| 【発明の名称】 |
蓄冷冷却システム |
| 【発明者】 |
【氏名】狩野 陽
【氏名】細谷 勝宣
【氏名】福井 良
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| 【要約】 |
【課題】蓄冷手段から効率良く低温度を取り出すことができ、重負荷時間帯における電力消費量を低減して電力需要ピーク抑制に大きく貢献し得る蓄冷冷却システムを提供することにある。
【解決手段】冷凍サイクルに蓄冷用バイパス管路３を設け、このバイパス管路３上であって、被冷却空間５内に蓄冷手段１を設ける。蓄冷用バイパス管路３は、凝縮器１２と蒸発器用膨張手段１３とを結ぶ第一の冷媒配管１５から分岐し、蓄冷手段１の内部を通り、蒸発器１４と圧縮機１１とを結ぶ第二の冷媒配管１６に合流するように形成する。蓄冷手段１は、蓄冷用バイパス管路３を通る冷媒で冷却されて蓄冷し、且つ、外気と熱交換するように構成する。蓄冷手段１と熱交換された空気が、被冷却空間５内に強制的に循環されるように送風手段２を配置する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、凝縮器、蒸発器用膨張手段、被冷却空間内に設置される蒸発器が順次冷媒配管によって接続された冷凍サイクルと、蓄冷用バイパス管路と、被冷却空間内に設置される蓄冷手段と、蓄冷手段用膨張手段とを少なくとも有し、蓄冷用バイパス管路は、凝縮器と蒸発器用膨張手段とを結ぶ第一の冷媒配管から分岐し、蓄冷手段の内部を通って、蒸発器と圧縮機とを結ぶ第二の冷媒配管に合流するものであり、蓄冷手段は、蓄冷用バイパス管路を通る冷媒で冷却されて蓄冷し、且つ、外気と熱交換し得るものであり、蓄冷手段用膨張手段は、上記バイパス管路上であって、蓄冷手段の上流側に設けられていることを特徴とする蓄冷冷却システム。
【請求項２】 上記蓄冷手段から該蓄冷手段の外側に向けて、または、該蓄冷手段の外側から該蓄冷手段に向けて送風する送風手段をさらに有している請求項１記載の蓄冷冷却システム。
【請求項３】 上記送風手段が被冷却空間内に設置されている請求項２記載の蓄冷冷却システム。
【請求項４】 上記送風手段が、被冷却空間の外側に設置され、管路を経由して送風するものである請求項２記載の蓄冷冷却システム。
【請求項５】 上記蓄冷手段が、中空のケースの内部に、冷却されると凝固して潜熱を蓄える蓄冷材を充填してなるものである請求項１記載の蓄冷冷却システム。
【請求項６】 上記ケースの外周を形成する壁部の一部が、他の部分よりも厚みが薄く形成されている請求項５記載の蓄冷冷却システム。
【請求項７】 上記ケースの外周を形成する壁部の一部に、開口部が設けられている請求項５記載の蓄冷冷却システム。
【請求項８】 上記蓄冷手段が、中空のケースの内部に、冷却されると凝固して潜熱を蓄える蓄冷材を充填してなるものであって、前記ケースの外周を形成する壁部の一部が、他の部分よりも厚みが薄く形成されており、上記送風手段が、厚みが薄く形成された壁部の一部に対向する位置に設置されている請求項２記載の蓄冷冷却システム。
【請求項９】 上記蓄冷手段が、中空のケースの内部に、冷却されると凝固して潜熱を蓄える蓄冷材を充填してなるものであって、前記ケースの外周を形成する壁部の一部に開口部が設けられており、上記送風手段が、前記開口部に対向する位置に設置されている請求項２記載の蓄冷冷却システム。
【請求項１０】 凝縮器から送られてくる冷媒の一部又は全部が、上記蓄冷用バイパス管路に流れるように、冷媒流路を切り替える切替手段が設けられている請求項１記載の蓄冷冷却システム。
【請求項１１】 放冷用バイパス管路を有しており、放冷用バイパス管路は、第一の冷媒配管から分岐し、上記蓄冷手段の内部を通って、該分岐より下流側で再度第一の冷媒配管に合流するものである請求項１記載の蓄冷冷却システム。
【請求項１２】 凝縮器から送られてくる冷媒の一部又は全部が、上記蓄冷用バイパス管路または上記放冷用バイパス管路に流れるように、冷媒流路を切り替える切替手段が設けられている請求項１１記載の蓄冷冷却システム。
