JPS6367633B2 - - Google Patents

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JPS6367633B2
JPS6367633B2 JP58184739A JP18473983A JPS6367633B2 JP S6367633 B2 JPS6367633 B2 JP S6367633B2 JP 58184739 A JP58184739 A JP 58184739A JP 18473983 A JP18473983 A JP 18473983A JP S6367633 B2 JPS6367633 B2 JP S6367633B2
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JP
Japan
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heat
ice
storage tank
circuit
refrigerant gas
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JP58184739A
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JPS6078237A (ja
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Koji Matsumoto
Shozo Yoshida
Shiro Kawakami
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Furukawa Electric Co Ltd
Konoike Construction Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Konoike Construction Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6367633B2 publication Critical patent/JPS6367633B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/24Storage receiver heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートパイプを用いた氷蓄冷式冷房装
置にヒートポンプを組合せて冷房と温水暖房とを
兼ねる空調システムに関するものである。
水の顕熱を利用した冷房システムに代り、近
年、水を凍らせて、氷の持つ融解熱を利用して、
蓄冷槽の容積を小さくした氷蓄冷式の空調冷房シ
ステムが検討されている。このシステムでは安価
な深夜電力を利用して、夜間に蓄冷装置を運転
し、昼間の空調冷房時に氷と循環冷水を熱交換
し、これを室内に設置したフアンコイルユニツト
などに循環させて運転経費を安くすることができ
る利点がある。
この種の氷蓄冷式の台調冷房システムでは、従
来種々の蓄冷装置が開発されている。最も新しい
蓄冷装置としては、冷媒ガスを循環させて、凝
縮・気化を繰返すことによつて冷却を行う冷凍回
路の蒸発器と、負荷側回路に選択的に接続・遮断
可能とした冷房用冷水循環回路の氷蓄熱槽とを複
数本のヒートパイプで接続したものがある。
この装置では氷蓄熱槽内に挿着したヒートパイ
プの表面部に着氷させて、ここに氷を厚く形成
し、冷房時に冷水を通して氷を融解させて循環冷
水とするものである。この構造は、冷凍回路の冷
媒管の表面に直接製氷するものに比べ、ヒートパ
イプの表面を着氷面として利用できるため広い面
積に形成できると共に、冷凍機の負荷変動も少な
く冷媒管路の簡略化も図ることができる。
この氷蓄冷式冷房システムでは、夏期の冷房だ
けしか行えず、冬期の暖房や給湯には別のシステ
ムを設ける必要がある。
しかしながら、冷房と暖房を別個のシステムで
設けることは設備が大型化・複雑化する欠点があ
る。
本発明はかかる点に鑑み種々研究を行つた結
果、ヒートパイプを用いた氷蓄冷式の冷房システ
ムをそのまま利用し、この冷媒回路にヒートポン
プを組合せることにより、設備が小型で且つ安価
で、適当な廃熱や太陽熱集熱システムなどの温熱
源のない建物にも広く適用することができる氷蓄
冷式冷房と温水暖房とを兼ねた空調システムを開
発したものである。
即ち本発明は、負荷側回路と接続する循環水回
路の蓄熱槽と、冷媒ガスの蒸発・凝縮を4方切替
弁を通して行うヒートポンプ式冷媒回路の熱交換
室とを複数本のヒートパイプで接続し、前記熱交
換室を、冷房時に冷媒ガスの蒸発器としてこれに
接続する蓄熱槽内のヒートパイプ表面で氷蓄冷
し、暖房時に冷媒ガスの凝縮器として蓄熱槽内の
温水を加熱したようにしたことを特徴とするもの
である。
