JPH061130B2 - 冷房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、冷房装置に関し、特に氷による大冷却能力
と、水の循環による低運転費とを巧みに適応させた冷房
装置に関するものである。

《従来の技術》 住宅、ビル等の冷房及び除湿を行う冷房方式において、
従来は冷水又は氷により冷熱を蓄積し、この冷熱を冷水
として取出し、冷房機や熱交換器等の冷房負荷に冷水を
循環させる方式が主流であった。

しかし、この方式では、例えば第２図に示すように、氷
蓄熱槽１からポンプ２を介して冷房負荷３に至る間に、
４〜５℃の冷水が７℃程度に昇温してしまう。

この冷水が、冷房負荷３で冷房利用に付され、１２℃程
度まで昇温して氷蓄熱槽１に循環される。従つて、冷房
負荷３での冷熱利用温度差は高々５℃程度であり、冷房
能力は極めて低い。

この方式で、冷房負荷３の冷却能力を高めるためには、
冷房負荷３内は勿論、氷蓄熱槽１から冷房負荷３，冷房
負荷３から氷蓄熱槽１に至る配管を太経のものとし、か
つポンプ２の能力及び動力を大きくして、大容量の冷水
を循環させる必要がある。

そこで、最近、上記の方式に代えて、リキッドアイス
（氷粒と水とのシャーベット状混合体）により冷熱を蓄
積し、このリキッドアイスを直接冷房負荷に循環させる
方式が注目されて来ている。

この方式では、リキッドアイス中の氷粒が潜熱を有する
ため、上述の冷水を循環させる方式に比し、冷却能力が
高く、冷房負荷内はもとより、氷蓄熱槽から冷房負荷、
冷房負荷から氷蓄熱槽に至る配管を細径のものとするこ
とができるばかりでなく、これらの配管に設置するポン
プも小能力，小動力のものとすることができる。

《発明が解決しようとする課題》 しかし、上記のリキッドアイスを直接冷房負荷に循環さ
せる方式においては、氷粒を含み、かつ０℃以下という
極く低温のリキッドアイスが配管内を流れるため、氷粒
の衝撃や、極く低温に耐える材質の配管を用いる必要が
ある。

ところが、かかる材質の配管は、コストが高く、冷房負
荷に内蔵される配管（すなわち直線にすれば非常に長い
コイル）をすべてこの高コストの管材で製作すれば、設
備費の低減化を図ることができない。

一方、製管技術等の改良により低コストの管材が提供で
きたとしても、リキッドアイスを直接冷房負荷に循環さ
せる方式では氷粒が配管の内部や、配管の接続部等で詰
まり、冷却能力を低下させたり、時には装置を停止させ
る事故を起こすことがある。

加えて、リキッドアイスを直接冷房負荷に循環させる方
式では、冷房負荷の負荷変動が大きい場合、不経済とな
ったり、即応できない等の問題がある。

すなわち、冷房負荷が小負荷の時は、リキッドアイス中
の氷粒は融解せずに氷蓄熱槽と冷房負荷とを循環するこ
とになり、冷水を冷房負荷に循環させる方式に比し、ポ
ンプの動力費が増加する。

逆に冷房負荷が大負荷の時は、氷蓄熱槽内のリキッドア
イスが急速に融解消失し、所要時間の冷房ができなくな
る。この大負荷を見込んで、氷蓄熱槽の容量を大きくす
れば、設備費の低減化が図れない。また、冷房負荷時に
リキッドアイスの生成をも行うことが考えられるが、リ
キッドアイスの生成に安価な夜間電力を使用するという
利点が消失するのみならず、氷蓄熱槽内の水は製氷装置
へ、リキッドアイスは冷房負荷へ、各々所要量だけ送ら
なければならず、制御系が極めて複雑となる。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、氷による大冷却能力と、水の循
環による低運転費とを巧みに適応させた冷房装置を提案
することにある。

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明に係る冷房装置では
氷蓄熱槽又は製氷機と、冷房負荷と、該氷蓄熱槽又は製
氷機内の冷水を該冷房負荷へ供給する第１の経路と、該
冷房負荷で熱交換された冷水を該氷蓄熱槽又は製氷機へ
戻す第２の経路とを備えた冷房装置において、該第１の
経路の途中に解氷タンクを配設するとともに、該熱交換
された冷水を直接該解氷タンクへ供給可能とする第３の
経路を設けてなり、かつ、該第１の経路中該解氷タンク
までは氷と水が、また該解氷タンクから該冷房負荷まで
は冷水のみが流れるようにしてなることを特徴とするも
のである。

