JPH0311255A - 蓄冷装置 - 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、冷媒と水との直接接触を利用した氷蓄熱シス
テムにおいて、生成されたガス水和物を氷に転化して蓄
冷する蓄冷装置に関する。

【従来技術】

従来、ビルの、インテリジェント化により冷房負荷が増
大しているため、ビルの昼間冷房における電力使用を抑
制し、熱源設備の小型化を目的とした氷蓄熱システムが
利用されている。この氷蓄熱システムにおいては、電熱
管での氷生成に伴い冷凍機の効率低下が生じるという欠
点があるため、特開昭６３−３４４８５号で開示された
ような、冷媒と水との直接接触を利用した氷蓄熱システ
ムが主流になりつつある。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、上述の氷蓄熱システムは蓄冷過程において冷媒
の種類によっては氷（リキッドアイス）の生成よりも優
先的にガス水和物（ガスクラスレート）なるものを生成
してしまう。 このため、ガス水和物の生成温度（〉氷結温度）と氷の
生成温度との２温度帯で蓄冷されることになり、所用の
氷結温度での蓄冷ができなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、冷媒と水或いはブライ
ンきの直接接触で生成したガス水和物の全量を氷に転化
させ所用の氷結温度（氷の生成温度＝氷の溶解温度）に
て十分な蓄冷を行うことができる蓄冷装置を提供するこ
とである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための発明のｊＩ！戊は、圧縮機−
凝縮器一膨張弁一蓄冷槽から成る冷凍サイクルにより前
記蓄冷槽で気液二相状態の冷媒と水或いは水及び不凍液
から成るブラインとを直接接触させることにより生成さ
れるガス水和物、氷を利用して蓄冷する蓄冷装置におい
て、前記蓄冷槽の出口側に設けられた出口開閉バルブと
、前記蓄冷槽の戻り側である前記膨張弁の手前に設けら
れた戻り開閉バルブき、前記蓄冷槽内に生成されるガス
水和物の温度を検出する温度センサと、前記蓄冷槽内の
圧力を検出する圧力センサと、前記ガス水和物の共晶点
温度より低い予め設定された温度を前記温度センサが検
出すると前記戻り開閉バルブを閉じ前記蓄冷槽内の冷媒
を回収することにより減圧して前記ガス水和物の全量が
氷となる所定の圧力より低い予め設定された圧力を前記
圧力センサが検出すると前記出口開閉バルブを閉じると
共に前記圧縮機を停止させる制御装置とを備えたことを
特徴とする。

