JPH025978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、深夜電力等の安価な電力を使つて
氷蓄熱槽内に製氷し、それを利用して空調装置を
動作させる氷蓄熱冷房システムの最適運転方法に
関する。

〔従来の技術〕

室を冷房する冷房システムの一例に第１図に示
す氷蓄熱冷房システムがある。第１図において、
Ａは冷房用循環系であり、Ｂは製氷用循環系であ
る。

冷房用循環系Ａは、ポンプ１と空調装置２とチ
ラー３と、それらを接続する冷媒の循環管系路
（以下管系路と略す）５とを主な構成要素として
いる。管系路５には、空調装置２とチラー３との
間に電磁弁６が設けられており、氷蓄熱槽４の上
流側と下流側には、それぞれ入口温度検出器７と
出口温度検出器８とが取り付けられている。ま
た、空調装置２および氷蓄熱槽４へ出入するライ
ンには、それぞれそれらを結ぶバイパスライン
９，１０と、それらのラインへの切換用の電磁弁
９ａ，１０ａとが設けられている。さらに、管系
路５には、電磁弁６の下流側から分岐して冷媒の
体積変化に対処するための膨張タンク１１が設け
られている。

製氷用循環系Ｂは、冷房用循環系Ａのバイパス
ライン１２と、上記冷房用循環系Ａに用いたチラ
ー３および氷蓄熱槽４とそれらを接続する冷媒
（上記冷媒と同一のもの）の循環管系路（以下、
管系路と略す）１３とから構成されている。管系
路５と管系路１３とは、その系路を一部重複して
いる。ここで、バイパスライン１２は、出口温度
検出器８の下流側と電磁弁６の下流側とを結ぶラ
インであり、そこには、電磁弁１４とポンプ１５
とが設けられている。チラー３は、冷却機能を有
するものであり、ポンプ３ａと放熱装置３ｂと、
それらを接続する管系路３ｃとが付設された構成
とされている。

従来、上記の構成からなる氷蓄熱冷房システム
の運転方法としては、次に示すような方法が採用
されている。

(i) 安価な深夜電力を利用して製氷用循環系（以
下、循環系と略す）Ｂを稼動させる。循環系Ｂ
を稼動させて氷蓄熱槽４内に製氷するには、ま
ず、電磁弁６を閉、１４を開にセツトする。次
に、ポンプ１５を起動させることにより、製氷
用冷媒は管系路Ｂ内を矢印Ｘ方向へ循環する。
それと同時に、チラー３を稼動させてそこを通
過する冷媒から吸熱しそれを冷却する。チラー
３内で冷却された冷媒は、氷蓄熱槽４内を通過
する間にその中の水の持つ熱を吸収することに
より、それを冷却して氷蓄熱槽４内に製氷を行
う。

(ii) 夜間、氷蓄熱槽４内に製氷されると、昼間に
はそれを利用することにより空調装置２で室内
の温度調節を行うために、冷房用循環系（以下
循環系と略す）Ａを稼動させる。循環系Ａを稼
動するには、まず、電磁弁６を開、１４を閉に
切換える。次に、ポンプ１を起動させ、冷媒を
管系路５内で矢印Ｙ方向に循環させる。このと
き、チラー３は運転を停止している。循環する
冷媒は、氷蓄熱槽４内を通過する間に、氷の融
解熱としてその中に放熱し冷却される。冷却さ
れた冷媒は、空調装置２内において、室内の空
気と熱交換を行うことによりそれを冷却する。
このような熱交換を行うことにより、空調装置
２は、室内の温度を調節することになる。

(iii) ここで、一定時間（利用限界時刻T_G）が過
ぎると、氷蓄熱槽４内に氷が残つているにもか
かわらず、氷蓄熱槽４の出口温度が上昇して来
る。そのため冷媒は、空調装置２内での吸熱が
困難となり、ついには、空調装置２は室内の温
度の制御が不可能となる。

