JPH02233925A - 蓄熱槽付熱ポンプ空調装置 - 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】 ユー　の千１ 本発明は蓄熱槽付熱ポンプ空気調和（以下，空調という
）装置に関し、とくに深夜電力等の低コスト動力により
蓄熱槽に熱を貯えその貯えられた熱を室外から取入れた
空気の空調処理に利用する蓄熱槽付熱ポンプ空調装置に
関する． え釆ユ且遣 いわゆる個別分散型熱ポンプ空調装置は、操作性が良く
便利であるので、大規模な集中型空調システムを設置す
るには至らない中小の建物で多く使われている．第４図
に示される個別分散型の一例の構成と冷房モートの動作
を説明する。

圧縮機ｌで圧縮された高温高圧の冷媒ガスが四方弁２を
介して冷媒管８ａ，　８ｂにより室外熱交換泰３へ送ら
れる．図示例の室外熱交換！！５３はコイル形であり、
室外ファン４によって冷却され、冷媒ガスが外気との熱
交換により凝縮し放熱する．凝縮した冷媒液は、冷奴管
８Ｃによって１膨張弁５ａへ送られここで膨張して低温
低圧となり室内熱交換器６に達する．この時、室内熱交
換器６内の冷媒液は、室内フＴン７によって吹付けられ
る室内空気と熱交換して蒸発することにより室内空気を
冷却する．蒸発した冷媒ガスは、冷媒管８ｄを通り四方
弁２を経て再び圧ｌｉｔ機ｌに戻り圧縮を受けて冷房の
１サイクルを終り、その後上記冷房サイクルを僅返す． 四方弁２の切換えにより第１図の装δを暖房，川に使用
できることは当業者には明らかである．室内熱交換機６
と室内ファン７とを組合わせて室内ユニフトとし，複数
台の室内ユニットを並列に接続して使用する場合が多い
。

が　　　よう　　る 室内を冷暖房する場合，衛生面から戸外の新鮮空気を適
宜取入れることが必要であるが，従来の室内ユニットに
はその機能がない．このため外気処理用の空調装着を別
途設置し、外気に対し冷却又は加熱の処理を施した上で
室内に吹出す面倒な対策をとらなければならない問題点
があった．他方，負荷の平準化を図るため深夜の電力料
金の割引きが行われているので、蓄熱式空調システムが
一部では利用されている．しかし、従来の個別分散型熱
ポンプ空調装置には蓄熱機能を持つものがないので，個
別分散形であってしかも蓄熱機能を有する熱ポンプ空調
装置の開発に対する要望が強かった． 従って本発明の目的は，蓄熱機能及び蓄熱利用の空調付
外気取入れ機能を有する熱ポンプ空調装置を提供し，も
って従来技術の上記問題点を解決すると共に上記要望に
こたえるにある．間　占　　　　るための　段 第１図の実施例を参照するに、本発明の蓄熱槽付熱ボン
プ空調装置は，室外熱交換器３と室内熱交換器６とを有
する熱ポンプユニット５０の室内熱交換器６と並列に蓄
熱槽１３を接続し、その蓄熱槽１３を外気処理用熱交換
器１７に接続してなる構成を用いる． 図示例では室内熱交換器６の両端に弁９、ｌＯを設ける
とともに、蓄熱槽ｌ３の両端に弁１１、ｌ２を設け、そ
れらの弁の切換えにより室内熱交換器６と蓄熱槽ｌ３と
の一方のみを選択して圧縮機１に接続できるようにして
いる．圧縮機ｌの出力によって蓄熱と放熱とを同時に行
う場合には、室内熱交換器６と蓄熱槽ｌ３とを並列に同
時接続してもよい。

１月 冷房モードの場合について第１図の実施例の作用を、夜
間に蓄冷熱運転をし昼間に放冷熱運転をする方式につい
て説明するが、本発明はこの連転方式に限定されるもの
ではない． まず冷房モードの場合において弁９、１０を閉じ弁１１
，１２を開いた夜間の蓄冷熱運転を説明する．圧縮機１
で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、冷奴管８ａ，　８
ｂにより四方弁２を経て室外熱交換器３に至る．この時
，室外熱交換器３内の冷媒ガスは室外ファン４によって
吹付けられる外気と熱交換して凝縮し放熱する．弁９が
閉じているので、室外熱交換器３からの冷媒液は弁ｌ１
及び冷媒管８ｅを経て膨張弁５ｂに至り，ここで膨張し
低温低圧となって蓄熱槽ｌ３内の蓄熱コイル１４に達す
る．蓄熱コイルｌ４内の冷媒液は、蓄熱槽１３内の水ｌ
