JP2003240280A - 冷暖房設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より高い効率で、且つメンテナンスがより容
易な冷暖房設備を提供する。 【解決手段】 蓄熱槽Ｂに蓄えられた冷暖房媒体を、ポ
ンプＰ１で熱交換ユニット（１１〜１６）に圧送して導
入管Ｒ１ｂを介して媒体落下防止装置Ｔ１の媒体貯蔵部
に蓄え、所定量を超える冷暖房媒体を、排出管Ｒ１ｃを
介して蓄熱槽Ｂに帰還させる循環経路を構成する。排出
管Ｒ１ｃの排出口Ｒｏｕｔは媒体貯蔵部の所定の高さに
設けられ、大気導入口Ｒａｉｒは媒体貯蔵部に設けられ
た排出口Ｒｏｕｔよりも高い位置の媒体貯蔵部に設けら
れ、導入管Ｒ１ｂの導入口Ｒｉｎは媒体貯蔵部に設けら
れた排出口Ｒｏｕｔよりも低い位置の媒体貯蔵部に設け
られる。そして、媒体落下防止装置Ｔ１に蓄えられた冷
暖房媒体の液面Ｒｓが、循環経路の冷暖房媒体最上部よ
り低い位置、且つ当該冷暖房媒体の最大吸い上げ高さ以
内となる位置に、媒体落下防止装置Ｔ１を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房設備に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】成層型蓄熱槽を用いた従来の冷暖房設備
の概略構成を図５に示す。図５は、６階建ての建築物に
おける、成層型蓄熱槽を用いた冷暖房設備の例である。
蓄熱槽Ｂには、液体状態の冷暖房媒体（例えば、水）が
蓄積されている。蓄熱槽Ｂ内では、冷暖房媒体の温度に
よる密度差を利用して、上層部には比較的高温（４５℃
等）の冷暖房媒体の成層が形成されており、下層部には
比較的低温（５℃等）の冷暖房媒体の成層が形成されて
いる。各階（１Ｆ〜６Ｆ）には、各階の室内を冷房ある
いは暖房するファンコイルユニット１１〜１６が設けら
れている。また、建築物の最上部には、深夜等に蓄熱槽
Ｂ内部の冷暖房媒体を冷却あるいは加熱しておくヒート
ポンプ２が設けられている。冷暖房設備には、ファンコ
イルユニット１１〜１６を含む循環経路に冷暖房媒体を
循環させる第１の循環経路と、ヒートポンプ２を含む循
環経路に冷暖房媒体を循環させる第２の循環経路があ
る。

【０００３】例えば、第１の循環経路で各階の冷房を行
う場合（図５（A）中に斜線で示した部分が、冷房時に
おける第１の循環経路である）、切替えバルブＶＨ１及
びＶＬ２を閉鎖し、切替えバルブＶＨ２及びＶＬ１を開
通する。そして、ポンプＰ１で蓄熱槽Ｂの下層部口ＳＬ
から比較的低温の冷暖房媒体を吸い上げ、吸い上げた冷
暖房媒体を逆流防止弁ＶＲ１及び配管Ｒ１ａを介して各
階のファンコイルユニット１１〜１６に圧送する。ファ
ンコイルユニット１１〜１６は、比較的低温の冷暖房媒
体が供給されて各階の冷房を行った後、比較的高温とな
った冷暖房媒体を排出管Ｒ１ｃに排出する。排出された
冷暖房媒体は、落下防止弁ＶＲ１Ｅを介して、蓄熱槽Ｂ
の上層部口ＳＨから蓄熱槽Ｂに戻される。第１の循環経
路の最上部には、排気弁ＶＲ１ａが設けられており、排
気弁ＶＲ１ａは第１の循環経路内に混入したエア等を排
気する。混入したエア等を排気しないと、ファンコイル
ユニット１１〜１６に冷暖房媒体を適切に供給できない
ばかりか、配管Ｒ１ａ内及び排出管Ｒ１ｃ内に留まって
いる冷暖房媒体が下方に落下する可能性がある。

