JP2003139357A - Cooling and refrigerating system - Google Patents
Cooling and refrigerating systemInfo
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- JP2003139357A JP2003139357A JP2001335515A JP2001335515A JP2003139357A JP 2003139357 A JP2003139357 A JP 2003139357A JP 2001335515 A JP2001335515 A JP 2001335515A JP 2001335515 A JP2001335515 A JP 2001335515A JP 2003139357 A JP2003139357 A JP 2003139357A
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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
- 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
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビル等の空
調装置として用いられて好適な冷房・冷凍システムに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling / refrigerating system suitable for use as an air conditioner for, for example, a building.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、冷房・冷凍システムにおける冷凍
サイクルは、このサイクルにおける除熱源として、氷を
除熱源としたものが知られている。これは、一般的に氷
蓄熱型空調装置などをいうものであり、夜間の電力を用
いて蓄熱槽（容器）内の水を凍らせる蓄熱運転を行い、
昼間はその氷の冷熱エネルギーを用いて冷房運転を行う
ように構成されている。また、一般的な空調装置におけ
る除熱源は外気であって、凝縮器を流れる冷媒の熱が外
気に奪われることによって、冷凍サイクルが構成されて
冷房等の運転が可能とされている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a refrigeration cycle of a cooling / refrigerating system, a heat removal source using ice is known as a heat removal source in this cycle. This generally refers to an ice heat storage type air conditioner, etc., and performs a heat storage operation of freezing the water in the heat storage tank (container) using electric power at night,
In the daytime, the cooling energy of the ice is used to perform the cooling operation. Further, the heat removal source in a general air conditioner is the outside air, and the heat of the refrigerant flowing through the condenser is removed to the outside air, thereby forming a refrigeration cycle and enabling operations such as cooling.
【０００３】氷蓄熱型空調装置について詳しく説明す
る。蓄熱槽に溜められた水は、冷凍サイクルをなす熱交
換器によって熱が奪われて氷となる。ここでいう熱交換
器とは、例えば伝熱管とされた蓄熱熱交換器であって、
蓄熱槽内に収容されてこの内部に冷凍サイクルを循環す
る冷媒が流動している。冷媒は、夜間電力における圧縮
機等の駆動によって冷凍サイクル内を循環し、伝熱管に
おいて水と冷媒との間の熱交換が行われる。すると、蓄
熱槽内の水から熱が奪われることになり、次第に氷が生
成されて蓄熱槽内は水と氷とが混在した状態になる。The ice heat storage type air conditioner will be described in detail. The water stored in the heat storage tank is deprived of heat by the heat exchanger forming the refrigeration cycle to become ice. The heat exchanger here is a heat storage heat exchanger such as a heat transfer tube,
Refrigerant that is contained in the heat storage tank and circulates in the refrigeration cycle flows inside the heat storage tank. The refrigerant circulates in the refrigeration cycle by driving a compressor or the like at night power, and heat is exchanged between the water and the refrigerant in the heat transfer tube. Then, heat is taken from the water in the heat storage tank, and ice is gradually generated, and water and ice are mixed in the heat storage tank.
【０００４】氷蓄熱型空調装置における冷房運転を行う
場合には、蓄熱槽内に溜まった氷と水との冷熱エネルギ
ーが利用されて冷房運転がなされる。つまり、蓄熱槽内
に氷と水とが混在している状態では、蓄熱槽内は０℃の
状態が保たれたまま、この潜熱が伝熱管とされた蓄熱熱
交換器を介して冷媒に伝熱し、室内用熱交換器に冷媒が
流過する。すると、対象空間となる室内の空気が冷却さ
れ、これによって冷房運転が行われることとなる。When performing the cooling operation in the ice storage type air conditioner, the cooling operation is performed by utilizing the cooling energy of the ice and water accumulated in the heat storage tank. That is, in a state where ice and water are mixed in the heat storage tank, this latent heat is transferred to the refrigerant through the heat storage heat exchanger, which is a heat transfer tube, while the temperature inside the heat storage tank is kept at 0 ° C. It heats up and the refrigerant flows through the indoor heat exchanger. Then, the air in the room, which is the target space, is cooled, whereby the cooling operation is performed.
【０００５】氷と水とが混在する状態での潜熱は１ｇ当
たり８０ｃａｌであり、蓄熱槽の容量に合わせてこれを
等倍した潜熱が冷凍サイクルの除熱源として利用されて
氷蓄熱型空調装置の冷房運転がなされる。もちろん、氷
が溶解して水となった場合においても、十分な冷熱エネ
ルギーを保存している低温な水であれば、この水の冷熱
エネルギーが利用されて冷房運転を行う場合もある。The latent heat in a state in which ice and water are mixed is 80 cal per 1 g, and the latent heat obtained by equalizing the latent heat in accordance with the capacity of the heat storage tank is used as a heat removal source for the refrigeration cycle and used in the ice storage type air conditioner. Cooling operation is performed. Of course, even when the ice melts to become water, if the temperature of the water is low enough to store sufficient cooling energy, the cooling energy of this water may be used to perform the cooling operation.
【０００６】さて、上記説明した氷蓄熱型空調装置にお
いては、氷と水との２相流体の潜熱あるいは水の冷熱エ
ネルギーを用いて冷房運転を行うことを説明したが、よ
り好ましくは、潜熱または冷熱エネルギーをより多く有
する物質を用いることが望ましい。なぜなら、高い冷房
・冷凍能力を確保することができ、さらには長時間にわ
たって冷房運転が可能となるからである。In the ice heat storage type air conditioner described above, the cooling operation is performed using the latent heat of the two-phase fluid of ice and water or the cooling energy of water, but more preferably, the latent heat or It is desirable to use a material that has more cold energy. This is because a high cooling / freezing capacity can be secured, and further, a cooling operation can be performed for a long time.
【０００７】近年、水とガスとを反応させてハイドレー
ト化する手法が盛んに研究されている。ハイドレート化
するガスは、主にメタンを主成分とした天然ガスや、二
酸化炭素等が挙げられる。天然ガスについて説明する
と、これをハイドレート化することで、この天然ガスは
気体状態と比較して約１／１７０の体積とすることがで
き、天然ガスの輸送時における有効な手段となる。さら
に、この天然ガスハイドレートは、比較的容易に得られ
る温度・圧力条件下において製造・貯蔵することが可能
である。[0007] In recent years, methods for reacting water and gas to form a hydrate have been actively studied. Examples of the gas to be hydrated include natural gas mainly containing methane and carbon dioxide. Explaining natural gas, by hydrating the natural gas, the natural gas can have a volume of about 1/170 as compared with the gas state, which is an effective means for transporting the natural gas. Furthermore, this natural gas hydrate can be manufactured and stored under temperature and pressure conditions that are relatively easy to obtain.