以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説
明する。
第1図および第2図は本発明の一実施例による
空調システムを示すものである。
図において1は蓄熱槽で、この蓄熱槽1の外周
は断熱材2で被覆されている。この蓄熱槽1の内
部には複数本のヒートパイプ3が上下に配置さ
れ、このヒートパイプ3の上部は円筒状の熱交換
室4で囲まれ、下部側は蓄熱槽1内に露出して、
冷水や温水と接触するようになつている。更に各
ヒートパイプ3…間に位置して、複数枚の邪魔板
5…が上下方向に交互に間隔をあけて設けられ、
蓄熱槽1内を流通する循環水が上下に蛇行する流
水通路が形成されている。
蓄熱槽1の流水通路の入口側と出口側には、冷
温水が循環する循環水回路Aが設けられ、この循
環水回路Aには循環ポンプ6とバルブ7aが設け
られ、これらは制御コントロール盤8に接続され
ている。
更に上記蓄熱槽1を通る循環水回路Aはバルブ
7b,7cを介して、室内に設けたフアンコイル
ユニツトなどの空調機器9を通る負荷側回路B
に、接続・遮断可能に取付けられている。この負
荷側回路Bには空調ポンプ10が設けられ、バル
ブ7b,7cの切替によつて循還水回路Aから送
られてきた冷水や温水を負荷側回路Bの空調機器
9に循環させるようになつている。
前記ヒートパイプ3の上部に取付けた各熱交換
室4…は第3図に拡大して示すようにパイプで連
通され、この冷媒流路の入口側と出口側に接続し
てヒートポンプ式冷媒回路Cが接続されている。
このヒートポンプ式冷媒回路Cは第1図に示す
ように回路中間に設けた4方切替弁11を通して
圧縮器12と、大気に解放された熱交換室13が
設けられている。なお図中14a,14b,14
c,14d,14e,14fはバルブ、15はバ
ルブ14dと並列に接続された膨張装置、16は
バルブ14fと並列に接続された膨張装置、17
はヒートポンプ制御盤である。
次に上記構成をなす空調システムにおいて、氷
蓄冷式冷房を行なう場合について第2図および第
4図を参照して説明する。
例えば深夜電力を使つて氷蓄冷する場合、バル
ブ7aを開放し、バルブ7b,7cを閉じて循環
ポンプ6を運転して、循環水回路Aの運転を行う
と共に、圧縮器12を駆動させてヒートポンプ式
冷媒回路Cを運転する。
ヒートポンプ式冷媒回路Cでは、圧縮機12で
圧縮され高温になつた冷媒ガスが、4方切替弁1
1を通つて熱交換器13に導かれ、ここで大気と
接して放熱冷却されて凝縮される。この凝縮した
冷媒ガスはバルブ14d,14b,14eおよび
膨張装置16を経て、ヒートパイプ3の上部に取
付けた熱交換室4に流入する。この熱交換室4
は、このとき蒸発器としての作用をなし、ヒート
パイプ3の表面から気化熱を奪つて冷媒ガスは蒸
発して熱交換した後、バルブ14a、4方切替弁
11を通つて再び圧縮器12に戻される。
一方、循環水回路Aでは循環ポンプ6の運転に
より、冷水が蓄熱槽1の内部に流入し、邪魔板5
…により上下に蛇行して形成された流水通路を通
つて槽内を一様に流動する。
このとき、蒸発器として作動する熱交換室4に
流入した冷媒ガスがヒートパイプ3の上部を冷却
し、このヒートパイプ3の高速均一熱伝達作用に
より、冷水と接する下部側から吸熱して、この表
面が冷却される。この結果、蓄熱槽1内を停止又
は流動する冷水がヒートパイプ3と接して冷却さ
れ、この表面で着氷し、第4図に示すように次第
に氷18が厚く成長して行く。所定量の氷18が
形成されると、運転を停止し、空調冷房運転開始
時まで、蓄熱槽1内に氷蓄冷される。
昼間気温が上つて運転開始時になつたとき、バ
ルブ7aを閉じ、バルブ7b,7cを開放して、
循環水回路Aと負荷側回路Bとを接続すると共
に、循環ポンプ6と空調ポンプ10を運転する。
この結果、循環する冷水は蓄熱槽1内の氷18
と接触して、これを徐々に溶かしながら冷却さ
れ、循環水回路Aから負荷側回路Bに循環して、
フアンユニツトコイルなどの空調機器9を通つて
室内の冷房が行われる。
次に冬期の暖房を行う場合について第1図およ
び第3図を参照して説明する。
暖房運転する場合、バルブ7aを閉じ、バルブ
7b,7cを開放した状態で循環ポンプ6と空調
ポンプ10を運転し、蓄熱槽1内の温水を循環水
回路Aを通つて負荷側回路Bに循環させる。
一方ヒートポンプ式冷媒回路Cでは4方切替弁
11を切替えると共に、バルブ14a,14bを
切替え、更にバルブ14d,14eを閉じ、バル
ブ14c,14fを開放して、圧縮機12を運転
する。
熱交換室4を通つて温水と熱交換を終えた冷媒
ガスの温度を例えば40℃とすると、この冷媒ガス
はバルブ14b,14cを経て膨張装置15に流
入し、ここで膨張して例えば−10℃になつて、大
気に解放された熱交換器13に流入する。この暖
房運転時には熱交換器13は蒸発器として作動す
るので大気温度を0℃とすると、冷媒ガスはここ
で大気と熱交換して蒸発する。この後冷媒ガスは
