JPH0820139B2 - 蓄熱式ヒートポンプ装置 - Google Patents

蓄熱式ヒートポンプ装置

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JPH0820139B2
JPH0820139B2 JP63226515A JP22651588A JPH0820139B2 JP H0820139 B2 JPH0820139 B2 JP H0820139B2 JP 63226515 A JP63226515 A JP 63226515A JP 22651588 A JP22651588 A JP 22651588A JP H0820139 B2 JPH0820139 B2 JP H0820139B2
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refrigerant circulation
heat
refrigerant
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heat exchanger
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英雅 生越
晴仁 岡本
良平 岩谷
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蓄熱式ヒートポンプ装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 冷暖房を行うための熱源装置として、室内熱交換器に
冷媒を使用するヒートポンプ(直膨方式)があり、乾式
方式と液ポンプ方式とが知られている。
乾式方式は添付図面の第8図に示されるごとくの構成
のもとで行われる冷媒サイクルである。すなわち、圧縮
機51で冷媒(通常フロンが用いられる)ガスが圧縮さ
れ、高温・高圧となった冷媒ガスは室外熱交換器52で凝
縮され、液となって高圧受液器53に溜められる。その液
は膨張弁54で減圧された後室内熱交換機55に送られ、冷
媒が蒸発する際に周囲より吸収する熱で室内を冷房す
る。室内熱交換器55から出た冷媒ガスは再び圧縮機51に
吸い込まれ圧縮され、上記のごとくのサイクルを繰り返
す。
次に、液ポンプ方式は第9図に示されるごとくの構成
のもとに行われる冷媒サイクルである。すなわち、圧縮
機51で圧縮された冷媒ガスが、室外熱交換器52で凝縮
し、高圧受液器53に溜められ、その液は膨張弁54で減圧
され、低圧受液器56に送られる。低圧・低温となった冷
媒液は液ポンプ57で室内熱交換器55に送られ一部ガス化
して、低圧受液器56に戻ってくる。低圧受液器56内の冷
媒ガスは再び圧縮機51に吸い込まれ、圧縮され、上記の
くごとくのサイクルを繰り返す。
かかる形式のヒートポンプでは、空調負荷が大きく変
動する場合には、最大負荷に対応できる大容量の装置を
備えねばならなくなる。そこで、一日当たりの空調負荷
の変動が大きい場合、負荷のないとき(通常は夜間)に
蓄熱し、それを負荷のあるとき(通常は昼間)に消費す
るという第10図のごとくの構成の蓄熱式のヒートポンプ
がある。これは、負荷によらず一定のヒートポンプ運転
をすることができるので経済的であるという特徴があ
る。蓄熱の方法は、蓄熱槽60を設け負荷のないときにヒ
ートポンプにて、蓄熱槽内の水を冷却し、冷水または氷
をつくって溜める。それを、負荷のあるときに、蓄熱槽
60から直接冷水を取り出してポンプ62で室内熱交換器55
へ送り室内を冷房する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述のごとくの蓄熱式ヒートポンプでは、蓄熱槽から
室内熱交換器まで水ポンプ、水配管が必要となるという
問題がある。すなわち、従来の蓄熱式ヒートポンプで
は、蓄熱の取り出し方法・手段として水を用いているた
め、第8図、第9図に示したようなヒートポンプエアコ
ンの場合のように室内熱交換器が冷媒を用いているもの
については、蓄熱式にすることができない。もしもこれ
を、蓄熱利用をするならば、室内熱交換器に水使用のも
のを1台追加し、さらに水配管をする必要がある。
