JPH03170732A

JPH03170732A - 電気蓄冷熱式冷暖房装置及び冷暖房方法

Info

Publication number: JPH03170732A
Application number: JP2302807A
Authority: JP
Inventors: Young-Taek Choi; ヨング　タイク　チョイ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1991-07-24
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: DE4035626A1; KR910010127A; DE9017650U1; JPH06100351B2; US5038850A; DE4035626C2; KR920003697B1

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〉この発明は、電気蓄冷熱式冷暖房装置及び冷暖房方法に
関するものである。

〈従来の技術〉従来の暖房方法は、各種の燃料を燃焼させた燃焼熱で水
を加熱し、加熱した水を媒体として室内の暖房を行って
いる。

水は、周知のように１００℃で相変化して水蒸気となり
、比較的多くの熱を蓄熱することができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかし、上記水（水蒸気）を用いた暖房は、水蒸気が高
圧であるため種々の問題が生じている。

一方、冷房する・場合は、冷凍機で冷やした水を冷媒と
し、室内の空気を適度に冷却しているが、水の氷点はＯ
℃であるため、Ｏ℃以下に冷やすと管内で氷結してしま
うので循環させることができない。従って、水は冷運搬
能力が低く、所望の冷運搬能力を得るには多量の水が必
要となり、莫大な設備費等が掛かっているのが現状であ
る。

そして、水は相変換がない氷点と沸点との間でのみ利用
できるが、蓄冷熱面では多くの制約を受けるので、熱交
換媒体（蓄冷材或は蓄熱材）としては不適当である。

また、大小建築物用の冷房装置或は暖房装置としてヒー
トポンプを利用することも考えられるが，従来のヒート
ボンブは各種の付帯設備を設置しなければならないし、
冷房用の設備と暖房用の設備とが夫々必要である。従っ
て、設備費がかさむばかりではなく、設備の寿命が短く
、補修等が大変で非経済的である。また、各種燃料を燃
焼させるため、廃棄ガス等の公害、火災、爆発、或は漏
水等、不安定な要素が多く、更に燃焼廃棄物等の除去が
必要な不合理な状態で、快適な生活環境を提供していな
い。

そこで、先進各国は無公害の生活環境を提供するため、
非燃焼性熱源である電気を利用した冷暖房方法の開発、
特に深夜電力を利用した蓄冷熱式冷暖房方法の開発を急
いでいる。

また、現在、工業の多様な発展、展望に伴う莫大な電力
需要を賄うため、原子力発電所が急速に増加中であり、
この発電所が供給する深夜電力を利用するためにも、深
夜電力の新規な需要創出は急務である。

そして、蓄冷熱式冷暖房システムの開発は、日中と夜間
のエネルギー需要の平衡を保つ上からも国家経済を大き
く発展させるものである。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は上記した諸般の欠点を解決しようとしてなされ
たもので、断熱したチェンバー（１）の下部に電気ヒー
タ（５）を内装した加熱室（４，４ａ）を臨ませ、この
加熱室に開閉バルブ（２．２ａ）、供給管（３．３ａ）
を装設し、この加熱室の上部に多数の孔（６ａ）が穿設
された対流抑制層（６）を多重に設置し、これらの対流
抑制層の間に蓄冷熱材（７）を充填し、上記チェンバー
の上部に冷凍機（９）と給湯加熱器（ｌ３）とが連通ず
る冷却室（８）を設け、上記冷却室と冷凍機と給湯加熱
器とを連通させる供給管の途中に冷凍機遮断バルブ（１
２）及び加熱器遮断バルブ（１５）を装着すると共に、
上記冷却室には冷却コイル（１１）を内装し、この冷却
室に空気混合器（１９．１９ａ）を介する供給管を連通
させ、この供給管を各室（２０．２４．２７）へ連通さ
せて循環回路を形成したことを特徴とする爪気蓄冷熱式
冷暖房装置及び冷暖房方法である。

〈作　用〉電力需要の低い深夜時間帯に、余剰の深夜電力を利用し
て電気ヒータ及び冷凍機を稼働させ、この熱エネルギー
を断熱構造のチェンバー内の蓄冷熱材に貯蔵しておき、
必要なときに放出させて、各室の冷房及び暖房をなすこ
とができる。