【０００８】ハイドレート化した二酸化炭素や天然ガス
を気化させるには、貯蔵している容器内を減圧させるこ
とや、熱を加えることで容易に気化させることができ
る。しかしながら、この炭酸ガスハイドレートや天然ガ
スハイドレートには多くの冷熱エネルギーが含まれてお
り、この冷熱エネルギーを有効に活用することが求めら
れている。To vaporize the hydrated carbon dioxide or natural gas, it is possible to easily vaporize it by depressurizing the inside of the container in which it is stored or by applying heat. However, this carbon dioxide gas hydrate and natural gas hydrate contain a lot of cold heat energy, and it is required to effectively utilize this cold heat energy.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、生成されるハイドレートの冷
熱エネルギーを有効利用して、冷却能力の向上及び効率
向上がなされた冷房・冷凍システムを提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and utilizes the cold energy of the produced hydrate effectively to improve cooling capacity and efficiency. It is intended to provide a refrigeration system.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用する。請求項１に記載の
発明は、冷凍サイクルにおける除熱源が、ガスと水とを
反応させて生成されたハイドレートとされていることを
特徴とする。The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. The invention according to claim 1 is characterized in that the heat removal source in the refrigeration cycle is a hydrate produced by reacting gas and water.
【００１１】冷房・冷凍システムでは、冷凍サイクル内
に除熱源が必要であり、冷凍サイクル内を循環する冷媒
が用いられて冷凍サイクルで発生した熱が除熱源に放出
される。つまり、冷媒と除熱源との間で熱交換が行われ
る。そして、この除熱源としてハイドレートが利用され
ることになる。In the cooling / refrigeration system, a heat removal source is required in the refrigeration cycle, and the refrigerant circulating in the refrigeration cycle is used to release the heat generated in the refrigeration cycle to the heat removal source. That is, heat exchange is performed between the refrigerant and the heat removal source. Then, a hydrate is used as this heat removal source.
【００１２】ハイドレートは、包接化合物（クラスレー
ト化合物）の一種であって、複数の水分子（Ｈ2Ｏ）に
より形成された立体かご型の包接格子（クラスレート）
の中に、ガスの各成分を構成する分子、例えばメタン
（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、
プロパン（Ｃ3Ｈ8）等が入り込み包接された結晶構造を
なすものである。これによって、ガスが緊密充填された
固体が生成される。A hydrate is a kind of clathrate compound, and is a three-dimensional cage clathrate lattice (clathrate) formed by a plurality of water molecules (H 2 O).
Inside each of the molecules that make up each component of the gas, such as methane (CH 4 ), carbon dioxide (CO 2 ), ethane (C 2 H 6 ),
It has a crystal structure in which propane (C 3 H 8 ) or the like is included and clathrated. This produces a solid that is tightly packed with gas.
【００１３】このようなハイドレートは、多くの冷熱エ
ネルギーを蓄えているとともに、気化する際における潜
熱を、水の固体状態である氷よりも多く有していること
が多い。従って、冷熱エネルギーや潜熱が蓄えられたハ
イドレートによって冷凍サイクルの除熱源が賄われ、例
えば、空調装置、冷凍装置等に使用することが可能とな
る。In many cases, such a hydrate stores a large amount of cold heat energy and has more latent heat in vaporization than ice, which is a solid state of water. Therefore, the heat source of the refrigeration cycle is covered by the hydrate in which cold energy and latent heat are stored, and can be used for, for example, an air conditioner, a refrigerating device, or the like.
【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
冷房・冷凍システムにおいて、冷凍サイクルにおける除
熱源が、前記ハイドレートの脱水時に生じる水とされて
いることを特徴とする。The invention according to a second aspect is characterized in that, in the cooling / refrigerating system according to the first aspect, the heat removal source in the refrigeration cycle is water generated during dehydration of the hydrate.
【００１５】ハイドレートは、水和物が安定に存在し得
る条件として低温状態が維持されており、水が混在する
スラリー状である。この水は、ハイドレート化する際に
混在した未反応の水であって、低温状態のまま脱水時に
おいて除去される場合が一般的である。従って、冷房・
冷凍システムの冷凍サイクルにおいて、この低温の水が
除熱源としてハイドレートとともに使用されることにな
り、水と冷媒との間で熱交換が行われる。これによっ
て、冷媒にはこの水の冷熱エネルギーが伝熱、つまり冷
媒の熱が水に奪われることになり、この冷媒が冷凍サイ
クルを循環することによって冷房・冷凍システムの動作
が可能となる。The hydrate is in the form of a slurry in which water is mixed, in which the hydrate is maintained at a low temperature as a condition under which the hydrate can stably exist. This water is unreacted water mixed during hydration, and is generally removed during dehydration in a low temperature state. Therefore, cooling
In the refrigeration cycle of the refrigeration system, this low-temperature water is used as a heat removal source together with the hydrate, and heat is exchanged between the water and the refrigerant. As a result, the cooling energy of this water is transferred to the refrigerant, that is, the heat of the refrigerant is taken away by the water, and the cooling / circulating system can be operated by circulating this refrigerant in the refrigeration cycle.
【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２記載の冷房・冷凍システムにおいて、前記ハイ
ドレートが、炭素ガスハイドレートとされていることを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the cooling / refrigerating system according to the first or second aspect, the hydrate is a carbon gas hydrate.
【００１７】炭素ガスハイドレートが冷凍サイクルにお
ける除熱源となり、冷凍サイクルを循環する冷媒との間
で熱交換を行うことになる。炭酸ガスハイドレートに生
成される大気中でガス状態の二酸化炭素は、他の物質と
反応しにくく安定した物質であり、ハイドレート化しや
すい利点がある。また、二酸化炭素は反応させる水との
密度差が無論大きいので、炭酸ガスハイドレートの生成
後に液体と気体とに分解することが容易な利点がある。The carbon gas hydrate serves as a heat removal source in the refrigeration cycle and exchanges heat with the refrigerant circulating in the refrigeration cycle. Carbon dioxide in a gas state generated in carbon dioxide hydrate in the atmosphere is a stable substance that does not easily react with other substances, and has an advantage of being easily hydrated. Further, carbon dioxide has a large difference in density with water to be reacted, and therefore, there is an advantage that it is easy to decompose into a liquid and a gas after the carbon dioxide hydrate is generated.
【００１８】生成された炭酸ガスハイドレートを液体と
気体とに分解する場合には、容器内のガスを抜くことで
減圧していけば、分解しながら潜熱を吸収することがで
きる。従って、この潜熱あるいは分解した水の冷熱エネ
ルギーを冷媒に伝熱させることで冷房・冷凍システムの
動作を促すことが可能となる。When the produced carbon dioxide hydrate is decomposed into a liquid and a gas, the latent heat can be absorbed while decomposing by decompressing the gas in the container to reduce the pressure. Therefore, it is possible to accelerate the operation of the cooling / refrigeration system by transferring the latent heat or the cold energy of decomposed water to the refrigerant.
【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求
項３のいずれかに記載の冷房・冷凍システムにおいて、
前記ハイドレートを貯蔵する容器を備え、前記水と前記
ガスとを混合させて前記容器内に吹き込む混合吹込手段
が設けられていることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the cooling / refrigerating system according to any one of the first to third aspects,
A container for storing the hydrate is provided, and a mixing and blowing unit for mixing the water and the gas and blowing the mixture into the container is provided.
