JPH11351774A - 空調冷凍装置 - Google Patents
空調冷凍装置Info
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- JPH11351774A JPH11351774A JP10157557A JP15755798A JPH11351774A JP H11351774 A JPH11351774 A JP H11351774A JP 10157557 A JP10157557 A JP 10157557A JP 15755798 A JP15755798 A JP 15755798A JP H11351774 A JPH11351774 A JP H11351774A
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
- F25B2315/003—Hydrates for sorption cycles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率よく蓄冷および放冷が行える空調冷凍装
置を提供する。 【解決手段】 圧縮機２、凝縮器３および絞り装置４を
有する１次冷凍サイクルと、炭酸ガスと水を媒体として
蓄冷を行う蓄冷部１、放冷を行う負荷１０および負荷１
０へ前記媒体を搬送するためのポンプ１１を有する２次
冷凍サイクルを備え、蓄冷部１は、前記１次冷凍サイク
ルに直接接続されており、前記炭酸ガスのクラスレート
を生成することによって蓄冷し、負荷１０は、前記クラ
スレートを生成した状態の前記媒体を分解することによ
って放冷運転する。
置を提供する。 【解決手段】 圧縮機２、凝縮器３および絞り装置４を
有する１次冷凍サイクルと、炭酸ガスと水を媒体として
蓄冷を行う蓄冷部１、放冷を行う負荷１０および負荷１
０へ前記媒体を搬送するためのポンプ１１を有する２次
冷凍サイクルを備え、蓄冷部１は、前記１次冷凍サイク
ルに直接接続されており、前記炭酸ガスのクラスレート
を生成することによって蓄冷し、負荷１０は、前記クラ
スレートを生成した状態の前記媒体を分解することによ
って放冷運転する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調冷凍装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の空調冷凍装置における作動媒体
は、オゾン層に対する有害な影響があるとされる従来の
ＣＦＣ冷媒やＨＣＦＣ冷媒から、オゾン層に対する脅威
がない代替冷媒とされるＨＦＣ冷媒やＨＣ冷媒に移行さ
れつつある。
は、オゾン層に対する有害な影響があるとされる従来の
ＣＦＣ冷媒やＨＣＦＣ冷媒から、オゾン層に対する脅威
がない代替冷媒とされるＨＦＣ冷媒やＨＣ冷媒に移行さ
れつつある。
【０００３】例えば、冷凍用の作動媒体は、ＣＦＣ冷媒
のＲ１２から、ＨＦＣ冷媒のＲ１３４ａや、ＨＣ冷媒の
Ｒ６００ａ（イソブタン）、ＲＣ２７０（シクロプロパ
ン）、Ｒ２９０（プロパン）の各単一冷媒やこれらの混
合冷媒への移行が提案されている。
のＲ１２から、ＨＦＣ冷媒のＲ１３４ａや、ＨＣ冷媒の
Ｒ６００ａ（イソブタン）、ＲＣ２７０（シクロプロパ
ン）、Ｒ２９０（プロパン）の各単一冷媒やこれらの混
合冷媒への移行が提案されている。
【０００４】また空調用の作動媒体は、ＨＣＦＣ冷媒の
Ｒ２２から、ＨＦＣ冷媒のＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４
ａ等の混合冷媒や、ＨＣ冷媒のＲ２９０（プロパン）、
Ｒ１２７０（プロピレン）や、Ｒ１７０（エタン）との
混合冷媒への移行が提案されている。
Ｒ２２から、ＨＦＣ冷媒のＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４
ａ等の混合冷媒や、ＨＣ冷媒のＲ２９０（プロパン）、
Ｒ１２７０（プロピレン）や、Ｒ１７０（エタン）との
混合冷媒への移行が提案されている。
【０００５】ここで、ＨＦＣ冷媒は、不燃性のＲ１２５
やＲ１３４ａを選択することや、弱燃性のＲ３２には不
燃性のＲ１２５やＲ１３４ａを混合した混合冷媒とする
ことによって、万一冷媒が漏洩した場合の引火の可能性
を低減できるという利点をもつものの、物質としての地
球温暖化係数が大きいという欠点をもつ。
やＲ１３４ａを選択することや、弱燃性のＲ３２には不
燃性のＲ１２５やＲ１３４ａを混合した混合冷媒とする
ことによって、万一冷媒が漏洩した場合の引火の可能性
を低減できるという利点をもつものの、物質としての地
球温暖化係数が大きいという欠点をもつ。
【０００６】一方、ＨＣ冷媒は、物質としての地球温暖
化係数は小さいものの、Ｒ６００ａ、ＲＣ２７０、Ｒ２
９０、Ｒ１２７０、Ｒ１７０のいづれもが強燃性であ
り、これらを混合した混合冷媒も強燃性であるという欠
点をもつ。
化係数は小さいものの、Ｒ６００ａ、ＲＣ２７０、Ｒ２
９０、Ｒ１２７０、Ｒ１７０のいづれもが強燃性であ
り、これらを混合した混合冷媒も強燃性であるという欠
点をもつ。
【０００７】また、従来から用いられてきたアンモニア
冷媒は、物質としての地球温暖化係数はないものの、弱
燃性という欠点の他に、毒性があるという欠点をもつ。
冷媒は、物質としての地球温暖化係数はないものの、弱
燃性という欠点の他に、毒性があるという欠点をもつ。
【０００８】従って、今後の空調冷凍装置においては、
地球温暖化防止に貢献し、かつ、万一冷媒が漏洩した場
合の引火の可能性を低減できる機器構成を実現すること
が重要となる。また、夏季シーズン中の冷房のための空
調機の使用は、主に日中、多量のエネルギーを要求する
ため、オフピークである夜間の電力を利用できる空調冷
凍装置が望まれている。夜間の電力を利用する空調冷凍
装置は、夜間のオフピーク時に、蓄冷槽において冷凍さ
れている作動媒体を用いて空調冷凍を行うものである。
これらに対応する空調冷凍装置としては、２次冷媒とし
て水等の別の冷媒を用いる２次冷凍サイクルと、１次冷
凍サイクルと間接的に熱交換して（１次冷凍サイクルの
冷媒と２次冷凍サイクルの冷媒とが直接接することなく
熱交換して）氷蓄熱する２次冷媒システムの機器構成
が、一般に利用されている。
地球温暖化防止に貢献し、かつ、万一冷媒が漏洩した場
合の引火の可能性を低減できる機器構成を実現すること
が重要となる。また、夏季シーズン中の冷房のための空
調機の使用は、主に日中、多量のエネルギーを要求する
ため、オフピークである夜間の電力を利用できる空調冷
凍装置が望まれている。夜間の電力を利用する空調冷凍
装置は、夜間のオフピーク時に、蓄冷槽において冷凍さ
れている作動媒体を用いて空調冷凍を行うものである。
これらに対応する空調冷凍装置としては、２次冷媒とし
て水等の別の冷媒を用いる２次冷凍サイクルと、１次冷
凍サイクルと間接的に熱交換して（１次冷凍サイクルの
冷媒と２次冷凍サイクルの冷媒とが直接接することなく