【０００４】逆流防止弁ＶＲ１は、ポンプＰ１から冷暖
房媒体を圧送する方向（図５（Ａ）では上に向かう方
向）にのみ流れを許可し、逆方向（図５（Ａ）では下に
向かう方向）には流れを禁止する。このため、配管Ｒ１
ａ内の冷暖房媒体は、ポンプＰ１を停止しても配管Ｒ１
ａ内に留まっており、蓄熱槽Ｂに落下しない。また、落
下防止弁ＶＲ１Ｅの概略構造は、図５（Ｂ）に示すとお
りである。弁体Ｖｈは、固定端Ｖｋに接続されたバネＶ
ｓに引っ張られ、排出管Ｒ１ｃ内の突起部Ｖｔに圧接し
ている。圧接している状態では、冷暖房媒体は落下防止
弁ＶＲ１Ｅを通過できない。排出管Ｒ１ｃに冷暖房媒体
が満たされていても、当該冷暖房媒体の重さでは落下防
止弁ＶＲ１Ｅは開かないようにバネ定数が設定されてい
る。このため、排出管Ｒ１ｃ内の冷暖房媒体は、ポンプ
Ｐ１を停止しても排出管Ｒ１ｃ内に留まっており、蓄熱
槽Ｂ内に落下しない。また、図５（Ｃ）は、横軸を圧
力、縦軸を流量に設定した場合の、落下防止弁ＶＲ１Ｅ
の特性を示している。落下防止弁ＶＲ１Ｅは、所定の圧
力（Ｐｓ）に達するまでは弁が開かないので流量は０
（ゼロ）であり、所定の圧力（Ｐｓ）を越えると、圧力
に応じた流量を流すことができる。

【０００５】第２の循環経路で蓄熱槽Ｂ内の冷暖房媒体
を冷却する場合、（第１の循環経路と同様に）切替えバ
ルブＶＨ１及びＶＬ２を閉鎖し、切替えバルブＶＨ２及
びＶＬ１を開通する。そして、ポンプＰ２で蓄熱槽Ｂの
上層部口ＳＨから比較的高温の冷暖房媒体を吸い上げ、
吸い上げた冷暖房媒体を逆流防止弁ＶＲ２及び配管Ｒ２
ａを介してヒートポンプ２に圧送する。ヒートポンプ２
は、比較的高温の冷暖房媒体が供給され、当該冷暖房媒
体を冷却して排出管Ｒ２ｃに排出する。排出された冷暖
房媒体は、落下防止弁ＶＲ２Ｅを介して、蓄熱槽Ｂの下
層部口ＳＬから蓄熱槽Ｂに戻される。落下防止弁ＶＲ２
Ｅ、第２の循環経路の最上部に設けられた排気弁ＶＲ２
ａの動作は第１の循環経路と同様である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷暖房設備で
は、熱交換ユニット（この場合、ファンコイルユニット
１１〜１６あるいはヒートポンプ２）を通過した冷暖房
媒体を蓄熱槽Ｂに戻す経路に落下防止弁ＶＲ１Ｅ（ＶＲ
２Ｅ）が設けられている。落下防止弁ＶＲ１Ｅ（ＶＲ２
Ｅ）は、ポンプＰ１（Ｐ２）を停止しても循環経路に充
填されている冷暖房媒体が落下しないバネ定数に設定さ
れている。このため、ポンプＰ１（Ｐ２）は、冷暖房媒
体を循環させるためには、落下防止弁ＶＲ１Ｅ（ＶＲ２
Ｅ）を開通させる圧力分をも必要とするので、余計なエ
ネルギーを消費するため、ポンプＰ１（Ｐ２）の効率が
低下する。また、落下防止弁ＶＲ１Ｅ（ＶＲ２Ｅ）は、
ゴミ等が目詰まりし易く、目詰まりにより、冷暖房媒体
が漏洩あるいはエア混入等が発生する可能性がある。こ
のため、落下防止弁ＶＲ１Ｅ（ＶＲ２Ｅ）は、定期的な
メンテナンスが必要であり、非常に手間がかかる。本発
明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よ
り高い効率で、且つメンテナンスがより容易な冷暖房設
備を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載さ
れたとおりの冷暖房設備である。請求項１に記載の冷暖
房設備を用いれば、落下防止弁に代えて媒体落下防止装
置を備えることで、効果的に冷暖房媒体の落下を抑制で
きる。また、当該落下防止装置は単純な構造であり、冷
暖房媒体の循環における抵抗がほとんどないため、ポン
プの負荷を低減できる。また、当該落下防止装置を適切
な高さに設置することにより、サイフォン効果を利用で
きるので、更にポンプの負荷を低減でき、効率を向上さ
せることができる。また、落下防止装置は単純な構造で
あるため、目詰まり等が発生しにくく、メンテナンスも
容易であり、信頼性を向上させることができる。

