JPH0792295B2 - 蓄冷熱装置 - Google Patents

蓄冷熱装置

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JPH0792295B2
JPH0792295B2 JP61060565A JP6056586A JPH0792295B2 JP H0792295 B2 JPH0792295 B2 JP H0792295B2 JP 61060565 A JP61060565 A JP 61060565A JP 6056586 A JP6056586 A JP 6056586A JP H0792295 B2 JPH0792295 B2 JP H0792295B2
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JP
Japan
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heat exchanger
heat
refrigerant
chamber
valve
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JP61060565A
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滋郎 杉本
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Hitachi Ltd
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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大気温度より高温レベルおよび低温レベルの
熱エネルギを蓄積しておき、必要なときにこれらを取り
出して冷房用や暖房用あるいは加熱用の熱源等に利用す
る蓄冷熱装置に関する。
〔従来の技術〕 たとえば特開昭53−47050号公報に記載されているよう
に圧縮式冷凍機を運転して得られる高温冷媒蒸気によ
り、蓄熱材を加熱して蓄熱することが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来提案されているシステムでは、高温の加熱源を提供
するシステムと濃縮を行なう蓄熱システムと低温の冷却
源を提供するシステムと、さらに蓄積されたエネルギを
回収する過程では外部の冷却源(あるいは加熱源)を提
供するシステムが別別に構成されており、複雑で大がか
りな設備となるだけでなく全体としての熱利用の効果も
小さいものとなつている。
本発明の目的は吸収液の濃縮によつてエネルギを蓄積す
るシステムの加熱源と冷却源圧縮式冷凍サイクルの凝縮
器と蒸発器を用い、また蓄積システムと冷凍サイクルを
1体化してコンパクトで、放熱損失が少ない効率の高い
蓄冷熱装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、吸収液を濃縮して吸収能力を高くし、前記
吸収液と冷媒との混合液を稀薄にして蒸発能力を高めて
熱エネルギを蓄積する蓄冷熱装置において、内部に前記
冷媒、吸収剤または混合液を収納する密閉容器状の第1
および第2の部屋と、これらの第1および第2の部屋同
士を連絡する蒸気通路と、前記第1の部屋内に設置され
た第1熱交換器および第1熱交換コイルと、前記第2の
部屋内に設置された第2熱交換器および第2熱交換コイ
ルと、前記第1熱交換コイルの入口側および前記第2熱
交換器の出口側に連絡された圧縮機と、前記第1熱交換
器の出口側と前記第2熱交換器の入口側に連絡された第
3熱交換器と、前記第1および第2の部屋にそれぞれ設
置された第1もしくは第2散布装置と、前記第3熱交換
器と第1熱交換器の出口側、または前記第3熱交換器と
第2熱交換器の入口側にある開閉弁と、前記圧縮機と前
記第1熱交換器および第2熱交換器の間にあって圧縮機
を出た冷媒ガスが前記第1熱交換器もしくは第2熱交換
器に流入するように切換える切換弁と、前記第2熱交換
器の入口側および出口側とを連絡する配管に介在する開
閉弁とを備え、前記切換弁を切換えることによって第1
熱交換コイルから温水を取出し、第2熱交換コイルから
冷水を取出すように構成する、ことによって達成され
る。
〔作用〕