【００２０】このような構成とすることで、ガスと水と
は混合吹込手段にて微粒化して混合され、これによるハ
イドレート化が進んだ状態で容器内に吹き込まれる。そ
して、容器内には混合吹込手段によって反応したハイド
レートが生成されることとなる。この混合吹込手段は、
それぞれの流量を調整して混合させることが望ましく、
流量調整弁等を設けることとしてもよい。そして、生成
されたハイドレートの冷熱エネルギーが冷凍サイクルの
除熱源として利用され、冷媒と除熱源との間で熱交換が
行われて冷房・冷凍システムの動作が促されることにな
る。With such a structure, the gas and water are atomized and mixed by the mixing and blowing means, and the gas and water are blown into the container in a state where the hydrate is advanced. Then, the hydrate reacted by the mixing and blowing means is generated in the container. This mixing blowing means,
It is desirable to adjust and mix each flow rate,
A flow rate adjusting valve or the like may be provided. Then, the generated cold energy of the hydrate is used as a heat removal source of the refrigeration cycle, heat is exchanged between the refrigerant and the heat removal source, and the operation of the cooling / refrigeration system is promoted.
【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項４記載の
冷房・冷凍システムにおいて、前記ガスを前記水と混合
させることなく単独で前記容器内に吹き出すガス吹出手
段が、前記混合吹込手段の近傍に設けられていることを
特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the cooling / refrigerating system according to the fourth aspect, the gas blowing means that blows the gas into the container alone without mixing the gas with the water is the mixing blowing means. It is characterized in that it is provided in the vicinity.
【００２２】このような構成とすることで、混合吹込手
段の近傍に設けられたガス吹出手段から容器内に向かっ
てハイドレート化するガスが吹き出され、容器内は吹き
出されたガスの雰囲気とされる。さらに、混合吹込手段
から吹き出されるガスと水とが混合された流体は、ガス
吹出手段から吹き出されるガスに撹拌されることにな
り、気液接触面積の増加につながる。また、ガス吹出手
段の吹き出し方向によって、混合されながら反応して生
成されるハイドレートの落下方向を導くことにもなる。
このことにより、冷房・冷凍システムにおける除熱源と
されたハイドレートが容器内に確実に生成されることと
なり、冷房・冷凍システムの動作が促されることにな
る。With such a structure, the gas to be hydrated is blown into the container from the gas blowing means provided in the vicinity of the mixing and blowing means, and the inside of the container is made to have an atmosphere of the blown gas. It Further, the fluid in which the gas blown out from the mixing blow-in means and the water are mixed is agitated by the gas blown out from the gas blow-out means, leading to an increase in the gas-liquid contact area. Further, depending on the blowing direction of the gas blowing means, the falling direction of the hydrate produced by the reaction while being mixed can be guided.
As a result, the hydrate used as the heat removal source in the cooling / refrigerating system is reliably generated in the container, and the operation of the cooling / refrigerating system is promoted.
【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
冷房・冷凍システムにおいて、前記ガス吹出手段に供給
すべき前記ガスを断熱圧縮する圧縮タービンと、断熱圧
縮された前記ガスを断熱膨張させる膨張タービンと、前
記圧縮タービンと前記膨張タービンとを軸を介して連結
し該軸を駆動するモータと、前記圧縮タービンにより断
熱圧縮された前記ガスを冷却するガス冷却器とを有する
マイクロコンプレッサ／タービン装置を備え、該マイク
ロコンプレッサ／タービン装置によって冷却された前記
ガスを、前記ガス吹出手段を介して前記容器内に吹き出
すことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the cooling / refrigerating system according to the fifth aspect, a compression turbine for adiabatically compressing the gas to be supplied to the gas blowing means, and an adiabatic expansion of the adiabatic compressed gas. A microcompressor having an expansion turbine for driving the motor, a motor connecting the compression turbine and the expansion turbine via a shaft to drive the shaft, and a gas cooler for cooling the gas adiabatically compressed by the compression turbine. A turbine device is provided, and the gas cooled by the microcompressor / turbine device is blown into the container via the gas blowing means.
【００２４】マイクロコンプレッサ／タービン装置に流
入するガスは、一旦圧縮タービンに入ってこの圧縮作用
によって断熱圧縮されて高温高圧状態となる。そして、
この断熱圧縮されたガスは、ガス冷却器を通過すること
によって冷却され、その後に膨張タービンに入って断熱
膨張がなされる。これによって、ガスは低温状態とな
り、ガス吹出手段から容器内に向かって吹き出されるこ
ととなる。圧縮タービンと膨張タービンとは、軸を介し
て連結され、モータが軸を回転させることによって各タ
ービンにおける断熱圧縮と断熱膨張とのそれぞれの動作
が同時に行われる。The gas flowing into the micro-compressor / turbine device once enters the compression turbine and is adiabatically compressed by this compression action to be in a high temperature and high pressure state. And
This adiabatic compressed gas is cooled by passing through a gas cooler and then enters the expansion turbine for adiabatic expansion. As a result, the gas has a low temperature and is blown out from the gas blowing means into the container. The compression turbine and the expansion turbine are connected via a shaft, and when the motor rotates the shaft, the adiabatic compression and the adiabatic expansion in each turbine are simultaneously performed.
【００２５】このように、マイクロコンプレッサ／ター
ビン装置によって低温なガスが生成され、ガス吹出手段
からこのガスが吹き出されることで、ハイドレート化を
さらに促すことになる。そして、容器内には冷熱エネル
ギーを蓄えたハイドレートが生成され、このハイドレー
トが冷凍サイクルの除熱源となるので、冷房・冷凍シス
テムの動作が促されることになる。As described above, the low temperature gas is generated by the microcompressor / turbine device, and the gas is blown out from the gas blowing means, thereby further promoting the hydration. Then, a hydrate that stores cold energy is generated in the container, and this hydrate serves as a heat removal source of the refrigeration cycle, so that the operation of the cooling / refrigeration system is promoted.
【００２６】請求項７に記載の発明は、請求項６記載の
冷房・冷凍システムにおいて、前記ガス冷却器は、前記
圧縮タービンによって断熱圧縮された前記ガスと、前記
容器内から流出する前記ガスとの間で熱交換を行わせる
ことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the cooling / refrigerating system according to the sixth aspect, the gas cooler includes the gas adiabatically compressed by the compression turbine and the gas flowing out of the container. It is characterized in that heat is exchanged between them.
【００２７】このような構成としたことで、マイクロコ
ンプレッサ／タービン装置の一構成要素であるガス冷却
器は、ここを通過する圧縮タービンからの高温高圧なガ
スと容器内のガスとの間で熱交換を行うこととなる。容
器内のガスは、ガス吹出手段から低温状態で吹き出され
るガスであり、このガスが圧縮タービンから導かれた高
温高圧なガスの熱を奪うことになる。ガス冷却器を通過
した容器から導かれたガスは、再度圧縮タービンに導い
て循環させることが望ましい。以上のように構成するこ
とによって、容器内のガスの冷熱エネルギーを有効に活
用して除熱源となるハイドレートを適切に生成すること
を可能としている。With this structure, the gas cooler, which is a component of the micro-compressor / turbine device, can generate heat between the high-temperature and high-pressure gas from the compression turbine passing therethrough and the gas in the container. It will be exchanged. The gas in the container is the gas blown out from the gas blowing means in a low temperature state, and this gas takes away the heat of the high temperature and high pressure gas introduced from the compression turbine. It is desirable that the gas introduced from the container that has passed through the gas cooler is again introduced to the compression turbine for circulation. With the above configuration, it is possible to effectively utilize the cold energy of the gas in the container and appropriately generate a hydrate that serves as a heat removal source.