〈実施例〉以下、添付した図面について説明する。

外殻が断熱されているユニット或は蓄冷熱式チェンバー
１の下部に、開閉バルブ２．２８を設置した供給環収管
３，３ａを装着して加熱室４を構戊し、この加熱室４に
非燃焼性の電気ヒータ５を内装する。この加熱室４の上
部には、多数の孔６ａを穿孔した対流抑制層６を多重に
形威し、当該チェンバーｌの対流抑制層６間には、市販
或は特別に製造した必要にして充分な冷熱を蓄えること
のできる固体蓄冷熱材７を充填させる。また、上記蓄冷
熱材７を充填したチェンバー１の上部に冷却室８を形成
する。この冷却室８には、冷凍機９の冷却管１０と連通
させた冷却コイル１１を内装し、該冷却コイル１１と冷
凍機９と連結する。上記冷却管１０の一端には冷凍機遮
断バルブ１２を設け、上記冷却管１０の途中には給湯加
熱器１３の加熱コイル１４を連通させ、冷却管１０と加
熱コイルｌ４との間に加熱器遮断バルブ１５を揮設する
。

また、上記給湯加熱器１３には給湯配管１６及び水タン
ク１７を設置する。そして、上記各遮断バルブ１２．１
５の操作により冷凍機９または給湯加熱器１３を選別的
に作動させることができるように構戊する。

上記冷却室８には開閉バルブ１８．１８ａを装着し、更
に供給管３，３ａと連通させる際に、冷却室８と加熱室
４の供給管３．３ａとを連結する部分に、空気混合器１
９．１９ａを装設し、上記チェンバー１の加熱室４と冷
却室８との循環空気が高温または低温の場合、この空気
混合器１９ａを利用して適度な温度に調整された循環空
気を供給可能とする。そして、供給管３，３ａを通じて
各室２０，２４．２７へ調整された循環空気を送り、オ
ンドル、グドル、換気口等を経て室内空気と交挽し、ま
た供給管３，３ａの開閉バルブ２．２ａ，１８．１８ａ
を通じて冷却室８及び加熱室４とを連通ずる空気の循環
回路を構戊する。

上記空気の循環回路には、通常の加湿、除湿、温度感知
、消音、防音、送風装置、空気清浄装置．自動リレー装
置などを設置して、順逆両方向へ加熱空気或は冷却空気
が流れるように構成し、蓄冷熱材７を蓄冷または蓄熱ま
たは放冷または放熱させて、各室において適正な空気を
供給する。

第８図ないし第１０図は他の実施例であって、チェンバ
ー１の下方空部３４ａに、非燃焼性熱源であるヒータ５
を内蔵した加熱室４ａを、供給管３５を介して連通させ
、チェンバー１の上方空部３４に、冷却管１０と連通し
てある冷却コイル１１を内蔵した冷却室８ａを連通させ
る。上記チェンバー１の加熱室４ａ及び冷却室８ａは、
当該加熱室４ａと冷却室８ａの両側に開閉バルブ３２，
３２ａ，３３．３３ａを設けてある循環管３５，３　５
　ａ，　　３　６．　　３　６　ａを、チェンバー１の
上方空部３４及び下方空部３４ａに連結して構戊したも
のである。

尚、この実施例において説明していない符号は、第１図
ないし第７図の実施例の同一符号と同一構成なので説明
を省略する。

次に、上記のように構成した本発明の作用を説明する。

まず、蓄熱するときは、第１図において開閉バルブ２．
　　２ａ，　　１８．　　１８ａ，冷凍機遮断バルブ１
２を遮断して、加熱室４のヒータ５を加熱すれば、第２
図に示すように一部分は加熱室４で対流現象を起こし、
対流抑制層６の孔６ａを通じて蓄冷熱材７が充填してあ
るチェンバーｌに上昇して、複合的対流運動を行う（第
２図参照）。そして、チェンバー１内では、上記蓄冷熱
材７が外殻層３０から中心に向かって徐々に加熱され、
中心部３■に熱伝導して蓄熱できる（第６図参照）。

一定の加熱時間、加冷時間、或は加冷熱する回数に従っ
て、蓄冷熱材７を累進的に加冷、加熱、蓄冷、蓄熱でき
るから、蓄冷熱材７の中心部３１までも１０００℃以上
の高い温度に蓄熱することができ、莫大な量のエネルギ
ーを蓄積することができる。また、一定時間蓄冷熱材７
が適性に加熱された後、非加熱時（即ち暖房時）には、
必要によって、各開閉バルブ２．２ａ，１８．１８ａを
操作して自然或は強制循環できるようにして、蓄冷熱材
７により加熱された空気をチェンバー１から冷却室８の
開閉バルブ１８及び空気混合器１９を通じて供給管３に
送る。加熱空気が熱いときは，空気混合器１９によって
適度な温度に調節して各室２０，２４．２７へ送ること
ができる。

従って、加熱空気は、供給管３を経て各室２０，２４．
２７の換気口２２，２５．２９から各室に入って暖房し
た後、温度が低下した空気は各室の換気口２３，２６．
２８を経て、供給管３ａ，空気混合器１９ａ，開閉バル
ブ２ａを通ってチェンバー１下部の加熱室４に循環する
ようにしてある（第３図参照）。この空気は、チェンバ
ー１に充填されている蓄冷熱材７の蓄冷熱されている熱
を中心部３１から外殻層３０中に放熱する熱交換を行い
、空気は暖かくなりながら上記と同じ循環を行う。