(iv) そこで、そのバツクアツプとして出口温度検
出器８の温度がある一定値になつた時点で、停
止していたチラー３を稼転させる。チラー３を
稼動させることにより、管系路５内の冷媒はチ
ラー３と氷蓄熱槽４との両方で冷却され、管系
路５内を矢印Ｙ方向へ循環する。したがつて、
冷媒は再び空調装置２での熱交換が可能とな
り、空調装置２は、室内の温度を制御すること
ができることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来の氷蓄熱冷房システムの運
転方法において、冷媒をチラーと氷蓄熱槽の両方
で冷却しながら冷房用循環系内を循環させる際、
冷媒を常に一定の方向（矢印Ｙ方向）へ循環させ
るものであるから、氷蓄熱槽の出口温度がだんだ
んチラーの出口温度、すなわち氷蓄熱槽の入口温
度に近ずいて来るため、氷蓄熱槽内での冷媒との
熱交換率が低下して来る。そのため、氷蓄熱槽内
には安価な深夜電力で作つた氷が使いきれないで
残つてしまうという不具合が生じる。この残つた
氷は、氷蓄熱冷房システムに生かされることなく
融けてしまい、エネルギーの損失となる。

そこで、冷媒を最初から上記の場合と逆向き
（矢印Ｚ方向）に循環させる運転方法を考えてみ
ると、チラーへの入口温度が低下してチラーの成
績係数が大幅に落ちてしまう。したがつて、氷蓄
熱冷房システムの維持費が大きなものとなり、こ
れも不都合を生じる。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので
あり、氷蓄熱槽内の氷の持つ融解熱を有効に利用
し、かつ、チラーの成績係数を最大限に生かす運
転方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、ポンプと冷凍機と氷蓄熱槽と、そ
れらの間を順番に循環する冷媒とからなる製氷シ
ステムを、一定の時間帯の電力を利用することに
より稼動させて上記氷蓄熱槽内に製氷し、上記製
氷システムのポンプと冷凍機の間に空調装置を設
けてこれを氷蓄熱冷房システムとし、上記冷凍機
と氷蓄熱槽によつて冷却された上記冷媒を、上記
氷蓄熱冷房システム内をポンプと空調装置と冷凍
機と氷蓄熱槽との順に循環させることにより、上
記空調装置を作動させる氷蓄熱冷房システムの運
転方法において、上記氷蓄熱槽から出た上記冷媒
の温度が上昇してその温度が一定値以上になつた
ときに、上記冷媒を上記循環時と逆向きに循環さ
せるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。第１図は氷蓄熱冷房システムの一例を示す
図であり、第２図は運転時間と氷蓄熱槽の出入口
の温度との関係を示す図であり、第３図は冷媒の
チラーへの入口温度とチラーの冷却能力との関係
を示す図である。

第１図に示す氷蓄熱冷房システムの運転方法に
おいて、室の温度調節を行うには、夜間、製氷用
循環系Ｂを用いて氷蓄熱槽４内に製氷を行い、昼
間には、電磁弁６を開、１４を閉に切換えて冷房
用循環系Ａを稼動させる。循環系Ａ内をＹ方向へ
循環する冷媒は、氷蓄熱槽４内で冷却され、次
に、空調装置２内で吸熱作用を行うことにより室
の温度調節を行う。

ここで、第１図、第２図、第３図に示す温度
は、一定条件の基に、氷蓄熱冷房システムを稼動
させた場合のものである。第１図の温度は冷媒を
Ｙ方向へ循環させ、それをチラー３と氷蓄熱槽４
との両方で冷却し、空調装置２で熱交換させる運
転を行つた状態のものであり、第２図の温度は氷
蓄熱槽４のみで冷媒を冷却したときの時間に対す
る氷蓄熱槽４の出入口の冷媒の温度変化を示すも
のであり、第３図はチラー３の冷却能力とそれを
左右する冷媒の入口温度との関係を示すものであ
る。

