JPH0820089B2 - 地域冷房設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷熱源センターと、負荷側熱交換器を備え
た複数の冷熱消費区域とを、冷熱媒循環路により並列的
に接続した地域冷房設備に関する。

〔従来の技術〕

従来、地域冷房においては、第３図や第４図に示すよ
うに、冷熱源センター（１）に備えた冷凍機（Ｒ）や蓄
熱槽（Ｗ）から所定温度の低温冷水を冷熱媒としてビル
や工場等の冷熱消費区域（２）の夫々に給送し、そし
て、個々の冷熱消費区域（２）からは冷熱消費により高
温化した冷水を冷熱源センター（１）に戻すようにして
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述の如き従来の設備では、冷熱源センター
と各冷熱消費区域を結ぶ冷水配管（冷熱媒循環路）の管
径や、ポンプ容量を冷水供給量に応じて選定すると極め
て大口径の配管、並びに、大容量のポンプを必要とする
ことが多く、殊に、地域冷房では配管の施設長さが数km
から数十kmにも及ぶことも相俟って、設備コストが高く
付く問題があり、又、大容量のポンプを必要とすること
でランニングコストも高く付く問題があった。

本発明の目的は、合理的な冷熱媒循環形態を採ること
により、冷熱媒配管の小径化、及び、ポンプ容量の小型
化を可能とし、合わせて、システム全体の運転効率の向
上を図ると共に、個々の冷熱消費区域における冷房性能
の向上、並びに、負荷変動に対する対応性の向上を図る
点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による地域冷房設備の特徴構成は、冷熱源セン
ターと、負荷側熱交換器を備えた複数の冷熱消費区域と
を、冷熱媒循環路により並列的に接続する構成におい
て、前記冷熱源センターに、製氷手段、その製氷手段に
より製造された氷と水とを所定比率に混合する混合手
段、並びに、その混合手段により混合された氷水混合流
体を供給冷熱媒として前記冷熱消費区域の夫々に給送す
る給送手段を設け、前記冷熱消費区域の夫々に、前記冷
熱源センターから供給される氷水混合流体を受入れ貯留
すると共に貯留冷水を前記負荷側熱交換器に循環供給
し、かつ、氷水混合流体の受入れに対しその受入れ量に
応じた量の貯留冷水を戻し冷熱媒として前記冷熱源セン
ターに戻す氷蓄熱槽を設け、その氷蓄熱槽に対して、氷
の貯留量を検出する氷量検出手段、並びに、その氷量検
出手段の検出情報に基づき、前記負荷側熱交換器での冷
熱消費に伴う貯留氷の融解に対し氷の貯留量を設定適正
量に維持するように前記冷熱源センターからの氷水混合
流体の受入れ量を自動調整する流量調整手段を設けたこ
とにあり、その作用・効果は次の通りである。

〔作 用〕

つまり、冷熱源センターからは冷熱媒として氷と水と
を所定比率で混合した混合流体を供給することにより、
冷熱を氷の保有潜熱（冷熱）と水（冷水）の保有顕熱
（冷熱）の和として各冷熱消費区域へ供給するのであ
り、それによって、従来のように単に所定温度の低温冷
水を供給するだけで冷熱を水の保有顕熱（冷熱）の形で
のみ供給するに比して、同量の冷熱を供給する場合、各
冷熱消費区域へ供給する冷熱媒の必要流量、即ち、冷熱
媒の必要循環流量を少量化することができる。

氷とともに給送される水は氷の運搬流体としても機能
し、それによって、氷の配管・ポンプ輸送が円滑にな
る。

一方、個々の冷熱消費区域においては、氷蓄熱槽にお
ける貯留冷水を負荷側熱交換器に循環供給することによ
り、氷蓄熱槽における貯留氷を融解させながら氷蓄熱槽
における貯留氷水混合流体から氷の保有潜熱（冷熱）と
水の保有顕熱（冷熱）とを取出して、その取出冷熱を冷
房に消費し、そして、そのような冷熱消費に伴う貯留氷
の融解により、氷蓄熱槽からは氷水混合流体の受入れに
対しその受入れ量に応じた量の水（貯留冷水）のみを戻
し冷熱媒として冷熱源センターに戻すのであり、又、そ
のように氷の融解により水のみを戻すにあたり、氷蓄熱
槽において氷量検出手段による氷貯留量の検出に基づ
き、負荷側熱交換器での冷熱消費に伴う貯留氷の融解に
対し氷の貯留量を設定適正量に維持するように流量調整
手段により冷熱源センターからの氷水混合流体の受入れ
量を自動調整することで、氷の保有潜熱（冷熱）と水の
保有顕熱（冷熱）との和の形で供給さえる冷熱の受入れ
量が必要冷熱量（すなわち冷房負荷）に見合うようにす
るのである。