熱交換して）氷蓄熱する２次冷媒システムの機器構成
が、一般に利用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２次冷
媒システムは、２次冷媒と間接的に熱交換する工程を含
むため、冷熱を発生する１次冷凍サイクル側において、
圧縮機の圧縮エネルギーが増大する。また氷蓄熱におい
ては、その生成温度が０℃以下のため、冷熱を発生する
１次冷凍サイクルの低圧部の蒸発温度をさらに低下させ
る必要があり、圧縮機の圧縮エネルギーが増大する。こ
の観点から、地球温暖化防止に貢献することが困難なも
のであった。
媒システムは、２次冷媒と間接的に熱交換する工程を含
むため、冷熱を発生する１次冷凍サイクル側において、
圧縮機の圧縮エネルギーが増大する。また氷蓄熱におい
ては、その生成温度が０℃以下のため、冷熱を発生する
１次冷凍サイクルの低圧部の蒸発温度をさらに低下させ
る必要があり、圧縮機の圧縮エネルギーが増大する。こ
の観点から、地球温暖化防止に貢献することが困難なも
のであった。
【００１０】本発明は、上述した課題を考慮し、ホスト
溶液として水を含み、ゲスト分子として不燃性で無毒、
かつ低コストの炭酸ガス（以下、ＣＯ2 冷媒という）を
含むクラスレート生成媒体を、蓄冷用の媒体として用い
ることによって、効率よく蓄冷および放冷が行える空調
冷凍装置を提供することを目的とするものである。
溶液として水を含み、ゲスト分子として不燃性で無毒、
かつ低コストの炭酸ガス（以下、ＣＯ2 冷媒という）を
含むクラスレート生成媒体を、蓄冷用の媒体として用い
ることによって、効率よく蓄冷および放冷が行える空調
冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の本発明（請求項１
に記載の本発明に対応）は、少なくとも圧縮機、凝縮器
および絞り装置を有する１次冷凍サイクルと、炭酸ガス
と水を媒体として蓄冷を行う蓄冷部とを備え、前記蓄冷
部が、前記１次冷凍サイクルに直接接続されている、ま
たは、前記媒体と前記１次冷凍サイクルの冷媒とが直接
接することなく熱交換をするように、前記１次冷凍サイ
クルに接続されていることを特徴とする空調冷凍装置で
ある。
に記載の本発明に対応）は、少なくとも圧縮機、凝縮器
および絞り装置を有する１次冷凍サイクルと、炭酸ガス
と水を媒体として蓄冷を行う蓄冷部とを備え、前記蓄冷
部が、前記１次冷凍サイクルに直接接続されている、ま
たは、前記媒体と前記１次冷凍サイクルの冷媒とが直接
接することなく熱交換をするように、前記１次冷凍サイ
クルに接続されていることを特徴とする空調冷凍装置で
ある。
【００１２】すなわち、第１の本発明では、液化された
炭酸ガスと水の混合媒体を２次冷凍サイクルの媒体とし
て用い、ガス化するときの炭酸ガスの潜熱が大きいた
め、負荷に循環させる２次冷媒の循環量を減少させて、
２次冷凍サイクルのポンプ動力を低減でき、地球温暖化
防止に貢献することができる。
炭酸ガスと水の混合媒体を２次冷凍サイクルの媒体とし
て用い、ガス化するときの炭酸ガスの潜熱が大きいた
め、負荷に循環させる２次冷媒の循環量を減少させて、
２次冷凍サイクルのポンプ動力を低減でき、地球温暖化
防止に貢献することができる。
【００１３】第２の本発明（請求項２に記載の本発明に
対応）は、前記１次冷凍サイクルの冷媒が、前記蓄冷部
が前記１次冷凍サイクルに直接接続されている場合は、
炭酸ガスであり、前記蓄冷部が、前記媒体と前記１次冷
凍サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換をする
ように、前記１次冷凍サイクルに接続されている場合
は、ＨＣ冷媒および／またはアンモニアであることを特
徴とする第１の本発明の空調冷凍装置である。
対応）は、前記１次冷凍サイクルの冷媒が、前記蓄冷部
が前記１次冷凍サイクルに直接接続されている場合は、
炭酸ガスであり、前記蓄冷部が、前記媒体と前記１次冷
凍サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換をする
ように、前記１次冷凍サイクルに接続されている場合
は、ＨＣ冷媒および／またはアンモニアであることを特
徴とする第１の本発明の空調冷凍装置である。
【００１４】すなわち、１次冷凍サイクルが蓄冷部に直
接接続される場合には、２次冷凍サイクルの媒体から炭
酸ガス（ＣＯ2 冷媒）のみを分離して、１次冷凍サイク
ルの冷媒として用いるものである。ここで１次冷凍サイ
クルのＣＯ2 冷媒は、２次冷凍サイクルのＣＯ2 冷媒を
含む水と直接接触で熱交換し、炭酸ガスクラスレートの
臨界分解温度は０℃よりも高いため、冷熱を発生する１
次冷凍サイクルの低圧部の蒸発温度を炭酸ガスクラスレ
ートの臨界分解温度近くまで上昇させ、蓄冷運転時の圧
縮機の圧縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高めて、
地球温暖化防止に貢献することができる。
接接続される場合には、２次冷凍サイクルの媒体から炭
酸ガス（ＣＯ2 冷媒）のみを分離して、１次冷凍サイク
ルの冷媒として用いるものである。ここで１次冷凍サイ
クルのＣＯ2 冷媒は、２次冷凍サイクルのＣＯ2 冷媒を
含む水と直接接触で熱交換し、炭酸ガスクラスレートの
臨界分解温度は０℃よりも高いため、冷熱を発生する１
次冷凍サイクルの低圧部の蒸発温度を炭酸ガスクラスレ
ートの臨界分解温度近くまで上昇させ、蓄冷運転時の圧
縮機の圧縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高めて、
地球温暖化防止に貢献することができる。
【００１５】また、蓄冷部が、蓄冷部の媒体と１次冷凍
サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換をするよ
うに、１次冷凍サイクルに接続されている場合には、１
次冷凍サイクルの冷媒として、ＨＣ冷媒またはアンモニ
アを用いれば、物質としての地球温暖化係数をほとんど
なくすることができるばかりでなく、１次冷凍サイクル
の圧力を低減することができる。このときＨＣ冷媒の強
燃性やアンモニア冷媒の毒性の欠点については、負荷側
と切り離されているため、大いに低減できる。
サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換をするよ
うに、１次冷凍サイクルに接続されている場合には、１
次冷凍サイクルの冷媒として、ＨＣ冷媒またはアンモニ
アを用いれば、物質としての地球温暖化係数をほとんど
なくすることができるばかりでなく、１次冷凍サイクル
の圧力を低減することができる。このときＨＣ冷媒の強
燃性やアンモニア冷媒の毒性の欠点については、負荷側
と切り離されているため、大いに低減できる。
【００１６】第３の本発明（請求項３に記載の本発明に
対応）は、前記蓄冷部内の前記媒体の温度および圧力
を、前記炭酸ガスのクラスレートの臨界分解点である特