4方切換弁11を通つて圧縮機12に導かれ、こ
こで圧縮されて高温電圧の冷媒ガス(例えば60
℃)となる。この高温電圧の冷媒ガスは再び4方
切換弁11を通り、バルブ14a,14fを通
り、蓄熱槽1内のヒートパイプ3の上部に取付け
た熱交換室4で蓄熱槽の温水と熱交換して凝縮す
る。なお、19は作動液である。この場合、熱交
換室4は凝縮器として作動し、凝縮潜熱を放熱し
て、この表面の温水を加熱して、冷却される。熱
交換により例えば40℃に加熱された蓄熱槽1内の
温水は、前記と同様に循環水回路Aを通つて負荷
側回路Bを循環し、室内に設けた空調機器9から
放熱して、室内の暖房を行うものである。
なお上記実施例では、各ヒートパイプ3の上部
に冷媒ガスが通る円筒状の熱交換室4を設け、こ
れらを蓄熱槽1内に設置した場合について示し
た、蓄熱槽1と箱状の熱交換室4とを仕切板で隔
離し、この仕切板に複数本のヒートパイプ3を貫
挿した構造でも良い。この場合、暖房運転時にト
ツプヒートとなるのでヒートパイプ3は内面にウ
イツクを設けた構造のものとし、温水との熱交換
はヒートパイプ3を介してこの表面で行われる。
また上記実施例ではヒートパイプ3を縦型に配
置した場合について示したが、やや傾斜させた横
型配置の場合にも同様に適用することができる。
以上説明した如く、本発明に係る氷蓄冷式冷房
と温水暖房とを兼ねた空調システムによれば、ヒ
ートパイプを用いた氷蓄冷式の冷房システムをそ
のまま利用し、この冷媒回路にヒートポンプを組
合せることにより、設備を小型化、且つ安価に施
工することができ、適当な廃熱や太陽熱集熱シス
テムなどの温熱源のない建物にも広く適用するこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例を示すも
ので、第1図は暖房運転時の空調システムを示す
系統図、第2図は氷蓄冷した冷房運転時の空調シ
ステムを示す系統図、第3図は第1図のヒートパ
イプを示す拡大図、第4図は第2図の表面に蓄氷
したヒートパイプを示す拡大図である。 1……蓄熱槽、3……ヒートパイプ、4……熱
交換室、6……循環ポンプ、7a,7b,7c…
…バルブ、8……制御コントロール盤、9……空
調機器、10……空調ポンプ、11……4方切替
弁、12……圧縮機、13……熱交換器、14a
〜14f……バルブ、15,16……膨張装置、
17……ヒートポンプ制御盤、18……氷、A…
…循環水回路、B……負荷側回路、C……ヒート
ポンプ式冷媒回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 負荷側回路と接続する循環水回路の蓄熱槽
    と、冷媒ガスの蒸発・凝縮を4方切替弁を通して
    行うヒートポンプ式冷媒回路の熱交換室とを複数
    本のヒートパイプで接続し、前記熱交換室を、冷
    房時に冷媒ガスの蒸発器としてこれに接続する蓄
    熱槽内のヒートパイプ表面で氷蓄冷し、暖房時に
    冷媒ガスの凝縮器として蓄熱槽内の温水を加熱す
    るようにしたことを特徴とする氷蓄冷式冷房と温
    水暖房とを兼ねた空調システム。
JP58184739A 1983-10-03 1983-10-03 氷蓄冷式冷房と温水暖房とを兼ねた空調システム Granted JPS6078237A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58184739A JPS6078237A (ja) 1983-10-03 1983-10-03 氷蓄冷式冷房と温水暖房とを兼ねた空調システム

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JPS6078237A JPS6078237A (ja) 1985-05-02
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JP58184739A Granted JPS6078237A (ja) 1983-10-03 1983-10-03 氷蓄冷式冷房と温水暖房とを兼ねた空調システム

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Families Citing this family (6)

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JPS63279728A (ja) * 1987-05-11 1988-11-16 Central Res Inst Of Electric Power Ind 植物栽培室の空調システム
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JPS6078237A (ja) 1985-05-02

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