JPH05620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 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。

従来の技術 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ドの動作を説明する。

圧縮機１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
換器３へ送られる。図示例の室外熱交換器３はコ
イル形であり、室外フアン４によつて冷却され、
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、冷媒管８ｃによつて膨張
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、室内フアン７によつて吹付けられ
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８
ｄを通り四方弁２を経て再び圧縮機１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
房サイクルを繰返す。

四方弁２の切換えにより第１図の装置を暖房用
に使用できることは当業者には明らかである。

室内熱交換器６と室内フアン７とを組合わせて
室内ユニツトとし、複数台の室内ユニツトを並列
に接続して使用する場合が多い。

発明が解決しようとする課題 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
室内ユニツトにはその機能がない。このため外気
処理用の空調装置を別途設置し、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つた。

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、個別分散形であつてしかも蓄熱機
能を有する熱ポンプ空調装置の開発に対する要望
が強かつた。

従つて本発明の目的は、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、もつ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。

問題点を解決するための手段 第１図の実施例を参照するに、本発明の蓄熱槽
付熱ポンプ空調装置は、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ツト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、室
内熱交換器６の低負荷時に蓄熱槽１３に蓄熱し、
室内熱交換器６の高負荷時に蓄熱槽１３から外気
処理用変換器１７に熱を供給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９，１０
を設けるとともに、蓄熱槽１３の両端に弁１１，
１２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１３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１の出
力によつ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１３とを並列に同時接続
してもよい。

作 用 冷房モードの場合について第１図の実施例の作
用を、夜間に蓄冷熱運梅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、本発明はこの運
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
冷媒ガスは室外フアン４によつて吹付けられる外
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１１及
び冷媒管８ｅを経て膨張弁５ｂに至り、ここで膨
張し低温低圧となつて蓄熱槽１３内の蓄熱コイル
１４に達する。

蓄熱コイル１４内の冷媒液は、蓄熱槽１３内の
水１５との熱交換により蒸発することによつて水
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１０が閉じている
ので、冷媒管８ｆ及びこの時開かれている弁１２
を通り四方弁２を経て再び圧縮機１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。室内の冷房が停止して
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、蓄熱槽１３内の水１５は、蓄熱コ
イル１４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℃程度の冷水となつている。

従つて、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液分離用の液分離器（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９，１０を開き弁１１，１２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
て圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、冷媒管８
ａ，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
フアン４によつ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１１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つて室内熱交
換器６に達する。室内熱交換器６内の冷媒液は、
室内フアン７によつ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を経て再び圧縮機１に戻り圧縮を受け冷房の
１サイクルを終り、その後上記冷房サイクルを繰
返す。

他方、蓄熱槽１３内の冷水１５は、冷水ポンプ
１６によつて冷水管１９ａ，１９ｂを介し蓄熱槽
１３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１７内の水１５
は、外気処理用フアン１８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
低湿する。この外気は室内換気のため、室内熱交
換器６により冷房中の室内へ取入れられるもので
ある。外気処理用熱交換器１７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、熱ポンプユニツト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、
熱ポンプユニツト５０の成績係数（COP）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付外気取入
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
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」の提供が達成される。

実施例 第１図の実施例の暖房運転を説明するに、四方
弁２を切換えて冷媒循環サイクルを逆にする。夜
間の蓄熱時には、蓄熱コイル１４に達した冷媒ガ
スが、蓄熱槽１３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１７に送つ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
１４が入つた蓄熱槽１３、ポンプ１６、冷水管１
９ａ，１９ｂ、外気処理用熱交換器１７、及び外
気処理用フアン１８をパツケージに組込み、外気
処理用空気調和装置ユニツトとすることができ
る。

第２図は、蓄熱コイル１４用に不凍液を用いた
実施例を示す。蓄冷熱運転時に室外熱交換器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つて熱交換器２０に
達する。熱交換器２０として例えばシエルアンド
チユ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℃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、不凍液管２２ａ，２２ｂを介して熱交換器
２０と蓄熱コイル１４との間に循環する。蓄熱コ
イル１４の不凍液は、蓄熱槽１３内の水１５との
熱交換により水１５を冷却し、蓄熱コイル１４の
周囲に氷を生成させる。

第３図は、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１３との間に循環させる。蓄熱槽
１３に潜熱蓄熱材カプセル２６を充填し、蓄熱槽
１３内を流れる不凍液２５によつて潜熱蓄熱材カ
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，３０
ｂを介して不凍液２５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。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
アン２９によつ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１３に戻る。蓄熱槽１３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２
５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
つ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２６として例えば45℃程度の相変化
温度をもつ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の量の比を最適蓄熱量の比率
で選択するようにしてもよい。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明による蓄熱槽
付熱ポンプ空調装置は、室外熱交換器と室内熱交
換器とを有する熱ポンプユニツトの室内熱交換器
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構成を用いるので次の
効果を奏する。

(イ) 分散形であつてしかも、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つた熱ポンプ空調装置
が提供される。

(ロ) 屋外の絶対湿度が高いときにも外気を十分に
除湿した上で冷房中の室内に取込み、室内の湿
度を下げることができる。

(ハ) 室内空調の負荷の大半を顕熱負荷とし、熱ポ
ンプ空調装置の成績係数を向上させることがで
きる。

(ニ) 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ツク図、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
熱ポンプ空調装置の説明図である。 １…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、
４…室外フアン、５ａ，５ｂ…膨張弁、６…室内
熱交換器、７…室内フアン、８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄ，８ｅ，８ｆ…冷媒管、９，１０，１１，１
２…弁、１３…畜熱槽、１４…畜熱コイル、１５
…水、１６…ポンプ、１７，２８…外気処理用熱
交換器、１８，２９…外気処理用フアン、１９
ａ，１９ｂ…冷水管、２０…熱交換器、２１…不
凍液用ポンプ、２２ａ，２２ｂ…不凍液管、２３
ａ，２３ｂ…不凍液一次管、２４…不凍液用一次
ポンプ、２５…不凍液、２６…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…不凍液二次管、５０…熱ポ
ンプユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 室外熱交換器と室内熱交換器とを有する熱ポ
   ンプユニツ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、前記室内熱交換器の低負荷時に前記蓄熱槽に
   蓄熱し、前記室内熱交換器の高負荷時に蓄熱槽か
   ら前記外気処理用熱交換器に熱を供給してなる蓄
   熱槽付熱ポンプ空調装置。