【０００８】また、本発明の第２発明は、請求項２に記
載されたとおりの冷暖房設備である。請求項２に記載の
冷暖房設備を用いれば、循環経路中に冷暖房媒体が充填
されていない初期運転時等において、排気管の第１の弁
と、排出管の第２の弁と、大気導入口の第３の弁を閉鎖
し、ポンプを駆動して冷暖房媒体を圧送しながら、排気
管の第１の弁を開いて循環経路内に混入したエア等を排
気させることで、循環経路内に適切に冷暖房媒体を充填
することができる。

【０００９】また、本発明の第２発明は、請求項２に記
載されたとおりの冷暖房設備である。請求項２に記載の
冷暖房設備を用いれば、循環経路の最上部に媒体落下防
止装置を備えることで、サイフォン効果は利用できない
が、循環経路内に混入したエア等は、自動的に最上部の
媒体落下防止装置に到達するので、循環経路最上部の排
気管の第１の弁、排出管の第２の弁、大気導入口の第３
の弁を省略できる。このため、エネルギー消費量の低減
量は落下防止弁を省略した低減量に留まるが、メンテナ
ンスが格段に容易になり、更に信頼性を向上させること
ができる。

【００１０】また、本発明の第４発明は、請求項４に記
載されたとおりの冷暖房設備である。請求項４に記載の
冷暖房設備を用いれば、熱交換ユニットにファンコイル
ユニットを用いた循環経路（第１の循環経路）、熱交換
ユニットにヒートポンプを用いた循環経路（第２の循環
経路）の少なくとも一方の循環経路を有することで、ポ
ンプの効率をより向上させ、且つメンテナンスがより容
易な冷暖房設備を提供できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明の冷暖房設備の一実
施の形態の概略構成図を示している。図１は、６階建て
の建築物において、成層型蓄熱槽を用いた冷暖房設備に
本発明を適用した例を示している。以下、図５に示した
従来の冷暖房設備との相違点について説明する。ファン
コイルユニット１１〜１６（熱交換ユニット）を含む循
環経路に冷暖房媒体（例えば、水）を循環させる第１の
循環経路において、ファンコイルユニット１１〜１６か
ら排出される冷暖房媒体は、導入管Ｒ１ｂを介して媒体
落下防止装置Ｔ１に導かれる。媒体落下防止装置Ｔ１
は、それ自体が冷暖房媒体を貯蔵する媒体貯蔵部であ
り、媒体落下防止装置Ｔ１の所定の高さの位置には、排
出管Ｒ１ｃの一方の先端（排出口Ｒｏｕｔ）が設けられ
ている。このため、当該所定の高さに達した冷暖房媒体
（所定量を超える冷暖房媒体）は、ほとんど抵抗なく蓄
熱槽Ｂへと自動的に排出される。

【００１２】また、媒体落下防止装置Ｔ１に冷暖房媒体
を導く導入管Ｒ１ｂの一方の先端（導入口Ｒｉｎ）は、
媒体落下防止装置Ｔ１に設けられた排出管Ｒ１ｃの一方
の先端（排出口Ｒｏｕｔ）よりも低い位置に設けられて
いる。このため、冷暖房媒体が循環経路に充填されてい
る状態では、媒体落下防止装置Ｔ１内において、冷暖房
媒体は所定の高さ（排出口Ｒｏｕｔが設けられた高さ）
に維持され、導入管Ｒ１ｂの先端（導入口Ｒｉｎ）は冷
暖房媒体の液面Ｒｓより下に位置する。よって、導入管
Ｒ１ｂの先端（導入口Ｒｉｎ）からエアが混入すること
はほとんど発生しない。

【００１３】また、媒体落下防止装置Ｔ１には、排出管
Ｒ１ｃの位置（排出口Ｒｏｕｔ）よりも高い位置に、大
気導入口Ｒａｉｒを設けるための大気導入管Ａ１が接続
されており、媒体貯蔵部に蓄えた冷暖房媒体の液面Ｒｓ
の上部をほぼ大気圧に維持する。大気導入管Ａ１には充
填バルブＶＡ１が設けられており、排出管Ｒ１ｃには充
填バルブＶＲ１ｂが設けられている。循環経路内に冷暖
房媒体が充填されていない初期運転時等において、循環
経路の最上部に設けられた排気弁ＶＲ１ａ（第１の弁）
と、排出管Ｒ１ｃに設けられた充填バルブＶＲ１ｂ（第
２の弁）と、大気導入管Ａ１に設けられた充填バルブＶ
Ａ１（第３の弁）を閉鎖し、ポンプＰ１を駆動して冷暖
房媒体を圧送した後、循環経路内にあったエア等が圧縮
されて最上部に貯まった時期を見計らって、循環経路の
最上部に設けられた排気弁ＶＲ１ａ（第１の弁）を開い
て循環経路内に混入したエア等を排気し、循環経路中に
冷暖房媒体を充填する。そして、循環経路に冷暖房媒体
を充填した後、排気弁ＶＲ１ａを閉鎖し、充填バルブＶ
Ｒ１ｂ、ＶＡ１を開通して、通常の冷房運転あるいは通
常の暖房運転を開始する。

