JP2556853B2 - 非共沸混合作動媒体型ヒ−トポンプ式蓄熱槽 - Google Patents
非共沸混合作動媒体型ヒ−トポンプ式蓄熱槽Info
- Publication number
- JP2556853B2 JP2556853B2 JP62103264A JP10326487A JP2556853B2 JP 2556853 B2 JP2556853 B2 JP 2556853B2 JP 62103264 A JP62103264 A JP 62103264A JP 10326487 A JP10326487 A JP 10326487A JP 2556853 B2 JP2556853 B2 JP 2556853B2
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- Japan
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- storage tank
- heat
- working medium
- temperature
- Prior art date
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ヒートポンプを熱源とする蓄熱槽に関す
る。更に詳述すると、本発明は非沸混合媒体を使用した
ヒートポンプを熱源とする蓄熱槽に関する。
る。更に詳述すると、本発明は非沸混合媒体を使用した
ヒートポンプを熱源とする蓄熱槽に関する。
（従来の技術） 熱源の変動に対応して熱を蓄え、必要なときにこれを
取り出して利用する蓄熱技術は、需要負荷にばらつきの
ある電力エネルギにおいて重要な技術的課題とされてい
る。そこで、深夜電力等を利用して熱を蓄え、これを使
用して昼間や夜間に暖房用熱源として利用する蓄熱シス
テムが最近注目されている。例えば、従来の蓄熱システ
ムとしては、第４図に示すように、ヒートポンプサイク
ルの凝縮器105と貯湯槽106から取出された給水用水を循
環させる熱交換用パイプ107とで熱交換ユニット108を形
成し、貯湯槽内の給湯用水を循環ポンプ109で強制循環
させる間にヒートポンプサイクルの凝縮熱と熱交換し、
所定温度にまで加熱する給湯システムがある（特開昭61
−147,049号）。尚、図中101はコンプレッサ、102は四
方弁、103は蒸発器、104は膨張弁である。
取り出して利用する蓄熱技術は、需要負荷にばらつきの
ある電力エネルギにおいて重要な技術的課題とされてい
る。そこで、深夜電力等を利用して熱を蓄え、これを使
用して昼間や夜間に暖房用熱源として利用する蓄熱シス
テムが最近注目されている。例えば、従来の蓄熱システ
ムとしては、第４図に示すように、ヒートポンプサイク
ルの凝縮器105と貯湯槽106から取出された給水用水を循
環させる熱交換用パイプ107とで熱交換ユニット108を形
成し、貯湯槽内の給湯用水を循環ポンプ109で強制循環
させる間にヒートポンプサイクルの凝縮熱と熱交換し、
所定温度にまで加熱する給湯システムがある（特開昭61
−147,049号）。尚、図中101はコンプレッサ、102は四
方弁、103は蒸発器、104は膨張弁である。
このヒートポンプを熱源とする給湯システムの蓄熱技
術は、暖房用熱源としての温水蓄熱に利用する場合有効
な技術ではあるが、より一層の成績係数の向上が必要で
ある。そこで、近年、沸点の異なる２種類以上の媒体を
混合させた非共沸混合媒体を作動媒体としたヒートポン
プを暖房用温水蓄熱システムの熱源に使用することが考
えられている。
術は、暖房用熱源としての温水蓄熱に利用する場合有効
な技術ではあるが、より一層の成績係数の向上が必要で
ある。そこで、近年、沸点の異なる２種類以上の媒体を
混合させた非共沸混合媒体を作動媒体としたヒートポン
プを暖房用温水蓄熱システムの熱源に使用することが考
えられている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来のヒートポンプ式蓄熱システ
ムに非共沸混合作動媒体をそのまま用いると問題が生じ
る。即ち、従来の給湯機の循環ポンプ109はヒートポン
プの熱出力とは無関係に運転され、第３図（Ａ）のよう
に入口温度Ｄと出口温度Ｃとの温度差が生じないような
温度条件となっている。つまり、貯湯槽106内の水は蓄
