JP2019045100A - Air conditioning system using snow ice and snow ice cooler therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雪山の冷熱を冷房に利用する雪氷利用空調システムに関する。 The present invention relates to a snow and ice utilization air conditioning system which uses cold heat of a snow mountain for cooling.
雪山の冷熱を冷房に利用する雪氷利用空調システムとして、例えば、特許文献１，２の従来技術が知られている。 As a snow and ice utilization air conditioning system which utilizes the cold heat of a snowy mountain for air conditioning, the prior art of patent documents 1 and 2 is known, for example.
特許文献１の発明は、間接外気冷房機と雪氷冷水冷房機とにより構成される、省エネ効果が高い空調システムを提供する。 The invention of Patent Document 1 provides an air conditioning system having a high energy saving effect, which includes an indirect outside air cooler and a snow ice cold water cooler.
特許文献１の発明では、間接外気冷房機と雪氷冷水冷房機とにより構成され、間接外気冷房機で能力が足りるうちは雪氷冷水冷房機を運転せず、間接外気冷房機では能力が足りなくなったら、足りなくなった分だけ雪氷冷水冷房機を運転するように制御することで、省エネ効果が高い空調システムを提供できる。 In the invention of Patent Document 1, when the indirect outside air cooler and the ice cold water cooler are sufficient and the indirect ice cooler has sufficient capacity, the snow ice cold water cooler is not operated and the indirect outside air cooler does not have enough capacity. It is possible to provide an air conditioning system with a high energy saving effect by controlling the snow ice-cooled water cooler to operate only for the insufficient amount.
特許文献２の発明は、外気利用冷房機と圧縮冷凍冷房機とを備えるハイブリッド型空調システムに対して、雪山より生成される冷水を利用する雪氷冷房機を組み合わせて、より効率が高い空調システムを実現する。 The invention of Patent Document 2 combines a hybrid air conditioning system including an outdoor air utilization cooler and a compression refrigeration cooler with a snow and ice cooler utilizing cold water generated from a snow mountain to achieve a more efficient air conditioning system. To realize.
特許文献２では、雪氷冷房機は、間接外気冷房機の顕熱交換器２１の上流側に設けた冷水コイル３１、この冷水コイル３１に冷水を供給する為の冷水ポンプ３２を有する。制御装置４０は、複数のモードの何れかのモードで、間接外気冷房機と圧縮冷凍冷房機と雪氷冷房機を制御する。制御装置４０は、給気温度センサ１４等の各種温度センサの計測値に基づいて、必要に応じてモード遷移を行い、これに伴って冷水ポンプ３２の起動／停止の制御等を行う。 In Patent Document 2, a snow and ice cooler has a cold water coil 31 provided on the upstream side of a sensible heat exchanger 21 of the indirect outdoor air cooler, and a cold water pump 32 for supplying cold water to the cold water coil 31. The control device 40 controls the indirect outside air cooler, the compression refrigeration cooler, and the snow ice cooler in any one of a plurality of modes. The control device 40 performs mode transition as necessary based on the measurement values of various temperature sensors such as the air supply temperature sensor 14 and accordingly performs start / stop control of the chilled water pump 32 and the like.
例えば、図６、図７に示す構成について説明する。
図６は、間接外気冷房機と雪氷冷房機とにより構成される雪氷利用空調システムの一例である。
For example, the configuration shown in FIGS. 6 and 7 will be described.
FIG. 6 is an example of a snow and ice utilization air conditioning system configured by an indirect outside air cooler and a snow ice cooler.
図示の雪氷利用空調システムは、任意の建物内にある図示の冷房対象空間（サーバルーム、データセンター等）を、冷却する（所定の設定温度に保つ）ための装置である。よく知られているように、サーバルーム等はコンピュータや各種電子機器からの発熱により高温化し易く、たとえ冬季であっても冷房が必要となる。この為、外気温がある程度低い状況であれば、間接外気冷房機が機能することになる。 The illustrated ice / ice utilization air conditioning system is an apparatus for cooling (maintaining at a predetermined set temperature) the illustrated cooling target space (server room, data center, etc.) in an arbitrary building. As is well known, a server room or the like is likely to be heated to a high temperature by heat generation from a computer or various electronic devices, and cooling is required even in winter. For this reason, if the outside air temperature is low to some extent, the indirect outside air cooler will function.
間接外気冷房機は、上記特許文献１，２等に記載のようによく知られた公知の構成であるので、特に詳細には説明しないが、単純に、冷媒を介して外気と内気との熱交換を行う構成となっている。つまり、一般冷房機（圧縮冷凍冷房機）における圧縮機などは、間接外気冷房機には備えられていない。尚、外気は建物外の空気であり、内気は建物内の空気であって特に冷房対象空間からのリターン空気である還気である。 The indirect outdoor air cooler has a well-known configuration as described in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 and the like, so it will not be described in detail, but simply the heat of the outdoor air and the internal air through the refrigerant. It is configured to exchange. That is, the compressor or the like in the general cooler (compression refrigeration cooler) is not provided in the indirect outside air cooler. The outside air is the air outside the building, and the inside air is the air inside the building, particularly the return air from the space to be cooled.
外気温がある程度低い状況であれば、間接外気冷房機の冷房能力は、冷房対象空間を所定温度に維持する為に必要となる冷房能力（“必要冷房能力”と呼ぶものとする）を、満たすことができる。しかし、外気温が高くなると「“間接外気冷房機の冷房能力”＜“必要冷房能力”」となり、間接外気冷房機単独では“必要冷房能力”を満たせなくなる。この様な状況になったら、雪氷冷房機を運転させることで、冷房能力の不足分を雪氷冷房機によって補うようにする。 If the outside air temperature is low to a certain extent, the cooling capacity of the indirect outside air cooler satisfies the cooling capacity (referred to as "required cooling capacity") required to maintain the space to be cooled at a predetermined temperature. be able to. However, when the outside air temperature becomes high, “cooling capacity of indirect outside air cooler” <“necessary cooling capacity” ”, and the indirect outside air cooler alone can not satisfy“ necessary cooling capacity ”. When this situation occurs, the snow and ice cooler compensates for the shortage of the cooling capacity by operating the snow and ice cooler.
以下、図６の間接外気冷房機と雪氷冷房機について説明する。
図上では、間接外気冷房機は、簡略化して図示の外気冷房機１１として示している。図示の外気冷房機１１の構成は、特に図示しないが、間接外気冷房機の一般的な構成、例えば、不図示の２つの熱交換器（第１熱交換器と第２熱交換器と呼ぶ）と、これら２つの熱交換器に接続される不図示の配管（第１配管と呼ぶ）と、この第１配管を介して第１熱交換器と第２熱交換器とに冷媒を循環させる不図示のポンプ（第１ポンプと呼ぶ）等を有する。第１熱交換器は上記冷媒と上記内気（還気）との熱交換を行う。第２熱交換器は上記冷媒と上記外気との熱交換を行う。つまり、間接外気冷房機は、冷媒を介して、内気と外気との熱交換を行うものである。尚、当然、更に不図示のファンなども有している。
Hereinafter, the indirect outside air cooler and the snow ice cooler of FIG. 6 will be described.
In the figure, the indirect outside air cooler is simplified and shown as the outside air cooler 11 shown. The configuration of the illustrated outside air cooler 11 is not particularly illustrated, but a general configuration of the indirect outside air cooler, for example, two heat exchangers (not shown) (referred to as a first heat exchanger and a second heat exchanger) And a pipe (not shown) connected to these two heat exchangers (referred to as a first pipe), and a refrigerant that is circulated between the first heat exchanger and the second heat exchanger via the first pipe. The illustrated pump (referred to as a first pump) and the like are included. The first heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the inside air (return air). The second heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the outside air. That is, the indirect outside air cooler exchanges heat between the inside air and the outside air through the refrigerant. Of course, it also has a fan etc. not shown further.
一方、図６において雪氷冷房機に係わる構成は、図示の雪氷冷水利用型熱交換器１２、ポンプ１３、冷水配管１４、雪山直下の融解水升１５、熱交換管１００等である。熱交換管１００は、融解水升１５内に設置される。融解水升１５には、雪山からの雪解け水が流入する。熱交換管１００は、冷水配管１４に接続される。雪氷冷房機を運転中には、ポンプ１３によって、ブライン（冷媒；冷水など）が、冷水配管１４を介して、熱交換管１００と雪氷冷水利用型熱交換器１２とを循環する。 On the other hand, the configuration relating to the snow ice cooler in FIG. 6 is the illustrated ice cold water utilizing type heat exchanger 12, the pump 13, the cold water piping 14, the molten water tank 15 directly below the snow mountain, the heat exchange pipe 100 and the like. The heat exchange pipe 100 is placed in the molten water tank 15. Melted water from a snowy mountain flows into the molten-water tank 15. The heat exchange pipe 100 is connected to the cold water pipe 14. During operation of the snow ice cooler, brine (refrigerant; cold water or the like) is circulated by the pump 13 through the cold water pipe 14 and the heat exchange pipe 100 and the ice cold water heat exchanger 12.
これより、ブラインは、熱交換管１００を通過する際に上記融解水升１５内の雪解け水との熱交換によって冷却され、冷却されたブラインが雪氷冷水利用型熱交換器１２に供給される。ここで、図示の例では、雪氷冷水利用型熱交換器１２は、建物内に設置され、還気（冷房対象空間からのリターン空気）が通過するように構成されている。これより、雪氷冷水利用型熱交換器１２において、上記冷却されたブラインによって上記還気が冷却されて冷気となって、この冷気が冷房対象空間に供給される。 From this, when the brine passes through the heat exchange pipe 100, it is cooled by heat exchange with the thaw water in the molten water tank 15, and the cooled brine is supplied to the ice cold water heat exchanger 12. Here, in the illustrated example, the ice-cold water-based heat exchanger 12 is installed in a building and configured to allow return air (return air from the space to be cooled) to pass. Thus, in the ice cold water type heat exchanger 12, the cooled air is cooled by the cooled brine to become cold air, and the cold air is supplied to the space to be cooled.
尚、還気は、まず上記間接外気冷房機の第１熱交換器を通過することである程度冷却された後に、上記雪氷冷水利用型熱交換器１２によって更に冷却されるように構成されている。但し、これは雪氷冷房機を運転中の動作であり、雪氷冷房機を停止中には還気は上記間接外気冷房機の第１熱交換器によって冷却されるのみで冷房対象空間に供給されることになる。 The return air is first cooled to some extent by passing through the first heat exchanger of the indirect outside air cooler, and then is further cooled by the snow ice cold water type heat exchanger 12. However, this is an operation during operation of the snow and ice cooler, and while the snow and ice cooler is stopped, the return air is supplied to the space to be cooled only by being cooled by the first heat exchanger of the indirect outside air cooler. It will be.
ここで、熱交換管１００は、より多くの冷熱を雪解け水から得られるようにする為に、融解水升１５内に例えば千鳥に埋設されるようにすることで、配管長が長くなるようにしている。これより、上記ブラインは、熱交換管１００内を長距離流れることになり（流路が長くなり）、多くの冷熱によって冷却されることになる。 Here, in order to obtain more cold heat from the thaw water, the heat exchange pipe 100 is buried in the melting water tank 15 in a zigzag, for example, so that the pipe length becomes longer. ing. From this, the above-mentioned brine will flow in the heat exchange pipe 100 for a long distance (the flow path becomes longer) and will be cooled by much cold heat.
しかしながら、常に多くの冷熱が必要となるわけではない。雪氷冷房機を運転する必要がある状況であるにしても、外気温が比較的低い状況であれば、それ程多くの冷熱は必要としない。その一方で、配管長が長いことで、配管圧損が高くなり、以ってポンプ動力負荷が掛かることになり、消費電力が増加することになる。 However, not all cold energy is required. Even if it is necessary to operate a snow and ice cooler, if the outside air temperature is relatively low, so much cold energy is not required. On the other hand, when the pipe length is long, the pipe pressure loss becomes high, which causes the pump power load to be applied, and the power consumption is increased.
一方、外気温が高くなれば多くの冷熱が必要となるので、単純に熱交換管１００の配管長を短くすれば済むという話ではない。 On the other hand, when the outside air temperature is high, a large amount of cold heat is required, so it is not said that the pipe length of the heat exchange pipe 100 may simply be shortened.
次に、以下、図７について説明する。
図７は、間接外気冷房機と圧縮冷凍冷房機と雪氷冷房機とにより構成される雪氷利用空調システムの一例である。
Next, FIG. 7 will be described below.
FIG. 7 is an example of a snow and ice utilization air conditioning system configured by an indirect outside air cooler, a compression refrigeration cooler, and a snow ice cooler.
図示の雪氷利用空調システムも、上記図６の雪氷利用空調システムと同様、任意の建物内にある図示の冷房対象空間（サーバルーム、データセンター等）を、冷却する（所定の設定温度に保つ）ための装置である。 Similarly to the snow and ice utilization air conditioning system shown in FIG. 6 described above, the ice and ice utilization air conditioning system illustrated cools the cooling target space (server room, data center, etc.) shown in any building (maintains at a predetermined set temperature) A device for
図示の例では、間接外気冷房機及び圧縮冷凍冷房機は、図では簡略化して図示の“外気冷房機・圧縮冷凍冷房機”２１として示している。 In the illustrated example, the indirect outside air cooler and the compression refrigeration cooler are simplified and shown as “outside air cooler / compression refrigeration cooler” 21 in the figure.
間接外気冷房機及び圧縮冷凍冷房機に係わる構成（“外気冷房機・圧縮冷凍冷房機”２１の構成例）は、従来の一般的な構成であってよく、ここでは詳細には図示・説明しないが、間接外気冷房機の詳細構成は上記図６で説明した通りであってよい。また、圧縮冷凍冷房機は、特に図示しないが、圧縮機、凝縮機、膨張弁、蒸発器等の一般的な構成を有し、これらを冷媒が循環している。 The configuration relating to the indirect outside air cooler and the compression refrigeration cooler (the configuration example of the "outside air cooler / compression refrigeration cooler" 21) may be a conventional general configuration, and is not shown or described in detail here. However, the detailed configuration of the indirect outside air cooler may be as described in FIG. In addition, although not particularly shown, the compression refrigeration cooler has a general configuration such as a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, etc., and a refrigerant circulates through these.