【００１４】通常の冷房運転あるいは通常の暖房運転で
は、ポンプＰ１で蓄熱槽Ｂ内の冷暖房媒体をファンコイ
ルユニット１１〜１６に圧送し、冷暖房媒体を媒体落下
防止装置Ｔ１を介して蓄熱槽Ｂに戻す。なお、媒体落下
防止装置Ｔ１に蓄えられた冷暖房媒体の液面Ｒｓが、循
環経路の最上部（この場合、排気弁ＶＲ１ａ）より低い
位置、且つ当該冷暖房媒体の最大吸い上げ高さ（水の場
合は約１０ｍ）以内となる位置に、媒体落下防止装置Ｔ
１を配置している。つまり、冷暖房媒体に水を用いた場
合、Ｈ１は１０ｍ以内（例えば、９ｍ）に設定する。

【００１５】また、ヒートポンプ２（熱交換ユニット）
を含む循環経路に冷暖房媒体（例えば、水）を循環させ
る第２の循環経路において、ヒートポンプ２から排出さ
れる冷暖房媒体は、導入管Ｒ２ｂを介して媒体落下防止
装置Ｔ２に導かれる。媒体落下防止装置Ｔ２の構成は媒
体落下防止装置Ｔ１と同様であるので説明を省略する。
以下、循環経路中に冷暖房媒体が充填されていない初期
運転時等の動作、循環経路に冷暖房媒体を充填した後の
動作は、第１の循環経路で説明した動作と同様であるの
で、説明を省略する。なお、媒体落下防止装置Ｔ２に蓄
えられた冷暖房媒体の液面が、循環経路の最上部（この
場合、排気弁ＶＲ２ａ）より低い位置、且つ当該冷暖房
媒体の最大吸い上げ高さ（水の場合は約１０ｍ）以内と
なる位置に、媒体落下防止装置Ｔ２を配置している。つ
まり、冷暖房媒体に水を用いた場合、Ｈ２は１０ｍ以内
（例えば、９ｍ）に設定する。

【００１６】次に、図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて、本発
明の冷暖房設備で利用している液体に関する原理につい
て簡単に説明する。図２（Ａ）は、第１原理（最大吸い
上げ高さ）を説明する図である。液体が蓄えられた容器
Ｇ１に、一方が開通された筒状容器Ｇ２（この場合、左
側が開通している）を沈めて、筒状容器Ｇ２内に空気が
入らないように持ち上げる。すると、筒状容器Ｇ２内の
液体の液面は、容器Ｇ１の液体の液面より上がる。この
とき、筒状容器Ｇ２内の上部Ｐａはほぼ真空状態であ
り、筒状容器Ｇ２内の液体（容器Ｇ１の液面よりも高い
位置の液体）にかかる重力と、容器Ｇ１の液面に作用し
ている大気圧Ｐとが平衡状態となっている。このとき、
筒状容器Ｇ２内の液体の液面の高さの最大値（Ｈｍａ
ｘ）を、当該液体の最大吸い上げ高さとする。最大吸い
上げ高さは、液体の種類によって異なり、例えば、水の
場合は約１０ｍである。重力に逆らって液体を吸い上げ
る場合は、当該最大吸い上げ高さ以上には吸い上げるこ
とができない。また、系内を液体で充填して系内に空気
を含まなければ、最大吸い上げ高さ以内であれば、系内
に液体を充填した状態を維持できる。この原理により、
図１において第１の循環経路では、Ｈ１が最大吸い上げ
高さ以下であるため、媒体落下防止装置Ｔ１に冷暖房媒
体を導入する導入管Ｒ１ｂ内の冷暖房媒体は、系内に冷
暖房媒体を充填した状態を維持し、媒体落下防止装置Ｔ
１内に落下して来ることはない。

