JPS601542B2

JPS601542B2 - 吸収式蓄熱冷暖房装置

Info

Publication number: JPS601542B2
Application number: JP5786577A
Authority: JP
Inventors: 和夫藤林; 敏哉大西; 正典藤原
Original assignee: Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1985-01-16
Also published as: JPS53143059A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は熱媒流体、吸収溶液の潜熱を利用した蓋熱が可
能であり、蓄熱槽の小形化、熱損失の低減ならびに抵塩
城での蓄熱による防熱構造の簡略化をはかり得るととも
に温熱源と冷熱源との差をクーリングタワーで調整しう
る如き深夜電力利用システムに好適な吸収式蓄熱装置を
提供することを目的とするものである。

従釆の蓄熱装置特に深夜電力利用方式のこの種装置は水
を低温或は高温で蓄熱させるものが一般的であるので、
単位容積当りの蓋熱量が少ないことから蓄熱槽が大形と
なり、設置スペースを広く占有するし、蓄熱槽を収納さ
せる建造物の構造を耐荷重性に富むものとしなければな
らないので設備費が高騰する経済上の難点があった。

ざらに蓄熱槽よりの熱損失が大きい欠点があるし、熱損
失を抑えるため防熱構造に形成したのでは糟自体のコス
トが上昇するなど実用上の問題が多くて、深夜電力利用
によるラィニングコストの低下が実質的に望み得なかっ
た。

本発明はか）る従来装置が多くの問題点を有しているこ
とに鑑みて、上述せる種々の欠陥を根本的に排除し得る
新規な蓄熱装置を提供すべく成されたものであり、特に
その基本となすところは水などの熱媒流体と、リチウム
プロマイド溶液などの吸収溶液の両潜熱を利用した常用
温度下での蓄熱を可能となした点にあり、かつ、か〉る
基本的なシステムを特定構造の装置形態として完成させ
ることに実用化を可能ならしめることにある。

か）る特徴を有する本発明装置の具体的実施装瞳につい
て添付図面を参照しつつ以下詳細に説明する。本発明装
置は第１図に示すように、第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２
からなる分離蓄熱槽と、両蓄熱槽１，２の各気相部間を
蓮通させる配管路３と、蓄熱運転を行わせるための冷凍
機４とを主要構成部となしている。

第１蓄熱槽１（以下第１槽１と略称する）は、密閉構造
の耐圧槽５内に適当量の熱煤流体例えば水を上層部に気
相が存するよう封入させて、水相中に第１熱交換器６（
以下第１コイル６と略称する）および第２熱交換器７（
以下第２コイル７と略称する）ならびに第５熱交換器１
４（以下第５コイル１４と略称する）を前記水との熱交
換可能に横設ごせている。

一方、第２蓄熱槽２（以下第２槽２と略称する）は同じ
く密閉構造となした耐圧槽８内に適当量の吸収溶液例え
ばリチウムプロマイド濃溶液を上層部が常に気相部とな
るよう封入させて、さらに吸収溶液中に第３熱交換器９
（以下第３コイル９と略称する）および第４熱交換器１
０（以下第４コイル１０と略称する）ならびに第６熱交
換器１５（以下第６コイル１５と略称する）を前記吸収
溶液との熱交換可能に横設ごせている。

前記熱煤流体としては水が一般的に用いられるが、ある
圧力下で蒸発と凝縮を行ない所謂気・液相変化が可能で
あって、しかも前記吸収溶液とは化学的変化をしない流
体であれば各種の流体が使用可能である。

また、吸収溶液はリチウムプロマイド溶液に限らず熱煤
流体を吸収して稀釈した場合に吸収熱を発生する如き各
種の溶液例えばＣａＣ〆２，ＺｎＣそ２，ＨｇＣ夕
２，ＭｇＢて２，ＮａＯＨ，グリセリン，ＬｉＣ夕，
砂糖などが利用可能である。

