JPH0719543A - 水蓄熱式冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱源機で冷却した冷水あるいは加熱した温水を
貯溜して蓄熱する水蓄熱槽を備えた冷暖房装置におい
て、オープン回路方式、クローズ回路方式、さらにこれ
らを併用した方式により運転できるようにし、それぞれ
の利点を維持した上でそれぞれの欠点を排除した水蓄熱
式冷暖房装置である。 【構成】ブリッジ状に複数の制御弁を配置した制御弁回
路を水蓄熱槽と熱源機との間に設け、この熱源機と並列
に端末の空調機を設け、前記制御弁回路を切り換えて、
熱源機と空調機の間だけで水を循環させる運転、熱源機
と水蓄熱槽の間だけで水を循環させる運転、水蓄熱槽と
空調機の間だけで水を循環させる運転、熱源機と水蓄熱
槽の両方から空調機に蓄熱した水を供給する運転、熱源
機から空調機と水蓄熱槽の両方に蓄熱した水を供給する
運転、を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源機で冷却した冷水
あるいは加熱した温水を貯溜して蓄熱する水蓄熱槽を備
えた冷暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷暖房装置には、熱運送媒体を熱源機と
負荷との間だけで循環させるようにしたクローズ回路方
式、熱源機と負荷の間に蓄熱槽を設けたオープン回路方
式、また、クローズ回路方式に一部オープン回路方式を
取り入れたオープンクローズ回路方式がある。

【０００３】前記クローズ回路方式は、熱源機で蓄熱し
た熱運送媒体を直接負荷に送り、負荷により放熱した熱
運送媒体が熱源機に戻されるというサイクルが継続的に
繰り返されるものである。このクローズ回路方式では、
熱運送媒体を余計な経路を通過させずに直接循環させる
ので、熱運送媒体の運送の点ではロスが少なく、また、
蓄熱槽などを必要とせず、さらに、負荷があるときだけ
運転コストをかけて熱源機を稼動させられるので、小規
模であって運転が不定期な冷暖房に用いられる。また、
このクローズ回路方式によれば、冷房から暖房へ、また
は、暖房から冷房への切換えが容易にできる。

【０００４】オープン回路方式は、熱運送媒体を熱源機
と蓄熱槽の間で循環させて、蓄熱した熱運送媒体を一旦
蓄熱槽に貯溜し、この蓄熱槽から熱運送媒体を取り出し
て開放回路で負荷に循環させるものである。このオープ
ン回路方式では、負荷が無いときでも熱源機を稼動して
蓄熱することできる。例えばコストの安い深夜電力を最
大限に利用して熱源機を稼動し、蓄熱槽に蓄熱すること
ができる。また、負荷が無いまたは少ないときに蓄熱槽
に蓄熱しておけば、冷暖房装置としての一時的な最大能
力は熱源機の最大処理能力＋蓄熱槽の蓄熱量となり、熱
源機の最大処理能力を超えることができる。

【０００５】また、オープンクローズ回路方式は、予定
時間内の予定された負荷だけをクローズゾーンとして上
記のクローズ回路方式で冷暖房を行ない、それ以外の負
荷をオープンゾーンとして上記のオープン回路方式で冷
暖房を行なうものである。この場合、熱源機は、クロー
ズゾーンの冷暖房中はこのクローズゾーンの負荷を処理
し、クローズゾーンの負荷が無いとき（予定時間外）に
蓄熱槽の熱運送媒体を処理して蓄熱を行ない、オープン
ゾーンの負荷が発生したときに蓄熱槽から熱運送媒体を
送るようにしたものである。すなわち、クローズ回路方
式における熱源機の不使用時を利用してオープン回路方
式の蓄熱槽に蓄熱をするものである。