図７において、雪氷冷房機に係わる構成は、図示の雪氷ブライン利用型熱交換器２２、ポンプ２３、冷水配管２４、雪山直下の融解水升２５、熱交換管１０１等である。これらの構成のうち、ポンプ２３、冷水配管２４、雪山直下の融解水升２５、熱交換管１０１は、上記図６のポンプ１３、冷水配管１４、雪山直下の融解水升１５、熱交換管１００と同じであってよいので、その説明は省略する。 In FIG. 7, the configuration relating to the snow and ice cooler is the illustrated snow and ice brine utilization type heat exchanger 22, the pump 23, the cold water pipe 24, the molten water tank 25 directly below the snow mountain, the heat exchange pipe 101 and the like. Among these components, the pump 23, the cold water pipe 24, the molten water tank 25 directly below the snow mountain, and the heat exchange pipe 101 are the pump 13 of FIG. 6, the cold water pipe 14, the molten water tank 15 immediately below the snow mountain, the heat exchange pipe 100. And the description thereof will be omitted.
雪氷ブライン利用型熱交換器２２には、上記雪氷冷水利用型熱交換器１２と同様にして冷媒が流れる。つまり、雪氷冷房機を運転中には、ポンプ２３によって、ブライン（冷媒；冷水など）が、冷水配管２４を介して、熱交換管１０１と雪氷ブライン利用型熱交換器２２とを循環する。 A refrigerant flows in the snow and ice brine utilization type heat exchanger 22 in the same manner as the snow ice cold water utilization type heat exchanger 12. That is, while the snow-ice cooler is in operation, brine (refrigerant; cold water or the like) is circulated by the pump 23 through the cold water pipe 24 through the heat exchange pipe 101 and the snow-ice brine utilization type heat exchanger 22.
雪氷ブライン利用型熱交換器２２が上記雪氷冷水利用型熱交換器１２と異なる点は、その設置場所である。つまり、上記雪氷冷水利用型熱交換器１２は建物内に設置されて内気が通過するが、雪氷ブライン利用型熱交換器２２は、建物外に設置されて外気が通過するように構成されている。雪氷ブライン利用型熱交換器２２には、上記雪氷冷水利用型熱交換器１２と同様に、熱交換管１０１で冷却されたブラインが供給され、このブラインによって外気を冷却する。冷却された外気は、“外気冷房機・圧縮冷凍冷房機”２１（室外機）に流入するようになっている。 The difference between the snow and ice brine type heat exchanger 22 and the snow ice cold water type heat exchanger 12 is the installation place. That is, while the ice cold water type heat exchanger 12 is installed in a building to allow internal air to pass through, the snow and ice brine type heat exchanger 22 is configured to be installed outside the building to allow external air to pass through . The snow ice / ice brine type heat exchanger 22 is supplied with the brine cooled by the heat exchange pipe 101 in the same manner as the snow ice cold water type heat exchanger 12, and the outside air is cooled by this brine. The cooled outside air flows into the "outside air cooler / compression refrigeration cooler" 21 (outdoor unit).
この様に、図示の例では、雪氷冷房機を、間接外気冷房機及び圧縮冷凍冷房機の所謂“室外機”に流入する外気の温度を低下させることで、間接外気冷房機及び圧縮冷凍冷房機の冷房能力を底上げする為に利用する。 As described above, in the illustrated example, the temperature of the outside air flowing into the so-called "outdoor unit" of the indirect outside air cooler and the compression refrigeration cooler is lowered by the snow and ice cooler to reduce the temperature of the outside air cooler and the compression refrigeration cooler. It is used to raise the cooling capacity of
この様な違いがあっても、図７の構成であっても上記図６の構成と同じ課題が生じる。つまり、熱交換管１０１の配管長が長いことで、配管圧損が高くなり、以ってポンプ動力負荷が掛かることになり、消費電力が増加することになる。 Even with such a difference, the same problem as the configuration of FIG. 6 occurs even with the configuration of FIG. 7. That is, when the pipe length of the heat exchange pipe 101 is long, the pipe pressure loss becomes high, which causes the pump power load to be applied, and the power consumption increases.
上記のように、雪氷利用空調システムとしては、例えば、間接外気冷房機に対して雪氷冷房機を組み合わせる形態、間接外気冷房機と圧縮冷凍冷房機とから成る空調システムに対して雪氷冷房機を組み合わせる形態などが知られている。但し、図６、図７は一例であり、この例に限らない。例えば図６の構成において上記雪氷冷水利用型熱交換器１２が建物内ではなく建物外に設置される構成であってもよい（当然、この場合は外気が通過して外気を冷却することになる）。例えば図７の構成において雪氷ブライン利用型熱交換器２２が建物外ではなく建物内に設置される構成であってもよい（当然、この場合は内気が通過して内気を冷却することになる）。 As described above, as the ice and ice utilization air conditioning system, for example, the snow ice and ice cooler is combined with the indirect outside air cooler, and the ice and ice cooler is combined with the air conditioner system consisting of the indirect outside air cooler and the compression refrigeration cooler. The form etc. are known. However, FIG. 6, FIG. 7 is an example, It does not restrict to this example. For example, in the configuration of FIG. 6, the ice cold water type heat exchanger 12 may be installed outside the building instead of inside the building (in this case, naturally, the outside air passes to cool the outside air) ). For example, in the configuration of FIG. 7, the snow / ice brine type heat exchanger 22 may be installed not in the building but in the building (in this case, naturally, the inside air passes to cool the inside air) .
上記の何れの構成であっても、雪氷冷房機は、雪山の冷熱を利用する為に、例えば雪山直下の融解水升内に熱交換管を敷設している。雪氷冷房機は、配管内をブライン（冷媒；冷水など）を循環させる為のポンプや、このブラインと外気や内気との熱交換を行うための熱交換器を有する。上記ブラインは、上記熱交換管を通過する際に、雪山からの融解水との熱交換により冷却されて、当該冷却されたブラインが上記熱交換器に供給されることになる。 In any of the above-described configurations, the snow and ice cooler has a heat exchange pipe laid, for example, in a molten water tank directly under the snow mountain in order to utilize cold heat of the snow mountain. The snow ice cooler has a pump for circulating brine (refrigerant; cold water or the like) in the piping, and a heat exchanger for performing heat exchange between the brine and the outside air or the inside air. When passing through the heat exchange pipe, the brine is cooled by heat exchange with molten water from a snow mountain, and the cooled brine is supplied to the heat exchanger.
ブラインが熱交換管を通過する際に受ける冷熱量は、熱交換管の長さが長いほど（流路が長いほど）が大きくなる。この為、融解水升内に熱交換管を千鳥に敷設して流路を長くしている。 The amount of cold heat received as the brine passes through the heat exchange tube is larger as the length of the heat exchange tube is longer (as the flow path is longer). For this reason, the heat exchange pipes are laid in a staggered manner in the molten water tank to extend the flow path.
しかしながら、熱交換管の流路を長くすることで配管圧損が高くなり、ポンプ動力負荷が掛かることになり、以って消費電力が増大することになる。 However, by lengthening the flow path of the heat exchange pipe, the piping pressure loss becomes high, the pump power load is applied, and the power consumption is thereby increased.
本発明の課題は、雪氷冷房機を有する雪氷利用空調システムにおいて、雪氷冷房機における雪山の冷熱によってブラインを冷却する為の構成である熱交換管の流路を、可変とすることで、そのときの状況に応じた必要な冷房能力は維持しつつ消費電力を抑えることができる雪氷利用空調システム等を提供することである。 An object of the present invention is that in a snow and ice utilization air conditioning system having a snow and ice cooler, the flow path of a heat exchange pipe, which is a configuration for cooling brine by cold heat of a snow mountain in the snow and ice cooler, is variable. It is an object of the present invention to provide a snow and ice utilization air conditioning system and the like capable of reducing power consumption while maintaining the necessary cooling capacity according to the situation of the above.
本発明の雪氷利用空調システムは、少なくとも雪氷冷房機を有する空調システムであって、下記の構成を有する。 The ice and ice utilization air conditioning system of the present invention is an air conditioning system having at least a snow and ice cooler, and has the following configuration.
前記雪氷冷房機は、冷却対象と冷媒との熱交換を行う第１熱交換部と、雪山に基づく冷熱によって前記冷媒を冷却する第２熱交換部と、該第１熱交換部と該第２熱交換部とに接続される配管と、該配管を介して前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに前記冷媒を循環させるポンプ部とを有する。本発明の雪氷利用空調システムは、更に制御装置を有する。 The snow / ice cooler includes a first heat exchange unit that exchanges heat between the object to be cooled and the refrigerant, a second heat exchange unit that cools the refrigerant by cold energy based on snow mountains, the first heat exchange unit, and the second heat exchange unit. It has piping connected to a heat exchange part, and a pump part which circulates the refrigerant in the 1st heat exchange part and the 2nd heat exchange part via the piping. The ice and ice utilization air conditioning system of the present invention further includes a controller.
そして、前記第２熱交換部は、複数の分岐管と、各分岐管に応じた複数の切替弁とを有し、開状態となっている切替弁に対応する分岐管には前記冷媒が流れる構成とする。
そして、前記制御装置は、前記複数の切替弁を開閉制御する。
The second heat exchange unit has a plurality of branch pipes and a plurality of switching valves corresponding to the respective branch pipes, and the refrigerant flows in the branch pipes corresponding to the switching valves in the open state. Configure
Then, the control device controls opening and closing of the plurality of switching valves.
本発明の雪氷利用空調システム等によれば、雪氷冷房機を有する雪氷利用空調システムにおいて、雪氷冷房機における雪山の冷熱によってブラインを冷却する為の構成である熱交換管の流路を、可変とすることで、そのときの状況に応じた必要な冷房能力は維持しつつ消費電力を抑えることができる。 According to the ice and ice utilization air conditioning system and the like of the present invention, in the ice and ice utilization air conditioning system having the snow and ice cooler, the flow path of the heat exchange pipe having a configuration for cooling brine by cold heat of the snow mountain in the snow and ice cooler By doing this, it is possible to reduce power consumption while maintaining the necessary cooling capacity according to the situation at that time.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
上述したように、融解水升内に敷設する熱交換管の長さを長くすることで、より多くの冷熱が得られてブラインを冷却することができ、以って雪氷冷房機の冷房能力をより高くすることができる。その一方で、流路を長くすることで配管圧損が高くなり、ポンプ動力が掛かることになる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As described above, by lengthening the length of the heat exchange pipe laid in the melting water tank, more cold energy can be obtained and the brine can be cooled, whereby the cooling capacity of the snow ice cooler can be reduced. It can be made higher. On the other hand, by lengthening the flow path, the piping pressure loss becomes high, and pump power is applied.
しかしながら、雪氷冷房機を常に最大冷房能力で運転する必要はなく、そのときに必要な冷房能力が得られれば問題ないことになる。これより、本手法では、融解水升内に敷設する熱交換管の全体の長さ自体は、雪山から多くの冷熱を得られるようにする為にある程度長くするとしても、流路の長さ（熱交換管全体のなかで実際にブラインが流れる長さ）を可変とできる構成を設けることで、雪氷冷房機の冷房能力を可変とする。 However, it is not necessary to always operate the ice and ice cooler at the maximum cooling capacity, and there is no problem if the necessary cooling capacity can be obtained at that time. From this, in the present method, the entire length of the heat exchange pipe laid in the molten water tank itself is long even if the length of the channel is increased to obtain a large amount of cold heat from the snow mountain. The cooling capacity of the snow / ice cooler is made variable by providing a configuration capable of changing the length of the flow of the brine in the entire heat exchange pipe.
本手法では、流路の長さを可変とする構成を備え、流路の長さが、そのときに必要となる冷房能力が得られる最低限の長さとなるように、流路の長さを調整制御する。これより、特に流路の長さが比較的短いときには、配管圧損が比較的低くなり、以ってポンプ動力が比較的掛からないで済み、省エネ効果が得られることになる。 In this method, the length of the flow path is made variable, and the length of the flow path is set to a minimum length at which the cooling capacity required at that time can be obtained. Adjust and control. From this, particularly when the flow path length is relatively short, the piping pressure loss becomes relatively low, so that the pump power can be relatively kept relatively low, and the energy saving effect can be obtained.
この様な構成の具体例を、以下、実施例１、実施例２として説明する。
図１は、実施例１の雪氷利用空調システムの構成図である。
Specific examples of such a configuration will be described below as Example 1 and Example 2.
FIG. 1 is a block diagram of a snow and ice utilization air conditioning system according to a first embodiment.
尚、本手法の特徴は、融解水升内に敷設する熱交換管の構成とその制御方法であるので、それ以外の構成・動作については、説明を省略するか、簡単に説明するのみとする。 In addition, since the feature of the present method is the configuration of the heat exchange pipe laid in the molten metal bath and the control method thereof, the description of the other configurations and operations will be omitted or only briefly described. .
実施例１は、本手法を、間接外気冷房機に対して雪氷冷房機を組み合わせて成る雪氷利用空調システムに適用した例である。ここでは、間接外気冷房機は、簡単化して図示の外気冷房機１１として示す。 The first embodiment is an example in which the present method is applied to a snow and ice utilization air conditioning system in which a snow and ice cooler is combined with an indirect outside air cooler. Here, the indirect outside air cooler is simplified and shown as the outside air cooler 11 shown.
