JPH02166330A - 蓄熱式冷暖房法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は氷蓄熱を利用した冷暖房法に関するものである
。

〔発明の背景および従来技術〕

建物内に配設したファンコイルユニットの各コイル或い
は水熱源ヒートポンプユニットの各水側熱交換器に冷温
水を循環させて冷暖房を行なう空気調和方式が普及して
いるが、その冷温水を建物の地下ピット等を利用して構
築した蓄熱水槽に−たん蓄え、これを建物内の該二次側
熱交換器群に循環する方式が普通に行われている。その
さい。

冷水または温水の蓄熱は、Ｎ熱水槽内の水を熱源機器に
循環するいわゆる蓄熱運転によって行なうのが一般であ
る。この蓄熱を夜間電力を利用して行なうことも一般化
している。最近、冷房時の冷水を蓄える方式として水の
潜熱の形態で蓄えるようにした氷蓄熱方式も注目されて
おり９例えば夜間電力で冷凍機を駆動して製氷し、氷の
状態で多量の冷熱を蓄熱槽で蓄えたうえ、冷房運転時に
その氷の冷熱を冷水として取出して二次側熱交換器に循
環する方式が各種提案されている。

この氷蓄熱方式には、製氷法の相違によって蓄える氷の
形態が氷塊状（ソリッド状）のものとシャーペット状（
微細氷と水とが混在したリキッド状またはスラリー状）
のものとに分けられる０両者にはそれぞれ得失があるが
、氷塊方式では氷塊を蓄熱水槽で生成させる　（熱交換
器の表面で生成させる）場合に氷層が厚くなるとそれに
伴って熱の伝導が低下するので大きな厚みにすることに
は限界があり、したがって、氷の充填率（１，Ｐ、Ｆ、
）は１０％前後にしかならず、蓄熱効率が悪くなること
は避けられない、　１．Ｐ、Ｆ、を向上させるために添
加剤を加えた特殊溶液を使用したり、蓄熱水槽自体を圧
力容器に構成する例なども報告されているが、既設建物
の蓄熱式の水熱源冷暖房設備をそのまま氷蓄熱方式に適
用するには問題が多い、一方シャーベット状の氷を製造
する場合には１．Ｐ、Ｆ、は非常に大きくすることがで
きるが、大容量の水をシャーベット状にするには一般に
は非常に大規模な設備を必要とする。このシャーベ・ン
ト状の蓄熱方式については９例えば特開昭６３−１２３
９６８〜９号公報、特開昭６３−１２９２７４〜５号公
報に記載のものなどが知られている。また、同一出願人
に係る特開昭６３−２１７１７１号公報および特開昭６
３−２３１１５７号公報には、過冷却水を製造してこれ
からシャーベット状の氷を製氷する方法および装置を提
案した。

〔発明の目的〕

本発明は、先に提案した特開昭６３−２１７１７１号公
報および特開昭６３−２３１１５７号公報に記載の過冷
却水利用の製氷技術を一層改善し、冷房用はもとより暖
房用にも適用できる新しい蓄熱式冷暖房法の実現を目的
としたものである。特に通常の市水を用いても過冷却水
を安定して連続製造でき且つその過冷却状態の解除を確
実に行なうことができ。

既存の水熱源空調設備をそのまま利用してより高い蓄熱
効率のもとて稼働できる融通性のある経済的な冷暖房法
の提供を目的としたものである。

〔発明の構成〕

本発明は、その一つの態様として、熱源側の一次側熱交
換器と冷暖房用の二次側熱交換器との間を循環する冷暖
房用冷温水回路と、前記の一次側熱交換器と蓄熱槽との
間を循環する熱源側冷温水回路と、前記蓄熱槽とシェル
アンドチューブ型熱交換器との間を循環する水の冷却加
熱回路と、前記のシェルアンドチューブ型熱交換器とヒ
ートポンプ装置との間を循環する冷媒回路と、からなる
設備を使用した冷暖房法であって、冷房時に該冷却加熱
回路の水を該シェルアンドチューブ型熱交換器において
該冷媒回路の冷媒によって零゛Ｃ以下にまで冷却して過
冷却水とし、この過冷却水をこの熱交換器から過冷却水
の連続流れとして吐出させ、この吐出流をその過冷却状
態を解除しつつ該蓄熱槽に供給して該蓄熱槽に氷−水ス
ラリーを蓄え、暖房時に該冷却加熱回路の水を該シェル
アンドチューブ型熱交換器において該冷媒回路の冷媒に
よって温水に加熱して該蓄熱槽に供給し、冷房運転時に
前記蓄熱槽内の氷−水スラリーの水を一次側熱交換器に
Ｗｉ還させ、暖房運転時に前記蓄熱槽内の温水を一次側
熱交換器に循環させることを特徴とするものである。

