JPH0147698B2 - - Google Patents
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- JPH0147698B2 JPH0147698B2 JP7629982A JP7629982A JPH0147698B2 JP H0147698 B2 JPH0147698 B2 JP H0147698B2 JP 7629982 A JP7629982 A JP 7629982A JP 7629982 A JP7629982 A JP 7629982A JP H0147698 B2 JPH0147698 B2 JP H0147698B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/001—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems in which the air treatment in the central station takes place by means of a heat-pump or by means of a reversible cycle
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
本発明は空気熱源ヒートポンプを使用する冷暖
房システムの改善に係り、ヒートポンプの規模を
小さくしても効率のよい冷暖房が実施できかつ全
体として省エネルギーが達成されると共に国家レ
ベルで見た場合にも電力ピークの問題が解決され
経済的な冷暖房が行ない得る省エネルギー冷暖房
装置の提供を目的とするものである。 空気熱源ヒートポンプによる冷暖房にあつては
熱源や排熱の蓄熱が効率よく行ない得ないという
問題が常に付随した。蓄熱を行なう最も一般的な
方式として、蓄熱水槽を設置し、この熱源水に外
部熱源機器や建物内廃熱を蓄熱する方式が普及し
ているが、この蓄熱の取出しには水熱源ヒートポ
ンプを必要としかつ設置が大ががりになることは
否めない。 本発明は、空気熱源ヒートポンプによる冷暖房
システムにおいて、１日を通じての外気温度の変
化やシーズンを通じての外気温度の変化に応じて
冷熱または温熱を効率よく貯えかつこれを熱源と
して負荷に応じて適宜利用できるようにした設備
負担の少ない省エネルギー冷暖房装置を提供する
ものであり、空気熱源ヒートポンプと潜熱利用の
蓄熱槽とを特定の空気循環路によつて接続したこ
とを特徴とするものである。 本発明で使用する潜熱蓄熱槽は、使用温度域で
固液変化する水以外の蓄熱物質を封入した槽であ
り、この蓄熱物質の相変化に基づく潜熱を利用し
て蓄熱を潜熱形態で行なえるようにしたものであ
る。このような潜熱蓄熱槽は同一出願人に係る特
願昭56−165369号明細書および図面に記載した蓄
熱器ユニツトの集合体あるいは第１図に示したよ
うな構造のものを使用することができる。第１図
において、１０は蓄熱物質を封入した密閉容器で
あり断熱板で作つてある。また、１１と１２は互
いに独立した空気循環路であり、容器１０の内部
において互いに交互に配置されるパイプを有して
おり、各パイプには蓄熱物質との伝熱面積を大き
くするためのエロフインやプレートフインが取付
けてある。また、第１図の例では容器内が上下に
多段に分割されている。 このような蓄熱槽に封入する蓄熱物質として
は、第１表に示したような物質を使用することが
できる。第１表において、低温用潜熱蓄熱物質と
中温用潜熱蓄熱物質とにランク付けして示してあ
るが、後述のように、これらは使用温度に応じて
使い分けられる。
房システムの改善に係り、ヒートポンプの規模を
小さくしても効率のよい冷暖房が実施できかつ全
体として省エネルギーが達成されると共に国家レ
ベルで見た場合にも電力ピークの問題が解決され
経済的な冷暖房が行ない得る省エネルギー冷暖房
装置の提供を目的とするものである。 空気熱源ヒートポンプによる冷暖房にあつては
熱源や排熱の蓄熱が効率よく行ない得ないという
問題が常に付随した。蓄熱を行なう最も一般的な
方式として、蓄熱水槽を設置し、この熱源水に外
部熱源機器や建物内廃熱を蓄熱する方式が普及し
ているが、この蓄熱の取出しには水熱源ヒートポ
ンプを必要としかつ設置が大ががりになることは
否めない。 本発明は、空気熱源ヒートポンプによる冷暖房
システムにおいて、１日を通じての外気温度の変
化やシーズンを通じての外気温度の変化に応じて
冷熱または温熱を効率よく貯えかつこれを熱源と
して負荷に応じて適宜利用できるようにした設備
負担の少ない省エネルギー冷暖房装置を提供する
ものであり、空気熱源ヒートポンプと潜熱利用の
蓄熱槽とを特定の空気循環路によつて接続したこ
とを特徴とするものである。 本発明で使用する潜熱蓄熱槽は、使用温度域で
固液変化する水以外の蓄熱物質を封入した槽であ
り、この蓄熱物質の相変化に基づく潜熱を利用し
て蓄熱を潜熱形態で行なえるようにしたものであ
る。このような潜熱蓄熱槽は同一出願人に係る特
願昭56−165369号明細書および図面に記載した蓄
熱器ユニツトの集合体あるいは第１図に示したよ
うな構造のものを使用することができる。第１図
において、１０は蓄熱物質を封入した密閉容器で
あり断熱板で作つてある。また、１１と１２は互
いに独立した空気循環路であり、容器１０の内部
において互いに交互に配置されるパイプを有して
おり、各パイプには蓄熱物質との伝熱面積を大き
くするためのエロフインやプレートフインが取付
けてある。また、第１図の例では容器内が上下に
多段に分割されている。 このような蓄熱槽に封入する蓄熱物質として
は、第１表に示したような物質を使用することが
できる。第１表において、低温用潜熱蓄熱物質と
中温用潜熱蓄熱物質とにランク付けして示してあ
るが、後述のように、これらは使用温度に応じて
使い分けられる。
【表】
本発明で使用する空気熱源ヒートポンプは、例
えば第２図および第３図に示したような圧縮式の
ものが便宜である。第２図において、５は熱源側
熱交換器であつて熱源用空気と冷媒との熱交換を