定温度および圧力以下で、かつ、前記炭酸ガスの飽和圧
力線とクラスレート生成限界線で挟まれたクラスレート
生成範囲に制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る第１または第２の本発明の空調冷凍装置である。
対応）は、前記蓄冷部内の前記媒体の温度および圧力
を、前記炭酸ガスのクラスレートの臨界分解点である特
定温度および圧力以下で、かつ、前記炭酸ガスの飽和圧
力線とクラスレート生成限界線で挟まれたクラスレート
生成範囲に制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る第１または第２の本発明の空調冷凍装置である。
【００１７】すなわち、第３の本発明では、水および炭
酸ガス（ＣＯ2 冷媒）の直接接触から作られたクラスレ
ート（包接化合物またはハイドレードともいう）を、空
調冷凍装置の適当な蓄冷材や作動媒体として用いるもの
である。
酸ガス（ＣＯ2 冷媒）の直接接触から作られたクラスレ
ート（包接化合物またはハイドレードともいう）を、空
調冷凍装置の適当な蓄冷材や作動媒体として用いるもの
である。
【００１８】クラスレートとは、「原子または分子が結
合してできた三次元構造の内部に適当な大きさの空孔が
あって、その中に他の原子または分子が入り込んで特定
の結晶構造を形成する物質」とされている。ホスト溶液
は、三次元構造の骨格を作る物質であり、一般的には水
が用いられる。ゲスト分子は、骨格の内部を満たし、ク
ラスレートの氷構造を安定化させ、氷生成温度（０℃）
よりもはるかに高い温度での生成を可能とする。クラス
レートの構造は、通常、ゲスト分子の大きさに依存し、
その生成条件と消滅条件（温度、圧力および臨界分解
点）は、個別のゲスト分子によって異なる。
合してできた三次元構造の内部に適当な大きさの空孔が
あって、その中に他の原子または分子が入り込んで特定
の結晶構造を形成する物質」とされている。ホスト溶液
は、三次元構造の骨格を作る物質であり、一般的には水
が用いられる。ゲスト分子は、骨格の内部を満たし、ク
ラスレートの氷構造を安定化させ、氷生成温度（０℃）
よりもはるかに高い温度での生成を可能とする。クラス
レートの構造は、通常、ゲスト分子の大きさに依存し、
その生成条件と消滅条件（温度、圧力および臨界分解
点）は、個別のゲスト分子によって異なる。
【００１９】図１は、ＣＯ2 冷媒のクラスレート生成条
件を、縦軸をｌｏｇスケール表示された圧力、横軸を温
度とする座標平面で一般的に表したものである。クラス
レートの生成条件であるＣＯ2 冷媒の圧力と温度を変化
させてクラスレート生成の可否を調査した結果、図１の
２本の直線で挟まれた網掛け部の範囲でのみ、クラスレ
ートが生成されうることが確認されている（以下、この
範囲を「クラスレート生成範囲」と呼ぶ）。上側の線
は、当該ＣＯ2 冷媒の飽和圧力線であり、下側の線は、
一定圧力下で最も高温となるクラスレート生成点を結ん
だクラスレート生成限界線である。前記クラスレート生
成限界線と前記飽和圧力線の交点は臨界分解点と呼ばれ
ている。この臨界分解点は、０℃よりもはるかに高い温
度に相当し、この温度以上であれば、いかなる圧力にお
いても、クラスレートを生成することはない。
件を、縦軸をｌｏｇスケール表示された圧力、横軸を温
度とする座標平面で一般的に表したものである。クラス
レートの生成条件であるＣＯ2 冷媒の圧力と温度を変化
させてクラスレート生成の可否を調査した結果、図１の
２本の直線で挟まれた網掛け部の範囲でのみ、クラスレ
ートが生成されうることが確認されている（以下、この
範囲を「クラスレート生成範囲」と呼ぶ）。上側の線
は、当該ＣＯ2 冷媒の飽和圧力線であり、下側の線は、
一定圧力下で最も高温となるクラスレート生成点を結ん
だクラスレート生成限界線である。前記クラスレート生
成限界線と前記飽和圧力線の交点は臨界分解点と呼ばれ
ている。この臨界分解点は、０℃よりもはるかに高い温
度に相当し、この温度以上であれば、いかなる圧力にお
いても、クラスレートを生成することはない。
【００２０】すなわち、本発明の制御手段は、蓄冷部内
の温度および圧力を、上記の炭酸ガス（ＣＯ2 冷媒）の
クラスレート生成範囲に収まるように制御するものであ
る。ここで炭酸ガスクラスレートの臨界分解温度が０℃
よりも高いため、冷熱を発生する１次冷凍サイクルの低
圧部の蒸発温度を氷蓄熱に比べて上昇させ、蓄冷運転時
の圧縮機の圧縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高め
て、地球温暖化防止に貢献することができる。
の温度および圧力を、上記の炭酸ガス（ＣＯ2 冷媒）の
クラスレート生成範囲に収まるように制御するものであ
る。ここで炭酸ガスクラスレートの臨界分解温度が０℃
よりも高いため、冷熱を発生する１次冷凍サイクルの低
圧部の蒸発温度を氷蓄熱に比べて上昇させ、蓄冷運転時
の圧縮機の圧縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高め
て、地球温暖化防止に貢献することができる。
【００２１】第４の本発明（請求項４に記載の本発明に
対応）は、前記制御手段は、前記蓄冷部が前記１次冷凍
サイクルに直接接続されている場合は、前記蓄冷部内の
前記媒体の温度および圧力として、前記１次冷凍サイク
ルの低圧部の温度および圧力を用いることを特徴とする
第３の本発明の空調冷凍装置である。１次冷凍サイクル
が蓄冷部に直接的に接続される場合には、蓄冷部の温度
および圧力が、１次冷凍サイクルの低圧部の温度および
圧力とほぼ同一となるため、制御のための検出手段の配
置位置の自由度が増す。
対応）は、前記制御手段は、前記蓄冷部が前記１次冷凍
サイクルに直接接続されている場合は、前記蓄冷部内の
前記媒体の温度および圧力として、前記１次冷凍サイク
ルの低圧部の温度および圧力を用いることを特徴とする
第３の本発明の空調冷凍装置である。１次冷凍サイクル
が蓄冷部に直接的に接続される場合には、蓄冷部の温度
および圧力が、１次冷凍サイクルの低圧部の温度および
圧力とほぼ同一となるため、制御のための検出手段の配
置位置の自由度が増す。
【００２２】第５の本発明（請求項５に記載の本発明に
対応）は、前記１次冷凍サイクルが、前記１次冷凍サイ
クル中に、ドライヤを有することを特徴とする第１〜第
４のいずれかの本発明の空調冷凍装置である。１次冷凍
サイクルが蓄冷部に直接接続される場合には、１次冷凍
サイクルの冷媒は炭酸ガスとなり、蓄冷部が、媒体と１
次冷凍サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換を
するように、１次冷凍サイクルに接続されている場合
は、１次冷凍サイクルの冷媒は、ＨＣ冷媒またはアンモ
ニアが望ましいが、炭酸ガス（ＣＯ2 冷媒）やアンモニ
アは、微量の水分と反応して、金属表面を腐食する可能