熱完了状態となるまで、何回も熱交換ユニット108を通
ることとなる。このため、凝縮の過程において温度が変
化する非共沸混合作動媒体を使用する場合、第３図
（Ｂ）の仮想線の状態で示されるように、最終凝縮温度
に合せて蓄熱温度が低めになる問題が生じる。このため
非共沸混合作動媒体を使用するヒートポンプを従来の給
湯機の熱源として利用する場合、蓄熱温度が低下し、性
能が落ちてしまうという問題がある。
ムに非共沸混合作動媒体をそのまま用いると問題が生じ
る。即ち、従来の給湯機の循環ポンプ109はヒートポン
プの熱出力とは無関係に運転され、第３図（Ａ）のよう
に入口温度Ｄと出口温度Ｃとの温度差が生じないような
温度条件となっている。つまり、貯湯槽106内の水は蓄
熱完了状態となるまで、何回も熱交換ユニット108を通
ることとなる。このため、凝縮の過程において温度が変
化する非共沸混合作動媒体を使用する場合、第３図
（Ｂ）の仮想線の状態で示されるように、最終凝縮温度
に合せて蓄熱温度が低めになる問題が生じる。このため
非共沸混合作動媒体を使用するヒートポンプを従来の給
湯機の熱源として利用する場合、蓄熱温度が低下し、性
能が落ちてしまうという問題がある。
そこで本発明は、蓄熱温度の低下を招かずに非共沸作
混合媒体を作動媒体として使用可能な暖房用蓄熱槽を提
供とすることを目的とする。
混合媒体を作動媒体として使用可能な暖房用蓄熱槽を提
供とすることを目的とする。
（問題点を解決するための手段） かかる目的を解決するため、本発明の非共沸混合作動
媒体型ヒートポンプ式蓄熱槽は、高温水と低温水とを層
状に分離して貯湯可能な蓄熱槽において、蓄熱槽内に該
蓄熱槽と区画されると共に上下両端が当該蓄熱槽内と連
通する区画流路を設け、該区画流路内に非共沸混合作動
媒体を循環させるヒートポンプの凝縮器を該凝縮器に上
流側が区画流路上方に下流側が区画流路下方に夫々位置
するように縦に配置すると共に多数の邪魔板を設けて区
画流路内の上昇流を抑制する。
媒体型ヒートポンプ式蓄熱槽は、高温水と低温水とを層
状に分離して貯湯可能な蓄熱槽において、蓄熱槽内に該
蓄熱槽と区画されると共に上下両端が当該蓄熱槽内と連
通する区画流路を設け、該区画流路内に非共沸混合作動
媒体を循環させるヒートポンプの凝縮器を該凝縮器に上
流側が区画流路上方に下流側が区画流路下方に夫々位置
するように縦に配置すると共に多数の邪魔板を設けて区
画流路内の上昇流を抑制する。
また、本発明の非共沸混合作動媒体型ヒートポンプ式
蓄熱槽は、高温水と低温水とを層状に分離して貯湯可能
な蓄熱槽において、蓄熱槽内に該蓄熱槽と区画されると
共に上下両端が当該蓄熱槽内と連通する区画流路を設
け、該区画流路内に非共沸混合作動媒体を循環させるヒ
ートポンプの凝縮器を該凝縮器に上流側が区画流路上方
に下流側が区画流路下方に夫々位置するように縦に配置
する一方、区画流路の連通口の少なくとも一方に該区画
流路内での流量を抑制することにより区画流路の内部と
蓄熱槽内の高温水及び低温水の層との間での全体的な自
然対流を抑制する流量調整手段を設けている。
蓄熱槽は、高温水と低温水とを層状に分離して貯湯可能
な蓄熱槽において、蓄熱槽内に該蓄熱槽と区画されると
共に上下両端が当該蓄熱槽内と連通する区画流路を設
け、該区画流路内に非共沸混合作動媒体を循環させるヒ
ートポンプの凝縮器を該凝縮器に上流側が区画流路上方
に下流側が区画流路下方に夫々位置するように縦に配置
する一方、区画流路の連通口の少なくとも一方に該区画
流路内での流量を抑制することにより区画流路の内部と
蓄熱槽内の高温水及び低温水の層との間での全体的な自
然対流を抑制する流量調整手段を設けている。
（作用） したがって、蓄熱槽内の蓄熱流体（通常水）は、まず
流路内の凝縮器下流側の凝縮温度の低い部分と熱交換し
た後、次第に昇温しつつ凝縮器上流側の凝縮温度の高い
部分へ極めて緩慢に移動し、所定温度に達したのち蓄熱
槽内へオーバフローし、高温水の層と低温水の層とに分
離して貯留される。
流路内の凝縮器下流側の凝縮温度の低い部分と熱交換し
た後、次第に昇温しつつ凝縮器上流側の凝縮温度の高い
部分へ極めて緩慢に移動し、所定温度に達したのち蓄熱
槽内へオーバフローし、高温水の層と低温水の層とに分
離して貯留される。