行なうもの、３は熱取出側熱交換器であつて循環
空気と冷媒との熱交換を行なうもの、１５は膨脹
弁、１６は四方弁、１７は圧縮機をそれぞれ示し
ており、四方弁１６の切換によつて熱交換器２が
蒸発器で熱交換器３が凝縮器として、あるいは熱
交換器２が凝縮器で熱交換器３が蒸発器としてい
づれにも機能できるようにした例を示している。
また第３図において、１８は受液器、１９はフイ
ルタドライヤを示しており、熱交換器２が凝縮器
としてまた熱交換器３が蒸発器として機能するよ
うにした例を示している。 本発明は、このような潜熱蓄熱槽、蓄熱物質並
びに空気熱源ヒートポンプを使用し、特定の空気
循環路を形成することによつて前述の目的を達成
する冷暖房装置を構成したものである。以下にそ
の詳細を図面の実施例に基づいて具体的に説明す
る。 第４図に示した実施例は、空気熱源ヒートポン
プ１の熱源側熱交換器２に外気が循環する熱源空
気通路Ａを形成しかつこのヒートポンプ１の熱取
出側熱交換器３と空調ゾーン４との間で空気循環
路Ｂを形成した冷暖房装置において、使用温度域
で相変化（固液変態）可能な蓄熱物質を封入して
なる潜熱蓄熱槽５を付設し、この潜熱蓄熱槽５の
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環する空気路
Ｃを空気循環路Ｂに切換可能に接続したことを特
徴とする冷暖房装置である。本装置で使用する潜
熱蓄熱槽５の蓄熱物質は第１表に示した低温用潜
熱蓄熱物質を用いるのがよい。空気路Ｃの空気循
環路Ｂへの接続は、Ｂの給気路に対してＣの往路
を、またＢの還気路に対してＣの還路を接続し、
そのさいＢの給気路に介装されたフアン７の前後
にＣの往路を２分岐させて接続すると共にこの各
分岐路に開閉ダンパ２０と２１を取付けた例を示
す。また、２２と２３は給気路の開閉ダンパを、
２４は還気路の逆止ダンパを示しており、８は熱
源空気路のフアンである。 本装置の運転態様を冷房期と暖房期にわけて以
下に説明する。 (1) 冷房期 夜間（放熱運転と蓄熱運転） 夜間または早朝の外気温度が低下している時
間帯において、ダンパ２０と２２を閉、ダンパ
２１と２３を開にしてフアン７と８を駆動し、
熱交換器２を凝縮器、熱交換器３を蒸発器とし
てヒートポンプ１を運転する。これにより、蓄
熱物質を冷却し（昼間の冷房運転で液化したも
のを固化させる）、排熱を外気に放出すると共
に冷熱を潜熱形態で蓄熱する。夜間の低温空気
を冷熱源として利用するのでヒートポンプ１の
効率は高い状態を維持しながら昼間の排熱の放
熱運転と冷熱の蓄熱運転が実施できる。 昼間（冷房運転） 朝方の比較的外気温度が低い場合は、ダンパ
２０と２１を閉、ダンパ２２と２３を開にして
ヒートポンプ１による直接冷房運転を実施す
る。外気温度の上昇と共にフアン８を停止し、
ダンパ２１と２３を閉、ダンパ２０と２２を開
にしてフアン７を単独駆動する。そのさい、ヒ
ートポンプ１は停止する。これにより、夜間の
冷熱蓄熱運転により貯えられた潜熱蓄熱槽５内
の冷熱の放出だけで（蓄熱物質の融解熱の放出
だけで）所望の冷房が実施できる。そのさいの
駆動機器は、フアン７だけであり、冷房動力は
極めてわずかでよい。 (2) 暖房期 ヒートポンプ１の熱交換器２を蒸発器、熱交
換器３を凝縮器として通常の空気熱源ヒートポ
ンプによる暖房運転を行なう（ダンパ２１と２
０は閉、ダンパ２２と２３は開）。日中に外気
温度が高くなつた時期があれば、ダンパ２０と
２２を閉、ダンパ２１と２３を開にして蓄熱物
質に温熱を蓄熱し、暖房負荷が大きくなつたと
きにこれを利用するようにすることができる。
このような温熱の蓄熱と冷熱の排熱を行なう運
転は中間期において特に適する。 次に、第５図に示した実施例について説明す
る。 本例は、空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交
換器２に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しか
つこのヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空
調ゾーン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖
房装置において、使用温度域で相変化可能な蓄熱
物質を封入してなる潜熱蓄熱槽５を付設し、この
潜熱蓄熱槽５の蓄熱物質と熱交換しながら空気が
循環する空気路Ｃを前記の空気循環路Ｂに切換可
能に接続し、さらに使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入してなる潜熱蓄熱槽６を付設し、こ
の潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しながら空気
が循環する空気路Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換
可能に接続すると共にこの潜熱蓄熱槽６の蓄熱物
質と熱交換しながら外気が循環する空気路Ｅを形
成したことを特徴とする冷暖房装置である。すな
わち、この第５図の装置は、第４図の装置におけ
る熱源空気路Ａに潜熱蓄熱槽６を付加した関係に
あり、この潜熱蓄熱槽６を付加した以外の基本構
成は第４図のものと実質的に同一であつて、第４
図と同じ引用数字で示したものは第４図で説明し
たのと同じ内容である。図示の例において、潜熱
蓄熱槽６に封入する蓄熱物質としては第１表に示
した中温用潜熱蓄熱物質が好適である。この潜熱
蓄熱槽６の空気路Ｄと熱源空気路Ａとの接続は、
Ａの排気路にＤの往路と還路が接続され、Ａの排
気路と外気取入路との間には連結路２５が設けら
れ、開閉ダンパ２６〜３０が図示の関係をもつて
介装された例が示してある。また、この潜熱蓄熱
槽６の外気循環空気路Ｅにはフアン９が取付けて
ある。 この第５図の装置の運転態様を冷房期と暖房期
にわけて以下に説明する。 (1) 冷房期 夜間（放熱運転と蓄熱運転） 夜間または早朝の外気温度が低下している時
