JPH03267664A

JPH03267664A - 夜間電力利用の冷房給湯装置

Info

Publication number: JPH03267664A
Application number: JP6400090A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Nitta; 新田　義孝; Michiyuki Saikawa; 斎川　路之; Tomoaki Fukazawa; 深沢　知明
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Sanden Corp
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Sanden Corp
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-28

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）本発明は夜間電力を利用した冷房給湯装置に関する。更
に詳述すると、本発明は一般家庭や比較約手規模の製造
工場や植物工場などのように温熱と冷熱を併用できる施
設等において有用な夜間電力を利用した冷房給湯装置に
関する。

（従来の技術）近年、昼間と夜間とでは電力需要が大きく異なることか
ら、夜間電力を貯蔵して昼間に利用する必要が高まって
いる。このような要求に応えるものとしては、従来、夜
間電力を利用して温水や氷をつくる電気温水器や氷蓄熱
槽がある。

電気温水器は、夜間電力により断熱した水槽中の水を８
０℃以上の高温に加熱して保温し、昼間に利用するよう
に設けられている。

また、氷蓄熱槽は、夜間電力を用いてビートポンプを駆
動し、断熱槽内に氷を製造してその冷熱を昼間冷房等に
利用するようにしている。

（発明が解決しようとする課Ｍ）しかしながら、電気温水器はヒータによって水を加熱す
るため熱効率が悪いし、断熱保温するのに高価な断熱材
料を多量に要する。また、加熱手段としてヒータに代え
てヒートポンプを用いたとしても、熱を大気中から汲み
上げるだけであって電気エネルギーを十分に有効利用し
ているとは言えない。

また、氷蓄熱槽の場合、ヒートポンプで氷蓄熱槽から熱
を取り出して大気に放熱しており、せっかく取り出した
熱を無駄に排棄している。

本発明は、夜間電力を有効利用できる冷房給湯装置を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するため、夜間電力を利用する本発明
の冷房給湯装置は、夜間電力で運転されるヒートポンプ
と、該ヒートポンプの蒸発器との間で熱交換する熱媒体
液を封入した蓄熱タンクと、前記ヒートポンプの凝縮器
との開で熱交換する給湯用水を貯留する給湯タンクと、
前記蓄熱タンクに接続され前記蓄熱タンク内の熱媒体液
を冷媒として循環させる熱交換装置と、前記給湯タンク
内の給湯用水を送出する給湯装置より構成されている。

ここで、ヒートポンプは、前記蓄熱タンク内に蒸発器を
設置すると共に前記給湯タンク内に凝縮器を設置しても
良いし、各タンクの外に蒸発器及び凝縮器を設置して熱
交換しようとする熱媒体液及び給湯用水をタンク外に取
出すようにしても良いまた、本発明の冷房給湯装置は、蓄熱タンクに更に太陽
熱集熱器を接続し、熱交換装置と太陽熱集熱器とを蓄熱
タンクに選択的に接続可能にしている。

また、本発明の冷房給湯装置において、蓄熱タンク及び
給湯タンクは可撓性シート材で構成している。

また、本発明の冷房給湯装置において、蓄熱タンク及び
給湯タンクはプラスチックフィルムの袋とこれを囲繞す
る発泡プラスチックのケースとから成っている。

また、本発明の冷房給湯装置において、蓄熱タンク及び
給湯タンクは家屋の床下に設置している。

また、本発明の冷房給湯装置において、蓄熱タンク及び
給湯タンクは土中に埋設している。

（作用）したがって、冷房シーズンにおいては、夜間電力によっ
てヒートポンプが駆動され、蓄熱タンク内の熱媒体液を
冷却する一方、この熱媒体液がら汲上げられた熱を以っ
て給湯タンク内の給湯用水を加熱し蓄熱する。

そして、昼間は、蓄熱タンク内の熱媒体液を熱交換装置
に循環させて冷熱源として利用する一方、周囲雰囲気の
熱を吸収して温熱として蓄熱タンクに貯蔵し、夜間のし
−トポンプの運転に備える。

また、給湯タンク内の給湯用水は、温水を使用する設備
例えば一般家庭であれば浴室、台所、洗面所等に供給さ
れ使用される。このとき、必要に応じて追い焚きされ、
更に給湯用水の温度を上げて使用されることもある。

（実施例）以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本発明の冷房給湯装置を一般家庭用に適用した
実施例を示す、この冷房給湯装置は、熱媒体液８を封入
した蓄熱タンク１と、給湯用水９を貯留する給湯タンク
２と、前記蓄熱タンク１内に蒸発器４を設置すると共に
給湯タンク２内に凝縮器５を設置して夜間電力で運転さ
れるヒートポンプ３と、蓄熱タンク１に接続され、蓄熱
タンク１内の熱媒体液８を循環させて冷熱源とする熱交
換装置６と、給湯タンク２内の給湯用水９を送出する給
湯装置７によって少なくとも構成されている。