外気冷房機１１の構成は、間接外気冷房機の一般的な構成であってよいので、特に図示しないが、例えば、外気冷房機１１は、不図示の２つの熱交換器（第１熱交換器と第２熱交換器と呼ぶ）と、これら第１熱交換器と第２熱交換器とに接続される不図示の配管（第１配管と呼ぶ）と、この第１配管を介して第１熱交換器と第２熱交換器とに冷媒を循環させる不図示のポンプ（第１ポンプと呼ぶ）等を有する。 The configuration of the outside air cooler 11 may be a general configuration of an indirect outside air cooler, and thus is not particularly illustrated. For example, the outside air cooler 11 is not shown with two heat exchangers (first heat exchangers And a second heat exchanger), a pipe (not shown) connected to the first heat exchanger and the second heat exchanger (referred to as a first pipe), and a first pipe via the first pipe. It has an unshown pump (it calls a 1st pump) etc. which circulate a refrigerant to a heat exchanger and the 2nd heat exchanger.
第１熱交換器は上記冷媒と内気（建物内の空気；特に冷房対象空間からのリターン空気；“還気”とも呼ぶ）との熱交換を行う。第２熱交換器は上記冷媒と外気（建物外の空気）との熱交換を行う。つまり、外気冷房機１１は、冷媒を介して、内気と外気との熱交換を行うものである。 The first heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the inside air (air in a building; in particular, return air from a space to be cooled; also referred to as “return air”). The second heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the outside air (air outside the building). That is, the outside air cooler 11 exchanges heat between the inside air and the outside air through the refrigerant.
上記のように、外気冷房機１１（間接外気冷房機）は、一般的な空調機（圧縮冷凍冷房機）のような圧縮機を備えていないので、圧縮冷凍冷房機よりも省エネ運転ができるが、その一方で外気温がある程度以上高くなると（例えば、外気温が、内気の温度以上になると）実質的に機能しなくなる。 As described above, since the outside air cooler 11 (indirect outside air cooler) does not have a compressor such as a general air conditioner (compression refrigeration cooler), energy saving operation can be performed compared to the compression refrigeration cooler. On the other hand, when the outside air temperature rises above a certain level (for example, when the outside air temperature rises above the temperature of inside air), the air conditioner becomes substantially nonfunctional.
内気（還気）は、まず、上記第１熱交換器で上記冷媒との熱交換が行われ、その後、雪氷冷房機の雪氷冷水利用型熱交換器１２でブラインとの熱交換が行われる構成となっている。外気冷房機１１の冷房能力では上記“必要冷房能力”を満たさない状況では、不足分を雪氷冷房機の冷房能力で補うことになる。 First, the heat exchange with the refrigerant is performed in the first heat exchanger, and then the heat exchange with the brine is performed in the ice-cold water utilization type heat exchanger 12 of the snow ice cooler. It has become. The cooling capacity of the outside air cooler 11 compensates for the shortage by the cooling capacity of the ice cooler in a situation where the above "necessary cooling capacity" is not satisfied.
また、図１（ａ）には、雪氷冷房機に係わる構成として、図示の雪氷冷水利用型熱交換器１２、ポンプ１３、冷水配管１４、雪山直下の融解水升１５、熱交換管１６等を有する。これらの符号１１，１２，１３，１４，１５が付された構成自体は、図６の構成と同じであってよく、従ってここでは上記図６に示す構成と同一の符号を付して有り、その説明は省略または簡略化する。尚、逆に言えば、熱交換管１６は、図６の熱交換管１００とは異なる符号を付してあり、熱交換管１００とは異なる構成である。 Further, in FIG. 1 (a), the snow ice cold water type heat exchanger 12, the pump 13, the cold water pipe 14, the molten water tank 15 directly under the snow mountain, the heat exchange pipe 16 etc. Have. The configuration itself given the reference numerals 11, 12, 13, 14, 15 may be the same as the configuration of FIG. 6, and therefore, here, the same reference numerals as the configuration shown in FIG. The explanation is omitted or simplified. Note that, conversely, the heat exchange pipe 16 has a code different from that of the heat exchange pipe 100 of FIG.
雪氷冷房機に係わる構成として、更に、融解水升１５内に敷設される熱交換管１６等や、熱交換管１６からのブラインの出口温度を計測する温度センサ１７や外気温度を計測する外気温センサ１８等の各種温度計測センサも設けられている。融解水升１５には、雪山からの雪解水が流れる。 Further, as a configuration relating to the snow ice cooler, a heat exchange pipe 16 or the like installed in the molten water tank 15, a temperature sensor 17 for measuring the outlet temperature of the brine from the heat exchange pipe 16, an outside air temperature for measuring the outside air temperature Various temperature measurement sensors such as the sensor 18 are also provided. In the melting tank 15, snow solution from the snowy mountain flows.
熱交換管１６は、冷水配管１４に接続されている。そして、冷水等のブライン（冷媒）が、ポンプ１３によって、冷水配管１４を介して、熱交換管１６と雪氷冷水利用型熱交換器１２と循環する。ブラインは、雪氷冷水利用型熱交換器１２→冷水配管１４（往路）→熱交換管１６→冷水配管１４（復路）→雪氷冷水利用型熱交換器１２の順に循環している。但し、図面上では冷水配管１４については特に往路、復路を区別して示していない。 The heat exchange pipe 16 is connected to the cold water pipe 14. And brine (refrigerant), such as cold water, circulates with the heat exchange pipe 16 and the snow ice cold water utilization type heat exchanger 12 by the pump 13 via the cold water piping 14. The brine circulates in the following order: snow ice cold water type heat exchanger 12 → cold water pipe 14 (outward path) → heat exchange pipe 16 → cold water pipe 14 (return path) → snow ice cold water type heat exchanger 12. However, in the drawing, the cooling water pipe 14 is not particularly distinguished between the forward path and the return path.
冷水配管１４（往路）を介して熱交換管１６に流入する上記ブラインは、熱交換管１６を通過する際に上記融解水升１５の雪解水との熱交換によって冷却される。冷却されたブラインが、上記冷水配管１４（復路）を介して雪氷冷水利用型熱交換器１２に供給される。 The above-mentioned brine flowing into the heat exchange pipe 16 through the cold water pipe 14 (outbound path) is cooled by heat exchange with the snow melting water of the molten water tank 15 when passing through the heat exchange pipe 16. Cooled brine is supplied to the ice cold water heat exchanger 12 through the cold water pipe 14 (return path).
ここで、本例では、雪氷冷水利用型熱交換器１２は建物内の空気（内気；空調対象空間からのリターン空気である還気）を直接冷却するように配置されている。上記冷却されたブラインは、雪氷冷水利用型熱交換器１２において内気と熱交換することで内気を冷却すると共に、ブライン自体は温度上昇する。温度上昇したブラインは、冷水配管１４（往路）を介して熱交換管１６に供給され、再び上記雪解水によって冷却される。 Here, in this example, the ice-cold water-based heat exchanger 12 is disposed so as to directly cool the air in the building (inside air; return air from the space to be air-conditioned). The cooled brine cools the inside air by heat exchange with the inside air in the ice-cold water-based heat exchanger 12, and the temperature of the brine itself rises. The temperature-increased brine is supplied to the heat exchange pipe 16 via the cold water pipe 14 (outbound path), and is cooled again by the above snow melting water.
但し、この例に限るものではなく、雪氷冷水利用型熱交換器１２は建物外の空気（外気）を冷却し、以って外気冷房機１１に流入する外気の温度を低下させることで、間接外気冷房機の冷房能力を底上げするような構成であっても構わない。 However, the present invention is not limited to this example, and the ice cold water type heat exchanger 12 cools the air outside the building (outside air) and thereby reduces the temperature of the outside air flowing into the outside air cooler 11 indirectly. It may be configured to raise the cooling capacity of the outdoor air cooler.
ここで、上記ブラインは、融解水升１５内において流れる距離（流路の長さ）が長いほど、より多くの冷熱を雪解水から受けることになり、雪氷冷房機の冷房能力が増強され、以って雪氷冷水利用型熱交換器１２における内気の冷却能力が向上する。しかしながら、冷却能力の向上の為に熱交換管を長くすると、上記のように配管圧損が高くなりポンプ１３の動力負荷が余計に掛かり、消費電力が増加することになり、更に、内気を過剰に冷却することになる事態も起こり得る。 Here, the longer the flow distance (the length of the flow path) of the brine in the molten water tank 15 is, the more cold heat is received from the snow melting water, and the cooling capacity of the snow / ice cooler is enhanced. Accordingly, the cooling capacity of the inside air in the ice-cold water-based heat exchanger 12 is improved. However, if the heat exchange pipe is lengthened to improve the cooling capacity, the piping pressure loss becomes high as described above, and the power load of the pump 13 is additionally applied, and the power consumption is increased. It may happen that it will cool down.
これに対して、本例では、熱交換管１６の構成を例えば図１（ｂ）に示す構造とすることで、熱交換管１６の全体の長さは長くすると共に、実際の流路の長さは可変とする。 On the other hand, in the present embodiment, the entire length of the heat exchange tube 16 is increased by setting the structure of the heat exchange tube 16 to, for example, the structure shown in FIG. Is variable.
図１（ｂ）に示す熱交換管１６の構成図は、図１（ａ）に示す熱交換管１６を図示の“矢視Ａ”の方向から見た図である。 The block diagram of the heat exchange pipe 16 shown in FIG. 1 (b) is a view of the heat exchange pipe 16 shown in FIG. 1 (a) as viewed from the direction of “arrow A” in the drawing.
図示の例の熱交換管１６は、本管５３と、それぞれが本管５３に接続される複数の（Ｎ個の）分岐管５１−１〜５１−Ｎによって構成され、各分岐管５１−１〜５１−Ｎが各流路（第１流路、第２流路、第３流路、・・・、第Ｎ流路）を形成している。分岐管５１−１〜５１−Ｎは、それぞれ、その一端が本管５３の上流側に接続され、その他端が本管５３の下流側に接続される。尚、特に図示していないが、各分岐管５１−１〜５１−Ｎの他端側には逆流防止弁などが設けられている。 The heat exchange pipe 16 in the illustrated example is constituted by a main pipe 53 and a plurality of (N) branch pipes 51-1 to 51-N each connected to the main pipe 53, and each branch pipe 51-1 To 51-N form respective flow paths (first flow path, second flow path, third flow path,..., Nth flow path). One end of each of the branch pipes 51-1 to 51-N is connected to the upstream side of the main pipe 53, and the other end is connected to the downstream side of the main pipe 53. Although not particularly shown, a backflow prevention valve or the like is provided on the other end side of each of the branch pipes 51-1 to 51-N.
各分岐管５１−１〜５１−Ｎには、それぞれ、上流側（上記一端の側）に切替弁５２（第１切替弁５２−１、第２切替弁５２−２、第３切替弁５２−３、・・・、第Ｎ切替弁５２−Ｎ）が、設けられている。各切替弁５２は、それぞれ、各流路を開閉する為の構成と言える。 In each of the branch pipes 51-1 to 51-N, the switching valve 52 (a first switching valve 52-1, a second switching valve 52-2, and a third switching valve 52-) is provided on the upstream side (the one end side). 3, ..., Nth switching valve 52-N) is provided. Each switching valve 52 can be said to be a configuration for opening and closing each flow path.
ここでは、単純に、各切替弁５２は、“開”と“閉”の何れかの状態になるものとして説明するが、この例に限らない。また、ここでは、各流路（第１流路、第２流路、第３流路、・・・、第Ｎ流路）の長さは全て同じとして説明するが、この例に限らない。 Here, each switching valve 52 is simply described as being in either the "open" or "closed" state, but is not limited to this example. Moreover, although the length of each flow path (a 1st flow path, a 2nd flow path, a 3rd flow path, ..., the N-th flow path) is explained as all the same here, it does not restrict to this example.
本管５３は、冷水配管１４に接続される。ポンプ１３が稼動中には上記冷水配管１４（往路）からブラインが本管５３に流入する。本管５３に流入した冷媒は、もし全ての切替弁５２が“閉”状態であったならば、本管５３のみを通過して上記冷水配管１４（復路）へ流出することになる。尚、この場合は、ブラインは雪氷由来の冷熱が得られず、ブラインを循環させる意味が無いので、基本的には、ポンプ１３を停止する（つまり、雪氷冷房機を運転停止状態とする）。 The main pipe 53 is connected to the cold water pipe 14. While the pump 13 is in operation, brine flows into the main pipe 53 from the cold water pipe 14 (outbound path). The refrigerant flowing into the main pipe 53 passes only the main pipe 53 and flows out to the cold water pipe 14 (return path) if all the switching valves 52 are in the “closed” state. In this case, since the brine can not obtain cold energy derived from snow and ice and there is no point in circulating the brine, basically, the pump 13 is stopped (that is, the snow ice cooler is put into a shutdown state).
尚、温度センサ１７は、本管５３から冷水配管１４（復路）へ流出する際のブラインの温度を計測するものである。 The temperature sensor 17 measures the temperature of the brine when flowing out from the main pipe 53 to the cold water pipe 14 (return path).
一方、１以上の切替弁５２が“開”状態であったならば、本管５３に流入した冷媒は、その切替弁５２が“開”状態となっている全ての分岐管５１に上記一端側（上流側）から流入し、分岐管５１を通過後に上記他端側から本管５３（下流側）に戻される。ブラインは分岐管５１を通過中に雪解け水によって冷却される。よって、その切替弁５２が“開”状態となっている分岐管５１の数が多いほど、ブラインは雪氷由来の冷熱をより多く得ることができることになる。 On the other hand, if one or more switching valves 52 are in the "open" state, the refrigerant flowing into the main pipe 53 is one end side of all the branch pipes 51 in which the switching valves 52 are in the "open" state. It flows in from the (upstream side), passes through the branch pipe 51, and is returned from the other end side to the main pipe 53 (downstream side). The brine is cooled by the thaw water while passing through the branch pipe 51. Therefore, the brine can obtain more cold energy derived from snow and ice as the number of the branch pipes 51 in which the switching valve 52 is in the “open” state increases.