間帯において、ダンパ２０と２２を閉、ダンパ
２１と２３を開にしてフアン７と８を駆動し、
熱交換器２を凝縮器、熱交換器３を蒸発器とし
てヒートポンプ１を運転して潜熱蓄熱槽５の低
温用蓄熱物質を冷却し（昼間の冷房運転で液化
したものを固化させる）、排熱を外気に放出す
ると共に冷熱を潜熱形態で蓄熱する。そのさい
空気路Ｄを閉じておくが（ダンパ２６と２９を
閉）、外気温度が潜熱蓄熱槽６の中温用蓄熱物
質の融点より下がつておれば、フアン９を駆動
し、この蓄熱槽６にも冷熱を潜熱形態で蓄熱し
ておく。 昼間（冷房運転） 早朝の比較的外気温度が低い場合は、ダンパ
２０と２１を閉、ダンパ２２と２３を開にして
ヒートポンプ１による直接冷房運転、空気路Ｄ
を閉じたままで実施する。外気温度の上昇と共
にフアン８を停止し、ダンパ２１と２３を閉、
ダンパ２０と２２を開にしてフアン７を単独駆
動する。そのさい、ヒートポンプ１は停止す
る。これにより、夜間の冷熱蓄熱運転によ貯え
られた潜熱蓄熱槽５内の冷熱の放出だけで（蓄
熱物質の融解熱の放出だけで）所望の冷房が実
施できる。そのさいの駆動機器は、フアン７だ
けであり、冷房動力は極めてわずかでよい。ま
た、ヒートポンプ１を駆動する直接運転の場合
に、冷房負荷が大きいときは、空気路Ｄを開き
（ダンパ２７，２８，３０を閉、ダンパ２６と
２９を開）、中温用潜熱物質に夜間貯えられた
潜熱形態の冷熱をヒートポンプ１の熱源に使用
することにより、ヒートポンプ１の効率を上げ
ることができる。 (2) 暖房期 昼間の外気温度が高い時間帯にフアン９を運
転し、少しでも高い熱を潜熱蓄熱槽６に蓄え
る。空調ゾーン４の暖房はヒートポンプ１の熱
交換器２を蒸発器、熱交換器３を凝縮器として
通常の空気熱源ヒートポンプによる暖房運転
（ダンパ２１と２０は閉、ダンパ２２と２３は
開）を実施する。そのさい、中温用潜熱蓄熱槽
６に前記のようにして蓄熱されている場合は、
回路Ｄを開いて（ダンパ２７，２８，３０を
閉、ダンパ２６，２９を開）、蓄熱槽６の蓄熱
を蒸発器２に空気を媒介として送つてヒートポ
ンプの効率をよくする。この運転は夜間や早朝
あるいは天候変化の大きい日のくり延べ運転、
中間期の運転なでに好適であり、暖房負荷が大
きくなつた場合でもヒートポンプを高い成績係
数のもとで稼動することができる。 また、昼間の外気温度が高くて暖房負荷が小
さいときをみはからつて回路Ｃをヒートポンプ
１に接続して低温用潜熱蓄熱槽５に蓄熱した
り、空調ゾーン４の排熱をこの蓄熱槽５に蓄熱
する運転を実施し、この蓄熱を暖房負荷が増大
したときに取出す（ヒートポンプ１を稼動しな
いでフアン７のみを運転する）ようにすると暖
房エネルギーの著しい短縮ができることにな
る。 (3) 冷房と暖房が一日のうちで必要な場合 (a) 夜間や早朝の暖房 蓄熱槽６に昼間に蓄えた熱を熱交換器（蒸
発器）に放出しながらヒートポンプ１を稼動
する。あるいは、蓄熱槽５に昼間に蓄えた熱
をフアン７のみの運転により空調ゾーンに送
り込む。 (b) 昼間の冷房 蓄熱槽５に蓄えた冷熱をフアン７のみの運
転により空調ゾーンに送り込む。ヒートポン
プ１を稼動する場合は、熱交換器２（凝縮
器）の放出熱を蓄熱槽６に貯え、暖房運転の
ために蓄熱しておく。 なお、外気温度に応じてフアン９を運転
し、中温用蓄熱物質に冷熱または温熱を適宜
貯えるようにする。 次に第６図の実施例について説明する。 本例は、空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交
換器２に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しか
つこのヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空
調ゾーン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖
房装置において、使用温度域で相変化可能な蓄熱
物質を封入した潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱
蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環
する空気路Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に
接続したことを特徴とする冷暖房装置である。本
装置で使用する潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質は第１表
に示した中温用潜熱蓄熱物質または低温用潜熱蓄
熱物質の使用が好適である。空気路Ｄの熱源空気
路Ａへの接続は、Ａの外気取入路に対してＤの往
路と還路を連結し、Ａの外気取入路と排気路とを
連結路２５によつて接続した例を示してある。そ
して開閉ダンパ２６〜３０が図示の関係をもつて
各空気路に介装してある。 この第６図の装置の運転態様を以下に説明す
る。 (1) 冷房期 夜間や早朝の外気温度ができるだけ低い時間
帯において、ダンパ２７と２９を閉、ダンパ２
６，２８，３０を開にし、ヒートポンプ１は停
止したままでフアン８だけを運転し、この低温
外気と潜熱蓄熱物質との熱交換を行なつて冷熱
を蓄熱する。そして、外気温度が上昇し冷房負
荷が大きくなつたら、ダンパ２８と３０を開か
ら閉に、またダンパ２９を閉から開に切換えて
ヒートポンプ１による冷房運転を行なう。これ
により、ヒートポンプ１の熱交換器２（凝縮
器）には、外気温度より低温の空気が蓄熱槽６
から送り込まれることになるので、ヒートポン
プ１は高い効率で運転される。そのさいの凝縮
器２での凝縮熱は蓄熱槽６に放熱されることに
なるが、これは再び夜間や早朝の外気温度が低
いときに外気に放熱される。 (2) 暖房期 暖房負荷が大きく外気温度が低い場合に、ヒ
ートポンプ１による暖房運転時の熱源空気を空
気路Ｄに循環させる。すなわちダンパ２７，２
８，３０を閉、ダンパ２６と２９を開にして熱
交換器２（蒸発器）と蓄熱槽６とを熱源空気を
循環させ、蓄熱物質に冷熱を放熱すると共に、