【請求項１３】 被冷却空間内の温度を検知するセンサー、蓄冷手段内の温度を検知するセンサー、外気温度を検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーと、時刻に応じて信号を出力するタイマー手段と、これらからの信号により少なくとも上記切替手段を制御する制御手段とを有している請求項１０または１２記載の蓄冷冷却システム。
【請求項１４】 被冷却空間内の温度を検知するセンサー、蓄冷手段内の温度を検知するセンサー、外気温度を検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーと、時刻に応じて信号を出力するタイマー手段と、これらからの信号により少なくとも上記送風手段を制御する制御手段とを有している請求項２記載の蓄冷冷却システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄冷冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力需要ピークを抑制するため、昼間と夜間の電力料金に格差を設けた電力料金制度が実施され、夜間の安価な電力を有効利用して昼間の被冷却空間（例えば、冷凍庫内や冷蔵庫内）を冷却する蓄冷冷却システムが種々提案されている。蓄冷冷却システムは、一般に、圧縮機や凝縮器等からなる冷凍サイクルと、被冷却空間（例えば、冷凍庫内や冷蔵庫内）の一部又は外部に設けられる蓄冷手段等で構成されている。このような蓄冷冷却システムとしては、例えば特開平６−５０６８６号公報や特開平７−２４８１７２号公報に記載された蓄冷冷却システムが挙げられる。
【０００３】上記の蓄冷冷却システムでは、冷凍サイクルのみを使用して行われる通常運転に加えて蓄冷運転および放冷運転が行われる。蓄冷運転とは、例えば、蓄冷手段内部の蓄冷材を蓄冷用熱交換器などで冷却・凝固して、蓄冷材に主に潜熱を蓄えさせる運転をいう。通常、電力需要が少なく、電力料金の割安な夜間の予め決められた時間帯においては、圧縮機を通常の場合以上の能力（通常夜間は昼間に比べて低負荷運転なので余裕がある。）で稼働させて蓄冷運転が行われる。
【０００４】一方、放冷運転とは、例えば、蓄冷運転で蓄えられた融解潜熱を利用して、蓄冷手段と被冷却空間内の空気との間で冷媒を介して熱交換を行い、被冷却空間内を冷却する運転をいう。通常、電力需要が多く、電力料金が割高な昼間の予め決められた時間帯においては、放冷運転が行われる。
【０００５】上記の蓄冷冷却システムの運転形態には種々のものがあり、通常、深夜料金時間帯においては、通常運転と蓄冷運転とを並列して行っている。一方、昼間料金時間帯においては、低負荷時間帯（例えば、８時〜１３時、１６時〜２２時）には通常運転のみを、重負荷時間帯（例えば１３時〜１６時）には通常運転と放冷運転とを並列して運転することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の蓄冷冷却システムでは、放冷運転のみの冷却能力は通常運転のみの冷却能力に対して相対的に低く、重負荷時間帯における電力消費量を大きく低減するには至らなかった。即ち、従来の蓄冷冷却システムでは、電力需要ピーク抑制への貢献度は小さいものであった。
【０００７】本発明の課題は、上記問題を解決し、蓄冷手段から効率良く低温度を取り出すことができ、放冷運転時における（重負荷時間帯における）電力消費量を低減して電力需要ピーク抑制に大きく貢献し得る蓄冷冷却システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の蓄冷冷却システムは、次の特徴を有するものである。
（１） 圧縮機、凝縮器、蒸発器用膨張手段、被冷却空間内に設置される蒸発器が順次冷媒配管によって接続された冷凍サイクルと、蓄冷用バイパス管路と、被冷却空間内に設置される蓄冷手段と、蓄冷手段用膨張手段とを少なくとも有し、蓄冷用バイパス管路は、凝縮器と蒸発器用膨張手段とを結ぶ第一の冷媒配管から分岐し、蓄冷手段の内部を通って、蒸発器と圧縮機とを結ぶ第二の冷媒配管に合流するものであり、蓄冷手段は、蓄冷用バイパス管路を通る冷媒で冷却されて蓄冷し、且つ、外気と熱交換し得るものであり、蓄冷手段用膨張手段は、上記バイパス管路上であって、蓄冷手段の上流側に設けられていることを特徴とする蓄冷冷却システム。