５との熱交換により蒸発することによって水１５を冷却
し，蓄熱コイル１４の周囲に氷を生成する．蒸発した冷
媒ガスは、弁ｌＯが閉じているので，冷媒管８ｒ及びこ
の時開かれている弁ｌ２を通り四方弁２を経て再び圧１
８機ｌの戻り圧縮を受け蓄冷熱の１サイクルを終える．
その後上記の蓄冷熱サイクルを繰返す．室内の冷房が停
エヒしている夜間には、室内熱交換器６による放冷の必
要がないので、上記蓄冷熱サイクルによる冷熱の蓄積が
持続され，蓄熱４６ｌ３内の水ｌ５は，蓄熱コイルｌ４
の周囲に生成された氷との混在状態に保たれ例えば１−
２℃程度の冷水となっている． 従って、この実施例は蓄熱機能を果す．冷媒液を一時的
に貯える受液器（図示せず）及び冷媒ガス中の冷媒掖分
離用の液分離器（図示せず）を必要に応じて適宜設ける
ことができる．次に弁９、ｌＯを開き弁Ｉ１、１２を閉
じた昼間の放冷運転の動作を説明する．圧縮機１におい
て圧棉された高温高圧の冷媒ガスは，冷媒管８ａ、８ｂ
により四方弁２を経て室外熱交換器３に至る．この時室
外熱交換器３内の冷媒ガスは室外ファン４によって吹付
けられる外気と熱交換して凝縮し放熱する． 放冷運転時には弁１ｌが閉じているので、室外熱交換器
３からの冷媒液は弁９を経て膨張弁５ａに至り、ここで
膨張し低温低圧となって室内熱交換器６に達する．室内
熱交換器６内の冷媒液は、室内ファン７によって吹付け
られる宇内空気と熱交換して蒸発することにより室内空
気を冷却する．蒸発した冷媒ガスは、冷媒管８ｄを通り
四方弁２を経て再び圧縮機１に戻り圧縮を受け冷房の１
サ・ｆクルを終り、その後ヒ記冷房サ・ｆクルを繰返す
．他方、蓄熱槽ｌ３内の冷水ｌ５は、冷水ポンプ１６に
よって冷水管１９ａ，　１９ｂを介し蓄熱槽ｌ３と外気
処理用熱交換器１７との間に循環される．この時、外気
処理用熱交換器ｌ７内の水ｌ５は、外気処理用フ，ンｌ
８により吹付けられる外気と熱交換して蒸発することに
より外気を冷却し減湿する．この外気は室内換気のため
室内へ取入れられるものである．外気処理用熱交換５１
７で冷却減湿されたのち取入れられる外気は室内空気の
湿度を下げるので，熱ポンプユニット５０の室内熱交換
器６に対する潜熱負荷が殆どなくなる．このため室内熱
交換器６の負荷の大半は顕熱負荷と７なり、冷媒蒸発温
度を従来のものより高くできる．その結果，熱ポンプユ
ニッ｝５０の成績係数（（：ＯＰ）が上がり、省エネル
ギー効果が生じ電気料金も節約される． 即ち、この実施例は蓄熱利用の空調伺外気取入れ機能を
も果す。

こうして，本発明の目的である「蓄熱機能及びＭ熱利用
の空調付外気取入れ機能を有する熱ポンプ空調装置」の
提供が達成される． 実」Ｌ例 第１図の実施例の暖房連転を説明するに、四方弁２を切
換えて冷媒循環サイクルを逆にする．夜間の蓄熱峙には
、蓄熱コイルｌ４に達した冷媒ガスが、蓄熱槽ｌ３内の
水１５と熱交換して凝縮することにより水１５を加熱し
、例えば４５℃程度の温水で蓄熱する．これにより蓄熱
機能が果される．昼間の暖房時には、この温水を外気処
理用熱交換器ｌ７に送って外気を加熱することにより、
蓄熱利用の空調付外気取入れ機能を果す． 実際の設備としては、膨張弁５ｂ．蓄熱コイルｌ４が入
った蓄熱槽ｌ３、ポンプ１６、冷水管１９ａ，　１９ｂ
、外気処理用熱交換器ｌ７、及び外気処理用ファンｌ８
をパッケージに組込み、外気処理用空気調和装置ユニッ
トとすることができる． ５Ｓ２図は、蓄熱コイルｌ４用に不凍液を用いた実施例
を示す．蓄冷熱匝転蒔に室外熱交換器３で凝縮した冷媒
液は、冷媒管８ｅ、弁１１，及び膨張弁５ｂを通り低温
低圧となって熱交換器２０に達する．熱交換器２０とし
て例えばシェルアンドチューブ形を使うことができる．
熱交換器２０に達した冷媒は、不凍液との熱交換により
蒸発することにより、不凍液を例えばマイナス１０゜Ｃ
程度に冷却する．不凍液用ポンプ２１に駆動された不凍
液が、不凍液ｖ２２ａ，２２ｂを介して熱交換器２０と
蓄熱コイルｌ４との間に循環する．蓄熱コイルｌ４の不
凍液は、蓄熱槽ｌ３内の水１５との熱交換により水１５
を冷却し、蓄熱コイルｌ４の周囲に氷を生成させる． 第３閣は、不凍液を蓄熱槽１３と外気処理．用熱゛交換