さらに本発明は、別の態様として、冷温水を蓄える蓄熱
槽と冷暖房用の二次側熱交換器との間を循環する冷暖房
用冷温水回路と、該蓄熱槽とシェルアンドチューブ型熱
交換器との間を循環する水の冷却加熱回路と、この水の
冷却加熱回路における該熱交換器と蓄熱槽との間の経路
に介装された予備槽と、この予備槽と該シェルアンドチ
ューブ型熱交換器との間を循環する水の予Ｏ１循環路と
。

該シェルアンドチューブ型熱交換器とヒートポンプ装置
との間を循環する冷媒回路とからなる設備を使用した冷
暖房法であって、冷房時に該蓄熱槽および／または予備
槽の水を該シェルアンドチューブ型熱交換器において該
冷媒回路の冷媒によって零℃以下にまで冷却して過冷却
水とし、この過冷却水をこの熱交換器から過冷却水の連
続流れとして吐出させ、この吐出流をその過冷却状態を
解除しつつ該予備槽に供給し、この予備槽で生成する氷
水スラリーを該蓄熱槽に供給して氷−水スラリーを蓄え
、暖房時に該蓄熱槽および／または予備槽の水を該シェ
ルアンドチューブ型熱交換器において該冷媒回路の冷媒
によって温水に加熱して蓄熱槽に蓄え、冷房運転時に前
記蓄熱槽内の氷水スラリーの水を二次側熱交換器に循環
させ。

暖房運転時に前記蓄熱槽内の温水を二次側熱交換器に循
環させることを特徴とするものである。

以下に図面の実施例に従って本発明法を具体的に説明す
る。

（実施例） 第１図は、前記の本発明の第一の態様を実施する装置の
配置を示した略断面図であり、第２図は該装置の主要部
分を平面的に見た図である。この態様の蓄熱式冷暖房設
備は、熱源側の一次側熱交換器１と冷暖房用の二次側熱
交換器２との間を循環する冷暖房用冷温水回路Ａと、前
記の一次側熱交換器１と蓄熱槽３との間を循環する熱源
側冷温水回路Ｂと、蓄熱槽３とシェルアンドチューブ型
熱交換器４との間を循環する水の冷却加熱回路Ｃと、シ
ェルアンドチューブ型熱交換器４とヒートポンプ装置５
との間を循環する冷媒回路りとからなっている。

建物の各室の冷暖房は、各室に配置されたファンコイル
ユニットＦＣｔＪによって行われる。このＦＣＵには二
次側熱交換器２であるコイルと１通常のフィルター６お
よびファン７が内装され、室内の空気を取入れてコイル
２で冷却または加熱して室内に給気される。このＦＣＵ
は建物の規模に応じて多数個配設され、各ＦＣＵのコイ
ルと二次側熱交換器１とを冷温水が一次側ポンブ８によ
って循環する冷温水回路Ａが施設される。−次側熱交換
器ｌは例えばプレート式の水対水熱交換器であり、ここ
で、熱源側冷温水回路Ｂの冷温水と熱交換が行われる。

熱源側冷温水回路Ｂは普通の市水を熱媒とする水循環路
であり、蓄熱槽３と一次側熱交換器１との間を一次側ポ
ンブ９によって市水からなる冷温水が循環される。その
さい、蓄熱槽３の下部から槽内の水が取り出され、蓄熱
槽３への槽の水面上部に設置した散水装置１０から戻り
水が槽内に散水される。冷房運転時において槽内にシャ
ーベット状の氷が堆積する場合にはその氷の上に散水さ
れることになる。

水の冷却加熱回路Ｃは本発明の特徴をなす回路である。

蓄熱槽３内の水は水循環ポンプ１１によってシェルアン
ドチューブ型熱交換器４に給送されここで冷媒回路りの
冷媒と熱交換されて蓄熱槽３に戻される。暖房時にはこ
の熱交換器４において循環水が高温冷媒によって加熱さ
れて温水が製造され、この温水が蓄熱槽３に蓄えられる
。冷房時にはこの熱交換器４が過冷却器として機能して
循環水は零℃以下の温度の過冷却水とされる。そしてこ
の過冷却水からシャーベット状の微細氷が連続的に製造
され、これが蓄熱槽３で蓄えられる。