性がある。したがって、１次冷凍サイクル中にドライヤ
を配置すれば、微量の水分を吸着して金属表面の腐食を
防止することができる。
対応）は、前記１次冷凍サイクルが、前記１次冷凍サイ
クル中に、ドライヤを有することを特徴とする第１〜第
４のいずれかの本発明の空調冷凍装置である。１次冷凍
サイクルが蓄冷部に直接接続される場合には、１次冷凍
サイクルの冷媒は炭酸ガスとなり、蓄冷部が、媒体と１
次冷凍サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換を
するように、１次冷凍サイクルに接続されている場合
は、１次冷凍サイクルの冷媒は、ＨＣ冷媒またはアンモ
ニアが望ましいが、炭酸ガス（ＣＯ2 冷媒）やアンモニ
アは、微量の水分と反応して、金属表面を腐食する可能
性がある。したがって、１次冷凍サイクル中にドライヤ
を配置すれば、微量の水分を吸着して金属表面の腐食を
防止することができる。
【００２３】第６の本発明（請求項６に記載の本発明に
対応）は、前記媒体を冷媒とし、少なくとも、放冷を行
う負荷およびその負荷へ前記媒体を搬送するためのポン
プを有し、前記蓄冷部、前記負荷および前記ポンプによ
って冷凍サイクルを構成する２次冷凍サイクルを備える
ことを特徴とする第１〜第５のいずれかの本発明の空調
冷凍装置である。
対応）は、前記媒体を冷媒とし、少なくとも、放冷を行
う負荷およびその負荷へ前記媒体を搬送するためのポン
プを有し、前記蓄冷部、前記負荷および前記ポンプによ
って冷凍サイクルを構成する２次冷凍サイクルを備える
ことを特徴とする第１〜第５のいずれかの本発明の空調
冷凍装置である。
【００２４】第７の本発明（請求項７に記載の本発明に
対応）は、前記２次冷凍サイクルが、前記蓄冷部の上流
側に膨張タンクを有することを特徴とする第６の本発明
の空調冷凍装置である。膨張タンクは、２次冷凍サイク
ルを循環するクラスレートが分解するときに生じる炭酸
ガス（ＣＯ2 冷媒）のガス冷媒による圧力上昇を抑制す
ることができる。
対応）は、前記２次冷凍サイクルが、前記蓄冷部の上流
側に膨張タンクを有することを特徴とする第６の本発明
の空調冷凍装置である。膨張タンクは、２次冷凍サイク
ルを循環するクラスレートが分解するときに生じる炭酸
ガス（ＣＯ2 冷媒）のガス冷媒による圧力上昇を抑制す
ることができる。
【００２５】第８の本発明（請求項８に記載の本発明に
対応）は、前記１次冷凍サイクルが、凝縮器の出口側ラ
インと前記圧縮機の吸入ラインとの熱交換を行う熱交換
手段を有することを特徴とする第１〜第７のいずれかの
本発明の空調冷凍装置である。凝縮器の出口と圧縮機の
吸入ラインを熱交換器により熱交換すれば、凝縮器の出
口が容易に過冷却され、１次冷凍サイクルの高圧を低下
させることができ、クラスレート生成による１次冷凍サ
イクルの低圧の上昇と相まって、蓄冷運転時の圧縮機の
圧縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高めて、地球温
暖化防止に貢献することができる。
対応）は、前記１次冷凍サイクルが、凝縮器の出口側ラ
インと前記圧縮機の吸入ラインとの熱交換を行う熱交換
手段を有することを特徴とする第１〜第７のいずれかの
本発明の空調冷凍装置である。凝縮器の出口と圧縮機の
吸入ラインを熱交換器により熱交換すれば、凝縮器の出
口が容易に過冷却され、１次冷凍サイクルの高圧を低下
させることができ、クラスレート生成による１次冷凍サ
イクルの低圧の上昇と相まって、蓄冷運転時の圧縮機の
圧縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高めて、地球温
暖化防止に貢献することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００２７】まず、以下で説明する本発明の実施の形態
に用いる、ＣＯ2冷媒のクラストレート生成について説
明する。クラスレート生成の際にゲスト分子となるＣＯ
2冷媒の臨界分解点は、Felix Franks："Water - A Comp
rehensive Treatise", Plenum Press (1973)の第１２４
頁の表中の第７欄に、Ｑ2における温度と圧力として示
された数値は、温度９．９℃、圧力４４．４ａｔｍであ
る。ＣＯ2冷媒の沸点は０℃以下であり、水とＣＯ2冷媒
で生成されるクラスレート（０℃以上）の蒸気圧は、大
気圧より高くなる。
に用いる、ＣＯ2冷媒のクラストレート生成について説
明する。クラスレート生成の際にゲスト分子となるＣＯ
2冷媒の臨界分解点は、Felix Franks："Water - A Comp
rehensive Treatise", Plenum Press (1973)の第１２４
頁の表中の第７欄に、Ｑ2における温度と圧力として示
された数値は、温度９．９℃、圧力４４．４ａｔｍであ
る。ＣＯ2冷媒の沸点は０℃以下であり、水とＣＯ2冷媒
で生成されるクラスレート（０℃以上）の蒸気圧は、大
気圧より高くなる。
【００２８】従って蓄冷部がＣＯ2冷媒の臨界分解圧力
以下で、臨界分解温度以下に制御されているとき、クラ
スレートを生成する。特にＣＯ2冷媒は、水に対して溶
解しやすいため、クラスレートの生成を容易に実現する
ことができる。
以下で、臨界分解温度以下に制御されているとき、クラ
スレートを生成する。特にＣＯ2冷媒は、水に対して溶
解しやすいため、クラスレートの生成を容易に実現する
ことができる。
【００２９】さらに、水とＣＯ2 冷媒からなるクラスレ
ート生成媒体には、クラスレート生成を促進するための
助ガスや界面活性剤、および融点を変化させたり、クラ
スレートを安定化させるための添加剤を混合してもよい
ことはもちろんのことである。以上に加えて、酸化防止
剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、防かび剤等を加えるこ
とも差し支えない。また、水とクラスレートからなる２
次冷媒を循環させるに際して、機器壁で氷結するのを防
止するための氷結防止剤を加えることも差し支えない。
ート生成媒体には、クラスレート生成を促進するための
助ガスや界面活性剤、および融点を変化させたり、クラ
スレートを安定化させるための添加剤を混合してもよい
ことはもちろんのことである。以上に加えて、酸化防止
剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、防かび剤等を加えるこ
とも差し支えない。また、水とクラスレートからなる２
次冷媒を循環させるに際して、機器壁で氷結するのを防
止するための氷結防止剤を加えることも差し支えない。
【００３０】（第１の実施の形態）図２は、本発明の第
１の実施の形態における空調冷凍装置を示す構成図であ
る。
１の実施の形態における空調冷凍装置を示す構成図であ
る。
【００３１】第１の実施の形態における空調冷凍装置
は、１次冷凍サイクルが蓄冷部と直接接続されている例
