JPH01208668A - 蓄熱型冷温熱発生装置 - Google Patents

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〕 本発明は蓄熱が可能な冷温熱発生装置に係り、特に高密
度蓄熱と夜間電力利用に好適な蓄熱型冷温熱発生装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の蓄熱型圧縮式冷温水機は、「空気調和と冷凍Ｊ（
１９８’６−６、ｐ４８〜６２）に記載のごとく冷熱は
氷で、温熱は温水で蓄熱する方式が採用されて、夜間の
余剰電力を利用して蓄熱している。冷熱又は温熱の蓄熱
にはヒートポンプタイプの圧縮式冷凍機を用いる。夏は
夜に冷凍サイクルで蓄熱媒体である水を冷却し０°Ｃ近
傍の氷に変えて冷熱を蓄熱し、昼には解氷し、その融解
熱で冷水を得て冷房をおこなう。冬は夜にヒートポンプ
サイクルで、蓄熱媒体である水を加熱し、５０〜６０℃
程度の温水にして温熱を蓄熱し、昼に顕熱（温度差）を
利用して暖房をおこなう。

このような従来例の１つを、第６図によって、さらに詳
しく説明する。

夏の夜の冷熱蓄熱は、フレオン液１１を膨脹弁５を通し
て減圧させることにより断熱膨張させた後、蒸発器１２
においてブライン１３より蒸発熱をうばって蒸発させる
。蒸発したフレオンガス１１′は圧縮機１で圧縮された
後、凝縮器４で外気で冷却され液化し、フレオン液１１
となって、再び、膨脹弁５に入る。

一方、蒸発器１２で冷却されたブライン１３が蓄熱４Ｉ
ｌ’ｌｌ　１４の水を氷点まで冷却し、水の一部を氷に
変えて、冷熱を蓄熱する。

夏の昼は蓄熱槽１４より冷熱を室内機１５へ送り、冷房
をおこなう。冷熱蓄熱は氷の凝固潜熱で蓄熱するため、
蓄熱密度は大きく蓄熱できる冷熱量は多い。

冬の夜の温熱の蓄熱は、フレオンガスを逆に流して、凝
縮器４でフレオン液１１を蒸発させて外気より熱を回収
し、蒸発器１２でフレオンガス１１′を凝縮して、凝縮
熱をブライン１３へ与える。

ブライン１３で蓄熱槽１４内の水を加熱し、温水で温熱
を蓄熱する。温水蓄熱のため蓄熱密度は小さく、蓄熱で
きる温熱量は少ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術には、冷熱蓄熱は氷（蓄熱密度２０〜４０
Ｋｃａｌ／ｋｇ−冷媒）によるものであって蓄熱密度は
太きいが、温熱蓄熱は温水（蓄熱密度５〜１５Ｋｃａｌ
／ｋｇ−温水）によるものであって蓄熱密度が小さいた
め、蓄熱槽が大型化する欠点があった。

本発明の目的は、蓄熱槽を小型化した冷温熱蓄熱装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、冷熱と温熱の蓄熱に、水、氷、温水のよ
うに相変化や温度差を利用するものではなく、吸収剤が
冷媒を多く含むか否かの濃度差を利用することにより達
成できる。

すなわち、圧縮機と膨脹弁とを閉回路でむすび内部に冷
媒ガスを流すヒートポンプと、このヒートポンプの凝縮
側を吸収剤から冷媒が蒸発する再生部に導き膨脹側を前
記蒸発した冷媒を凝縮させる凝縮部に導いた構造の吸収
機と、前記冷媒が蒸発して５厚となった吸収剤を収納す
る吸収剤槽と、前記１疑縮させた冷媒を収納する冷媒槽
と、収納された吸収剤と収納された冷媒を汲み出して冷
房又は暖房をおこなう冷暖房手段と、を有する蓄熱型冷
温熱発生装置によって達成される。