本発明は、かかる問題を解決して、室内熱交換器に冷
媒を使用するものを取りつけてあるヒートポンプ装置に
蓄熱機能を付加させて安価で高い負荷容量のものを提供
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば上記目的は、 冷媒の循環路を形成する第一冷媒循環路及び第ニ冷媒
循環管路を水等の伝熱液が収容された蓄熱槽にそれぞれ
貫通せしめ、 上記第一冷媒循環管路に圧縮機、室外熱交換器、受液
器、膨張弁を接続し、 第二冷媒循環管路には、室内熱換器との間に受液器と
冷媒ポンプを接続した、 こととする蓄熱式ヒートポンプ装置において、 第一冷媒循環管路には蓄熱槽の下流側に分岐管が接続さ
れ、 該分岐管が切換弁及び膨張弁を経て室内熱交換器の入口
側に接続され該室内熱交換器の出口側が圧縮機の入口側
にて第一冷媒循環管に合流して接続され、 上記第一冷媒循環管には、蓄熱槽の出口部分と、圧縮機
の入口部分を結ぶ範囲に切換弁を、そして膨張弁の前後
を結ぶ並列管路にバイパス弁を備えていることにより達
成される。
〔作用〕
かかる本発明によれば、第一冷媒循環管路内の冷媒は
膨張弁で減圧された後、蓄熱槽内の水を冷却し、ガス化
されて圧縮機にもどる。
一方、第二冷媒循環管路内の冷媒は、蓄熱槽内の冷却
された水によって冷却され、受液器を経て冷媒ポンプに
よって室内熱交換器へと送られてそこで熱交換、すなわ
ち室内を冷房する。かくして、室内熱交換器での空調負
荷がないときには、その間に、第一冷媒循環管路によっ
て蓄熱槽内の水等が十分に冷却され、空調負荷があると
きには、その冷熱によって室内を冷房することとなり、
第一冷媒循環管路における冷却能力は差ほど高くなくと
もよい。
また、上記第一冷媒循環管路に分岐管を設けて、切換
えによって室内熱交換を通るようになっているので、第
一冷媒循環管路あるいは第二冷媒循環管路のいづれかで
選択的に室内冷房を行うこともできる。
さらに、この場合、第一及び第二冷媒循環管路の分岐
管の室内熱交換器への接続部分を合流した共通管とすれ
ば管路はより簡単化される。
〔実施例〕
以下、添付の図面の第1図ないし第7図にもとづいて
本発明の実施例を説明する。
第1図に示される本発明の第一実施例において、1は
第一冷媒循環管路であり、圧縮機2、室外熱交換器3、
高圧受液器4、膨張弁5を経て蓄熱槽6に達している。
蓄熱槽6内には蓄熱媒体としての水が収容されており、
上記第一冷媒循環管路1は該蓄熱槽6を貫通していて、
その部分は水との間で十分なる熱の授受がなされるよう
に伝熱部7を有している。上記第一冷媒循環管路1は蓄
熱槽6を貫通した後、切換弁8を経た後、再び圧縮機2
に帰還するループを形成している。
上記第一冷媒循環管路1には、蓄熱槽6の出口部分に
おいて分岐管9が接続されており、該分岐管9は切換弁
10及び膨張弁11を経て室内熱交換器12に至り、しかる後
圧縮機2の入口側で第一冷媒循環管路1に合流するよう
に接続されている。かくして、冷媒は第一冷媒循環管路
1のみのあるいは分岐管9に到る経路のいづれか選択的
に流れることとなる。また、これに合わせて、第一冷媒
循環管路1の膨張弁5の前後にてバイパスを形成する弁
13が並列に配されていて、その流路を選択可能としてい
る。
次に、上記蓄熱槽6には第二冷媒循環管路21が貫通し
ており、そこに第一冷媒循環管路1と同様に伝熱部22を
有している。この第二冷媒循環管路21は受液器23そして
冷媒ポンプ24を経て室内熱交換器12に至っており、ここ
から再び蓄熱槽6の入口部に戻る循環路を形成してい
る。上記第二冷媒循環管路21の室内熱交換器12との接続
部分は上記第一冷媒循環管路の分岐管9と合流してい
る。
かかる本実施例装置にあって、室内の冷房は次のよう
にしてなされる。
〔A〕空調負荷のない場合 空調負荷のないときには、圧縮機2で高温・高圧とな
って冷媒ガスは室外熱交換器3にて凝縮された後高圧受
液器4に溜められる。この液は、蓄熱用の膨張弁5にて
減圧されたのち蓄熱槽6内の伝熱部7に送られ、冷媒が
蒸発するときの熱で蓄熱槽6内の水を冷却し、冷水ある
いは氷をつくる。そしてガス化した冷媒ガスは切換弁8
を通り再び圧縮機に戻る。かくして、蓄熱槽6内の水は