【０００６】このオープンクローズ回路方式は、クロー
ズゾーンにおいては、クローズ回路方式であるので熱運
送媒体の運送のロスが少ないという利点を有し、また、
オープンゾーンにおいては、コストの安い深夜電力を利
用できるという利点を有し、冷暖房装置全体では、熱源
機が休止している時間がクローズ回路方式より少なく熱
源機を効率よく稼動できるという利点を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする問題点】クローズ回路方式で
は、冷暖房装置としての最大能力は熱源機の最大処理能
力を超えることができず、負荷が大きければそれだけ大
型の熱源機を必要とし、予定以上の負荷が生じた場合に
は対応できないという問題点があった。また、負荷が無
いときは熱源機を稼動しないので、熱源機の稼動率が悪
いという問題点があった。

【０００８】オープン回路方式では、上述のようにコス
トの安い深夜電力により熱源機を稼動して蓄熱槽に蓄熱
した熱運送媒体を貯溜することができるが、その反面、
熱源機から負荷までの間に蓄熱槽を経なければならない
ので、熱運送媒体の循環経路が長くなり、また、蓄熱槽
での貯溜によるロスなど、熱運送のコストが増加すると
いう問題点があった。また、蓄熱槽には、冷房または暖
房のいずれか一方を目的とした蓄熱しかできないため、
近い時間内（例えば１日内）での冷房と暖房の切換えが
難しいという問題点があった。

【０００９】オープンクローズ回路方式は、クローズ回
路方式の利点を大規模な冷暖房装置に取り入れることが
でき、オープン回路方式やクローズ回路方式のみでの冷
暖房に比べて双方の利点を有するが、オープンゾーンで
は熱運送媒体の運送コストの増加や近い時間内での冷房
と暖房の切換ができないというオープン回路方式の問題
点や、クローズゾーンでは予定時間外は蓄熱槽への蓄熱
が必要になるため冷暖房ができないという問題点があっ
た。本発明は、オープン回路方式とクローズ回路方式の
それぞれの利点を保った上で、上述のような欠点のない
水蓄熱式冷暖房装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような問
題点を解決するためになされたもので、ブリッジ状に制
御弁を配置した制御弁回路を水蓄熱槽と熱源機との間に
設け、空調機を前記熱源機と並列に接続して設けてなる
ものである。

【００１１】

【作用】制御弁回路を切り換えることにより、クローズ
回路方式による冷暖房運転、オープン回路方式による冷
暖房運転、クローズ回路方式とオープン回路方式を併用
した冷房運転を適宣切換えて運転する。

【００１２】

【実施例】つぎに、本発明による水蓄熱式冷暖房装置の
一実施例を図１ないし図６に基づいて説明する。図１
は、本発明による水蓄熱式冷暖房装置の実施例としての
基本構成を示すブロック図で、（３）は熱運送媒体であ
る水を冷却あるいは加熱する熱源機であり、この熱源機
（３）を稼動するときに動作するポンプ（７）が内蔵さ
れている。この熱源機（３）と負荷である空調機（４）
は並列にが接続されており、これら熱源機（３）と空調
機（４）は配管（2₁)を介して蓄熱槽（１）の高温側
に、配管(2₂）を介して低温側に接続されている。

【００１３】前記空調機（４）には、１台または複数台
（図１では３台）の端末のファンコイルユニット（4₁）
…が設けられ、それぞれのファンコイルユニット（4₁）
の低温側配管（2₂）側には運転制御弁（６）…が設けら
れている。前記熱源機（３）および空調機（４）と、蓄
熱槽（１）との間には制御弁回路（５）が設けられてい
る。

【００１４】前記制御弁回路（５）は、高温側の配管
（2₁）と低温側の配管（2₂）を連結するように蓄熱槽
（１）側と空調機（４）側の２本の配管（2₃)(2₄）が設
けられている。蓄熱槽側の配管（2₃）と空調機側の配管
（2₄）との間であって高温側の配管（2₁）上に第１制御
弁（5₁）が設けられ、前記２本の配管（2₃)(2₄）上であ
って高温側の配管（2₁）側に配置されて２個で１組とな
る第２制御弁（5₂）が設けられ、前記２本の配管（2₃)
(2₄）上であって低温側の配管（2₂）側に配置されて２
個で１組となる第３制御弁（5₂）が設けられている。