請求項２の発明のように、さらに吸収機を多段とするこ
とにより蓄熱効果の向上を図ることができる。

請求項３の発明のように、冷暖房手段は冷房の蒸発と凝
縮による蓄熱をおこなう吸収機を利用することもできる
。この場合には吸収機のほかに、この吸収機と冷媒ガス
を流すパイプによってむすばれた室内熱交換器と室外熱
交換器によって冷暖房手段が構成される。そしてこのパ
イプとヒートポンプとは一部を共有させ、冷暖房と蓄熱
との切換えを両パイプの切換えをおこなう切換弁によっ
ておこなうことにより、装置全体を小型化できる。

請求項４の発明のように、ヒートポンプは室外熱交換器
を有するものとでき、この室外熱交換器を夏は放熱に、
冬は吸熱に利用できるように、室外熱交換器がヒートポ
ンプの吸収側又は膨脹側に切換えられるようにビー１−
ポンプのパイプを配管し、切換弁を設けることもできる
。

〔作用〕

本発明の蓄熱型冷温熱発生装置は、従来の吸収式冷凍機
に使用される吸収剤と、この吸収剤によって吸収される
冷媒を使ってＷ＋’　、％をおこなう。すなわち、夏又
は冬の夜間の電力を利用して、冷媒を吸収した希Ａ’ｊ
状１Ｎの吸収剤から、濃厚な吸収剤と凝縮された冷媒を
分離して吸収剤槽又は冷媒槽に蓄える。冬又は夏の昼間
は、夜の間に蓄えられ収納された吸収剤と冷媒を汲み出
し、従来の吸収式冷凍機の原理によって冷Ｊ〃又は暖房
をおこなう。

従来のように水、氷、温水というような相変化や温度変
化ではなく吸収剤の濃度差によって蓄熱をおこなうので
、蓄熱槽（吸収剤槽と冷媒槽とが該当する）の小型化を
図れる。

請求項２の発明により吸収機を多段とすれば吸収効率を
向上させ得る。すなわち、この発明の蓄熱能力は、吸収
剤を濃縮する際に分離できる冷媒の量で決まる。したが
って濃縮の際に大量の冷媒を蒸発させて分離し、より濃
厚な吸収剤を得ることが蓄熱効率の向上につながり、換
言すれば装置の小型化が図れることになる。このため、
吸収剤の濃縮を、多段の再生部と凝縮部を有する多段吸
収機によっておこない、それぞれ異なる圧力、温度の状
態で吸収剤から冷媒を蒸発させる。

請求項３の発明では、冷暖房手段として前記蓄熱をおこ
なう吸収機を利用できる。すなわち、夏の昼は、冷媒を
蒸発させて吸収剤に吸収させ、この蒸発の際に周囲から
うばわれる蒸発熱を利用して室内の冷房をおこなう。こ
のとき同時に吸収に伴って稀釈熱が発生するが、この稀
釈熱は室外に放熱される。

冬の昼は、同様に冷媒を蒸発させて吸収剤に吸収させ、
吸収に伴って生じる稀釈熱を室内の暖房に使用する。こ
の稀釈熱の発生と同時に、周囲からうばわれる蒸発熱は
室外の熟を吸熱することにより与えられる。以」−の冷
房及び暖房の原理は従来の吸収式冷凍機のノＪＫ理を応
用したものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は冷暖房対象の吸収剤として臭化リチウム水溶液、冷
媒として水を用いた実施例であり、吸収機２、圧縮機１
、膨脹弁３、吸収剤４！！６、水槽７、熱回収器８と室
外機４、室内機３より構成され、蓄熱、冷房、暖房は多
数の３方弁（５０〜５７）により切り換えられる。また
吸収機２は３断に仕切られている。

第２図以降に本発明の操作状況を示す。尚、第２図以降
は簡単にするため単段の吸収機で示す。

第２図及び第４図において、圧縮機１、膨脹弁５を有し
冷媒ガス（フロンガス）を通す閉回路はヒートポンプを
形成する。

夏の夜におこなう冷熱蓄熱操作は第２図のごとく圧縮機
１で圧縮された冷媒ガス（フロンガス）１００が３方弁
５４．５５を通り、吸収機２の再生部２ｂへ入る。冷媒
である水を吸収し希薄状態の吸収剤２００は吸収剤槽６
より熱回収器８で予熱された後、３方弁５３を通り吸収
機２の再生部２ｂへ散布される。これにより吸収剤２０
０は冷媒ガス１００と間接的に熱交換して加熱され、水
蒸気２１０が発生する。水蒸気２１０を発生させて濃縮
された吸収剤２０１は３方弁５７を通り熱回収器８で冷
却されて吸収剤槽６へ戻される。

