JP3058183B2 - 蓄熱式ビル空調装置 - Google Patents

蓄熱式ビル空調装置

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JP3058183B2
JP3058183B2 JP2245885A JP24588590A JP3058183B2 JP 3058183 B2 JP3058183 B2 JP 3058183B2 JP 2245885 A JP2245885 A JP 2245885A JP 24588590 A JP24588590 A JP 24588590A JP 3058183 B2 JP3058183 B2 JP 3058183B2
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F3/08Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/083Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart
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    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、割安な深夜電力を用いて夜間に温水又は冷
水を蓄熱槽に蓄熱しておき、昼間時にこれを使用する蓄
熱式ビル空調装置の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
この種の蓄熱式ビル空調装置として、第8図に示すよ
うに、ビル(30)の地下に設置された蓄熱槽(31)から
屋上に設置された温熱又は冷熱製造供給部(32)にポン
プ(33)で水を汲み上げて加熱又は冷却し、蓄熱槽(3
1)で蓄熱し、これを、各階の空調機等の温熱又は冷熱
需要負荷部(34)へポンプ(35)を介して供給するよう
にしている。
ところが、この方式は、ビル(30)の高層化に伴い蓄
熱槽(31)からの水の汲み上げのために大きな搬送動力
を必要とする。
この大きな搬送動力を低減するため、第9図に示すよ
うに熱交換器(36)を使用するシステムが提案されてい
る(特開平1−281348号公報参照)。
このシステムは、空調機等の温熱又は冷熱需要負荷部
(34)の2次水(B)を、蓄熱槽(31)の蓄熱水(A)
と、温熱又は冷熱製造供給部(32)の1次水(C)との
双方又はいずれか一方との間で熱交換を行わせると共
に、1次水(C)と蓄熱水(A′)との間でも熱交換さ
せるようにしている。
上記システムの運転形態は下記5通りがある。
(イ)A/B熱交換 (昼間空調) (ロ)A、C/B熱交換 (昼間空調) (ハ)C/B熱交換 (昼間空調) (ニ)A′/C熱交換 (夜間蓄熱) (ホ)C/A′、B熱交換 (夜間蓄熱・空調) 上記システムに従来のプレート式熱交換器を適用した
場合は、第10図に示すような形態となる。即ち、固定フ
レーム(37)と移動フレーム(38)との間に二枚の仕切
板(39)(40)を設置し、両仕切板(39)(40)に1次
水(C)の出口と2次水(B)の出口を形成し、固定フ
レーム(37)には1次水(C)の入口と蓄熱水(A′)
の入口及び出口を形成し、更に、移動フレーム(38)に
も2次水(B)の入口と蓄熱水(A)の入口及び出口を
形成しなければならない。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のシステムでは、プレート式熱交換器を使用する
と、仕切板が二枚必要となり、この仕切板が高価である
ためにコスト高となること、また、移動フレームや仕切
板にも配管接続が必要であるため、構成が複雑化し、高
価となるのみならず、分解保守にも手間がかかること、
さらに各運転形態で熱交換の不要なプレート間流路を流
通させなければならない流体流路が発生し、余計な圧力
損失を伴うことが避けられず、無駄な動力を必要とし、
搬送動力の低減に反している等の問題点がある。この圧
力損失の点は、例えば、運転形態(イ)のように、A/B
間で熱交換を行う場合で説明すると、2次水(B)は、
蓄熱水(A)とだけ熱交換させればよいのに、2次水
(B)は、1次水(C)との熱交換流路をも通過しなけ
ればならず、この部分のプレート流路は、1次水(C)
とのみ熱交換させるようにプレート間流路を交互に流れ
るように構成されており、当然、この分の圧力損失は動
力の損失となる。他の運転形態でも同様な圧力損失に伴
う動力損失がある。
本発明は、従来のシステムにおける上記問題点に鑑み
て提案されたもので、その目的とするところは、仕切板
を不要にし、配管接続を固定フレーム側に集結して分解
保守を容易にし、しかも、無駄なプレート流路をなくし
て不要な圧力損失を無くし、搬送動力の一層の低減を図