【００１５】さらに、蓄熱槽側の配管（2₃）と空調機側
の配管（2₄）との間であって低温側の配管（2₂）上に第
４制御弁（5₄）が設けられ、前記第２制御弁（5₂）と第
３制御弁（5₃）の間であって前記２本の配管（2₃)(2₄）
の間にポンプ（5₅）が設けられている。

【００１６】つぎに上述の構成における水蓄熱式冷暖房
装置の運転について説明する。まず、深夜など、空調機
（４）の負荷がないときに行なわれる蓄熱運転について
説明する。蓄熱運転を行なうときは、図２に示すよう
に、第１制御弁（5₁）はバイパス弁制御、第２制御弁
（5₂）は開放、第３制御弁（5₃）は閉止、第４制御弁
（5₄）は落下弁制御、空調機（４）の運転制御弁（６）
…は閉止する。この状態でポンプ（７）（5₅）と熱源機
（３）を稼動すると、蓄熱槽（１）の高温側から熱源機
（３）へ水が供給され、この水が冷却されて蓄熱槽
（１）の低温側へ戻されて冷水が貯溜され蓄熱される。

【００１７】つぎに、早朝や夜間など、空調機（４）の
負荷が低いときに行なわれる低負荷運転について説明す
る。低負荷運転には、熱源機（３）を稼動する方法と稼
動しない方法との２種類の方法がある。熱源機（３）を
稼動して低負荷運転を行なうときは、図３に示すよう
に、第１制御弁（5₁）はバイパス弁制御、第２制御弁
（5₂）は開放、第３制御弁（5₃）は閉止、第４制御弁
（5₄）はバイパス弁制御、空調機（４）の運転制御弁
（６）…は運転するファンコイルユニット（4₁）に合わ
せて開閉する。

【００１８】この状態でポンプ（７）（5₅）と熱源機
（３）を稼動すると、熱源機（３）で冷却された水の一
部は空調機（４）のファンコイルユニット（4₁）に直接
供給されて冷房が実施され、空調機（４）から排出され
た水が熱源機（３）に還元されて循環するとともに、冷
房に不用な分の冷水が蓄熱槽（１）の低温側に送られて
蓄熱される。この蓄熱槽（１）の低温側に送られる冷水
に相当した量の水が蓄熱槽（１）の高温側から熱源機
（３）に供給されて冷房運転と蓄熱運転が並行して行な
われる。

【００１９】熱源機（３）を稼動しないで低負荷運転を
行なうときは、図４に示すように、第１制御弁（5₁）は
落下弁制御、第２制御弁（5₂）は閉止、第３制御弁
（5₃）は開放、第４制御弁（5₄）はバイパス弁制御、空
調機（４）の運転制御弁（６）…は運転するファンコイ
ルユニット（4₁）に合わせて開閉する。この状態でポン
プ（5₅）を稼動すると、蓄熱槽（１）の低温側から空調
機（４）のファンコイルユニット（4₁）に冷水が供給さ
れて冷房が実施され、空調機（４）から排出された帰還
水は蓄熱槽（１）の高温側に戻される。

【００２０】つぎに、盛夏の昼間など、空調機（４）の
負荷が高いときに行なわれる高負荷運転について説明す
る。高負荷運転を行なうときは、図５に示すように、第
１制御弁（5₁）は落下弁制御、第２制御弁（5₂）は閉
止、第３制御弁（5₃）は開放、第４制御弁（5₄）はバイ
パス弁制御、空調機（４）の運転制御弁（６）…は運転
するファンコイルユニット（4₁）に合わせて開閉する。

【００２１】この状態でポンプ（７）（5₅）と熱源機
（３）を稼動すると、熱源機（３）で冷却された水が空
調機（４）のファンコイルユニット（4₁）に直接供給さ
れるとともに、蓄熱槽（１）の低温側からも冷水が空調
機（４）のファンコイルユニット（4₁）に供給されて高
負荷の冷房が実施され、空調機（４）から排出された水
は、熱源機（３）の処理水量分が熱源機（３）に戻って
循環し、蓄熱槽（１）の低温側から供給された冷水の量
に相当する分が帰還水となって蓄熱槽（１）の高温側に
戻される。

