JPS6284274A - 冷暖房装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、−の単段圧縮機を用いて時間差運転による実
質的な二段圧縮運転を行い、冷暖房コストの低減を図っ
た冷暖房装置の運転方法に関する。

「従来の技術」 従来より、夏期の冷房において夜間電力を使用すること
は電力負荷平準化に役立つものとして特に奨励されてお
り、従来より安価な深夜電力を利用して冷凍機を運転し
て、昼間の冷房分を氷の潜熱でアイスバンク等の蓄冷槽
に蓄冷し、昼間冷房運転時は、該蓄冷層に蓄積した冷エ
ネルギーを利用して冷房を行い、一方、冬期暖房時には
前記冷房機はヒートポンプとして稼動し、夜間電力で温
水を作り、これを地下に据え付けた蓄熱槽に蓄熱し、該
蓄熱槽内の熱エネルギーを利用して昼間の暖房運転を行
う、いわゆる深夜電力利用型の冷暖房装置は公知である
。

「発明が解決しようとする問題点」 この種の装置においては、夏期冷房に使用するアイスバ
ンク等の蓄冷槽と、冬期暖房に使用する蓄熱槽を夫々別
個に設けねばならない為に、装置が大型化し、ユニット
化が不可能である。

又例え深夜電力を利用するにしても、昼間の冷暖房に必
要な熱（冷）エネルギーを前記蓄冷層と蓄熱層に蓄積し
ようとすると、圧縮比が相当大になり、且つ圧縮機自体
も大型化する。

又、前記冷暖房装置を圧縮効率の面から検討してみるに
、冬期暖房時にお計るヒートポンプによる暖房運転は、
外気熱源で蒸発温度がマイナス以下、例えば冬期外気温
度が一５℃の場合ヒートポンプシステムの蒸発温度（−
１０℃）となり、又加温温水温度５０°Ｃ必要である為
に凝縮温度（５５℃）となり、両者の差はΔｔ　６５℃
あり、一方夏期冷房時では冷房システムの蒸発温度が−
５’０、空冷凝縮温度４０℃でその差がΔｔ　４５℃で
ある為、圧縮比は冬期暖房時に比して小となる。

従って、この種の装置においては、冬期暖房動力が夏期
冷房動力より二割以上大になる為に、冷凍機の動力はヒ
ートポンプの最大圧縮比で決めなければならず、この結
果、冷房時における圧縮機の動力力率が低下し、電力コ
ストがその分余計に本発明は従来技術のかかる欠点を解
消し、深夜電力利用によるコストダウンを図りつつも、
−の単段圧縮機を用いて時間差運転による実質的な二段
圧縮運転を行い、低い圧縮比での冷暖房運転を可能にし
、この結果、圧縮効率の向上と共に運転コストの低減化
を可能ならしめた冷暖房装置の運転方法を提供する事に
ある。

又本発明の他の目的とする所は、前記蓄冷槽と蓄熱槽を
共通化（一体化）して冷房時の蓄冷と暖房時の蓄熱のい
ずれにも利用可能に構成し、この結果、システム全体と
しての小形化を図りつつユニット化を可能ならしめた冷
暖房装置の運転方法を提供することを目的とする。

「問題点を解決しようとする手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、単一の蓄冷
熱槽と空気熱交換器と水熱交換器と単段圧縮機とを有す
る冷暖房装置よりなり、暖房サイクル時において、前記
熱交換器を蒸発器とし、蓄冷熱槽を凝縮器として温水蓄
熱を行った後、前記蓄冷熱槽を蒸発器として該槽内に蓄
熱した温水を熱源水として利用し、水熱交換器を凝縮器
として用いて暖房用温水を得、該温水を利用して所定暖
房を行うと共に、一方、冷房サイクル時において、空気
熱交換器を凝縮器とし、蓄冷熱槽を蒸発器として冷水（
氷）蓄冷を行った後、前記蓄冷熱槽を凝縮器として蓄冷
した冷水（氷）を凝縮器用冷却水として利用し、水熱交
換器を蒸発器として冷房用冷水を得、該冷水を利用して
所定冷房を行うようにした冷暖房装置の運転方法を提供
する事にある。