【作用】

圧縮機−凝縮器一膨張弁一蓄冷槽から成る冷凍サイクル
が作動されると、温度センサは蓄冷槽内で生成されるガ
ス水和物の温度を検出し、圧力センサは蓄冷槽内の圧力
を検出してそれぞれ制御装置へ信号を出力する。そして
、生成されたガス水和物がその共晶点温度より低い予め
設定された温度になると制御装置は蓄冷槽への戻り開閉
バルブを閉じる。すると、冷凍サイクルはポンプダウン
運転となり、蓄冷槽内の冷媒が回収され蓄冷槽内が減圧
されてガス水和物の全量が氷となる所定の圧力より低い
予め設定された圧力になるき制御装置は蓄冷槽の出口開
閉バルブを閉じると共に圧縮機を停止させる。従って、
生成されたガス水和物の全量が氷に転化され蓄冷される
ことになる。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第１図は本発明に係る蓄冷装置を示した構成図である。 蓄冷装置の蓄熱サイクルである冷凍サイクルは圧縮機１
−凝縮器２−膨張弁５−Ｍ冷槽６により構成される。 そして、凝縮器２と膨張弁５間には受液器３と戻り開閉
バルブ４とが配設され、圧縮機１と蓄冷槽６との間であ
る蓄冷槽６の出口側には出口開閉バルブ７が配設されて
いる。 又、蓄冷槽６には蓄冷槽６内で生成されるガス水和物の
温度を検出する温度センサ８と蓄冷槽６内の圧力を検出
する圧力センサ９とが配設されている。 更に、上記温度センサ８及び圧力センサ９からの出力信
号により戻り開閉バルブ４及び出口開閉バルブ７の開閉
制御、圧縮機１の運転制御をする制御装置１０が配設さ
れ接続されている。 上記制御装置１０はＣＰＵ１１、制御プログラムを記憶
したＲＯＭ１２、データを記憶するＲＡＭ１３及びイン
タフェース１４．１５とから主に構成されている。 そして、放熱サイクルである放冷サイクルは放冷用熱交
換器２１及びポンプ２２から成り、上記蓄冷槽６に接続
されている。 次に、同実施例装置における制御装置１０で使用されて
いるＣＰＵの処理手順を第２図のフローチャートに基づ
き、第１図及び第３図の冷媒−水相平衡図を参照して説
明する。 先ず、冷凍サイクルの運転が開始されると、気液二相状
態の冷媒が膨張弁５の図示しないノズルより噴出して蓄
冷槽６内の水或いはブラインと直接接触することにより
、冷媒の蒸発で水或いはブラインが冷却されながらガス
水和物及び若干量の氷の生成が開始される。 ステップ１００で温度センサ８より蓄冷槽６内で生成さ
れるガス水和物の温度Ｔ１を入力する。そして、ステッ
プ１０２に移行し、ガス水和物の温度Ｔ、が設定温度Ｔ
０以下であるか否かが判定される。 つまり、蓄冷槽６内で生成したガス水和物の全量を氷に
転化するためには、先ず、第３図の冷媒−水相平衝図に
おけるガス水和物生成線で明らかなように、少なくとも
ガス水和物の温度を共晶点温度Ｔ、以下にする必要があ
るからである。従って、蓄冷ＰＩ６内のガス水和物の設
定温度Ｔ、はその時の共晶点温度Ｔ、より２〜３℃低め
に設定すれば良い。 ここで、水に不凍液が混合されたブラインの場合には、
ガス水和物の生成に伴いブラインは濃縮されるので不凍
液濃度は大きくなり、第３図の冷媒−水相平衝図におい
て点線で示されたように、ガス水和物生成線の低温側へ
のシフトに伴い共晶点温度Ｔ、が低温側へシフトするの
でその分だけ設定温度Ｔ０も低温側へシフトさせること
が必要となる。 そして、ステップ１０２でガス水和物の温度Ｔ。 が設定温度Ｔ０以下でなければ判定はＮｏでありステッ
プ１００に戻り、上述と同様に、蓄冷槽６内のガス水和
物の温度Ｔ１の入力を繰り返す。 そして、ステップ１０２で蓄冷槽６内のガス水和物の温
度Ｔ、が徐々に低下し第３図の冷媒−水相平衝図におけ
る臨界分解点を通る線に沿って相変化をして設定温度Ｔ
。以下となると判定はＹＥＳとなりステップ１０４に移
行する。 ステップ１０４では冷凍サイクルにおける蓄冷槽６への
戻り口側に配設された膨張弁５の手前の開閉バルブ４を
閉じる。しかし、ガス水和物及び氷の生成時点から運転
している圧縮機１は継続して運転されるので、冷凍サイ
クルはポンプダウン運転となる。 すると、蓄冷槽６内のガス水和物は徐々に氷と冷媒に分
解し、冷媒は圧縮機１に吸い込まれ、凝Ｗｉ器２のコン
デンサで液化され受液器３に貯蔵される。 このように、蓄冷槽６内の冷媒が回収されることにより
、蓄冷槽６内は徐々に減圧される。つまり、第３図の冷
媒−水相平衝図に示したように、ガス水和物は蓄冷槽６
内が減圧されることにより設定温度Ｔ。を維持しなから
相変化をして徐々に氷に転化され、蓄冷槽６内の圧力Ｐ
１が共晶点温度Ｔ１に対応した圧力Ｐ、を通る氷生成線
上の上記設定温度Ｔ０に対応した所定の圧力Ｐ０以下と
なると蓄冷槽６内のガス水和物の全量が氷に転化される
ことになる。 次にステップ１０６に移行して、蓄冷槽６内の圧力Ｐ１
を圧力センサ９より入力する。そして、ステップ１０８
に移行し、入力された蓄冷槽６内の圧力Ｐ、が上記氷生
成線上の設定温度Ｔ０に対応した所定の圧力Ｐ０以下の
設定圧力Ｐ、以下であるか否かが判定される。ステップ
１０８で蓄冷槽６内の圧力Ｐ、が設定圧力Ｐ１以下でな
ければ判定はＮＯでありステップ１０６に戻り、上述と
同様に、蓄冷槽６内の圧力Ｐ４の入力を繰り返す。 そして、ステップ１０８で圧力センサ７により入力され
る蓄冷ＰＩ３内の圧力Ｐ１が上記所定の圧力Ｐ０以下の
設定圧力Ｐ、以下となると判定はＹＥＳとなりステップ
１１０に移行する。 ステップ１１０では冷凍サイクルにおける蓄冷槽６の出
口側に配設された出口開閉バルブ７を閉じると共に圧ｗ
Ｊ機１を停止し、本プログラムを終了する。 以上、説明したように、本発明の蓄冷装置を用いること
により蓄冷槽６内で生成されるガス水和物の全量が氷と
なり所用の氷結温度で十分な蓄冷が行われ、その氷の溶
解温度を利用した放冷サイクルが使用可能となる。 尚、放冷サイクルは上述の冷凍サイクルの作動で得られ
たスラリー状の氷をポンプ１２で循環し、放冷用熱交換
器１１において外気と熱交換することにより氷は融解し
リキッド状態となり蓄冷槽６に戻る。 上述のように、微細粒子であるガス水和物は減圧により
氷と冷媒に分解され、冷媒が回収されてそのガス水和物
の全量が氷に転化される。この転化された氷においては
ガス水和物粒子よりも大きいものの、かなり細かな粒子
となるため、スラリー状のリキッドアイスを得ることが
できる。このようにスラリー状であれば、輸送も可能き
なるため放冷の方法も多様化できるメリットを有する。

