JPH1089823A - 低温液化ガス冷熱利用の空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温液化ガスの冷熱、気化エネルギーを無駄
なく利用し、効率の良い空調、蓄エネルギーを果たす。 【解決手段】 空気圧縮機５から吐出した圧縮空気をド
ライヤ９で除湿し、次いで空調用熱交換器１３で冷却し
て冷房用調和空気を得る装置であり、この装置はタービ
ン２で膨張させ低温ガスを得る設備に関連させて設けら
れ、この低温ガスが空調用熱交換器１３の冷媒として用
いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置、更に詳
しくはＬＮＧ等の低温液化ガスの冷熱を利用した冷房
用、除湿用または冷房／暖房用の空調装置に関するもの
であり、特に、特定される地域、ビルまたは劇場、映画
館等の興業場の空気調和に用いて好適な低温液化ガス冷
熱利用の空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ビルなどの冷房装置にはＬＮ
Ｇ等の低温液化ガスの冷熱を利用した装置が用いられて
いた。このような従来の冷房装置の典型的なものとして
は、特開平 1−219465号公報（第１例）又は特開平 6−
313687号公報（第２例）に開示された発明がある。

【０００３】第１例は、中間媒体を用いて熱交換器によ
り順次冷却する複数段の冷却配管系における最初の熱交
換器の冷媒を液化天然ガスにすると共に、最終の熱交換
器を空気冷却器とすることにより、この空気冷却器によ
って所望の温度、量の冷却空気を比較的廉価に得るよう
にした装置である。

【０００４】一方、第２例は、蓄冷熱剤で液化天然ガス
を加熱して気化させる液化天然ガス気化器と、気化する
液化天然ガスから冷熱を吸収して冷却された蓄冷熱剤を
貯蔵する蓄冷容器とを備えて、液化天然ガスが保有する
冷熱を有効に利用し、かつ、液化天然ガス気化設備の簡
素化を図らせるようにした液化天然ガス気化装置であ
る。

【０００５】ところが、第１例の場合は、ＬＮＧ熱交換
器（最初の熱交換器）、冷媒熱交換器（中間の熱交換
器）及び空気冷却器（最終の熱交換器）の少なくとも３
段からなる複数段の熱交換器装置が用いられることか
ら、設備費が膨大になるのと、各段での熱交換効率が加
重されるところから、熱交換効率が悪くなるのとが運転
経済性上での問題であり、更に、中間段を含めて各段に
ついてポンプが必要になり、電力消費量が多くなるとい
う問題点があった。

【０００６】また第２例においても、ＬＮＧ供給系統と
冷熱利用システムとの間にブライン等の中間熱媒体ライ
ンが必要であって、設備費が膨大になる、熱交換効率が
悪くなる、各段にポンプが必要で電力消費量が多くなる
等の点に関しては第１例と同じように問題とされるとこ
ろである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点の解消を図るために成されたものであり、したが
って、本発明の主たる目的は、ＬＮＧ等の低温液化ガス
の冷熱、気化エネルギー等を無駄なく利用することがで
きて、経済性、運転面での効率の良い空調装置を提供す
ることにある。

【０００８】本発明のうち請求項１記載の発明は、前記
の主たる目的を冷房運転において効果的に実現し得る空
調装置を提供しようとするものである。

【０００９】本発明のうち請求項２記載の発明は、請求
項１記載の発明の目的に加えて、冷房運転での一層の高
効率化を実現させる空調装置を提供することを目的とす
るものである。

【００１０】本発明のうち請求項３記載の発明は、前記
の主たる目的を除湿運転において効果的に実現し得る空
調装置を提供しようとするものである。

【００１１】本発明のうち請求項４記載の発明は、前記
の主たる目的を冷房／暖房運転において効果的に実現し
得る空調装置を提供しようとするものである。

【００１２】本発明のうち請求項５記載の発明は、請求
項１乃至４記載の発明の目的に加えて、圧縮機ユニット
の経済運転を実現させる空調装置を提供することを目的
とするものである。

【００１３】本発明のうち請求項６記載の発明は、請求
項１乃至４記載の発明の目的に加えて、ドライヤの経済
運転を実現させる空調装置を提供することを目的とする
ものである。

【００１４】本発明のうち請求項７記載の発明は、請求
項１乃至６記載の発明の目的に加えて、冷熱エネルギー
を電力変換可能に、かつ高効率下に備蓄し得る空調装置
を提供することを目的とするものである。

