JPS63161333A - 冷暖兼用蓄熱空調システム - 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】 （１′）産業上の利用分野 本発明は蓄熱槽、熱源機器、負荷側機器などを有する蓄
熱空調システムにおいて、特に冷房時と暖房時とで蓄熱
槽内の蓄熱材の組成比を変えるものに関する。

（ロ）従来の技術 一般に冷暖兼用の蓄熱空調システムとしては特公昭５９
−１７３３２号公報に記載されているようなものがあっ
た。この公報に記載されているものは蓄熱材として水を
用い冷房時には冷水を蓄え、暖房時には温水を蓄えるよ
うにしたものであり、この蓄熱を負荷側機器へ出力して
冷暖房を行なうものであった。

い）発明が解決しようとする問題点 このような空調システムでは、特に暖房時の蓄熱では温
水による顕熱を利用して熱を蓄えていたので、温水の蓄
熱密度が小さい分多量の温水が必要となり、蓄熱による
暖房能力を充分に得るためには蓄熱槽の体積をかなり大
きくしなければならなかった。

また、蓄熱密度を大きくするために、塩水化物や包接膨
水加物やパラフィン等の複数の成分を混合した蓄熱材を
用い、この蓄熱材の融解潜熱を利用する方法が試みられ
た。このような潜熱を利用する場合夫々の成分の組成比
を調整して所定の融解温度を設定しており、この温度は
暖房時には５０〜６０℃、冷房時には０〜１０℃が一般
に用いられていた。従って、暖房時と冷房時とでは蓄熱
材の融解温度が異なるため、このような潜熱を利用する
蓄熱空調システムは暖房専用又は冷房専用にしか用いる
ことができず、冷暖兼用が難しいものであった。

尚、蓄熱材を水の単一成分とすれば、暖房時には水の顕
熱を利用し、冷房時には氷の潜熱を利用した蓄熱を行な
うことができるが、暖房時と冷房時とで蓄熱量の差が大
きく蓄熱槽内の水充填率（Ｉ　ＰＦ　：　ｉｃｅ　ｐａ
ｃｋｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ）を考慮すると充分な暖房が
行なえないものであった。

斯る問題点に鑑み本考案は、冷房運転と暖房運転との両
方において潜熱を利用できる蓄熱空調システムを提供す
るものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明は蓄熱槽内の蓄熱材と熱交換するように前記槽内
に設けられた熱交換器と、この熱交換器と熱源機器との
間でブラインを循環させるブライン用ポンプと、前記ブ
ラインを負荷側機器へ流す配管とを有する蓄熱空調シス
テムにおいて、前記蓄熱材を水やポリエチレングリコー
ルなどの複数成分から構成し、前記蓄熱槽内のこの蓄熱
材を分離装置に循環させる蓄熱材用ポンプと、この分離
装置で一部分離される蓄熱材のいずれかの成分を蓄える
タンクとを備え、このタンク内に蓄えられる成分の量を
調整して蓄熱槽に収納される蓄熱材の組成比を冷房と暖
房とで変えるものである。

け）作用 このように構成した空調システムでは、タンク内に蓄え
られる成分の量を変えることによって、蓄熱槽内の蓄熱
材の組成比を変えることができる。

これによって、蓄熱材の融解温度が変わるものである。

（勺実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本システムの概略図である。この図において１
は蓄熱槽であり、内部に熱源機器２がらのブラインが流
れる熱交換器３を備えている。この熱交換器３はプレー
トフィンチー−ブ型熱交換器、ヘアピンチー−ブ型熱交
換器、シェルアンドチ−ブ型熱交換器などを用いている
。熱源機器２はブラインを加熱又は冷却するものであり
、フロン（Ｒ−２２など）を作動液とした圧縮式ヒート
ポンプ機やトリフルオロエタノール（ＴＦＥ）−Ｎメチ
ル・２・ピロリドン（ＮＭＰ）系、アンモニア（Ｎ　Ｈ
ｓ　）−水（Ｈ２Ｏ）系などを作動液とした吸収冷温水
機などを用いている。

４はファンコイルユニットなどの利用機器であり、内部
に前記ブラインが流通可能な負荷側熱交換器５を有して
いる。

蓄熱槽１内の熱交換器３、熱源機器２、及び負荷側熱交
換器５はブラインが循環するように配管されている。尚
、６はブライン循環用ポンプ、７は三方調節弁、８は三
方切換弁、９．１ｏ、１１は電磁弁である。特に三方調
節弁７は電磁弁１１を介して熱交換器５に流れるブライ
ンの温度をセンサで検出してＡ−、ＢとＡ−Ｃへ分流す
る分流比をかえる。