「作用」 かかる技術手段によれば単段圧縮機を用いて１、冬期暖
房時においては夜間に外気熱源を利用して蓄冷熱槽に１
５〜３０°Ｃの中間温度の熱源を蓄熱する低段圧縮を行
った後、次に昼間時において前記中間温度に蓄熱した温
水を熱源水として利用して高段圧縮を行って約５０°Ｃ
前後の暖房用温水を得、該温水を利用して所定暖房を行
うものである為に、単一の圧縮機を二度使用することに
より時間差を介した実質的な二段圧縮運転となり、圧縮
効率と動力コストの大幅低減が可能であり、且つ単段圧
縮機でも二段圧縮運転が可能となる為に、装置の小形化
が可能である。

一方、夏期冷房時においては、夜間時の１５〜３０℃前
後の外気熱源を利用して、蓄冷熱槽に一５〜＋１０°Ｃ
前後の冷水（氷）を蓄冷する圧縮運転を行った後、昼間
冷房時において、該蓄冷した冷水（氷）を利用して、水
熱交換器内を循環する冷房用水の冷却を行い、該冷水（
氷）を利用して所定冷房を行うよう事が出来る。

従って夏期冷房においても実質的な二段圧縮が可能にな
ると共に、夜間の外気温度は昼間の外気温度より相当低
い為に、昼間のみの冷房に比して低い圧縮比率で足りる
。

又、本技術手段１こよれば単一の蓄冷熱槽を共用して蓄
冷と蓄熱を行うものである為に、又圧縮機も単一でよい
為に、装置の大幅な小形化が達成され、装置全体のユニ
ット化が可能となる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１Ａ図乃至第６図は本発明の実施例に係る冷暖房装置
を示し、その構成を簡単に説明すると、１は吐出側に油
分離器２を付設した圧縮器、３は外気熱源を採り入れて
熱交換を行う空気熱交換器、４は冷房用水又は暖房用水
の冷却又は加熱を行う水熱交換器、５は蓄熱槽兼用のア
イスバンク、６は受液器で、これらの各種装置間は、三
方切換弁１１，１２．１３及び四方切換弁１５．１８を
介して相互に連通可能に構成されている。

又７．８は並列に配設された膨張弁で、付設された電磁
弁７ａ、８ａにより夫々相互に開閉可能に構成されてい
る。９．１０は逆止弁である次にかかる構成に基づく夏
期冷房サイクルと冬期暖房サイクルを説明する。

Ａ）夏期冷房サイクル Ａ−１）夜間の熱エネルギー蓄熱（第２Ａ図）先ず圧縮
機１により圧縮された冷媒は、油分離器２により油分離
された後、逆止弁８、四方切換弁１５を介して空気熱交
換器３内に導かれる。

ここで夜間時の１５〜３０℃前後の外気熱源と熱交換し
、凝縮液化された後、受液器６に入る。

モして該受液器８より膨張弁７に導かれた後、アイスバ
ンク５内の清水を冷却しながら蒸発気化し、三方切換弁
１１、逆止弁１０を介して圧縮機１内に導かれ、以下こ
れを繰り返す。

この結果、前記アイスバンク５内に一５〜＋１０℃前後
の冷水（氷）が蓄冷される事となる。

Ａ−２）昼間の冷房運転（第２Ｂ図） 先ず圧縮機１により圧縮された冷媒は四方切換弁１５を
介してアイスバンク５内に導かれ、該アイスバンク５内
の冷却水と熱交換して凝縮液化された後、三方切換弁１
３を介して受液器６に入る。

モして該受液器８より膨張弁８に導かれた後、該膨張弁
８により膨張され、水熱交換器４内の冷房用水を冷却後
蒸発気化し、三方切換弁１２、四方切換弁１５、三方切
換弁１１を介して圧縮機１内に導かれ、以下これを繰り
返す。

そして前記冷却された冷房用水は冷房負荷側を循環して
所要の冷房運転を行う。

尚、夜間の外気温度は昼間の外気温度より低い為に、昼
間冷房に比して低い圧縮比率で足り而も安い深夜電力を
使用する為、前記蓄冷の為の電力コストは低くて済む。

Ｂ）冬期暖房時 Ｂ−１）夜間の熱エネルギー蓄熱（第１Ａ図）先ず受液
器６より膨張弁８、四方切換弁１６を介して空気熱交換
器３内に入り、該空気熱交換器３内で外気熱源と熱交換
されて蒸発気化し、四方切換弁１５、三方切換弁１１を
介して圧縮機１内に吸引され（低段）圧縮運転が行われ
る。