【０００９】（２） 上記蓄冷手段から該蓄冷手段の外側に向けて、または、該蓄冷手段の外側から該蓄冷手段に向けて送風する送風手段をさらに有している上記（１）記載の蓄冷冷却システム。
【００１０】（３） 上記送風手段が被冷却空間内に設置されている上記（２）記載の蓄冷冷却システム。
【００１１】（４） 上記送風手段が、被冷却空間の外側に設置され、管路を経由して送風するものである上記（２）記載の蓄冷冷却システム。
【００１２】（５） 上記蓄冷手段が、中空のケースの内部に、冷却されると凝固して潜熱を蓄える蓄冷材を充填してなるものである上記（１）記載の蓄冷冷却システム。
【００１３】（６） 上記ケースの外周を形成する壁部の一部が、他の部分よりも厚みが薄く形成されている上記（５）記載の蓄冷冷却システム。
【００１４】（７） 上記ケースの外周を形成する壁部の一部に、開口部が設けられている上記（５）記載の蓄冷冷却システム。
【００１５】（８） 上記蓄冷手段が、中空のケースの内部に、冷却されると凝固して潜熱を蓄える蓄冷材を充填してなるものであって、前記ケースの外周を形成する壁部の一部が、他の部分よりも厚みが薄く形成されており、上記送風手段が、厚みが薄く形成された壁部の一部に対向する位置に設置されている上記（２）記載の蓄冷冷却システム。
【００１６】（９） 上記蓄冷手段が、中空のケースの内部に、冷却されると凝固して潜熱を蓄える蓄冷材を充填してなるものであって、前記ケースの外周を形成する壁部の一部に開口部が設けられており、上記送風手段が、前記開口部に対向する位置に設置されている上記（２）記載の蓄冷冷却システム。
【００１７】（１０） 凝縮器から送られてくる冷媒の一部又は全部が、上記蓄冷用バイパス管路に流れるように、冷媒流路を切り替える切替手段が設けられている上記（１）記載の蓄冷冷却システム。
【００１８】（１１） 放冷用バイパス管路を有しており、放冷用バイパス管路は、第一の冷媒配管から分岐し、上記蓄冷手段の内部を通って、該分岐より下流側で再度第一の冷媒配管に合流するものである上記（１）記載の蓄冷冷却システム。
【００１９】（１２） 凝縮器から送られてくる冷媒の一部又は全部が、上記蓄冷用バイパス管路または上記放冷用バイパス管路に流れるように、冷媒流路を切り替える切替手段が設けられている上記（１１）記載の蓄冷冷却システム。
【００２０】（１３） 被冷却空間内の温度を検知するセンサー、蓄冷手段内の温度を検知するセンサー、外気温度を検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーと、時刻に応じて信号を出力するタイマー手段と、これらからの信号により少なくとも上記切替手段を制御する制御手段とを有している上記（１０）または（１２）記載の蓄冷冷却システム。
【００２１】（１４） 被冷却空間内の温度を検知するセンサー、蓄冷手段内の温度を検知するセンサー、外気温度を検知するセンサーのうちの少なくとも一つのセンサーと、時刻に応じて信号を出力するタイマー手段と、これらからの信号により少なくとも上記送風手段を制御する制御手段とを有している上記（２）記載の蓄冷冷却システム。
【００２２】
【作用】上記のように、本発明の蓄冷冷却システムにおける放冷運転では、従来のように冷媒を介することなく、蓄冷手段と被冷却空間内の空気との間で直接熱交換が行われて被冷却空間内が冷却される。従って、本発明の蓄冷冷却システムを用いれば、従来の蓄冷冷却システムに比べ、蓄冷手段から効率良く低温度を取り出すことができ、放冷運転のみの冷却能力を高めることができる。