以上の図に基づいて、さらに具体的に運転方法
を説明する。上記の氷蓄熱槽４のみで冷媒を冷却
する運転状態を続けていると、第２図に示すよう
に、ある一定時間（利用限界時刻T_G）が来ると、
氷蓄熱槽４の出口温度6.5℃が上昇して入口温度
15℃に次第に近ずいていく。そのため冷媒は、空
調装置２内での熱交換が困難となり、空調装置は
室内の温度制御ができなくなる。そこで、出口温
度検出器８での検出温度が10℃に達した時点で、
チラー３を稼動させて氷蓄熱槽４のバツクアツプ
を行う。したがつて、第１図に示すように冷媒は
チラー３と氷蓄熱槽４との両方で冷却されること
になり、空調装置２は再び室内の温度制御が可能
となる。ところが、このような状態の運転方法で
は、氷蓄熱槽４への冷媒の入口温度が８℃と低い
温度であるため、氷蓄熱槽４内で冷媒との熱交換
率が低下し、氷蓄熱槽４内に氷が融けずに残つて
しまうという不都合が生じる。

そこで、最初から冷媒を逆向き（矢印Ｚ方向）
へ循環させる運転方法を行つてみると、チラー３
への入口温度が6.5℃となり、順方向（矢印Ｙ方
向）へ循環させた場合に比べ入口温度が8.5℃も
低下してしまう。したがつて、この運転方法にお
いては、第３図に示すようにチラー３の成績係数
が30％も低下するという不具合を生じる。

この様な不具合は前述したとうりであるが、こ
こで、これら不具合を解消する氷蓄熱冷房システ
ムの最適運転方法として、次に示す方法を用い
る。

氷蓄熱槽４の出口温度が設定値10℃に達した時
点でチラー３を稼動させると共に、ポンプ１を逆
転させ、冷媒を管系路５内で逆向き（矢印Ｚ方
向）へ循環させる運転方法である。

この運転方法を採用することにより、空調装置
２で放熱して高温度15℃となつた冷媒は、氷蓄熱
槽内へ直接循環して来ることになる。そのため、
氷蓄熱槽の入口温度（出口温度検出器８の検出温
度）が管系路５内で一番高い温度となり、氷蓄熱
槽内の温度との差が大きくなる。したがつて、冷
媒の氷蓄熱槽内での熱交換率は上がり、氷蓄熱槽
内の氷が全て融けることになる。

以上のように、この運転方法によれば氷蓄熱槽
４内の氷の融解熱を有効に使用できると共に、水
の顕熱をも利用することが可能となる。また、氷
蓄熱槽４の出口温度（入口温度検出器７での検出
温度）は、6.5℃より高いものとなりチラー３の
成績係数も上げることができるものである。

〔発明の効果〕

以上、述べたようにこの発明は、氷蓄熱冷房シ
ステムにおいて、氷蓄熱槽内の氷が減少して来て
氷蓄熱槽出口温度がある一定温度に達した時点
で、チラーを稼動させると共に、冷房用循環系内
の冷媒を逆向きに循環させる運転方法をとること
により、下記の効果を得ることができる。

(i) 安価な深夜電力を用いて氷蓄熱槽内に作つた
氷の融解熱を有効に利用することができる。

(ii) チラーの成績係数を上げ、それを最大限に活
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明の一実施例を
説明するためのものであり、第１図は氷蓄熱冷房
システムの説明図、第２図は氷蓄熱槽の出入口の
温度と時間との関係の説明図、第３図はチラーの
能力と冷媒の温度との関係を示す説明図である。 １，１５……ポンプ、２……空調装置、３……
チラー、４……氷蓄熱槽、５，１３……循環管系
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプと冷凍機と氷蓄熱槽と、それらの間を
   順番に循環する冷媒とからなる製氷システムを、
   一定の時間帯の電力を利用することにより稼動さ
   せて上記氷蓄熱槽内に製氷し、上記製氷システム
   のポンプと冷凍機の間に空調装置を設けてこれを
   氷蓄熱冷房システムとし、上記冷凍機と氷蓄熱槽
   によつて冷却された上記冷媒を、上記氷蓄熱冷房
   システム内をポンプと空調装置と冷凍機と氷蓄熱
   槽との順に循環させることにより、上記空調装置
   を作動させる氷蓄熱冷房システムの運転方法にお
   いて、上記氷蓄熱槽から出た上記冷媒の温度が上
   昇してその温度が一定値以上になつたときに、上
   記冷媒を上記循環時と逆向きに循環させることを
   特徴とする氷蓄熱冷房システムの最適運転方法。