すなわち冷房シーズンにおいて過冷却水の製造と過冷却
水からのシャーベット状の氷の製氷を行なうのである。

このため、シェルアンドチューブ型熱交換器４は、後述
の第３〜４図で説明するような構造のものを使用する。

一方、この水冷却加熱回路Ｃには、蓄熱槽３内に設置さ
れた一次フイルター１２．蓄熱槽３から熱交換器４に至
る経路に介装された水捕集フィルター１３．電気ヒータ
１４および乱流発生手段１５が存在する。またシェルア
ンドチューブ型熱交換器４からの吐出流が蓄熱槽３に落
下するまでに邪魔板１６に衝突するようにしである。こ
れらの詳細は後述する。

冷媒回路りは、シェルアンドチューブ型熱交換器４に冷
媒を循環させる回路であり、この冷媒はヒートポンプ装
置５によって冷熱または温熱を付与される。ヒートポン
プ装置５は図示の例では空気熱源ヒートポンプが使用さ
れており、冷媒回路を循環する冷媒としてはブラインが
用いられている。すなわちヒートポンプ装置５は、空気
側熱交換器１７と水側熱交換器１８との間に圧縮機１９
および膨張弁２０を介して例えばＲ−２２の冷媒を使用
した冷凍サイクルが形成され、四方弁２１の切替によっ
て冷暖の可逆運転ができるものであり、水側熱交換器１
８に該回路りのブラインが通液される。シェルアンドチ
ューブ型熱交換器４において過冷却水を製造する製氷運
転時においては、このヒートポンプ装置５は空気側熱交
換器１７を凝縮器、水側熱交換器１８を蒸発器として機
能させ、温水を製造するときは逆に空気側熱交換器１７
を蒸発器、水側熱交換器１８を凝縮器として機能させる
。冷媒（ブライン）回路りには冷媒ポンプ２２が設置さ
れ、ヒートポンプ装置５の水側熱交換器１８とシェルア
ンドチューブ型熱交換器４のシェル内をブラインを循環
させる。そのさい２回路りには膨張タンク２３が設けら
れ、また必要に応じて水側熱交換器１８を７−、ｌイパ
スする。電磁弁２４介装のバイパス管２５が設けられて
いる。

第２図に見られるように１本例では、−基の蓄熱槽３に
対して、二基のシェルアンドチューブ型熱交換器４ａ、
４ｂが設置され、このため、水冷却加熱回路Ｃは電気ヒ
ータ１４を経たあと各熱交換器４ａ。

４ｂに分岐し、各熱交換器４ａ、４ｂからの吐出流はそ
れぞれの邪魔板１６ａ、１６ｂに衝突したあと蓄熱槽３
で合流するようにしである。また、ヒートポンプ装置も
各々独立駆動可能な二つの冷凍サイクルを形成しており
、各々水側熱交換器を通過したブラインを冷媒回路りに
合流して取り入れるようにしである。

次に、水の冷却加熱回路Ｃに設けられたシェルアンドチ
ューブ型熱交換器４．邪魔板１６．水捕集フィルター１
３．電気ヒータ１４．乱流発生手段１５等について説明
する。これらは製氷運転を行なう場合の本発明設備の特
徴的なものであり、したがって製氷運転を行う場合を想
定して説明する。この場合、シェルアンドチューブ型熱
交換器４は、その冷媒側には零゛Ｃ以下のブラインが流
され、水を零℃以下に冷却して過冷却水を製造する過冷
却器となる。したがって、以下の説明において製氷運転
時の該熱交換器４を過冷却器４と呼ぶことがある。

第３図〜第５図はシェルアンドチューブ型熱交換器４の
詳細を示したものであり、第３図はその全体の外観を、
第４図はその側面を、第５図は部分断面を示す、シェル
２８およびチューブ２９は実施例ではいずれもステンレ
ス鋼製であり、全長ζ４ｍ、外径−１４０ｍｍのシェル
２８内に多数本のチューブ２９が内装されている。各チ
ューブ２９は、シェル２８の両端の隔壁プレート３０．
３１を貫通してこれらに支持される。シェル２８にはブ
ラインが、チューブ２９には水が導入され、チューブ２
９管壁を通じて熱交換が行われるのであるが、チューブ
２９の水入口端３２は、隔壁プレート３０より若干突出
した位置に存在し、シェル２８と同軸的にフランジ接合
された水ヘッダー管３３内に該水入口端３２が開口して
いる。３４は水へラダー管３３への水導入口を示す、他
方、チューブ２９の水吐出端３５は、隔壁プレート３１
よりも僅かな距離をもって外方に突出した位置に存在し
大気に開口している。そのさい、この外方に突出する実
質的長さ部分が、シェル２８と同軸的な保護管３６によ
って覆われており、この保護管３６の外側端に設けた断
熱板３７に各チューブ２９が貫通し、この断熱板３７の
外方ましかに大気に開口した水吐出端３５が位置してい
る。保護管３６の内部空間は、隔壁プレート３１よりチ
ューブ２９が突出する部分を外気と遮断する断熱層を形
成している。シェル２日には、冷媒導入口３９よりブラ
インが導入され冷媒出口４０より流出する。一方、水へ
ラダー管３３の水導入口３４から導入された水は、水入
口端３２から各チューブ２９に入り、シェル２８内を流
れるブラインと熱交換して水吐出端３５から連続的な吐
出流として大気に吐出する。

