JPH01114639A - ヒートパイプ式蓄熱水槽装置 - Google Patents

ヒートパイプ式蓄熱水槽装置

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JPH01114639A
JPH01114639A JP62271421A JP27142187A JPH01114639A JP H01114639 A JPH01114639 A JP H01114639A JP 62271421 A JP62271421 A JP 62271421A JP 27142187 A JP27142187 A JP 27142187A JP H01114639 A JPH01114639 A JP H01114639A
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heat
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water tank
pipe
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Aritaka Tatsumi
辰巳 有孝
Toru Kurosawa
亨 黒沢
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヒートパイプ式蓄熱水槽装置に関し、特に、伝
熱体としてヒートサイフオン形式の熱交換器を水中に沈
設し、氷蓄熱時には該ヒートサイフオンの上部に配設し
たパイプ中でヒートサイフオンの作動液の凝縮を行い、
温水蓄熱時には該ヒートサイフオンの下部のパイプ中で
ヒートサイフオンの作動液を蒸発させることにより、冷
房用水蓄熱(潜熱利用)および暖房用温水蓄熱(顕熱蓄
熱)を一つの蓄熱水槽で効率良く行えるようにしたヒー
トパイプ式蓄熱水槽装置に関する。
〔従来の技術〕
冷暖房用空調システムにおいて、水の潜熱あるいは顕熱
を利用する従来の蓄熱水槽装置として、例えば、■蓄熱
水槽内に配置した金属あるいはプラスチックのパイプ内
に別の手段で得た温水あるいは0℃以下に冷却したブラ
インを流す方法、■蓄熱水槽内に配置した金属パイプを
冷凍サイクルの凝縮器あるいは蒸発器とし、パイプ内に
直接冷媒を流す方法。
■ヒートパイプを伝熱媒体として使用する方法等が知ら
れている。第3図は上記の■〜■の方法のうち、■の方
法を示す例であり、ヒートパイプを用いて氷蓄熱を行う
装置を示したものである。ヒートパイプ式氷蓄熱水槽装
置の利点はヒートバイブの等温性により熱伝達の効率が
良い点にある。蓄熱水槽1の水2はポンプ5および負荷
6を通って循環しており、蓄熱水槽1には複数の一一ト
バイブ7が垂直に挿入されており、その上部にはヒート
バイブ7の一部を内部に含む密閉空間8が設けられてい
る。この密閉空間8はコンプレッサ9a、熱交換器(コ
ンデンサ)9b、膨張弁9cおよび配管9dによって構
成される冷凍サイクル9のエバポレータに相当する。ノ
ズル10より吹き込まれたフロン等の冷凍サイクル用冷
媒11はヒートバイブ7の周囲で蒸発して回収ポート1
2より回収される。ここで冷凍サイクル用冷媒11の温
度を0℃以下に調整することにより蓄熱水槽1内の水2
はヒートバイブ7に接する部分より凍結し、ポンプ5に
よって周囲に残る未凍結部分の水2が循環し負荷6に運
ばれ、負荷6に冷熱が供給される。また、上記のヒート
パイプ式蓄熱水槽装置において、熱交換器9bをエバポ
レータとし、密閉空間8をコンデンサとして使用し、冷
凍サイクル用冷媒11の凝縮熱をヒートバイブ7を介し
て水2に伝えて温めることにより、ヒートポンプ式温水
蓄熱水槽装置として使用することができる。
特開昭60−78237号公報はこのように1つの蓄熱
水槽において、その冷凍サイクル9を切り替えることに
より冷房用水蓄熱(潜熱利用)および暖房用温水蓄熱(
顕熱蓄熱)、換言すれば、冷房および暖房を行うように
した空調システムを示している。この氷蓄冷式おおび温
水暖房を兼ねた空調システムは、上記の冷凍サイクル9
にヒートポンプを組合せ、かつ、冷凍サイクル9を切り
替える手段として4方切替弁を用いたものであり、これ
により設備の小型化およびコストの低下が図れる。また
、第3図の密閉空間8を蓄熱水槽1の水2の中に配置す