【００１５】本発明のうち請求項８記載の発明は、請求
項１乃至６記載の発明の目的に加えて、空調負荷が小さ
い時間帯に冷熱エネルギーを氷の状態で備蓄することに
よって、定格能力を低減し得る空調装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１６】本発明のうち請求項９記載の発明は、請求
項６記載の発明の目的に加えて、圧縮機ユニットの更な
る経済運転を実現させる空調装置を提供することを目的
とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のうち請求項１記載の発明は、ＬＮＧ等の低
温液化ガスから戻された昇圧ガスをタービンで膨張させ
低温ガスを得る設備に関連して設けられた冷房用の空調
装置であって、この空調装置としては、空気を吸い込む
圧縮機を備える圧縮機ユニットと、前記圧縮機の吐出空
気を除湿するドライヤと、このドライヤで除湿された圧
縮空気を冷却する空調用熱交換器とを含んで構成される
とともに、前記タービンで膨張させて得た前記低温ガス
が前記空調用熱交換器の冷媒に用いられてなることを特
徴とする。

【００１８】このように構成される冷房用の空調装置に
おいては、圧縮機に吸い込まれた空気は圧縮空気となっ
て吐出されドライヤに送られて、ここで含有する湿分が
除去されて乾燥した圧縮空気となって空調用熱交換器に
送られる。この空調用熱交換器では、前記乾燥圧縮空気
と、直接膨張の過程でタービンに回転エネルギーを付与
した後の常温以下の低温ガス（例えば天然ガス：ＮＧ）
との間で顕熱の熱交換が行われるため、乾燥圧縮空気は
冷却される一方、ＮＧは常温以下の＋温度まで加温され
る。冷却された乾燥圧縮空気は、例えばレシーバタンク
等に一旦貯留された後、冷房用空気としてビル内の居室
など被空調域に送られて、冷房の用に供される。

【００１９】このようにして、低温液化ガスの冷熱が空
調用熱交換器での熱交換作用によって冷房に有効利用さ
れるものであり、また、空調装置における主たる動力と
しては圧縮機駆動用に限られることから、冷熱利用効率
の良い、かつ運転コストが低い設備ができる。なお、調
和空気を送給する手段としてはブロア等の送風機を要素
としたものであってもよいが、本発明において圧縮機ユ
ニットを用いているのは、単に冷房運転のみに限らない
で、後述するように除湿運転または暖房運転を行わせる
場合に対応し得るものとして、これに必要な加熱源が空
気送給の過程で容易にかつ効率よく得られる点と、ま
た、地域冷暖房等のように調和空気を広範な区域に供給
する場合に圧力エネルギーを保有させておくことが有利
である点とで好適な手段であるからに他ならない。

【００２０】ここで空調用熱交換器は、ピーク負荷に対
応し得る容量を持つ単基であってもよいが、例えば、変
動の大きい空調負荷に接続されるような空調装置の場合
には、空調用熱交換器を２基以上複数基設けて、一部又
は全部を負荷に対応して選択的に同時運転させるように
することも好ましい手段であって、請求項２記載の発明
のように、前記空調用熱交換器を複数基設けて、少なく
とも一部を選択的に同時冷房運転可能とするとともに、
前記圧縮機から吐出された直後の高温空気の一部を冷房
運転停止直後の空調用熱交換器の除霜用熱媒に用いるよ
うにすることも好ましいことである。

【００２１】このように形成すると、冷房運転中に霜が
付着している空調用熱交換器に対して、圧縮された前記
高温空気によって速やかに除霜を行わせることが可能で
あり、付加的な熱源を用いることなく、空調用熱交換器
を常に効率の良い状態に保持できるものである。

【００２２】ところで、梅雨期等の中間期においては、
湿気を多く含んでいて除湿が優先される空調負荷に対応
しなければならない場合があるが、このような空調負荷
に好適なものとして、本発明のうち請求項３記載の発明
は、ＬＮＧ等の低温液化ガスから戻された昇圧ガスをタ
ービンで膨張させ低温ガスを得る設備に関連して設けら
れた除湿用の空調装置であって、この空調装置として
は、空気を吸い込む圧縮機を備える圧縮機ユニットと、
前記圧縮機の吐出空気を冷却する空調用熱交換器と、こ
の空調用熱交換器で冷却された前記吐出空気を除湿する
ドライヤと、このドライヤで除湿された圧縮冷却空気を
加熱し、被空調域の室温または前記圧縮機が吸い込む空
気の温度と同等の温度にする再熱用熱交換器とを含んで
構成され、前記タービンで膨張させて得た前記低温ガス
が前記空調用熱交換器の冷媒に用いられ、前記圧縮機か
ら吐出された直後の高温空気の一部が前記再熱用熱交換
器の再熱用熱媒に用いられることを特徴とするものであ
る。