上記構成では、自己の切替弁５２が“開”である流路に、ブラインが流れることになる。よって、仮にＮ＝４とし、第１切替弁５２−１のみが“開”であった場合には、第１流路のみにブラインが流れることになり、実質的な流路の長さが全体の１／４（４分の１）となる。例えば、雪氷冷房機が供給すべき冷房能力が比較的小さい状況では、実質的な流路の長さが比較的短くても充分な冷熱量をブラインに与えることができ、且つ、配管圧損は比較的低くて済み、以ってポンプ１３の動力負荷が比較的低くて済むので、省エネ効果が得られる。 In the above configuration, the brine flows in the flow path in which the switching valve 52 of its own is "open". Therefore, assuming that N = 4 and only the first switching valve 52-1 is "open", brine flows only in the first flow path, and the substantial length of the flow path is the whole. One-quarter (one-quarter) of For example, in a situation where the cooling capacity to be supplied by the snow and ice cooler is relatively small, sufficient cold heat can be given to the brine even if the substantial flow path length is relatively short, and the pipe pressure loss is compared Because the power load of the pump 13 can be relatively low, an energy saving effect can be obtained.
また、上記状況から、雪氷冷房機が供給すべき冷房能力（不足分）が増加したならば、“開”状態となる切替弁５２を増やすことで対応できる。勿論、“開”状態となる切替弁５２の数が多くなるほど、配管圧損は増加し以ってポンプ１３の動力負荷が増加していくことになる。しかし、全ての切替弁５２が“開”状態となる状況にならない限り、図６等の場合に比べてポンプ１３の動力負荷（消費電力）は少なくて済む。 In addition, if the cooling capacity (insufficient amount) to be supplied by the snow and ice cooler increases from the above situation, it can be coped with by increasing the switching valve 52 in the "open" state. Of course, as the number of switching valves 52 in the "open" state increases, the piping pressure loss increases and the power load of the pump 13 increases. However, the power load (power consumption) of the pump 13 can be reduced as compared with the case of FIG. 6 and the like unless all the switching valves 52 are in the “open” state.
各流路の長さ（各分岐管５１の長さ）を仮にＰとした場合、熱交換管１６全体の流路の長さ（最大長）は、ほぼＰ×Ｎと見做せる。そして、任意のときに、対応する切替弁５２が“開”である流路の数がｎであったとした場合、そのときの熱交換管１６の実際の流路の長さは、ほぼＰ×ｎと見做せることになる。 Assuming that the length of each flow path (the length of each branch pipe 51) is P, the length (maximum length) of the flow path of the entire heat exchange pipe 16 can be regarded as approximately P × N. Then, at any time, assuming that the number of flow paths for which the corresponding switching valve 52 is “open” is n, the actual flow path length of the heat exchange pipe 16 at that time is approximately P × It will be considered as n.
また、図１の雪氷利用空調システムは、制御装置１９を有する。
制御装置１９は、図１の雪氷利用空調システム全体を制御する為のコンピュータ等である。
The ice and ice utilization air conditioning system of FIG. 1 also includes a control device 19.
The control device 19 is a computer or the like for controlling the entire ice / ice utilizing air conditioning system of FIG.
制御装置１９は、雪氷利用空調システムを、例えば図２（ａ）に示す各種運転モードで運転制御する。制御装置１９は、温度センサ１７や外気温センサ１８等の各種温度センサの計測値を入力している。尚、図１、図６では図示していないが、図１においても図６においても、更に不図示の他の温度センサ（例えば、還気の温度を計測する為の温度センサや、冷房対象空間に供給する冷気の温度を計測する為の温度センサなど）の計測値等も入力している。そして、制御装置１９は、これら各種計測データ等や、予め設定される各種設定データ等に基づいて、図１の雪氷利用空調システムを運転制御する。 The control device 19 controls the operation of the snow and ice utilization air conditioning system in various operation modes shown in FIG. 2A, for example. The control device 19 inputs measurement values of various temperature sensors such as the temperature sensor 17 and the outside air temperature sensor 18. Although not shown in FIGS. 1 and 6, other temperature sensors not shown (for example, a temperature sensor for measuring the temperature of return air, a space to be cooled, and the like in FIG. 1 and FIG. 6) The measurement value etc. of the temperature sensor etc. for measuring the temperature of the cool air supplied to are also input. Then, the control device 19 controls the operation of the ice and ice utilization air-conditioning system of FIG. 1 based on the various measurement data and the like, and the various setting data and the like set in advance.
何れにしても、本説明及び図面では、本発明の特徴に直接関係しない構成・動作については、その図示・説明は、省略するか簡略化するものとする。 In any case, in the present description and the drawings, illustration and description of components and operations not directly related to the features of the present invention will be omitted or simplified.
図２（ａ）には、図１の雪氷利用空調システムの概略動作を示す。
図示の例では、雪氷利用空調システムは、概略的に、運転モードＡ，Ｂ，Ｃの３種類の運転モードの何れかで運転する。
FIG. 2 (a) shows a schematic operation of the snow and ice utilization air conditioning system of FIG.
In the illustrated example, the snow and ice utilization air conditioning system is generally operated in any of three operation modes A, B, and C.
外気温度が比較的低い状況では、間接外気冷房機の単独運転を行うモードである運転モードＡで運転する。外気温度がある程度以上高くなると、間接外気冷房機と雪氷冷房機との併用運転である運転モードＢで運転する。外気温度が更に高くなって、間接外気冷房機を運転すると逆効果になる場合には、間接外気冷房機を停止して雪氷冷房機の単独運転を行うモードである運転モードＣで運転する。 When the outside air temperature is relatively low, the operation is performed in the operation mode A, which is a mode in which the indirect outside air cooler is operated alone. When the outside air temperature rises to a certain degree or more, the operation is performed in operation mode B which is a combined operation of the indirect outside air cooler and the snow ice cooler. When the outside air temperature is further increased and the indirect outside air cooler is operated in reverse, the indirect outside air cooler is stopped to operate in the operation mode C which is a mode in which the ice / ice cooler is independently operated.
図２（ｂ）には、上記各運転モードＡ，Ｂ，Ｃに応じた冷房能力を示す。
図２（ｃ）には、上記各運転モードＡ，Ｂ，Ｃに応じた消費電力を示す。
FIG. 2B shows the cooling capacity according to each of the operation modes A, B, and C.
FIG. 2C shows the power consumption according to each of the operation modes A, B, and C.
尚、図２（ｂ）、（ｃ）の横軸は、「外気温度−還気温度」であるが、この横軸の温度変化は、還気温度が一定とした場合には外気温度の変化に相当することになる。これより、ここでは、還気温度が一定として、図２（ｂ）、（ｃ）の横軸は外気温度の変化を示すものとして説明する。よって、図２（ｂ）（ｃ）において、外気温が比較的低い状態では運転モードＡで運転し、外気温が上昇していくに従って、運転モードは、運転モードＡ→運転モードＢ→運転モードＣと変わっていくことになる。これは、後述する図４（ｂ）、（ｃ）についても略同様である。 The horizontal axes in FIGS. 2 (b) and 2 (c) are "outside air temperature-return air temperature," but when the return air temperature is constant, the temperature change in the horizontal axis is the change in the outside air temperature. Would be equivalent to From this, the horizontal axis of Drawing 2 (b) and (c) is explained as what shows change of open air temperature here as return air temperature is fixed. Therefore, in FIG. 2 (b) (c), when the outside air temperature is relatively low, the operation mode A is operated, and as the outside air temperature rises, the operation mode is: operation mode A → operation mode B → operation mode It will change with C. The same applies to FIGS. 4B and 4C described later.
尚、図２（ｂ）（ｃ）は、上記Ｎが‘４’の場合、つまり流路が４つの場合を例にして示している。 In addition, FIG.2 (b) (c) has shown the case where said N is "4", ie, the case where the flow path is four, as an example.
制御装置１９は、基本的には、何れの運転モードであっても、雪氷利用空調システム全体で所定の冷房能力（図示の必要冷房能力）を維持するように制御する。運転モードＡでは、図２（ｂ）に示すように、間接外気冷房機単独の冷房能力だけで、必要冷房能力を供給できる。勿論、外気温が上昇するに従って、必要冷房能力を維持する為の負荷が増加し、以って消費電力が増加する（図２（ｃ）に示す通り）。 The control device 19 basically controls to maintain a predetermined cooling capacity (necessary cooling capacity shown) in the entire ice / ice utilizing air conditioning system in any operation mode. In the operation mode A, as shown in FIG. 2 (b), the necessary cooling capacity can be supplied only by the cooling capacity of the indirect outside air cooler alone. Of course, as the outside air temperature rises, the load for maintaining the required cooling capacity increases, and accordingly the power consumption increases (as shown in FIG. 2C).
そして、間接外気冷房機を最大能力で運転しても必要冷房能力を維持できなくなったら、雪氷冷房機を運転開始して、間接外気冷房機と雪氷冷房機を併用運転する（運転モードＢへ移行する）。 Then, if the required cooling capacity can not be maintained even if the indirect outside air cooler is operated at the maximum capacity, the snow ice cooler is started to operate the indirect outside air cooler and the snow ice cooler in combination (shift to operation mode B To do).
この運転モードＢでは、「間接外気冷房機の冷房能力＋雪氷冷房機の冷房能力≧必要冷房能力」となるように制御する。ここでは、間接外気冷房機は常に最大能力で運転するものとし、不足分を雪氷冷房機の冷房能力で補うようにする。尚、図２（ｂ）や後述する図４（ｂ）において、図示の一点鎖線の直線は、間接外気冷房機を最大能力で運転した場合の間接外気冷房機の冷房能力（最大冷房能力）を示す。一点鎖線で示す通り、間接外気冷房機の最大冷房能力は、外気温が大きくなるに従って低下していく。一点鎖線で示す通り、運転モードＡにおいては、間接外気冷房機の最大冷房能力は、必要冷房能力よりも大きいが、運転モードＡでは最大能力では運転せずに（図２（ｃ）に示す通り、消費電力は最大ではない）、必要冷房能力を維持するように制御される。この制御自体は既存の一般的なものであるので、特に説明しないが、基本的には、運転モードＡにおいては外気温が上昇していくに従って間接外気冷房機の冷房能力を増加させることになり、これより図２（ｃ）に示すように消費電力も増加していくことになる。 In this operation mode B, control is performed such that "cooling capacity of indirect outside air cooler + cooling capacity of snow ice cooler 必要 necessary cooling capacity". Here, the indirect outside air cooler is always operated at the maximum capacity, and the shortfall is compensated by the cooling capacity of the snow ice cooler. In FIG. 2 (b) and FIG. 4 (b) described later, the straight line indicated by the dashed dotted line in the figure indicates the cooling capacity (maximum cooling capacity) of the indirect outdoor air cooler when the indirect outdoor air cooler is operated at its maximum capacity. Show. As indicated by the one-dot chain line, the maximum cooling capacity of the indirect outside air cooler decreases as the outside air temperature increases. As indicated by the alternate long and short dash line, in the operation mode A, the maximum cooling capacity of the indirect outside air cooler is larger than the necessary cooling capacity, but in the operation mode A, the maximum capacity is not operated (as shown in FIG. (The power consumption is not the maximum), It is controlled to maintain the required cooling capacity. Since this control itself is an existing general one, although not particularly described, basically, in the operation mode A, the cooling capacity of the indirect outside air cooler is increased as the outside air temperature rises. As a result, as shown in FIG. 2 (c), the power consumption also increases.
一方、間接外気冷房機は、運転モードＢでは常に最大能力で運転するので、図２（ｃ）に示すように、消費電力は最大能力に応じた値で一定となっている。 On the other hand, since the indirect outdoor air cooler is always operated at the maximum capacity in the operation mode B, as shown in FIG. 2C, the power consumption is constant at a value corresponding to the maximum capacity.
運転モードＢでは間接外気冷房機を常に最大能力で運転するが、間接外気冷房機の最大冷房能力は、一点鎖線で示すように、外気温が上昇していくに従って低下していく。 上記のように間接外気冷房機を最大能力で運転してもその冷房能力が必要冷房能力に達しない場合は、この不足分を雪氷冷房機の冷房能力によって補う。
この不足分は、外気温が大きくなるほど、大きくなる。運転モードＡから運転モードＢに移行した直後は、この不足分は比較的小さいので、上記４つの流路のうちの１つだけを有効にして（その切替弁５２を“開”状態にして）、雪氷冷房機を運転する。そして、外気温が上昇していくに従って、有効とする流路を１つづつ増やす制御を行って、最終的には全ての（本例では４つの）流路が有効となる。
In the operation mode B, the indirect outside air cooler is always operated at the maximum capacity, but the maximum cooling capacity of the indirect outside air cooler decreases as the outside air temperature rises, as indicated by the alternate long and short dash line. As described above, if the cooling capacity does not reach the required cooling capacity even if the indirect outdoor air cooler is operated at the maximum capacity, this shortage is compensated by the cooling capacity of the ice / ice cooler.
This shortage increases as the outside temperature increases. Immediately after the transition from the operation mode A to the operation mode B, since the shortfall is relatively small, only one of the four flow paths is made effective (the switching valve 52 is in the open state). Operate the snow and ice cooler. Then, as the outside air temperature rises, control is performed to increase the flow paths to be made one by one, and finally all (four in this example) flow paths become effective.
ここでは、雪氷冷房機の消費電力（主にポンプ１３の消費電力）が、単純に、有効となっている流路の数をｎ、所定値をＰとすると、消費電力＝Ｐ×ｎであるものとする。この例では、雪氷冷房機の消費電力は、図２（ｃ）に示すように、階段状に変化する。つまり、外気温度が低い方から順に、有効となる流路の数ｎが１→２→３→４と増加するのに応じて、消費電力はＰ→２Ｐ→３Ｐ→４Ｐというように変化する。 Here, assuming that the power consumption of the snow and ice cooler (mainly the power consumption of the pump 13) is simply n, and the predetermined value is P, the power consumption = P × n. It shall be. In this example, the power consumption of the snow and ice cooler changes stepwise as shown in FIG. 2 (c). That is, the power consumption changes as P → 2P → 3P → 4P according to the increase in the number n of effective channels from 1 → 2 → 3 → 4 in order from the lower outside air temperature.