次第に低温となってゆく。
〔B〕空調負荷のある場合 空調負荷のあるときには、蓄熱槽6内に配された第二
冷媒循環管路の伝熱部(冷媒熱交換器)22にて、凝縮さ
れた冷媒液は、受液器23を通り、冷媒ポンプ24によって
室内熱交換機12に送られ、冷媒が蒸発するときの熱で室
内を冷房する。ガス化した冷媒ガスは再び伝熱部22に戻
り蓄熱槽6内の冷水あるいは氷によって凝縮・液化され
る。
また、上記第二冷媒循環管路21に依らず第一冷媒循環
管路1の経路に依って従来の装置と同様な形態で冷房を
行う場合には冷媒ポンプ24を停止し、弁13と切換弁10を
「開」するとともに切換弁8を「閉」とすればよい。す
なわち、圧縮機2にて高温・高圧になった冷媒ガスが室
外熱交換機3にて凝縮された液が高圧受液器4を経て膨
張弁バイパス用の弁13を通って蓄熱槽6内の伝熱部7に
至り、ここで冷媒液が過冷却された後、切換弁10を通
り、膨張弁11にて減圧され室内熱交換器12に送られる。
そして冷媒が蒸発することで室内を冷房し、冷媒ガスは
再び圧縮機2に戻る。
このように、室内熱交換器12には、冷媒ポンプ24によ
って蓄熱槽6内の冷熱を取り出して冷房する場合と、従
来通り圧縮機を運転することによって冷房する場合の二
通りで、冷房できることになる。
なお、本実施例では、破線で示すごとく室内熱交換器
と複数配設することも可能である。
上記の第一実施例における蓄熱槽6を第一及び第二冷
媒循環管路のそれぞれに別けて設けることも可能であ
る。すなわち、第2図の第二実施例のごとく第二冷媒循
環管路21明に他の熱交換器26を設け、蓄熱槽6で冷却さ
られた水を管路27にてポンプ25で上記他の熱交換器26に
移し、ここで第二冷媒循環管路21の伝熱部22Aにおける
冷媒を冷却するものである。
また、第3図に示される第三実施例のように、室内熱
交換器12で蓄熱による冷房と圧縮機運転による冷房を確
実に切換えて使いわけるために切換弁29を設けてもよ
い。そうすることにより第4図の第四実施例のように、
室内熱交換器12が複数台ある場合も切換弁29によって確
実に切換えて使いわけることができる。
次に、上述の第一及び第二冷媒循環管路を蓄熱槽の範
囲で互に共有する形態をとることもできる。例えば第5
図の第五実施例のごとく伝達部7を共有するように接続
して切換弁14,15での切換えによって、第一あるいは第
二冷媒循環管路を形成することができる。
さらに、冷媒ポンプによる冷房と圧縮機による冷房と
を同時に行わせることも、第6図の第六実施例により可
能である。第6図では第一冷媒循環管路側に蓄熱槽をバ
イパスするバイパス管路16を設け切換弁17にて切換えが
可能となっている。こうすることにより、同図における
太線で示されるごとく、伝達部を共有している形態であ
るにも拘らず、第一及び第二冷媒循環管路が別途同時に
形成される。
以上の実施例は冷房運転時のものであるが、暖房運転
においても同様である。第7図に示される第七実施例に
て暖房運転のフローを示す。本実施例の第一冷媒循環管
路30には、冷房時を示す第1図において第一冷媒循環管
路の伝達部よりも上流側に配された室外熱交換器受液器
そして膨張弁が伝達部31の下流側に配されている点で相
違する。さらに第一冷媒循環管路には分岐管39も接続せ
られている。第二冷媒循環管路40においても、冷媒ポン
プ41、受液器42に対する冷媒の流れは逆方向となってい
る。
かかる本実施例において、空調負荷のないときには、
第一冷媒循環管路30にて、圧縮機36で高圧・高温となっ
た冷媒ガスは蓄熱槽32内の伝熱部31を通り、凝縮すると
きの熱で蓄熱槽32内の水を加熱する。凝縮された冷媒液
は、高圧受液器33、膨張弁34を経て室外交換器35で冷媒
がガス化され再び圧縮機36へ戻る。
次に、空調負荷のあるときには、第二冷媒循環管路40
にて、蓄熱槽32内の伝熱部43でガス化した高温冷媒ガス
は室内熱交換器45に送られ、凝縮熱で室内を暖房する。
凝縮した液は冷媒ポンプ41にて伝熱部43へ送られる。一
方、分岐管39側にて暖房を行うときには弁37,38,39Aに
よって第一冷媒循環管路30の流れを分岐管39側に切り換
える。その場合、圧縮機36で高温高圧となった冷媒ガス
