JPH0451740B2 - - Google Patents

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JPH0451740B2
JPH0451740B2 JP62271421A JP27142187A JPH0451740B2 JP H0451740 B2 JPH0451740 B2 JP H0451740B2 JP 62271421 A JP62271421 A JP 62271421A JP 27142187 A JP27142187 A JP 27142187A JP H0451740 B2 JPH0451740 B2 JP H0451740B2
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JP
Japan
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heat
heat storage
heat exchanger
water
refrigeration cycle
Prior art date
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JP62271421A
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English (en)
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JPH01114639A (ja
Inventor
Aritaka Tatsumi
Tooru Kurosawa
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヒートパイプ式蓄熱水槽装置に関し、
特に、伝熱体としてヒートサイフオン形式の熱交
換器を水中に沈設し、氷蓄熱時には該ヒートサイ
フオンの上部に配設したパイプ中でヒートサイフ
オンの作動液の凝縮を行い、温水蓄熱時には該ヒ
ートサイフオンの下部のパイプ中でヒートサイフ
オンの作動液を蒸発させることにより、冷房用氷
蓄熱(潜熱利用)および暖房用温水蓄熱(顕熱蓄
熱)を一つの蓄熱水槽で効率良く行えるようにし
たヒートパイプ式蓄熱水槽装置に関する。
〔従来の技術〕
冷暖房用空調システムにおいて、水の潜熱ある
いは顕熱を利用する従来の蓄熱水槽装置として、
例えば、蓄熱水槽内に配置した金属あるいはプ
ラスチツクのパイプ内に別の手段で得た温水ある
いは0℃以下に冷却したブラインを流す方法、
蓄熱水槽内に配置した金属パイプを冷凍サイクル
の凝縮器あるいは蒸発器とし、パイプ内に直接冷
媒を流す方法、ヒートパイプを伝熱媒体として
使用する方法等が知られている。第3図は上記の
〜の方法のうち、の方法を示す例であり、
ヒートパイプを用いて氷蓄熱を行う装置を示した
ものである。ヒートパイプ式氷蓄熱水槽装置の利
点はヒートパイプの等温性により熱伝達の効率が
良い点にある。蓄熱水槽1の水2はポンプ5およ
び負荷6を通つて循環しており、蓄熱水槽1には
複数のヒートパイプ7が垂直に挿入されており、
その上部にはヒートパイプ7の一部を内部に含む
密閉空間8が設けられている。この密閉空間8は
コンプレツサ9a、熱交換器(コンデンサ)9
b、膨張弁9cおよび配管9dによつて構成され
る冷凍サイクル9のエバポレータに相当する。ノ
ズル10より吹き込まれたフロン等の冷凍サイク
ル用冷媒11なヒートパイプ7の周囲で蒸発して
回収ポート12より回収される。ここで冷凍サイ
クル用冷媒11の温度を0℃以下に調整すること
により蓄熱水槽1内の水2はヒートパイプ7に接
する部分より凍結し、ポンプ5によつて周囲に残
る未凍結部分の水2が循環し負荷6に運ばれ、負
荷6に冷熱が供給される。また、上記のヒートパ
イプ式蓄熱水槽装置において、熱交換器9bをエ
バポレータとし、密閉空間8をコンデンサとして
使用し、冷凍サイクル用冷媒11の凝縮熱をヒー
トパイプ7を介して水2に伝えて温めることによ
り、ヒートポンプ式温水蓄熱水槽装置として使用
することができる。
特開昭60−78237号公報はこのように1つの蓄
熱水槽において、その冷凍サイクル9を切り替え
ることにより冷房用氷蓄熱(潜熱利用)および暖
房用温水蓄熱(顕熱蓄熱)、換言すれば、冷房お
よび暖房を行うようにした空調システムを示して
いる。この氷蓄冷式および温水暖房を兼ねた空調
システムは、上記の冷凍サイクル9にヒートポン
プを組合せ、かつ、冷凍サイクル9を切り替える
手段として4方切替弁を用いたものであり、これ
により設備の小型化およびコストの低下が図れ
る。また、第3図の密閉空間8を蓄熱水槽1の水
2の中に配置することにより、熱伝達のロスをな
くしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来のヒートパイプ式蓄熱水槽装置に
よれば、ヒートパイプと冷媒間の熱交換はヒート
パイプの上部で行われており、暖房用温水蓄熱を
行う場合、いわゆるトツプヒートモードとなるた
め、伝熱効率が低下すると言う不都合があり、さ
らに、ヒートパイプはトツプヒートモードで使用
可能な高性能伝熱面を有したものを用いる必要が
あるため、コストが高くなると言う不都合があ
る。このため、従来のヒートパイプ式蓄熱水槽装
置は氷蓄熱専用として使用される事が多く、冷房
および暖房の両用としては完成度が充分でないと
言う問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、冷
房用氷蓄熱(潜熱利用)および暖房用温水蓄熱
(顕熱蓄熱)を一つの蓄熱水槽で効率良く行い、
かつ、コストダウンを図るため、伝熱体としてヒ
ートサイフオン形式の熱交換器を水中に沈設し、
氷蓄熱時には蓋ヒートサイフオンの上部に配設し
たパイプ中でフロン等の冷媒を蒸発させ、パイプ
表面を冷却し、ヒートサイフオンの作動液の凝縮
を行うことにより水を氷結させ、また、温水蓄熱
時には該ヒートサイフオンの下部の作動液中を通
るパイプ中で冷媒を凝縮させ、パイプ表面を加熱
し、ヒートサイフオンの作動液を蒸発させること
により水を加熱するようにしたヒートパイプ式蓄
熱水槽装置を提供するものである。
以下、本発明のヒートパイプ式蓄熱水槽装置を
詳細に説明する。
〔実施例〕
第1図a,bおよび第2図は本発明の一実施例
を示し、伝熱用水2を満たした蓄熱水槽1と、蓄
熱水槽1の中に沈設されたヒートサイフオン式熱
交換器3と、コンプレツクサ4a、熱交感器(氷
蓄熱時にはコンデンサ、温水蓄熱時にはエバポレ
ータとして動作する)4b、膨張弁4c、および
配管4dより成る冷凍サイクル4から構成され
る。
第1図bの断面図に示すように、ヒートサイフ
オン式熱交換器3は、上部伝熱管3aを内部に有
する上部鞘管3bと、下部伝熱管3cを内部に有
する下部鞘管3dと、上部鞘管3bおよび下部鞘
管3dを連結する複数の熱交換管3eから成る一
つ密閉空間を構成しており、該密閉空間にはフロ
ン等の作動液3f(液体および蒸気)が封入され
ている。
以上の構成において、氷蓄熱時の動作、温
水蓄熱時の動作をそれぞれ第1図a,bおよび第
2図を用いて説明する。
氷蓄熱時の動作 氷蓄熱時において、コンプレツサ4a、熱交
換器4b(この場合、コンデンサとして動作す
る)、膨張弁4c、および配管4dから成る冷
凍サイクル4は、第1図aに示すように配管さ
れ、ヒートサイフオン式熱交換器3の上部伝熱
管3aと連結される。このとき、上部伝熱管3
aは冷凍サイクル4のエバポレータとして動作
する。一方、下部伝熱管3cは図示していない
閉鎖手段によつて閉鎖され、冷凍サイクル4か
ら切り離されている。この状態で、冷凍サイク
ル4のコンプレツサ4aで圧縮され高温になつ
た冷媒ガスが熱交換器4b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
縮した冷媒ガスは膨張弁4cを介してヒートサ
イフオン式熱交換器3の上部伝熱管3aに送り
込まれる。このとき上部伝熱管3aはエバポレ
ータとして作用し、冷媒ガスは上部伝熱管3a
の表面から気化熱を奪つて蒸発する。一方、水
2の有する熱で蒸発した作動液3fは上部伝熱
管3aおよび上部鞘管3bの周囲で熱交換を行
い凝縮する。さらに、上部鞘管3bの温度低下
にともない水2が上部鞘管3bの周囲で凝縮し
て氷を生成し、さらには熱交換管3eの周囲に
氷を生成する。
温水蓄熱時の動作 温水蓄熱時において、コンプレツサ4a、熱
交換器4b(この場合、エバポレータとして動
作する)、膨張弁4c、および配管4dから成
る冷凍サイクル4は、第2図に示すように配管
され、ヒートサイフオン式熱交換器3の下部伝
熱管3cと連結される。このとき、下部伝熱管
3cは冷凍サイクル4のコンデンサとして動作
する。一方、上部伝熱管3aは図示していない
閉鎖手段によつて閉鎖され、冷凍サイクル4か
ら切り離されている。この状態で、冷媒ガスが
冷凍サイクル4のコンプレツサ4aで圧縮さ
れ、下部伝熱管3cに送り込まれて凝縮し、そ
のときの凝縮熱によつて下部鞘管3dに封入さ
れた作動液3fを蒸発させる。この作動液3f
は、熱交換管3eにおいて水2によつて冷却さ
れて凝縮し、このときの凝縮熱によつて水2を
加熱する。このとき、熱交換管3eの下方に下
部伝熱管3c(熱供給源)が位置するため、ボ
トムヒートモードとなりヒートサイフオン式熱
交換器3における熱交換が効率よく行われる。
本実施例においては、冷凍サイクル4をコンプ
レツサ4a、熱交換器4b、膨張弁4c、および
配管4dより構成したが、同様の機能を果たすも