ここで、図６等の構成であれば、常に、全ての（本例では４つの）流路が有効となっている状態に等しい状態で運転することになるので、運転モードＢにおける消費電力は常に４Ｐであると見做すことができる。これより、図２（ｃ）に示す斜線部分が、本手法による省エネ効果分と見做すことができる。例えば２Ｐで運転中であれば、図６等の場合に比べて半分の消費電力で運転できることになる。尚、省エネ効果の説明に係わる消費電力は、雪氷冷房機の消費電力のみであり、間接外気冷房機等の消費電力は含まれない。 Here, in the case of the configuration shown in FIG. 6 and the like, the operation is always performed in a state equal to the state in which all (four in this example) flow paths are effective. It can always be regarded as 4P. From this, the hatched portion shown in FIG. 2 (c) can be regarded as the energy saving effect by the present method. For example, if it is operating at 2P, it can be operated at half power consumption as compared with the case of FIG. The power consumption related to the explanation of the energy saving effect is only the power consumption of the snow and ice cooler, and does not include the power consumption of the indirect outside air cooler and the like.
尚、有効とする流路を増やすタイミングは、例えば後述する図５の処理によって決まるものであり、図２には任意のタイミングを示しているに過ぎない。よって、例えば４つの流路全てが有効となるタイミングは、図示のように運転モードＢ中であるとは限らず、例えば運転モードＢから運転モードＣに切り替わるタイミングで４つの流路全てが有効となる、等ということも起こり得る。 Note that the timing for increasing the flow path to be effective is determined by, for example, the processing of FIG. 5 described later, and only an arbitrary timing is shown in FIG. Therefore, for example, the timing at which all four flow paths are effective is not limited to that in the operation mode B as illustrated, for example, all four flow paths are effective at the timing when the operation mode B switches to the operation mode C. It can happen, etc.
尚、図２（ｂ）において運転モードＢに関して示すように、外気温上昇に従って有効な流路の数ｎが増加していくと、雪氷冷房機の冷房能力は、図２（ｂ）に示すように、階段状に変化する。ここでは全ての（本例では４つの）流路が有効になった場合の雪氷冷房機の冷房能力（最大冷房能力）は、必要冷房能力と等しくなるように構成されているものとする。仮に必要冷房能力の値がＱであるとした場合、有効となる流路の数ｎが１→２→３→４と増加するのに応じて、雪氷冷房機の冷房能力は「Ｑ／４」→「２Ｑ／４」→「３Ｑ／４」→Ｑというように変化する。これは、後述する図４（ｂ）に関しても同様である。 As shown for the operation mode B in FIG. 2 (b), when the number n of the effective flow paths increases as the outside air temperature rises, the cooling capacity of the snow / ice cooler is as shown in FIG. 2 (b). It changes in steps. Here, it is assumed that the cooling capacity (maximum cooling capacity) of the snow / ice cooler when all (four in this example) flow paths are effective is configured to be equal to the required cooling capacity. Assuming that the value of the required cooling capacity is Q, the cooling capacity of the snow / ice cooler is "Q / 4" as the number n of effective flow paths increases from 1 → 2 → 3 → 4 → It changes like "2Q / 4" → "3Q / 4" → Q. The same applies to FIG. 4 (b) described later.
尚、雪氷冷房機の冷房能力は、図２（ｂ）に示すように、例えば２Ｐで運転中であれば、最大冷房能力の半分となる。換言すれば、外気温次第では、雪氷冷房機による冷房能力が最大の半分程度であっても、必要冷房能力を維持できることになる。図６等の構成では、この様な状況でも雪氷冷房機を最大冷房能力で運転することになるので、冷房能力が過剰となり、無駄が大きかった。本手法では、この様な問題を解消でき、雪氷冷房機を、そのときの状況（外気温など）に応じた適切な冷房能力で運転することができ、省エネ効果が得られることになる。 The cooling capacity of the snow / ice cooler is half of the maximum cooling capacity, for example, when operating at 2P, as shown in FIG. 2 (b). In other words, depending on the outside air temperature, the required cooling capacity can be maintained even if the cooling capacity by the snow and ice cooler is about half of the maximum. In the configuration of FIG. 6 and the like, since the snow and ice cooler is operated at the maximum cooling capacity even in such a situation, the cooling capacity is excessive and waste is large. According to this method, such problems can be solved, and the ice / ice cooler can be operated with an appropriate cooling capacity according to the situation (such as the outside temperature) at that time, and an energy saving effect can be obtained.
図３は、実施例２の雪氷利用空調システムの構成図である。
尚、図７に示す構成と同一であってよい構成には同一符号を付して有り、その説明は省略または簡略化するものとする。つまり、図３に示す構成のうち、雪氷ブライン利用型熱交換器２２、ポンプ２３、冷水配管２４、雪山直下の融解水升２５と、“外気冷房機・圧縮冷凍冷房機”２１は、図７に示す構成と同じであってよく、その説明は省略または簡略化する。
FIG. 3 is a block diagram of a snow and ice utilization air conditioning system of a second embodiment.
Configurations that may be the same as the configuration shown in FIG. 7 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted or simplified. That is, among the configurations shown in FIG. 3, the snow ice / ice brine type heat exchanger 22, the pump 23, the cold water pipe 24, the molten water tank 25 directly under the snow mountain, and the “open air cooler / compression refrigeration cooler” 21 And the description thereof will be omitted or simplified.
また、温度センサ２７や外気温センサ２８等が設けられるが、温度センサ２７は上記温度センサ１７と同じであってよく、外気温センサ２８は上記外気温センサ１８と同じであってよく、その説明は省略する。 Although the temperature sensor 27 and the outside air temperature sensor 28 are provided, the temperature sensor 27 may be the same as the temperature sensor 17, and the outside air temperature sensor 28 may be the same as the outside air temperature sensor 18. Is omitted.
また、熱交換管２６は、図１の熱交換管１６と略同様であってよく、以下、簡単に説明する。 Also, the heat exchange pipe 26 may be substantially similar to the heat exchange pipe 16 of FIG. 1 and will be briefly described below.
本例では、熱交換管２６の構成を例えば図３（ｂ）に示す構造とすることで、熱交換管２６の全体の長さは長くすると共に、実際の流路の長さは可変とする。 In this example, by making the structure of the heat exchange pipe 26 as shown in FIG. 3B, for example, the entire length of the heat exchange pipe 26 is made longer and the actual length of the flow path is made variable. .
図３（ｂ）に示す熱交換管２６の構成図は、図３（ａ）に示す熱交換管２６を図示の“矢視Ａ”の方向から見た図である。 The block diagram of the heat exchange pipe 26 shown in FIG. 3 (b) is a view of the heat exchange pipe 26 shown in FIG. 3 (a) as viewed from the direction of “arrow A” in the drawing.
図示の例の熱交換管２６は、本管６３と、それぞれが本管６３に接続される複数の（Ｎ個の）分岐管６１−１〜６１−Ｎによって構成され、各分岐管６１−１〜６１−Ｎが各流路（第１流路、第２流路、第３流路、・・・、第Ｎ流路）を形成している。分岐管６１−１〜６１−Ｎは、それぞれ、その一端が本管６３の上流側に接続され、その他端が本管６３の下流側に接続される。尚、各分岐管６１の他端側には不図示の逆流防止弁が設けられている。 The heat exchange pipe 26 in the illustrated example is constituted by a main pipe 63 and a plurality of (N) branch pipes 61-1 to 61-N each connected to the main pipe 63, and each branch pipe 61-1 ... 61-N form respective flow paths (first flow path, second flow path, third flow path,..., Nth flow path). One end of each of the branch pipes 61-1 to 61-N is connected to the upstream side of the main pipe 63, and the other end is connected to the downstream side of the main pipe 63. The other end side of each branch pipe 61 is provided with a backflow prevention valve (not shown).
各分岐管６１−１〜６１−Ｎには、それぞれ、上流側（上記一端の側）に切替弁６２（第１切替弁６２−１、第２切替弁６２−２、第３切替弁６２−３、・・・、第Ｎ切替弁６２−Ｎ）が、設けられている。各切替弁６２は、それぞれ、各流路を開閉する為の構成と言える。 In each of the branch pipes 61-1 to 61-N, the switching valve 62 (a first switching valve 62-1, a second switching valve 62-2 and a third switching valve 62-) is provided on the upstream side (the one end side). 3, ..., Nth switching valve 62-N) is provided. Each switching valve 62 can be said to be a configuration for opening and closing each flow path.
ここでは、単純に、各切替弁６２は、“開”と“閉”の何れかの状態になるものとして説明するが、この例に限らない。また、ここでは、各流路（第１流路、第２流路、第３流路、・・・、第Ｎ流路）の長さは全て同じとして説明するが、この例に限らない。 Here, each switching valve 62 is simply described as being in either the "open" or "closed" state, but is not limited to this example. Moreover, although the length of each flow path (a 1st flow path, a 2nd flow path, a 3rd flow path, ..., the N-th flow path) is explained as all the same here, it does not restrict to this example.
本管６３は、冷水配管２４に接続される。ポンプ２３が稼動中には上記冷水配管２４（往路）からブラインが本管６３に流入する。本管６３に流入した冷媒は、もし全ての切替弁６２が“閉”状態であったならば、本管６３のみを通過して上記冷水配管２４（復路）へ流出することになる。尚、この場合は、ブラインは雪氷由来の冷熱が得られず、ブラインを循環させる意味が無いので、基本的には、ポンプ２３を停止する（つまり、雪氷冷房機を運転停止状態とする）。 The main pipe 63 is connected to the cold water pipe 24. While the pump 23 is in operation, brine flows into the main pipe 63 from the cold water pipe 24 (outbound path). The refrigerant flowing into the main pipe 63 passes only the main pipe 63 and flows out to the cold water pipe 24 (return path) if all the switching valves 62 are in the “closed” state. In this case, since the brine does not obtain cold energy derived from snow and ice and there is no point in circulating the brine, basically the pump 23 is stopped (that is, the snow ice cooler is put into a shutdown state).
尚、温度センサ２７は、本管６３から冷水配管２４（復路）へ流出する際のブラインの温度を計測するものである。 The temperature sensor 27 measures the temperature of the brine when flowing out from the main pipe 63 to the cold water pipe 24 (return path).
一方、１以上の切替弁６２が“開”状態であったならば、本管６３に流入した冷媒は、その切替弁６２が“開”状態となっている全ての分岐管６１に上記一端側（上流側）から流入し、分岐管６１を通過後に上記他端側から本管６３（下流側）に戻される。ブラインは分岐管６１を通過中に雪解け水によって冷却される。よって、その切替弁６２が“開”状態となっている分岐管６１の数が多いほど、ブラインは雪氷由来の冷熱をより多く得ることができることになる。 On the other hand, if one or more switching valves 62 are in the "open" state, the refrigerant flowing into the main pipe 63 is one end side of all the branch pipes 61 in which the switching valves 62 are in the "opening" state. It flows in from the (upstream side), passes through the branch pipe 61, and is returned from the other end side to the main pipe 63 (downstream side). The brine is cooled by the thaw water while passing through the branch pipe 61. Therefore, as the number of the branch pipes 61 in which the switching valve 62 is in the "open" state is large, the brine can obtain more cold energy derived from snow and ice.
上記構成では、自己の切替弁６２が“開”である流路に、ブラインが流れることになる。よって、仮にＮ＝４とし、第１切替弁６２−１のみが“開”であった場合には、第１流路のみにブラインが流れることになり、実質的な流路の長さが全体の１／４（４分の１）となる。 In the above configuration, the brine flows in the flow path in which the switching valve 62 of its own is "open". Therefore, assuming that N = 4 and only the first switching valve 62-1 is "open", brine flows only in the first flow path, and the substantial length of the flow path is the whole. One-quarter (one-quarter) of
例えば、雪氷冷房機が供給すべき冷房能力が比較的小さい状況では、実質的な流路の長さが比較的短くても充分な冷熱量をブラインに与えることができ、且つ、配管圧損は比較的低くて済み、以ってポンプ２３の動力負荷が比較的低くて済むので、省エネ効果が得られる。 For example, in a situation where the cooling capacity to be supplied by the snow and ice cooler is relatively small, sufficient cold heat can be given to the brine even if the substantial flow path length is relatively short, and the pipe pressure loss is compared Because the power load of the pump 23 can be relatively low, an energy saving effect can be obtained.
また、上記状況から、雪氷冷房機が供給すべき冷房能力が増加したならば、“開”状態となる切替弁６２を増やすことで対応できる。勿論、“開”状態となる切替弁６２の数が多くなるほど、配管圧損は増加し以ってポンプ２３の動力負荷が増加していくことになる。しかし、全ての切替弁６２が“開”状態となる状況にならない限り、図６等の場合に比べてポンプ２３の動力負荷（消費電力）は少なくて済む。 In addition, if the cooling capacity to be supplied by the snow and ice cooler has increased from the above situation, this can be coped with by increasing the switching valve 62 which is in the "open" state. Of course, as the number of switching valves 62 in the "open" state increases, the piping pressure loss increases and the power load of the pump 23 increases. However, the power load (power consumption) of the pump 23 can be reduced as compared with the case of FIG. 6 and the like unless all the switching valves 62 are in the “open” state.
各流路の長さ（各分岐管６１の長さ）を仮にＰとした場合、熱交換管２６全体の流路の長さは、ほぼＰ×Ｎと見做せる。 Assuming that the length of each flow path (the length of each branch pipe 61) is P, the length of the flow path of the entire heat exchange pipe 26 can be regarded as approximately P × N.
