JPS6038539A - 氷蓄冷式冷房と暖房給湯を兼ねた空調システム - 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】 本発明はヒートノぐルプを用いた氷蓄冷式冷房装置に、
暖房給湯装置を組合せた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シ、近年、水を凍
らせて、氷の持つ−（解熱を利用して、氷蓄熱槽の容積
を小さくした氷蓄冷式の空調冷房システムが検削されて
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ｇ、Ｈ１冷几時に氷と
循環冷水を熱交換し、これを室内に設置したファンコイ
ルユニットなどの空調機器にイ１゛現させて運転経費を
安くすることができる利点がある。

この種の氷蓄冷式の空調システムでは、従来、椋々の蓄
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、凝扁・気化をａｂ返すことに
よっ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ＩＪｔ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ビートノ９イブで接続したものが
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、ととに氷を厚く形成し、冷房時
に冷水を通して氷をｐすＩ解させて循環冷水とするもの
である。この構造では冷凍回路の冷媒管の表面ｌ／Ｃ直
接製氷するものに比べ、ヒートノやイブの表■ｆ１を着
氷面として利用できる／こめ広く形成できると共に、冷
凍機の負荷変動も少なく　、？＜ｉ媒管路の簡略化も図
るＣ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做
がある。

しかしながら冷房と暖房給湯の別個のシステムを設ける
ことは設備が大型化し、設備費や運転経工；］が高くな
る。丑だこれらを一体に組み合せて冷凍イ幾を共用した
ヒートポンプを用いる場合にば４方切換弁が必要となる
上制御回路も複雑になり価格も冷却専用冷凍機に比らべ
て２倍程度高価になるなどの欠点がおった。

本発明１ｃ’ｃ　％かかる点に鉦みＨ，ｔｆ々研究を行
った結果、氷蓄冷式冷房システムに加え、この装置を有
効に利用して暖房給湯システムを組合せ、装置バを簡略
化して設備費を低減すると共に、太陽熱や温排水を利用
して運転経費の低減を図った氷蓄冷式冷房と、暖房給湯
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、冷媒力スを循環させて凝縮気化を繰り返
す冷媒回路の蒸発器と、負荷側回路に選択的に接続遮断
可能とした第１の循環回路に設けた蓄熱槽とを、複数本
のヒートノ母イブで接続すると共に、太陽熱捷たは廃熱
より集熱した温水を流通させて、前記負荷側回路または
蓄熱槽に選択的に接続遮断可能とした第２の循環回路を
設け、且つ前記冷媒回路の凝縮器を通ってこれを冷却し
、負荷側回路または給湯タンクに接続遮断可能とした第
３の循環回路とからなる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訝明する
。

第１図および第２図は不発り」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−ＣＪは蓄熱￥置を示すもので、上部に蒸発器
２が、下部に蓄熱槽３が仕切板４を介して設けられ、こ
れらの外周は断熱材５によシ被覆されている。この蓄熱
装Ｗノの内部には、仕切板４を上下に貫挿して複数本の
ヒートパイｆ６が挿着され、ヒートノやイｆ６の上部６
ａは蒸発器２に、下部６ｂは蓄熱槽３内に夫々配置され
ている。またこの蓄熱槽３内には、各ヒート・ぐイブ６
・・・間に位置して複数枚の邪魔板７・・・が、上下方
向に交互に間隔を設けて数句けられ、内部を流通する循
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３の流水通路の入口側と出口側には冷水が循環す
る第１の循環回路Ａが設けられている。この第１の循環
回路Ａには循環ポンｆ８とバルブ９ａとが設けられ、こ
れらは制御コントロール醗１０に接続されている。

更に第１の循環回路Ａは、バルブ９ｂ、９ｃを介して、
室内に設置したファンコイルユニットなどの空調機器１
１を通る負荷側回路Ｂが接続されている。この負荷側回
路Ｂには空調ポンプ１２が設置られバルブ９ｂ　、９ｃ
の切替によって２１２１の循環回路Ａから送られてきた
冷水を負荷側回路Ｂの空調機器１１に循環させるように
なっている。

更に蒸発器２の冷媒ＩＪｊｔ路の入口側と出口１１１１
とに接続して冷媒回路Ｃが設けられ、この冷媒回路ＣＫ
は圧縮機１３と凝縮器１４および膨張装置１５とが設け
られている。またこの凝縮器１４は、バルブ９ｄ、９ｅ
および冷却水ポンプ１６を設けた冷却水回路りによって
クーリングタワー１７に接続している。ここまでの打、
）成は従来提案されている氷蓄冷式冷房システムの構成
と同様である。

