JPH01219438A - 直接接触冷暖房装置 - 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〕 本発明は暖房時に蓄熱槽を利用して冷媒の熱を直接ブラ
インに伝える直接接触冷暖房装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、大部分のビル等の冷房は最大冷房負荷に合わせて
冷凍機設備を設置し、冷房を実施しているが、近年、ビ
ル自体の電力需要の増大や゛、各種オフィス・オートメ
−９９７機器からの発熱に伴い、冷房負荷も増大の傾向
にあり、電力消費の昼夜間格差が拡大する傾向にある。

このため、ビルの昼間冷房における電力需要を抑制し、
電力の負荷平準化を目的として夜間に蓄冷熱を行なう空
調装置が近年さかんに提案されている。

このような蓄冷熱システムで、その冷熱源として氷を使
用する氷蓄熱式の冷房装置は、従来の水蓄熱式の場合に
比較して高密度な蓄熱が可能で、蓄熱槽のコンパクト化
がはかれることと、蓄熱槽容量の縮少に伴って蓄熱槽の
表面積が縮少し、その熱損失が減少し、更に低い温度レ
ベルでの蓄熱が可能なため、ポンプ動力及びファン動力
の減少がはかれる等の多くの利点があり、特公昭４９−
３８１３５号公報の蓄熱式冷房装置に関する発明でも知
られている。

以上のごとく、氷蓄熱を利用して冷房装置としては、第
３図に示すごとく負荷用熱交換器８と凝縮器２４とを組
込んだ蓄熱槽ｌと、冷媒ガスを圧縮する圧縮機３と、冷
媒ガスを凝縮または蒸発させる空冷式熱交換器２３と、
液化した冷媒を貯溜する冷媒貯槽５と、前記負荷用熱交
換器８によって冷却または加熱された液体により空気を
冷却または加熱するファンコイルユニット２２とから構
成された従来例が開発されている。　　　　′ 上記従来の装置の冷房時には、冷媒は実線の矢印で示す
ごとく圧縮機３により凝縮温度に相当する飽和蒸気圧以
上に加圧されたあと、空冷式熱交換器２３に送られ液化
し、この凝縮液は冷媒貯槽５を経たあと、第１膨張弁１
８においてブラインの氷点より１〜２℃低い温度に相当
する飽和蒸気圧まで減圧された後に、ノズル７から蓄熱
槽１の下部より、ブラインの中に噴霧される。

ブライン中に噴霧された冷媒液は、ブラインの熱を奪い
蒸発したあと、サクションドラム２を経て前記圧縮機３
に至る。

そこで、蓄熱槽１内のブラインは冷媒液の蒸気に熱を奪
われて温度が下がり、ブライン中に氷結晶を生じ、この
氷結晶はブラインとのスラリーとして蓄熱槽１内に貯溜
される。

以上の運転が夜間電力を用いて必要な水量を作るまで行
われ、昼間は蓄熱槽ｌに負荷用熱交換器８が組込まれて
おり、この負荷用熱交換器８に冷温水ポンプ２１で冷房
用冷水が送られ、そして、蓄熱槽１内のブラインと熱交
換を行い冷房用冷水の温度が下がる。

この温度の下がった冷房用冷却水は、ファンコイルユニ
ット２２で冷房用空気と熱交換を行なったあと、冷温水
ポンプ２１により熱交換器８に再び送られるが、上記冷
房時の流れを第３図で実線の矢印で示している。

また、暖房時においては、第３図の破線の矢印で示すよ
うに、冷媒は圧縮機３により凝縮温度に相当する飽和蒸
気圧以上に加圧されたあと、凝縮器２４に送られ液化し
、凝縮液は冷媒貯槽５を経たあと、第２膨張弁１９にお
いて所定の飽和蒸気圧まで減圧され、次に空冷式熱交換
器２３において蒸発し、気体化したあとサクションドラ
ム２を経て前記圧縮機３に至る。

