JPH04106439U - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温熱媒体及び冷熱媒体のそれぞれの潜熱を利
用して冷熱及び温熱を蓄熱し得る冷凍サイクルの提供。 【構成】 この冷凍サイクル１は，熱源側冷凍サイクル
２１の室外熱交換器３と利用側熱媒サイクル２０の室内
熱交換器４との間で熱の移動を行ない，熱源側冷凍サイ
クル２１の冷媒の流通方向を切り替えて冷暖房を行なう
ように構成され，更に各サイクル２０，２１の熱交換器
１４，１５に蓄熱槽７が接続されている。上記蓄熱槽７
に冷熱媒体８（例えば水）が貯溜されこの冷熱媒体８に
温熱媒体９（例えば酢酸ナトリウム・３水塩）を内部に
密封状に封入した蓄熱カプセル２が収容されている。従
って，上記冷熱媒体８と温熱媒体９とが互いに接するこ
となく蓄熱槽７に収容されそれぞれの潜熱を利用して冷
熱若しくは温熱を蓄熱することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，例えばヒートポンプ式の空気調和機が備えた冷暖房兼用で蓄熱槽を 有する冷凍サイクルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

上記したような冷凍サイクルとしては，例えば所定の冷媒循環路により連結さ れた室外熱交換器と室内熱交換器との間で熱の移動を行ない，これらの熱交換器 を流通する冷媒の流通方向を切り替えることにより室内の冷暖房を行なうように 構成されたものがある。そして，上記冷凍サイクルの冷媒循環路の一部には，水 等の熱媒体を内部に貯溜した蓄熱槽が接続されている。 上記蓄熱槽を備えた冷凍サイクルによれば，例えば夜間に上記蓄熱槽内の水に 冷熱（以下冷媒が外部から奪う熱を便宜上冷熱という）を蓄熱して氷を製造する 一方，上記蓄熱槽に貯えられた冷熱を昼間に冷房能力の一部として利用すること により，昼夜間の電力使用量の平準化を図ることができる。このような冷凍サイ クルは所要電力量の大きなビル用として採用されているものが多い。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の冷凍サイクルでは，一般に蓄熱槽内に一種類の熱媒体が貯溜されて いる。この熱媒体が上記したように水である場合には，この水は冷凍サイクル内 の冷媒温度域（約７〜５０℃）以下の０℃近傍で相変化するので，そのときの水 の潜熱が冷房運転動作時に生じた冷熱の蓄熱に利用される。 ところが，水を暖房運転動作時の熱媒体として用いる場合には，上記冷媒温度 域以上の温度で温熱（以下冷媒が外部に与える熱を便宜上温熱という）の蓄熱を 行なう必要があるため，水の顕熱分以外には固／液の相変化に係る潜熱を利用す ることができなかった。そこで，暖房運転において上記電力使用量の平準化を図 るべく，水の顕熱のみを利用して上記温熱の蓄熱を行おうとすると，極めて大き な蓄熱槽が必要になるという課題があった。 一方，上記冷媒温度域以上の温度（約５０〜７０℃）で固／液に相変化する熱 媒体としては，例えば酢酸ナトリウム・３水塩がよく知られている。この酢酸ナ トリウム・３水塩は暖房運転動作時に生じた温熱を相変化時の潜熱として蓄熱す ることができる。 ところが，上記酢酸ナトリウム・３水塩は水に対する溶解性があることから， 同じ蓄熱槽内で水と併存させると，水に溶解して水と一体の水溶液になり，温熱 の蓄熱に適した温度域の固／液の相変化を生じなくなるという難点がある。 そこで，別個の蓄熱槽を用意し，水と酢酸ナトリウム・３水塩をそれぞれの蓄 熱槽に収容することも考えられるが，冷凍サイクルの構成が大がかりになり，特 に家庭用の空気調和機として用いるには不適当であった。また，上記酢酸ナトリ ウム・３水塩は腐食性を有していることから，これを収容する蓄熱槽に耐腐食材 を用いなければならなかった。 従って，本考案の目的とするところは，熱媒体の潜熱を利用して冷熱または温 熱のいずれも蓄熱可能で且つ蓄熱槽がコンパクトですむ冷凍サイクルを提供する ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために，本考案が採用する主たる手段は，その要旨とする ところが，室外熱交換器と室内熱交換器との間で所定の管路を介して熱の移動を 行なうとともに上記所定の管路の冷媒の流通方向を切り替えて室内の冷暖房を行 なう冷凍サイクルであって，上記所定の管路に第１の熱媒体を貯溜した蓄熱槽が 接続されてなる冷凍サイクルにおいて，上記第１の熱媒体中にカプセルを収容す るとともに上記カプセルの内部に上記第１の熱媒体とは別の第２の熱媒体を密封 状に封入し，上記第１の熱媒体を温熱により相変化する温熱媒体若しくは冷熱に より相変化する冷熱媒体のいずれか一方により構成し，上記第２の熱媒体を他方 により構成した点に係る冷凍サイクルとして構成されている。