そして該圧縮機ｌにより圧縮された冷媒は、四方切換弁
１５、三方切換弁１２を介してアイスバンク５内に導か
れた後、該アイスバンク５内の清水を加温して凝縮液化
された後、受液器６に導かれ、以下これを繰り返す。

この結果、前記アイスバンク５内に１５〜３０℃の中間
温度の熱源が蓄熱される事となる。

Ｂ−２）昼間の暖房運転（第１Ｂ図） 圧縮機１により圧縮された冷媒は四方切換弁１５、三方
切換弁１２を介して水熱交換器４内に導かれ内に導かれ
、該交換器４内の暖房用水と熱交換して該暖房用水を約
５０℃前後に加温しながら凝縮液化し、四方切換弁１Ｂ
を介して受液器６に入る。

モして該受液器６より膨張弁７を通ってアイスバンク５
に導かれた凝縮冷媒は、アイスバンク５内の１５〜３０
℃の加温水と熱交換されながら蒸発気化された後、三方
切換弁１１を介して圧縮機ｌに導かれ、以下繰り返しく
高段）圧縮運転が行われる。

従ってかかる暖房運転によれば、前記夜間運転により蓄
熱された１５〜３０℃前後の熱エネルギーを熱源とし、
冷房用水を暖房に必要な５０℃前後まで加温するヒート
ポンプサイクルが構成され、この結果低い圧縮比による
圧縮運転で暖房運転が可能となり、従って電力コストの
安い深夜電力を効率的に利用した時間差を有する二段圧
縮運転となり、昼間の電力消費量を大幅に低減し、電力
平準化を可能ならしめる。

尚、本装置は単に冷暖房システムとして利用するものの
みではなく、温水又は冷水を得る熱回収システムとして
も利用可能である。

例えば第３図は、アイスバンク５を蒸発器として冷水を
得、又水熱交換器４を凝縮器として温水を同時に得る熱
回収システムを示す。

圧縮機１により圧縮された冷媒は四方切換弁１５、三方
切換弁１２を介して水熱交換器４内に導かれ、該水熱交
換器へ内の清水を加温しながら凝縮液化され、四方切換
弁１６を介して受液器６に入る。

モして該受液器６より膨張弁７により膨張され、アイス
バンク５に導かれた後、該アイスバンク５内の清水を冷
却して蒸発気化し、その後三方切換弁１１を介して圧縮
機ｌに導かれ、以下これを繰り返す。

第４Ａ、４Ｂ図は熱回収サイクル時にアイスバンク５を
蒸発器として冷水を得、又水熱交換器４を凝縮器として
温水を同時に得る運転方法において、負荷の変動により
冷水負荷が減少（温水負荷が増加）した場合は空気熱交
換器３の蒸発器として用い、温水負荷が減少（冷水負荷
が増加）した場合は空気熱交換器３を凝縮器として用い
て負荷の変動に対しても常に追従出来る熱回収システム
を示す。

第４Ａ図は冷水負荷が減少した場合を示し、前記２つの
膨張弁？、８はいずれも開放されており、その出口側が
アイスバンク５と、又四方切換弁１６を介して空気熱交
換器３と連通している。

そして水熱交換器４内の清水を加温した凝縮冷媒は、受
液器６より各膨張弁７，８に導かれ、該膨張弁？、８に
より膨張され、アイスバンク５と空気熱交換器３で蒸発
気化し、その気化冷媒は三方切換弁１１で合流して圧縮
機１に導かれ、以下これを繰り返す。

第４Ｂ図は温水負荷が減少した場合を示し、前記圧１１
機１により圧縮された冷媒は四方切換弁１５を介して水
熱交換器４と空気熱交換器３内に導かれ、夫々の交換器
内の熱交換（水熱交換器４内では加温水を得る。）によ
り凝縮液化し、四方切換弁１６を介して受液器６に入る
。

モして該受液器６より膨張弁７を通ってアイスバンク５
に導かれ、該アイスバンク５内の清水を冷却しながら蒸
発気化した後、三方切換弁１１を介して圧縮機１に導か
れ、以下これを繰り返す。