ここで、図３のシステムにおける雪氷冷房機以外の構成についても、簡単に説明しておく。上記の通り、図３のシステムは、図７と略同様に、間接外気冷房機と圧縮冷凍冷房機と雪氷冷房機とにより構成される雪氷利用空調システムである。間接外気冷房機と圧縮冷凍冷房機は、既存の一般的な構成であってよく、ここでは簡単に説明する。但し、間接外気冷房機については図１の説明の際に説明済みであるので、ここでは省略し、圧縮冷凍冷房機について説明する。 Here, configurations other than the snow and ice cooler in the system of FIG. 3 will be briefly described. As described above, the system of FIG. 3 is a snow and ice utilization air conditioning system configured of an indirect outdoor air cooler, a compression refrigeration cooler, and a snow ice cooler as substantially the same as FIG. 7. The indirect outdoor air cooler and the compression refrigeration cooler may be of the existing general configuration, and will be briefly described here. However, since the indirect outdoor air cooler has already been described in the description of FIG. 1, it will be omitted here, and a compression refrigeration cooler will be described.
圧縮冷凍冷房機は、特に図示しないが、圧縮機、凝縮機、膨張弁、蒸発器等の一般的な構成を有し、これらを冷媒が循環している。凝縮機では外気と冷媒との熱交換が行われ、蒸発器では内気（還気）と冷媒との熱交換が行われる。図３や図７の構成例の場合、雪氷ブライン利用型熱交換器２２は外気とブラインとの熱交換を行うので、雪氷ブライン利用型熱交換器２２によって冷却された外気が、上記第２熱交換器を通過後に凝縮機に流入する構成となる。 Although not particularly illustrated, the compression refrigeration cooler has a general configuration such as a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and the like, through which a refrigerant circulates. In the condenser, heat exchange between the outside air and the refrigerant is performed, and in the evaporator, heat exchange between the inside air (return air) and the refrigerant is performed. In the case of the configuration example of FIG. 3 and FIG. 7, since the snow and ice brine utilization heat exchanger 22 performs heat exchange between the outside air and the brine, the outside air cooled by the snow ice brine utilization heat exchanger 22 has the second heat. After passing through the exchanger, it flows into the condenser.
また、図３の雪氷利用空調システムは、制御装置２９を有する。
制御装置２９は、図３の雪氷利用空調システム全体を制御する為のコンピュータ等である。
In addition, the ice and ice utilization air conditioning system of FIG.
The control device 29 is a computer or the like for controlling the entire ice / ice utilizing air conditioning system of FIG.
制御装置２９は、雪氷利用空調システムを、例えば図４（ａ）に示す各種運転モードで運転制御する。制御装置２９は、温度センサ２７や外気温センサ２８等の各種温度センサの計測値を入力している。尚、図３、図７では図示していないが、図３においても図７においても、更に不図示の他の温度センサ（例えば、還気の温度を計測する為の温度センサや、冷房対象空間に供給する冷気の温度を計測する為の温度センサなど）の計測値等も入力している。そして、制御装置２９は、これら各種計測データ等や、予め設定される各種設定データ等に基づいて、図３の雪氷利用空調システムを運転制御する。 The control device 29 controls the operation of the snow and ice utilization air conditioning system in various operation modes shown in FIG. 4A, for example. The control device 29 inputs measurement values of various temperature sensors such as the temperature sensor 27 and the outside air temperature sensor 28. Although not shown in FIGS. 3 and 7, other temperature sensors (for example, a temperature sensor for measuring the temperature of return air, a space to be cooled, and the like are not shown either in FIG. 3 or FIG. 7). The measurement value etc. of the temperature sensor etc. for measuring the temperature of the cool air supplied to are also input. Then, the control device 29 controls the operation of the ice and ice utilization air conditioning system of FIG. 3 based on the various measurement data and the like, and the various setting data and the like set in advance.
何れにしても、本説明及び図面では、本発明の特徴に直接関係しない構成・動作については、その図示・説明は、省略するか簡略化するものとする。 In any case, in the present description and the drawings, illustration and description of components and operations not directly related to the features of the present invention will be omitted or simplified.
図４（ａ）には、図３の雪氷利用空調システムの概略動作を示す。
図示の例では、図３の雪氷利用空調システムは、概略的に、運転モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類の運転モードの何れかで運転する。
FIG. 4 (a) shows a schematic operation of the snow and ice based air conditioning system of FIG.
In the illustrated example, the snow and ice based air conditioning system of FIG. 3 is generally operated in any one of four operation modes A, B, C, and D.
外気温度が比較的低い状況では、間接外気冷房機の単独運転を行うモードである運転モードＡで運転する。外気温度がある程度以上高くなると、間接外気冷房機と雪氷冷房機との併用運転である運転モードＢで運転する。外気温度が更に高くなると、更に一般冷房機（圧縮冷凍冷房機）を起動して「間接外気冷房機と雪氷冷房機と一般冷房機との併用運転」である運転モードＣで運転する。更に外気温度が高くなると、「雪氷冷房機と一般冷房機との併用運転（間接外気冷房機の停止）」である運転モードＤで運転する。 When the outside air temperature is relatively low, the operation is performed in the operation mode A, which is a mode in which the indirect outside air cooler is operated alone. When the outside air temperature rises to a certain degree or more, the operation is performed in operation mode B which is a combined operation of the indirect outside air cooler and the snow ice cooler. When the outside air temperature is further increased, the general cooler (compression refrigeration cooler) is activated to operate in the operation mode C, which is a combined operation of the indirect outdoor air cooler, the snow ice cooler and the general cooler. When the outside air temperature is further increased, the operation is performed in the operation mode D which is "combination operation of the snow and ice cooler and the general cooler (stop of the indirect outside air cooler)."
但し、これは一例であり、この例に限らない。運転モードＤで雪氷冷房機をも停止状態としてもよい。 However, this is an example and it is not limited to this example. In the operation mode D, the snow and ice cooler may be stopped.
図４（ｂ）には、上記各運転モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに応じた冷房能力を示す。
図４（ｃ）には、上記各運転モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに応じた消費電力を示す。
FIG. 4B shows the cooling capacity according to each of the operation modes A, B, C, and D.
FIG. 4C shows the power consumption according to each of the operation modes A, B, C, and D.
尚、図４（ｂ）（ｃ）は、上記Ｎが‘４’の場合、つまり流路が４つの場合を例にして示している。 FIGS. 4 (b) and 4 (c) show the case where the above N is '4', that is, the case where there are four flow paths.
制御装置２９は、基本的には、何れの運転モードであっても、雪氷利用空調システムで所定の冷房能力（図示の必要冷房能力）を維持するように制御する。運転モードＡでは、図４（ｂ）に示すように、間接外気冷房機単独の冷房能力だけで、必要冷房能力を供給できる。勿論、外気温が上昇するに従って、必要冷房能力を維持する為の負荷が増加し、以って消費電力が増加する（図４（ｃ）に示す通り）。 The control device 29 basically controls to maintain a predetermined cooling capacity (necessary cooling capacity shown) in the snow and ice based air conditioning system in any operation mode. In the operation mode A, as shown in FIG. 4B, the necessary cooling capacity can be supplied only by the cooling capacity of the indirect outside air cooler alone. Of course, as the outside air temperature rises, the load for maintaining the required cooling capacity increases, and hence the power consumption increases (as shown in FIG. 4C).
そして、間接外気冷房機を最大能力で運転しても必要冷房能力を維持できなくなったら、雪氷冷房機を運転開始して、間接外気冷房機と雪氷冷房機を併用運転する（運転モードＢへ移行する）。 Then, if the required cooling capacity can not be maintained even if the indirect outside air cooler is operated at the maximum capacity, the snow ice cooler is started to operate the indirect outside air cooler and the snow ice cooler in combination (shift to operation mode B To do).
この運転モードＢでは、「間接外気冷房機の冷房能力＋雪氷冷房機の冷房能力≧必要冷房能力」となるように制御する。ここでは、間接外気冷房機は常に最大能力で運転するものとし、不足分を雪氷冷房機の冷房能力で補うようにする。 In this operation mode B, control is performed such that "cooling capacity of indirect outside air cooler + cooling capacity of snow ice cooler 必要 necessary cooling capacity". Here, the indirect outside air cooler is always operated at the maximum capacity, and the shortfall is compensated by the cooling capacity of the snow ice cooler.
この不足分は、外気温が大きくなるほど、大きくなる。運転モードＡから運転モードＢに移行した直後は、この不足分は比較的小さいので、上記４つの流路のうちの１つだけを有効にして（その切替弁６２を“開”状態にして）、雪氷冷房機を運転する。そして、外気温が上昇していくに従って、有効とする流路を１つづつ増やす制御を行って、最終的には全ての（本例では４つの）流路が有効（その切替弁６２が“開”状態）となる。 This shortage increases as the outside temperature increases. Immediately after the transition from the operation mode A to the operation mode B, since the shortfall is relatively small, only one of the four flow paths is made effective (the switching valve 62 is opened). Operate the snow and ice cooler. Then, as the outside air temperature rises, control is performed to increase the flow paths to be made one by one, and finally all (four in this example) flow paths become effective (the switching valve 62 "Open" state).
ここでは、雪氷冷房機の消費電力（主にポンプ２３の消費電力）が、単純に、有効となっている流路の数をｎ、所定値をＰとすると、消費電力＝Ｐ×ｎであるものとする。この例では、雪氷冷房機の消費電力は、図４（ｃ）に示すように、階段状に変化する。つまり、外気温度が低い方から順に、消費電力はＰ→２Ｐ→３Ｐ→４Ｐというように変化する。 Here, assuming that the number of flow paths for which the power consumption of the snow and ice cooler (mainly the power consumption of the pump 23) is effective is n and the predetermined value is P, power consumption = P × n It shall be. In this example, the power consumption of the snow and ice cooler changes stepwise as shown in FIG. 4 (c). That is, the power consumption changes in the order of P → 2P → 3P → 4P in order from the lower outside air temperature.
ここで、図７等の構成であれば、常に、全ての（本例では４つの）流路が有効となっている状態に等しい状態で運転することになるので、運転モードＢにおける消費電力は常に４Ｐであると見做すことができる。これより、図４（ｃ）に示す斜線部分が、本手法による省エネ効果分と見做すことができる。例えば２Ｐで運転中であれば、図７等の場合に比べて半分の消費電力で運転できることになる。尚、省エネ効果の説明に係わる消費電力は、雪氷冷房機の消費電力のみであり、間接外気冷房機等の消費電力は含まれない。 Here, in the case of the configuration shown in FIG. 7 and the like, the operation is always performed in a state equal to the state in which all the (four in this example) flow paths are effective. It can always be regarded as 4P. From this, the hatched portion shown in FIG. 4 (c) can be regarded as the energy saving effect by the present method. For example, when operating at 2P, it can be operated with half the power consumption as compared to the case of FIG. The power consumption related to the explanation of the energy saving effect is only the power consumption of the snow and ice cooler, and does not include the power consumption of the indirect outside air cooler and the like.
尚、有効とする流路を増やすタイミングは、例えば後述する図５の処理によって決まるものであり、図４には任意のタイミングを示しているに過ぎない。よって、例えば４つの流路全てが有効となるタイミングは、図示のように運転モードＢ中であるとは限らず、例えば運転モードＢから運転モードＣに切り替わるタイミングで４つの流路全てが有効となる、等ということも起こり得る。 Note that the timing for increasing the flow path to be effective is determined, for example, by the processing of FIG. 5 described later, and FIG. 4 only shows an arbitrary timing. Therefore, for example, the timing at which all four flow paths are effective is not limited to that in the operation mode B as illustrated, for example, all four flow paths are effective at the timing when the operation mode B switches to the operation mode C. It can happen, etc.
尚、運転モードＣに関しては、図示のように雪氷冷房機は常に最大能力で運転しているので（常に、４つの流路全てが有効となっている）、特に説明しないが、図示のように一般冷房機による冷房能力が更に追加されることになる。例えば、制御装置（１９、２９）は、雪氷冷房機について複数の切替弁の全てを開状態にしても必要な冷房能力が得られない場合には、圧縮冷凍冷房機を運転開始する制御を行う。必要な冷房能力が得られているか否かの判定方法は、様々であってよいが、例えば上記冷房対象空間に供給する冷気の温度が、設定温度を維持できなくなったら（例えば、冷気温度が、継続して設定温度を上回る状況となったら）、必要な冷房能力が得られない状態になったと判定する。 As to the operation mode C, as shown in the figure, the snow / ice cooler is always operating at the maximum capacity (all four flow paths are always effective), although not particularly described, as shown in the figure. The cooling capacity by the general cooler will be further added. For example, the control device (19, 29) performs control to start the operation of the compression refrigeration cooler if the necessary cooling capacity can not be obtained even if all the switching valves of the snow and ice cooler are opened. . There may be various determination methods as to whether or not the necessary cooling capacity is obtained. For example, when the temperature of the cold air supplied to the space to be cooled can not maintain the set temperature (for example, the cold air temperature is It is determined that the necessary cooling capacity has not been obtained (when the temperature has continuously exceeded the set temperature).
図５は、制御装置１９、２９の処理フローチャート図である。
つまり、実施例１の制御装置１９も実施例２の制御装置２９も、少なくとも雪氷冷房機の制御に関しては、同様の処理を行う。尚、制御装置１９、２９は、雪氷冷房機の制御だけでなく、間接外気冷房機や一般冷房機の制御も行うが、ここでは雪氷冷房機の制御のみを示す。
FIG. 5 is a process flowchart of the control devices 19 and 29.
That is, the control device 19 of the first embodiment and the control device 29 of the second embodiment perform the same processing at least with regard to control of the snow / ice cooler. The control devices 19 and 29 not only control the snow and ice cooler but also control the indirect outdoor air cooler and the general cooler, but only control of the snow and ice cooler is shown here.
尚、制御装置１９、２９は、上記の通りコンピュータ等であり、ＣＰＵ等の演算プロセッサやメモリ等の記憶部（何れも不図示）を有している。記憶部に予め記憶されている所定のアプリケーションプログラムを、演算プロセッサが実行することにより、例えば図５に示す処理や、上述した雪氷利用空調システムの各種制御処理が実現される。 The control devices 19 and 29 are, as described above, a computer or the like, and have an arithmetic processor such as a CPU or a storage unit such as a memory (all not shown). When the arithmetic processor executes a predetermined application program stored in advance in the storage unit, for example, the process shown in FIG. 5 and various control processes of the ice / ice utilization air conditioning system described above are realized.