【００２３】このように構成される除湿用の空調装置に
おいては、圧縮機に吸い込まれた空気は圧縮空気となっ
て吐出され空調用熱交換器に送られて、ここで直接膨張
の過程でタービンに回転エネルギーを付与した後の常温
以下の低温ガス（ＮＧ）との間で顕熱の熱交換が行われ
ることから、この圧縮空気は冷却される。そして、次の
ドライヤに送られて、ここで含有する湿分が除去されて
乾燥した冷却圧縮空気となる。この冷却され乾燥した圧
縮空気は、前記再熱用熱交換器に送られ、ここで圧縮機
から吐出された直後の高温空気の一部によって、被空調
域の室温と同程度の温度に加熱され乾燥した圧縮常温空
気となる。この空気は、例えばレシーバタンク等に一旦
貯留された後、除湿用空気としてビル内の居室など被空
調域に送られて、湿気の多い被空調域空気と入れ替わっ
て除湿の用に供される。

【００２４】このようにして、低温液化ガスの冷熱が空
調用熱交換器での熱交換作用によって除湿のための冷却
に有効利用されるとともに、圧縮機での発生熱の一部が
再熱用熱交換器での熱交換作用によって再熱のための加
熱に有効利用されるものであり、また、空調装置におけ
る主たる動力としては圧縮機駆動用に限られることか
ら、冷熱利用効率の良い、かつ運転コストが低い設備が
できる。

【００２５】一方、年間を通じての空調負荷に対応し得
る空調装置に好適なものとして、本発明のうち請求項４
記載の発明は、ＬＮＧ等の低温液化ガスから戻された昇
圧ガスをタービンで膨張させ低温ガスを得る設備に関連
して設けられた冷房／暖房用の空調装置であって、この
空調装置としては、空気を吸い込む圧縮機を備える圧縮
機ユニットと、前記圧縮機の吐出空気を除湿するドライ
ヤと、このドライヤで除湿された圧縮空気を冷却または
加熱する空調用熱交換器とを含んで構成され、この空調
用熱交換器に対し、前記タービンで膨張させて得た前記
低温ガスが冷媒に、前記圧縮機から吐出された直後の高
温空気の一部が加熱用熱媒に、それぞれ切換わり用いら
れることを特徴とする。

【００２６】このように構成される冷房／暖房用の空調
装置においては、圧縮機に吸い込まれた空気は圧縮空気
となって吐出されドライヤに送られて、ここで含有する
湿分が除去されて乾燥した圧縮空気となって空調用熱交
換器に送られる。この空調用熱交換器では、冷房運転の
場合は、前記乾燥圧縮空気と、直接膨張の過程でタービ
ンに回転エネルギーを付与した後の常温以下の低温ガス
（ＮＧ）との間で顕熱の熱交換が行われるため、乾燥圧
縮空気は冷却される。一方、暖房運転の場合は、前記乾
燥圧縮空気と、圧縮機から吐出された直後の高温空気の
一部との間で顕熱の熱交換が行われるため、乾燥圧縮空
気は加温される。このように冷却あるいは加温された乾
燥圧縮空気は、例えばレシーバタンク等に一旦貯留され
た後、空調用空気としてビル内の居室など被空調域に送
られて、被空調域空気と入れ替わって冷房／暖房の用に
供される。

【００２７】このようにして、低温液化ガスの冷熱が空
調用熱交換器での熱交換作用によって冷却に有効利用さ
れるとともに、圧縮機での発生熱の一部が空調用熱交換
器での熱交換作用によって加熱に有効利用されるもので
あり、しかも、暖房のために付加的な熱源を用いること
がなくて、さらに空調装置における主たる動力としては
圧縮機駆動用に限られることから、冷熱利用効率の良
い、かつ運転コストが低い設備ができる。

【００２８】ここで圧縮機は、専用の電動機で駆動させ
ることも可能であるが、ＬＮＧ等の低温液化ガスの冷熱
エネルギーを有効利用することも好ましい手段であっ
て、請求項５記載の発明のように、前記圧縮機を前記タ
ービンによって駆動させるようにすることも好ましいこ
とである。このように形成すると、圧縮機の駆動用動力
（電力）を別途必要としなくなり、運転費を低減でき
る。

【００２９】請求項１乃至請求項４の発明において、圧
縮機ユニットから出される圧縮空気中の湿分を除くため
の乾燥運転をドライヤとしては、例えば除湿用要素を軸
回りに回転して吸湿行程と放湿行程とに反転させて除湿
を行わせるドライヤ本体と前記放湿行程を経た湿分を含
む熱媒を冷却して脱湿するドライヤ用熱交換器とを備え
るドライヤが、連続運転を効率的に行える利点があると
ころから圧縮機ユニットと組合わせて一般に用いられて
おり、この種のドライヤでは、前記ドライヤ用熱交換器
の冷却熱媒としとて冷却水が普通に使用されているが、
請求項６記載の発明では、このドライヤ用熱交換器にお
ける熱交換効率の向上を図るためとして、所望温度の調
和空気を得るために設けられた前記空調用熱交換器にお
いて熱交換させた後の低温ガスをこのドライヤ用熱交換
器の冷媒に用いるようにしたものである。このように形
成することによって、冷却水が不要になり、冷熱エネル
ギーを有効利用して運転コストの低減が可能となるもの
である。