しかして第２コイル７は冷房対象城に設けた空調機の放
熱コイルと配管で連絡して水を循環流通させるようにし
ており、一方、第４コイル１０は暖房対象城に設けた空
調機の放熱コイル配管連絡して水を循環流通させるよう
にしている。

また、第５コイル１４および第６コイル１５は開閉弁１
７および１８を介した水配管によってＰ外に設置したク
ーリングタワー１６と選択的な水循環可能に連絡させて
いる。

次に配管路３は管途中に開閉弁１１を介設していて、必
要に応じて該弁１１を開放或し、は閉成させるようにな
っている。

一方、冷凍機４は、この例においては第１コイル６、第
３コイル９、圧縮機１２および膨脹弁１３等の所要機器
を備えていて、蓄熱サイクルの冷凍運転時には、実線矢
印の如く圧縮機１２→第３コイル９→膨脹弁１３→第１
コイル６→圧縮機１２の冷煤流通を行わせ、第３コイル
９を加熱用凝縮器に、第１コイル６を吸熱用蒸発器とし
て夫々作用させるようになっている。

叙上の構成にある蓄熱装置の運転態様を次に説明すれば
、先ず深夜特殊電力利用による蓄熱運転の場合は開閉弁
１１を開放させ、さらに開閉弁１７を開くとともに開閉
弁１８を閉じ、冷凍機４を蓄熱サイクルにより運転する
と共に、第５コイル１４をクーリングタワー１６と蓮通
して水を循還流通させる。

第２槽２内の吸収溶液を第３コイル９により例えば５５
ｑｏに加熱させることによって、吸収溶液中から含有す
る熱煤流体を蒸発させて吸収溶液を例えば５１％から５
６％に濃縮させる一方、第１槽１内では第１コイル６に
より例えば２０ｏｏの袷媒で熱煤流体を冷却させること
によって、第２糟２から配管路３を経て流入してきた熱
煤流体例えば水の蒸気は第１糟１内で凝縮液化する。

か）る運転を所定時間行うことによって、第１槽１には
熱媒流体が低温液として貯溜される一方、第２槽２には
吸収濃溶液が高温液として貯溜される。

この蓄熱運転終了後開閉弁１１を閉じ、冷凍機４の運転
を停止させるが、以上の誓熱運転を通じて第２コイル７
、第４コイル１０および第６コイル１５内の水の循還は
停止させておく。

次に放熱運転則ち暖房運転に入らせるには、開閉弁１１
を開放させ、開閉弁１７を開くとともに開閉弁１８を閉
じて第５コイル１４をクーリングタワー１６と連絡して
水を循還流通させると共に、第４コイル１０内の水を循
還流通させると、第１槽１内の水は、クーリングタワー
１６によって外気熱を取り温度上昇した第５コイル１４
内の温水と熱交換して加熱されるので、蒸発して水蒸気
となり、配管路３を経て第２糟２に送られる。

そしてこの水蒸気は第２糟２内の吸収濃溶液に吸収され
るので、水蒸気の吸収濃溶液の吸収熱とは第４コイル１
０内の水と熱交換して該水を４０〜４５００程度に加熱
される。従ってこの温水を暖房用熱源水として有効に利
用できる。以上の両運転についての説明から明らかなよ
うに、第１糟１内の水と第２糟２の吸収濃溶液とが夫々
分雛貯溜されたことによって暖房運転時の加熱源として
有効に蓄熱させることとなるのである。

次に吸熱運転貝０ち冷房運転に入らせるには、先ず前述
せる蓄熱運転が完了した後、開閉弁１１を閉止したま）
で第２槽２内吸収溶液を冷却させる予冷運転を行わせる
。

この予冷運転は第６コイル１５とクーリングタワー１６
とを運速させて水の循還流通を行わせることによって、
外気により冷却された第６コイル１５内の水と吸収溶液
とが熱交換して、吸収溶液は外気温近くまで冷却される
のである。