昼間などのできるだけ外気温度が高い時間帯に
蓄熱しておいて温熱を蒸発器２に与えてヒート
ポンプの成績係数を高めるようにする。この暖
房運転により蓄熱された冷熱は、ダンパ２７と
２９を閉、ダンパ２６，２８，３０を開として
フアン８だけの駆動により外気に放出すると共
に温熱を蓄熱し、先の暖房負荷が大きいときの
場合に備える。 (3) 冷房と暖房を一日のうちで必要な場合 シーズン（中間期）によつては、また建物に
よつては、冷暖房を一日のうちで必要な場合が
あるが、この場合は冷房運転の排熱（温熱）を
蓄熱槽６に貯え、この温熱を暖房運転の熱源と
すると共にその排熱（冷熱）を蓄熱槽６に貯
え、再びこの冷熱を冷房運転の熱源として利用
することができる。この場合、ダンパ２７，２
８，３０を閉、ダンパ２５と２６を開にしたま
まで、ヒートポンプ１の冷暖房切換だけの操作
でよい。この排熱利用冷暖房によつてヒートポ
ンプの成績係数は向上すると共に省エネルギー
運転が行ない得ることになる。 次に、第７図の実施例について説明する。本例
は、空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交換器２
に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しかつこの
ヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空調ゾー
ン４との間で空気循環路を形成した冷暖房装置に
おいて、使用温度域で相変化可能な蓄熱物質を封
入した潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱蓄熱槽の
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環する空気路
Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に接続すると
共にこの潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しなが
ら外気が循環する空気路Ｅを形成したことを特徴
とする冷暖房装置である。この第７図の装置は、
第６図の装置における潜熱蓄熱槽６に外気循環空
気路Ｅを付加した関係にあり、この空気路Ｅ（フ
アン９を介装してある）を付加した以外の基本構
成は第６図のものと実質的に同一であつて、前図
と同じ引用数字で示したものは同じ内容を示して
いる。 本装置の有利な点は、外気の蓄熱槽６への循環
をヒートポンプの熱源空気路Ａと独立して行なえ
るようにしたから、外気温度の変化に応じての冷
熱または温熱の外気からの蓄熱と、外気への蓄熱
の放熱をヒートポンプの運転とは独立して行なう
こともできることであり、前記第６図の装置の運
転と同じ運転もできるけれども、これに加えて、
フアン９による蓄熱と放熱をあわせて実施できる
ことになる。 例えば冷房期にあつては外気温度が低下した時
間帯に、また暖房期にあつては外気温度が上昇し
た時間帯にフアン９を駆動し、前者の場合は排熱
（温熱）の放熱と冷熱の蓄熱を、また後者の場合
にあつては排熱（冷熱）の放熱と温熱の蓄熱を、
フアン８やヒートポンプ１の駆動とは独立して実
施できる以外は、前記の第６図の運転態様と実質
的に同じようにして冷暖房運転を行なうことがで
き、これによつて一層の省エネルギー運転が達成
され得る。 なお、以上の各々の実施例において、その運転
態を一日の外気温度の変化に応じた運転について
主として説明したが、本発明装置で使用する潜熱
蓄熱槽は、これを断熱材の密封容器を使用しその
中に潜熱蓄熱物質を気密に封入して構成しておけ
ば、その部分的な融解または凝固潜熱の利用によ
つて数週間もしくは数ケ月を経ても、潜熱蓄熱物
質の実質上全てを相変化させないままで保存する
ことが可能であり、このような長期にわたる冷熱
または温熱の蓄熱とこれの取出運転とによつて真
の太陽熱利用の冷暖房運転が実施できる。 以上のようにして本発明装置によると、従来困
難視されていた空気を熱源とするヒートポンプに
よる冷暖房において蓄熱が可能となり、空気の循
環路を切換るだけで冷房には低温熱源空気を、暖
房に高温熱源空気を、外部熱源を要することな
く、ヒートポンプに供給可能となり、ヒートポン
プの小型化と成績係数の向上が省設備的に達成さ
れ、また空調負荷がピークに達するような時間帯
にあつてもその電力消費量はわずかで済むことに
なるなど、近時の省エネルギー冷暖房要請に対し
て大きな効果を発揮することができる。
えば第２図および第３図に示したような圧縮式の
ものが便宜である。第２図において、５は熱源側
熱交換器であつて熱源用空気と冷媒との熱交換を
行なうもの、３は熱取出側熱交換器であつて循環
空気と冷媒との熱交換を行なうもの、１５は膨脹
弁、１６は四方弁、１７は圧縮機をそれぞれ示し
ており、四方弁１６の切換によつて熱交換器２が
蒸発器で熱交換器３が凝縮器として、あるいは熱
交換器２が凝縮器で熱交換器３が蒸発器としてい
づれにも機能できるようにした例を示している。
また第３図において、１８は受液器、１９はフイ
ルタドライヤを示しており、熱交換器２が凝縮器
としてまた熱交換器３が蒸発器として機能するよ
うにした例を示している。 本発明は、このような潜熱蓄熱槽、蓄熱物質並
びに空気熱源ヒートポンプを使用し、特定の空気
循環路を形成することによつて前述の目的を達成
する冷暖房装置を構成したものである。以下にそ
の詳細を図面の実施例に基づいて具体的に説明す
る。 第４図に示した実施例は、空気熱源ヒートポン
プ１の熱源側熱交換器２に外気が循環する熱源空
気通路Ａを形成しかつこのヒートポンプ１の熱取
出側熱交換器３と空調ゾーン４との間で空気循環
路Ｂを形成した冷暖房装置において、使用温度域
で相変化（固液変態）可能な蓄熱物質を封入して
なる潜熱蓄熱槽５を付設し、この潜熱蓄熱槽５の
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環する空気路
Ｃを空気循環路Ｂに切換可能に接続したことを特