一方、必要に応じて給湯を行う場合は、冷却コイル１１
と冷凍機９の冷却管１０とで連通している冷媒循環回路
の冷凍機遮断バルブ１２を閉止すると共に、加熱器遮断
バルブ１５を開き、冷却コイル１１と連通させた加熱コ
イル１４を内装してある給湯加熱器１３に、水タンク１
７から供給する水を流し、この水を加熱コイル１４で加
熱して給湯配管１６より温水を得ることができるように
、チェンバー１の冷却コイル１１と加熱コイル１４の間
に循環回路を形成する。従って、本発明によれば各室２
０，２４．２７の暖房をしながら温水を供給することが
できる。

また、蓄冷するときは、ヒータ５の加熱を止め，冷凍機
遮断バルブ１２を開くと共に、各開閉バルブ２　ａ，　
　２，１　８＋　　１　８　ａ，及び加熱器遮断バルブ
１５を閉じて、冷凍機９を稼働させることにより冷媒循
環回路に冷媒を循環させ、冷却コイル１１と接触してい
る空気がチェンバー１内で蓄熱と反対に急速に冷却収縮
され、下降しながら冷却室８と加熱室４のと間で、第４
図に示すように、対流現象によりチェンバー１内に内装
されている蓄冷熱材７の外殻層３０から中心部３１に向
かつてに少しづつ累進的に冷却される（第６図参照）。

そして、加冷時間、加冷回数に従い中心部３１はー・２
００℃以下の極めて低い温度にまで冷却され、これを蓄
冷することができるから、少ない体積に莫大なエネルギ
ーを蓄積することができる。

よって、冷房を行うときは、加熱室４にある空気を開閉
バルブ２，供給管３及び空気混合器■９を経て、自然或
は強制的に循環回路で循環させ（第５図参照）、各室の
換気口２３，　　２６．　　２８を通じて各室２０，２
４．２７を冷房して暖かくなった空気は、各室の換気口
２２，２５．２９を通じて供給管３ａ，空気混合器１９
及び開閉バルブ１８ａを通過して、冷却室８に還元され
、チェンバー１内の蓄冷熱材７で熱交換され、この空気
は再び加冷されて上記のように構成した循環回路を循環
して各室を冷房する。

第８図ないし第１０図の実施例において蓄熱する場合に
は、開閉バルブ２．２ａ，１８．１８ａ，及び冷凍機遮
断バルブ１２を遮断して、循環管３５．３５ａに設置さ
れた開閉バルブ３２．３２ａを通って循環するように当
該バルブを開く。そして、チェンバー１の下部に設置し
た加熱室４ａのヒータ５を加熱したら、第９図のとおり
、加熱された空気は、循環管３５及び開閉バルブ３２を
経てチェンバー１の下方空部３４ａに流入され、対流抑
制層６の孔６ａを通じて蓄冷熱材７が充填されたチェン
バー１から、当該チェンバー１の中で複合的な対流現象
を行いながら、蓄冷熱材７に蓄熱した後、チェンバー１
の上方空部３４に上昇して、再び開閉バルブ３２ａ，循
環管３５ａを経て加熱室４ａに循環しなからチェンバー
１に蓄熱するものである。

また、冷凍機９に連通してある冷凍機遮断バルブ１２を
閉じると共に加熱器遮断バルブｌ５を開いて、水タンク
１７から水が供給される給湯加熱器１３に内装されてい
る加熱コイル１４と、対流抑制層６に温水を供給する冷
却コイル１１との間に形成した循環回路を稼働させて、
給湯加熱器１３の水を加熱し、冷房を行いながら温水を
供給することができる。

一方、蓄冷の時には、開閉バルブ２，　　２ａ，　　１
８，１８ａ，３２，３２ａ，及びに加熱器遮断バルブ１
５を閉じると共に、循環管３６．３６ａに設けてある開
閉バルブ３３，３３ａ及び冷凍機遮断バルブ１２を開い
て、冷凍機９を稼働させる。

従って、冷媒循環回路を循環する冷媒によって、冷却室
８ａ内に内装してある冷却コイル１１に接触する空気が
冷却され、循環管３６．３６ａを通じてチェンバー１の
上方空部３４に流入されてチェンバー１で冷却された空
気は、蓄冷熱材７を蓄冷させて、下方空部３４ａ、開閉
バルブ３３、循環管３６を通じて冷却室８ａに再び戻っ
てくる。そして、冷房時は、開閉バルブ２．１８ａを開
いて、第１０図に示すように循環回路を形成し、この循
環回路に冷却空気を循環させて各室に供給し、各室で昇
温しで暖かくなった空気をチェンバー１において蓄冷熱
材７で熱交換させる。