〔発明の効果〕

その結果、 （ｉ）冷熱媒の必要循環流量が少量化されることで、冷
熱媒配管の管径をシステム全体において小径化でき、
又、ポンプ容量をも小型化でき、それによって、設備コ
ストが大巾に低減される。

（ii）ポンプ容量が小型化されることにより、又、冷熱
媒（氷と水との混合流体）の配管輸送が円滑であること
も相俟って、必要ポンプ動力が低減される。

（iii）個々の冷熱消費区域において、氷蓄熱槽の氷貯
留量を設定適正量に維持するように、換言すれば、冷熱
受入れ量が冷熱消費量に見合うように、氷水混合流体の
受入れ量を自動調整し、そして、氷水混合流体の受入れ
に対し戻し冷熱媒としては水のみを冷熱源センターに戻
すことで、冷熱媒の循環供給において熱的な面、及び、
輸送動力面の両面において無駄が省かれ、システム全体
の運転効率が高く維持される。

（iv）上記（ii）と（iii）のことからランニングコス
トが大巾に低減される。

（ｖ）氷を融解させながら氷の保有潜熱（冷熱）と水の
保有顕熱（冷熱）とを取出して消費するから、従前の如
く低温冷水の保有顕熱（冷熱）のみを取出して消費する
に比して、冷熱の取出・消費過程での冷熱媒の温度変化
を抑制でき、それによって、個々の冷熱消費区域での冷
房性能を恒温性の面で向上し得ると共に、個々の冷熱消
費区域における設置冷房設備（負荷側熱交換器）の小型
化も可能となる。

（vi）個々の冷熱消費区域において氷蓄熱槽は、冷房負
荷の変動と氷水混合流体の受入れ量調整との間で熱量面
において緩衝装置的に機能し、それによって、負荷変動
に対する対応性を向上できて個々の冷熱消費区域での冷
房運転を安定化し得る。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

第１図は地域冷房設備の構成を示し、冷熱源センター
（１）から複数の冷熱消費区域（２）に冷熱媒を並列的
に循環供給し、個々の冷熱消費区域（２）において供給
された冷熱媒の保有冷熱により冷房を実施するようにな
っている。

個々の冷熱消費区域（２）は、ビル、工場、倉庫、ビ
ルにおける特定階層、あるいは、階層内の特定区域等々
であり、又、それら個々の冷熱消費区域（２）で実施す
る冷房は、人間に対する空調に限定されるものでは無
く、発熱機器の冷却、諸物の冷蔵等々であっても良い。

冷熱源センター（１）には、製氷設備（３）、及び、
その製氷設備（３）により製造された氷と水とを所定比
率に混合する混合設備（４）を設置してあり、その冷熱
源センター（１）からは冷熱媒として混合設備（４）に
より混合した氷と水との所定混合比の混合流体を供給主
管（５）及び供給分岐管（６）を介して冷熱消費区域
（２）の夫々へ給送する。

すなわち、冷熱源センター（１）からは冷熱を氷の保
有潜熱（冷熱）と水（冷水）の保有顕熱（冷熱）の和と
して各冷熱消費区域（２）へ供給するのであり、又、氷
を水とともに送出することにより、氷を水の運搬流体と
して機能させて氷のポンプ・配管輸送を円滑にするので
ある。

一方、冷房装置としての負荷側熱交換器（７）を設置
した各冷熱消費区域（２）には、冷熱媒として冷熱源セ
ンター（１）から供給された氷と水との混合流体から冷
熱を取出して、冷熱消費装置である負荷側熱交換器
（７）に供給する熱交換設備（８）を設置してあり、個
々の冷熱消費区域（２）においては、この熱交換設備
（８）において氷を融解させながら氷の保有潜熱（冷
熱）と水の保有顕熱（冷熱）とを取出して、その取出冷
熱を冷房に消費する形態を採る。