【００２３】また、本発明の蓄冷冷却システムに送風手段を設ければ、蓄冷手段で冷却された空気を被冷却空間内で強制的に循環させることができるため、更に、放冷運転のみの冷却能力を高めることができる。即ち、本発明によれば、所定の時間、冷凍機を一部または全部停止して相対的に格段に小さい消費電力である送風手段を用いるため、放冷運転時における電力消費量を大きく低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。図１は本発明の蓄冷冷却システムの一例を示す図であり、被冷却空間５については点線で示している。図１の例に示すように、本発明の蓄冷冷却システム１０は、冷凍サイクルと、蓄冷用バイパス管路３と、被冷却空間５内に設置される蓄冷手段１と、蓄冷手段用膨張手段４とを少なくとも有している。冷凍サイクルは圧縮機１１、凝縮器１２、蒸発器用膨張手段１３、被冷却空間５内に設置される蒸発器１４を順次冷媒配管によって接続して構成されている。
【００２５】蓄冷用バイパス管路３は、凝縮器１２と蒸発器用膨張手段１３とを結ぶ第一の冷媒配管１５から分岐し、蓄冷手段１の内部を通り、蒸発器１４と圧縮機１１とを結ぶ第二の冷媒配管１６に合流している。蓄冷手段１は、蓄冷用バイパス管路３を通る冷媒で冷却されて蓄冷し、且つ、外気と熱交換するものである。蓄冷手段用膨張手段４は、蓄冷用バイパス管路３上であって、蓄冷手段１の上流側に設けられている。
【００２６】図１の例では、蓄冷手段１は中空のケース６の内部に種々の形態・構成をした蓄冷材を充填してなり、中空のケース６内には蓄冷用バイパス管路３が通っている。蓄冷手段１は、このバイパス管路３を通る冷媒により蓄冷材が冷却されることで蓄冷する。蓄冷手段１は、蓄冷運転が終了すると中空のケース６を介して放冷し、外気との間で熱交換を行う。さらに、同図の蓄冷冷却システム１０には、被冷却空間５内において送風手段２が設けられている。送風手段２は、蓄冷手段１からその外側に向けて送風するものである。矢印８は送風方向を示している。なお、送風手段は矢印８と逆の方向、即ち蓄冷手段１の外側から蓄冷手段１に向けて送風することもできる。
【００２７】従って、送風手段２を稼働させることにより、蓄冷手段１と熱交換して冷却された空気は被冷却空間５内に強制的に循環され、被冷却空間５は冷却される。即ち、図１に示す蓄冷冷却システム１０では、放冷運転は、蓄冷手段１と熱交換して冷却された空気を送風手段２によって送風することで行われている。
【００２８】蓄冷冷却システム１０には、更に、凝縮器１２から送られてくる冷媒の一部又は全部が、蓄冷用バイパス管路３に流れるように、冷媒流路を切り替える切替手段９が設けられている。切替手段９は、第一の冷媒配管１５上であって蓄冷用バイパス管路３の分岐点の下流側に設けられた弁９ａと、蓄冷用バイパス管路３上であって該分岐点の下流側に設けられた弁９ｂとで構成されている。蓄冷冷却システム１０は、これらの弁（９ａ、９ｂ）を適宜開閉することにより、通常運転のみ、蓄冷運転のみ、これらの並列運転を行うことができる。
【００２９】上記切替手段で用いられる弁としては、一般的な仕切り弁やボール弁などを利用することができる。なお、本発明で用いられる切替手段は、図１の態様に限定されるものではない。切替手段の他の態様としては、上記分岐点に三方弁などの切替弁を設けた態様が挙げられる。
【００３０】本発明の蓄冷冷却システムで用いられる蓄冷手段は、蓄冷用バイパス管路を通る冷媒で冷却されて蓄冷でき、且つ、外気と熱交換し得るものであれば良い。具体的には、上記図１に示す中空のケースの内部に蓄冷材を充填して構成したものが挙げられる。この態様においては、中空のケースの材料、形状、大きさ、壁となる部分の厚みや態様等は、特に限定されるものではなく、蓄冷手段に要求される放冷能力や蓄冷能力に応じて適宜設定すれば良い。
【００３１】また、後述する図２、３に示す例のように、中空のケースに熱伝導率が高い部分と低い部分を設ければ、該高い部分で主に熱交換が行われるため、送風手段を用いた場合に冷却された空気を効率良く被冷却空間内に循環することができる。更に、中空のケースの一部又は全部を金属材料等の熱伝導率の高い材料で形成し、該部分をプラスチック材料等の比較的熱伝導率の低い材料で形成した部材で覆い、この部材を運転状況に応じて取り外し又は可動させるようにした態様も挙げられる。