器２８との間に循環させる方式の実施例を示す．第２図
の実施例と同様にして熱交換器２０で不凍液２５を例え
ばマイナス１０℃程度に冷却する．不凍液用一次ポンプ
２４の駆動により、不凍液管２３ａ　，　２３ｂを介し
て不凍液２５を熱交換器２０と蓄熱槽ｌ３との間に循環
させる．蓄熱槽ｌ３に潜熱蓄熱材カプセル２６を充填し
、蓄熱槽！３内を流れる不凍液２５によって潜熱蓄熱材
カプセル２６を冷却し，その相変化により潜熱蓄熱を行
なう． 昼間の放冷運転においては、不凍液用二次ポンプ２７の
駆動により，不凍液二次管３０ａ，　３０ｂを介して不
凍液２５を蓄熟槽１３と外気処理用熱交換器２日との間
に循環させる．外気処理用熱交換器２８に達した不凍液
２５は，外気処理用ファン２９によって吹付けられる外
気との熱交換で加熱されることにより外気を冷却除湿し
たのち蓄熱槽ｌ３に戻る．蓄熱槽ｌ３内の潜熱蓄熱材カ
プセル２６が熱交換によりこの加熱された不凍液２５を
冷却する．冷却された不凍液２５が再び外気処理用熱交
換器２８に送られて外気処理の１サイクルを終える．そ
の後この外気処理サイクルが繰返される． 暖房モードにおいては、不凍液２５を高温に保って同様
な外気処理を行なう．このため、潜熱蓄熱材カプセル２
６として例えば４５゜Ｃ程度の相変化温度をもったもの
を使うことができる。また、異なる相変化温度の潜熱蓄
熱材カプセル２６を混合して蓄熱槽１３に充填し，冷房
用と暖房用の潜熱蓄熱材カプセル２６の量の比を最適Ｍ
熱量の比率で選択するようにしてもよい． 泣朋１と肱釆 以．ヒ詳細に説明した如〈、未発明による蓄熱槽付熱ポ
ンプ空調装首は、室外熱交換器と室内熱交換器とを有す
る熱ポンプユニットの室内熱交換器と並夕呼に蓄熱槽を
接続し，その蓄熱槽を外気処理用熱交換器に接続してな
る構成を用いるので次の効果を奏する． （イ）分散形であってしかも，深夜電力などによる低コ
スト熱を蓄熱する機能と蓄熱利用の空調付外気取入れ機
能とが備わった熱ポンプ空調装置が提供される． （口）Ｍ外の絶対湿度が高いときにも外気を十分に除湿
した上で室内に取込むことができる．（ハ）室内空調の
負荷の大半を顕然負荷とし、熱ボンプ空調装置の成績係
数を向上させることができる． （二）上記成績係数の向上により省エネルギーを図るこ
とができる． （ホ）上記低コスト熱エネルギーの蓄熱により空調コス
トの低減を図ることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蓄熱槽付熱ポンプ空調装置の構成
を示す図式的ブロック図、第２図及び第３図は本発明の
実施例の説明図、第４図は従来の熱ポンプ空調装誼の説
明図である． １・・・圧縮機，　　２・・・四方弁、　　３・・・室
外熱交換器、　　４・・・室外ファン、　　５ａ，　５
ｂ・・・膨張弁，６・・・室内熱交換器，　７・・・室
内フ７ン、８ａ，　８ｂ，　８ｃ，　８ｄ，　８ｅ，　
８Ｆ・・・冷媒管、９，　１０，　Ｈ，　１２・・・弁
、　】３・・・蓄熱槽、　　１４・・・蓄熱コイル、　
　１５・・・水．　　１８・・・ポンプ．　　１７、２
８・・・外気処理用熱交換器、　　１８．　２９・・・
外気処理用ファン、　　１９ａ，　１９ｂ・・・冷水管
、　　２ｏ・・・熱交換器、２ｌ・・・不凍液用ポンプ
、　　２２ａ，　２２ｂ・・・不凍液管、２３ａ．　２
３ｂ・・・不凍液一次管、　２４・・・不凍腋用一次ポ
ンプ，２５・・・不凍液，２８・・・潜熱蓄熱材カプセ
ル．２７・・・不凍液用二次ポンプ、　　２８・・・低
温冷媒、　３０ａ，　３０ｂ・・・不凍掖二次管、　５
ｏ・・・熱ポンプユニット． 特許出願人　　　鹿島建設株式会社 特許出願人　　　関西電力株式会社 特許出願代理人　　弁理士　　市東禮次郎第２図 第３図 １３｝熱猪 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 室外熱交換器と室内熱交換器とを有する熱ポンプユニッ
   トの室内熱交換器と並列に蓄熱槽を接続し、その蓄熱槽
   を外気処理用熱交換器に接続してなる蓄熱槽付熱ポンプ
   空調装置。