徴とする冷暖房装置である。本装置で使用する潜
熱蓄熱槽５の蓄熱物質は第１表に示した低温用潜
熱蓄熱物質を用いるのがよい。空気路Ｃの空気循
環路Ｂへの接続は、Ｂの給気路に対してＣの往路
を、またＢの還気路に対してＣの還路を接続し、
そのさいＢの給気路に介装されたフアン７の前後
にＣの往路を２分岐させて接続すると共にこの各
分岐路に開閉ダンパ２０と２１を取付けた例を示
す。また、２２と２３は給気路の開閉ダンパを、
２４は還気路の逆止ダンパを示しており、８は熱
源空気路のフアンである。 本装置の運転態様を冷房期と暖房期にわけて以
下に説明する。 (1) 冷房期 夜間（放熱運転と蓄熱運転） 夜間または早朝の外気温度が低下している時
間帯において、ダンパ２０と２２を閉、ダンパ
２１と２３を開にしてフアン７と８を駆動し、
熱交換器２を凝縮器、熱交換器３を蒸発器とし
てヒートポンプ１を運転する。これにより、蓄
熱物質を冷却し（昼間の冷房運転で液化したも
のを固化させる）、排熱を外気に放出すると共
に冷熱を潜熱形態で蓄熱する。夜間の低温空気
を冷熱源として利用するのでヒートポンプ１の
効率は高い状態を維持しながら昼間の排熱の放
熱運転と冷熱の蓄熱運転が実施できる。 昼間（冷房運転） 朝方の比較的外気温度が低い場合は、ダンパ
２０と２１を閉、ダンパ２２と２３を開にして
ヒートポンプ１による直接冷房運転を実施す
る。外気温度の上昇と共にフアン８を停止し、
ダンパ２１と２３を閉、ダンパ２０と２２を開
にしてフアン７を単独駆動する。そのさい、ヒ
ートポンプ１は停止する。これにより、夜間の
冷熱蓄熱運転により貯えられた潜熱蓄熱槽５内
の冷熱の放出だけで（蓄熱物質の融解熱の放出
だけで）所望の冷房が実施できる。そのさいの
駆動機器は、フアン７だけであり、冷房動力は
極めてわずかでよい。 (2) 暖房期 ヒートポンプ１の熱交換器２を蒸発器、熱交
換器３を凝縮器として通常の空気熱源ヒートポ
ンプによる暖房運転を行なう（ダンパ２１と２
０は閉、ダンパ２２と２３は開）。日中に外気
温度が高くなつた時期があれば、ダンパ２０と
２２を閉、ダンパ２１と２３を開にして蓄熱物
質に温熱を蓄熱し、暖房負荷が大きくなつたと
きにこれを利用するようにすることができる。
このような温熱の蓄熱と冷熱の排熱を行なう運
転は中間期において特に適する。 次に、第５図に示した実施例について説明す
る。 本例は、空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交
換器２に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しか
つこのヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空
調ゾーン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖
房装置において、使用温度域で相変化可能な蓄熱
物質を封入してなる潜熱蓄熱槽５を付設し、この
潜熱蓄熱槽５の蓄熱物質と熱交換しながら空気が
循環する空気路Ｃを前記の空気循環路Ｂに切換可
能に接続し、さらに使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入してなる潜熱蓄熱槽６を付設し、こ
の潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しながら空気
が循環する空気路Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換
可能に接続すると共にこの潜熱蓄熱槽６の蓄熱物
質と熱交換しながら外気が循環する空気路Ｅを形
成したことを特徴とする冷暖房装置である。すな
わち、この第５図の装置は、第４図の装置におけ
る熱源空気路Ａに潜熱蓄熱槽６を付加した関係に
あり、この潜熱蓄熱槽６を付加した以外の基本構
成は第４図のものと実質的に同一であつて、第４
図と同じ引用数字で示したものは第４図で説明し
たのと同じ内容である。図示の例において、潜熱
蓄熱槽６に封入する蓄熱物質としては第１表に示
した中温用潜熱蓄熱物質が好適である。この潜熱
蓄熱槽６の空気路Ｄと熱源空気路Ａとの接続は、
Ａの排気路にＤの往路と還路が接続され、Ａの排
気路と外気取入路との間には連結路２５が設けら
れ、開閉ダンパ２６〜３０が図示の関係をもつて
介装された例が示してある。また、この潜熱蓄熱
槽６の外気循環空気路Ｅにはフアン９が取付けて
ある。 この第５図の装置の運転態様を冷房期と暖房期
にわけて以下に説明する。 (1) 冷房期 夜間（放熱運転と蓄熱運転） 夜間または早朝の外気温度が低下している時
間帯において、ダンパ２０と２２を閉、ダンパ
２１と２３を開にしてフアン７と８を駆動し、
熱交換器２を凝縮器、熱交換器３を蒸発器とし
てヒートポンプ１を運転して潜熱蓄熱槽５の低
温用蓄熱物質を冷却し（昼間の冷房運転で液化
したものを固化させる）、排熱を外気に放出す
ると共に冷熱を潜熱形態で蓄熱する。そのさい
空気路Ｄを閉じておくが（ダンパ２６と２９を
閉）、外気温度が潜熱蓄熱槽６の中温用蓄熱物
質の融点より下がつておれば、フアン９を駆動
し、この蓄熱槽６にも冷熱を潜熱形態で蓄熱し
ておく。 昼間（冷房運転） 早朝の比較的外気温度が低い場合は、ダンパ
２０と２１を閉、ダンパ２２と２３を開にして
ヒートポンプ１による直接冷房運転、空気路Ｄ
を閉じたままで実施する。外気温度の上昇と共
にフアン８を停止し、ダンパ２１と２３を閉、
ダンパ２０と２２を開にしてフアン７を単独駆
動する。そのさい、ヒートポンプ１は停止す
る。これにより、夜間の冷熱蓄熱運転によ貯え
られた潜熱蓄熱槽５内の冷熱の放出だけで（蓄
熱物質の融解熱の放出だけで）所望の冷房が実
施できる。そのさいの駆動機器は、フアン７だ
けであり、冷房動力は極めてわずかでよい。ま
た、ヒートポンプ１を駆動する直接運転の場合
に、冷房負荷が大きいときは、空気路Ｄを開き
（ダンパ２７，２８，３０を閉、ダンパ２６と
２９を開）、中温用潜熱物質に夜間貯えられた