【００１７】図２（Ｂ）は、第２原理（サイフォンの原
理）を説明する図である。液体が蓄えられた容器Ｇ３及
びＧ４を、液体で充填された配管Ｇ５で接続し、容器Ｇ
３内の液面高さと容器Ｇ４内の液面高さに差（この場
合、ＨＳ１の差）を持たせる。すると、高い方の容器内
の液体（この場合、容器Ｇ４内の液体）が、配管Ｇ５を
昇って低い方の容器へ移動し、やがて双方の容器内の液
面の高さが一致して、液体の移動が停止する。このと
き、Ｈ４、Ｈ５は最大吸い上げ高さ以下でなければこの
現象は発生しない。図１において第１の循環経路では、
媒体落下防止装置Ｔ１の液面Ｒｓの高さ以上の部分が、
サイフォンの原理を利用している。この原理により、媒
体落下防止装置Ｔ１の液面Ｒｓの高さ以上の部分に充填
されている冷暖房媒体は自然に媒体落下防止装置Ｔ１へ
と移動することになる。

【００１８】◆［第１の実施の形態］次に、第１の実施
の形態を、図３を用いて説明する。図３は、冷房運転時
における第１の循環経路及び冷暖房媒体の充填状態を示
している。第１の循環経路中の斜線及びドットで示した
部分には冷暖房媒体が充填されていることを示してい
る。なお、ドットで示した部分（媒体落下防止装置Ｔ１
内の液面より高い部分及び媒体落下防止装置Ｔ１内の部
分）の冷暖房媒体は既に説明した第１原理及び第２原理
を利用している部分であり、斜線で示した部分の冷暖房
媒体は当該原理を利用していない部分である。

【００１９】冷房運転時は、切替えバルブＶＨ１及びＶ
Ｌ２を閉鎖し、切替えバルブＶＨ２及びＶＬ１を開通す
る。（暖房運転時には、閉鎖と開通が逆になる。）そし
て、ポンプＰ１で蓄熱槽Ｂ内の下層部口ＳＬから比較的
低温の冷暖房媒体を吸い上げ、吸い上げた冷暖房媒体
を、逆流防止弁ＶＲ１を介して配管Ｒ１ａに圧送し、フ
ァンコイルユニット１１〜１６に供給する。ファンコイ
ルユニット１１〜１６に供給された比較的低温の冷暖房
媒体は、ファンコイルユニット１１〜１６によって各階
の室内の冷房に使用され、熱交換の結果、温度を上昇さ
せながら導入管Ｒ１ｂに排出されていく。導入管Ｒ１ｂ
に排出された冷暖房媒体は、媒体落下防止装置Ｔ１内の
媒体貯蔵部に蓄えられる。そして、当該媒体貯蔵部に蓄
えられた冷暖房媒体は、所定量を超えると（この場合、
排出口Ｒｏｕｔの高さに達すると）排出管Ｒ１ｃを介し
て自己の重力により、自然に蓄熱槽Ｂに戻る。従来の冷
暖房設備では、図５（Ｃ）に示す特性の落下防止弁ＶＲ
１Ｅにより、冷暖房媒体が蓄熱槽Ｂに戻る際、Ｐｓ以上
の圧力により、一気にＭ１の流量が戻る（微小量を徐々
に戻すことができなかった）。このため、蓄熱槽Ｂ内の
温度成層を乱す可能性があった。しかし、本実施の形態
では、冷暖房媒体を蓄熱槽に、微小量から徐々に戻すこ
とが適切にできるので、蓄熱槽Ｂ内の温度成層を乱すこ
とを抑制でき、効率の向上に寄与している。

【００２０】第１原理は、媒体落下防止装置Ｔ１内の液
面Ｒｓより高い部分（図３中の（E１）部分）における
導入管Ｒ１ｂ内に充填されている冷暖房媒体の部分及び
媒体落下防止装置Ｔ１内の冷暖房媒体の部分（図３中の
ドットで示した部分）に利用されている。第２原理は、
媒体落下防止装置Ｔ１内の液面Ｒｓより高い部分（図３
中の（E１）部分）における導入管Ｒ１ｂ内に充填され
ている冷暖房媒体の部分及び媒体落下防止装置Ｔ１内の
冷暖房媒体の部分（図３中のドットで示した部分）に利
用されている。（蓄熱槽Ｂの液面を媒体落下防止装置Ｔ
１の液面の高さまで持ち上げれば、図２（Ｂ）とほぼ同
じ状態となる。） このため、媒体落下防止装置Ｔ１内の液面Ｒｓより高い
部分の冷暖房媒体は、媒体落下防止装置Ｔ１内に落下す
ることなく（第１原理より）、ポンプＰ１からの比較的
小さな圧送力（図３中の（Ｅ１）の高さ分を圧送する圧
送力よりも、充分小さな圧送力）でも容易に移動させる
ことが可能である（第２原理より）。ポンプＰ１を停止
して循環経路内に冷暖房媒体を充填させている場合（こ
の場合、冷暖房媒体は循環経路内に留まっていて移動し
ない）は、第１原理を利用している。また、ポンプＰ１
を駆動して循環経路内の冷暖房媒体を充填させつつ移動
させる場合は、第１原理と第２原理を利用している。