り得る蓄熱式ビル空調装置を提供しようとするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、プレート1枚当
たり3媒体用の6個の通路口を有し、ガスケットによっ
て各通路口及び伝熱面を3通りの形態で囲繞して各媒体
毎の流路を形成した複数枚のプレートにより、蓄熱槽を
循環する蓄熱水(A)の流路と、温熱又は冷熱需要負荷
部を循環する2次水(B)の流路と、温熱又は冷熱製造
供給部を循環する1次水(C)の流路との3媒体通路
を、(A)(B)(C)(A)(B)(C)・・・の順
序で反復してプレート編成し、昼間は(イ)A/B、
(ロ)B/C、(ハ)A・C/Bの3通りの運転形態で運転す
るようにし、夜間は(ニ)A/C、(ホ)A・B/Cの2通り
の運転形態で運転するようにすると共に、1次水(C)
と2次水(B)とを対向流で流通させ、蓄熱水(A)を
昼間は2次水(B)に対して対向流で、夜間は1次水
(C)に対して対向流で流通させるようになしたもので
ある。
〔作用〕
3媒体の配管接続を固定フレームに集結して行うこと
が可能となり、仕切板を不要化できる。
また、各運転形態、(イ)A/B、(ロ)A・C/B、
(ハ)C/B、(ニ)A/C、(ホ)C/A・Bの熱交換におい
て、伝熱に寄与しないプレート流路がない。
即ち、3媒体(A)(B)(C)のプレート流路が交
互に反復して編成されているため、(ロ)A・C/B及び
(ホ)C/A・Bは勿論、A/B、C/B及びA/Cにおいては、熱
交換運転中の2媒体流路はプレートの伝熱面を挾んで隣
接しており、直接の熱交換が行われると同時に運転停止
中の1媒体流路中にある媒体は、移動せず停止したまま
にあるため、一種の伝熱媒体となって2媒体間の間接的
な熱交換に寄与する。例えば、(イ)A/Bの熱交換時、
媒体Cは、Aの熱をBへ間接的に伝熱する媒体となる。
この場合、従来のシステムでは媒体Cのプレート流路
は、Aのプレート流路とは無関係にあり、Aの熱をBへ
間接的に伝熱する媒体とはならない。
このように、本発明では各運転形態において、伝熱に
寄与しないプレート流路がなく、不要な圧力損失がない
ため、搬送動力の無駄な消費が防止できる。
また、本発明は、1次水(C)と2次水(B)とを対
向流で流通させ、蓄熱水(A)を昼間は2次水(B)に
対して対向流で、昼間は1次水(C)に対して対向流で
流通させるようになしたから、割安な深夜電力を用いて
夜間に温水又は冷水を蓄熱槽に効率よく蓄熱させること
ができる。
〔実施例〕
本発明装置のプレート式熱交換器のプレート編成は、
第1図上部に示すように、蓄熱水(A)の流路と、2次
水(B)の流路と、1次水(C)の流路とを交互に反復
して構成するものである。
各流路を構成するプレートは、蓄熱水(A)用のプレ
ート(1)が第2図(a)に示してあり、2次水(B)
用のプレート(2)が第2図(b)に示してあり、1次
水(C)用のプレート(3)が第2図(C)に示してあ
る。
各プレート(1)(2)(3)は、3媒体用の6個の
通路口(4)(5)(6)(7)(8)(9)を上下に
3個ずつ有し、蓄熱水(A)用のプレート(1)は、右
上隅と左下隅の通路口(6)(7)を伝熱面(10)と共
にガスケット(11)で囲繞し、他の通路口は独立したガ
スケット(12)(13)(14)(15)で囲繞してなる。2
次水(B)用のプレート(2)は、上下の中央の通路口
(5)(8)を伝熱面(10)と共にガスケット(16)で
囲繞し、他の通路口は独立したガスケット(12)(13)
(14)(15)で囲繞してなる。また、1次水(C)用の
プレート(3)は、左上隅と右下隅の通路口(4)
(9)を伝熱面(10)と共にガスケット(17)で囲繞
し、他の通路口は独立したガスケット(12)(13)(1
4)(15)で囲繞してなる。尚、各プレート(1)
(2)(3)は、3媒体(A)(B)(C)の何れに適
用してもよいものである。
上記した各プレート(1)(2)(3)は、第1図の
ように交互に反復して配置するもので、第3図に示すよ
うに、固定フレーム(18)と移動フレーム(19)との間
に複数枚、例えば、nを整数として(3n+1)枚挾在さ
せ、緊締ボルト(図示省略)で緊締され、仕切板を不要
とでき、かつ、固定フレーム(18)に3媒体(A)
(B)(C)の配管接続部を集結して形成することが可
能となる。
第4図は本発明の空調装置の全体図である。
本発明装置による運転形態は(イ)A/B、(ロ)B/C、
(ハ)A・C/B、(ニ)A/C、(ホ)A・B/Cの5通りで
ある。プレート式熱交換器への3媒体の流通方向は昼間
(イ)(ロ)(ハ)の運転形態では2次水(B)に対し
て蓄熱水(A)、1次水(C)が対向流となるように
し、夜間の(ニ)(ホ)の運転形態では(A)と(C)
が対向流となるようにバルブの切換えにより(A)の流