ところで、区画流路の内部と蓄熱槽の内部との間には
温度差があるので、区画流路の内部には上昇流が発生し
蓄熱槽の内部には下降流が発生する。しかし、区画流路
内には邪魔板が多数形成されているので、区画流路内で
の温水の上昇は極めて緩慢に行われる。このため、区画
流路内の上昇流と蓄熱槽内の下降流とから成る蓄熱装置
の全体的な自然体流の発生を防止することができる。
温度差があるので、区画流路の内部には上昇流が発生し
蓄熱槽の内部には下降流が発生する。しかし、区画流路
内には邪魔板が多数形成されているので、区画流路内で
の温水の上昇は極めて緩慢に行われる。このため、区画
流路内の上昇流と蓄熱槽内の下降流とから成る蓄熱装置
の全体的な自然体流の発生を防止することができる。
また、本発明では、区画流路の連通口の少なくとも一
方に流量調整手段を設けているので、区画流路内での流
量を制限することにより区画流路内での上昇流を抑制す
ることができる。この場合も、区画流路の内部の上昇流
と蓄熱槽の内部の下降流とから成る蓄熱装置の全体的な
自然対流の発生を防止することができる。
方に流量調整手段を設けているので、区画流路内での流
量を制限することにより区画流路内での上昇流を抑制す
ることができる。この場合も、区画流路の内部の上昇流
と蓄熱槽の内部の下降流とから成る蓄熱装置の全体的な
自然対流の発生を防止することができる。
（実施例） 以下本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
第１図に本発明の非共沸混合作動媒体型ヒートポンプ
を熱源とする暖房用蓄熱槽の一実施例を原理図で示す。
この蓄熱槽は、熱源たるヒートポンプ１の凝縮器４を蓄
熱槽７内に縦に配置し、その周囲を隔壁９で囲繞するこ
とによって蓄熱槽７内と区画された流路８を設けて成
る。前記流路８は、上端及び下端に蓄熱槽７内と連通す
る連通口11U,11Dが形成されている。この流路８には邪
魔板12が多数設けられ、流路抵抗を増大させて蓄熱槽７
内の蓄熱流体の自然循環を惹き起こすことがない程度に
流路８内の自然対流を抑制するように設けられている。
前記凝縮器４は流路８の上部に上流側が流路下部に下流
側が位置するように縦方向に設置されている。また前記
蓄熱槽７には、循環ポンプ13、利用側熱交換器14が夫々
接続されて当該蓄熱槽７内の温熱を利用するヒートサイ
クルを構成し、槽上部の高温水を取出して利用側熱交換
器14において暖房用熱源として利用する一方、熱交換に
よって低温となった水は槽下部に還流される。蓄熱槽７
は公知のものと同様の構成とし、断熱性能に優れた材質
あるいは構造のものが採用され、図示していないが必要
あれば再加熱用ヒータなどを装備する。尚、図中、符号
２はコンプレッサ、３は蒸発器、５は膨張弁である。
を熱源とする暖房用蓄熱槽の一実施例を原理図で示す。
この蓄熱槽は、熱源たるヒートポンプ１の凝縮器４を蓄
熱槽７内に縦に配置し、その周囲を隔壁９で囲繞するこ
とによって蓄熱槽７内と区画された流路８を設けて成
る。前記流路８は、上端及び下端に蓄熱槽７内と連通す
る連通口11U,11Dが形成されている。この流路８には邪
魔板12が多数設けられ、流路抵抗を増大させて蓄熱槽７
内の蓄熱流体の自然循環を惹き起こすことがない程度に
流路８内の自然対流を抑制するように設けられている。
前記凝縮器４は流路８の上部に上流側が流路下部に下流
側が位置するように縦方向に設置されている。また前記
蓄熱槽７には、循環ポンプ13、利用側熱交換器14が夫々
接続されて当該蓄熱槽７内の温熱を利用するヒートサイ
クルを構成し、槽上部の高温水を取出して利用側熱交換
器14において暖房用熱源として利用する一方、熱交換に
よって低温となった水は槽下部に還流される。蓄熱槽７
は公知のものと同様の構成とし、断熱性能に優れた材質
あるいは構造のものが採用され、図示していないが必要
あれば再加熱用ヒータなどを装備する。尚、図中、符号
２はコンプレッサ、３は蒸発器、５は膨張弁である。
以上のように構成した蓄熱槽によると、水は次のよう
に加熱され温水として蓄熱される。
に加熱され温水として蓄熱される。
蓄熱槽７内の底部に貯留される低温水は、流路８内に
おいてヒートポンプ１の凝縮器４の下流側即ち凝縮最終
温度側と熱交換し、次第に加温されつつ流路８内を上昇
移動する。このとき、流路８内には邪魔板12が多数設け