【０００５】

【作用】

本考案によれば，室内の冷暖房を行なう冷凍サイクルの蓄熱槽に貯溜された第 １の熱媒体にカプセルが収容される。このカプセルの内部には，上記第１の熱媒 体とは別の第２の熱媒体が密封状に封入される。この場合，上記第１の熱媒体は ，温熱により相変化する温熱媒体若しくは冷熱により相変化する冷熱媒体のいず れか一方により構成される。また，上記第２の熱媒体は他方により構成される。 従って，上記温熱媒体及び冷熱媒体は上記カプセルを介してそれぞれ隔絶した状 態で上記蓄熱槽に収容される。これにより，上記温熱媒体または冷熱媒体が相変 化するときの潜熱を冷熱または温熱の蓄熱に利用することができる。

【０００６】

【実施例】

以下添付図面を参照して，本考案を具体化した実施例につき説明し，本考案の 理解に供する。尚，以下の実施例は，本考案を具体化した一例であって，本考案 の技術的範囲を限定する性格のものではない。 ここに，図１は本考案の一実施例に係る冷凍サイクルを示す構成図，図２は上 記冷凍サイクルの蓄熱槽に用いられる蓄熱カプセルを示す断面図，図３は本発明 の別の実施例に係る冷凍サイクルの構成図である。 本実施例に係る冷暖房両用の冷凍サイクル１は，図１に示すように，冷媒を循 環させ冷熱または温熱を発生する熱源側冷凍サイクル２１と，熱媒を循環させ， 上記熱源側冷凍サイクルからの冷熱または温熱を室内に供給する利用側熱媒サイ クル２０と，上記熱源側冷凍サイクル２１からの冷熱または温熱を蓄熱する蓄熱 槽７とから主としてなっている。 上記熱源側冷凍サイクル２１は，圧縮機１０，四方弁６，室外熱交換器３，減 圧弁１１，熱源側熱交換器１４が冷媒管５を介してそれぞれ環状に連結されてな っている。上記利用側熱媒サイクル２０は，熱媒ポンプ１３，利用側熱交換器１ ５，室内熱交換器４，熱媒タンク１９が熱媒管１２を介して環状に連結されてな っている。この場合，上記熱源側熱交換器１４と利用側熱交換器１５とはいずれ も蓄熱槽７内に配設され，これら両者の間で熱交換が行なわれるようになってい る。即ち，上記熱源側冷凍サイクル２１と利用側熱媒サイクル２０とよりなる所 定の管路を介して上記室外熱交換器３と室内熱交換器４との間で熱の移動が行な われる。また，上記蓄熱槽７はその外周が断熱材で囲まれてなり，その内部に例 えば水より構成される冷熱媒体８（第１の熱媒体）を収容している。更に，蓄熱 槽７の冷熱媒体８中には，蓄熱カプセル２が収容される。また，上記蓄熱槽７に は，冷熱媒体８と蓄熱カプセル２とを流動させるための攪拌装置１６が配設され る。なお，上記室外及び室内の各熱交換器３，４の近傍には，それぞれ送風機１ ７，１８が配設されている。 一方，上記蓄熱カプセル２は，例えば高密度ポリエチレン樹脂よりなる球状の 袋体に構成され，例えば酢酸ナトリウム・３水塩より構成される温熱媒体９（第 ２の熱媒体）が封入部２_a から内部に収容される。上記温熱媒体９は，暖房運転 時の熱膨張を見越して上記蓄熱カプセル２の内部に若干の空間を残した状態で上 記封入部２_a が熱溶着されることにより蓄熱カプセル２の内部に密封状に封入さ れる。