【００３２】本発明で使用される蓄冷材は、例えば図１や後述する図２、３の例では潜熱を蓄える材料であるが、本発明ではこれに限定されない。例えば、顕熱を蓄える材料であっても良い。本発明で用いられる蓄冷材としては、凝固・融解熱を利用する無機塩水溶液・無機溶融塩・有機物・包接水和物や、化学反応熱を利用する材料等がある。このうち、本発明の目的からすると低温域での熱の授受ができ、しかも安全な無機塩水溶液が好ましい。
【００３３】本発明においては、放冷運転による冷却能力を高める点から、図１に示すように送風手段を設けるのが好ましい。送風手段は、蓄冷手段の外側から蓄冷手段に向けて、又は蓄冷手段から蓄冷手段の外側に向けて、送風し得るものであれば良い。具体的には、多翼送風機や管流送風機などの遠心送風機、プロペラ形やチューブ形の軸流送風機、斜流送風機、クロスフロー送風機等が挙げられる。送風手段に要求される能力は特に限定されるものではなく、被冷却空間の大きさ等に応じて適宜決定すれば良い。
【００３４】図２は、本発明の蓄冷冷却システムで用いられる蓄冷手段及び送風手段の他の例を示す図である。蓄冷手段については断面で示している。図２の例に示すように、蓄冷手段１は中空のケース６の内部に蓄冷材７を充填して構成されている。蓄冷材７は、冷却されると凝固して潜熱を蓄える材料で形成されている。中空のケース６の外周を形成する壁部の一部６ａは、他の部分よりも厚みが薄く形成されている。即ち、壁部の一部６ａの熱伝導率は、他の部分よりも高くなっている。従って、放冷運転時には、主に壁部の一部６ａと外気との間で熱交換が行われる。
【００３５】図２の例では、送風手段２は、厚みが薄く形成された壁部の一部６ａに対向する位置に設置されており、放冷運転時に矢印８の方向に送風するように構成されている。よって、送風手段を稼働して送風を行えば、冷却された空気を効率良く被冷却空間５内に循環させることができる。なお、蓄冷手段１の内部には、蓄冷用バイパス管路３の一部を形成するパイプ３ａが蛇行するように配管されている。このパイプ３ａの内部を冷媒が流れることにより、蓄冷材７は冷却されて凝固し、主に潜熱を蓄える。
【００３６】図２の例に示す中空のケースにおいては、壁部を構成する材料としては、グラスウール、硬質ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、フェノールフォームが挙げられる。このうち、熱伝導率が低いことから、硬質ウレタンフォーム、ポリスチレンフォームが好ましい。
【００３７】壁部の一部６ａの厚みは、所望の熱交換が行える程度であれば特に限定されるものではなく、被冷却空間の大きさ、放冷運転で必要とされる冷却能力、壁部の材料、蓄冷材の材料等の各種条件に応じて適宜決定すれば良い。
【００３８】図３は、本発明の蓄冷冷却システムで用いられる蓄冷手段及び送風手段の他の例を示す図である。蓄冷手段については断面で示している。図３の例に示すように、蓄冷手段１は図２の例と同様に中空のケース６の内部に蓄冷材７を充填して構成されている。中空のケース６の外周を形成する壁部の一部（６ｂ、６ｃ）には、複数の開口部３０が形成され、流動しない蓄冷材７、または包袋材やカプセルによってされた蓄冷材７が露出している。即ち、壁部の一部（６ｂ、６ｃ）は、他の部分よりも熱交換が容易な構造になっている。なお、同図ではケース６の形状は直方体であり、そのうちの対向する二面を格子状の部材で構成することで開口部３０を形成している。放冷運転時には、開口部３０が設けられた壁部の一部（６ｂ、６ｃ）において、主に外気との熱交換が行われる。
【００３９】図３の例では、送風手段は、図２の例で示したものと同様のものが使用されており、壁部の一部６ｃの開口部３０に対向する位置に設置されている。なお、送風手段２の設置位置は、図２の例のように蓄冷手段１に対して被冷却空間５の中央側ではなく、蓄冷手段１に対して被冷却空間の壁面側に設置されている。この場合、送風手段を被冷却空間の壁の内部に埋め込んで設置することができるため、被冷却空間の有効スペースを向上させ得ることもできる。また、送風手段２の設置位置は図２と同様の壁部の一部６ｂの開口部３０に対向する位置であっても良い。