【００３０】請求項１乃至請求項６の発明において、Ｌ
ＮＧ等の低温液化ガスが保有する冷熱エネルギーの相当
量はタービンによって回転速度エネルギーに変換される
が、この回転速度エネルギーを変動が少ない状態で安定
的に利用するためには、タービンに直結させた発電機等
の負荷が小さい時期に回転速度エネルギーを備蓄させる
ようにすることが好ましい手段であって、請求項７記載
の発明のように、タービンの軸にフライホイール及び発
電機をクラッチを介してそれぞれ連結させて、軽電力負
荷時にタービンの回転エネルギーをフライホイールに備
蓄し、これを重電力負荷時に発電に利用するエネルギー
回収運転を行わせる構成とすることもまた好ましい手段
である。このように形成すると、電力消費が少ない時間
帯の回転速度エネルギーをフライホイールに蓄え、電力
消費が多い時間帯に発電に回すことができ、より大きい
電力負荷変動に対応できる。

【００３１】請求項１乃至請求項６の発明において、Ｌ
ＮＧ等の低温液化ガスが保有する冷熱エネルギーを空調
負荷が小さい時間帯に備蓄させるようにすることは好ま
しい手段であって、請求項８記載の発明のように、ター
ビンに関連して氷蓄熱装置を付設し、空調負荷が小さい
際に前記タービンで膨張させて得た前記低温ガスを氷蓄
熱装置に導いて氷で蓄冷熱させるようにした構成とする
ことも好ましい手段である。このように形成すると、例
えば、昼間のピーク負荷時における冷房能力の不足分を
備蓄した氷蓄熱で補うことが可能となり、より定格能力
の小さい設備とすることができて、初期の設備費用を低
減し得る。

【００３２】請求項６の発明において、ドライヤでの除
湿効率を高めるためとして、圧縮機の吐出空気を冷却水
によって予備冷却させる空気冷却熱交換器を圧縮機ユニ
ットに付設することが一般的に行われる手段であるが、
請求項９記載の発明のように、前記ドライヤ用熱交換器
で熱交換した後の低温ガスを前記空気冷却熱交換器の冷
媒に用いようにすることは好ましい手段である。このよ
うに形成することによって、冷却水が不要になるととも
に、、冷熱エネルギーを有効利用して運転コストの低減
が可能である。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。図１乃
至図８は、本発明の各実施例に係る冷房用、除湿用、冷
房／暖房用（冷房・暖房切換用を意味する）の各種空調
装置の装置回路図であって、各図において対応する同じ
部材には同一の参照符号が付されている。

【００３４】まず図１に示される空調装置は、低温ガス
製造設備１に関連して設けられる低温液化ガス冷熱利用
の冷房用空調装置であり、低温液化ガス例えばＬＮＧを
気化させるための前記低温ガス製造設備１としては、例
えば、図示しないＬＮＧタンク、昇圧ポンプ及び気化器
と、タービン２と、このタービン２に直結される発電機
３とからなる直接膨張方式の冷熱発電機器が利用され
る。

【００３５】この低温ガス製造設備１は、ＬＮＧタンク
から送られたＬＮＧを昇圧ポンプによって昇圧し、気化
器で常温近くまで加熱し高圧のガスとした後、タービン
２に送って膨張させてタービン２に対し速度エネルギー
を与えて発電機３により発電させる一方、高圧ガスは断
熱膨張して低温ガスになった後、前記冷房用空調装置に
冷熱源として供給されるようになっている。

【００３６】上記冷房用空調装置は、圧縮機ユニット
４、ドライヤ９及び空調用熱交換器１３を主要機器とし
て備え、さらに、圧縮機ユニット４とドライヤ９との間
の送気系中に、アフタークーラとして機能する空調用熱
交換器８が介設され、また、前記空調用熱交換器１３か
らビル居室等の被空調域に至る調和空気送給系中の空調
用熱交換器１３出口近部にレシーバタンク１４が介設さ
れている。

【００３７】圧縮機ユニット４は、空気を吸い込んで高
温の圧縮空気で吐出する圧縮機５、この圧縮機５を駆動
するモータ６、空気冷却熱交換器７及び逆止弁２０を含
んで構成され、圧縮機５が吸い込んだ空気（大気）は高
温圧縮空気となって吐出された後、逆止弁２０を経て空
気冷却熱交換器７に送られ、ここで高温圧縮された吐出
空気は予備冷却されて空調用熱交換器８を経、ドライヤ
９に圧送される。