第1熱交換器および第2熱交換器のうち、第1の熱交換
器に圧縮機で圧縮した冷媒ガスを循環させた場合、第2
の熱交換器に前記第1の熱交換器を出た後の冷媒ガスを
液化してできた冷媒液を弁で膨張させ減圧して冷却した
後に循環させて冷却媒体とし、前記第1の熱交換器のあ
る第1の部屋で吸収液と冷媒との混合液が加熱されて冷
媒蒸気を発生する。冷媒蒸気の発生によって混合液は濃
縮されて吸収液の濃度が高められ吸収液の吸収能力を更
に高める。又第2の熱交換器のある第2の部屋には前記
第1の部屋で発生した冷媒蒸気が蒸気通路を通って侵入
し、この侵入した冷媒蒸気は前記第2の熱交換器を循環
する冷却媒体によって冷却されて液化し、この液化した
冷媒によって第2の部屋の冷媒濃度が稀薄になり蒸発能
力を更に高める。このようにして熱エネルギを蓄積す
る。蓄冷熱を取り出すときは、第1熱交換コイルへ濃く
なった吸収液を第1散布装置により散布することによっ
て第1熱交換コイルから暖房用温水を取り出し、第2熱
交換コイルへ薄くなった冷媒液を第2散布装置により散
布することによって第2熱交換コイルから冷房用冷水を
取り出す。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例を第1図〜第3図により説明す
る。
第1図は、この発明の第1実施例の系統図である。圧縮
式冷凍サイクルは、ターボ形,スクリユー形,往復形の
圧縮機1、この圧縮機1に結合され圧縮機1のロータを
駆動する駆動機2、前記圧縮機1のガス出入口1i,1oに
連絡された四方切換え弁3、この四方切換え弁3に連絡
された第1熱交換器4および第2熱交換器5、これら第
1と第2の熱交換器4,5間に設置された第3熱交換器の
空冷熱交換器6、これら圧縮機1,四方切換弁3,第1及び
第2熱交換器4,5および空冷熱交換器6を互いに作動的
に連絡する配管7,8,9,10,11,12,13,14,15,16、配管9,1
0,12,13,15,16の途中に介在された弁17,18,19,20,21,22
とから構成されている。
前記第1,第2熱交換器4,5は、密閉状の容器23に納めら
れている。この密閉容器23は、第1,第2の部屋23A,23B
に断熱壁24によつて区画され、内部には、吸収液と冷媒
液たとえば臭化リチウムと水、エチレングルコールとフ
レオンの混合液(以下単に混合液という)が注入されて
いる。区画壁24の上方側には、両室23Aと23Bとを連絡す
る開口25が形成されている。開口25には必要に応じ冷媒
蒸気中の液滴を分離するためのエリミネータなどの気液
分離素子を配置する。
第1の部屋23A,第2の部屋23Bには、その上方部に第1,
第2熱交換コイル26,27が設置され、また、底部に吸込
管を連絡したポンプ28,29、熱交換コイル26,27の上部に
設置した散布ヘッダ30,31、ポンプ28,29の吐出側と散布
ヘッダ30,31とを連絡する配管32,33とからなり第1,第2
の散布装置34,35が設置されている。
次に動作を説明する。
蓄冷・熱運転: 弁17,18,19,20を開(弁18または弁19を小開として膨脹
弁として機能させる)、弁22,21を閉、四方切換弁3の
連通方向が矢印Aとなる(第1図に図示の状態)ように
する。また、第1の部屋23Aには混合液が注入されてい
る。
圧縮機1による圧縮によつて冷媒ガス(一般にはフロン
系)は高温高圧となり、配管8,四方切換弁3,配管9,弁17
を経て第1熱交換器4に流れ、ここを流れる間に混合液
を加熱し、混合液から冷媒を蒸発させ、混合液の吸収液
濃度を高くする。混合液を加熱した結果第1熱交換器4
の冷媒は液化し、配管10,弁18,空冷熱交換器6,配管11,
配管12,弁19を経由し、弁18または弁19にて減圧されて
第2熱交換器5に流入する。この冷媒液は、第2熱交換
器5内で周囲(第2の部屋23B)から蒸発潜熱を奪つて
蒸発し、第1の部屋23Aで蒸発し開口25を通つて流れ込
んでくる第2の部屋23B内の冷媒蒸気を液化させ部屋23B
の底部に溜まる。第2熱交換器5内で蒸発した冷媒ガス
は、配管13,弁20,配管14,四方切換弁3,配管7を経由し
て圧縮機1に戻り、再び圧縮機1で圧縮される。上述の
動作を継続する間に、第1の部屋23A内の混合液は濃縮
され、吸収液濃度がより高くなり、第2の部屋23Bに
は、第1の部屋23Aで蒸発させられた冷媒蒸気を凝縮さ