【００４０】従って、送風手段を稼働して送風を行えば、上記図２の例と同様に、冷却された空気を効率良く被冷却空間５内に循環させることができる。なお、蓄冷手段１の内部には、図２の例と同様に蓄冷用バイパス管路３の一部を形成するパイプ３ａが蛇行するように配管されている。
【００４１】なお、図３の例では、中空のケース６の壁部の一部に開口部を設けるため、壁部の一部を格子状の部材で形成しているが、これ以外の例えば網状の部材や板材に複数の貫通孔を設けてなる部材で形成しても良い。中空のケースの壁部の材料としては、前述の図２に示したものと同様のものが挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、上記の格子状の部材等については、熱導電率を高めるため、銅、ステンレス等の金属材料で形成しても良い。
【００４２】図４は、本発明で用いられる送風手段の他の例を示す図である。図４の例に示すように、送風手段２は被冷却空間５の外側に設置されている。送風手段２は管路（１７ａ、１７ｂ）を経由して送風している。図４の例では送風手段２は管路１７ａを経由して被冷却空間５内から空気を吸引し、この吸引した空気を別の管路１７ｂを経由して蓄冷手段１に送風して、被冷却空間５を冷却している。なお、これとは逆に、蓄冷手段１と熱交換して冷却された空気を管路１７ｂから吸引し、管路１７ａを経由して被冷却空間５内に送風しても良い。このように送風手段を被冷却空間５の外側におけば、送風手段の運転時における発熱により被冷却空間が温められるのを抑制できる。更に、図２、３の例に比べて被冷却空間内の有効スペースを向上させることができる。
【００４３】図５は、本発明の蓄冷冷却システムの他の例を示す図であり、被冷却空間５については点線で示している。図５に示す蓄冷冷却システムは、図１に示した蓄冷冷却システムに放冷用バイパス管路２０が更に設けられたものであり、それ以外の構成は図１と同様である。図５の例に示すように、放冷用バイパス管路２０は、第一の冷媒配管１５から分岐し、蓄冷手段１の内部を通って、該分岐より下流側で再度第一の冷媒配管１５に合流している。この放冷用バイパス管路２０に冷媒を流せば、冷媒は蓄冷手段１の内部を通る際に熱交換して冷却され、蒸発器１４を通って被冷却空間５を冷却する。
【００４４】図５の例では、放冷用バイパス管路２０上における、第一の冷媒配管１５と放冷用バイパス管路２０との分岐点の下流側には、弁９ｃが設けられている。弁９ｃは、弁９ａ、ｂと共に、凝縮器１２から送られてくる冷媒の一部又は全部が、蓄冷用バイパス管路３又は放冷用バイパス管路２０に流れるように、冷媒流路を切り替える切替手段としての役目を果たしている。なお、図５の例においても弁としては、一般的な仕切り弁やボール弁などを利用することができる。また、切替手段は、図５の態様に限定されるものではなく、分岐点に切替弁を設けた態様も挙げられる。
【００４５】このように本発明の蓄冷冷却システムに、更に放冷用バイパス管路を設ければ、送風手段を用いた直接的な熱交換による冷却に加え、放冷系統を用いた冷媒による冷却をも行える。よって、蓄冷冷却システムの冷却能力の向上を図ることができ、特に、急速冷却能力を向上させることもでき、被冷却物の温度上昇を極力避けたい場合に効果がある。
【００４６】冷凍サイクルを構成する圧縮機は、冷媒を圧縮し高温高圧の状態にするものである。圧縮機としては、往復動圧縮機、スクリュウ圧縮機、遠心圧縮機、ロータリー圧縮機等の既存の冷凍機で使用されているものを利用することができる。冷凍サイクルを構成する凝縮器は、圧縮機で高温高圧にされた冷媒を放熱して液化し、過冷却するものである。凝縮器としても、既存の水冷式、空冷式、蒸発式、カスケード式の凝縮器を利用することができる。
【００４７】蒸発器用膨張手段は、凝縮器で液化された冷媒を膨張させ、低圧低温の気液混合状態とするものである。蒸発器用膨張手段としては既存の冷却器で使用される膨張弁を利用することができる。蒸発器は蒸発器用膨張手段で気液混合状態とされた冷媒を気化し、周囲から熱を奪うものである。蒸発器についても、既存の冷却器で使用されている水冷式又は空冷式のものを利用することができる。