潜熱形態の冷熱をヒートポンプ１の熱源に使用
することにより、ヒートポンプ１の効率を上げ
ることができる。 (2) 暖房期 昼間の外気温度が高い時間帯にフアン９を運
転し、少しでも高い熱を潜熱蓄熱槽６に蓄え
る。空調ゾーン４の暖房はヒートポンプ１の熱
交換器２を蒸発器、熱交換器３を凝縮器として
通常の空気熱源ヒートポンプによる暖房運転
（ダンパ２１と２０は閉、ダンパ２２と２３は
開）を実施する。そのさい、中温用潜熱蓄熱槽
６に前記のようにして蓄熱されている場合は、
回路Ｄを開いて（ダンパ２７，２８，３０を
閉、ダンパ２６，２９を開）、蓄熱槽６の蓄熱
を蒸発器２に空気を媒介として送つてヒートポ
ンプの効率をよくする。この運転は夜間や早朝
あるいは天候変化の大きい日のくり延べ運転、
中間期の運転なでに好適であり、暖房負荷が大
きくなつた場合でもヒートポンプを高い成績係
数のもとで稼動することができる。 また、昼間の外気温度が高くて暖房負荷が小
さいときをみはからつて回路Ｃをヒートポンプ
１に接続して低温用潜熱蓄熱槽５に蓄熱した
り、空調ゾーン４の排熱をこの蓄熱槽５に蓄熱
する運転を実施し、この蓄熱を暖房負荷が増大
したときに取出す（ヒートポンプ１を稼動しな
いでフアン７のみを運転する）ようにすると暖
房エネルギーの著しい短縮ができることにな
る。 (3) 冷房と暖房が一日のうちで必要な場合 (a) 夜間や早朝の暖房 蓄熱槽６に昼間に蓄えた熱を熱交換器（蒸
発器）に放出しながらヒートポンプ１を稼動
する。あるいは、蓄熱槽５に昼間に蓄えた熱
をフアン７のみの運転により空調ゾーンに送
り込む。 (b) 昼間の冷房 蓄熱槽５に蓄えた冷熱をフアン７のみの運
転により空調ゾーンに送り込む。ヒートポン
プ１を稼動する場合は、熱交換器２（凝縮
器）の放出熱を蓄熱槽６に貯え、暖房運転の
ために蓄熱しておく。 なお、外気温度に応じてフアン９を運転
し、中温用蓄熱物質に冷熱または温熱を適宜
貯えるようにする。 次に第６図の実施例について説明する。 本例は、空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交
換器２に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しか
つこのヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空
調ゾーン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖
房装置において、使用温度域で相変化可能な蓄熱
物質を封入した潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱
蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環
する空気路Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に
接続したことを特徴とする冷暖房装置である。本
装置で使用する潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質は第１表
に示した中温用潜熱蓄熱物質または低温用潜熱蓄
熱物質の使用が好適である。空気路Ｄの熱源空気
路Ａへの接続は、Ａの外気取入路に対してＤの往
路と還路を連結し、Ａの外気取入路と排気路とを
連結路２５によつて接続した例を示してある。そ
して開閉ダンパ２６〜３０が図示の関係をもつて
各空気路に介装してある。 この第６図の装置の運転態様を以下に説明す
る。 (1) 冷房期 夜間や早朝の外気温度ができるだけ低い時間
帯において、ダンパ２７と２９を閉、ダンパ２
６，２８，３０を開にし、ヒートポンプ１は停
止したままでフアン８だけを運転し、この低温
外気と潜熱蓄熱物質との熱交換を行なつて冷熱
を蓄熱する。そして、外気温度が上昇し冷房負
荷が大きくなつたら、ダンパ２８と３０を開か
ら閉に、またダンパ２９を閉から開に切換えて
ヒートポンプ１による冷房運転を行なう。これ
により、ヒートポンプ１の熱交換器２（凝縮
器）には、外気温度より低温の空気が蓄熱槽６
から送り込まれることになるので、ヒートポン
プ１は高い効率で運転される。そのさいの凝縮
器２での凝縮熱は蓄熱槽６に放熱されることに
なるが、これは再び夜間や早朝の外気温度が低
いときに外気に放熱される。 (2) 暖房期 暖房負荷が大きく外気温度が低い場合に、ヒ
ートポンプ１による暖房運転時の熱源空気を空
気路Ｄに循環させる。すなわちダンパ２７，２
８，３０を閉、ダンパ２６と２９を開にして熱
交換器２（蒸発器）と蓄熱槽６とを熱源空気を
循環させ、蓄熱物質に冷熱を放熱すると共に、
昼間などのできるだけ外気温度が高い時間帯に
蓄熱しておいて温熱を蒸発器２に与えてヒート
ポンプの成績係数を高めるようにする。この暖
房運転により蓄熱された冷熱は、ダンパ２７と
２９を閉、ダンパ２６，２８，３０を開として
フアン８だけの駆動により外気に放出すると共
に温熱を蓄熱し、先の暖房負荷が大きいときの
場合に備える。 (3) 冷房と暖房を一日のうちで必要な場合 シーズン（中間期）によつては、また建物に
よつては、冷暖房を一日のうちで必要な場合が
あるが、この場合は冷房運転の排熱（温熱）を
蓄熱槽６に貯え、この温熱を暖房運転の熱源と
すると共にその排熱（冷熱）を蓄熱槽６に貯
え、再びこの冷熱を冷房運転の熱源として利用
することができる。この場合、ダンパ２７，２
８，３０を閉、ダンパ２５と２６を開にしたま
まで、ヒートポンプ１の冷暖房切換だけの操作
でよい。この排熱利用冷暖房によつてヒートポ
ンプの成績係数は向上すると共に省エネルギー
運転が行ない得ることになる。 次に、第７図の実施例について説明する。本例
は、空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交換器２
に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しかつこの
ヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空調ゾー
ン４との間で空気循環路を形成した冷暖房装置に
おいて、使用温度域で相変化可能な蓄熱物質を封
入した潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱蓄熱槽の
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環する空気路
Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に接続すると
共にこの潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しなが
ら外気が循環する空気路Ｅを形成したことを特徴
とする冷暖房装置である。この第７図の装置は、
第６図の装置における潜熱蓄熱槽６に外気循環空
気路Ｅを付加した関係にあり、この空気路Ｅ（フ
アン９を介装してある）を付加した以外の基本構
成は第６図のものと実質的に同一であつて、前図
と同じ引用数字で示したものは同じ内容を示して
いる。 本装置の有利な点は、外気の蓄熱槽６への循環
をヒートポンプの熱源空気路Ａと独立して行なえ
るようにしたから、外気温度の変化に応じての冷
熱または温熱の外気からの蓄熱と、外気への蓄熱
の放熱をヒートポンプの運転とは独立して行なう
こともできることであり、前記第６図の装置の運
転と同じ運転もできるけれども、これに加えて、
フアン９による蓄熱と放熱をあわせて実施できる
ことになる。 例えば冷房期にあつては外気温度が低下した時
間帯に、また暖房期にあつては外気温度が上昇し
た時間帯にフアン９を駆動し、前者の場合は排熱
（温熱）の放熱と冷熱の蓄熱を、また後者の場合
にあつては排熱（冷熱）の放熱と温熱の蓄熱を、
フアン８やヒートポンプ１の駆動とは独立して実
施できる以外は、前記の第６図の運転態様と実質
的に同じようにして冷暖房運転を行なうことがで
き、これによつて一層の省エネルギー運転が達成
され得る。 なお、以上の各々の実施例において、その運転
態を一日の外気温度の変化に応じた運転について
主として説明したが、本発明装置で使用する潜熱
蓄熱槽は、これを断熱材の密封容器を使用しその
中に潜熱蓄熱物質を気密に封入して構成しておけ
ば、その部分的な融解または凝固潜熱の利用によ
つて数週間もしくは数ケ月を経ても、潜熱蓄熱物
質の実質上全てを相変化させないままで保存する
ことが可能であり、このような長期にわたる冷熱
または温熱の蓄熱とこれの取出運転とによつて真
の太陽熱利用の冷暖房運転が実施できる。 以上のようにして本発明装置によると、従来困
難視されていた空気を熱源とするヒートポンプに
よる冷暖房において蓄熱が可能となり、空気の循
環路を切換るだけで冷房には低温熱源空気を、暖
房に高温熱源空気を、外部熱源を要することな
く、ヒートポンプに供給可能となり、ヒートポン
プの小型化と成績係数の向上が省設備的に達成さ
れ、また空調負荷がピークに達するような時間帯
にあつてもその電力消費量はわずかで済むことに
なるなど、近時の省エネルギー冷暖房要請に対し
て大きな効果を発揮することができる。
第１図は本発明で用いる潜熱蓄熱槽の１例を示
す略断面図、第２図は本発明で用いるヒートポン
プの１例を示す回路図、第３図は同じくヒートポ
ンプの他の例を示す回路図、第４図は本発明装置
の１例を示す機器配置系統図、第５図は同じく他
の例を示す機器配置系統図、第６図は同じく他の
例を示す機器配置系統図、第７図は同じく他の例
を示す機器配置系統図である。 １……空気熱源ヒートポンプ、２……熱源側熱
交換器、３……熱取出側熱交換器、４……空調ゾ
ーン、５……潜熱蓄熱槽（低温用）、６……潜熱
蓄熱槽（中温用）、７，８，９……フアン、Ａ…
…熱源空気路、Ｂ……空気循環路、Ｃ……空気循
環、Ｄ……空気路、Ｅ……空気路。
す略断面図、第２図は本発明で用いるヒートポン
プの１例を示す回路図、第３図は同じくヒートポ
ンプの他の例を示す回路図、第４図は本発明装置
の１例を示す機器配置系統図、第５図は同じく他
の例を示す機器配置系統図、第６図は同じく他の
例を示す機器配置系統図、第７図は同じく他の例
を示す機器配置系統図である。 １……空気熱源ヒートポンプ、２……熱源側熱
交換器、３……熱取出側熱交換器、４……空調ゾ
ーン、５……潜熱蓄熱槽（低温用）、６……潜熱
蓄熱槽（中温用）、７，８，９……フアン、Ａ…
…熱源空気路、Ｂ……空気循環路、Ｃ……空気循
環、Ｄ……空気路、Ｅ……空気路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交換器２
に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しかつこの
ヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空調ゾー
ン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖房装置
において、使用温度域で相変化可能な蓄熱物質を
封入してなる潜熱蓄熱槽５を付設し、この潜熱蓄
熱槽５の蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環す
る空気路Ｃを前記の空気循環路Ｂに切換可能に接
続したことを特徴とする冷暖房装置。 ２ 空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交換器２
に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しかつこの
ヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空調ゾー
ン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖房装置
において、使用温度域で相変化可能な蓄熱物質を
封入してなる潜熱蓄熱槽５を付設し、この潜熱蓄
