55、第3バルブ57、第4バルブ58及び第6バルブ60を閉じた状態で、第1バルブ51及び第5バルブ53を開く制御を行うことによって、再液化器14から圧力調整器21にCO2液が供給される(S1)。このとき、第1液レベル計63により圧力調整器21の液レベルを検出し、第1液レベル計63の検出値が液量設定値L1以上であるか否かを判定する(S2)。第1液レベル計63の検出値が液量設定値L1以上となったら、制御装置70において、第1バルブ51及び第5バルブ53を閉じ、第4バルブ58及び第6バルブ60を開く制御を行うことによって、再液化器14から圧力調整器21へのCO2液の供給を停止し、受液器18から送液器22へのCO2液の供給を開始する(S3)。このとき、第2バルブ55,56及び第3バルブ57は閉じた状態を維持する。ここで、第2液レベル計65により送液器22の液レベルを検出し、第2液レベル計65の検出値が液量設定値L2以上であるか否かを判定する(S4)。第2液レベル計65の検出値が液量設定値L2以上となったら、制御装置70において、第4バルブ58及び第6バルブ60を閉じ、第2バルブ55,56を開く制御を行って、受液器18から送液器22へのCO2液の供給を停止し、熱交換器25への冷媒の循環を開始して圧力調整器21内のCO2液の加熱を開始する(S5)。これにより、圧力調整器21の内部圧力が上昇する。
循環ライン30におけるCO2ブラインの循環中、第2液レベル計65によって送液器22の液レベルを検出し、第2液レベル計65の検出値が液量設定値L3以下であるか否かを判定する(S8)。第2液レベル計65の検出値が液量設定値L3以下となったら、制御装置70において、第2バルブ55,56及び第3バルブ57を閉じる制御を行って、冷却管群2へのCO2液の供給を停止する(S7)。なお、液量設定値L1,L2,L3は予め記憶部(不図示)に記憶させておいてもよい。
上記制御をCO2液の供給終了の指令が入力されるまで繰り返し行う。
2 冷却管群
10 冷凍装置
11 圧縮機(冷凍機)
12 凝縮器
13 膨張弁
14 再液化器
15 冷媒ライン
16 クーリングタワー
17 ポンプ
18 受液器
20 循環ユニット
21 圧力調整器
22 送液器
25 熱交換器
30 循環ライン
31 第1CO2送りライン
32 CO2戻りライン
34 第2CO2送りライン
35 再液化送りライン
36 再液化戻りライン
37 加圧用CO2送りライン
38 加圧用CO2戻りライン
39 第1バイパスライン
41 冷媒送りライン
42 冷媒戻りライン
45 均圧化ライン
46 CO2戻りライン
47 第2バイパスライン
51 第1バルブ
52,59 逆止弁
53 第5バルブ
54 第1リリーフ弁
55,56 第2バルブ
57 第3バルブ
58 第4バルブ
60 第6バルブ
63 第1液レベル計
64 第1圧力計
65 第2液レベル計
66 第2圧力計
70 制御装置
71 第1制御部
72 第2制御部
73 第3制御部
Claims (6)
- アイスリンクの底部に敷設された冷却管群を流れるCO2ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却するように構成されたアイスリンクの冷却設備であって、
前記CO2ブラインを貯留する受液器と、
圧縮機及び凝縮器を含む冷凍サイクルを形成し、前記CO2ブラインのうちCO2ガスを冷却して液化する冷凍装置と、
前記受液器に貯留されたCO2ブラインを前記冷却管群に供給するための循環ユニットと、を備え、
前記循環ユニットは、
前記CO2ブラインのうちCO2液を容器内に貯留し、該CO2液の少なくとも一部を前記圧縮機の廃熱によってガス化して前記容器の内部圧力を上昇するように構成された圧力調整器と、
前記受液器からの前記CO2液が貯留され、前記圧力調整器と連通されることによって前記冷却管群よりも高圧に維持され、前記冷却管群との圧力差を利用して前記CO2液を前記冷却管群に強制循環させる送液器と、
前記圧力調整器の前記容器内に設けられ、前記圧縮機で圧縮された高温の冷媒と、前記圧力調整器の前記容器内の前記CO 2 液とを熱交換することによって前記CO 2 液を加熱する熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器の入口は、前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の循環ラインのうち前記圧縮機の下流側且つ前記凝縮器の上流側の部位に連通し、前記圧縮機から出た前記高温の冷媒を前記熱交換器に導くとともに、
前記熱交換器を通過した前記高温の冷媒を前記凝縮器に戻すように構成された
ことを特徴とするアイスリンクの冷却設備。 - アイスリンクの底部に敷設された冷却管群を流れるCO 2 ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却するように構成されたアイスリンクの冷却設備であって、