られているため、流路抵抗が大きく、水は極めて緩慢に
上昇し、槽７内の水の安定を乱すことがない。流路８の
上部側に移動した水は高温凝縮側と熱交換として所定の
温度に達した後蓄熱槽７内にゆるやかに流出する。即
ち、第３図（Ｂ）に示すように、凝縮の進行に従って温
度が変化する作動媒体の凝縮温度の変化に従って被熱交
換流体の温度も上昇するので蓄熱温度の低下が見られな
い。
おいてヒートポンプ１の凝縮器４の下流側即ち凝縮最終
温度側と熱交換し、次第に加温されつつ流路８内を上昇
移動する。このとき、流路８内には邪魔板12が多数設け
られているため、流路抵抗が大きく、水は極めて緩慢に
上昇し、槽７内の水の安定を乱すことがない。流路８の
上部側に移動した水は高温凝縮側と熱交換として所定の
温度に達した後蓄熱槽７内にゆるやかに流出する。即
ち、第３図（Ｂ）に示すように、凝縮の進行に従って温
度が変化する作動媒体の凝縮温度の変化に従って被熱交
換流体の温度も上昇するので蓄熱温度の低下が見られな
い。
また、第２図に他の実施例を示す。この蓄熱槽は流路
８内の邪魔板12を取り除いて連通口11U,11Dのいずれか
一方、例えば流路下部の連通口11Dに流量調整手段15を
設け該流量調整手段15のコントロールによって流路内に
流入する水の量を調整して自然対流を抑制するようにし
たものである。流量調整手段15としては通常バルブ、ダ
ンパ、ポンプ等が使用可能であり、通常流路上部に設置
した温度センサ16を使って開閉度をコントロールする。
８内の邪魔板12を取り除いて連通口11U,11Dのいずれか
一方、例えば流路下部の連通口11Dに流量調整手段15を
設け該流量調整手段15のコントロールによって流路内に
流入する水の量を調整して自然対流を抑制するようにし
たものである。流量調整手段15としては通常バルブ、ダ
ンパ、ポンプ等が使用可能であり、通常流路上部に設置
した温度センサ16を使って開閉度をコントロールする。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明の蓄熱槽は、
蓄熱槽内と区画された流路を設ける一方、該流路内にヒ
ートポンプの凝縮器を上流側を上方に下流側を下方に縦
に配置して設置すると共に、多数の邪魔板を設けるよう
にしたので、非共沸混合作動媒体の低温凝縮側では低温
の暖房用水と、高温凝縮側では昇温後の比較的高温の暖
房用水と夫々熱交換し、流路内の水は一様に温度が上昇
して行くのではなく、上方に向かう程温度が高く、下方
程低い温度勾配を呈し、出口温度が高温側の凝縮温度に
対応したものとなって蓄熱温度の低下が免れる。そし
て、邪魔板の存在により区画流路内での上昇流を抑制し
て蓄熱装置の全体的な自然体流の発生を防止するので、
蓄熱温度の低下をさらに抑えることができる。また、邪
魔板に代えて流路の連通口の少なくとも一方に流量調整
手段を設け、流路内を移動する水の移動速度をコントロ
ールし該区画流路内での上昇流を抑制して蓄熱装置の全
体的な自然対流を抑制するようにしているので上述の温
度勾配を呈する水温の上昇が可能となり、蓄熱槽内に高
温水と低温水とを分離させて貯留可能とできる。
蓄熱槽内と区画された流路を設ける一方、該流路内にヒ
ートポンプの凝縮器を上流側を上方に下流側を下方に縦
に配置して設置すると共に、多数の邪魔板を設けるよう
にしたので、非共沸混合作動媒体の低温凝縮側では低温
の暖房用水と、高温凝縮側では昇温後の比較的高温の暖
房用水と夫々熱交換し、流路内の水は一様に温度が上昇
して行くのではなく、上方に向かう程温度が高く、下方
程低い温度勾配を呈し、出口温度が高温側の凝縮温度に
対応したものとなって蓄熱温度の低下が免れる。そし
て、邪魔板の存在により区画流路内での上昇流を抑制し
て蓄熱装置の全体的な自然体流の発生を防止するので、
蓄熱温度の低下をさらに抑えることができる。また、邪
魔板に代えて流路の連通口の少なくとも一方に流量調整
手段を設け、流路内を移動する水の移動速度をコントロ
ールし該区画流路内での上昇流を抑制して蓄熱装置の全
体的な自然対流を抑制するようにしているので上述の温
度勾配を呈する水温の上昇が可能となり、蓄熱槽内に高
温水と低温水とを分離させて貯留可能とできる。
したがって、本発明の蓄熱槽は、従来のものより成績