予冷運転が終了すると、クーリングタワー１６を第６コ
イル１５と連絡させたままで開閉弁１１を開き、かつ第
２コイル７内に水を循還流通させると、冷房対象城で温
度上昇した第２コイル７内の水によって第１糟１内の水
は加熱されて蒸発し、この蒸発潜熱で第２コイル７内の
水は冷却される一方、水蒸気は管路３を経て第２糟２内
に至り、吸収濃溶液に吸収される。

このときに発生する吸収熱と凝縮熱によって吸収溶液は
温度上昇するため、これをクーリングタワー１６で外気
に放出させる。

上記例の他に第２糟２内の発生熱を厨房、給湯などの温
水として別遣した貯槽に貯溜させるようにしても勿論差
支えない。

以上の説明から明らかなように、深夜電力によって与え
たエネルギーは、第１槽１内の熱媒流体（水）と第２糟
２内の吸収溶液（ＬＩＢｒ液）とに分離貯溜した形態と
して蓄熱させると共に、この蓄熱を冷熱源として有効に
利用させること、そして温熱源と冷熱線の差分がクーリ
ングタワー１６の運転により調整されることが容易に理
解されるであろう。

次に本発明装置が実用装置として好適であることを明確
にするために、具体的な条件を設定して説明を加える。

先ず条件としては冷凍機４の能力を加熱能力１００００Ｋｃａ夕／日、袷媒；フロンＲ−
１２、凝縮温度Ｔｃ＝６０℃、蒸発温度ＴＥ＝２００○
冷去。

能力ｌｏｏｏｏＸ，羊葦９帯≧２＝８５８歌Ｃａそ／日
冷凍機４の深夜運転時間を８時間と夫々設定する。｛ィ
｝蓄熱プロセス第２槽２においては、ｏＬ旧ｒ溶液を冷凍機４で５５ご０に加熱し液濃総（５
１％→５６％）する。

ｏ槽内圧力；３５肌日夕（最初）→３２側日タ（最終）
ｏ槽内発生蒸気温度；３を０（最初）→２５ｏ０く最終
）第１糟１においては、ｏ水温を２５ｏｏとし第２糟２で発生した蒸気を冷却・
凝縮する。

第２糟２での発生蒸気量は、全加熱能力：１００００Ｋｃａで／ＨＸ細＝８００００
ＫｃａそＬＩＢｒ溶液５５００、５１〜５６％濃度での
蒸気発潜熱（反応熱を含む）は７２３‐７０＝６５松ｃ
ａそ／ｋ９、であるから８００００Ｋｃａ夕／６５錐ｃａ夕／ｋ９＝１２３ｋ９
となり、従って第１糟２の容積は約０．１５〆で良い。

一方、第２糟２については、最初のＬ旧ｒ液量（Ｘ〉は
、ＸＸき葦裏書＝。

５６‐‐‐Ｘ＝１３７８ｋ９なお、ＬＩＢｒ液の比重は
１．５６であるから体積くＶ）はＶ＝８８３夕となり、従って第２糟２の容積は約１〆で良い。

しかして第１糟１での水蒸気を冷却液化するに必要な冷
却能力は、１２３ｋ９×５８２Ｋｃａと／ｋ９＝７１５
８磯ｃａクー方、第１槽１での冷凍機４冷却能力は、８
５８郎ｃａ夕／Ｈｘ班＝６８６８０Ｋｃａ〆従って、７
１５８６−６８６８０＝２９０靴ｃａそが能力不足とな
るので、１時間当り２９０６÷８＝３６巡ｃａ夕を冷却
熱源としてクーリングタワー１６から補えば済む。

｛ｏ｝予冷プロセスクーリングタワー１６水によって第２糟２内のＬＩＢｒ
溶液を５５００から３０００まで冷却するに必要な冷却
熱量は（５５−３０）℃ｘ１３７８ｋ９ｘｏ．４桃ｃａ
クノｋ９・℃＝１６５３８ＫＣａそげ冷房プロセス第２槽２をクーリングタワー１６で冷却し、溶液温度を
３０００に維持すると、第１糟１での蒸発温度は、ＬＩ
Ｂｒ溶液が５６％濃度のときに３℃、５１％濃度で８．
５００となり、冷却に必要な温度が十分得られるわけで
ある。