【０００７】 本実施の冷凍サイクル１は上記したように構成されている。引き続き，上記冷 凍サイクル１の動作につき図１を用いて説明する。先ず冷房運転動作につき説明 する。 上記熱源側冷凍サイクル２１の四方弁６の切り替えによって，サイクル内の冷 媒は実線の矢印で示す方向に循環する。そこで，室外熱交換器３により冷却され 更に減圧弁１１により減圧された冷媒は熱源側熱交換器１４において蓄熱槽７の 冷熱媒体８及び蓄熱カプセル２を冷却する。このとき同時に攪拌装置１６も駆動 され冷熱媒体８及び蓄熱カプセル２を流動させる。これによって，熱源側熱交換 器１４の表面が局部的に氷結することが防止される。 なお，この冷凍サイクル１では，基本的には，夜間に利用側熱媒サイクル２０ を停止させておいて蓄熱槽７内の冷熱媒体を氷結させ，昼間において利用側熱媒 サイクル２０を駆動させて冷房運転を行なう際に上記冷熱媒体８に蓄熱された冷 熱を冷房能力の一部として利用する。即ち，このとき駆動中の熱源側冷凍サイク ル２１により発生された冷熱と，上記冷熱媒体８に主として蓄熱された冷熱とは 利用側熱交換器１５を介して上記利用側熱媒サイクル２０に取り込まれ室内熱交 換器４から室内の冷房に供される。 次に，暖房運転につき説明する。熱源側冷凍サイクル２１の四方弁６の切り替 えによって，冷媒は破線で示す矢印の方向に流通する。これによって，上記熱源 側熱交換器１４は蓄熱槽７の冷熱媒体８及び蓄熱カプセル２を加熱する。これら の温度が比較的低い場合には，上記温熱は冷熱媒体８及び蓄熱カプセル２の温熱 媒体９に顕熱として蓄熱され，それぞれの温度が所定温度を越えると，上記温熱 媒体９が固体から液体に相変化し，このとき必要な潜熱として上記温熱媒体９に 蓄熱される。上記したような暖房運転においても冷房運転の場合と同様に夜間に 熱源側冷凍サイクル２１からの温熱が蓄熱され，昼間の暖房運転時に上記蓄熱さ れた温熱が暖房能力の一部として利用される。 本実施例に係る冷凍サイクル１においては，蓄熱カプセル２によって冷熱媒体 ８と温熱媒体９とが隔絶された状態で双方が一つの蓄熱槽７内に収容されるので ，例えば冷熱または温熱の蓄熱に適した温度で相変化するといったそれぞれの特 性を損なうことがない。また，上記冷熱媒体８または温熱媒体９の潜熱を利用し て冷熱または温熱のいずれをも蓄熱することができる。そのため，これらの熱媒 体の顕熱のみを利用した場合と比べて蓄熱槽７の構成をコンパクトにすることが できる。 また，本考案は，図３に示すような冷媒のみを用いた冷凍サイクル１_a に適用 することもできる。上記冷凍サイクル１_a では，冷媒からの熱を室内に与える室 内熱交換器４が圧縮機１０または減圧弁１１に対し冷媒管５を介して蓄熱槽７と 並列に接続されている。またこれらの冷媒管５の所定位置には開閉弁３０〜３６ が設けられている。上記冷凍サイクル１_a において，冷房運転時に冷熱を蓄熱す る際には，減圧弁１１からの冷媒は蓄熱槽７を通過した後，矢印Ａで示すように ，圧縮機１０に戻る。また，蓄熱槽７に蓄熱された冷熱を利用する際には，減圧 弁１１からの冷媒は蓄熱槽７を通過する際に過冷却され，矢印Ｂで示すように， 室内熱交換器４に流入して室内の冷房に供される。 一方，暖房運転において温熱を蓄熱する際には，圧縮機１０からの冷媒は蓄熱 槽７を通過した後，矢印Ｃで示すように減圧弁１１に向かう。そして，上記蓄熱 槽７に蓄熱された温熱を利用する際には，矢印Ｄに示すように室内熱交換器４に 導かれて室内の暖房に供される。 上記開閉弁３０〜３６は上記したようなそれぞれの運転形態に応じて冷媒を矢 印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの方向に流通させるように開閉される。 なお，上記したそれぞれの実施例では夜間に蓄熱された冷熱または温熱を昼間 に利用する方式の例を示したが，これらの冷凍サイクルに用いられる圧縮機とし て比較的能力の大きなものを用いれば，冷暖房運転を行ないながら同時に蓄熱槽 又は蓄熱カプセルの熱媒体に冷熱または温熱を貯えることもできる。 更に，上記蓄熱槽７内に温熱媒体９を貯溜し，一方上記蓄熱カプセル２内に冷 熱媒体８を封入してもよい。