通方向を変更し得る配管接続構造とする。
第3図、第4図の破線矢印は夜間(ニ)(ホ)運転時
の(A)蓄熱水の流れ方向を示す。
また第1図下部に各運転形態(イ)〜(ホ)での
(A)(B)(C)液の流れ方向をまとめて示す。
第5図は本発明の1つの運転形態例として、(イ)A/
Bの場合の熱交換動作の説明図を示すもので、蓄熱水
(A)の熱は、実線矢印で示すように、プレート(1)
を介して2次水(B)に直接的に熱伝達され、かつ、こ
れと同時に、プレート(3)及び停止中の1次水(C)
並びにプレート(2)を介して2次水(B)に点線矢印
で示すように間接的にも熱伝達されるので、無駄がな
い。
同様な動作はC/B、A/Cでも行われる。また、A・C/B
やC/A・Bの場合は、3媒体間で目的通りの熱交換が行
われる。
尚、本発明においては、3媒体をすべて水で構成して
説明しているが、水以外の媒体を使用してもよいことは
勿論である。
又、プレートは同一種類の編成組合せに限らず、第6
図に示すように、伝熱特性の異なるプレートを2種類あ
るいは3種類用意し(A)(B)(C)各流体の流量条
件に合わせて、これらのプレートを編成組合せしてもよ
い。
例えば1次水(C)の流量が蓄熱水(A)及び2次水
(B)に比べ大なる流量条件のときは第7図のプレート
編成としプレート流路圧力損失の小さいプレート(21)
にはさまれた流路に1次水(C)を通過させることによ
りさらにポンプ動力の低減が図れる。
〔発明の効果〕
本発明装置によれば、仕切板が不要なプレート式熱交
換器で3媒体間の熱交換を行わせることができ、全体を
安価でコンパクトに構成することができると共に、固定
フレーム側に3媒体の配管接続部を集結させ得るため、
配管が容易となり、しかも、分解保守も容易となる。さ
らに、本発明装置によれば、どの運転形態においても各
媒体のプレート流路を熱交換に直接的又は間接的に寄与
させることができ、無駄な動力消費を防止できるもので
あって、この種の蓄熱式ビル空調装置に適用し、優れた
性能を発揮し得るものである。
また、本発明は、1次水(C)と2次水(B)とを対
向流で流通させ、蓄熱水(A)を昼間は2次水(B)に
対して対向流で、夜間は1次水(C)に対して対向流で
流通させるようになしたから、割安な深夜電力を用いて
夜間に温水又は冷水を蓄熱槽に効率よく蓄熱させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置のプレート編成原理を示す概略図、
第2図(a)(b)(c)は本発明装置で使用する3媒
体用プレートの概略正面図、第3図は本発明熱交換器の
外観斜視図、第4図は本発明装置の全体図、第5図は本
発明装置の1運転形態例での伝熱動作説明図、第6、7
図は本発明熱交換器の応用例図、第8図及び第9図は従
来装置の概略図、第10図は第9図の装置のプレート編成
時の説明図である。 (A)……蓄熱水、(B)……2次水、 (C)……1次水、 (1)(2)(3)……各媒体用プレート、 (6)〜(9)……通路口、 (10)……伝熱面、 (11)〜(17)……ガスケット。
フロントページの続き (72)発明者 石黒 邦道 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 平野 功 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 天野 宰 兵庫県宝塚市南口2―11―17 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 5/00 102

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プレート1枚当たり3媒体用の6個の通路
    口を有し、ガスケットによって各通路口及び伝熱面を3
    通りの形態で囲繞して各媒体毎の流路を形成した複数枚
    のプレートにより、蓄熱槽を循環する蓄熱水(A)の流
    路と、温熱又は冷熱需要負荷部循環する2次水(B)の
    流路と、温熱又は冷熱製造供給部を循環する1次水
    (C)の流路との3媒体流路を、(A)(B)(C)
    (A)(B)(C)・・・の順序で反復してプレート編
    成し、昼間は(イ)A/B、(ロ)B/C、(ハ)A・C/Bの
    3通りの運転形態で運転するようにし、夜間は(ニ)A/
    C、(ホ)A・B/Cの2通りの運転形態で運転するように
    すると共に、1次水(C)と2次水(B)とを対向流で
    流通させ、蓄熱水(A)を昼間は2次水(B)に対して
    対向流で、夜間は1次水(C)に対して対向流で流通さ
    せるようになしたことを特徴とする蓄熱式ビル空調装
    置。
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