ここで第１槽１加熱速度および第２槽２吸収速度が早く
、一方温水取出温度が遅い場合には理論上、第２槽２内
ＬＩＢｒ溶液は最大９３ｏｏまで上昇する。

従って比較的高温の温水を取り出すことも可能である。

なお従来の水の顕熱のみを利用する蓄熱槽においては前
記冷房能力７１５８肌ｃａ夕を蓄熱するには顕熱使用（
△Ｔ）７℃とすると７１５８舷ｃａ夕／（７℃ｘＩＫｃ
ａ夕／Ｚ℃）＝１０２２７夕＝１１肘となる。

上述の各数値から明らかなように両蓄熱槽１，２の合計
容積は水の顕熱変化を利用した従来の蓄熱槽に比して約
１び分の１となり小形化の効果は頗る大きく、しかも加
熱源の温度域が低くても加熱能力が十分大なるものが得
られる。

本発明は以上述べた構成としたから蓄熱槽の外形が著し
く小形となって装置コストの低減がはかれるし、常温で
の蓄熱が可能となり、厳密に断熱処理した蓄熱槽は必要
なく装置が至って簡素化されるし、長時間放置しても熱
損失がなく蓄熱効率は極めて大である。

しかも本発明は低温レベルの熱源を利用できるため太陽
熱、排熱、外気熱を熱源とすることが可能で省エネルギ
ー装置として好適であり、そして８０００近辺の溢水を
取り出くことができる。

また、装置の運転効率（成績係数）が良、特に冷房運転
の場合には冷凍機の運転に比べて一層向上する利点があ
る。以上の如く本発明は種々のすぐれた効果を奏し、実
用価値は頗る大であり、また深夜特別電力利用によって
ランニングコストをより一層抵滅し得るものであり、誠
に有用な蓄熱装置である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明装置例に係る装置回路図である。１・・・第１蓄熱槽、２・・・第２蓄熱槽、３・・・配
管路、４・・・冷凍機、６・・・第１熱交換器、７・・
・第２熱交換器、９・・・第３熱交換器、１０・・・第
４熱交換器、１１・・・開閉弁、１２…圧縮機、１３・
・・膨脹弁。滋図

Claims

【特許請求の範囲】

１気・液相変化し得る水の如き熱媒流体を収容し、該
熱媒流体の液相中に第１熱交換器６および第２熱交換器
７を内蔵させた密閉構造の第１蓄熱槽１、前記熱媒流体
を吸収し稀釈する際に吸収熱を発生するリチウムプロマ
イド溶液の如き吸収溶液を吸容し、該吸収溶液中に第３
熱交換器９および第４熱交換器１０を内蔵させた密閉構
造の第２蓄熱槽２、第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２の各気
相部間を連通させて配設した管路中に開閉弁１１を介設
せしめた配管路３、第１熱交換器６、第３熱交換器９、
圧縮器１２および膨張弁１３を含み、第１熱交換器６を
蒸発器に、第３熱交換器９を凝縮器に夫々作用させる冷
凍回路に形成した冷凍機４からなり、冷凍機４の冷凍運
転と開閉弁１１の開放操作とを連動させて、前記熱媒流
体を冷熱源として第１蓄熱槽１内に、前記吸収溶液の濃
液を温熱源として第２蓄熱槽２内に夫々分離貯溜させる
ことにより蓄熱を行わせる一方、第１蓄熱槽１内の熱媒
流体と第２蓄熱槽２内の吸収溶液とに対して外気熱を選
択的に熱交換可能とすることにより、第２熱交換器７あ
るいは第４熱交換器１０から冷熱源あるいは温熱源を取
り出し得る如くしたことを特徴とする吸収式蓄熱冷暖房
装置。