蓄熱タンク１と給湯タンク２は、ある程度の断熱性を有
する容器であれば使用可能であり、特に限定されるもの
ではないが、プラスチックフィルムから成る筒状の袋２
１と、それを囲繞して断熱保温する発泡プラスチックの
断熱壁若しくは箱ないし袋のようなケース２２とから構
成することが好ましい０本実施例の場合、各タンク１．
２は環境変化を少なくするため家屋の床下２４に設置さ
れているが、特に設置場所に限定を受けるものではない
。

蓄熱タンク１には家屋内に設置される熱交換装置６が＃
続され、熱媒体液８をタンク１と熱交換装置６との間で
循環させるように設けられている。

即ち、蓄熱タンク１内の熱媒体液８と室内２３の空気と
の開で熱交換するように設けられている。

この熱交換装置６としては、例えば蓄熱タンク１から供
給される熱媒体液８を流す熱交換用コイル２５とファン
２６及びこれらの付帯装備とから構成されている。熱交
換装置６と蓄熱タンク１とを接続する配管１７には循環
ポンプ１８が装備され、蓄熱タンク１と熱交換装置６と
の間で熱媒体液８を循環させるように設けられている。

また、蓄熱タンク１には太陽熱集熱装置１０が接続され
、冷房を必要としない季節に、夜間のヒートポンプ３の
作動に備えて蓄熱タンク１内の熱媒体液８を温め得るよ
うに設けられている。この太陽熱集熱装置１０で得た熱
は熱媒体液８を熱交換装置６に循環させることによって
温熱源即ち暖房用として利用することも可能である。こ
の場合、冷房利用期以外においても、本実施例の冷房給
湯装置の使用を可能とする。尚、蓄熱タンク１内の熱媒
体液８は深夜著しく低温となるため太陽集熱装置１０の
集熱能力を著しく向上させ、曇天でも有効に作用させる
ことが望ましい。

熱媒体液８としては、本実施例の場合、水が使用されて
いる。特に水に画定されるものではないが、貯留液量が
大量となるので、冷媒を０゛Ｃ以下に冷却する必要がな
いことから、環境汚染を招く恐れのあるフロンを使用し
なくて済む。

ヒートポンプ３は作動媒体の圧縮と膨張によって２流体
間で熱移動を行なうもので、蒸発器４とコンプレッサ１
１と凝縮器５と膨張弁１２及びこれらを順次連結し密閉
循環路を構成する配管１３とから成る。一般に作動媒体
としてはフロンが使用されている。

給湯タンク２は、水道水あるいは井戸水等の給湯用水９
を貯留するもので、給湯用水９を供給するための手段例
えば水道管１９と、給湯タンク２内の給湯用水９を屋内
の湯を使用する設備２０（例えば風呂、洗面所、台所等
）に供給するための給湯装置７とが接続されている。給
湯装置７には、給水ポンプ１４と該給水ポンプ１４を各
設備に連結する配管１５とによって構成され、給湯タン
ク２内の給湯用水９を汲み上げて各施設に供給するよう
に設けられている。給湯タンク２内には必要に応じて補
助熱源としてのヒータ１６が内蔵されることもある。ま
た、図示していないが、給湯タンク２には給湯用水９を
管理するため、水位の上限と下限とを検出する水位セン
サーが夫々設置され、給湯用水９か設定水位を下回った
際に水道水を補給するように設けられている。

この給湯タンク２から供給される温水は、そのまま使用
されたり、更にヒータやガス湯沸器等の補助熱源２７を
利用して加熱し高温にして使用される。

第２図にヒートポンプ３と各タンク１．２との具体的実
施例を示す、この実施例は筒状のフィルムチューブ２１
によって蓄熱タンク１と給湯タンク２とを構成し、それ
らをヒートポンプ３を中心にして左右に配置したもので
ある。ヒートポンプ３を構成する蒸発器４と凝縮器５は
夫々二重パイプのコイルから成り、内側ないし外側のパ
イプに作動媒体を流すと共にその外側ないし内側に熱交
換のための給湯用水９若しくは熱媒体液８を流すように
している。即ち、蒸発器４の場合、コイル状に巻回され
た二重管の内側の管２９の一端に膨張弁１２、他端にコ
ンプレッサ１１を接続すると共に外側の管３０の一端に
循環ポンプ３１、他端に分配管３２を接続し、蓄熱タン
ク１内の熱媒体液８を蒸発器４の周囲に強制的に流すよ
うにしている。循環ポンプ３１と蒸発器４及び屋内の熱
交換装Ｗ、６に接続される配管１７とは有底円筒型のゲ
ージング３３内に設置されている。蓄熱タンク１は蒸発
器４等を収容するゲージング３３と、該ケーシング３３
に取付けられる袋状の可撓性のあるフィルムチューブ２
１とから構成されている。