他方、冷媒ガスの冷却に用いられた蓄熱槽ｌ内のブライ
ンは、凝縮器２４において冷媒ガスの熱を奪って昇温す
るため、蓄熱槽１内には冷媒の凝縮時の熱が蓄熱される
。

以上の運転が夜間電力を用いて必要な熱量が蓄熱槽１に
蓄積されるまで行われ、昼間は冷温水ポンプ２１により
蓄熱槽ｌ内の温水がファンコイルユニット２２に供給さ
れ、このファンコイルユニット２２で暖房用空気と熱交
換を行ったあと、前記蓄熱槽１にもどされる。

なお、暖房時には蓄熱槽ｌの循環路のポンプ２５を駆動
するものとする。

また、冷房時から暖房スタート時に切り替えるには、全
ての切替弁３１〜３８を、それぞれ適宜に切替える。

以上のごとく、暖房時においては蓄熱槽ｌ内の１！縮機
２４を利用するため、かなり複雑なシステムとなってお
り、設備コストが割高であると共に、冷媒の熱をブライ
ンに間接的に伝えるため、熱効率が悪いという問題があ
った。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解消するためになされた
ものであり、蓄熱槽を利用して熱を直接ブラインに伝え
る直接接触伝熱方式を冷暖房共に用いることにより温度
効率を向上でき、しかも付属配管や弁類の簡素化をはか
りうる直接接触冷暖房装置を提供することを目的とした
ものである。

（発明の構成） 上記の目的を達成するための本発明の直接接触冷暖房装
置は、内部にブラインを冷暖房時に冷媒と直接接・触す
るように貯留し、かつ底部に液化冷媒溜まりを有する蓄
熱槽と、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、冷媒ガスを凝縮
または蒸発させる空冷式熱交換器と、液化した冷媒を貯
留する冷媒貯槽と、上記蓄熱槽内のブラインにより液体
を冷却または加熱する熱交換器及びその液体により空調
用の空気を冷却または加熱する加熱冷却手段とから構成
されている。

上記の構成からなる冷暖房装置においては、その冷房時
には従来と同様なシステムで機能するが、その暖房時に
も冷媒の熱を蓄熱槽を利用してブラインに直接的に伝達
させるようにして、熱効率を向上させ、そのシステムを
簡素化させたものである。

上記加熱冷却手段としては、ファンコイルユニットある
いはエアーハンドリングユニットなどのユニットを採用
することができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第１図
及び第２図は本発明の一実施例における直接接触冷暖房
装置の概略系統図であり、第１図はその冷房時を、そし
て第２図はその暖房時の状態を示している。

まず、第１図及び第２図において、結晶缶としての蓄熱
槽１の内部にはブラインが貯留され、その底部には液化
冷媒溜り４０が設けられると共に、プライン中に開口し
た冷房用及び暖房用の冷媒吹き込み用のノズル７が配設
されている。

次に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機３と、冷媒ガスを凝縮
または蒸発せる空冷式熱交換器２３と、液化した冷媒を
貯留する冷媒貯槽５とが設けられている。

更に、上記蓄熱槽１内のブラインにより水などの液体を
冷却または加熱する熱交換器４１及びその液体により空
調用空気を冷却または加熱するファンコイルユニット２
２が設けられており、これらの機器を接続する各配管に
開閉可能な切換弁１１．１２．１３，１４，１５，１６
゜１７、第１膨張弁１８及び第２膨張弁１９が適宜に配
設されている。

そこで、上記の冷暖房装置の冷房時においては、第１図
の各切換弁１１，１４．１５．１７及び第２膨張弁１９
は閉じ、各切換弁１２，１３．１６及び第１膨張弁１８
を開くことにより、冷媒は圧縮機３により凝縮温度に相
当する飽和蒸気圧以上に加圧されたあと、空冷式熱交換
器２３に送られて液化する。

この凝縮液は冷媒貯槽５を経たあと、第１膨張弁１８に
おいてブラインの氷点より１〜２℃低い温度に相当する
飽和蒸気圧まで減圧された後に、ノズル７から蓄熱槽ｌ
の下部よりブラインの中に噴霧されブラインと直接接触
する。