又、個々の冷熱消費区域（２）においては、上述の如
き冷熱の取出し消費に伴う氷の融解により戻し冷熱媒と
して水のみを還り還（９）を介して冷熱源センター
（１）に戻すように、冷熱消費量に応じて冷熱源センタ
ー（１）からの供給冷熱媒（氷と水との所定混合比の混
合流体）の受入れ流量を流量調整手段（10）により調整
し、それによって、氷の保有潜熱（冷熱）と水（冷水）
の保有顕熱（冷熱）との和と形で供給される冷熱の受入
れ量を必要冷熱量、すなわち、冷房負荷に見合うように
調整する。

図中（11），（12）は冷熱媒循環用のポンプである。

又、（13）は、圧力センサー（14）により検出される
供給主管（５）の圧力（氷と水との給圧元圧）を所定値
に維持するように冷熱源センター（１）からの冷熱媒給
送量を自動調整する主管流量調整手段であり、この主管
流量調整手段（13）による自動流量調整により、冷熱源
センター（１）からの冷熱媒給送量は各冷熱消費区域
（２）の必要冷熱媒量の総和に見合う量に調整維持され
る。

冷熱源センター（１）に設置する製氷設備（３）及び
混合設備（４）の具体構成については、製氷設備（３）
として、塊状の氷を製造する製氷機（15）と、その製氷
機（15）により製造された塊状の氷を砕いて所定平均粒
径の粒状氷にする第１クラッシャー（16）とを設け、そ
して、混合設備（４）として、第１クラッシャー（16）
から落下供給される粒状氷を各冷熱消費区域（２）から
の戻り冷水とともに貯留する貯留槽（17）、その貯留槽
（17）の上層部の氷を再度砕いて粒径調整しながら取出
して貯留槽（17）の下層部からの取出冷水に合流させる
第２クラッシャー（18）、並びに、その第２クラッシャ
ー（18）からの氷供給量を調整し冷熱消費区域（２）へ
供給する氷と水との混合比を所定の値に調整維持する弁
装置（19）を設けてある。

一方、各冷熱消費区域（２）に設置する熱交換設備
（８）の具体構成については、冷熱源センター（１）か
ら冷熱媒として供給される氷と水との混合流体を受入れ
貯留する密閉型氷蓄熱槽（20）を設け、その氷蓄熱槽
（20）の下層部から取出した冷水を負荷側熱交換器
（７）に循環供給すると共に、負荷側熱交換器（７）か
らの戻り冷水を氷蓄熱槽（20）の上層部に戻すようにし
てある。

つまり、負荷側熱交換器（７）と氷蓄熱槽（20）との
間で循環される冷水を媒体として、貯留氷を融解させな
がら冷熱を取出し、その取出冷熱を負荷側熱交換器
（７）に付与するようにしてある。

又、供給冷熱媒の受入れ流量を調整する前述の流量調
整手段（10）としては、氷量検出センサー（21）による
氷貯留量検出に基づき、氷蓄熱槽（20）内の氷貯留量を
設定された許容変動範囲内に維持するように氷蓄熱槽
（20）内への冷熱媒受入れ流量を自動調整する自動弁
（22）を設けてある。

氷蓄熱槽（20）への冷熱媒（氷水混合体）の受入れに
対し、氷蓄熱槽（20）からは冷熱媒の受入れ量に応じた
量の貯留冷水が氷蓄熱槽（20）の下部に接続の還り管
（９）を介して冷熱源センター（１）に戻される。

又、氷蓄熱槽（20）には、負荷側熱交換器（７）に循
環供給する冷水、及び、戻し冷熱媒として冷熱源センタ
ー（１）に戻す冷水を貯留氷と分離して取出すための多
孔性セパレータ（23）を内装してある。

〔別実施例〕

次に別実施例を列記する。

（イ） 第２図に示すように、冷熱消費区域（２）にお
いて冷熱源センター（１）からの氷水混合流体を受入れ
貯留する氷蓄熱槽（20）を開放型槽としても良い。

（ロ） 又、同第２図に示すように、その開放型の氷蓄
熱槽（20）に対して、貯留する氷水混合流体のレベルを
検出するレベル検出手段（24）、並びに、そのレベル検
出手段（24）の検出情報に基づき、貯留する氷水混合流
体のレベルを設定レベルに維持するように冷熱源センタ
ー（１）への貯留冷水戻し量を自動調整する還流量調整
手段（25）を具備しても良い。

（ハ） 冷熱源センター（１）において製造する氷は塊
状の氷、あるいは、シャーベット状の氷等々、どのよう
な形態の氷であっても良く、製氷手段（３）の具体的装
置形式は種々の構成変更が可能である。

（ニ） 冷熱源エンター（１）において氷と水とを所定
比率に混合するための具体的装置構成は種々の構成変更
が可能であり、それら混合のための手段を総称して混合
手段と称する。