ることにより、熱伝達のロスをなくしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来のヒートパイプ式蓄熱水槽装置によれば、
ヒートバイブと冷媒間の熱交換はヒートバイブの上部で
行われており、暖房用温水蓄熱を行う場合、いわゆるト
ップヒートモードとなるため、伝熱効率が低下すると言
う不都合があり、さらに、ヒートバイブはトップヒート
モードで使用可能な高性能伝熱面を有したものを用いる
必要があるため、コストが高くなると言う不都合がある
。このため、従来のヒートパイプ式蓄熱水槽装置は氷蓄
熱専用として使用される事が多く、冷房および暖房の両
用としては完成度が充分でないと言う問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、冷房用氷蓄
熱(潜熱利用)および暖房用温水蓄熱(顕熱蓄熱)を一
つの蓄熱水槽で効率良く行い、かつ、コストダウンを図
るため、伝熱体としてヒートサイフオン形式の熱交換器
を水中に沈設し、氷蓄熱時には該ヒートサイフオンの上
部に配設したパイプ中でフロン等の冷媒を蒸発させ、パ
イプ表面を冷却し、ヒートサイフオンの作動液の凝縮を
行うことにより水を氷結させ、また、温水蓄熱時には該
ヒートサイフオンの下部の作動液中を通るパイプ中で冷
媒を凝縮させ、パイプ表面を加熱し、ヒートサイフオン
の作動液を蒸発させることにより水を加熱するようにし
たヒートパイプ式蓄熱水槽装置を提供するものである。
以下、本発明のヒートパイプ式蓄熱水槽装置を詳細に説
明する。
〔実施例〕 第1図(a)、 (b)および第2図は本発明の一実施
例を示し、伝熱用水2を満たした蓄熱水槽1と、蓄熱水
槽1の中に沈設されたヒートサイフオン式熱交換器3と
、コンプレッサ4 a +熱交換器(氷蓄熱時にはコン
デンサ、温水蓄熱時にはエバポレータとして動作する)
4b。
膨張弁4c、および配管4dより成る冷凍サイクル4か
ら構成される。
第1回出)の断面図に示すように、ヒートサイフオン式
熱交換器3は、上部伝熱管3aを内部に有する上部鞘管
3bと、下部伝熱管3cを内部に有する下部鞘管3dと
、上部鞘管3bおよび下部鞘管3dを連結する複数の熱
交換管3eから成る一つの密閉空間を構成しており、該
密閉空間にはフロン等の作動液3f (液体および蒸気
)が封入されている。
以上の構成において、■氷蓄熱時の動作。
■温水蓄熱時の動作をそれぞれ第1図(a)、 (bl
および第2図を用いて説明する。
■氷蓄熱時の動作 氷蓄熱時において、コンプレッサ4a、熱交換器4b 
(この場合、コンデンサとして動作する)、膨張弁4c
、および配管4dから成る冷凍サイクル4は、第1図(
a)に示すように配管され、ヒートサイフオン式熱交換
器3の上部伝熱管3aと連結される。このとき、上部伝
熱管3aは冷凍サイクル4のエバポレータとして動作す
る。一方、下部伝熱管3cは図示していない閉鎖手段に
よって閉鎖され、冷凍サイクル4から切り離されている
。この状態で、冷凍サイクル4のコンプレフサ4aで圧
縮され高温になった冷媒ガスが熱交換器4bに導かれ、
ここで大気と接して放熱冷却されて凝縮される。
この凝縮した冷媒ガスは膨張弁4cを介してヒートサイ
フオン式熱交換器3の上部伝熱管3aに送り込まれる。
このとき上部伝熱管3aはエバポレータとして作用し、
冷媒ガスは上部伝熱管3aの表面から気化熱を奪って蒸
発する。
一方、水2の有する熱で蒸発した作動液3fは上部伝熱
管3aおよび上部鞘管3bの周囲で熱交換を行い凝縮す
る。さらに、上部鞘管3bの温度低下にともない水2が
上部鞘管3bの周囲で凝縮して氷を生成し、さらには熱
交換管3eの周囲に氷を生成する。
■温水蓄熱時の動作 温水蓄熱時において、コンプレッサ4a、熱交換器4b
 (この場合、エバポレータとして動作する)、膨張弁
4c+および配管4dから成る冷凍サイクル4は、第2
図に示すように配管され、ヒートサイフオン式熱交換器
3の下部伝熱管3cと連結される。このとき、下部伝熱
管3cは冷凍サイクル4のコンデンサとして動作する。
一方、上部伝熱管3aは図示していない閉鎖手段によっ
て閉鎖され、冷凍サイクル4から切り離されている。こ
の状態で、冷凍サイクル4より供給された冷媒が下部伝