【発明の効果】

本発明は、圧縮機−凝縮器一膨張弁一蓄冷槽から成る冷
凍サイクルにより蓄冷槽で生成されるガス水和物の共晶
点温度より低い予め設定された温度を温度センサが検出
すると戻り開閉バルブを閉じ蓄冷槽内の冷媒を回収する
こきにより減圧してガス水和物の全量が氷となる所定の
圧力より低い予め設定された圧力を圧力センサが検出す
ると出口開閉バルブを閉じると共に圧縮機を停止させる
制御装置とを備えているので、上記冷凍サイクルにおけ
る蓄冷槽内で生成されるガス水和物の温度が共晶点温度
以下となった後、ガス水和物から冷媒を回収することに
よりガス水和物の全量が氷に転化でき、放冷サイクルで
その氷の溶解温度が利用できるので、所用の氷結温度で
の十分な蓄冷が可能な蓄冷装置と言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な一実施例に係る蓄冷装置を有
する冷凍サイクル及び放冷サイクルを示した構成図。第
２図は同実施例装置で使用されているＣＰＵの処理手順
を示したフローチャート。 第３図は本発明に係る蓄冷装置を説明するための冷媒−
水相平衝図である。 １・−圧縮機　２−凝縮器　４゛°戻り開閉バルブ７・
・°出口開閉バルブ　６・−蓄冷槽８゛゛・温度センサ
　９′・圧力センサ１０゛・−制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮機−凝縮器−膨張弁−蓄冷槽から成る冷凍サイクル
   により前記蓄冷槽で気液二相状態の冷媒と水或いは水及
   び不凍液から成るブラインとを直接接触させることによ
   り生成されるガス水和物、氷を利用して蓄冷する蓄冷装
   置において、 前記蓄冷槽の出口側に設けられた出口開閉バルブと、 前記蓄冷槽の戻り側である前記膨張弁の手前に設けられ
   た戻り開閉バルブと、 前記蓄冷槽内に生成されるガス水和物の温度を検出する
   温度センサと、 前記蓄冷槽内の圧力を検出する圧力センサと、前記ガス
   水和物の共晶点温度より低い予め設定された湿度を前記
   温度センサが検出すると前記戻り開閉バルブを閉じ前記
   蓄冷槽内の冷媒を回収することにより減圧して前記ガス
   水和物の全量が氷となる所定の圧力より低い予め設定さ
   れた圧力を前記圧力センサが検出すると前記出口開閉バ
   ルブを閉じると共に前記圧縮機を停止させる制御装置と を備えたことを特徴とする蓄冷装置。