【０００８】

【考案の効果】

本考案によれば，室外熱交換器と室内熱交換器との間で所定の管路を介して熱 の移動を行なうとともに上記所定の管路の冷媒の流通方向を切り替えて室内の冷 暖房を行なう冷凍サイクルであって，上記所定の管路に第１の熱媒体を貯溜した 蓄熱槽が接続されてなる冷凍サイクルにおいて，上記第１の熱媒体中にカプセル を収容するとともに上記カプセルの内部に上記第１の熱媒体とは別の第２の熱媒 体を密封状に封入し，上記第１の熱媒体を温熱により相変化する温熱媒体若しく は冷熱により相変化する冷熱媒体のいずれか一方により構成し，上記第２の熱媒 体を他方により構成したことを特徴とする冷凍サイクルが提供される。それによ り，温熱媒体及び冷熱媒体のそれぞれの潜熱を利用して冷熱及び温熱をいずれも 蓄熱することが可能になった。従って，これらの熱媒体を収容する蓄熱槽の構成 がコンパクトですむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例に係る冷凍サイクルを示す
構成図。

【図２】 上記冷凍サイクルの蓄熱槽に用いられる蓄熱
カプセルを示す断面図。

【図３】 本考案の別の実施例に係る冷凍サイクルの構
成図。

【符号の説明】

１，１_a …冷凍サイクル ２…蓄熱カプセル ３…室外熱交換器 ４…室内熱交換器 ５…冷媒管 ６…四方弁 ７…蓄熱槽 ８…冷熱媒体（第１
の熱媒体） ９…温熱媒体（第２の熱媒体） １０…圧縮機 １１…減圧弁 １２…熱媒管 １４…熱源側熱交換器 １５…利用側熱交換
器 ２０…利用側熱媒サイクル ２１…熱源側冷凍サ
イクル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外熱交換器と室内熱交換器との間で所
   定の管路を介して熱の移動を行なうとともに上記所定の
   管路の冷媒の流通方向を切り替えて室内の冷暖房を行な
   う冷凍サイクルであって，上記所定の管路に第１の熱媒
   体を貯溜した蓄熱槽が接続されてなる冷凍サイクルにお
   いて，上記第１の熱媒体中にカプセルを収容するととも
   に上記カプセルの内部に上記第１の熱媒体とは別の第２
   の熱媒体を密封状に封入し，上記第１の熱媒体を温熱に
   より相変化する温熱媒体若しくは冷熱により相変化する
   冷熱媒体のいずれか一方により構成し，上記第２の熱媒
   体を他方により構成したことを特徴とする冷凍サイク
   ル。