【００２１】これにより、ポンプＰ１で蓄熱槽Ｂ内の冷
暖房媒体を媒体落下防止装置Ｔ１の液面Ｒｓの高さより
少し高い位置まで持ち上げれば、冷暖房媒体は自然に媒
体落下防止装置Ｔ１へと移動することになる。つまり、
図３に示す本実施の形態では、ポンプＰ１は、第１の循
環経路の最上部（この場合、排気弁ＶＲ１ａ）まで冷暖
房媒体を持ち上げる必要がなく、媒体落下防止装置Ｔ１
の液面Ｒｓの高さより少し高い位置まで持ち上げるだけ
でよく、ポンプＰ１のエネルギー消費量を低減でき、効
率を向上させることができる。なお、第２の循環経路に
ついては、第１の循環経路と同様であるので、説明を省
略する。

【００２２】次に、ポンプＰ１のエネルギー消費量（第
１の循環経路におけるエネルギー消費量）を、具体的な
例で説明する。ここでは判り易くするために、ポンプＰ
１の仕事に対するエネルギーを、すべて高さ（ｍ）に変
換して説明する。図５に示す従来の冷暖房設備における
ポンプＰ１の場合、各階の高さを３．８ｍ、蓄熱槽Ｂの
液面から１階フロアまでを２．２ｍとする。また、蓄熱
槽Ｂの液面から第１の循環経路の最上部（この場合、排
気弁ＶＲ１ａ）までを２５ｍとする。ポンプＰ１は、冷
暖房媒体を、蓄熱槽Ｂの液面から第１の循環経路の最上
部の高さまで圧送するために、２５ｍ分の仕事を要し、
ファンコイルユニットの抵抗として、例えば５ｍ分の仕
事を要する。また、第１の循環経路（この場合、落下防
止弁ＶＲ１Ｅを除く）の全配管抵抗として、例えば５ｍ
分の仕事を要する。更に、落下防止弁ＶＲ１Ｅを加圧し
て開通させるために、例えば５ｍ分の仕事を要する。以
上により、ポンプＰ１の仕事量の合計は、４０ｍ（＝２
５ｍ＋５ｍ＋５ｍ＋５ｍ）となる。

【００２３】図３に示す第１の実施の形態におけるポン
プＰ１の場合、ポンプＰ１は、冷暖房媒体を、蓄熱槽Ｂ
の液面から媒体落下防止装置Ｔ１内の液面Ｒｓの高さま
で圧送するために、１６ｍ（＝２５ｍ−９ｍ）分の仕事
を要し、ファンコイルユニットの抵抗として、例えば５
ｍ分の仕事を要する。また、落下防止弁ＶＲ１Ｅを除い
た、第１の循環経路の全配管抵抗として、５ｍ分の仕事
を要するのは同じである。また、落下防止弁ＶＲ１Ｅを
加圧して開通させる仕事量は、０ｍである。以上によ
り、ポンプＰ１の仕事量の合計は、２６ｍ（＝１６ｍ＋
５ｍ＋５ｍ＋０ｍ）となり、従来と比較して、仕事量
（エネルギー消費量）をより低減して効率をより向上さ
せることが可能となる。

【００２４】また、媒体落下防止装置Ｔ１は、容器（媒
体貯蔵部）と配管（導入管、排出管、大気導入管（大気
導入口））で構成されている極めて単純な構造であり、
目詰まり等の故障がほとんど発生しない。このため、媒
体落下防止装置Ｔ１のメンテナンス性は、落下防止弁Ｖ
Ｒ１Ｅと比較して、非常に良い。なお、媒体落下防止装
置Ｔ１内の液面Ｒｓより上部の空間部分の容量、大気導
入管Ａ１の長さは、例えば、循環経路に異常等（最上部
からエアが混入等）が発生して、液面Ｒｓより上部の循
環経路中の冷暖房媒体が、媒体落下防止装置Ｔ１内に一
気に流れ込んだ場合であっても、冷暖房媒体が外部に溢
れないような容量、長さに設定しておくことが好まし
い。