である。クラスレートが生成貯蔵される蓄冷部１は、水
で満たされており、蓄冷槽として用いられる。ゲスト分
子としては、ＣＯ2 冷媒を含む。
は、１次冷凍サイクルが蓄冷部と直接接続されている例
である。クラスレートが生成貯蔵される蓄冷部１は、水
で満たされており、蓄冷槽として用いられる。ゲスト分
子としては、ＣＯ2 冷媒を含む。
【００３２】１次冷凍サイクルは、ゲスト分子としてＣ
Ｏ2 冷媒を含む蓄冷部と直接的に接続され、２次冷凍サ
イクルの媒体からＣＯ2 冷媒のみが分離されるため、１
次凍サイクルの冷媒はＣＯ2 冷媒となる。
Ｏ2 冷媒を含む蓄冷部と直接的に接続され、２次冷凍サ
イクルの媒体からＣＯ2 冷媒のみが分離されるため、１
次凍サイクルの冷媒はＣＯ2 冷媒となる。
【００３３】この空調冷凍装置の１次冷凍サイクルは、
圧縮機２、凝縮器３、絞り装置４、蒸発器に置き換えら
れた蓄冷部１を基本構成要素としている。絞り装置４出
口の噴霧ノズル５は、クラスレートが生成貯蔵される蓄
冷部１と直接接続され、蓄冷部１のガス域は整流器６を
介して、アキュームレータ７、圧縮機２の吸入ラインに
接続されている。
圧縮機２、凝縮器３、絞り装置４、蒸発器に置き換えら
れた蓄冷部１を基本構成要素としている。絞り装置４出
口の噴霧ノズル５は、クラスレートが生成貯蔵される蓄
冷部１と直接接続され、蓄冷部１のガス域は整流器６を
介して、アキュームレータ７、圧縮機２の吸入ラインに
接続されている。
【００３４】蓄冷部１と直接的に接続される圧縮機２と
しては、圧縮機２のシリンダーの潤滑に用いた冷凍機油
が、圧縮機２の吐出口から微量ながら排出され、蓄冷部
１中に溜まって圧縮機２へ戻せなくなることを避けるた
めに、圧縮機２の吐出口には油分離器８を用いることが
望ましい。このため、圧縮機２の吐出口には油分離器８
が設けられ、その油戻り管はアキュームレータ７に接続
されている。
しては、圧縮機２のシリンダーの潤滑に用いた冷凍機油
が、圧縮機２の吐出口から微量ながら排出され、蓄冷部
１中に溜まって圧縮機２へ戻せなくなることを避けるた
めに、圧縮機２の吐出口には油分離器８を用いることが
望ましい。このため、圧縮機２の吐出口には油分離器８
が設けられ、その油戻り管はアキュームレータ７に接続
されている。
【００３５】圧縮機２としては、可能であればオイルフ
リー型でもよい。オイルフリー型圧縮機としては、小型
ではレシプロ型やスクリュー型、大型ではターボ型を利
用できる。この場合には、圧縮機２の吐出口に設けた油
分離器８や、アキュームレータ７に接続した油戻り管
は、省略できる。
リー型でもよい。オイルフリー型圧縮機としては、小型
ではレシプロ型やスクリュー型、大型ではターボ型を利
用できる。この場合には、圧縮機２の吐出口に設けた油
分離器８や、アキュームレータ７に接続した油戻り管
は、省略できる。
【００３６】さらに、ＣＯ2 冷媒は微量の水分と反応し
て炭酸水を生成し、金属表面を腐食させる可能性があ
る。したがって、直接接続される蓄冷部１と圧縮機２の
間には、ゲスト分子であるＣＯ2 冷媒と同時に微量の水
分が圧縮機２に吸引されることを防止するために、ドラ
イヤ９を備えている。本実施の形態においては、同時に
冷凍機油が圧縮機２の吐出口の油分離器８から油戻り管
を経由するアキュームレータ７内にドライヤ９を配置し
ている。
て炭酸水を生成し、金属表面を腐食させる可能性があ
る。したがって、直接接続される蓄冷部１と圧縮機２の
間には、ゲスト分子であるＣＯ2 冷媒と同時に微量の水
分が圧縮機２に吸引されることを防止するために、ドラ
イヤ９を備えている。本実施の形態においては、同時に
冷凍機油が圧縮機２の吐出口の油分離器８から油戻り管
を経由するアキュームレータ７内にドライヤ９を配置し
ている。
【００３７】蓄冷運転時においては、蓄冷部１内のゲス
ト分子であるＣＯ2 冷媒は、整流器６により分離され、
圧縮機２により吸引され圧縮された後、凝縮器３に導か
れて凝縮液化する。この凝縮液は絞り装置４を経由して
特定圧力以下まで圧力が下り、噴霧ノズル５による気化
膨張の際に液冷媒が蒸発する。噴霧ノズル５は、ゲスト
分子であるＣＯ2 冷媒を蓄冷部１内に導入する。この際
の蒸発潜熱で、蓄冷部１の熱は除かれる。
ト分子であるＣＯ2 冷媒は、整流器６により分離され、
圧縮機２により吸引され圧縮された後、凝縮器３に導か
れて凝縮液化する。この凝縮液は絞り装置４を経由して
特定圧力以下まで圧力が下り、噴霧ノズル５による気化
膨張の際に液冷媒が蒸発する。噴霧ノズル５は、ゲスト
分子であるＣＯ2 冷媒を蓄冷部１内に導入する。この際
の蒸発潜熱で、蓄冷部１の熱は除かれる。
【００３８】ＣＯ2 冷媒の小滴は、水と混合して、水に
近い密度を有する雪状のフレークに似ている場合、温度
が低下して臨界分解温度以下になると、クラスレートが
生成される。クラスレート生成が完了するとき、蓄冷部
１はクラスレートとＣＯ2 冷媒のガス冷媒と水のみとな
る。ＣＯ2 冷媒は、１次冷凍サイクルの冷媒であると同
時に、クラスレートのゲスト分子として機能する。
近い密度を有する雪状のフレークに似ている場合、温度
が低下して臨界分解温度以下になると、クラスレートが
生成される。クラスレート生成が完了するとき、蓄冷部
１はクラスレートとＣＯ2 冷媒のガス冷媒と水のみとな
る。ＣＯ2 冷媒は、１次冷凍サイクルの冷媒であると同
時に、クラスレートのゲスト分子として機能する。
【００３９】ここで、本実施の形態における空調冷凍装
置が、蓄冷部１内のＣＯ2 冷媒の温度および圧力を、炭
酸ガスクラスレートの臨界分解点である特定温度および
圧力以下で、かつ、炭酸ガスの飽和圧力線とクラスレー
ト生成限界線で挟まれたクラスレート生成範囲に制御す
る制御手段（図示せず）を備えるとすると、さらに効率
的に蓄冷運転を行うことができる。このとき、蓄冷部１
内のＣＯ2 冷媒の温度および圧力の替わりに、１次冷凍
サイクルの低圧部の温度および圧力を用いることができ
る。
置が、蓄冷部１内のＣＯ2 冷媒の温度および圧力を、炭
酸ガスクラスレートの臨界分解点である特定温度および
圧力以下で、かつ、炭酸ガスの飽和圧力線とクラスレー
ト生成限界線で挟まれたクラスレート生成範囲に制御す
る制御手段（図示せず）を備えるとすると、さらに効率
的に蓄冷運転を行うことができる。このとき、蓄冷部１
内のＣＯ2 冷媒の温度および圧力の替わりに、１次冷凍
サイクルの低圧部の温度および圧力を用いることができ
る。
【００４０】ここで１次冷凍サイクルのＣＯ2 冷媒は、
２次冷凍サイクルのＣＯ2 冷媒を含む水と直接接触で熱
交換し、炭酸ガスクラスレートの臨界分解温度は０℃よ
りも高いため、冷熱を発生する１次冷凍サイクルの低圧
部の蒸発温度を炭酸ガスクラスレートの臨界分解温度近
くまで上昇させ、蓄冷運転時の圧縮機の圧縮エネルギー
を低減でき、蓄冷効率を高めて、地球温暖化防止に貢献
することができる。
２次冷凍サイクルのＣＯ2 冷媒を含む水と直接接触で熱
交換し、炭酸ガスクラスレートの臨界分解温度は０℃よ