又、本装置は通常の冷暖房システムと併用して、温水又
は冷水を得るように構成する事も可能である。

第５図は、暖房サイクル時空気熱交換器３を蒸発器とし
て、アイスバンク５及び水熱交換器４を凝縮器として併
用して、共に加温水を得、いずれか一方を加温水として
他方を暖房用温水として使用するよう構成したものであ
る・ 圧縮機１により圧縮された冷媒は、三方切換弁１２によ
り２つに分岐され、アイスバンク５と水熱　′交換器４
内に夫々導かれ、該アイスバンク５と交換器４内で清水
を加温した後ａ１ｉ！液化し、夫々三方切換弁１３と四
方切換弁１６を介して合流して受液器６内に導かれる。

モして該受液器８より膨張弁８を通って空気熱交換器３
に導かれた後、該空気熱交換器３内で外気熱源と熱交換
しながら蒸発気化し、圧縮機１に導かれ、以下これを繰
り返す。

第６図は、冷房サイクル時に空気熱交換器３を凝縮器と
し、アイスバンク５及び熱交換器を蒸発器として併用し
て、共に冷水を得、いずれか一方を冷水として他方を冷
房用冷水として使用するよう構成したものである。

先ず２つの膨張弁７．８はいずれも開放され、その出口
側がアイスバンク５と、又四方切換弁１６を介して水熱
交換器４と夫々連通している。

そして空気熱交換器３で凝縮液化された冷媒は、三方切
換弁１３、受液器６、膨張弁７．８を通って、アイスバ
ンク５と水熱交換器４で夫々該装置４．５内を循環する
清水を冷却しながら蒸発気化し、三方切換弁１１で合流
して圧縮機１に導かれ、以下これを繰り返す。

「発明の効果」 以上記載の如く木節発明によれば、深夜電力利用による
コストダウンを図りつつも、−の単段圧縮機を用いて時
間差運転による実質的な二段圧縮運転を行い、低い圧縮
比での冷暖房運転を可能にし、この結果、圧縮効率の向
上と共に運転コストの低減化を可能ならしめることが出
来る。

又本発明は、前記蓄冷槽と蓄熱槽を共通化（一体化）し
て冷房時の蓄冷と暖房時の蓄熱のいずれにも利用可能に
構成し、この結果、システム全体としての小形化を図り
つつユニット化を可能ならしめることが出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第６図はいずれも本発明の詳細な説明する
ものであり、第１Ａ図及び第１Ｂ図は冬期暖房時、第２
Ａ図及び第２Ｂ図は夏期暖房時、第３図は冷水と温水を
同時に得る熱回収サイクル、第４Ａ図第４Ｂ図は温水又
は冷水が減少した場合の熱回収サイクル、第５図及び第
６図は冷暖房と併用して加温水又は冷水を得るサイクル
を夫々示す作用説明図である。 １　：圧縮＠　　　　　２：油分離器 ３　：空気熱交換器　４　：水熱交換器５　ニアイスバ
ンク　６　：受液器 ？、８　：膨張弁　　９，１０：逆止弁１１．１２．１
３：三方切換弁　　１５．１６二四方切換弁特許出願人
二株式会社　前用製作所 間　　：株式会社　岡田新一般計事務所手続補正書（盲
側 昭和６１年１０月３０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単一の蓄冷熱槽と空気熱交換器と水熱交換器と単段圧縮
   機を有する冷暖房装置よりなり、暖房サイクル時におい
   て、空気熱交換器を蒸発器とし、蓄冷熱槽を凝縮器とし
   て温水蓄熱を行った後、前記蓄冷熱槽を蒸発器として該
   槽内に蓄熱した温水を熱源水として利用し、水熱交換器
   を凝縮器として用いて暖房用温水を得、該温水を利用し
   て所定暖房を行うと共に、一方、冷房サイクル時におい
   て、空気熱交換器を凝縮器とし、蓄冷熱槽を蒸発器とし
   て冷水（氷）蓄冷を行った後、前記蓄冷熱槽を凝縮器と
   して蓄冷した冷水（氷）を凝縮器用冷却水として利用し
   、水熱交換器を蒸発器として冷房用冷水を得、該冷水を
   利用して所定冷房を行うようにした事を特徴とする冷暖
   房装置の運転方法