【００２５】◆［第２の実施の形態］次に、図４を用い
て、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の
形態の説明では、第１の実施の形態との相違点について
説明する。第２の実施の形態では、媒体落下防止装置Ｔ
１内の冷暖房媒体の液面Ｒｓが、循環経路の最上部とな
るように、媒体落下防止装置Ｔ１を設ける。この場合、
排気弁ＶＲ１ａ、充填バルブＶＲ１ｂ、ＶＡ１を省略す
ることができる。その理由は、循環経路に混入したエア
等は、自動的に最上部の媒体落下防止装置Ｔ１に達し、
媒体落下防止装置Ｔ１内で気泡となって排出され、その
まま大気中に排出されるからである。よって、初期運転
時等、循環経路にエア等が混入した場合であっても、排
気弁ＶＲ１ａ、充填バルブＶＲ１ｂ、ＶＡ１の操作が不
要である。このため、メンテナンス性は、第１の実施の
形態よりも更に良い。しかし、第２の実施の形態では、
第１原理及び第２原理を利用している部分は見当たらな
い。このため、効率は第１の実施の形態には及ばない。
図４は、冷房運転時における第１の循環経路及び冷暖房
媒体の充填状態を示している。第１の循環経路中の斜線
で示した部分には冷暖房媒体が充填されていることを示
している。冷房運転時等の動作について、第１原理、第
２原理を利用していないこと以外は第１の実施の形態と
同様であるので説明を省略する。

【００２６】次に、ポンプＰ１のエネルギー消費量（第
１の循環経路におけるエネルギー消費量）を、具体的な
例で説明する。図４に示す第２の実施の形態におけるポ
ンプＰ１の場合、ポンプＰ１は、冷暖房媒体を、蓄熱槽
Ｂの液面から媒体落下防止装置Ｔ１内の液面Ｒｓの高さ
まで圧送するために、２５ｍ分の仕事を要し、ファンコ
イルユニットの抵抗として、例えば５ｍ分の仕事を要す
る。また、落下防止弁ＶＲ１Ｅを除いた、第１の循環経
路の全配管抵抗として、５ｍ分の仕事を要するのは同じ
である。また、落下防止弁ＶＲ１Ｅを加圧して開通させ
る仕事量は、０ｍである。以上により、ポンプＰ１の仕
事量の合計は、３５ｍ（＝２５ｍ＋５ｍ＋５ｍ＋０ｍ）
となり、従来と比較して、仕事量（エネルギー消費量）
を低減することが可能となるが、第１の実施の形態の低
減量には及ばない。しかし、第２の実施の形態では、上
記に説明したように、排気弁ＶＲ１ａ、充填バルブＶＲ
１ｂ、ＶＡ１を省略できるので、第１の実施の形態より
も、更にメンテナンス性が良い。また、循環経路内に混
入したエア等が自動的に抜けるので、エア等の混入時間
が短くなり、配管等の腐食の進行が抑制され、非常に高
い信頼性を有している。

【００２７】本発明の冷暖房設備は、本実施の形態で説
明した構成、形状、寸法等に限定されず、本発明の要旨
を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能であ
る。例えば、大気導入管Ａ１の代わりに大気導入口のみ
を設けてもよい。また、蓄熱槽Ｂは、本実施の形態で説
明した成層型蓄熱槽の他にも、種々の蓄熱槽を用いるこ
とが可能である。落下防止弁ＶＲ１Ｅ、ＶＲ２Ｅの構
造、形状、特性等は、図５（Ｂ）、（Ｃ）に限定される
ものではない。本発明の冷暖房設備は、建築物の冷暖房
設備に限定されず、液体を最大吸い上げ高さ以上に圧送
する様々な設備に適用することが可能である。また、以
上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）
等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施
の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限
定されるものではない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４のい
ずれかに記載の冷暖房設備を用いれば、より高い効率
で、且つメンテナンスがより容易な冷暖房設備を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷暖房設備の一実施の形態の概略構成
図である。