まず、図示の「ポンプ停止温度」、「下限設定値」、「上限設定値」については、予め、任意の値がユーザ等によって設定されている。「ポンプ停止温度」は、外気温が「ポンプ停止温度」以下の場合には雪氷冷房機を運転する必要性が無い（間接外気冷房機の単独運転で必要冷房能力を維持できる）と考えられる温度が、設定される。また、雪氷冷房機に係わる熱交換器（外気または室内空気と熱交換する）に供給するブライン（冷水等）の温度（出口温度センサ１７により計測できる）が、所定の範囲内（「下限設定値」〜「上限設定値」の範囲）となるように制御するものとする。また、最大流路数Ｎも予めユーザ等によって設定されている。 First, arbitrary values are preset by the user etc. about "pump stop temperature" of illustration, "lower limit preset value", and "upper limit preset value". “Pump stop temperature” is a temperature considered to be unnecessary to operate the snow and ice cooler when the outside air temperature is equal to or less than the “pump stop temperature” (the necessary cooling capacity can be maintained by sole operation of the indirect outside air cooler) Is set. In addition, the temperature (which can be measured by the outlet temperature sensor 17) of brine (such as cold water) supplied to the heat exchanger (which exchanges heat with outside air or room air) related to the snow and ice cooler is within a predetermined range (“lower limit set value Control to be in the range of “upper limit setting value”. Further, the maximum number N of flow paths is also set in advance by the user or the like.
ここで、上記の通り、制御装置１９、制御装置２９のどちらも図５の処理を行うのであるが、以下の説明では、制御装置１９を例にして説明するものとする。制御装置２９においても以下に説明する処理と同様の処理を行う。制御装置２９の場合、例えば以下の説明における切替弁５２を切替弁６２、ポンプ１３をポンプ２３、出口温度センサ１７を出口温度センサ２７などに置き換えればよい。 Here, as described above, although both of the control device 19 and the control device 29 perform the processing of FIG. 5, in the following description, the control device 19 will be described as an example. The control unit 29 performs the same process as the process described below. In the case of the control device 29, for example, the switching valve 52 in the following description may be replaced by the switching valve 62, the pump 13 by the pump 23, the outlet temperature sensor 17 by the outlet temperature sensor 27 or the like.
まず、外気温センサ１８によって計測される外気温が、予め設定される「ポンプ停止温度」未満である状況下では（ステップＳ１１，ＹＥＳ）、雪氷冷房機を運転する必要性はないので、ポンプ１３は運転停止状態とし、全ての切替弁５２を“閉”状態とする（ステップＳ１２）。 First, under the situation where the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 18 is less than the "pump stop temperature" set in advance (step S11, YES), there is no need to operate the snow and ice cooler, so the pump 13 Is in the operation stop state, and all the switching valves 52 are in the "closed" state (step S12).
外気温が「ポンプ停止温度」以上である状況下では（ステップＳ１１，ＮＯ）、雪氷冷房機を運転する。まず、現状、雪氷冷房機が運転停止状態であるならば（ステップＳ１３，ＹＥＳ）、ポンプ１３をＯＮ（運転開始）すると共に、切替弁５２を１つだけ“開”状態にする。ここでは一例として第１切替弁５２−１を“開”状態とする（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では更に、変数ｉに‘１’をセットする。ｉは、現在“開”状態となっている切替弁５２の数（有効となっている流路の数）を示す変数であり、初期状態では‘０’となっている。 Under conditions where the outside air temperature is equal to or higher than the “pump stop temperature” (step S11, NO), the snow and ice cooler is operated. First, if the snow and ice cooler is currently stopped (step S13, YES), the pump 13 is turned on (start of operation) and only one switching valve 52 is opened. Here, as an example, the first switching valve 52-1 is brought into the "open" state (step S14). In step S14, "1" is set to the variable i. i is a variable that indicates the number of switching valves 52 currently in the “open” state (the number of flow paths that are enabled), and is “0” in the initial state.
一方、現状、雪氷冷房機が運転状態であるならば（ステップＳ１３，ＮＯ）、まず現在の上記変数ｉの値により、現在“開”状態となっている切替弁５２の数を認識する（ステップＳ１５）。続いて、出口温度センサ１７の計測値が「下限設定値」未満か否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６と後述するステップＳ２０は、雪氷冷房機の冷却過不足を判定するものである。 On the other hand, if the snow and ice cooler is currently in operation (step S13, NO), the number of switching valves 52 currently in the open state is recognized from the current value of the variable i (step S13) S15). Subsequently, it is determined whether the measured value of the outlet temperature sensor 17 is less than the "lower limit set value" (step S16). Step S16 and step S20 which will be described later determine the excess or deficiency of cooling of the snow ice cooler.
出口温度センサ計測値が「下限設定値」未満となっている場合には（ステップＳ１６，ＹＥＳ）、冷房能力が過剰な状態であると見做せるので、“開”状態の切替弁５２の数を一つ減らす。これは、ｉ＝１の場合には（ステップＳ１７，ＹＥＳ）、本例では第１切替弁５２−１のみが“開”状態となっていることになるので、第１切替弁５２−１を“閉”状態にすると共に、ポンプ１３を停止する（ステップＳ１８）。つまり、雪氷冷房機を運転停止する。ステップＳ１８では更にｉに‘０’をセットする。 If the measured value of the outlet temperature sensor is less than the "lower limit set value" (step S16, YES), it is considered that the cooling capacity is excessive, so the number of switching valves 52 in the "open" state Reduce one. This is because if i = 1 (step S17, YES), only the first switching valve 52-1 is in the "open" state in this example. The pump 13 is stopped while being in the "closed" state (step S18). In other words, the snow ice cooler is shut down. In step S18, i is set to '0'.
一方、ｉ＝１ではない場合には（ステップＳ１７，ＮＯ）、第ｉ切替弁５２−ｉを“閉”状態にするが、この場合には、ポンプ１３は停止しない（引き続き運転状態とする）（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では更にｉ＝ｉ―１とする（ｉの値を１減少させる）。 On the other hand, if i is not 1 (step S17, NO), the i-th switching valve 52-i is closed, but in this case the pump 13 is not stopped (the operating state is continued). (Step S19). In step S19, i = i-1 is further set (the value of i is decreased by 1).
また、出口温度センサ計測値が「下限設定値」以上の場合（ステップＳ１６，ＮＯ）、続いて、出口温度センサ計測値が「上限設定値」未満か否かを判定する（ステップＳ２０）。 If the outlet temperature sensor measurement value is equal to or greater than the “lower limit setting value” (step S16, NO), it is then determined whether the outlet temperature sensor measurement value is less than the “upper limit setting value” (step S20).
出口温度センサ計測値が「上限設定値」未満の場合（ステップＳ２０，ＹＥＳ）、これはブライン出口温度が上記所定の範囲内となっていることになるので、現状維持とする（ステップＳ２１）。つまり、各切替弁５２の開閉状態は現状のままとし、ポンプ１３は引き続き運転状態とする。 If the outlet temperature sensor measurement value is less than the "upper limit set value" (YES in step S20), this means that the brine outlet temperature is within the predetermined range, and the current state is maintained (step S21). That is, the open / close state of each switching valve 52 is kept as it is, and the pump 13 is continuously operated.
一方、出口温度センサ計測値が「上限設定値」以上の場合（ステップＳ２０，ＮＯ）、雪氷冷房機の冷却能力が不足している状態であるので、“開”状態の切替弁５２の数を一つ増やす。但し、現状、既に全ての切替弁５２が“開”状態になっているのであれば、すなわちｉ＝Ｎであるならば（ステップＳ２２，ＹＥＳ）、上記ステップＳ２１を実行する（現状維持とする）。 On the other hand, if the outlet temperature sensor measurement value is equal to or greater than the “upper limit set value” (step S20, NO), the cooling capacity of the snow / ice cooler is insufficient, so the number of switching valves 52 in the “open” state is Increase one. However, at present, if all the switching valves 52 are already in the “open” state, that is, if i = N (step S22, YES), the above step S21 is executed (the current state is maintained). .
一方、ｉ＝Ｎではないならば（ｉがＮ未満ならば）（ステップＳ２２，ＮＯ）、現在“閉”状態の切替弁５２の１つを“開状態”とする。これは、本例では、第（ｉ＋１）切替弁５２−（ｉ＋１）を、“開”状態にする（ステップＳ２３）。ステップＳ２３では更にｉ＝ｉ＋１とする（ｉを１増加する）。尚、本例の雪氷利用空調システムは、上述した実施例１や実施例２の構成に限らず、例えば雪氷冷房機だけで構成されても構わない。つまり、本例の雪氷利用空調システムは、少なくとも雪氷冷房機を有する空調システムであればよい。雪氷冷房機だけで構成される雪氷利用空調システムであっても、雪氷冷房機の構成自体は図１や図３に示す構成と同様であってよい。雪氷冷房機だけで構成される雪氷利用空調システムであっても、その制御処理は図５の処理と一部を除いて同じであってよく、異なる点は上記ステップＳ１１，１２の処理が必要ない点である。この例では雪氷冷房機だけなので雪氷冷房機は基本的には常に運転状態とするからである。但し、何等かの理由（点検など）で雪氷冷房機を一時的に停止した後には、ステップＳ１３がＹＥＳとなってステップＳ１４で運転を再開することになる。 On the other hand, if i is not N (if i is less than N) (step S22, NO), one of the switching valves 52 in the currently "closed" state is made "opened". In this example, the (i + 1) th switching valve 52- (i + 1) is brought into the "open" state (step S23). In step S23, i is further set to i + 1 (i is incremented by 1). In addition, the snow and ice utilization air-conditioning system of this example may be comprised, for example not only by the structure of Example 1 or Example 2 mentioned above, for example, only a snow and ice cooler. That is, the ice and ice utilization air conditioning system of this example should just be an air conditioning system having at least a snow and ice cooler. Even in the case of the ice / ice utilizing air conditioning system constituted only by the snow and ice cooler, the configuration itself of the snow and ice cooler may be the same as the configuration shown in FIG. 1 or 3. Even in the case of a snow-ice air conditioning system constituted only by a snow-ice cooler, the control process may be the same as the process of FIG. It is a point. In this example, since only the snow and ice cooler is used, basically the snow and ice cooler is always in operation. However, after the snow and ice cooler is temporarily stopped for any reason (such as inspection), step S13 becomes YES and the operation is restarted in step S14.
上述したように、本例の雪氷利用空調システムは、少なくとも雪氷冷房機を有する空調システムであって、例えば下記の構成を有する。 As described above, the ice and ice utilization air conditioning system of the present example is an air conditioning system having at least a snow and ice cooler, and has, for example, the following configuration.
上記雪氷冷房機は、例えば、冷却対象（例えば外気あるいは内気）と冷媒との熱交換を行う第１熱交換部と、雪山に基づく冷熱によって前記冷媒を冷却する第２熱交換部と、該第１熱交換部と該第２熱交換部とに接続される配管と、該配管を介して前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに前記冷媒を循環させるポンプ部とを有する。 The snow / ice cooler includes, for example, a first heat exchange unit that exchanges heat between a refrigerant (for example, the outside air or the inside air) and a refrigerant, a second heat exchange unit that cools the refrigerant by cold heat based on snow mountains, and (1) A heat exchange unit, a pipe connected to the second heat exchange unit, and a pump unit for circulating the refrigerant through the first heat exchange unit and the second heat exchange unit via the pipe.
上記雪氷冷水利用型熱交換器１２や雪氷ブライン利用型熱交換器２２が、上記第１熱交換部の一例に相当する。上記熱交換管１６，２６が、上記第２熱交換部の一例に相当する。上記配管の一例が上述した冷水配管１４，２４などである。上記ポンプ部の一例が上述したポンプ１３，２３等である。 The snow ice cold water type heat exchanger 12 and the snow ice brine type heat exchanger 22 correspond to an example of the first heat exchange section. The heat exchange tubes 16 and 26 correspond to an example of the second heat exchange unit. An example of the above-mentioned piping is the above-mentioned chilled water piping 14, 24 and the like. An example of the above-mentioned pump part is pump 13 and 23 grade mentioned above.
本例の雪氷利用空調システムは更に制御装置を有する。この制御装置の一例が上述した制御装置１９，２９である。 The snow and ice utilization air conditioning system of this example further includes a control device. An example of this control device is the control devices 19 and 29 described above.
そして、例えば、上記第２熱交換部は、複数の分岐管と、各分岐管に応じた複数の切替弁とを有し、開状態となっている切替弁に対応する分岐管には上記冷媒が流れる構成とする。そして上記制御装置は、上記複数の切替弁を開閉制御する。 Then, for example, the second heat exchange unit has a plurality of branch pipes and a plurality of switching valves corresponding to the respective branch pipes, and the branch pipe corresponding to the switching valve in the open state is the refrigerant Flow. And the said control apparatus carries out open / close control of the said several switching valve.
上記複数の分岐管の一例が上述した分岐管５１（５１−１〜５１−Ｎ）や分岐管６１（６１−１〜６１−Ｎ）等である。上記各分岐管に応じた複数の切替弁の一例が上述した切替弁５２（５２−１〜５２−Ｎ）や切替弁６２（６２−１〜６２−Ｎ）等である。 Examples of the plurality of branch pipes include the branch pipes 51 (51-1 to 51-N) and the branch pipes 61 (61-1 to 61-N) described above. Examples of the plurality of switching valves corresponding to each of the branch pipes are the switching valves 52 (52-1 to 52-N) and the switching valves 62 (62-1 to 62-N) described above.
また、例えば、上第２熱交換部の出口側の冷媒の温度を計測する冷媒温度計測部を更に有する。そして、上記制御装置は、例えば、該冷媒温度計測部の計測値に基づいて、上記複数の切替弁を開閉制御する。 In addition, for example, it further includes a refrigerant temperature measurement unit that measures the temperature of the refrigerant on the outlet side of the upper second heat exchange unit. And the said control apparatus carries out open / close control of the said several switching valve based on the measured value of this refrigerant | coolant temperature measurement part, for example.