ブライン中に噴霧された冷媒液は、ブラインの熱を奪い
蒸発したあと切換弁１３を経て前記圧縮機３に至る。

蓄熱槽１内のブラインは冷媒液の蒸気に熱を奪われて温
度が下がり、ブライン中に氷結晶を生ずる。

この氷結晶はブラインとのスラリーとして蓄熱槽ｌ内に
貯留される。

ブラインは３から３．５％の食塩水、または５から１０
％のエチレングリコール溶液等氷点が−２から一３℃に
なるものが好ましい。

この場合、安価な海水を使用した場合でも温度が常温以
下であるから腐食の問題も大きくない。

以上の運転が夜間電力を用いて必要な水量を作るまで行
われ、昼間は蓄熱槽１内のブラインをプラインポンプ２
８で熱交換器４１に供給して、冷房用冷却水と熱交換を
行ない、この温度の下がった冷房用冷却水はファンコイ
ルユニット２２で冷房用空気と熱交換を行う。

次に、暖房時には、第２図の各切換弁１２゜１３．１６
及び第１膨張弁１８は閉じ、各切換弁１１．１４，１５
．１７及び第２膨張弁１９を開くことにより、圧縮機３
で昇圧、昇温された冷媒ガスをノズル７から直接蓄熱槽
１内のプライン内に吹き込み、冷媒はその中で凝縮し、
凝縮して液化した冷媒はブラインとの比重差により重力
分離して蓄熱槽１の底部の液化冷媒溜り４０から抜き出
され、第２膨張弁１９及び空冷式熱交換器２３で蒸発し
て圧縮機３にもどる。

一方、蓄熱槽１内のブラインは冷媒ガスの凝縮時に冷媒
の熱をうばって昇温するため、熱が蓄熱される。

なお、この場合のブラインは前記冷房時に使用したもの
をそのまま使用できる。

以上の運転が夜間深夜電力を用い必要な熱量が蓄熱槽に
蓄積されるまで行われ、昼間にブラインポンプ２８で蓄
熱槽１内のブラインを熱交換器４１に供給し、そこで熱
交換された暖房用温水をファンコイルユニット２２に送
り暖房用空気と熱交換する。

以上のどと（、本発明の冷暖房装置では、冷房時のみな
らず暖房時にも冷媒の熱を蓄熱槽１を利用して直接ブラ
インに伝えるいわゆる直接接触伝熱であるため、従来の
冷暖房装置に比べて凝縮器及びその付属配管や弁類が約
半減して非常にシンプルなシステムを構成できることに
なる。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、本発明の直接接触冷暖房装置で
は、暖房時においても冷媒の熱を蓄熱槽を利用してブラ
インに直接的に伝達する直接接触式なので、その熱交換
のための機器やその付属配管及び弁類が約半減して、そ
のシステムの構成が非常に簡素になるという効果がある
。

更に、従来において熱交換を要する場合に最低限必要だ
った温度差が、直接接触方式採用により小さ（なり、そ
れだけ温度効率が向上するという利点がある。

また、配管類が簡素化すれば、それだけ放熱損失も少な
くなり、冷暖房装置の性能向上がはかれることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例における直接接触
冷暖房装置の概略系統図であり、第１図はその冷房時を
、そして第２図はその暖房時の状態を示しており、第３
図は従来の冷暖房装置の概略系統図である。 ｌ・・・蓄熱槽、３・・・圧縮機、５・・・冷媒貯槽、
２２・・・ファンコイルユニット、２３・・・空冷式熱
交換器、４０・・・液化冷媒溜り、４１・・・熱交換器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部にブラインを冷暖房時に冷媒と直接接触するように
   貯留し、かつ底部に液化冷媒溜まりを有する蓄熱槽と、
   冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、冷媒ガスを凝縮または蒸
   発させる空冷式熱交換器と、液化した冷媒を貯留する冷
   媒貯槽と、上記蓄熱槽内のブラインにより液体を冷却ま
   たは加熱する熱交換器及びその液体により空気を冷却ま
   たは加熱する加熱冷却手段とからなる直接接触冷暖房装
   置。