【００４８】蓄冷用バイパス管路には、該管路上の蓄冷手段の下流側において蓄冷手段用膨張手段が設けられている。この膨張手段は蒸発器用膨張手段と同様に、凝縮器で液化された冷媒を膨張させ、低圧低温の気液混合状態とするものである。この膨張手段についても既存の冷却器で使用される膨張弁を利用することができる。なお、図１〜５の例では蓄冷用バイパス管路には専用の膨張手段を設けているが、配管の態様を変更することにより蒸発器用膨張手段と兼用しても良い。
【００４９】本発明の蓄冷冷却システムは、時間帯や負荷に応じて運転形態を変えて運転されるものである。従って、本発明の蓄冷冷却システムには、被冷却空間内の温度を検知するセンサー、蓄冷手段内の温度を検知するセンサー、外気温度を検知するセンサーのうち少なくとも一つの温度センサーと、タイマー手段と、これらからの信号により少なくとも切替手段（送風手段を有する場合では、送風手段及び切替手段）を制御する制御手段とを設けるのが好ましい。
【００５０】なお、温度センサーとしては、熱電対、測音抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。タイマー手段としては、時計、タイムスイッチ、シーケンサ内タイマー等が挙げられる。制御手段としては、リレーシーケンスにある制御、マイコン制御等が挙げられる。
【００５１】例えば、図１に示した蓄冷冷却システムに、■被冷却空間内の温度を検知するセンサー（以下、「第一温度センサー」という。）と、■蓄冷手段内の温度を検知するセンサー（以下、「第二温度センサー」という。）と、■タイマー手段と、■これらからの信号により切替手段、送風手段及び冷凍サイクルを制御する制御手段とを設けた場合では、次のように運転が行われる。
【００５２】夜間において、蓄冷冷却システムが冷凍サイクルによる通常運転の状態にある場合、制御手段は、タイマー手段からの信号により時刻が深夜時間帯（例えば２２時〜翌朝８時）に入ったことを検知すると、第一温度センサーからの信号により、被冷却空間内の温度を測定する。なお、この温度測定は１秒〜１０分の任意の間隔で行う。制御手段は、その温度が設定温度幅内にある場合は、蓄冷冷却システムに通常運転を継続させ、設定温度幅以下になった場合は、通常運転を停止させ、切替手段を切替えて蓄冷運転を行わせる。
【００５３】蓄冷運転中においては、制御手段は第一温度センサーによる温度測定を継続して行い、その温度が設定温度幅以上になった場合は、直ちに切替手段を切替え、蓄冷冷却システムに通常運転を行わせる。同時に制御手段は、蓄冷運転中においては、第二温度センサーから信号により蓄冷手段内部の温度を測定し、蓄冷完了の有無を確認する。完了の場合は蓄冷運転を停止し、未完了の場合は蓄冷運転を継続させる。この第二温度センサーによる温度測定も１秒〜１０分の任意の間隔で行う。制御手段は、上記の任意に設定された深夜時間帯の間、上記に示したように蓄冷冷却システムに通常運転と蓄冷運転とを交互に行わせる。
【００５４】昼間においては、基本的には、制御手段は、第一温度センサーからの信号により被冷却空間内の温度を継続して測定し、被冷却空間内の温度に応じ、蓄冷冷却システムに冷凍サイクルによる通常運転と、全停止とを交互に行わせる。但し、制御手段は、タイマー手段からの信号により時刻が任意に設定した負荷の多い時間帯（例えば１３時〜１６時）に入ったことを検知すると、通常運転を停止させ、第一温度センサーからの信号により被冷却空間内の温度を測定する。制御手段は、その温度が設定温度幅以上になった時点で、送風手段を稼働させ、蓄冷手段に送風して直接放冷運転を行わせる。放冷運転中では、制御手段は被冷却空間内の温度測定を継続して行い、その温度が設定温度幅以下になると、送風手段を停止する。制御手段は、上記の負荷の多い時間帯の間、この放冷運転と停止とを蓄冷冷却システムに交互に行わせる。
【００５５】本発明の蓄冷冷却システムが冷却の対象とする被冷却空間としては、冷凍庫内部の空間、冷蔵庫内部の空間等が挙げられる。
【００５６】