【００３８】ドライヤ９は、ドライヤ本体１０、ドライ
ヤ用熱交換器１１及びエジェクタ１２から成り、空調用
熱交換器８で予備冷却された圧縮吐出空気は、ドライヤ
本体１０で除湿されて乾燥した吐出空気となって空調用
熱交換器１３に送られる。ドライヤ本体１０は、吸湿性
を有するハニカム構造の円柱体から成る除湿用要素を軸
回りに回転可能に設けて、吸湿行程と放湿行程とに反転
させる過程で除湿が連続的に行われるように形成された
ものであって、前記吸湿行程では、空調用熱交換器８を
経た高温圧縮吐出空気が導入され、前記放湿行程では、
圧縮機５が吐出する高温圧縮空気の一部量が除湿用熱媒
として圧力調整弁１９を介して導入される。一方、ドラ
イヤ用熱交換器１１は前記放湿行程を経た湿分を含む熱
媒を冷却するためとして設けられたものであり、ドライ
ヤ本体１０で蒸発した湿分を含む除湿用熱媒は、ドライ
ヤ用熱交換器１１で冷却されドレンとして除湿された
後、エジェクタ１２に送られて前記空調用熱交換器８で
予備冷却された圧縮吐出空気と混合した後ドライヤ本体
１０に再送されて冷房の用に供されるようになってい
る。

【００３９】前記空調用熱交換器１３は、気体対気体型
式の熱交換器により形成されていて、一方の気体流通路
にはドライヤ９で除湿された圧縮空気が送給され、他方
の気体流通路にはタービン２で膨張させて得られた前記
低温ガスが送給されるようになっており、ここで両者間
に顕熱の熱交換が行われる結果、除湿された圧縮空気
は、冷房用に適した温度まで冷却されて、レシーバタン
ク１４に一旦貯留された後、冷房用空気としてビル内の
居室など被空調域に送られる。

【００４０】以上述べたように、図１図示の装置は、タ
ービン２で膨張させて発生した前記低温ガスの冷熱を利
用して冷房用の調和空気を得ることが可能な冷房用空調
装置であって、請求項１の発明に係わるものである。こ
こで、空調用熱交換器１３で熱交換の用に供された低温
ガスは、今なお十分な冷熱エネルギーを保有した状態で
あることから、図１図示の冷房用空調装置では、この冷
熱エネルギーの有効利用を図らせるようにしている。

【００４１】即ち、空調用熱交換器１３で熱交換した前
記低温ガスは、空調用熱交換器８とドライヤ用熱交換器
１１とに分流させた後、一旦合流させてさらに空気冷却
熱交換器７に流通させてから、図示しないガスタンクに
送って、一般家庭の都市ガス用または小規模の火力発電
ガス用等の燃料として貯留させるようにしている。この
ように形成することによって、低温ガスが空調用熱交換
器８、ドライヤ用熱交換器１１及び空気冷却熱交換器７
の冷媒として利用されるため、それぞれの熱交換器につ
いて冷却水が不要になり、運転費用の低減が図れる。

【００４２】図２に示される空調装置は、図１図示装置
に類似した構成の冷房用空調装置であって、この装置に
おける特徴とされる点は、圧縮機ユニット４の圧縮機５
がモータでなくタービンによって駆動されていることで
ある。即ち、低温ガス製造設備１におけるタービン２を
前記圧縮機５に軸連結して駆動源に利用した構成であ
る。このように形成することによって、圧縮機５を駆動
するための電力を特別に必要としなく、かつ、気化エネ
ルギーを無駄なく利用できる。

【００４３】図３に示される空調装置は、図１図示装置
に類似した構成の冷房用空調装置であって、この装置に
おける特徴とされる点は、低温ガス製造設備１における
タービン２に関連して２基の発電機３と１基のフライホ
イール１８が連結されていることである。即ち、タービ
ン２を両軸構造と成して、一方の軸にはクラッチ２８を
介して発電機３を掛脱可能に軸連結し、他方の軸にはク
ラッチ２８をそれぞれ介してフライホイール１８と発電
機３を直列関係に掛脱可能に軸連結した構成である。こ
のように形成すると、電力消費が少ない時間帯では、フ
ライホイール１８と発電機３との間のクラッチ２８を外
して、タービン２の回転速度エネルギーをフライホイー
ル１８に蓄えさせておき、電力消費が多い時間帯に前記
クラッチ２８を掛合して、備蓄している回転速度エネル
ギーを利用して発電に回すことができ、エネルギー回収
運転に基づいてより大きい電力負荷変動に対応し得る利
点がある。