前記CO 2 ブラインを貯留する受液器と、
圧縮機及び凝縮器を含む冷凍サイクルを形成し、前記CO 2 ブラインのうちCO 2 ガスを冷却して液化する冷凍装置と、
前記受液器に貯留されたCO 2 ブラインを前記冷却管群に供給するための循環ユニットと、を備え、
前記循環ユニットは、
前記CO 2 ブラインのうちCO 2 液を貯留し、該CO 2 液の少なくとも一部を前記圧縮機の廃熱によってガス化して内部圧力を上昇するように構成された圧力調整器と、
前記受液器からの前記CO 2 液が貯留され、前記圧力調整器と連通されることによって前記冷却管群よりも高圧に維持され、前記冷却管群との圧力差を利用して前記CO 2 液を前記冷却管群に強制循環させる送液器と、
前記圧縮機で圧縮された高温の冷媒と、前記圧力調整器内の前記CO 2 液とを熱交換することによって前記CO 2 液を加熱する熱交換器と、
を備え、
前記循環ユニットは、
前記冷凍装置から前記圧力調整器へ前記CO2液を供給する加圧用CO2送りラインと、
前記加圧用CO2送りラインに設けられた第1バルブと、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を前記熱交換器に供給する冷媒供給ラインと、
前記冷媒供給ラインに設けられた第2バルブと、
前記圧力調整器と前記送液器とを接続する均圧化ラインと、
前記均圧化ラインに設けられた第3バルブと、
前記第1バルブ、前記第2バルブ及び前記第3バルブを制御するように構成された制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、
前記圧力調整器に前記CO2液を供給するために前記第1バルブを開くとともに前記第2バルブ及び第3バルブを閉じる制御を行う第1制御部と、
前記圧力調整器の前記内部圧力を上昇させるために前記第2バルブを開くとともに前記第1バルブ及び第3バルブを閉じる制御を行う第2制御部と、
前記圧力調整器と前記送液器とを連通して前記送液器の内部圧力を上昇させるために前記第3バルブを開く制御を行う第3制御部と、を含むことを特徴とするアイスリンクの冷却設備。 - 前記圧力調整器の液レベルを検出する液レベル計をさらに備え、
前記制御装置の前記第2制御部は、前記液レベル計の検出値が設定値以上となったら前記圧力調整器の前記内部圧力を上昇させる制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のアイスリンクの冷却設備。 - 前記圧力調整器の内部圧力を検出する圧力計をさらに備え、
前記制御装置の前記第3制御部は、前記圧力計の検出値が設定値以上となったら前記送液器の内部圧力を上昇させる制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載のアイスリンクの冷却設備。 - アイスリンクの底部に敷設された冷却管群を流れるCO2ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却設備によって冷却するように構成されたアイスリンクの冷却方法であって、
前記冷却設備は、前記CO2ブラインを貯留する受液器と、圧縮機及び凝縮器を含む冷凍サイクルを形成し、前記CO2ブラインのうちCO2ガスを冷却して液化する冷凍装置と、前記受液器に貯留されたCO2ブラインを前記冷却管群に供給するための循環ユニットと、を備え、
前記循環ユニットの圧力調整器の容器内に前記CO2ブラインのうちCO2液を貯留するCO2液貯留ステップと、
前記圧力調整器の前記容器に貯留された前記CO2液の少なくとも一部を前記圧縮機の廃熱によってガス化して該圧力調整器の内部圧力を上昇させる圧力調整ステップと、
前記受液器からの前記CO2液が貯留された送液器と前記圧力調整器とを連通させることによって前記送液器を前記冷却管群よりも高圧に維持し、前記送液器と前記冷却管群との圧力差を利用して前記冷却管群に前記CO2液を強制循環させる送液ステップと、を備え、
前記圧力調整ステップでは、
前記冷凍サイクルにおける冷媒循環ラインのうち前記圧縮機の下流側且つ前記凝縮器の上流側の部位から、前記圧力調整器の容器内に設けられた熱交換器に高温の冷媒を導き、
前記熱交換器において、前記圧縮機で圧縮された前記高温の冷媒と、前記圧力調整器の前記容器内の前記CO 2 液とを熱交換し、
前記熱交換器を通過した前記高温の冷媒を前記凝縮器に戻す
ことを特徴とするアイスリンクの冷却方法。 - アイスリンクの底部に敷設された冷却管群と、
前記冷却管群を流れるCO2ブラインの潜熱を用いて、前記アイスリンクを冷却するように構成された請求項1乃至4の何れか一項に記載の冷却設備と、
を備えることを特徴とするアイスリンク設備。
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