また、例えば、上記制御装置は、上記冷媒温度計測部の計測値が所定の下限設定値未満となったら、開状態となる切替弁の数を減らし、上記冷媒温度計測部の計測値が所定の上限設定値以上となったら、開状態となる切替弁の数を増やすように制御する。 Also, for example, when the measured value of the refrigerant temperature measuring unit becomes less than a predetermined lower limit setting value, the control device reduces the number of switching valves that are opened, and the measured value of the refrigerant temperature measuring unit is predetermined. If it becomes more than the upper limit set value, control is performed so as to increase the number of switching valves that are opened.
また、本例の雪氷利用空調システムは、例えば、間接外気冷房機を更に有する構成であってもよい。 Moreover, the snow and ice utilization air conditioning system of this example may be the structure which further has an indirect outside air cooler, for example.
この例の場合、外気温を測定する外気温計測部を更に有し、上記制御装置は、例えば下記の制御を行うものであってもよい。 In the case of this example, it may further include an outside air temperature measurement unit that measures the outside air temperature, and the control device may perform, for example, the following control.
・測定された外気温が所定の閾値未満の場合には、雪氷冷房機は停止して間接外気冷房機のみを運転する第１運転モードとする。 If the measured outside air temperature is less than the predetermined threshold, the snow and ice cooler is stopped to set the first operation mode in which only the indirect outside air cooler is operated.
・上記第１運転モードにおいて測定された外気温が閾値以上となったら、雪氷冷房機を運転開始すると共に上記複数の切替弁のうちの１つを開状態とする。 When the outside air temperature measured in the first operation mode becomes equal to or higher than the threshold value, the snow ice cooler is started and one of the plurality of switching valves is opened.
また、本例の雪氷利用空調システムは、例えば、圧縮冷凍冷房機を更に有する構成であってもよい。この例の場合、上記制御装置は、例えば、上記複数の切替弁の全てを開状態にしても必要な冷房能力が得られない場合には、上記圧縮冷凍冷房機を運転開始する。 In addition, the snow and ice utilization air conditioning system of this example may be configured to further include, for example, a compression refrigeration cooler. In the case of this example, for example, when the necessary cooling capacity can not be obtained even if all of the plurality of switching valves are opened, the control device starts the operation of the compression refrigeration cooler.
例えば上記構成により、本例の雪氷利用空調システム等によれば、雪氷冷房機を有する雪氷利用空調システムにおいて、例えば、雪氷冷房機における雪山の冷熱によってブラインを冷却する為の構成である熱交換管の流路を、可変とすることで、そのときの状況に応じた必要な冷房能力は維持しつつポンプ動力負荷を軽減し以って消費電力を抑えることができる。この例に限らないが、本例の雪氷利用空調システム等によれば、雪氷冷房機における雪山の冷熱によってブラインを冷却する為の構成である熱交換管の一部または全部にブラインを連通させることで、必要な冷房能力は維持しつつポンプ動力負荷を軽減し以って消費電力を抑えることができる。更に、雪氷冷房機におけるブラインの過剰冷却の防止が可能となる。 For example, according to the ice / ice utilizing air conditioning system of the present embodiment, the heat exchanging pipe having a constitution for cooling brine by cold energy of a snow mountain in the ice / ice cooler, for example, By making the flow path variable, it is possible to reduce power consumption by reducing the pump power load while maintaining the necessary cooling capacity according to the situation at that time. Although not limited to this example, according to the ice / ice utilizing air conditioning system of this example, the brine is communicated with a part or all of the heat exchange tube which is a configuration for cooling the brine by cold heat of the snow mountain in the ice / ice cooler Thus, while maintaining the necessary cooling capacity, it is possible to reduce power consumption by reducing the pump power load. Furthermore, it is possible to prevent overcooling of the brine in the snow and ice cooler.
また、雪山の一部で雪氷が消失する場合がある。この場合、融解水升（１５，２５）における雪氷消失箇所直下部分には、融雪水が流下しないことになり、以ってこの箇所に分岐管（５１，６１）がある場合には、ブラインを流しても融雪水によって冷却されることはないので、無駄となる。よって、この様な不要部分の分岐管（５１，６１）へはブラインを流入させないようにすることで、無駄が生じないようにすることができる。これは、具体例としては例えば、まず、上記不要部分の分岐管（５１，６１）はユーザが例えば目視等に基づいて判断するものとする。そして、ユーザは不要部分の分岐管の識別番号（ここでは上記ｉに相当する番号を用いるものとする）を登録する。そして、上記図５の処理の際には、登録番号に相当する切替弁（５２，６２）は“開状態”にはならないように制御する。例えば登録番号が‘３’であったなら、例えば図１の構成では第３切替弁５２−３は“開状態”にはならないように制御される。この制御方法は、様々であってよく、ここでは特に説明しない。 In addition, snow and ice may disappear in part of the snow mountain. In this case, the snow melting water will not flow down immediately below the snow ice loss point in the melting water tank (15, 25), so if there is a branch pipe (51, 61) at this point, brine Even if it flows, it is wasted because it is not cooled by snowmelt water. Therefore, it is possible to prevent waste from occurring by preventing the brine from flowing into the branch pipes (51, 61) of such unnecessary portions. As a specific example, for example, the branch pipes (51, 61) of the unnecessary portion are first determined by the user based on, for example, visual observation. Then, the user registers the identification number of the branch pipe of the unnecessary part (here, the number corresponding to the above i is used). And in the case of the process of the said FIG. 5, it controls so that the switching valve (52, 62) corresponded to a registration number will not be in an "open state." For example, if the registration number is '3', for example, in the configuration of FIG. 1, the third switching valve 52-3 is controlled so as not to be in the “open state”. This control method may be various and will not be described here.
１１ 外気冷房機
１２ 雪氷冷水利用型熱交換器
１３ ポンプ
１４ 冷水配管
１５ 融解水升
１６ 熱交換管
１７ 温度センサ
１８ 外気温センサ
１９ 制御装置
２１ “外気冷房機・圧縮冷凍冷房機”
２２ 雪氷ブライン利用型熱交換器
２３ ポンプ
２４ 冷水配管
２５ 融解水升
２６ 熱交換管
２７ 温度センサ
２８ 外気温センサ
２９ 制御装置
５１（５１−１〜５１−Ｎ） 分岐管
５２（５２−１〜５２−Ｎ） 切替弁
６１（６１−１〜６１−Ｎ） 分岐管
６２（６２−１〜６２−Ｎ） 切替弁
11 outdoor air cooler 12 snow ice cold water type heat exchanger 13 pump 14 cold water piping 15 melting water tank 16 heat exchange tube 17 temperature sensor 18 outside air temperature sensor 19 control device 21 “outside air cooler / compression refrigeration cooler”
22 snow ice brine type heat exchanger 23 pump 24 cold water piping 25 melting water tank 26 heat exchange pipe 27 temperature sensor 28 outside air temperature sensor 29 control device 51 (51-1 to 51-N) branch pipe 52 (52-1 to 52 -N) Switching valve 61 (61-1 to 61-N) Branching pipe 62 (62-1 to 62-N) Switching valve
そして、前記第２熱交換部は、複数の分岐管と、各分岐管毎に設けられた切替弁とを有し、開状態となっている切替弁に対応する分岐管には前記冷媒が流れる構成とする。そして、前記制御装置は、前記切替弁を開閉制御する。 The second heat exchange unit includes a plurality of branch pipes and a switching valve provided for each branch pipe, and the refrigerant flows in the branch pipe corresponding to the switching valve in an open state. Configure Then, the control device controls the opening and closing of the front Symbol switching Kawaben.
前記雪氷冷房機は、冷却対象と冷媒との熱交換を行う第１熱交換部と、雪山の融解水を貯蔵する融解水升内に埋設され、該融解水と前記冷媒との熱交換を行う第２熱交換部と、該第１熱交換部と該第２熱交換部とに接続される配管と、該配管を介して前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに前記冷媒を循環させるポンプ部と、前記第２熱交換部の出口側の前記冷媒の温度を計測する冷媒温度計測部と、制御装置とを有する。 The snow and ice cooler is embedded in a first heat exchange unit that exchanges heat between the object to be cooled and the refrigerant, and in a molten water tank that stores the molten water of the snow mountain , and performs heat exchange between the molten water and the refrigerant The second heat exchange unit, a pipe connected to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit, and the refrigerant in the first heat exchange unit and the second heat exchange unit via the pipe having a pump unit for circulating a refrigerant temperature measuring unit for measuring the temperature of the refrigerant at the outlet side of the second heat exchanger, and a control device.
そして、前記第２熱交換部は、複数の分岐管と、各分岐管毎に設けられた切替弁とを有し、開状態となっている切替弁に対応する分岐管には前記冷媒が流れる構成とする。そして、前記制御装置は、前記冷媒温度計測部の計測値に基づいて前記雪氷冷房機の冷房能力の過不足を判定し、前記冷媒温度計測部の計測値が前記冷房能力の過不足のない所定の範囲内となるように前記切替弁を開閉制御する。 The second heat exchange unit includes a plurality of branch pipes and a switching valve provided for each branch pipe, and the refrigerant flows in the branch pipe corresponding to the switching valve in an open state. Configure Then, the control device determines the excess or deficiency of the cooling capacity of the snow / ice cooler based on the measurement value of the refrigerant temperature measurement unit, and the measurement value of the refrigerant temperature measurement unit is a predetermined value without the excess or deficiency of the cooling capacity. The switching valve is controlled so as to be in the range of
Claims (6)
前記雪氷冷房機は、
冷却対象と冷媒との熱交換を行う第１熱交換部と、
雪山に基づく冷熱によって前記冷媒を冷却する第２熱交換部と、
該第１熱交換部と該第２熱交換部とに接続される配管と、
該配管を介して前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに前記冷媒を循環させるポンプ部とを有し、
更に制御装置を有し、
前記第２熱交換部は、複数の分岐管と、各分岐管に応じた複数の切替弁とを有し、開状態となっている切替弁に対応する前記分岐管には前記冷媒が流れる構成とし、
前記制御装置は、前記複数の切替弁を開閉制御することを特徴とする雪氷利用空調システム。 An air conditioning system having at least a snow and ice cooler,
The snow and ice cooler is
A first heat exchange unit that exchanges heat between the object to be cooled and the refrigerant;
A second heat exchange unit that cools the refrigerant by cold energy based on a snowy mountain;
Piping connected to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit;
A pump unit that circulates the refrigerant through the first heat exchange unit and the second heat exchange unit via the pipe;
Furthermore, it has a control device,
The second heat exchange unit has a plurality of branch pipes and a plurality of switching valves corresponding to the respective branch pipes, and the refrigerant flows in the branch pipes corresponding to the switching valves in the open state. age,
The ice and ice utilization air conditioning system, wherein the control device controls opening and closing of the plurality of switching valves.
前記制御装置は、該冷媒温度計測部の計測値に基づいて、前記複数の切替弁を開閉制御することを特徴とする請求項１記載の雪氷利用空調システム。 It further has a refrigerant temperature measurement unit that measures the temperature of the refrigerant on the outlet side of the second heat exchange unit,
The snow and ice utilization air conditioning system according to claim 1, wherein the control device controls the switching valves to open and close based on the measurement value of the refrigerant temperature measurement unit.
外気温を測定する外気温計測部を更に有し、
前記制御装置は、
前記測定された外気温が所定の閾値未満の場合には、前記雪氷冷房機は停止して前記間接外気冷房機のみを運転する第１運転モードとし、
前記第１運転モードにおいて前記測定された外気温が前記閾値以上となったら、前記雪氷冷房機を運転開始すると共に前記複数の切替弁のうちの１つを前記開状態とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の雪氷利用空調システム。 It also has an indirect outdoor air cooler,
It also has an outside air temperature measurement unit that measures the outside air temperature,
The controller is
When the measured outside air temperature is less than a predetermined threshold, the snow / ice cooler is stopped to be in the first operation mode in which only the indirect outside air cooler is operated;
When the measured outside temperature in the first operation mode becomes equal to or higher than the threshold value, the snow and ice cooler is started and at the same time, one of the plurality of switching valves is brought into the open state. The ice and ice utilization air-conditioning system according to any one of claims 1 to 3.
前記制御装置は、
前記複数の切替弁の全てを開状態にしても必要な冷房能力が得られない場合には、前記圧縮冷凍冷房機を運転開始することを特徴とする請求項４記載の雪氷利用空調システム。 It further has a compression refrigeration cooler.
The controller is
The snow / ice utilization air conditioning system according to claim 4, wherein the compression refrigeration cooler is started when a necessary cooling capacity can not be obtained even if all of the plurality of switching valves are opened.
冷却対象と冷媒との熱交換を行う第１熱交換部と、
雪山に基づく冷熱によって前記冷媒を冷却する第２熱交換部と、
該第１熱交換部と該第２熱交換部とに接続される配管と、
該配管を介して前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに前記冷媒を循環させるポンプ部と、
制御装置とを有し、
前記第２熱交換部は、複数の分岐管と、各分岐管に応じた複数の切替弁とを有し、開状態となっている切替弁に対応する前記分岐管には前記冷媒が流れる構成とし、
前記制御装置は、前記複数の切替弁を開閉制御することを特徴とする雪氷冷房機。 The ice and ice cooler in an air conditioning system having at least a snow and ice cooler, the ice and ice cooler comprising:
A first heat exchange unit that exchanges heat between the object to be cooled and the refrigerant;
A second heat exchange unit that cools the refrigerant by cold energy based on a snowy mountain;
Piping connected to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit;
A pump unit for circulating the refrigerant through the first heat exchange unit and the second heat exchange unit via the pipe;
And a control device,
The second heat exchange unit has a plurality of branch pipes and a plurality of switching valves corresponding to the respective branch pipes, and the refrigerant flows in the branch pipes corresponding to the switching valves in the open state. age,
The control apparatus controls opening and closing of the plurality of switching valves.
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