《作 用》 本発明では、氷蓄熱槽又は製氷機から解氷タンクへ第１
の経路を介して、破片状の氷（以下、氷片）を含む水あ
るいはリキッドアイスを搬送する。

この氷片を含む水あるいはリキッドアイスは解氷タンク
で解氷され、冷水のみが冷房機や熱交換器等の冷房負荷
へ送られる。そして冷房負荷で昇温された冷水は、冷房
負荷と氷蓄熱槽とを結ぶ第２の経路を介して、氷蓄熱槽
又は製氷機に戻され、夜間等の冷房負荷停止時や、昼間
等の冷房負荷運転中に製氷用として再使用される。

このように、冷房負荷へは冷水のみが供給されるため、
冷房負荷内での氷粒の詰まり等は生じない。しかも氷蓄
熱槽から解氷タンクまでは、冷水内に氷片等を含んでい
るため略０℃を保つ。そして、解氷タンクと冷房負荷と
の距離を短くすれば、冷熱利用温度差を大きくでき、効
率が良くなる。

また、この冷房負荷で昇温した冷水の一部は、上記の第
２の経路の途中から分岐され第３の経路を介して解氷タ
ンクへ循環され、氷片やリキッドアイス中の氷粒の解氷
に使用される。

この結果、解氷タンク内の温度を略一定に維持できる。

《実施例》 第１図は、本発明に係る冷房装置の好適な実施例を示
し、本例では３基の解氷タンク４を設け、これらの解氷
タンク４と氷蓄熱槽１とを主配管５で連結し、主配管５
の流入側端部には氷水ポンプ６を設けてある。

この氷水ポンプ６は、固形物搬送用ポンプであり、氷
（氷片あるいは氷粒）の含有比率が２０〜３０％となる
ような氷蓄熱槽１の所定位置から氷片含有水あるいはリ
キッドアイスを汲上げるようになっている。

そして、この氷水ポンプ６により汲あげられる氷片含有
水あるいはリキッドアイスの氷含有比率が少なすぎれ
ば、解氷タンク４を設けるメリットが少なく、逆に多す
ぎると氷水ポンプ６は勿論、解氷タンク４の負荷が大き
くなり過ぎる。従って、本例では上記のような氷含有比
率を採用する。

また、本例では、各解氷タンク４の１基につき冷房負荷
３を３基並列に設置している。そして、冷房負荷３と解
氷タンク４とは枝配管中の往管７で、連結している。そ
して、上記主配管５並びに往管７で第１の経路を構成し
ている。

さらに、これらの各冷房負荷３と氷蓄熱槽１とを第２の
経路たる枝配管中の復管８により連結し、この復管８の
途中に水ポンプ９並びに流量調節弁１０とを直列に配設
する（水ポンプ９が上流側）。

そして、その流量調節弁１０に第３の経路たる戻し配管
１１の一端を取付けるとともに、戻し配管１１の他端を
上記の３基の各解氷タンク４の各々に取付け、上記の復
管８から分岐し、各解氷タンク４へ至るラインを構成す
る。すなわち、流量調節弁１０の開閉度に応じて復管８
中を流れる冷水を、所定の割合で氷蓄熱槽１並びに解氷
タンク４に供給するようになっている。

さらに本実施例では、流量調節弁１０に流量検出調節器
１２を取付けるとともに、各解氷タンク４に温度検出調
節器１３をそれぞれ取付け、流量検出調節器１２と温度
検出調節器１３とを電気的に連結している。

以上のように、構成される本実施例の作用を以下に説明
する。

まず、氷水ポンプ６を作動し、主配管５により氷蓄熱槽
１から、３基の解氷タンク４へ氷片含有水あるいはリキ
ッドアイス（以下、氷片含有水）を搬送する。

そして、３基の解氷タンク４に所定量の氷片含有水が貯
留されたなら、水ポンプ９を作動させ、各解氷タンク４
からそれぞれの冷房負荷３に往管７を介して、冷水のみ
を送る。この冷水は冷房負荷３にて熱交換されて昇温
（例えば１５℃程度に昇温）した後、復管８及び流量調
節弁１０を介して氷蓄熱槽１に戻される。