【００４４】図４に示される空調装置は、図１図示装置
に類似した構成の冷房用空調装置であって、この装置に
おける特徴とされる点は、空調用熱交換器１３の冷媒側
流通路に氷蓄熱装置１７が並列的に接続された構成とな
っていることである。即ち、図１図示装置に氷蓄熱装置
１７と切換弁２２とを付設して、タービン２で膨張させ
て得られた前記低温ガスを切換弁２２の切換え操作によ
って空調用熱交換器１３または氷蓄熱装置１７に供給さ
せるようにしている。このように形成することによっ
て、例えば冷房を必要としない夜間帯に低温ガスの冷熱
エネルギーを氷として氷蓄熱装置１７に蓄熱させてお
き、昼間のピーク冷房負荷に対してこの蓄熱した冷熱エ
ネルギーによって冷房能力を補う機能を持たせることが
でき、したがって、定格能力の小さい設備とすることが
可能である。

【００４５】図５に示される空調装置は、図１図示装置
に類似した構成の冷房用空調装置であって、この装置に
おける特徴とされる点は、空調用熱交換器が１３A,１３
B の２基設けられて、一方が冷房運転に、他方が除霜運
転に交互に切換わって運転するようになっていて、この
場合の除霜運転における除霜用熱媒として圧縮機５から
吐出された直後の高温空気の一部が用いられるように構
成したことである。即ち、図１図示装置において、空調
用熱交換器１３を１３A,１３B の２基により形成すると
ともに、１個の圧力調整弁１９及び３個の切換弁２３，
２４，２５を付設した構成に特徴を有する。

【００４６】このように形成される冷房用空調装置は、
３個の切換弁２３，２４，２５を切換操作することによ
って、一方の空調用熱交換器１３A または１３B に対し
タービン２で膨張させて得られた前記低温ガスを供給し
て冷房運転させ、他方の空調用熱交換器１３B または１
３A に対し圧縮機５から吐出された直後の高温空気を圧
力調整弁１９で減圧して供給して除霜運転させるように
することが可能であり、冷房に用いた空調用熱交換器１
３A または１３B に付着した霜を付加的な熱源を用いる
ことなく、高温の圧縮空気によって速やかに除霜するこ
とが可能であって、空調用熱交換器１３A 及び１３B を
常に効率の良い状態で使用できる利点がある。

【００４７】なお、図５図示の空調装置において、３基
以上の空調用熱交換器１３を使用して、少なくとも一部
を選択的に同時冷房運転し、かつ、その他を除霜運転さ
せるようにすることも可能であって、その場合には、切
換弁の個数、切換形態及び配管接続態様を適宜変更する
ことによって可能であり、このような変形もまた本発明
の範囲に包含される。

【００４８】図６に示される空調装置は、低温ガス製造
設備１に関連して設けられる低温液化ガス冷熱利用の除
湿用空調装置であって、図１図示の冷房用空調装置に対
して、前記空調用熱交換器１３に替えて再熱用熱交換器
１５が使用されること、ガス加熱用熱交換器１６が追加
して設けられること、圧力調整弁２１が再熱用熱交換器
１５に関連して追加して設けられることの各点に構成上
の特徴が存する。即ち、再熱用熱交換器１５が空調用熱
交換器１３に替わってドライヤ本体１０とレシーバタン
ク１４との間に介設され、この再熱用熱交換器１５の熱
媒として圧縮機５から吐出された直後の高温空気が圧力
調整弁２１で減圧した後に供給されるようになってい
て、さらに、タービン２を出た低温ガスが海水等の水と
熱交換させるための前記ガス加熱用熱交換器１６に導入
された後、空調用熱交換器８及びドライヤ用熱交換器１
１に導かれるように形成される。

【００４９】このように構成される除湿用空調装置の除
湿運転は次のように行われる。圧縮機５から吐出され、
空調用熱交換器８で冷却された圧縮吐出空気は、ドライ
ヤ本体１０で除湿されてドライ低温圧縮吐出空気となっ
て再熱用熱交換器１５に送られ、ここで、高温圧縮吐出
空気の一部と熱交換して被空調域の室温と同程度の温度
に加熱され乾燥した圧縮常温空気となる。この空気は、
レシーバタンク１４に一旦貯留された後、除湿用空気と
してビル内の居室など被空調域に送られる。一方、ター
ビン２を出た低温ガスはガス加熱用熱交換器１６で加熱
されて０°近辺の温度の低温ガスとなって、空調用熱交
換器８及びドライヤ用熱交換器１１に導かれて冷熱が有
効に利用される。このように形成されることにより、低
温液化ガスの冷熱が空調用熱交換器８での熱交換作用に
よって除湿のための冷却に有効利用されるとともに、圧
縮機５での発生熱の一部が再熱用熱交換器１５での熱交
換作用によって再熱のための加熱に有効利用される。