一方、吸収機再生部２ｂで冷却された冷媒ガス（フロン
ガス）は液化で冷媒液（フロン液）１０１となり、さら
に室外ａ４で一部冷却された後、弁５を通って膨張し、
３方弁５０を通って吸取機凝縮部２ａへ入る。吸収機再
生部２ｂで発生した水蒸気２１０は、凝縮部２ａで、冷
媒液１０１と間接熱交換して冷却され凝縮し、水２１１
とし３方弁５６を通り、水槽７へためられる。逆に、吸
取機凝縮部２ａで水蒸気の凝縮熱で加熱された冷媒液が
気化し冷媒ガス１００となって３方弁５１を通って再び
圧縮機１へ戻る。

以」；で圧縮機１を夜間電力で駆動することにより、吸
収剤より水を蒸発分離して′ａ疑縮収剤と水の状態で冷
熱を蓄熱できる。

以」〕、第２図においては、説明を簡ｍにするため吸収
機を単段のものとして示した。しかし、実際は三段であ
る。この三段の吸収機２内での吸収剤の濃縮の詳細は、
第１図のごとく、希薄吸収剤が吸収機２の高圧再生部２
１ｂに散布されて、加熱濃縮された後、中圧再生部２２
ｂに入ると、低圧のためさらに蒸発し、濃縮された後低
圧再生部２３ｂでさらに加熱濃縮される。多段圧にする
効果は、吸収剤は濃度が高い根本蒸気圧が低く蒸発しに
くい性質を利用することにより、蒸発しやすい低濃度吸
収剤は高圧力下で加熱蒸発させ、吸収剤が高濃度になる
に従い低圧力下で加熱蒸発させることができ、これによ
り比較的低温度の加熱源により高濃度まで濃縮させるこ
とができることである。

次に主に夏の！４二おこなう冷房操作は、第：３図のご
とく水２１１を水槽７より３方弁５２を介して吸取機凝
縮部２ａへ散布し、蒸気を発生させる。

発生水蒸気２１０は、吸収剤槽６から熱回収器８及び３
方弁５３を介して再生部２ｂへ散布された濃縮吸収剤２
０１に吸収される。これによって希釈された吸収剤２０
０は３方弁５７と熱回収器８を通って吸収剤槽６へ戻る
。吸収機の凝縮部２ａでは水の蒸発潜熱により冷却され
た冷媒液１１０が３方弁５０を経て室内機３へ送られ冷
房に用いられる。一方、再生部２ｂで吸収剤への水蒸気
の吸収により発生した凝縮潜熱と希釈熱は冷媒ガス１２
０により３方弁５５を介して室外機４で放熱される。

冬の昼におこなう温熱蓄熱は夏の夜におこなう冷熱蓄熱
と同様に吸収剤を吸収機２で加熱凝縮する操作であるが
、第４図のごとく吸収剤の加熱を吸取機凝縮部２ａ−発
生水蒸気の凝縮を吸取機再生部２ｂでおこなう点が夏と
異なる。吸収剤２゜０は熱回収器８．：３方弁５３を介
して吸取機凝縮部２ａへ入りそこで加熱濃縮され、３方
弁５６゜熱回収器８を介して吸収剤槽６へ戻る。濃縮時
に発生した水蒸気２１０は吸取機再生部２ｂで冷却凝縮
し水２１１となって３方弁５７を介して水槽７へ戻る。

一方、加熱冷却源側は、圧縮機１で圧縮された冷媒ガス
（フロンガス）１００が３方弁５１を介して吸収Ｍ＆凝
縮部２ａへ入り、そこで冷却され、液化し、３方弁５０
を介して膨脹弁５で減圧され、放熱器４で予熱された後
、吸取機再生部２ｂで加熱ガス化して３方弁５５．５４
を介して圧縮機１へ戻される。