せた冷媒液が溜まる。これによつて、第1の部屋23A内
の混合液は濃縮されて吸収能力が大きくなり、これに冷
媒蒸気を吸収させれば吸収熱を発生する状態、言い換え
れば、蓄熱していることになる。また、第2の部屋23B
の冷媒液は、液の状態にあるから蒸発する能力を有して
おり、そのため、蒸発の際の蒸発潜熱に相当する冷力を
貯え、蓄冷していることになる。
尚、この蓄冷熱運転時、第1散布装置34,空冷熱交換器
6は動作させてもよい。
この蓄冷熱運転の過程において、第1の部屋4と第2の
部屋5とが熱的に平衡状態にあるためには圧縮機1で発
生する動力を熱量に変換した分だけ、外部から冷却する
必要がある。これを空冷熱交換器6で冷却する。このと
き外気温が十分低いときは、第2熱交換器5で発生する
冷却力に加えて、空冷熱交換器6による冷却を加算する
のが、サイクル効率上有利であり、また外気温が高いと
きは空冷熱交換器6の冷却力は第1熱交換器4に加え
て、圧縮機式冷凍サイクルの凝縮器として作用しなけれ
ばならない。この両者を切換えるには、外気温が十分低
く、第2熱交換器5の動作レベルに冷媒を冷却しうると
きは弁18を膨脹弁として作動する程度の小さい開度と
し、弁19を完全に開くようにする。また外気温が高いと
きには弁18を完全に開き、第1熱交換器4と合せて空冷
熱交換器6が凝縮器として作動するようにし、弁19を小
さい開度とし、膨脹弁として作動させる。
さらに、弁18を小開、弁21を開、弁19,20を閉とし、第
2熱交換器5を休止させ空冷熱交換器6を蒸発器として
動作させ、大気中の熱を低温熱源とすることもできる。
蓄冷・熱取出し運転: 前述の運転にて行つた蓄冷熱を取出す場合、第1,第2散
布装置34,35を運転し、第1,第2熱交換コイル26,27に熱
媒体を循環させる。このとき圧縮機は停止しておく。も
し蓄冷・熱だけでは熱量が不足するような場合には、圧
縮機を運転しながら蓄冷熱を取出すようにすることもで
きる。
第2の部屋23Bの冷媒液は、ポンプ29によつて散布ヘツ
ダ31から第2熱交換コイル27に散布され、蒸発する。冷
媒が蒸発する際、熱交換コイル27内を流れる熱媒体から
蒸発潜熱を奪い、熱媒体を冷やす。これによつて冷力が
取出される。第2の部屋23Bで蒸発した冷媒蒸気は、開
口25を通つて第1の部屋23Aに流れ込む。
また、第1の部屋23A内の吸収液濃度の高い混合液は、
ポンプ28によつて散布ヘツダ30から第1熱交換コイル26
に散布され、第2の部屋23Bで蒸発した冷媒蒸気を吸収
する。第1熱交換コイル26内を通る熱媒体は吸収の際に
発生する吸収熱によつて加熱され、温度が上昇する。こ
れによつて蓄熱された熱が取出される。
また蓄積された濃度エネルギを更に有効に使用するた
め、前記の方法に加えて次のような構成によつて運転す
ることもできる。前記の方法では濃縮によつて蓄えたエ
ネルギを、冷媒蒸気を吸収液が吸収し、濃度が低下する
形で取りだしていくものであるが混合液の吸収液濃度が
所定値以下に低下すると第1,第2熱交換コイル26,27間
に必要な温度の差を生じることができなくなる。このと
きは、冷却力を必要とする過程では弁17,21を開,四方
切換弁3を矢印Bとして、弁18を小開とし、それ以外の
弁19,20,22を閉とする。そうすると第1熱交換器4を冷
却して蒸発した冷媒は圧縮機1に吸いこまれ、圧縮され
た後四方切換え弁3、配管14,15,11を経て空冷熱交換器
6によつて外気で冷却されて凝縮する。弁18は膨脹弁に
なる程度ですこし開かれている。第1の部屋23Aでは混
合液を散布しているので、混合液が冷却されながら第2
の部屋23Bで蒸発した冷媒蒸気を吸収する。
これにより、第2の部屋23Bでは継続して冷媒蒸気が発
生し、冷却能力を出し続けることができる。
第2図は、本発明の第1実施例の変形例であり、異なる
ところにつき説明する。
配管14の途中に、熱媒体熱交換器36を設置したものであ
る。
四方切換弁3が矢印Aの状態であると、熱媒体熱交換器
36は、蒸発器として働き、この熱交換器36を循環する熱
媒体を冷却し、四方切換弁3が矢印Bの状態であると、
この熱交換器36は加熱器として働く。尚、この熱媒体熱
交換器36における熱媒体の循環を停止すれば、熱媒体と
圧縮機の冷媒との間の熱交換が行なわれないようにする
ことができる。
第3図は、本発明の第2実施例であり、第1実施例と異