熱槽５の蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環す
る空気路Ｃを前記の空気循環路Ｂに切換可能に接
続し、さらに使用温度域で相変化可能な蓄熱物質
を封入してなる潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱
蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環
する空気路Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に
接続すると共にこの潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質と熱
交換しながら外気が循環する空気路Ｅを形成した
ことを特徴とする冷暖房装置。 ３ 空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交換器２
に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しかつこの
ヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空調ゾー
ン４との間で空気循環路Ｂを形成した冷暖房装置
において、使用温度域で相変化可能な蓄熱物質を
封入した潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱蓄熱槽
６の蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環する空
気路Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に接続し
れことを特徴とする冷暖房装置。 ４ 空気熱源ヒートポンプ１の熱源側熱交換器２
に外気が循環する熱源空気路Ａを形成しかつこの
ヒートポンプ１の熱取出側熱交換器３と空調ゾー
ン４との間で空気循環路を形成した冷暖房装置に
おいて、使用温度域で相変化可能な蓄熱物質を封
入した潜熱蓄熱槽６を付設し、この潜熱蓄熱槽の
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環する空気路
Ｄを前記の熱源空気路Ａに切換可能に接続すると
共にこの潜熱蓄熱槽６の蓄熱物質と熱交換しなが
ら外気が循環する空気路Ｅを形成したことを特徴
とする冷暖房装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7629982A JPS58193035A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 冷暖房装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7629982A JPS58193035A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 冷暖房装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58193035A JPS58193035A (ja) | 1983-11-10 |
| JPH0147698B2 true JPH0147698B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=13601482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7629982A Granted JPS58193035A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 冷暖房装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58193035A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102052719A (zh) * | 2009-10-30 | 2011-05-11 | 株式会社丰田自动织机 | 空气调节装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0684851B2 (ja) * | 1985-09-17 | 1994-10-26 | 中部電力株式会社 | ヒートポンプを用いた空調装置の運転方法 |
| JPH03260559A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱式空気調和機およびその制御方法 |
| JP5997057B2 (ja) * | 2013-01-08 | 2016-09-21 | シャープ株式会社 | ヒートポンプ式加熱装置 |
| CA3050895C (en) | 2018-07-31 | 2024-04-16 | Parham ESLAMI-NEJAD | Single-pipe thermal energy system |
| KR102690338B1 (ko) * | 2021-12-03 | 2024-08-05 | 한국에너지기술연구원 | 수열 하이브리드 시스템 및 그 운전 방법 |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP7629982A patent/JPS58193035A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102052719A (zh) * | 2009-10-30 | 2011-05-11 | 株式会社丰田自动织机 | 空气调节装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58193035A (ja) | 1983-11-10 |
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