本発明者らは、先に特願昭６２−２７１９２２号公報に
おいて、連続流れの水と接触する管壁温度がマイナス５
．８℃以下とはならない温度（但し零℃以下）に伝熱管
（回倒の場合にはチューブ２９）を冷却すれば、水流の
レイノルズ数（つまり、流速や管の径）、伝熱管に入る
前の水温、伝熱管を出る水温等とは無関係に零゛Ｃ以下
の過冷却水が連続的に製造できることを明らかにした。

したがって１本発明においても９過冷却水を製造する製
氷運転の場合には、チューブ２９の内壁温度が−５，８
℃以下とはならない温度（但し零℃以下）に制御する。

これは、実際にはチューブ２９に導入するブラインの温
度を制御する。この制御を行なうことによって。

チューブ２９の各水吐出端３５からは、チューブ２９に
供給される水の水温や流速が変動しても過冷却水が連続
流れとして吐出される。

第１図の設備において、シェルアンドチューブ型熱交換
器４（過冷却器４）は、その軸をほぼ水平にして、その
チューブの水吐出端３５が、蓄熱槽３の水面より上方の
槽側面から槽内に露出するように、設置されている。従
って、水吐出端３５からの吐出流は水平方向に槽内上方
に吐出し、放物線を描いて槽内を落下することになる。

前記の過冷却水を吐、出させる製氷運転においては、こ
の過冷却水の吐出流を槽内に設！した邪魔板１６に衝突
させ、その衝撃によって過冷却状態を解除し、微細な氷
を連続的に析出させる。図示の例では、吐出する過冷却
水流がまだ水平方向のベクトルを比較的多く持っている
落下上部の位置において、はぼ水平にした邪魔板１６の
上面でその連続流れを衝突させるようにしてあり、従っ
て、吐出流は邪魔板１６の上面に衝突してバウンドして
から槽内に落下する。この邪魔板１６は第２図に示すよ
うに支持杆４２に裏面で支持され、この支持杆４２が槽
外のハンドル４３で軸回りに回転できるようにしである
。すなわち、ハンドル４３によって邪魔板１６の水平角
が自在に言周整できるようにしである。このようにして
、はぼ水平方向にした邪魔板１６の上面で水平方向のベ
クトルをもった吐出流を衝突させることによって、その
跳ね返り飛沫がチューブの水吐出端３５側に飛来する量
を少なくすることができる。また、水吐出端３５の近傍
には、第５図で説明したように、保護管３６および断熱
材３７が存在するので。

微細氷がこの付近に逆飛来しても、ここに集積すること
は防止され、これによって付着水が過冷却水の過冷却状
態を解除するトリガーとなることが防止される。なお、
邪魔板１６は、場合によっては吐出流をジグザグ状に受
は止めるように複数の板を多段に設置したり、樋状にし
たりすることもできる。いずれにしても、吐出流がもつ
運動エネルギーと落差エネルギーを利用した衝突という
物理的作用だけで過冷却状態を解除することができ。

これによって過冷却度（マイナス温度）に相当する量の
氷を微細な状態で（微細な薄片、針状で）連続的に析出
させることができることがわかった。

落差を十分に持たせれば特に邪魔＋ｆｆ１６を設置しな
くてもよい場合もあるが（水面または堆積する氷の上に
落下衝突させる）、邪魔板１６によって飛沫を分散させ
て槽内に落下させた方が氷の堆積分布を良好にする面で
も好都合である。

このようにして１．過冷却水からは過冷却度に相当する
量の微細氷が生成し、水と氷が混在したスラリー状態で
槽内に落下し、落下後は、氷と水との比重差等によって
微細氷の集団は槽の上方に。

水は下方に自然に分かれて堆積する。すなわち。

氷−水スラリーの蓄積状態では水面が微細氷の集団の中
に生成する。したがって２本発明による場合には、製氷
運転の発停は水面の設定レベルを指示値として非常に簡
単に行なうことができる。すなわち、水面が設定レベル
より上に存在しているときは製氷運転を続け、水面が設
定レベルより下がったら製氷運転を停止すればよい。こ
れによって高い水充填率を常時維持した状態に簡単に制
御ができる。