なるところにつき説明する。この実施例は、第1,第2の
部屋23A,23Bに溜められている液(混合液,冷媒液)を
互いに入れ換えるためのものである。
第1,第2の部屋23A,23Bと配管37,38,39,40で連絡された
2つの容器41,42、配管37,38の間に介在された四方切換
弁43、配管39,40の間に介在された四方切換弁44,ポンプ
45,46を設けたものである。
前述のように、一方たとえば第1の部屋23Aで混合液を
濃縮して蓄熱し第2の部屋23Bに冷媒液を溜めて蓄冷し
た後、両四方切換弁43,44を切換操作しポンプ45,46によ
つて濃縮混合液と冷媒液を両部屋23A,23B間で入れ換え
ることによって、第1熱交換コイルから冷水を取出して
第2熱交換コイルから温水を取出すことができるほか、
蓄冷熱運転後濃縮混合液,冷媒液を容器41,42に別々に
収納しておき、蓄冷熱を取出すまでの貯蔵容器として利
用することができる。この場合、両容器41,42間は遮断
状態に維持できるから、冷媒液が自然に蒸発し、混合液
に吸収されるのを防ぐことができ、蓄冷熱が失なわれる
のを最小限に押えることができる。
上記の各実施例によれば次の効果がある。
(1).加熱源と冷却源とを自臓しており、コンパク
ト,シンプルである。
(2).蓄積エネルギを、蓄熱系と、圧縮機式冷凍サイ
クルを直列にして取りだすことにより、きわめて薄い濃
度まで取り出すことができ、混合液の体積当り、蓄積エ
ネルギを大幅に大きくできる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、コンパクトで放熱損失の
少ない蓄冷熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の系統図、第2図は、変形
例の要部を示す系統図、第3図は、本発明の第2実施例
の系統図である。 1……圧縮機、3,43,44……四方切換弁、4,5……第1,第
2熱交換器、6……空冷熱交換器、7,8,9,10,11,12,13,
14,15,16,32,33,39,40……配管、17,18,19,20,21,22…
…弁、23A,23B……第1,第2の部屋、24……区画壁、25
……開口、26,27……第1,第2の熱交換コイル、28,29,4
5,46……ポンプ、30,31……第1,第2散布ヘツダ、34,35
……第1,第2散布装置、36……熱媒体熱交換器、41,42
……容器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸収液を濃縮して吸収能力を高くし、前記
    吸収液と冷媒との混合液を稀薄にして蒸発能力を高めて
    熱エネルギを蓄積する蓄冷熱装置において、内部に前記
    冷媒、吸収剤または混合液を収納する密閉容器状の第1
    および第2の部屋と、これらの第1および第2の部屋同
    士を連絡する蒸気通路と、前記第1の部屋内に設置され
    た第1熱交換器および第1熱交換コイルと、前記第2の
    部屋内に設置された第2熱交換器および第2熱交換コイ
    ルと、前記第1熱交換器の入口側および前記第2熱交換
    器の出口側に連絡された圧縮機と、前記第1熱交換器の
    出口側と前記第2熱交換器の入口側に連絡された第3熱
    交換器と、前記第1および第2の部屋にそれぞれ設置さ
    れた第1もしくは第2散布装置と、前記第3熱交換器と
    第1熱交換器の出口側、または前記第3熱交換器と第2
    熱交換器の入口側にある開閉弁と、前記圧縮機と前記第
    1熱交換器および第2熱交換器の間にあって圧縮機を出
    た冷媒ガスが前記第1熱交換器もしくは第2熱交換器に
    流入するように切換える切換弁と、前記第2熱交換器の
    入口側および出口側とを連絡する配管に介在する開閉弁
    とを備え、前記切換弁を切換えることによって第1熱交
    換コイルから温水を取出し、第2熱交換コイルから冷水
    を取出すように構成したことを特徴とする蓄冷熱装置。
JP61060565A 1986-03-20 1986-03-20 蓄冷熱装置 Expired - Lifetime JPH0792295B2 (ja)

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