【００２８】請求項８に記載の発明は、請求項６または
請求項７記載の冷房・冷凍システムにおいて、前記混合
吹込手段が、前記マイクロコンプレッサ／タービン装置
内を流動する前記ガスの一部を導いて前記容器内に吹き
込むことを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the cooling / refrigerating system according to the sixth or seventh aspect, the mixing and blowing means guides a part of the gas flowing in the microcompressor / turbine device. And is blown into the container.
【００２９】このような構成としたことで、マイクロコ
ンプレッサ／タービン装置での冷却過程におけるガスの
一部が混合吹込手段に導かれ、混合吸込手段においてガ
スと水とが混合される。そして、混合吸込手段から容器
内に向かって吹き込まれる。これによって、ハイドレー
ト化するガスを供給源から混合吸込手段に直接に導かず
に、ハイドレート化しやすい状態で送ることになり、ガ
スの有効的な循環経路を構成することとなる。With such a structure, part of the gas in the cooling process in the micro-compressor / turbine device is guided to the mixing and blowing means, and the gas and water are mixed in the mixing and sucking means. Then, the mixture is blown into the container from the suction means. As a result, the gas to be hydrated is not directly guided from the supply source to the mixing / suction unit but is sent in a state in which it is easily hydrated, and an effective gas circulation path is constituted.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本実施形態におけ
る冷房・冷凍システム１の構成を説明する概略構成図で
ある。また、図２は混合ノズル２０（混合吹込手段）の
構造を説明する断面図である。なお、この冷房・冷凍シ
ステム１は、ハイドレートの生成及び貯蔵機能を含んで
構成されるものである。また、ハイドレート化するガス
として、二酸化炭素（ＣＯ2）を例に挙げて説明し、生
成されたハイドレートは炭酸ガスハイドレートまたはＣ
Ｏ2ハイドレートをいうものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of a cooling / refrigeration system 1 according to this embodiment. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the structure of the mixing nozzle 20 (mixing blowing means). The cooling / refrigerating system 1 includes a hydrate generating and storing function. Further, carbon dioxide (CO 2 ) is taken as an example of the gas to be hydrated, and the generated hydrate is carbon dioxide gas hydrate or C 2.
It means O 2 hydrate.
【００３１】ところで、二酸化炭素は、各種あるガスの
中で最も安全で無害なものであり、この二酸化炭素すべ
てがハイドレート化すれば水１ｍ3当たり１３９０００
ｋｃａｌの熱を蓄えることができる。しかしながら、生
成される炭酸ガスハイドレートに流動性をもたせる必要
があるので、すべてをハイドレート化することはできな
い。よって、例えばこの１０％程度をハイドレート化す
ることが望ましい。この場合、炭素ガスハイドレートが
蓄える熱は、１３９００ｋｃａｌ／ｍ3程度が期待でき
る。By the way, carbon dioxide is the safest and harmless of various gases, and if all the carbon dioxide is hydrated, 139000 per 1 m 3 of water.
It can store heat of kcal. However, since it is necessary to make the generated carbon dioxide hydrate have fluidity, it is not possible to make everything hydrate. Therefore, for example, it is desirable to hydrate about 10%. In this case, the heat accumulated by the carbon gas hydrate can be expected to be about 13,900 kcal / m 3 .
【００３２】氷と水とが混合された同じ大きさの流体の
潜熱は、同様に流動性を考慮して氷の含有率を１０％と
すると、８０００ｋｃａｌ／ｍ3である。従って、炭素
ガスハイドレートの蓄熱は、水と氷との混合状態の潜熱
よりも高いので、除熱源として有効に活用することが可
能である。The latent heat of a fluid of the same size in which ice and water are mixed is 8000 kcal / m 3 when the ice content is 10% in consideration of fluidity. Therefore, since the heat storage of carbon gas hydrate is higher than the latent heat of the mixed state of water and ice, it can be effectively used as a heat removal source.
【００３３】さて、図において、符号２は生成貯蔵タン
ク（容器）、１０はマイクロコンプレッサ／タービン装
置、２０は混合ノズル、３１は室内ユニット、３３は空
調ダクトを示している。また図２に示す符号２０ａは流
路とされた混合部、２０ｂは水流路、２０ｃは複数のノ
ズル孔を示している。In the figure, reference numeral 2 is a production storage tank (container), 10 is a micro compressor / turbine device, 20 is a mixing nozzle, 31 is an indoor unit, and 33 is an air conditioning duct. In addition, reference numeral 20a shown in FIG. 2 indicates a mixing section which is a flow path, 20b indicates a water flow path, and 20c indicates a plurality of nozzle holes.
【００３４】生成貯蔵タンク２は、上中下の３分割構成
とされ、上段にはＣＯ2タンク３、中段には炭酸ガスハ
イドレートを生成する生成室４（容器）、下段には炭酸
ガスハイドレートから分離した低温な水が溜められる水
タンク５が形成されている。The production / storage tank 2 is divided into upper, middle and lower parts. The CO 2 tank 3 is in the upper stage, the production chamber 4 (container) for producing carbon dioxide hydrate is in the middle stage, and the carbon dioxide hydrate is in the lower stage. A water tank 5 is formed in which low-temperature water separated from the rate is stored.
【００３５】混合ノズル２０は、生成室４の一壁面に差
し込まれるように取り付けられており、この混合ノズル
２０の先端部には図２に示すような複数のノズル孔２０
ｃが形成されている。ノズル孔２０ｃは、二酸化炭素と
水とが混合される混合部２０ａとつながって形成されて
いる。そして、この混合部２０ａでの流れ方向に対して
直角の方向には水流路２０ｂが形成されており、混合部
２０ａに水タンク５内の水を流通させている。水タンク
５と水流路２０ｂとをつなぐ水配管ＷＬには、ポンプ６
が設けられており、このポンプ６によって水タンク５内
の水が圧送されて混合バルブ２０に導かれている。The mixing nozzle 20 is attached so as to be inserted into one wall surface of the generation chamber 4, and the tip of the mixing nozzle 20 has a plurality of nozzle holes 20 as shown in FIG.
c is formed. The nozzle hole 20c is formed so as to be connected to the mixing section 20a in which carbon dioxide and water are mixed. A water channel 20b is formed in a direction perpendicular to the flow direction in the mixing section 20a, and the water in the water tank 5 is circulated in the mixing section 20a. A pump 6 is provided in the water pipe WL that connects the water tank 5 and the water flow path 20b.
The pump 6 pumps the water in the water tank 5 and guides it to the mixing valve 20.
【００３６】また、この混合ノズル２０の外周部である
生成室４の壁面には、後述するマイクロコンプレッサ／
タービン装置１０の膨張タービン１４からつながる複数
の孔部が形成されたガス吹出部２１（ガス吹出手段）が
設けられており、マイクロコンプレッサ／タービン装置
１０によって冷却された二酸化炭素が生成室４内に吹き
出されている。The wall surface of the production chamber 4, which is the outer peripheral portion of the mixing nozzle 20, has a micro-compressor /
A gas blowout section 21 (gas blowout means) in which a plurality of holes connected to the expansion turbine 14 of the turbine apparatus 10 is formed is provided, and carbon dioxide cooled by the microcompressor / turbine apparatus 10 is provided in the generation chamber 4. It is blowing out.