以上、本発明を図面の実施例について説明したが、本発
明は上記した実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載した構戊を逸脱しない限り適宜に実施で
きる。

〈発明の効果〉本発明は一つの蓄冷熱材を一つのチェンバーに内装して
一つのシステムを形戊し、余剰の深夜電力を利用してヒ
ータ或は冷凍機を稼働させ、蓄冷熱材及び供給管などを
もって、加冷、加熱、放熱、冷房或は暖房等の違う種類
のシステム役割をなすことができるようにしたので、従
来必要であった蓄熱槽は勿論、維多で様々な付帯設備の
除去された極めて簡１］１な単一構成システム、ユニッ
ト、或は施設を提供することができ、占有空間が極めて
少なくて経済的である。しかも、蓄冷熱材の蓄冷熱範囲
が、−２００℃の低温から＋１０００℃の高温に亙って
可能である。

また、必要な温度を選択して或は選択可能であり、深夜
電力を利用して、蓄冷、蓄熱しているので、便利、安全
であり、且つ非燃焼性熱源であるから、蓄冷熱材を加熱
及び放熱する際に大気汚染、騒音、公害がない。

更に、本発明は冷房システムを加熱システムに転換して
別の加熱装置なしに給湯もできるので極めて経済性の高
い画期的なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示し、第１図は本発明の構造及び熱の流
れを示す系統図、第２図は加熱時のチェンバー内の空気
の流れを示す系統図、第３図は暖房時の空気の流れを示
す系統図、第４図は加冷時の熱の流れを示す系統図、第
５図は冷房時の空気の流れを示す系統図、第６図は蓄冷
熱材に加冷加熱するときの熱伝達段階を示す原理図、第
７図は蓄冷熱材が放冷放熱するときの熱伝達段階を示す
原理図、第８図は本発明の他の実施例の構造及び熱の流
れを示す系統図、第９図は加熱時の空気及び熱の還流を
示す系統図、第１０図は冷却時の空気及び熱の還流を示
す系統図である。図中、１はチェンバー、２は開閉バルブ、３は供給管、
４は加熱室、５は電気ヒータ、６は対流抑制層、７は蓄
冷熱材、８は冷却室、９は冷凍機，１０は冷却管、１１
は冷却コイル、１２は冷凍機遮断バルブ、１３は給湯加
熱器、１４は加熱コイル、１５は加熱器遮断バルブ、１
９は空気混合器．２０，２４．２７は室である。

Claims

【特許請求の範囲】１　断熱したチェンバー（１）の下部に電気ヒータ（５
）を内装した加熱室（４、４ａ）を臨ませ、この加熱室
に開閉バルブ（２、２ａ）、供給管（３、３ａ）を装設
し、この加熱室の上部に多数の孔（６ａ）が穿設された
対流抑制層（６）を多重に設置し、これらの対流抑制層
の間に蓄冷熱材（７）を充填し、上記チェンバーの上部
に冷凍機（９）と給湯加熱器（１３）とが連通する冷却
室（８）を設け、上記冷却室と冷凍機と給湯加熱器とを
連通させる供給管の途中に冷凍機遮断バルブ（１２）及
び加熱器遮断バルブ（１５）を装着すると共に、上記冷
却室には冷却コイル（１１）を内装し、この冷却室に空
気混合器（１９、１９ａ）を介する供給管を連通させ、
この供給管を各室（２０、２４、２７）へ連通させて循
環回路を形成したことを特徴とする電気蓄冷熱式冷暖房
装置。２　断熱したチェンバー（１）の下部に電気ヒータ（５
）を内装した加熱室（４、４ａ）を臨ませ、この加熱室
に開閉バルブ（２、２ａ）、供給管（３、３ａ）を装設
し、この加熱室の上部に多数の孔（６ａ）が穿設された
対流抑制層（６）を多重に設置し、これらの対流抑制層
の間に蓄冷熱材（７）を充填し、上記チェンバーの上部
に冷凍機（９）と給湯加熱器（１３）とが連通する冷却
室（８）を設け、上記冷却室と冷凍機と給湯加熱器とを
連通させる供給管の途中に冷凍機遮断バルブ（１２）及
び加熱器遮断バルブ（１５）を装着すると共に、上記冷
却室には冷却コイル（１１）を内装し、この冷却室に空
気混合器（１９、１９ａ）を介する供給管を連通させ、
この供給管を各室（２０、２４、２７）へ連通させて循
環回路を形成し、この循環回路に空気を自然或は強制循
環させると共に、上記ヒータ及び冷凍機を稼働させ、上
記蓄冷熱材を加冷、蓄冷、加熱、蓄熱、放冷、放熱させ
て冷房及び暖房並びに給湯することを特徴とする電気蓄
冷熱式冷暖房方法。