また蓄熱槽１内の蓄熱材は水（Ｈ２Ｏ）−ポリエチレン
グリコール（ＰＥＧ’）系からなる混合物を用いている
。１２は分離装置であり、ポンプ１３．１４を運転しこ
の装置内に蓄熱材を循環させれば、蓄熱材中の特定成分
、例えば水又は水を多く含む蓄熱材を分離してタンク１
５にためるものである。

この分離装置１２は一般に精留器や膜分離器などが用い
られている。精留器を用いる時は、はぼ水のみを蓄熱材
から分離することができるが、精留−器部動用の加熱源
や発生蒸気を凝縮液化するための熱交換器が必要であり
、また膜分離器を用いる時は加熱源や凝縮用の熱交換器
が不要となる反面水を多く含む蓄熱材しか分離すること
ができず（水のみの分離ができない。）、この分タンク
１５の収納体積を大きくする必要があるので、本システ
ムの設置条件に合わせて最適な分離装置を用いればよい
。

尚、１６はタンク１５内にたまった水又は水を多く含む
蓄熱材を蓄熱槽１に戻すポンプである。

１７は蓄熱槽１内の蓄熱材を循環させてかく拌するポン
プである。

ここで蓄熱材（水−ポリエチレングリコール（ＭＷ４０
００））の組成比、主に水とその他の合計成分との比に
対する融点温度は第２図に示すような関係がある。すな
わち、水に対すポリエチレングリコール（ＰＥＧ（ＭＷ
４０００　））の含有比を選定することによって蓄熱材
の融解温度が変わる。例えば冷房運転（冷熱蓄熱）を行
なう時には、この比を６４ＰＥＧｗｔ％程度として融点
を約３度位いに設定すればよい。

又暖房運転（蓄熱）を行なう時は、上記の組成で構成し
た蓄熱材から水分を取り除き、ポリエチレングリコール
（ＰＥＧ　（ＩＶｔＷ４０００　）　）単一成分とすれ
ば融点が５８．５℃となり蓄熱に適した融点となる。

すなわち、蓄熱材に含まれる水分の分量を調節すること
によって、この蓄熱材の融点温度を調節することができ
る。

このように構成された蓄熱空調システムを用いて運転を
行なう時、電磁弁、ポンプ及び夫々の機器が以下のよう
に動作する。

（１）冷房運転時 まず、タンク１５内の水及び水を多く含む蓄熱材をポン
プ１６を運転して全て蓄熱槽１内に戻し、かつポンプ１
７を運転し蓄熱槽１内の蓄熱材をかく拌して蓄熱材の成
分分離を抑制する。この状態で蓄熱材の融点が３℃とな
るものである。

（ａ）冷房蓄熱運転 電磁弁９を開状態、電磁弁１０．１１を閉状態、三方調
節弁７の流路をブラインがＡ−Ｂに流れるようにし、三
方切換弁８の流路をブラインがＣ→Ａに流れるようにす
る。この後熱源機器２を冷却運転し、さらにブライン用
ポンプ６の運転を行なえば、冷却されたブラインが蓄熱
槽１の熱交換器３内を流れて蓄熱材の冷却を行なう。す
なわち蓄熱材の潜熱を利用した冷熱蓄熱が行なえる。

（ｂ）冷却したブラインを負荷側熱交換器５に循環させ
て行なう利用機器４の冷房運転 電磁弁９を閉状態、電磁弁１０．１１を開状態、三方切
換弁８の流路をＣ−Ｂに流れるようにし、三方調節弁７
は負荷側熱交換器５に流れ込むブラインの温度が一定に
なるように、Ａ→ＢとＡ、Ｃとに流れる分流比を調節す
る。この状態でブライン用ポンプを運転すると、ブライ
ンは蓄熱槽１と利用機器４との間を循環して、利用機器
４から被調和室の冷房運転を行なう。