また、この復管８内の昇温した冷水の一部は流量調節弁
１０から戻し配管１１へ分岐され、各解氷タンク４へ循
環されて解氷タンク４内の解氷に使用される。

このとき、各解氷タンク４内の冷水温度を温度検出調節
器１３で検出し、この信号を流量検出調節器１２に送
り、流量調節弁１０の作動により戻し配管１１へ分岐さ
れる昇温冷水量を調節し、各解氷タンク４から冷房負荷
３へ送られる冷水温度が一定（例えば２℃）となるよう
に制御する。

なお、１個の流量調節弁１０で３基の解氷タンク４内の
冷水温度の制御が困難な場合は各解氷タンク４の戻し配
管１１のそれぞれに流量調節弁と流量検出調節器とを設
置し、各戻し配管毎に上記のような制御を行ってもよ
い。

また、本例では、解氷タンク１基当り、冷房負荷３を３
基設置したが、これに限定されず、解氷タンクの大きさ
や冷房負荷の能力に応じて解氷タンク１基当りの冷房負
荷の設置数が選定される。更に、解氷タンクの設置数も
本例の３基に限らず、適宜の数が選定される。

また、解氷タンクを２基並列に配置し、一方の解氷タン
クから冷熱を取出している間に、他方の解氷タンクへ氷
蓄熱槽から氷片含有水を搬送するようにすることもでき
る。

さらに、氷蓄熱槽を省略し、製氷機で製造させる氷に冷
水を混ぜ、直接解氷タンクに送るようにしてもよい。

なおまた、上記した実施例では第２の経路（復管８）の
途中から分岐して第３の経路（戻し配管１１）を配置し
たが、本発明は、これに限ることなく、第２の経路と第
３の経路をそれぞれ独立して並設するようにしてもよ
い。

さらに解氷タンクの構造は、第１図の符号４で示すタン
クのように、容器を開放型にしてもよいが、右端の符号
４′で示すように密閉型にし、中間に水平なワイヤーメ
ッシュまたはパンチングメタル１４を張り、戻し配管１
１の吐出端はその上部に、主配管５の流出側端部はその
下部に開口するようにしてもよい。こうすることによっ
て解氷が均一に行なわれる。そして、すべての解氷タン
クを密閉型にすれば、解氷サイクルは密閉回路にするこ
とができる。

《発明の効果》 以上のように本発明に係る冷房装置では、冷房負荷のい
わゆる２次側へ氷片含有水を送るため、２次側では氷の
潜熱と、顕熱とが利用でき、冷熱利用温度差が大きくな
る。

これにともなって、２次側の配管を細径のものとし、２
次側のポンプを小動力のものとしても大きな冷却能力を
得ることができる。

また、冷房負荷へは冷水を循環するため、冷房負荷内の
配管は例えば２℃程度の冷水に耐えるものであればよ
く、高コストの管材ではなくても充分である。しかも、
氷片等が配管内で詰まるおそれもない。

さらに、冷房負荷が大負荷となっても、２次側には冷熱
容量の大きな氷片含有水が送られてきているため、この
大負荷に即応できるのみならず解氷タンクが蓄熱槽とし
ての役割をもなすため、大容量の蓄熱が可能であり、所
用時間の冷房を充分することができる。また、小負荷の
時は、少量の冷水を冷房負荷におくれば良いため、ポン
プ動力の無駄がなくなる。

なお、本発明において、氷蓄熱槽を省略して製氷機から
解氷タンクへ氷片含有水あるいはリキッドアイスを搬送
し、冷房負荷で昇温した冷水を直接製氷機へ戻す場合、
冷房負荷運転中でも複雑な制御系を要することなく容易
に製氷を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷房装置の一実施例を示す説明
図、第２図は従来の冷水循環方式の冷房装置を示す説明
図である。 １…氷蓄熱槽 ３…冷房負荷 ４…解氷タンク ５…主配管 ６…氷水ポンプ ７…往管 ８…復管 ２，９…水ポン プ １１…戻し配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】氷蓄熱槽又は製氷機と、冷房負荷と、該氷
   蓄熱槽又は製氷機内の冷水を該冷房負荷へ供給する第１
   の経路と、該冷房負荷で熱交換された冷水を該氷蓄熱槽
   又は製氷機へ戻す第２の経路とを備えた冷房装置におい
   て、該第１の経路の途中に解氷タンクを配設するととも
   に、該熱交換された冷水を直接該解氷タンクへ供給可能
   とする第３の経路を設けてなり、かつ、該第１の経路中
   該解氷タンクまでは氷と水が、また該解氷タンクから該
   冷房負荷までは冷水のみが流れるようにしてなることを
   特徴とする冷房装置。