のであれば特に限定するものではない。また、冷
凍サイクル4による冷媒の供給に代えて所定の温
度にしたブライン等を流すようにしても良い。氷
蓄熱時および温水蓄熱時の配管切替を配管切替手
段を設けて行うようにしても良い。ヒートサイフ
オン式熱交換器3は蓄熱水槽1の大きさに応じて
複数個直列あるいは並列に作用しても良く、上・
下部伝熱管3a,3cが水平となる状態で全体を
傾斜させて使用しても良い。
上部伝熱管3aおよび下部伝熱管3cは何れも
外面で作動液3fを凝縮あるいは蒸発させるもの
であり、高性能伝熱面加工を施すことにより一層
の効果を期待できる。また、夫々を冷凍サイクル
4のエバポレータあるいはコンデンサとして使用
する場合は、内面に微細ならせん溝加工を施し、
内面伝熱率を向上させるのが望ましい。同様に熱
交換管3eも外面の水2と作動液3fとの間の熱
伝達率を向上せしめたパイプを用いるのが望まし
い。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明のヒートパイプ式蓄
熱水槽装置によれば、伝熱体としてヒートサイフ
オン形式の熱交換器を水中に沈設し、氷蓄熱時に
は該ヒートサイフオンの上部に配設したパイプ中
でフロン等の冷媒を蒸発させ、パイプ表面を冷却
し、ヒートサイフオンの作動液の凝縮を行うこと
により水を氷結させ、また、温水蓄熱時には該ヒ
ートサイフオンの下部の作動液中を通るパイプ中
で冷媒を凝縮させ、パイプ表面を加熱し、ヒート
サイフオンの作動液を蒸発させることにより水を
加熱するようにしたため、冷房用氷蓄熱(潜熱利
用)および暖房用温水蓄熱(顕熱蓄熱)を一つの
蓄熱水槽で効率良く行うことができ、かつ、コス
トダウンを図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図aは本発明の一実施例の氷蓄熱時の状態
を示す説明図。第1図bは第1図aの断面図。第
2図は本発明の温水蓄熱時の状態を示す説明図。
第3図は従来のヒートパイプ式蓄熱水槽装置を示
す説明図。 符号の説明、1……蓄熱水槽、2……水、3…
…ヒートサイフオン式熱交換器、3a……上部伝
熱管、3b……上部鞘管、3c……下部伝熱管、
3d……下部鞘管、3e……熱交換管、3f……
作動液、4……冷凍サイクル、4a……コンプレ
ツサ、4b……熱交換器、4c……膨張弁、4d
……配管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 蓄熱水槽内の水の顕熱および/あるいは潜熱
    を利用する蓄熱水槽装置において、 前記蓄熱水槽の水中に設けられて下部に作動液
    をプールし、上部にその蒸気を収容した密閉容器
    と、 前記密閉容器の上部を貫通して前記蒸気中を通
    される上部伝熱管と、 前記密閉容器の下部を貫通して前記作動液中を
    通される下部伝熱管と、 氷蓄熱時には前記上部伝熱管に接続され、温水
    蓄熱時には前記下部伝熱管に接続される冷凍サイ
    クル手段を備え、 氷蓄熱時には前記上部伝熱管へ0℃以下のブラ
    インを流すか、あるいは前記冷凍サイクルより前
    記上部伝熱管へ冷媒を流して0℃以下で蒸発させ
    る蒸発器を構成し、温水蓄熱時には前記下部伝熱
    管へ所定の温度の熱媒を流すか、あるいは前記冷
    凍サイクル手段より冷媒を流して凝縮器を構成す
    ることを特徴とするヒートパイプ式蓄熱水槽装
    置。
JP62271421A 1987-10-27 1987-10-27 ヒートパイプ式蓄熱水槽装置 Granted JPH01114639A (ja)

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WO2010095568A1 (ja) 2009-02-20 2010-08-26 凸版印刷株式会社 位相型回折素子、その製造方法、および撮像装置

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JP2011247506A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Fujikura Ltd データセンタの冷却システム
US9271429B2 (en) 2010-04-12 2016-02-23 Fujikura Ltd. Cooling device, cooling system, and auxiliary cooling device for datacenter
CN106225127A (zh) * 2016-08-30 2016-12-14 西北工业大学 一种小型冰蓄冷温度调节风扇***

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