【００５０】図７に示される空調装置は、図６図示の除
湿用空調装置に類似した構成であって、この装置で特に
注目れる点は、ガス加熱用熱交換器１６に替えて氷蓄熱
装置１７が設けられていることである。この場合の氷蓄
熱装置１７は、図４に示される空調装置に設けた氷蓄熱
装置１７と同等の構成及び機能を有するものであるか
ら、詳細な説明は省略するが、より定格能力の小さい設
備とすることが可能である。なお、図６，７に示される
各装置では、再熱用熱交換器１５において熱交換した後
の高温圧縮吐出空気の一部を圧縮機５の吸込み口に戻す
ようにしているが、これは圧縮機吸込み側の空気圧力を
高めて圧縮機５の運転効率を高める上で好ましいからで
ある。

【００５１】図８に示される空調装置は、低温ガス製造
設備１に関連して設けられる低温液化ガス冷熱利用の冷
房／暖房用空調装置であって、図１図示の冷房用空調装
置に類似した構成であり、この装置で特に注目される点
は、空調用熱交換器１３が冷房・暖房兼用熱交換器であ
ること、ガス加熱用熱交換器１６、圧力調整弁２１、及
び２個の切換弁２６、２７が付設されることである。即
ち、切換弁２６、２７の操作によって、空調用熱交換器
１３に対しタービン２を出た低温ガスを送って冷房用熱
交換器として働かせ、あるいは圧力調整弁２１を経た高
温圧縮吐出空気の一部を導いて暖房用熱交換器として働
かせる一方、ガス加熱用熱交換器１６に対し冷房運転時
は図示するように熱交換作用を停止させ、あるいは暖房
運転時はタービン２を出た低温ガスを送って０°近辺の
温度まで上昇させる加熱用熱交換器として働かせるよう
に形成される。

【００５２】このように形成されることにより、圧縮機
５を出た直後の高温圧縮空気を暖房用に利用すること
で、付加的な熱源を必要としない暖房設備ができ、低温
ガスの冷熱を利用した冷房が可能なことと併せて低運転
費の装置を定期用し得る。なお、冷房運転時にガス加熱
用熱交換器１６に圧力調整弁２１を経た高温圧縮吐出空
気の一部を導くようにすることも可能であり、これによ
って付着している霜を有効に除去させることができる。

【００５３】以上各実施例について順次説明したが、各
例において、圧縮機５をタービン２で駆動する手段、フ
ライホイール１８を付設して速度エネルギーに転換した
状態で蓄勢させる手段、氷蓄熱装置１７を併設する手段
を随時採用し得ることは言う迄もないことである。

【００５４】

【発明の効果】本発明のうち請求項１、３、４記載の発
明は、低温液化ガスの冷熱を調和空気の冷却に利用する
ことで運転費の安い、冷熱利用効率の良い空調装置を提
供し得る利点がある。

【００５５】さらに、請求項２記載の発明は、空調用熱
交換器を霜つきのまま運転開始させることがないので、
常に効率の良い状態で使用可能である。また、請求項５
記載の発明は、圧縮機の駆動動力が別途に不要であっ
て、運転費を低減できる。

【００５６】また、請求項６、９記載の発明は、対応す
る熱交換器に対して冷却水が不要になり、運転費の低減
が図れる利点がある。さらに、請求項７記載の発明は、
大きな電力負荷変動に対応できて安定した電力供給が可
能である。また、請求項８記載の発明は、定格能力の小
さい設備とすることができて、初期設備費の低減が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る冷房用空調装置の装
置回路図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る冷房用空調装置の装
置回路図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る冷房用空調装置の装
置回路図である。

【図４】本発明の第４実施例に係る冷房用空調装置の装
置回路図である。

【図５】本発明の第５実施例に係る冷房用空調装置の装
置回路図である。

【図６】本発明の第６実施例に係る除湿用空調装置の装
置回路図である。

【図７】本発明の第７実施例に係る除湿用空調装置の装
置回路図である。

【図８】本発明の第８実施例に係る冷房／暖房用空調装
置の装置回路図である。

【符号の説明】

１…低温ガス製造設備、 ２…タービン、 ３…発電機、 ４…圧縮機ユニッ
ト、 ５…圧縮機、 ６…モータ、 ７…空気冷却熱交換器、 ８…空調用熱交換
器、 ９…ドライヤ、 １０…ドライヤ本
体、 １１…ドライヤ用熱交換器、 １２…エジェク
タ、 １３…空調用熱交換器、 １４…レシーバタ
ンク、 １５…再熱用熱交換器、 １６…ガス加熱用
熱交換器、 １７…氷蓄熱装置、 １８…フライホイ
ール、 １９…圧力調整弁、 ２０…逆止弁、 ２１…圧力調整弁、 ２２〜２７…切換
弁、 ２８…クラッチ、