りも高いため、冷熱を発生する１次冷凍サイクルの低圧
部の蒸発温度を炭酸ガスクラスレートの臨界分解温度近
くまで上昇させ、蓄冷運転時の圧縮機の圧縮エネルギー
を低減でき、蓄冷効率を高めて、地球温暖化防止に貢献
することができる。
【００４１】放冷運転時においては、蓄冷部１と直接接
続され、負荷１０とポンプ１１を介して結ぶ２次冷凍サ
イクル１２が、蓄冷部１に熱を伝えるために使われる。
水とクラスレートの２次冷媒は負荷１０に循環され、Ｃ
Ｏ2 冷媒のクラスレートは特定された臨界分解温度以上
に加温されて分解されて、液状態で蓄冷部１に帰還す
る。
続され、負荷１０とポンプ１１を介して結ぶ２次冷凍サ
イクル１２が、蓄冷部１に熱を伝えるために使われる。
水とクラスレートの２次冷媒は負荷１０に循環され、Ｃ
Ｏ2 冷媒のクラスレートは特定された臨界分解温度以上
に加温されて分解されて、液状態で蓄冷部１に帰還す
る。
【００４２】なお、放冷運転時においては、１次側のク
ラスレート生成速度と２次側の負荷要求能力が釣り合う
ならば、１次側の圧縮機２と２次側のポンプ１１の循環
速度をインバータにより調整する如く制御してもよいこ
とはもちろんのことである。
ラスレート生成速度と２次側の負荷要求能力が釣り合う
ならば、１次側の圧縮機２と２次側のポンプ１１の循環
速度をインバータにより調整する如く制御してもよいこ
とはもちろんのことである。
【００４３】また、凝縮器３の出口を複数に分岐して、
複数の絞り装置４を設けて、複数の蓄冷部１に配置され
た複数の噴霧ノズル５からＣＯ2 冷媒を導入できる構成
とし、複数の絞り装置４を開閉制御すれば、複数の蓄冷
部１のクラスレート生成による冷熱貯蔵のタイミングを
制御することが可能となる。また、２次冷凍サイクル側
においても、接続選択部により、いずれの蓄冷部１を用
いて放冷を行うかの選択が可能となる。
複数の絞り装置４を設けて、複数の蓄冷部１に配置され
た複数の噴霧ノズル５からＣＯ2 冷媒を導入できる構成
とし、複数の絞り装置４を開閉制御すれば、複数の蓄冷
部１のクラスレート生成による冷熱貯蔵のタイミングを
制御することが可能となる。また、２次冷凍サイクル側
においても、接続選択部により、いずれの蓄冷部１を用
いて放冷を行うかの選択が可能となる。
【００４４】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態における空調冷凍装置を示す構成図であ
る。
２の実施の形態における空調冷凍装置を示す構成図であ
る。
【００４５】第２の実施の形態における空調冷凍装置
は、１次冷凍サイクルが蓄冷部と間接的に接続されてい
る（１次冷凍サイクルの冷媒と２次冷凍サイクルの冷媒
とが直接接することなく熱交換する）例である。クラス
レートが生成貯蔵される蓄冷部１は、水で満たされてお
り、蓄冷槽として用いられる。ゲスト分子としては、Ｃ
Ｏ2 冷媒を含む。
は、１次冷凍サイクルが蓄冷部と間接的に接続されてい
る（１次冷凍サイクルの冷媒と２次冷凍サイクルの冷媒
とが直接接することなく熱交換する）例である。クラス
レートが生成貯蔵される蓄冷部１は、水で満たされてお
り、蓄冷槽として用いられる。ゲスト分子としては、Ｃ
Ｏ2 冷媒を含む。
【００４６】１次冷凍サイクルは、ゲスト分子としてＣ
Ｏ2 冷媒を含む蓄冷部１と間接的に接続されているた
め、１次冷凍サイクルの冷媒は、ＣＯ2 冷媒にこだわる
必要はない。蓄冷部１に間接的に接続された１次冷凍サ
イクルの冷媒として、ＨＣ冷媒またはアンモニア、また
はＨＣ冷媒およびアンモニアの混合冷媒を用いれば、物
質としての地球温暖化係数をほとんどなくすることがで
きるばかりでなく、１次冷凍サイクルの圧力を低減する
ことができる。このときＨＣ冷媒の強燃性やアンモニア
冷媒の毒性の欠点は、負荷側と切り離されているため、
大いに低減することができる。
Ｏ2 冷媒を含む蓄冷部１と間接的に接続されているた
め、１次冷凍サイクルの冷媒は、ＣＯ2 冷媒にこだわる
必要はない。蓄冷部１に間接的に接続された１次冷凍サ
イクルの冷媒として、ＨＣ冷媒またはアンモニア、また
はＨＣ冷媒およびアンモニアの混合冷媒を用いれば、物
質としての地球温暖化係数をほとんどなくすることがで
きるばかりでなく、１次冷凍サイクルの圧力を低減する
ことができる。このときＨＣ冷媒の強燃性やアンモニア
冷媒の毒性の欠点は、負荷側と切り離されているため、
大いに低減することができる。
【００４７】この空調冷凍装置の１次冷凍サイクルは、
圧縮機２、凝縮器３、絞り装置４、第１蒸発器１３、第
２蒸発器１４を基本構成要素としている。凝縮器３の出
口と、第２蒸発器１４の出口である圧縮機２の吸入ライ
ンは、熱交換器１５により熱交換されている。噴霧ノズ
ル５は、２次冷凍サイクル１２の帰還回路に配置され、
クラスレートが生成貯蔵される蓄冷部１と接続される。
２次冷凍サイクル１２の蓄冷部１に位置した噴霧ノズル
５の手前には膨張タンク１６が設けられ、その中には１
次冷凍サイクルの第１蒸発器１３が、蓄冷部１には第２
蒸発器１４が配置されている。
圧縮機２、凝縮器３、絞り装置４、第１蒸発器１３、第
２蒸発器１４を基本構成要素としている。凝縮器３の出
口と、第２蒸発器１４の出口である圧縮機２の吸入ライ
ンは、熱交換器１５により熱交換されている。噴霧ノズ
ル５は、２次冷凍サイクル１２の帰還回路に配置され、
クラスレートが生成貯蔵される蓄冷部１と接続される。
２次冷凍サイクル１２の蓄冷部１に位置した噴霧ノズル
５の手前には膨張タンク１６が設けられ、その中には１
次冷凍サイクルの第１蒸発器１３が、蓄冷部１には第２
蒸発器１４が配置されている。
【００４８】蓄冷運転時においては、１次冷凍サイクル
の第２蒸発器１４によって、蓄冷部１内の水は冷却され
る。熱は、０℃以上で、炭酸ガスクラスート生成の臨界
分解温度以下に到達するまで除去される。２次冷凍サイ
クル１２のゲスト分子溶液となるＣＯ2 冷媒を含む２次
冷媒は、膨張タンク１６内で１次冷凍サイクルの第１蒸
発器１３によって、蓄冷部１内のホスト溶液である水と
ほぼ同じ温度になるまで冷却される。ゲスト分子溶液
は、膨張タンク１６から導出されて、噴霧ノズル５を貫
通する。噴霧ノズル５は、超音波等を利用して、約１０
０ミクロンより小さい直径を有する粒子として、ゲスト
分子溶液を蓄冷部１内に導入するとしてもよい。
の第２蒸発器１４によって、蓄冷部１内の水は冷却され
る。熱は、０℃以上で、炭酸ガスクラスート生成の臨界
分解温度以下に到達するまで除去される。２次冷凍サイ
クル１２のゲスト分子溶液となるＣＯ2 冷媒を含む２次
冷媒は、膨張タンク１６内で１次冷凍サイクルの第１蒸
発器１３によって、蓄冷部１内のホスト溶液である水と
ほぼ同じ温度になるまで冷却される。ゲスト分子溶液
は、膨張タンク１６から導出されて、噴霧ノズル５を貫
通する。噴霧ノズル５は、超音波等を利用して、約１０
０ミクロンより小さい直径を有する粒子として、ゲスト
分子溶液を蓄冷部１内に導入するとしてもよい。