【図２】本発明の冷暖房設備で利用している原理を説明
する図である。

【図３】第１の実施の形態において、冷房運転時におけ
る第１の循環経路及び冷暖房媒体の充填状態を示す図で
ある。

【図４】第２の実施の形態において、冷房運転時におけ
る第１の循環経路及び冷暖房媒体の充填状態を示す図で
ある。

【図５】従来の冷暖房設備の概略構成図である。

【符号の説明】

２ ヒートポンプ １１〜１６ ファンコイルユニット Ｂ 蓄熱槽 Ｒ１ａ、Ｒ２ａ 配管 Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂ 導入管 Ｒｉｎ 導入口 Ｒ１ｃ、Ｒ２ｃ 排出管 Ｒｏｕｔ 排出口 Ｒｓ 液面 Ｒａｉｒ 大気導入口 Ａ１、Ａ２ 大気導入管 Ｐ１、Ｐ２ ポンプ ＶＲ１、ＶＲ２ 逆流防止弁 ＶＲ１ａ、ＶＲ２ａ 排気弁 ＶＡ１、ＶＡ２、ＶＲ１ｂ、ＶＲ２ｂ 充填バルブ Ｔ１、Ｔ２ 媒体落下防止装置 ＶＲ１Ｅ、ＶＲ２Ｅ 落下防止弁 ＶＨ１、ＶＨ２、ＶＬ１、ＶＬ２ 切替えバルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体状態の冷暖房媒体を熱交換ユニット
   に供給して冷房あるいは暖房に利用する冷暖房設備であ
   って、 蓄熱槽と、冷暖房媒体と、ポンプと、熱交換ユニット
   と、媒体落下防止装置とを備え、 媒体落下防止装置は、熱交換ユニットを通過した冷暖房
   媒体を媒体貯蔵部に導入する導入管と、導入した冷暖房
   媒体を蓄える媒体貯蔵部と、媒体貯蔵部に蓄えた冷暖房
   媒体の液面上部をほぼ大気圧に維持する大気導入口と、
   媒体貯蔵部に蓄えた冷暖房媒体を蓄熱槽に排出する排出
   管とで構成され、 排出管の一方の先端は媒体貯蔵部の所定の高さに設けら
   れ、排出管の他方の先端は蓄熱槽に接続され、 大気導入口は、媒体貯蔵部に設けられた排出管の一方の
   先端よりも高い位置の媒体貯蔵部に設けられ、 導入管の一方の先端は媒体貯蔵部に設けられた排出管の
   一方の先端よりも低い位置の媒体貯蔵部に設けられ、導
   入管の他方の先端は熱交換ユニットの冷暖房媒体排出側
   に接続され、 蓄熱槽に蓄えられた冷暖房媒体をポンプで熱交換ユニッ
   トに圧送し、当該熱交換ユニットを通過した冷暖房媒体
   を、導入管を介して媒体落下防止装置の媒体貯蔵部に蓄
   え、媒体貯蔵部に蓄えた冷暖房媒体のうちで所定量を超
   える冷暖房媒体を、排出管を介して蓄熱槽に帰還させる
   循環経路を構成し、 媒体落下防止装置に蓄えられた冷暖房媒体の液面が、循
   環経路の冷暖房媒体最上部より低い位置、且つ当該冷暖
   房媒体の最大吸い上げ高さ以内となる位置に、媒体落下
   防止装置を配置する、ことを特徴とする冷暖房設備。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の冷暖房設備であって、 循環経路の最上部には、循環経路内と大気とを接続する
   排気管を開通あるいは閉鎖可能な第１の弁が設けられ、 排出管には、当該排出管を開通あるいは閉鎖可能な第２
   の弁が設けられ、 大気導入口には、当該大気導入口を開通あるいは閉鎖可
   能な第３の弁が設けられている、 ことを特徴とする冷暖房設備。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の冷暖房設備であって、 媒体落下防止装置の配置位置を、媒体落下防止装置に蓄
   えられた冷暖房媒体の液面が、循環経路の冷暖房媒体最
   上部となる位置に配置する、ことを特徴とする冷暖房設
   備。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の冷暖房
   設備であって、 熱交換ユニットとして冷暖房媒体が供給されて冷房ある
   いは暖房を行うファンコイルユニットを用いた第１の循
   環経路と、熱交換ユニットとして冷暖房媒体が供給され
   て冷暖房媒体を冷却あるいは加熱するヒートポンプを用
   いた第２の循環経路の、少なくとも一方の循環経路を有
   する、ことを特徴とする冷暖房設備。