次に冬の昼の暖Ｊノ）操作は、第５図のごとく吸収剤２
０１が３方弁５３を介して吸取機凝縮部２ａへ散布され
水蒸気２１０を吸収して発熱し希釈された後、３方弁５
６を介して吸収剤槽６へ戻される。水２１１は３方弁５
２を介して再生部２ｂへ散布され、加熱蒸発し、水蒸気
２１０を発生する。

吸取機再生部２ｂでは水の蒸発により冷却された冷媒液
（フロン液）１２０が３方弁５５を介して室外機４で外
気より加熱される。一方凝縮部２ａで発生した熱で、冷
媒液（フロン液）１１０を加熱し、３方弁５０を介して
室内機３へ送られ暖房に用いられる。

〔他の実施例〕

以上の本実施例では、夏と冬の季節変化は、吸収剤の流
れを変えて凝縮場所の変更を３方弁５２．５３．５６．
５７の切換え操作でおこない、昼夜の変化は、圧縮機の
要否を３方弁５０．５１．５４．５５切換え操作でおこ
なったものである。しかし他の実施例として吸収剤の流
れを一定として、冷媒（フロンガス）の流れを変える方
法もある。

さらに本発明の実施例では冷房操作及び暖房操作を吸収
機のみで行っているが、必要に応じて圧縮機１を駆動し
てヒートポンプサイクルを併用してもよい。

また本実施例では、圧縮機用冷媒（フロンガス）を冷暖
房の冷媒（フロンガス）として用いているが両者に別の
媒体を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、夏又は冬の夜間電力を蓄熱効率の高い
吸収剤濃度差蓄熱で蓄熱するため、蓄熱槽（吸収剤槽と
冷媒槽）を小型化でき、したがって装置全体を小型化で
きる。

さらに請求項２の発明によればより蓄熱効率を向」二で
きる。

請求項３の発明によれば冷暖房手段に蓄熱のための吸収
機を利用でき、さらに装置全体の小型化が図れる。

請求項４の発明によればヒートパイプの有する室外熱交
換器を夏は放熱に冬は吸熱に併用できるので、さらに装
置の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置の回路図、第２図
は第１図の装置によって夏の夜に冷熱蓄熱をおこなう作
用を説明する図、第３図は同じく夏の鉦の冷房の作用を
説明する図、第４図は同じく冬の夜に温熱を蓄熱する作
用を説明する図、第５図は同じく冬の昼に暖房する作用
を説明する図、第６図は従来の装置を説明する回路図で
ある。 １・・・圧縮機、２・・・吸収機、３・・・室内（熱交
換）器、４・・・室外（熱交換）器、５・・・膨脹弁、
６・・・吸収剤槽、７・・・冷媒槽（水槽）、８・・・
熱回収器、５１．５２．５３．５４．５５．５６．５７
・・・３方切換弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機と膨脹弁とを閉回路でむすび内部に冷媒ガス
   を流すヒートポンプと、このヒートポンプの凝縮側を吸
   収剤から冷媒が蒸発する再生部に導き、膨脹側を前記蒸
   発した冷媒を凝縮させる凝縮部に導いた構造の吸収機と
   、前記冷媒が蒸発して濃厚となった吸収剤を収納する吸
   収剤槽と、前記凝縮させた冷媒を収納する冷媒槽と、収
   納された吸収剤と収納された冷媒を汲み出して冷房また
   は暖房をおこなう冷暖房手段と、を有する蓄熱型冷温熱
   発生装置。 ２、吸収器が多段になっている請求項１の蓄熱型冷温熱
   発生装置。 ３、冷暖房手段は、冷媒の蒸発と凝縮による蓄熱をおこ
   なう吸収機と、この吸収機と冷媒ガスを流すパイプによ
   ってむすばれた室内熱交換器及び室外熱交換器であり、
   該パイプとヒートポンプとは一部を共有しており冷暖房
   と蓄熱との切換えを両パイプの切換弁によっておこなう
   請求項１の蓄熱型冷温熱発生装置。 ４、ヒートポンプは室外熱交換器を有し、この室外熱交
   換器がヒートポンプの凝縮側又は膨脹側に切換えられる
   ようにヒートポンプのパイプを配管し切換弁を設けた請
   求項１の蓄熱型冷温熱発生装置。