【００４９】ゲスト分子溶液の小滴は、水と混合して、
水に近い密度を有する雪状のフレークに似ている場合、
臨界分解温度以下に維持されているため、クラスレート
が生成される。クラスレート生成が完了するとき、蓄冷
部１はクラスレートとＣＯ2冷媒のガス冷媒と水のみと
なる。ＣＯ2 冷媒は、２次冷凍サイクルのクラスレート
のゲスト分子としてのみ機能する。
水に近い密度を有する雪状のフレークに似ている場合、
臨界分解温度以下に維持されているため、クラスレート
が生成される。クラスレート生成が完了するとき、蓄冷
部１はクラスレートとＣＯ2冷媒のガス冷媒と水のみと
なる。ＣＯ2 冷媒は、２次冷凍サイクルのクラスレート
のゲスト分子としてのみ機能する。
【００５０】ここで、本実施の形態における空調冷凍装
置が、蓄冷部１内のＣＯ2 冷媒の温度および圧力を、炭
酸ガスクラスレートの臨界分解点である特定温度および
圧力以下で、かつ、炭酸ガスの飽和圧力線とクラスレー
ト生成限界線で挟まれたクラスレート生成範囲に制御す
る制御手段（図示せず）を備えるとすると、さらに効率
的に蓄冷運転を行うことができる。
置が、蓄冷部１内のＣＯ2 冷媒の温度および圧力を、炭
酸ガスクラスレートの臨界分解点である特定温度および
圧力以下で、かつ、炭酸ガスの飽和圧力線とクラスレー
ト生成限界線で挟まれたクラスレート生成範囲に制御す
る制御手段（図示せず）を備えるとすると、さらに効率
的に蓄冷運転を行うことができる。
【００５１】ここで２次冷凍サイクルのＣＯ2 冷媒を含
む水は、１次冷凍サイクルと間接的に熱交換するが、炭
酸ガスクラスレートの臨界分解温度が０℃よりも高いた
め、冷熱を発生する１次冷凍サイクルの低圧部の蒸発温
度を氷蓄熱に比べて上昇させ、蓄冷運転時の圧縮機の圧
縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高めて、地球温暖
化防止に貢献することができる。
む水は、１次冷凍サイクルと間接的に熱交換するが、炭
酸ガスクラスレートの臨界分解温度が０℃よりも高いた
め、冷熱を発生する１次冷凍サイクルの低圧部の蒸発温
度を氷蓄熱に比べて上昇させ、蓄冷運転時の圧縮機の圧
縮エネルギーを低減でき、蓄冷効率を高めて、地球温暖
化防止に貢献することができる。
【００５２】放冷運転時においては、蓄冷部１と接続さ
れた負荷１０とポンプ１１を介して結ぶ２次冷凍サイク
ル１２が、蓄冷部１に熱を伝えるために使われる。水と
クラスレートの２次冷媒は負荷１０に循環され、ＣＯ2
冷媒のクラスレートは特定された臨界分解温度以上に加
温されて分解されて、液状態で蓄冷部１に帰還する。
れた負荷１０とポンプ１１を介して結ぶ２次冷凍サイク
ル１２が、蓄冷部１に熱を伝えるために使われる。水と
クラスレートの２次冷媒は負荷１０に循環され、ＣＯ2
冷媒のクラスレートは特定された臨界分解温度以上に加
温されて分解されて、液状態で蓄冷部１に帰還する。
【００５３】膨張タンク１６は、２次冷凍サイクルを循
環するクラスレートが分解するときに生じるＣＯ2 冷媒
のガス冷媒による圧力上昇を抑制するためのものであ
る。膨張タンク１６中に設けられた１次冷凍サイクルの
第１蒸発器１３は、圧力上昇を低減するとともに、クラ
スレートの生成を容易とするためのものである。したが
って膨張タンク１６は、第１の実施の形態における空調
冷凍装置において用いてもよいことは、もちろんのこと
である。
環するクラスレートが分解するときに生じるＣＯ2 冷媒
のガス冷媒による圧力上昇を抑制するためのものであ
る。膨張タンク１６中に設けられた１次冷凍サイクルの
第１蒸発器１３は、圧力上昇を低減するとともに、クラ
スレートの生成を容易とするためのものである。したが
って膨張タンク１６は、第１の実施の形態における空調
冷凍装置において用いてもよいことは、もちろんのこと
である。
【００５４】第１の実施の形態において説明した、放冷
運転時の１次側の圧縮機２と２次側のポンプ１１の協調
制御や、複数の蓄冷部１による冷熱貯蔵のタイミング制
御が、第２の実施の形態においても可能となることは、
もちろんのことである。
運転時の１次側の圧縮機２と２次側のポンプ１１の協調
制御や、複数の蓄冷部１による冷熱貯蔵のタイミング制
御が、第２の実施の形態においても可能となることは、
もちろんのことである。
【００５５】また蓄冷部１に間接的に接続された１次冷
凍サイクルの冷媒として、ＣＯ2 冷媒やアンモニアを用
いるときには、微量の水分と反応して、金属表面を腐食
する可能性がある。したがって本実施の形態における空
調冷凍装置では、１次冷凍サイクルの凝縮器３の出口
に、微量の水分を吸着するためのドライヤ９を配置し、
吸着効率を向上させる如く工夫している。
凍サイクルの冷媒として、ＣＯ2 冷媒やアンモニアを用
いるときには、微量の水分と反応して、金属表面を腐食
する可能性がある。したがって本実施の形態における空
調冷凍装置では、１次冷凍サイクルの凝縮器３の出口
に、微量の水分を吸着するためのドライヤ９を配置し、
吸着効率を向上させる如く工夫している。
【００５６】さらに１次冷凍サイクルの圧縮エネルギー
を低減させる工夫として、凝縮器３の出口と、２次冷凍
サイクル１２の蓄冷部１に配置された第２蒸発器１４の
出口である圧縮機２の吸入ラインは、熱交換器１５によ
り熱交換され、凝縮器３の出口が容易に過冷却されるよ
うに構成されている。これによって、１次冷凍サイクル
の高圧を低下させるとともに、凝縮器３出口のドライヤ
９に確実に液冷媒を供給して、吸着効率を向上させるこ
とができる。
を低減させる工夫として、凝縮器３の出口と、２次冷凍
サイクル１２の蓄冷部１に配置された第２蒸発器１４の
出口である圧縮機２の吸入ラインは、熱交換器１５によ
り熱交換され、凝縮器３の出口が容易に過冷却されるよ
うに構成されている。これによって、１次冷凍サイクル
の高圧を低下させるとともに、凝縮器３出口のドライヤ
９に確実に液冷媒を供給して、吸着効率を向上させるこ
とができる。
【００５７】本実施の形態において説明した、ドライヤ
９の配置位置や、１次冷凍サイクルでのサイクル内熱交
換が、第１の実施の形態においても可能となることは、
もちろんのことである。
９の配置位置や、１次冷凍サイクルでのサイクル内熱交
換が、第１の実施の形態においても可能となることは、
もちろんのことである。
【００５８】また、ＣＯ2 冷媒のクラスレート生成によ
る冷熱貯蔵時には発熱、クラスレート分解時には吸熱作
用が起こるため、複数の蓄冷部１を設けて、互いに熱交
換できるようにして、冷熱貯蔵と分解時の熱回収を、複
数の蓄冷部１間で行わせるようにしてもよい。
る冷熱貯蔵時には発熱、クラスレート分解時には吸熱作
用が起こるため、複数の蓄冷部１を設けて、互いに熱交
換できるようにして、冷熱貯蔵と分解時の熱回収を、複
数の蓄冷部１間で行わせるようにしてもよい。
【００５９】さらに、上述した第１または第２の実施の
形態における空調冷凍装置に、第１冷凍サイクル中の四