氷−水スラリーの堆積した蓄熱槽３内からは。

その下方の水を水循環ポンプ１１によって過冷却器４の
チューブ２９内に循環させるのであるが、この循環水中
に微細氷が存在すると過冷却器４で凍結トラブルを起こ
すことがある。これを完全に防止するために、槽内の一
次フイルター１２（第１図）のほかに８本例では、水捕
集フィルター１３を回路Ｃに介装させると共に、水加熱
器としての電気ヒータ１４および滞流（乱流）発生手段
１５を回路Ｃに設けである。

水捕集フィルター１３は、水循環ポンプ１１の吸込側管
路に取付けられており、これは、実願昭６３−７６８５
４号明細書および図面に提案したようなカートリッジ型
フィルターまたは実願昭６３−１１１１０３号明細書お
よび図面に提案した充填物装填の屈曲通路をもつフィル
ターが好適である。このようなフィルターを給水路に介
在させることによって、その給水中に氷核が同伴したと
しても、フィルターを通過するさいに圧損を受けて乱流
化され、この乱流化作用によって氷核が水中に融解する
。また水循環ポンプ１１も乱流化作用を付与して融解を
助成する。このポンプとしては片吸込渦巻ポンプが好適
である。なお、水捕集フィルター１３の取り換え操作の
ために、また、これは過冷却水製造時に役立つものであ
り温水製造時には特に必要ではないので、このフィルタ
ー１３をバイパスする管路４５を設け、必要に応じてこ
のバイパス管路４５を用いてフィルター１３を迂回して
給水できるようにしである。

水加熱器としての電気ヒータ１４は、水循環ポンプ１１
の吐出側給水路に介装される。これは、実願昭６３−１
１１１０３号明細書および図面に提案したようなプラグ
式ヒータをチーズ部に取付けるのが好適である。

滞流発生手段１５は、実願昭６３−１４５６３号明細書
および図面に提案したように、給水路を方向変換させる
蛇行管とするのが好便である。すなわち給水管路内にお
いて流れ方向を強制的に逆転させて管路内水流を乱流化
させ且つ管路を延長して管路内での滞留時間を増大させ
るのである。これによって仮に氷核が給水路中に同伴し
たり生成したとしても水流中に拡散溶融させることがで
きる。

回路Ｃに設ける水捕集フィルター１３．水加熱器１４、
滞流発生手段１５はいずれも過冷却器４に入る前の循環
水中に微細氷が同伴したり生成したりする場合に必要な
ものであるが、水加熱器１４と滞流発生手段１５は必ず
しも必要としない場合もある。

このため、水捕集フィルター１３のバイパス管４５と同
様に２図示されていないが水加熱器１４と滞流発生手段
１５にもバイパスする管路を設けておき、このバイパス
管路への流路切替によって水加熱器１４と滞流発生手段
１５は必要に応じて使用するように構成しておくとよい
。

以上の構成になる第１〜２図の本発明の第一のＢ様の設
備によれば、普通の市水を蓄熱体としてシャーベット状
の氷を連続製氷できる。そして蓄熱槽３における氷の充
填率（１，Ｐ、Ｆ、）　は原理的には１００％近くにす
ることも可能である　（実操業では１．Ｐ、Ｆ、が７０
〜８０％のところの水位に維持するのがよい）、また過
冷却器４における過冷却水の製造が連続的に行われ、凍
結の問題も解決された。

この過冷却水の製造は、伝熱面上に氷を生成させる製氷
技術とは異なり、熱の伝達が良好に行われるのでヒート
ポンプ装置５の成績係数（Ｃ，Ｏ，Ｐ）は非常に高い水
準に維持でき省動力が達成される。

この製氷運転は夜間電力を利用して行えば一層有利であ
る。もちろんファンコイルユニットが稼働している冷房
運転時に製氷運転を同時に行なうこともでき、この場合
には、蓄熱槽３内の水位を指示値として自動制御が簡単
に行なえる。これによって、二次側の冷房負荷がかなり
大きな多層階建物であっても、−次側熱交換器１にはほ
ぼ零℃に近い熱源水を常時循環させることができる。し
かも製氷設備の規模はそれほど大きくしなくても高い成
績係数のもとて大きな負荷に対処することができる。加
えて、温水の製造も同じ設備で実施することができる。

すなわち暖房時には、ヒートポンプ装置５で高温の冷媒
を作りこれを冷媒回路りに循環させればよく、シェルア
ンドチューブ型熱交換器４は加熱器として機能し、得ら
れる温水は蓄熱槽３に蓄えればよい、もちろん、場合に
よっては、製氷までは至らない低温の冷水を製造し。