次に上記冷房システムに組込んだ暖房給湯システムの構
成について説明する。

１８は温水タンクで、ソーラーポンプ１９を設けた集熱
回路Ｅにょシ、太陽熱コレクター２０に接続され、中央
コントロール盤２１により制御されるようになっている
。

またこの温水タンク１８は、温水ポンプ２２、バルブ９
１．蓄熱槽３およびバルブ９ｇを通る第２の循環回路Ｆ
が接続されている。

壕だ前記冷媒回路Ｃの凝縮器１４には、これを通って負
荷側回路Ｂに接続する第３の循環回路Ｇが接続され、凝
縮器１４で熱交換された温水が温水ポンプ２３、および
バルブ９ｈを通って空が１−機器１１に循環するように
なっている。

また温水タンク１８に接続する第２の循環回路Ｆは、バ
ルブ９ｆ、９ｈ、９ｉの切替によシ、負荷側回路ＢＫ接
続する第３の循環回路Ｇに接続遮断可能となっている。

２４は第３の恒ｊシ現回路Ｇに分岐して接続した給湯タ
ンクで、これは史に室内に設置した給湯設備２５に接続
されている。

なお図において９」ｐ９に、９１．９ｍはバルブである
。

次に上記構成をなす空調システムにおいて、先ず氷蓄冷
式冷房を行う場合について第１図を参照して詣明する。

例えば深夜電力を使って氷蓄冷する場合、バルブ９ａを
開放しバルブ９ｂ　、９ｃを閉じ、循ワＩンノ８を側転
して、汀す１の循環回路Ａと冷４１トガスＣの３ｍ転を
行う。

冷β１、回路Ｃでυ１、圧Ｊｆｉ）９．１３で圧ボ１１
１された冷媒ガスが、Ｆコ縮器１４、膨張数匹“１５を
経て蒸発器２にでして、ここでヒートバイブロの上部６
ａと熱交換し、杓−び冷４１トガスは圧縮拭１３に戻さ
れる。このとき冷却水回路りのバルブ９　ｄ。

９ｅは開放され、冷却水はん（縮器１４イ〔通って、こ
こを冷却し、高温になった？？、却水はクーリングタワ
ー１７に導かれて、冷却され、冷却水ポンプ１６により
循環される。

一方、第１の循環回路Ａでは循環ポンプ８の運転によシ
、冷水はＶ熱槽３の内部にも０人し、邪シー板７・・・
により上下に蛇イラシて形成された流水通路を通って槽
内を一様にｂｊＣ動する。

このとき、蒸発器２にＤｉＬ人した冷４１トガスがヒー
トパイゾロの上部６ａを冷却し、ヒートパイゾロの高速
均−熱伝辻作用により、蓄熱槽３内に挿着された下部６
ｂから吸熱して、この表面が冷却され、る。この結果蓄
に一：ｓ　栖ｓ内の冷水がヒート・母イブ６０下部６ｂ
に接して冷却され、との表面に着氷して次第（（氷２６
が厚く成長して行く。

所定骨の氷２６が形成されると、運転を中止し、を五′
１１迎転Ｅｉ＋始時まで、蓄熱槽３内に氷蓄冷される。

空調連転＆ｉｌ始時になったとき、バルブ９ａをｔｌｌ
じ、パル７’９ｂ、９ｃ、９ｍをｒ；’ｒＪ　ｆｉｔし
テ、鴎１の循環口ｊｌに　Ａと負荷側回路ＢとをＪｋ糺
した後、循環ｉ？ンプ８と孕調ポンプ１２を運転する。

この結果、冷水は蓄；にへ槽３内の氷２６と接触して徐
々に溶かしながら冷却され、第１のりｉ′猿ｌ路Ａから
負荷側回路ＢＫ楯現して、空Ｂｌｒａ　伝器１１を通っ
て尾内のｉ！、７房が行われる。

次に冬Ｊ１１３のし肪、給湯を行う場合について第２図
を参１４ｉ　Ｌ、て島１す１する。先ず太陽熱を利用し
て暖房を行う場合には、ソーラーポンプ１９を運転し、
水を非熱回路Ｅを通って大町熱コレクタ−２０に送シ、
ことで太陽熱によ）加熱された温水は温水タンク１８に
貯められる。一方、第２の循環回路Ｆのバルブ９１，９
１を開放し、他は全閉状態にして、第２の循環回路Ｆと
負荷側回路Ｂとを接続する。温水タンク１８に貯められ
た高温の温水は、ぶ（水ポンプ２２によシ、負荷側回路
Ｂを循環し、室内に設置した空調機器１）から放熱して
、室内の暖房を行った後、第２の循環回路Ｆを通って温
水タンク１８に戻される。