【００３７】生成室４の底部には、図示されないスクリ
ュコンベヤが設けられ、生成室４に生成された炭酸ガス
ハイドレートの撹拌を行って反応しなかった水を分離し
ている。そして、分離した水は、下側にある水タンク５
に排出口８から排出されている。At the bottom of the production chamber 4, a screw conveyor (not shown) is provided to stir the carbon dioxide hydrate produced in the production chamber 4 to separate unreacted water. Then, the separated water is stored in the water tank 5 on the lower side.
It is discharged from the discharge port 8.
【００３８】さらに生成室４内には、室内ユニット３１
からつながる伝熱管とされた蓄熱熱交換器３２が設けら
れており、冷媒配管３４を介して室内ユニット３１に連
通している。無論、冷媒配管３４及び蓄熱熱交換器３２
には、これら内部を循環する冷媒が流動している。Further, in the production chamber 4, an indoor unit 31
A heat storage heat exchanger 32 is provided as a heat transfer tube connected to the indoor unit 31 via a refrigerant pipe 34. Of course, the refrigerant pipe 34 and the heat storage heat exchanger 32
The refrigerant circulating inside these is flowing.
【００３９】室内ユニット３１内には、空調ダクト３３
を流れる空気と冷媒との間で熱交換を行う図示しない熱
交換器、循環プンプ等の機器が備わり、これら機器によ
って冷凍サイクルが構成されている。An air conditioning duct 33 is provided in the indoor unit 31.
Equipment such as a heat exchanger (not shown) for circulating heat between the air flowing through and the refrigerant, a circulation pump, etc. are provided, and a refrigeration cycle is constituted by these equipment.
【００４０】また、生成室４は、この上側にあるＣＯ2
タンク３とガス配管ＧＬ１によってつながっており、生
成室４内に発生した二酸化炭素をＣＯ2タンク３に導い
ている。このガス配管ＧＬ１の中間にはコンプレッサ７
が備わり、二酸化炭素の圧力を調整しつつＣＯ2タンク
３に向けて二酸化炭素を吐出している。また、このガス
配管ＧＬ１の入口付近には、デミスタ９ｂが設けられて
おり、生成室４内の浮遊物が取り除かれる仕組みになっ
ている。Further, the production chamber 4 has CO 2 above it.
It is connected to the tank 3 by a gas pipe GL1 and guides the carbon dioxide generated in the production chamber 4 to the CO 2 tank 3. A compressor 7 is provided in the middle of the gas pipe GL1.
Is provided, and the carbon dioxide is discharged toward the CO 2 tank 3 while adjusting the pressure of the carbon dioxide. Further, a demister 9b is provided near the inlet of the gas pipe GL1 so that suspended matter in the production chamber 4 can be removed.
【００４１】ＣＯ2タンク３には、後述するマイクロコ
ンプレッサ／タービン装置１０のガス冷却器１６、さら
に圧縮タービン１３につながるガス配管ＧＬ２が接続さ
れており、ＣＯ2タンク３内の二酸化炭素が、このガス
配管ＧＬ２の入口付近に取り付けられたデミスタ９ａを
流過してから送り出されている。The CO 2 tank 3 is connected to a gas cooler 16 of a micro compressor / turbine device 10 which will be described later, and a gas pipe GL2 connected to the compression turbine 13. The carbon dioxide in the CO 2 tank 3 is It is sent out after passing through a demister 9a attached near the inlet of the gas pipe GL2.
【００４２】マイクロコンプレッサ／タービン装置１０
は、圧縮タービン１３、膨張タービン１４、軸１２、モ
ータ１１、ガス冷却器１６からなり、生成貯蔵タンク２
に隣接して設けられている。圧縮タービン１３と膨張タ
ービン１４とは、軸１２の両端部にそれぞれ連結されて
おり、この軸１２のほぼ中央部にモータ１１が取り付け
られることで各タービン１３，１４の回転駆動力が得ら
れている。Micro Compressor / Turbine System 10
Is composed of a compression turbine 13, an expansion turbine 14, a shaft 12, a motor 11, and a gas cooler 16, and the production storage tank 2
Is provided adjacent to. The compression turbine 13 and the expansion turbine 14 are respectively connected to both ends of the shaft 12, and the motor 11 is attached to substantially the center of the shaft 12 to obtain the rotational driving force of each turbine 13, 14. There is.
【００４３】さらに、圧縮タービン１３と膨張タービン
１４とは、ガス配管ＧＬ３によってつなげられており、
その間にはガス冷却器１６と分岐バルブ１７が設けられ
ている。このガス冷却器１６には、上述した圧縮タービ
ン１３からつながるガス配管ＧＬ３と、ＣＯ2タンク３
からのつながるガス配管ＧＬ２とが接続されており、互
いの配管を流れる二酸化炭素同士での熱交換が行われ
る。また、分岐バルブ１７は、ガス配管ＧＬ３を流れる
二酸化炭素を膨張タービン１４あるいは混合バルブ２０
に分流させる機能も有している。Further, the compression turbine 13 and the expansion turbine 14 are connected by a gas pipe GL3,
A gas cooler 16 and a branch valve 17 are provided between them. The gas cooler 16 includes a gas pipe GL3 connected from the compression turbine 13 described above and a CO 2 tank 3
Is connected to a gas pipe GL2 connected to each other, and heat exchange is performed between carbon dioxides flowing through the respective pipes. Further, the branch valve 17 is provided for expanding the carbon dioxide flowing through the gas pipe GL3 into the expansion turbine 14 or the mixing valve 20.
It also has the function of diversion.
【００４４】さて、以上の構成からなる本実施形態の冷
房・冷凍システム１は、以下のように動作する。マイク
ロコンプレッサ／タービン装置１０に流入する二酸化炭
素は、ＣＯ2タンク３から導かれる。そして、この二酸
化炭素は、除湿器１５にて除湿された後、一旦圧縮ター
ビン１３に入りこの圧縮作用によって断熱圧縮されて高
温高圧な二酸化炭素となる。さらに、この断熱圧縮され
た二酸化炭素は、ガス冷却器１６を通過し、ＣＯ2タン
ク３から流れる二酸化炭素に熱が奪われて冷却される。Now, the cooling / refrigerating system 1 of this embodiment having the above-mentioned configuration operates as follows. The carbon dioxide flowing into the microcompressor / turbine device 10 is guided from the CO 2 tank 3. The carbon dioxide, after being dehumidified by the dehumidifier 15, once enters the compression turbine 13 and is adiabatically compressed by this compression action to become high-temperature and high-pressure carbon dioxide. Further, this adiabatic compressed carbon dioxide passes through the gas cooler 16 and is deprived of heat by the carbon dioxide flowing from the CO 2 tank 3 to be cooled.
【００４５】分岐バルブ１７は、流動する二酸化炭素を
膨張タービン１４に送り出すとともに、混合ノズル２０
につながるガス配管ＧＬ５に分流させる働きを有してい
る。それぞれの二酸化炭素の流れについて以下に説明す
る。The branch valve 17 sends the flowing carbon dioxide to the expansion turbine 14, and at the same time, the mixing nozzle 20.
It has a function to divert the gas to the gas pipe GL5 connected to. The flow of each carbon dioxide will be described below.