これを蓄熱槽３に蓄えることも可能である。したがって
、二次側の建物内負荷の状況に応じて、夜間電力を利用
した製氷蓄熱運転、温水蓄熱運転。

冷水運転を任意に行なうことができると共に、ファンコ
イルユニットが稼働している時間帯においても製氷運転
、温水運転、冷水運転を同時に行なうことができ、全く
新しい冷暖房方法を実現し得る。なお、二次側の冷温水
回路Ａには既設の冷却塔が存在する場合には必要に応じ
てこれを利用することも可能である。

次に、第６図に示した本発明の第二の態様について説明
する。これは、冷暖房用の冷温水を蓄える大型の蓄熱槽
（地下ピット等を利用した蓄熱水槽）をもつ建物に対し
て、この蓄熱槽自体を氷蓄熱に利用するものであり、こ
のために、第一の態様で説明した蓄熱槽３は予備槽とし
て機能させ。

この予備槽から該大型蓄熱槽に氷−水スラリーを搬送す
るようにしたものである。すなわち、この第二の態様の
蓄熱式冷暖房設備は、冷温水を蓄える蓄熱槽５０と冷暖
房用の二次側熱交換器２′との間を循環する冷暖房用冷
温水回路＾゛と、前記蓄熱槽５０とシェルアンドチュー
ブ型熱交換器４との間を循環する水の冷却加熱回路Ｅと
、この水の冷却加熱回路已における該熱交換器４と蓄熱
槽５０との間の経路に介装された予備槽３°と、この予
備槽３゛と該シェルアンドチューブ型熱交換器４との間
を循環する水の予備循環路Ｃ゛と、該シェルアンドチュ
ーブ型熱交換器４とヒートポンプ装置５との間を循環す
る冷媒回路りとからなっている。この第６図において、
第１〜２図と同じ参照数字を付した部材は第１〜２図の
態様で説明したものと同じ内容を有するものである。

この設備によって、冷房時に該蓄熱槽５０および／また
は予備槽３′の水をシェルアンドチューブ型熱交換器４
において冷媒回路りの冷媒によって零℃以下にまで冷却
して過冷却水とし、この過冷却水をこの熱交換器４から
過冷却水の連続流れとして吐出させ、この吐出流をその
過冷却状態を解除しつつ予備槽３゛に供給し、この予備
槽３°で生成する氷−水スラリーを蓄熱槽５０に供給し
て氷−水スラリーを蓄え、他方、暖房時には必要に応じ
て蓄熱槽５０および／または予備槽３゛の水をシェルア
ンドチューブ型熱交換器４において冷媒回路りの冷媒に
よって温水に加熱して蓄熱槽５０に蓄えるものであり、
冷房運転時には蓄熱槽３゛内の氷−水スラリーの水を二
次側熱交換器２°に循環させ、暖房運転時には蓄熱槽５
０内の温水を二次側熱交換器２゛に循環させて冷暖房を
行なうものである。建物の地下ピット等を利用した大型
の蓄熱槽５０では蓄熱効率を上げるためのに幾つかの少
種に区分されているのが通常であるが１本発明ではその
区分された少種の幾つかを氷蓄熱槽として利用するだけ
でも十分な冷熱量を蓄えることができ、さらにその数を
増やせば極めて多量の冷熱を蓄えることが可能であり、
大型の建物であってもその冷房負荷を十分にまかなうこ
とができることになる。

この大型蓄熱槽５０を利用する場合においても。

本発明では通常の市水を蓄熱体とすることができるので
、蓄熱槽５０の水を直接シェルアンドチューブ型熱交換
器４に給水することができる。５１はこのための給水ポ
ンプを示している。予備槽３゛では製氷運転時には核熱
交換・器４が過冷却器として機能し、先の態様と同様に
、そのチューブの水吐出端３５から過冷却水が連続的に
吐出し、邪魔板１６に衝突して過冷却状態が解除されて
氷−水スラリーとなるが、この氷−水スラリーをポンプ
５２によって蓄熱槽５０に供給する。このポンプ５２と
して【よモーノポンプを使用するのが好適である０周知
のとおりモーノポンプは、ステーター内に軸回りに回転
する蛇行ローターを挿入したものであり、ステーターと
蛇行ローターとの間で生じる隙間を軸方向に連続移行さ
せることによってこの隙間の流体を送り出すものである
。邪魔板１６から落下する氷−水スラリーをこのモーノ
ポンプ５２に１例えＩｆ多孔板等を介して出来るだけ水
分を分離しつつ供給することによって、水密度の高い濃
縮スジ１ノーを蓄熱槽５０に搬送することができる。そ
して、予備槽３″に溜まる水は、先の態様と同様に循環
ポンプ１１によって水回路Ｃ′を経て過冷却器４に送り
返せばよい、そのさい、蓄熱槽５０からの給水回路已に
水回路Ｃ″を合流させることもできる。第６図の５３は
この合流点を示している。