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＮＧ等の低温液化ガスから戻された昇
   圧ガスをタービンで膨張させ低温ガスを得る設備に関連
   して設けられる冷房用空調装置であって、空気を吸い込
   む圧縮機を備える圧縮機ユニットと、前記圧縮機の吐出
   空気を除湿するドライヤと、このドライヤで除湿された
   圧縮空気を冷却する空調用熱交換器とを含み、前記ター
   ビンで膨張させて得た前記低温ガスが前記空調用熱交換
   器の冷媒に用いられることを特徴とする低温液化ガス冷
   熱利用の空調装置。
2. 【請求項２】 前記空調用熱交換器が複数基設けられ
   て、少なくとも一部が選択的に同時冷房運転可能であ
   り、前記圧縮機から吐出された直後の高温空気の一部が
   冷房運転停止直後の空調用熱交換器の除霜用熱媒に用い
   られることを特徴とする請求項１記載の低温液化ガス冷
   熱利用の空調装置。
3. 【請求項３】 ＬＮＧ等の低温液化ガスから戻された昇
   圧ガスをタービンで膨張させ低温ガスを得る設備に関連
   して設けられる除湿用空調装置であって、空気を吸い込
   む圧縮機を備える圧縮機ユニットと、前記圧縮機の吐出
   空気を冷却する空調用熱交換器と、この空調用熱交換器
   で冷却された前記吐出空気を除湿するドライヤと、この
   ドライヤで除湿された圧縮冷却空気を加熱し、被空調域
   の室温または前記圧縮機が吸い込む空気の温度と同程度
   の温度にする再熱用熱交換器とを含み、前記タービンで
   膨張させて得た前記低温ガスが前記空調用熱交換器の冷
   媒に用いられ、前記圧縮機から吐出された直後の高温空
   気の一部が前記再熱用熱交換器の再熱用熱媒に用いられ
   ることを特徴とする低温液化ガス冷熱利用の空調装置。
4. 【請求項４】 ＬＮＧ等の低温液化ガスから戻された昇
   圧ガスをタービンで膨張させ低温ガスを得る設備に関連
   して設けられる冷房／暖房用空調装置であって、空気を
   吸い込む圧縮機を備える圧縮機ユニットと、前記圧縮機
   の吐出空気を除湿するドライヤと、このドライヤで除湿
   された圧縮空気を冷却または加熱する空調用熱交換器と
   を含み、この空調用熱交換器に対し、前記タービンで膨
   張させて得た前記低温ガスが冷媒に、前記圧縮機から吐
   出された直後の高温空気の一部が加熱用熱媒に、それぞ
   れ切換わり用いられることを特徴とする低温液化ガス冷
   熱利用の空調装置。
5. 【請求項５】 前記圧縮機が前記タービンによって駆動
   されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
   かに記載の低温液化ガス冷熱利用の空調装置。
6. 【請求項６】 前記ドライヤが、除湿を行わせるドライ
   ヤ本体と該ドライヤ本体を経た湿分を含む熱媒を冷却し
   て脱湿するドライヤ用熱交換器とを備えるドライヤであ
   り、前記空調用熱交換器で熱交換した後の低温ガスがド
   ライヤ用熱交換器の冷媒に用いられることを特徴とする
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の低温液化ガス
   冷熱利用の空調装置。
7. 【請求項７】 前記タービンの軸にフライホイール及び
   発電機がクラッチを介してそれぞれ連結されてなり、軽
   電力負荷時にタービンの回転エネルギーをフライホイー
   ルに備蓄し、これを重電力負荷時に発電に利用するエネ
   ルギー回収運転が成されることを特徴とする請求項１乃
   至請求項６のいずれかに記載の低温液化ガス冷熱利用の
   空調装置。
8. 【請求項８】 前記タービンに関連して氷蓄熱装置が付
   設され、空調負荷が小さい際に前記タービンで膨張させ
   て得た前記低温ガスを氷蓄熱装置に導いて氷で蓄冷熱さ
   せるように形成してなることを特徴とする請求項１乃至
   請求項６のいずれかに記載の低温液化ガス冷熱利用の空
   調装置。
9. 【請求項９】 前記圧縮機ユニットが前記圧縮機の吐出
   空気を冷却する空気冷却熱交換器を備え、前記ドライヤ
   用熱交換器で熱交換した後の低温ガスが前記空気冷却熱
   交換器の冷媒に用いられることを特徴とする請求項６記
   載の低温液化ガス冷熱利用の空調装置。