【００４６】膨張タービン１４の吸入側に流入した二酸
化炭素は、膨張タービン１４の回転によって断熱膨張
し、さらなる温度低下が生じた低温な二酸化炭素となっ
て、ガス配管ＧＬ４を流動する。そして、この低温な二
酸化炭素が、混合ノズル２０近傍に設けられたガス吹出
部２１から生成室４内に吹き出されることになる。The carbon dioxide flowing into the suction side of the expansion turbine 14 is adiabatically expanded by the rotation of the expansion turbine 14 to become low-temperature carbon dioxide in which the temperature has further decreased, and flows through the gas pipe GL4. Then, this low-temperature carbon dioxide is blown into the generation chamber 4 from the gas blowing portion 21 provided near the mixing nozzle 20.
【００４７】一方、分岐バルブ１７から混合ノズル２０
に向かって流動した二酸化炭素は、ガス配管ＧＬ５を流
動して混合ノズル２０の混合部２０ａに入り、ここで水
タンク５の水と混合されて生成室４に吹き込まれる。す
ると、混合部２０ａにおける二酸化炭素のハイドレート
化が次第に進行し、炭酸ガスハイドレートの生成が進行
した状態で各ノズル孔２０ｃから生成室３内に吹き込ま
れる。従って、各ノズル孔２０ｃの直径は、ここから吹
き出されるハイドレート化が進んだ流体の状態によって
決定することが望ましい。これは、生成された水和物の
大きさによって各ノズル孔２０ｃが塞がれないようにす
るためである。On the other hand, the branch valve 17 to the mixing nozzle 20
The carbon dioxide that has flowed toward the water flows through the gas pipe GL5 and enters the mixing section 20a of the mixing nozzle 20, where it is mixed with the water in the water tank 5 and blown into the generation chamber 4. Then, hydration of carbon dioxide in the mixing section 20a gradually progresses, and carbon dioxide hydrate is blown into the production chamber 3 through each nozzle hole 20c in a state where the production of carbon dioxide hydrate progresses. Therefore, it is desirable that the diameter of each nozzle hole 20c be determined by the state of the fluid that has been hydrated and is blown out from this nozzle hole 20c. This is to prevent the nozzle holes 20c from being blocked by the size of the generated hydrate.
【００４８】混合ノズル２０から生成室４に流体が吹き
込まれる際、上述したガス吹出部２１から吹き出される
低温な二酸化炭素とさらに混合され、撹拌されて反応が
さらに進展する。つまり、ガス吹出部２１は、混合ノズ
ル２０におけるハイドレート化を行った後の流体に対し
て、さらにハイドレート化への反応を促進させる作用を
促している。When the fluid is blown from the mixing nozzle 20 into the generation chamber 4, it is further mixed with the low temperature carbon dioxide blown from the gas blow-out portion 21 and stirred to further advance the reaction. That is, the gas blowing section 21 promotes the action of further promoting the reaction to the hydration of the fluid after the hydration in the mixing nozzle 20.
【００４９】ハイドレート化への反応が促進される理由
は、ガス吹出部２１から生成室４内に向かってハイドレ
ート化する低温な二酸化炭素が吹き出されて、生成室４
内が低温な二酸化炭素の雰囲気とされるからである。ハ
イドレートを生成する場合、温度が低いほど生成が容易
となり、このようにハイドレート化するガスが満たされ
ることで、反応の促進を図ることができる。また、撹拌
されるながら生成されることによって、気液接触面積の
増加につながり、この場合においても同様に反応の促進
を図ることができる。The reason why the reaction for hydration is promoted is that low-temperature carbon dioxide for hydration is blown out from the gas blowing portion 21 toward the inside of the generation chamber 4 and the generation chamber 4
This is because the inside is made a low temperature carbon dioxide atmosphere. When the hydrate is generated, the lower the temperature, the easier the generation, and by filling the gas to be hydrated in this way, the reaction can be promoted. Further, by being produced while being stirred, the gas-liquid contact area is increased, and in this case as well, the reaction can be promoted similarly.
【００５０】さて、このように生成室４内に生成されて
蓄積された炭酸ガスハイドレートは、蓄熱熱交換器３２
を取り囲み、この内部を流動する冷媒から熱を奪うこと
になる。室内ユニット３１には、冷媒配管３４につなが
る室内用熱交換器（図示せず）等が備わり、この室内用
熱交換器によって室内空気の熱が冷媒に奪われる。そし
て、この冷媒が蓄熱熱交換器３２を流過する過程で、奪
った熱を炭酸ガスハイドレートに放熱して、再び冷媒配
管３４を介して室内ユニット３１に戻る経路を辿ること
になる。The carbon dioxide hydrate thus generated and accumulated in the generation chamber 4 is stored in the heat storage heat exchanger 32.
The heat will be taken from the refrigerant that flows through the inside. The indoor unit 31 is provided with an indoor heat exchanger (not shown) connected to the refrigerant pipe 34, and the indoor heat exchanger removes the heat of the indoor air to the refrigerant. Then, in the process in which this refrigerant flows through the heat storage heat exchanger 32, the taken heat is radiated to the carbon dioxide hydrate, and the path is returned to the indoor unit 31 via the refrigerant pipe 34 again.
【００５１】炭酸ガスハイドレートの冷熱エネルギーを
得た冷媒は、室内用熱交換器を流れる過程でこの室内用
熱交換器を流過する空気を冷却する。そして、この冷却
された空気は、ファン（図示せず）等を用いて空調ダク
ト３３内に吹き出され、それぞれの室内に取り付けられ
たダクトの各開口部３１ａから吹き出されることにな
る。これによって、冷房・冷凍システムにおける冷房運
転が行われることとなる。The refrigerant that has obtained the cooling energy of carbon dioxide hydrate cools the air flowing through the indoor heat exchanger in the process of flowing through the indoor heat exchanger. Then, the cooled air is blown into the air conditioning duct 33 by using a fan (not shown) or the like, and is blown out from the openings 31a of the ducts installed in the respective rooms. As a result, the cooling operation in the cooling / refrigeration system is performed.
【００５２】一方、生成室４内の炭酸ガスハイドレート
からは、自らの冷熱エネルギーが冷媒に伝熱すること
で、次第に分解して二酸化炭素が発生する。そして、発
生した二酸化炭素は、生成室４内に充満することにな
る。この二酸化炭素は、デミスタ９ｂを通過してガス配
管ＧＬ１に流入し、コンプレッサ７にて調整されながら
ＣＯ2タンク３に導かれて上記説明した循環経路を辿る
ことになる。On the other hand, from the carbon dioxide gas hydrate in the generation chamber 4, its own cooling energy transfers heat to the refrigerant, whereby it is gradually decomposed to generate carbon dioxide. Then, the generated carbon dioxide fills the generation chamber 4. The carbon dioxide passes through the demister 9b, flows into the gas pipe GL1, is guided to the CO 2 tank 3 while being adjusted by the compressor 7, and follows the circulation path described above.
【００５３】また、炭酸ガスハイドレートの分解によっ
て二酸化炭素が発生するとともに、水和していた水が発
生する。この水は、炭酸ガスハイドレートの冷熱エネル
ギーを得ているので０℃近傍の低温な水となり、排水口
８から水タンク５に導かれる。そして、水タンク５に溜
まった水は、ポンプ６によって水配管ＷＬを流動し、混
合ノズル２０に導かれることによって二酸化炭素と混合
されて炭酸ガスハイドレートの生成プロセスを辿ること
になる。Further, carbon dioxide is generated by the decomposition of carbon dioxide hydrate, and hydrated water is generated. Since this water has obtained cold energy of carbon dioxide hydrate, it becomes low-temperature water near 0 ° C. and is led to the water tank 5 from the drain port 8. Then, the water accumulated in the water tank 5 flows through the water pipe WL by the pump 6 and is mixed with carbon dioxide by being guided to the mixing nozzle 20 to follow the carbon dioxide hydrate generation process.