（ホ） 冷熱消費区域（２）に設けた氷蓄熱槽（20）に
おいて氷の貯留量を検出する具体的検出構成は種々の構
成変更が可能であり、それら検出構成を総称して氷量検
出手段と称する。

（ヘ） 冷熱源センターから氷と共に給送する水を、適
宜添加剤を溶解させた水溶液としても良い。

（ト） 冷熱源センターから給送する氷水混合流体にお
ける氷と水との混合比は適宜決定すれば良く、又、その
混合比を適宜設定変更調整するようにしても良い。

（チ） 個々の冷熱消費区域において供給冷熱媒から冷
熱を取出すに、氷の保有潜熱（冷熱）の取出しと共に水
（冷水）の保有顕熱（冷熱）をどの程度取出すかは適宜
決定すれば良く、又、氷の保有潜熱（冷熱）のみを主と
して取出すようにしても良い。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す設備構成図であり、第２
図は本発明の別実施例を示す部分構成図である。第３図
及び第４図は夫々、従来例を示す概略構成図である。 （１）……冷熱源センター、（２）……冷熱消費区域、
（３）……製氷手段、（４）……混合手段、（５），
（６），（９）……冷熱媒循環路、（７）……負荷側熱
交換器、（10）……流量調整手段、（11）……給送手
段、（17）……貯留槽、（19）……弁装置、（20）……
氷蓄熱槽、（21）……氷量検出手段、（23）……分離手
段、（24）……レベル検出手段、（25）……還流量調整
手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷熱源センター（１）と、負荷側熱交換器
   （７）を備えた複数の冷熱消費区域（２）とを、冷熱媒
   循環路（５），（６），（９）により並列的に接続した
   地域冷房設備であって、前記冷熱源センター（１）に、
   製氷手段（３）、その製氷手段（３）により製造された
   氷と水とを所定比率に混合する混合手段（４）、並び
   に、その混合手段（４）により混合された氷水混合流体
   を供給冷熱媒として前記冷熱消費区域（２）の夫々に給
   送する給送手段（11）を設け、前記冷熱消費区域（２）
   の夫々に、前記冷熱源センター（１）から供給される氷
   水混合流体を受入れ貯留すると共に貯留冷水を前記負荷
   側熱交換器（７）に循環供給し、かつ、氷水混合流体の
   受入れに対しその受入れ量に応じた量の貯留冷水を戻し
   冷熱媒として前記冷熱源センター（１）に戻す氷蓄熱槽
   （20）を設け、その氷蓄熱槽（20）に対して、氷の貯留
   量を検出する氷量検出手段（21）、並びに、その氷量検
   出手段の検出情報に基づき、前記負荷側熱交換器（７）
   での冷熱消費に伴う貯留氷の融解に対し氷の貯留量を設
   定適正量に維持するように前記冷熱源センター（１）か
   らの氷水混合流体の受入れ量を自動調整する流量調整手
   段（10）を設けた地域冷房設備。
2. 【請求項２】前記氷蓄熱槽（20）を開放型槽とし、その
   氷蓄熱槽（20）に対して、貯留する氷水混合流体のレベ
   ルを検出するレベル検出手段（24）、並びに、そのレベ
   ル検出手段（24）の検出情報に基づき、貯留する氷水混
   合流体のレベルを設定レベルに維持するように前記冷熱
   源センター（１）への貯留冷水戻し量を自動調整する還
   流量調整手段（25）を設けた請求項１記載の地域冷房設
   備。
3. 【請求項３】前記氷蓄熱槽（20）に、戻り冷熱媒として
   の貯留冷水を貯留氷と分離した状態で取出すための分離
   手段（23）を設けた請求項１又は２記載の地域冷房設
   備。
4. 【請求項４】前記冷熱源センター（１）に、前記製氷手
   段（３）により製造された氷と前記冷熱消費区域（２）
   の夫々から戻された水とを貯留する貯留槽（17）を設
   け、前記混合手段（４）として、前記貯留槽（17）の上
   層部から貯留氷を取出してその取出し氷を前記冷熱媒循
   環路（５）に供給する流路と、前記貯留槽（17）の下層
   部から貯留水を取出してその取出し水を前記冷熱媒循環
   路（５）に供給する流路とを設けると共に、それら流路
   からの氷と水との取出し量比を規定する弁装置（19）を
   設けた請求項1,2又は３記載の地域冷房設備。