そして、フィルムチューブ２１の周囲を可撓性のある発
泡樹脂製袋２２によって覆われている０袋２２としては
上述の発泡製樹脂に特に限定されず、例えばポリエステ
ル綿などを充填したキルテイング等を使用しても良い。

また、給湯タンク２は、コイル状に巻回された二重管の
内側の管３４の一端にコンプレッサ１１、他端に膨張弁
１２を接続すると共に外側の管３５の一端に循環ポンプ
３６、他端に吸入管３２ｂを接続し、給湯タンク２の給
湯用水９を凝縮器５の周囲に強制的に流すようにしてい
る。循環ポンプ３６と凝縮器５及び屋内の各設備２０に
接続される配管１５とは有底円筒型のケーシング３７に
設置されている。給湯タンク２は凝縮器５等を収容する
ケーシング３７と、該ゲージング３７に取付けられる袋
状の可撓性のあるフィルムチューブ２１とから構成され
ている。そして、断熱性のある袋２２によって覆われて
いる。

上述の蓄熱タンク１、給湯タンク２及びヒートポンプ３
は第３図に示すように、更に断熱材から成る１つの袋３
８に収容するようにしても良い。

また、蓄熱タンク１及び給湯タンク２は土中に埋設する
と、更に環境温度の変化が少なくなり、断熱効果があが
る。

上述の如く蓄熱タンク１及び給湯タンク２を可撓性があ
る材料例えばフィルムチューブやキルテイング等で構成
する場合、現場へ搬入するときの容積が小さく、運搬費
が安い利点を有する。また、設置場所において熱媒体液
８例えば水を充満させるだけで、膨張させて所望の容積
を与える。更に、従来利用されていなかった狭小な空間
例えば住宅の床下等にタンクを設置でき、設置スペース
の制約が減り、大容量タンクとできる。加えて、大容量
のタンクとなるため、負荷に対して蓄熱温度差を小さく
でき、ヒートポンプ３の作動効率を著しく改善し、しか
も蓄熱時の放熱ロスを最小にできる。更に、蓄熱タンク
内の凍結に対するタンク損傷の心配がない、また、フィ
ルムチューブ等でタンクを構成しているので安価である
。このなめ、適当な期間でタンクを更新することが容易
であるため、腐食、老朽化防止費が不要である。

尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である０例えば、熱
交換装置６としては上述の熱交換チューブとファンから
成る冷房機に限定されず、床冷暖房や天井冷暖房（床あ
るいは天井に配管を埋め込む）方式を採用することも可
能である。また、第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）に示す
ように、ヒートポンプ３の蒸発器４と凝縮器５とを各タ
ンク１．２外に配置し、熱媒体液８及び給湯用水９のみ
を配管及び循環ポンプ３１．３６によって取出し、熱交
換させるようにしても良い。

そして、この場合、第３図に示すように、ヒートポンプ
３を構成する圧縮器１１、蒸発器４、凝縮器５、膨張弁
１２及び循環ポンプ３１．３６を１つのケース内に収め
てユニット化することが好ましい。

天」１虱１夜間電力によりヒートポンプ３を作動させ、約２ｍ９の
蓄熱タンク１に熱媒体液８として貯留されている２０℃
の水道水を蒸発器４を通じて冷却し、夜間８時間で０℃
にまで冷却する。一方、蓄熱タンク１から取り出した熱
を給湯タンク２に凝縮器５を介して伝え、タンク２内の
２０℃の給湯用水・水道水９を４０℃にする。ヒートポ
ンプ３の仕事係数が１であればその消費電力は約５ｋｗ
であるが、仕事係数が４であれば約１．２ｋｗ、５であ
ればｌｋｗで済む。

昼間は、室内２３に設置した熱交換装置・クーラー６に
蓄熱タンク１より冷水を供給し、ファン２６により冷水
の冷熱を直接室内に放散する。即ち、冷水は蓄熱タンク
１とクーラー６の闇を循環する。他方、給湯タンク２に
蓄えられた温水は浴室のバスタブ２０あるいはシャワー
等へ補助熱源２７を通しであるいは直接に給湯される。

冷熱を必要としないとき、例えば関東地方における１０
月下旬〜５月上旬の間は小型の太陽熱集熱装置１０を日
当りの良い壁面に設置しておき、バイブ２８を通じて蓄
熱タンク１との闇を循環させ、太陽熱で蓄熱タンク１の
水８を加温する。そしてその熱をヒートポンプ３の温熱
源として夜間利用して給湯タンク２内の給湯用水９を温
める。