係数が良くかつ性能及び蓄熱温度も低下することがな
い。
係数が良くかつ性能及び蓄熱温度も低下することがな
い。
第１図は本発明に係る非共沸混合作動媒体型ヒートポン
プ式蓄熱槽の一実施例を示す原理図、第２図は他の実施
例を示す原理図、第３図（Ａ）は従来の蓄熱槽の蓄熱パ
ターン図、第３図（Ｂ）は本発明の蓄熱槽の蓄熱パター
ン図、第４図は従来のヒートポンプ式蓄熱槽の一例を示
す原理図である。 １……ヒートポンプサイクル、４……凝縮器、 ７……蓄熱槽、８……流路、９……隔壁、 11U,11D……連通口、12……邪魔板、 15……流量調整手段。
プ式蓄熱槽の一実施例を示す原理図、第２図は他の実施
例を示す原理図、第３図（Ａ）は従来の蓄熱槽の蓄熱パ
ターン図、第３図（Ｂ）は本発明の蓄熱槽の蓄熱パター
ン図、第４図は従来のヒートポンプ式蓄熱槽の一例を示
す原理図である。 １……ヒートポンプサイクル、４……凝縮器、 ７……蓄熱槽、８……流路、９……隔壁、 11U,11D……連通口、12……邪魔板、 15……流量調整手段。
Claims (2)
- 【請求項１】高温水と低温水とを層状に分離して貯湯可
能な蓄熱槽において、蓄熱槽内に該蓄熱槽と区画される
と共に上下両端が当該蓄熱槽内と連通する区画流路を設
け、該区画流路内に非共沸混合作動媒体を循環させるヒ
ートポンプの凝縮器を該凝縮器の上流側が前記区画流路
上方に下流側が前記区画流路下方に夫々位置するように
縦に配置すると共に多数の邪魔板を設けて前記区画流路
内の上昇流を抑制することを特徴とする非共沸混合作動
媒体型ヒートポンプ式蓄熱槽。 - 【請求項２】高温水と低温水とを層状に分離して貯湯可
能な蓄熱槽において、蓄熱槽内に該蓄熱槽と区画される
と共に上下両端が当該蓄熱槽内と連通する区画流路を設
け、該区画流路内に非共沸混合作動媒体を循環させるヒ
ートポンプの凝縮器を該凝縮器に上流側が前記区画流路
上方に下流側が前記区画流路下方に夫々位置するように
縦に配置する一方、前記区画流路の連通口の少なくとも
一方に該区画流路内での流量を抑制することにより前記
区画流路の内部と前記蓄熱槽内の前記高温水及び前記低
温水の層との間での全体的な自然対流を抑制する流量調
整手段を設けたことを特徴とする非共沸混合作動媒体型
ヒートポンプ式蓄熱槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62103264A JP2556853B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 非共沸混合作動媒体型ヒ−トポンプ式蓄熱槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62103264A JP2556853B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 非共沸混合作動媒体型ヒ−トポンプ式蓄熱槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63271066A JPS63271066A (ja) | 1988-11-08 |
| JP2556853B2 true JP2556853B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=14349575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62103264A Expired - Lifetime JP2556853B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 非共沸混合作動媒体型ヒ−トポンプ式蓄熱槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556853B2 (ja) |
-
1987
- 1987-04-28 JP JP62103264A patent/JP2556853B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63271066A (ja) | 1988-11-08 |
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