熱管3c内で凝縮し、該凝縮熱によって作動液3fが蒸
発し熱交換管3eを介して水2で冷却されて凝縮する。
換言すれば、熱交換管3eを介して水2が加熱される。
このとき、熱交換管3eの下方に下部伝熱管3c (熱
供給源)が位置するため、ボトムヒートモードとなリヒ
ートサイフオン式熱交換器3における熱交換が効率よく
行われる。
本実施例においては、冷凍サイクル4をコンプレッサ4
a、熱交換器4b、膨張弁4 c +および配管4dよ
り構成したが、同様の機能を果たすものであれば特に限
定するものではない。
また、冷凍サイクル4による冷媒の供給に代えて所定の
温度にしたブライン等を流すようにしても良い、氷°蓄
熱時および温水蓄熱時の配管切替を配管切替手段を設け
て行うようにしても良い、ヒートサイフオン式熱交換器
3は蓄熱水槽1の大きさに応じて複数個直列あるいは並
列に使用しても良く、上・下部伝熱管3a、 3cが水
平となる状態で全体を傾斜させて使用しても良い。
上部伝熱管3aおよび下部伝熱管3cは何れも外面で作
動液3fを凝縮あるいは蒸発させるものであり、高性能
伝熱面加工を施すことにより一層の効果を期待できる。
また、夫々を冷凍サイクル4のエバポレータあるいはコ
ンデンサとして使用する場合は、内面に微細ならせん溝
加工を施し、内面伝熱率を向上させるのが望ましい。同
様に熱交換管3eも外面の水2と作動液3fとの間の熱
伝達率を向上せしめたパイプを用いるのが望ましい。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明のヒートパイプ式蓄熱水槽装
置によれば、伝熱体としてヒートサイフオン形式の熱交
換器を水中に沈設し、氷蓄熱時には該ヒートサイフオン
の上部に配設したパイプ中でフロン等の冷媒を蒸発させ
、パイプ表面を冷却し、ヒートサイフオンの作動液の凝
縮を行うことにより水を氷結させ、また、温水蓄熱時に
は該ヒートサイフオンの下部の作動液中を通るパイプ中
で冷媒を凝縮させ、パイプ表面を加熱し、ヒートサイフ
オンの作動液を蒸発させることにより水を加熱するよう
にしたため、冷房用氷蓄熱(潜熱利用)および暖房用温
水蓄熱(顕熱蓄熱)を一つの蓄熱水槽で効率良く行うこ
とができ、かつ、コストダウンを図ることが可能である
【図面の簡単な説明】
第1図(alは本発明の一実施例の氷蓄熱時の状態を示
す説明図。第1図(blは第1図(alの断面図。第2
図は本発明の温水蓄熱時の状態を示す説明図。第3図は
従来のヒートパイプ式蓄熱水槽装置を示す説明図。 符号の説明 1−m−−−・−蓄熱水槽 2−・−・・・・水 3−・−−−−−ヒートサイフオン式熱交換器3a−・
・・・−・上部伝熱管 3b−・・・・上部鞘管 30−・−・−下部伝熱管 3d−・・−・下部鞘管 3e・・−・−熱交換管 3f−・−・作動液 4・・−・・・−冷凍サイクル 4a−・・−・・コンプレッサ 4b・−・−・−熱交換器 4c・・・・−・・膨張弁 4d−−−−−−一配管

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 蓄熱水槽内の水の顕熱および/あるいは潜熱を利用する
    蓄熱水槽装置において、 前記蓄熱水槽の水中に設けられて下部に作動液をプール
    し、上部にその蒸気を収容した密閉容器と、 前記密閉容器の上部を貫通して前記蒸気中を通される上
    部伝熱管と、 前記密閉容器の下部を貫通して前記作動液中を通される
    下部伝熱管と、 氷蓄熱時には前記上部伝熱管に接続され、 温水蓄熱時には前記下部伝熱管に接続される冷凍サイク
    ル手段を備え、 氷蓄熱時には前記上部伝熱管へ0℃以下のプラインを流
    すか、あるいは前記冷凍サイクルより前記上部伝熱管へ
    冷媒を流して0℃以下で蒸発させる蒸発器を構成し、温
    水蓄熱時には前記下部伝熱管へ所定の温度の熱媒を流す
    か、あるいは前記冷凍サイクル手段より冷媒を流して凝
    縮器を構成することを特徴とするヒートパイプ式蓄熱水
    槽装置。
JP62271421A 1987-10-27 1987-10-27 ヒートパイプ式蓄熱水槽装置 Granted JPH01114639A (ja)

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