蓄熱タンク１の水８の温度が水道水そのままの温度より
高いので効率良く給湯用水９を温めることができる。し
かも、床下２４に蓄熱タンク１と給湯タンク２とを設置
し、０〜５℃の冷水と４０〜５０℃の温水を溜めるよう
にしているので、環境温度との温度差がそれほどなく、
断熱材を大量に使わずとも温度変化を抑制できる。

ヒートポンプの仕事係数が４であれば夜間電力を用いて
１．２ｋｗのヒートポンプを８時間作動させ、僅か１ケ
月３〜４千円の電気料金で毎日４０℃の湯水２ｍ９と、
ｌｋｗ級のクーラー４台を従来の１１５、即ち８００Ｗ
程度で利用できる。

即ち、エネルギーを極めて安く有効に使用できる。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明の夜間電力利用
の冷房給湯装置は、夜間電力によりヒートポンプを作動
させ、発生する温熱と冷熱の双方を夫々水槽に蓄えるよ
うにしているので、無駄なくエネルギーを利用できる。

しかも、水槽中の水の温度を環境温度とあまり違わない
０〜５℃並びに４０〜５０℃とするため断熱構造が簡単
で済む。

例えば、蓄熱タンク及び給湯タンクはプラスチックフィ
ルムを用いた簡単な筒状の袋と、それを断熱する発泡プ
ラスチックスの断熱壁若しくは箱や袋のようなゲースで
良く、極めて安価でかつ設置も簡単で済む、ヒートポン
プはこのような２つの水槽の一方から他方へと熱を移す
のに作動させるので効率良く支える。夜間電力により冷
水と温水が製造して蓄えられているので、冷水はクーラ
ーなどの冷熱源に温水は給湯に利用できる。しかも、ク
ーラーの冷熱源に冷水が使えるので、フロン等を用いた
従来型の外気へ放熱するタイプのクーラーは不要になり
、冷水の冷熱を放熱板から直接室内にファンにより放散
させるたけて、効果的な冷房が可能になる。その結果、
昼間の冷房に必要な電力は数分の−に節約できる。

更に、温水は直接洗面所や台所で使える。また、風呂や
シャワー等の比較的高温（４０〜４５℃）で使用する場
合には、補助ヒーターで加熱して使うようにする。依っ
て、従来の瞬間ガス湯沸器のように数℃の水道水を４０
〜４５℃に加熱するのに較べ４０℃前後の水を４５℃に
加熱するだけで済むから補助ヒーターは従来の湯沸器の
数分の−で足り、極めて小型になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図である。第２図はヒートポンプと蓄熱タンク及び予熱給湯タンク
の一実施例を示す説明図である。第３図はヒートポンプと各タンクの外観を示す斜視図で
ある。第４図（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の他の実施例を示す概
略図である。１・・・蓄熱タンク、２・・・給湯タンク、３・・・ヒートポンプ、４・・・蒸発器、５・・・凝縮器、６・・・熱交換装置、７・・・給湯装置、８・・・熱媒体液、９・・・給湯用水、１０・・・太陽熱集熱装置。第２図第図第図（Ａ）第図（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）夜間電力で運転されるヒートポンプと、該ヒート
ポンプの蒸発器との間で熱交換する熱媒体液を封入した
蓄熱タンクと、前記ヒートポンプの凝縮器との間で熱交
換する給湯用水を貯留する給湯タンクと、前記蓄熱タン
クに接続され前記蓄熱タンク内の熱媒体液を冷媒として
循環させる熱交換装置と、前記給湯タンク内の給湯用水
を送出する給湯装置より構成されたことを特徴とする夜
間電力利用の冷房給湯装置。
（２）前記ヒートポンプは前記蓄熱タンク内に蒸発器を
設置すると共に前記給湯タンク内に凝縮器を設置してい
ることを特徴とする請求項１記載の夜間電力利用の冷房
給湯装置。
（３）前記蓄熱タンクに更に太陽熱集熱器を接続し、熱
交換装置と太陽熱集熱器とを蓄熱タンクに選択的に接続
可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の夜間
電力利用の冷房給湯装置。
（４）前記蓄熱タンク及び給湯タンクは可撓性シート材
で構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載の夜間電力利用の冷房給湯装置。
（５）前記蓄熱タンク及び給湯タンクはプラスチックフ
ィルムの袋とこれを囲繞する発泡プラスチックのケース
とから成ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かに記載の夜間電力利用の冷房給湯装置。
（６）前記蓄熱タンク及び給湯タンクは家屋の床下に設
置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに
記載の夜間電力利用の冷房給湯装置。
（７）前記蓄熱タンク及び給湯タンクは土中に埋設した
ことを特徴とする請求項６記載の夜間電力利用の冷房給
湯装置。