【実施例】実施例１図１に示す蓄冷冷却システムを実際に製作した。なお、蓄冷手段１については図２に示す態様とした。蓄冷手段１は、外形が（縦）８００ｍｍ×（横）２７００ｍｍ×（奥行）６００ｍｍ、壁部１ａの厚みが１ｍｍ、これ以外の壁部の厚みが２０ｍｍの中空のケース６に、蓄冷材として塩化ナトリウム水溶液を充填して構成した。送風手段としては、送風機出力が０．４ｋｗ、風量１３２ｍ3 ／ｍｉｎのプロペラ軸流送風機を使用した。被冷却空間は庫内体積が７７．８ｍ3 の冷凍庫とした。冷凍サイクルとしては、圧縮機の能力が７．５ｋｗ、蒸発器の能力が８４５０ｋｃａｌ／ｈのものを使用した。
【００５７】上記で得られた蓄冷冷却システムについて、蓄冷運転を行い蓄冷手段を蓄冷した。なお、蓄冷運転は深夜の２２時〜８時の間に行った。次に、昼間の１３時〜１６時の間において（外気温度３２℃）、送風手段のみを稼働させて放冷運転を行なって冷凍庫内の温度を−１８度〜−２２度の間に保持した。結果、昼間の１３時〜１６時の間における電力消費量は、０．３６ｋｗｈであった。
【００５８】実施例２蓄冷手段１として図３に示す態様のものを使用し、蓄冷冷却システムを製作した。中空のケースの壁部の一部を格子状の部材で形成し（それ以外の壁部の厚みは２０ｍｍ）、ＮａＣｌ水溶液を主体とした蓄冷材を使用した以外は実施例１と同様に蓄冷冷却システムを製作した。この蓄冷冷却システムを実施例１と同様に運転させたところ、昼間の１３時〜１６時の間における電力消費量は、０．３６ｋｗｈであった。
【００５９】比較例１実施例１に示した蓄冷冷却システムにおいて通常運転のみを行って、昼間の１３時〜１６時の間における（外気温度３２℃）冷凍庫内の温度を−１８度〜−２２度の間に保持したところ、電力消費量は、１３．８ｋｗｈであった。
【００６０】比較例２上記実施例１と同様の冷凍サイクルに、図５と同様に放冷用バイパス管路及び蓄冷用バイパス管路を設け、更に、これらバイパス管路上に蓄冷手段を設けて蓄冷冷却システムを構成した。なお、蓄冷手段は、中空のケースの厚みが全ての壁部で２０ｍｍである以外は図１と同様に構成した。
【００６１】上記の蓄冷冷却システムについて、実施例と同様に蓄冷運転を行い、蓄冷手段を蓄冷した。次に、昼間の１３時〜１６時の間において（外気温度３２℃）、放冷用バイパス管路に冷媒を流して放冷運転を行い、更に同時に冷凍サイクルを稼働させて通常運転を行い、冷凍庫内の温度を実施例と同様に−１８度〜−２２度の間に保持した。結果、昼間の１３時〜１６時の間における電力消費量は、１１．１ｋｗｈであった。
【００６２】よって、上記実施例１、２および比較例１、２に示すように、被冷却空間と蓄冷手段との熱交換を冷媒を介することなく直接行えば、即ち、本発明の蓄冷冷却システムを用いれば、放冷運転時における冷却能力を高め、電力消費量を低減できる。
【００６３】
【発明の効果】このように本発明の蓄冷冷却システムでは、放冷運転時において、蓄冷手段から効率良く低温度を取り出すことが出来るため、電力消費量を低減でき、電力需要ピークを抑制するのに大きく貢献できる。また、冷凍機の小型化、電力消費量の低減による電気料金の低下などによる需要家のコスト削減にも貢献できる。さらに、１日トータルの電力消費量低減にも貢献でき、省エネルギーにも貢献することもできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２６３
【氏名又は名称】三菱電線工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月２３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】高島 一
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３０４２６０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１１３７１６ |
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