方弁や蓄冷部１中の間接熱交換器を設けて、四方弁の切
換による加熱運転時には間接熱交換器により暖房や加温
用の蓄熱を行わせるとしてもよい。
形態における空調冷凍装置に、第１冷凍サイクル中の四
方弁や蓄冷部１中の間接熱交換器を設けて、四方弁の切
換による加熱運転時には間接熱交換器により暖房や加温
用の蓄熱を行わせるとしてもよい。
【００６０】また、上述した第１および第２の実施の形
態における空調冷凍装置については、本発明の２次冷凍
サイクルを備えるものであるとして説明したが、これに
限るものではなく、少なくとも本発明の１次冷凍サイク
ルと蓄冷部とを備え、前記蓄冷部に蓄冷した冷熱を別の
手段により利用するものであってもよい。
態における空調冷凍装置については、本発明の２次冷凍
サイクルを備えるものであるとして説明したが、これに
限るものではなく、少なくとも本発明の１次冷凍サイク
ルと蓄冷部とを備え、前記蓄冷部に蓄冷した冷熱を別の
手段により利用するものであってもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、液化された炭酸ガスと水の混合媒体を２次冷
凍サイクルの媒体として用いることによって、２次冷凍
サイクルのポンプ動力を低減でき、ホスト溶液として水
を含み、ゲスト分子として炭酸ガスを含むクラスレート
生成媒体を、蓄冷用の媒体として用いることによって、
効率よく蓄冷および放冷が行える空調冷凍装置を提供す
ることができる。
本発明は、液化された炭酸ガスと水の混合媒体を２次冷
凍サイクルの媒体として用いることによって、２次冷凍
サイクルのポンプ動力を低減でき、ホスト溶液として水
を含み、ゲスト分子として炭酸ガスを含むクラスレート
生成媒体を、蓄冷用の媒体として用いることによって、
効率よく蓄冷および放冷が行える空調冷凍装置を提供す
ることができる。
【図１】ＣＯ2 冷媒のクラスレート生成条件を示す座標
図である。
図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における空調冷凍装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における空調冷凍装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
１ 蓄冷部 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 絞り装置 ５ 噴霧ノズル ６ 整流器 ７ アキュームレータ ８ 油分離器 ９ ドライヤ １０ 負荷 １１ ポンプ １２ ２次冷凍サイクル １３ 第１蒸発器 １４ 第２蒸発器 １５ 熱交換器 １６ 膨張タンク
フロントページの続き (72)発明者 岡座 典穂 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも圧縮機、凝縮器および絞り装
置を有する１次冷凍サイクルと、炭酸ガスと水を媒体と
して蓄冷を行う蓄冷部とを備え、前記蓄冷部は、前記１
次冷凍サイクルに直接接続されている、または、前記媒
体と前記１次冷凍サイクルの冷媒とが直接接することな
く熱交換をするように、前記１次冷凍サイクルに接続さ
れていることを特徴とする空調冷凍装置。 - 【請求項２】 前記１次冷凍サイクルの冷媒は、前記蓄
冷部が前記１次冷凍サイクルに直接接続されている場合
は、炭酸ガスであり、前記蓄冷部が、前記媒体と前記１
次冷凍サイクルの冷媒とが直接接することなく熱交換を
するように、前記１次冷凍サイクルに接続されている場
合は、ＨＣ冷媒および／またはアンモニアであることを
特徴とする請求項１に記載の空調冷凍装置。 - 【請求項３】 前記蓄冷部内の前記媒体の温度および圧
力を、前記炭酸ガスのクラスレートの臨界分解点である
特定温度および圧力以下で、かつ、前記炭酸ガスの飽和
圧力線とクラスレート生成限界線で挟まれたクラスレー
ト生成範囲に制御する制御手段とを備えることを特徴と
する請求項１または２に記載の空調冷凍装置。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記蓄冷部が前記１次
冷凍サイクルに直接接続されている場合は、前記蓄冷部
内の前記媒体の温度および圧力として、前記１次冷凍サ
イクルの低圧部の温度および圧力を用いることを特徴と
する請求項３に記載の空調冷凍装置。 - 【請求項５】 前記１次冷凍サイクルは、前記１次冷凍
サイクル中に、ドライヤを有することを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の空調冷凍装置。 - 【請求項６】 前記媒体を冷媒とし、少なくとも、放冷
を行う負荷およびその負荷へ前記媒体を搬送するための
ポンプを有し、前記蓄冷部、前記負荷および前記ポンプ
によって冷凍サイクルを構成する２次冷凍サイクルを備
えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
空調冷凍装置。 - 【請求項７】 前記２次冷凍サイクルは、前記蓄冷部の
上流側に膨張タンクを有することを特徴とする請求項６
に記載の空調冷凍装置。 - 【請求項８】 前記１次冷凍サイクルは、凝縮器の出口
側ラインと前記圧縮機の吸入ラインとの熱交換を行う熱
交換手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいず
れかに記載の空調冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157557A JPH11351774A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 空調冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157557A JPH11351774A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 空調冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351774A true JPH11351774A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15652295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10157557A Withdrawn JPH11351774A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 空調冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11351774A (ja) |
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