【００５４】以上説明したように、本実施形態のハイド
レート冷房・冷凍システム１は、マイクロコンプレッサ
／タービン装置１０を用いて的確且つ多量に炭酸ガスハ
イドレートを生成することができ、また、二酸化炭素を
外部から供給しないで循環させる構成とされているの
で、冷凍サイクルにおける除熱源が的確に確保されると
ともに、氷蓄熱よりも多くの冷熱エネルギーを利用して
冷房能力の向上と、冷房運転時間の長時間化を図ること
が可能な冷房・冷凍システムを実現することができる。As described above, the hydrate cooling / refrigerating system 1 of the present embodiment can generate a large amount of carbon dioxide hydrate using the microcompressor / turbine device 10, and can also generate carbon dioxide hydrate. Since it is configured to circulate without supplying it from the outside, the heat removal source in the refrigeration cycle is accurately secured, and the cooling capacity is improved by using more cooling energy than ice storage, and the cooling operation time It is possible to realize a cooling / refrigerating system capable of extending the time.
【００５５】なお、本実施形態の変形例として、以下の
構成としてもよい。炭酸ガスハイドレートを生成するた
めに、混合ノズル２０とマイクロコンプレッサ／タービ
ン装置１０とを用いて構成された冷房・冷凍システム１
を説明した。しかし、このような冷房・冷凍システム１
の構成に限定解釈されるものではなく、混合ノズル２０
でのハイドレート化が可能であるならば、マイクロコン
プレッサ／タービン装置１０を用いずに、単独で混合ノ
ズル２０に二酸化炭素を導いて炭酸ガスハイドレートを
生成する構成としてもよい。これによれば、炭酸ガスハ
イドレートの生成状態によって装置の簡略化を促すこと
ができ、冷房・冷凍システム１のコスト低下を図ること
ができる。As a modified example of this embodiment, the following configuration may be adopted. A cooling / refrigeration system 1 configured using a mixing nozzle 20 and a microcompressor / turbine device 10 to generate carbon dioxide hydrate
Explained. However, such a cooling / refrigerating system 1
However, the mixing nozzle 20 is not limited to the configuration described above.
If it is possible to hydrate the carbon dioxide gas, the carbon dioxide hydrate may be generated by independently introducing carbon dioxide to the mixing nozzle 20 without using the microcompressor / turbine device 10. According to this, simplification of the device can be promoted by the generation state of carbon dioxide hydrate, and the cost of the cooling / refrigeration system 1 can be reduced.
【００５６】また、除熱源として炭酸ガスハイドレート
を用いて説明したが、炭酸ガスハイドレートから分解さ
れる水を除熱源として用いてもよい。つまり、蓄熱熱交
換器３２を水タンク５に設置して、水と冷媒との間で熱
交換を行ってもよい。さらに、二酸化炭素を用いた炭酸
ガスハイドレートを除熱源として説明したが、ハイドレ
ート化しやすい、例えば天然ガス等を使用することとし
てもよい。Although carbon dioxide hydrate is used as the heat removal source, water decomposed from carbon dioxide hydrate may be used as the heat removal source. That is, the heat storage heat exchanger 32 may be installed in the water tank 5 to perform heat exchange between the water and the refrigerant. Furthermore, although the carbon dioxide hydrate using carbon dioxide has been described as the heat removal source, natural gas or the like, which is easily hydrated, may be used.
【００５７】また、ビル等に備える空調装置について説
明したが、これに限定解釈されるものではなく、例えば
倉庫の冷凍装置として利用することも可能である。さら
に、冷却対象となるものを空気以外としてもよく、例え
ば、水を冷却して冷却水を生成する冷凍システムとして
も利用可能である。Although the air conditioner provided in a building or the like has been described, the present invention is not limited to this, and the air conditioner can be used as a refrigerating device for a warehouse, for example. Further, the object to be cooled may be something other than air, and for example, it can be used as a refrigeration system for cooling water to generate cooling water.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上説明した本発明のハイドレート冷房
・冷凍システムにおいては以下の効果を奏する。請求項
１記載の発明は、冷凍サイクルにおける除熱源が、ガス
と水とを反応させて生成されたハイドレートとされてい
るので、ハイドレートが有する冷熱エネルギーを用いて
高い冷房・冷凍能力を確保し、且つ長時間にわたって冷
房・冷凍運転が可能な冷房・冷凍システムを提供するこ
とができる。The hydrate cooling / refrigerating system of the present invention described above has the following effects. In the invention according to claim 1, the heat removal source in the refrigeration cycle is a hydrate produced by reacting gas and water, so that high cooling / refrigerating capacity is secured by using the cold energy of the hydrate. In addition, it is possible to provide a cooling / refrigerating system capable of performing cooling / freezing operation for a long time.
【００５９】請求項２記載の発明は、冷凍サイクルにお
ける除熱源が、ハイドレートとこのハイドレートの脱水
時に生じる水とされているので、水の冷熱エネルギーを
有効に活用して効率的な冷房・冷凍運転が可能な冷房・
冷凍システムを提供することができる。According to the second aspect of the present invention, the heat removal source in the refrigeration cycle is the hydrate and the water produced during the dehydration of the hydrate. Therefore, the cooling energy of the water is effectively utilized for efficient cooling and cooling. Cooling that allows freezing operation
A refrigeration system can be provided.
【００６０】請求項３記載の発明は、除熱源とするハイ
ドレートが、炭素ガスハイドレートとされているので、
安全かつハイドレート化しやすい二酸化炭素を利用して
冷凍サイクルを構成することができ、この冷熱エネルギ
ーを用いることで的確な冷房・冷凍運転が可能となる。According to the third aspect of the invention, the hydrate used as the heat removal source is a carbon gas hydrate.
A refrigeration cycle can be configured by using carbon dioxide that is safe and easily hydrated, and by using this cold energy, proper cooling / freezing operation becomes possible.
【００６１】請求項４記載の発明は、水とガスとを混合
させて容器内に吹き込む混合吹込手段が設けられている
ので、この混合吹込手段で水とガスとの混合を効果的、
つまり接触時間と単位面積当たりの気液接触面積の増大
を図ることができ、ハイドレート生成効率の向上がなさ
れて、除熱源となるハイドレートをより多く生成するこ
とができる。According to the fourth aspect of the invention, since the mixing and blowing means for mixing the water and the gas and blowing the mixture into the container is provided, the mixing and blowing means effectively mixes the water and the gas.
That is, the contact time and the gas-liquid contact area per unit area can be increased, the hydrate generation efficiency is improved, and more hydrate as a heat removal source can be generated.