【００２２】つぎに、蓄熱槽（１）に蓄熱されていない
ときや蓄熱量が少ないときなど、熱源機（３）で水を冷
却しながら、この冷水だけで冷房を行なうクローズ方式
による運転について説明する。密閉運転を行なうとき
は、図６に示すように、第１ないし４制御弁（5₁)〜
(5₄）はすべて閉止し、運転制御弁（６）は運転するフ
ァンコイルユニット（4₁）に合わせて開閉する。空調機
（４）と熱源機（３）とポンプ（７）を稼動すると、熱
源機（３）で冷却された冷水が空調機（４）のファンコ
イルユニット（4₁）に直接供給され、空調機（４）から
排出される水が熱源機（３）に還元されて循環し、クロ
ーズ方式による冷房運転が実施される。

【００２３】以上の実施例では、水蓄熱槽（１）に冷水
を貯溜することにより蓄熱して、冷房を実施する場合に
ついて説明したが、水蓄熱槽（１）の高温側と低温側と
を逆に配置し、熱源機（３）で水を加熱するようにすれ
ば暖房を実施できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、制
御弁回路を適宣切り換えることにより、クローズ回路方
式による冷暖房運転、オープン回路方式による冷暖房運
転、クローズ回路方式およびオープン回路方式を併用し
た冷暖房運転を選択して運転することができるので、季
節の変化になどにより最も効率のよい冷暖房を実施する
ことができ、近い時間内で冷房から暖房へ、またはその
逆の必要が生じたときには、クローズ回路方式を用いる
ことできわめて容易に切り換えることができるという効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水蓄熱式冷暖房装置の基本構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の冷暖房装置の蓄熱運転を説明する略図で
ある。

【図３】図１の冷暖房装置の熱源機稼動による低負荷運
転を説明する略図である。

【図４】図１の冷暖房装置の熱源機非稼動による低負荷
運転を説明する略図である。

【図５】図１の冷暖房装置の高負荷運転を説明する略図
である。

【図６】図１の冷暖房装置の密閉運転を説明する略図で
ある。

【図７】オープン回路方式による蓄熱式冷暖房装置の従
来例を示すブロック図である。

【図８】クローズ回路方式による冷暖房装置の従来例を
示すブロック図である。

【符号の説明】

（１）…水蓄熱槽、（2₁)〜(2₄）…配管、（３）…熱源
機、（４）…空調機、（4₁）…ファンコイルユニット、
（５）…制御弁回路、（5₁)〜(5₄）…第１〜第４制御
弁、（5₅）…ポンプ、（６）…ファンコイルユニットの
運転制御弁、（７）…熱源機内のポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブリッジ状に制御弁を配置した制御弁回路
   を水蓄熱槽と熱源機との間に設け、空調機を前記熱源機
   と並列に接続して設けたことを特徴とする水蓄熱式冷暖
   房装置。
2. 【請求項２】制御弁回路は、蓄熱槽の高温側と空調機の
   高温側を接続する高温側配管上に設けられた第１制御弁
   と、蓄熱槽の低温側と空調機の低温側を接続する低温側
   配管上に設けられた第４制御弁と、前記第１制御弁およ
   び第４制御弁の蓄熱槽側と空調機側に設けられ、前記高
   温側配管と低温側配管を連結する２本の配管を設け、こ
   の２本の配管上の高温側に１個づつ配置されて２個で１
   組となる第２制御弁と、前記２本の配管上の低温側に１
   個づつ配置されて２個で１組となる第３制御弁と、前記
   第２制御弁と第３制御弁の間であって前記２本の配管を
   接続し、蓄熱槽側の配管から空調機側の配管にだけ熱運
   送媒体である水を通過させるように設けられた逆止弁と
   からなることを特徴とする請求項１記載の水蓄熱式冷暖
   房装置。