このようにして蓄熱槽５０には必要量の氷−水スラリー
を自由に蓄えることができ、冷房運転時にはその水を二
次側熱交換器２゛にポンプ８によって循環させればよい
。この二次側熱交換器２°はファンコイルユニットのコ
イルであってもよく、また空ｔＡ　用水熱源ヒートポン
プユニ・ノドの水側熱交換器であってもよい、蓄熱槽５
０は地下ビ・ント等を利用した大型のものでは、この氷
蓄熱のみならず。

冷水蓄熱、温水蓄熱などにも適用されるものであり、こ
のために１周知の水熱源冷暖房システムと同様に、冷却
塔設備や通常の熱源機器等が、ヒートポンプ装置５や熱
交換器４とは別個に、付設されたものであってもよく、
このような従来の既設または新設の水熱源冷暖房システ
ムに対して、これを氷蓄熱用に簡単に造作できる点が１
本発明の第二のＭ４様の特徴である。

以上のように３本発明によると３通常の市水を用いて過
冷却水を安定して製造し、これからシャーベット状の氷
−水スラリーを生成させて氷蓄熱を行なう冷暖房法が実
現されたのであり、高い水充填率と高い成績係数のもと
て稼働できる経済的冷暖房システムとして、ビル空調や
工場空調に大きな貢献をなすものである。