【００６２】請求項５記載の発明は、ガスを水と混合さ
せることなく単独で容器内に吹き出すガス吹出手段が、
混合吹込手段の近傍に設けられているので、混合吹込手
段から容器内に向かって吹き込まれる流体に、さらにハ
イドレート化するガスが混合されることになり、これに
よって、ハイドレート化への反応促進を図ることができ
る。また、ハイドレート化するガスがガス吹出手段から
吹き出されることによって、容器内はこのガスが満たさ
れた環境となるので、ハイドレート化をより促進させる
ことが可能となる。According to the fifth aspect of the invention, the gas blowing means that blows the gas into the container independently without mixing the gas with water,
Since it is provided in the vicinity of the mixing / blowing means, the fluid blown into the container from the mixing / blowing means is mixed with the gas to be further hydrated, thereby promoting the reaction for hydration. Can be achieved. Further, since the gas to be hydrated is blown out from the gas blowing means, the inside of the container becomes an environment filled with this gas, so that it is possible to further promote hydration.
【００６３】請求項６記載の発明は、マイクロコンプレ
ッサ／タービン装置を設けて、これによって冷却された
ガスをガス吹出手段によって容器内に吹き出す構成とさ
れているので、冷凍サイクルの除熱源となるハイドレー
トの反応を促進して生成効率をさらに向上させることが
可能となる。According to the sixth aspect of the present invention, since a microcompressor / turbine device is provided and the gas cooled by the device is blown into the container by the gas blowing means, a hide heat source for the refrigeration cycle is used. It is possible to promote the rate reaction and further improve the production efficiency.
【００６４】請求項７記載の発明は、マイクロコンプレ
ッサ／タービン装置のガス冷却器が、圧縮タービンによ
って断熱圧縮されたガスと、容器内から流出するガスと
の間で熱交換を行わせる構成とされているので、マイク
ロコンプレッサ／タービン装置における熱収支をハイド
レートの生成プロセスによって効率よく補えることにな
り、ハイドレートの生成効率を高めてより多くのハイド
レートを生成することができる。According to a seventh aspect of the present invention, the gas cooler of the micro-compressor / turbine device is configured to perform heat exchange between the gas adiabatically compressed by the compression turbine and the gas flowing out of the container. Therefore, the heat balance in the micro-compressor / turbine device can be efficiently supplemented by the hydrate production process, and the hydrate production efficiency can be increased to produce more hydrate.
【００６５】請求項８記載の発明は、混合吹込手段がマ
イクロコンプレッサ／タービン装置内を流動するガスの
一部を導いて容器内に吹き込む構成とされているので、
新規にハイドレート化するガスを供給する経路が必要し
なくなり、コストの低減が図られるとともに、ハイドレ
ート化しやすい状態でガスを混合吹込手段に送ることが
できる。According to the eighth aspect of the present invention, since the mixing and blowing means is configured to introduce a part of the gas flowing in the microcompressor / turbine device and blow it into the container,
The passage for supplying a gas to be newly hydrated is not required, the cost can be reduced, and the gas can be sent to the mixing / blowing means in a state where it is easily hydrated.
【図１】 本発明の一実施形態における冷房・冷凍シス
テムの構成を説明する概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a cooling / refrigeration system according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の一実施形態における混合吹込手段と
された混合ノズルの構造を説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a mixing nozzle used as a mixing blowing unit according to an embodiment of the present invention.
１ 冷房・冷凍システム ２ 生成貯蔵タンク（容器） ３ ＣＯ2タンク ４ 生成室（容器） ５ 水タンク １０ マイクロコンプレッサ／タービン装置 １１ モータ １２ 軸 １３ 圧縮タービン １４ 膨張タービン １６ ガス冷却器 ２０ 混合ノズル（混合吹込手段） ３１ 室内ユニット ３２ 蓄熱熱交換器 ３３ 空調ダクト1 Cooling / Refrigerating System 2 Generation Storage Tank (Container) 3 CO 2 Tank 4 Generation Chamber (Container) 5 Water Tank 10 Micro Compressor / Turbine Device 11 Motor 12 Shaft 13 Compression Turbine 14 Expansion Turbine 16 Gas Cooler 20 Mixing Nozzle (Mixing) Blowing means) 31 indoor unit 32 heat storage heat exchanger 33 air conditioning duct
Claims (8)
水とを反応させて生成されたハイドレートとされている
ことを特徴とする冷房・冷凍システム。1. A cooling / refrigerating system, wherein a heat removal source in a refrigerating cycle is a hydrate produced by reacting gas and water.
イドレートの脱水時に生じる水とされていることを特徴
とする請求項１記載の冷房・冷凍システム。2. The cooling / refrigerating system according to claim 1, wherein the heat removal source in the refrigeration cycle is water generated when the hydrate is dehydrated.
ートとされていることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の冷房・冷凍システム。3. The cooling / refrigerating system according to claim 1, wherein the hydrate is a carbon gas hydrate.
え、前記水と前記ガスとを混合させて前記容器内に吹き
込む混合吹込手段が設けられていることを特徴とする請
求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷房・冷凍システ
ム。4. A container for storing the hydrate is provided, and a mixing and blowing unit for mixing the water and the gas and blowing the mixture into the container is provided. The cooling / refrigerating system according to any one of 1.
単独で前記容器内に吹き出すガス吹出手段が、前記混合
吹込手段の近傍に設けられていることを特徴とする請求
項４記載の冷房・冷凍システム。5. The cooling / cooling system according to claim 4, wherein a gas blowing unit that blows the gas into the container independently without mixing the gas with the water is provided in the vicinity of the mixing blowing unit. Refrigeration system.
を断熱圧縮する圧縮タービンと、断熱圧縮された前記ガ
スを断熱膨張させる膨張タービンと、前記圧縮タービン
と前記膨張タービンとを軸を介して連結し該軸を駆動す
るモータと、前記圧縮タービンにより断熱圧縮された前
記ガスを冷却するガス冷却器とを有するマイクロコンプ
レッサ／タービン装置を備え、該マイクロコンプレッサ
／タービン装置によって冷却された前記ガスを、前記ガ
ス吹出手段を介して前記容器内に吹き出すことを特徴と
する請求項５記載の冷房・冷凍システム。6. A compression turbine that adiabatically compresses the gas to be supplied to the gas blowing means, an expansion turbine that adiabatically expands the adiabatic compressed gas, and the compression turbine and the expansion turbine via a shaft. A microcompressor / turbine device having a motor connected to drive the shaft and a gas cooler for cooling the gas adiabatically compressed by the compression turbine is provided, and the gas cooled by the microcompressor / turbine device is provided. The cooling / refrigerating system according to claim 5, wherein the gas is blown into the container through the gas blowing means.
よって断熱圧縮された前記ガスと、前記容器内から流出
する前記ガスとの間で熱交換を行わせることを特徴とす
る請求項６記載の冷房・冷凍システム。7. The gas cooler according to claim 6, wherein heat exchange is performed between the gas adiabatically compressed by the compression turbine and the gas flowing out of the container. Cooling / freezing system.
プレッサ／タービン装置内を流動する前記ガスの一部を
導いて前記容器内に吹き込むことを特徴とする請求項６
または請求項７記載の冷房・冷凍システム。8. The mixing and blowing means guides a part of the gas flowing in the microcompressor / turbine device and blows it into the container.
Alternatively, the cooling / refrigerating system according to claim 7.
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|---|---|---|---|
| JP2001335515A JP2003139357A (en) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | Cooling and refrigerating system |
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| JP2001335515A JP2003139357A (en) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | Cooling and refrigerating system |
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|---|---|
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