は室内熱交換機45に送られ凝縮した液は高圧受液器33を
経て室外熱交換機35でガス化され再び圧縮機36へ戻る。
このように、暖房運転においても冷媒ポンプを用いる
暖房と、圧縮機を運転する暖房の2通りを行うことがで
きる。
〔発明の効果〕
本発明は、以上のように、室内熱交換器に冷媒を用い
ているヒートポンプ系に蓄熱槽を設け、空調負荷のない
ときに蓄熱しておき、空調負荷のあるときに冷媒ポンプ
を用いて蓄熱した熱を室内熱交換器へ送ることとし、さ
らには従来と同様に圧縮器を運転して冷暖房できるよう
にも構成したので、以下のごとくの効果を得る 空調負荷のないとき(通常は夜間)に、空調負荷の
あるとき(通常昼間)の約半分の負荷に相当する熱を蓄
熱することで、圧縮機の容量が約半減でき、ひいては消
費電力を激減できる。
空調負荷のあるときでも、冷媒ポンプのみで空調が
できるので消費電力が少ない。
従来の蓄熱式ヒートポンプの場合には、水配管、水
ポンプが必要であったが、本発明によれば、これらは不
要となり装置が簡単化され安価にできる。
第一冷媒循環管路あるいは第二冷媒循環管路のいず
れかで選択的に室内冷房ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一実施例の構成を示す図、第2図は
第二実施例の要部の構成を示す図、第3図は第三実施例
の構成を示す図、第4図は第四実施例の構成を示す図、
第5図は第五実施例の構成を示す図、第6図は第六実施
例の構成を示す図、第7図は第七実施例の構成を示す
図、第8図、第9図そして第10図はいづれも従来の装置
の構成を示す図である。 1……第一冷媒循環管路 2;36……圧縮機 3;35……室外熱交換器 4;33……受液器 5,11;34……膨張弁 8,10;29;39A……切換弁 9……分岐管 12;45……室内熱交換器 16……バイパス管路 21;40……第二冷媒循環管路 23;42……受液器 24;41……冷媒ポンプ
フロントページの続き (72)発明者 岩谷 良平 東京都府中市美好町2丁目8番地の8 株 式会社岩谷冷凍機製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−280352(JP,A) 特開 昭55−23842(JP,A) 実開 昭58−119160(JP,U) 実開 昭49−22755(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒の循環路を形成する第1冷媒循環管路
    及び第二冷媒循環管路を水等の伝熱液が収容された蓄熱
    槽にそれぞれ貫通せしめ、 上記第一冷媒循環管路に圧縮機、室外熱交換器、受液
    器、膨張弁を接続し、第二冷媒循環管路には、室内熱交
    換器との間に受液器と冷媒ポンプを接続した、こととす
    る蓄熱式ヒートポンプ装置において、 第一冷媒循環管路には蓄熱槽の下流側に分岐管が接続さ
    れ、 該分岐管が切換弁及び膨張弁を経て室内熱交換器の入口
    側に接続され該室内熱交換器の出口側が圧縮機の入口側
    にて第一冷媒循環管に合流して接続され、 上記第一冷媒循環管には、蓄熱槽の出口部分と、圧縮機
    の入口部分を結ぶ範囲に切換弁を、そして膨張弁の前後
    を結ぶ並列管路にバイパス弁を備えていることを特徴と
    する蓄熱式ヒートポンプ装置。
  2. 【請求項2】第一冷媒循環管路に接続された分岐管と第
    二冷媒循環管路とは、室内熱交換器の入口側及び出口側
    でそれぞれ合流接続されていることとする請求項(1)
    に記載の蓄熱式ヒートポンプ装置。
  3. 【請求項3】第一冷媒循環管路は、切換えにより蓄熱槽
    をバイパスし膨張弁が接続されたバイパス管路を有して
    いることとする請求項(1)に記載の蓄熱式ヒートポン
    プ装置。
JP63226515A 1988-09-12 1988-09-12 蓄熱式ヒートポンプ装置 Expired - Lifetime JPH0820139B2 (ja)

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