なお、実施例では、シェルアンドチューブ型熱交換器の
シェル側にはブラインを通液する例を示したが、この熱
交換器を過冷却器として機能させるさいには、該シェル
を冷凍サイクンの蒸発器として機能させることもできる
のであり、直膨型熱交換器に構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の態様を実施する設備の略断面配
置図、第２図は第１図の設備の主要部分の平面的配置を
示す図、第３図はシェルアンドチューブ型熱交換器の全
体を示す正面図、第４図は該熱交換器の側面図、第５図
は該熱交換器の拡大部分断面図、第６図は本発明の第二
の態様を実施する設備の略断面配置図である。 ｌ・・−次側熱交換器。 ２・・ファンコイルユニットのコイル（二次側熱交換器
）。 ３・・蓄熱槽、　３°・・予備槽 ４・・シェルアンドチューブ型熱交換器。 ５　・ ８　・ ９　・ ｌＯ・ １１　・ １３　・ １４　・ １５　・ １６　・ １８　・ ３５　・ ５０　・ ５１　・ ５２　・ Ａ　・ Ｂ　・ Ｃ・ Ｄ　・ Ｅ　・ ・ヒートポンプ装置。 二次側冷温水ポンプ。 ・−次側冷温水ポンプ。 ・散水装置。 ・水循環ポンプ。 ・水捕集フィルター ・電気ヒータ。 ・−乱流発生手段。 ・邪魔板（過冷却状態解除装置）。 ・ヒートポンプ装置の水側熱交換器。 ・熱交換器４の水吐出端。 ・蓄熱槽（地下ピットを利用した蓄熱水槽）。 ・給水ポンプ。 ・モーノポンプ。 ・冷暖房用（二次側）冷温水回路。 ・熱源側（−次側）冷温水回路。 ・水の冷却加熱回路。 ・冷媒回路。 ・給水回路。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱源側の一次側熱交換器と冷暖房用の二次側熱交
   換器との間を循環する冷暖房用冷温水回路と、前記の一
   次側熱交換器と蓄熱槽との間を循環する熱源側冷温水回
   路と、前記蓄熱槽とシェルアンドチューブ型熱交換器と
   の間を循環する水の冷却加熱回路と、前記のシェルアン
   ドチューブ型熱交換器とヒートポンプ装置との間を循環
   する冷媒回路と、からなる設備を使用した冷暖房法であ
   って、冷房時に該冷却加熱回路の水を該シェルアンドチ
   ューブ型熱交換器において該冷媒回路の冷媒によって零
   ℃以下にまで冷却して過冷却水とし、この過冷却水をこ
   の熱交換器から過冷却水の連続流れとして吐出させ、こ
   の吐出流をその過冷却状態を解除しつつ該蓄熱槽に供給
   して該蓄熱槽に氷−水スラリーを蓄え、 暖房時に該冷却加熱回路の水を該シェルアンドチューブ
   型熱交換器において該冷媒回路の冷媒によって温水に加
   熱して該蓄熱槽に供給し、 冷房運転時に前記蓄熱槽内の氷−水スラリーの水を一次
   側熱交換器に循環させ、暖房運転時に前記蓄熱槽内の温
   水を一次側熱交換器に循環させることを特徴とする蓄熱
   式冷暖房法。
2. （２）水の冷却加熱回路における蓄熱槽からシェルアン
   ドチューブ型熱交換器に至る経路に微細氷を捕集するフ
   ィルターおよび水加熱器が介装される請求項１に記載の
   蓄熱式冷暖房法。
3. （３）水の冷却加熱回路における蓄熱槽からシェルアン
   ドチューブ型熱交換器に至る経路に滞流発生手段が介装
   される請求項１または２に記載の蓄熱式冷暖房法。
4. （４）シェルアンドチューブ型熱交換器から吐出する過
   冷却水は、蓄熱槽の水面より上方に設置された邪魔板に
   衝突させることによって過冷却状態が解除される請求項
   １、２または３に記載の蓄熱式冷暖房法。
5. （５）二次側熱交換器はファンコイルユニットのコイル
   である請求項１、２、３または４に記載の蓄熱式冷暖房
   法。
6. （６）ヒートポンプ装置は、空気側熱交換器と水側熱交
   換器との間で冷凍サイクルを形成した空気熱源ヒートポ
   ンプ装置である請求項１、２、３、４または５に記載の
   蓄熱式冷暖房法。
7. （７）冷媒回路の冷媒はブラインであり、このブライン
   がヒートポンプ装置の水側熱交換器とシェルアンドチュ
   ーブ型熱交換器のシェル内とを循環する請求項６に記載
   の蓄熱式冷暖房法。
8. （８）水の冷却加熱回路にはシェルアンドチューブ型熱
   交換器が複数基設置され、蓄熱槽内の水がこの複数基の
   シェルアンドチューブ型熱交換器に分岐して供給され、
   複数の過冷却水の吐出流が該蓄熱槽に向けて吐出される
   請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の蓄熱式
   冷暖房法。
9. （９）熱源側冷温水回路の蓄熱槽への戻り水は蓄熱槽の
   水面より上に設置された散水装置を経て該槽に散水され
   る請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載の
   蓄熱式冷暖房法。
10. （１０）冷温水を蓄える蓄熱槽と冷暖房用の二次側熱交
    換器との間を循環する冷暖房用冷温水回路と、前記蓄熱
    槽とシェルアンドチューブ型熱交換器との間を循環する
    水の冷却加熱回路と、この水の冷却加熱回路における該
    熱交換器と蓄熱槽との間の経路に介装された予備槽と、
    この予備槽と該シェルアンドチューブ型熱交換器との間
    を循環する水の予備循環路と、該シェルアンドチューブ
    型熱交換器とヒートポンプ装置との間を循環する冷媒回
    路とからなる設備を使用した冷暖房法であって、冷房時
    に該蓄熱槽および／または予備槽の水を該シェルアンド
    チューブ型熱交換器において該冷媒回路の冷媒によって
    零℃以下にまで冷却して過冷却水とし、この過冷却水を
    この熱交換器から過冷却水の連続流れとして吐出させ、
    この吐出流をその過冷却状態を解除しつつ該予備槽に供
    給し、この予備槽で生成する氷−水スラリーを該蓄熱槽
    に供給して氷−水スラリーを蓄え、 暖房時に該蓄熱槽および／または予備槽の水を必要に応
    じて該シェルアンドチューブ型熱交換器において該冷媒
    回路の冷媒によって温水に加熱して該蓄熱槽に蓄え、 冷房運転時に前記蓄熱槽内の氷−水スラリーの水を二次
    側熱交換器に循環させ、暖房運転時に前記蓄熱槽内の温
    水を二次側熱交換器に循環させることを特徴とする蓄熱
    式冷暖房法。
11. （１１）予備槽の氷−水スラリーはモーノポンプによっ
    て蓄熱槽に供給される請求項（１０）に記載の蓄熱式冷
    暖房法。
12. （１２）蓄熱槽は建物の地下ピットに形成される蓄熱水
    槽である請求項（１１）に記載の蓄熱式冷暖房法。
13. （１３）蓄熱槽には冷却塔で冷却された冷却水および該
    シェルアンドチューブ型熱交換器以外の熱源機器によっ
    て加熱された温水も同時に蓄えられる請求項１０、１１
    または１２に記載の蓄熱式冷暖房法。