このような運転の後、利用機器４の冷房負荷が大きくな
るか、又は蓄熱槽１の冷熱蓄熱量が減って、利用機器４
へ流れるブラインの温度が高くなると、三方切換弁８の
流路をＣ→Ａに換え、熱源機器２の運転を行なってブラ
インの冷却を開始し、冷房負荷の増加や冷熱蓄熱量の低
下に対応するものである。尚、三方調節弁７のＡ、Ｂと
Ａ−Ｃ方向の分流比は負荷側熱交換器５へ流れ込むブラ
インの温度が一定になるように、調節される。すなわち
、熱源機器２で予冷されたブラインを三方調節弁７によ
り一部蓄熱槽１内へ流して槽内の冷熱を回収し、調節弁
７でＡ−＋Ｃの方向に流れたブラインと混ぜて負荷側熱
交換器５へ流している。この時、負荷側熱交換器５から
回収されるブラインの温度は負荷からの吸熱によって高
くなっており、このブラインを熱源機器２で冷却しても
、このブラインの温度は蓄熱材を冷却する温度まで下が
らないので、蓄熱槽１へ流れたブラインの一部は反対に
蓄熱材にて冷却されて出て来るものです。

さらにこのような運転を続け、蓄熱槽１内に利用可能な
冷熱がなくなると、三方調節弁７の流れをＡ−＋Ｃに固
定する。すなわち、熱源機器２と負荷側熱交換器５との
間でブラインを循環させるものである。尚、この時熱源
機器２の運転能力をブラインの温度に基づいて制御する
ようにしてもよい。

（肋暖房運転 まず蓄熱槽１内の蓄熱材をポンプ１７を運転してかく拌
すると共にポンプ１３．１４の運転で分離装置１２へ循
環させる。この循環によって蓄熱材中の水分又は水分を
多く含むポリエチレングリコール（ＰＥＧ（ＭＷ４００
０　））を分離してタンク１５にためる。この時蓄熱材
中の水を全て取り除くと融点を５８．５℃と高くできる
反面、ポリエチレングリコールが固体に凝固する時の体
積変化で熱交換器３を破損することがある。従って蓄熱
材中に一部水を残し蓄熱材がやわらかな固体（例えばシ
ャーベット状）に凝固させる必要がある。そのため、タ
ンク１５内に水位検出器を設け、タンク１５内にたまる
水が一定量になるとポンプ１３．１４の運転を停止して
、これ以上水が分離されないようにしている。すなわち
蓄熱材中には常に一定量の水が含まれている。

尚、蓄熱材からの水が分離した量はタンク１５内の水位
から直接検出してもよいし、また、蓄熱槽１内の蓄熱材
の組成比をこの蓄熱材の電導度や比重から検出してもよ
い。

以下、暖房運転時の各機器の動作はプラインの温度と比
べる設定温度や三方調節弁７の分流比が変わるだけであ
り他の動作は冷房運転時と同様であるため説明は省略す
る。

（ト）発明の効果 以上のように、本発明は熱源機器、蓄熱槽、負荷側熱交
換器を有し、冷暖が可能な蓄熱空調システムにおいて、
蓄熱材を水やポリエチレングリコールなどの複数成分か
ら構成し、この蓄熱材を分離装置に循環させる蓄熱材用
ポンプと、この分離装置で一部分離される蓄熱材のいず
れかの成分を蓄えるタンクとを備え、このタンク内に蓄
えられる成分の量を調整して蓄熱槽に収納される蓄熱材
の組成比を冷房と暖房とで変えるので、冷房及び暖房の
いずれにおいても潜熱を利用する蓄熱が行なえ、効率の
よい蓄熱及びシステムの小型化が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すシステムの概略図、第２
図は水とポリエチレングリコールとの組成比による融点
の変化を示す説明図である。 １・・・蓄熱槽、　２・・・熱源機器、　３・・・熱交
換器、５・・・負荷側熱交換器、　６・・・ブライン用
ポンプ、１２・・・分離装置、　１５・・・タンク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄熱槽内の蓄熱材と熱交換するように前記槽内に
   設けられた熱交換器と、この熱交換器と熱源機器との間
   でブラインを循環させるブライン用ポンプと、前記ブラ
   インを負荷側機器へ流す配管とを有する蓄熱空調システ
   ムにおいて、前記蓄熱材を水やポリエチレングリコール
   などの複数成分から構成し、前記蓄熱槽内のこの蓄熱材
   を分離装置に循環させる蓄熱材用ポンプと、この分離装
   置で一部分離される蓄熱材のいずれかの成分を蓄えるタ
   ンクとを備え、このタンク内に蓄えられる成分の量を調
   整して蓄熱槽に収納される蓄熱材の組成比を冷房と暖房
   とで変えることを特徴とする冷暖兼用蓄熱空調システム
   。
2. （２）分離装置は蓄熱材の成分のうち水の一部を分離す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の冷暖
   兼用蓄熱空調システム。