また給湯を行なう場合にはバルブ９ｊ、９ｎを開放して
給湯タンク２４内の熱交換器２７に温水を流し給湯タン
ク２４の冷水２８を昇温しこれから必吸に応じて室内の
給湯設ｉｉｆ＋　２５に温水を供給することが出来る。

尚、熱交換器２７を出た温水はバルブ９ｎを通って循環
回路Ｆに戻される。吐た雨や夜間など太陽熱コレクター
２０（ｆｃよる集熱が不能となシ、温水タンク１８内の
温水温度が例えば４０℃以下になったときには、中央コ
ントロール酪２１によυ制御して、第２の循環回路Ｆと
、蓄熱槽３とを接続すると共に、冷媒回路Ｃと、第３の
循環回路Ｇおよび負荷回路Ｂの運転を行う。この場合、
バルブ９ｆ、９ｇ、９ｈ、９には開放し、他は全閉する
。

例えば温水タンク１８内の温水温度を２０℃とすると、
この温水は温水ポンプ２２によシ第２の循環回路Ｆを経
て、蓄熱槽３に流入する。

この場合、暖房運転であるので、氷２６は蓄熱槽３内に
蓄冷されていない。蓄熱槽３を出た温水は出口からバル
ブ９ｇを設けた第２の循環回路Ｆを経て温水タンク１８
に戻される。

蓄熱１Ｉ９Ｊ３と蒸発器２とを結ぶヒートパイｆ６によ
シ、温水から熱を吸収して、蒸発器２内の冷媒を加熱す
る。この場合、蓄熱槽３内の温水温度がたとえ２０℃で
あっても蒸発器２内部の冷媒蒸発温度とよシ低温にする
ことで凝縮器１４から取シ出される温水の温度は４０〜
５０℃にもなる。このことはヒートポンプ式冷凍機の原
理によっても知られている。したがって蒸発器２で熱交
換された温熱は圧縮機１３０作用で冷媒回路Ｃを循環し
第３の循環回路Ｇを通る温水と凝縮器１４の内部で熱交
換することになるこの凝縮器１４での熱交換によシ第３
の循環回路Ｇを流通する温水は、例えば５０℃に加熱さ
れ、譜５水ポンプ２３、バルブ９ｈを経て負荷側回路Ｂ
Ｋ勇かハて、室内の暖房が行われる。

なお給湯を行う場合には、この加熱された温水を給湯タ
ンク２４に設けた熱交換器２７へ尋くことによシ行われ
る。

なお上記実施例では太陽熱コレクター２０を用いて太陽
エネルギーを利用する場合について説明したが、１５〜
４０℃の低温の温排水を直接、蓄熱槽３に導いて上記の
動作によル暖房を行うようにしても良い。またこの場合
の温熱源としては、ホテルや病院の給湯排水の利用や、
冬期でも冷房が必敦な例えば電子計算様センターや、デ
パートなど、別個の冷房設備を設けている場合に、この
凝縮器の冷却廃熱を利用することもできる。

まだ上記実施例では蓄熱４Ｙ’Ｊ　３と蒸発器２とを仕
切板４によ９分離し、これにヒートバイブロを貫挿した
蓄熱装置１の構造について示したが、ヒートツヤイブ全
体を蓄熱槽３内に設置し、各ヒートバイブロの上部６ａ
に夫々蒸発器２を取付けた構造のものでも良い。

以上欽、明した如く、本発明に係る氷呑冷式冷房と暖房
給湯を兼ねた空調システムによｔｌは、氷蓄冷式冷却シ
ステムに加え、この装置を有効に利用して暖房給湯シス
テムを組合せて、装置を簡略化して設備費を低減すると
共に、太陽熱やｔＫＬ　４Ｊｌ−水を利用して暖房運転
経費の低減を図ることができるなど顕著な効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は氷蓄冷冷房を行っている状態を示す本発明の一
実施例による空調システムの系統図、第２図は暖Ｍ紹湯
運転を行っている状態を示す空Ｗ１１システムの系統図
である。 １・・・蓄熱装置、２・・・蒸発器、３・・・蓄熱槽、
６・・・ヒートパイプ、８・・・循環ポンプ、９ａ、９
ｂ〜９ｎ・・・バルブ、１１・・・窒調機器、１２・・
・空調ポンプ、１３・・・圧β器、１４・・・凝縮器、
Ｉ７・・・クーリングタワー、１８・・・温水タンク、
２０・・・太陽熱コレクター、２ノ・・・中央コン）　
ｌ：ｌ　／ｌ’　ｎｄ、２４・・・給湯タンク、２６・
・・水、２７・・・熱交換器、２８・・・冷水、Ａ・・
・第１の循環口ＩＡ：；１Ｂ・・・負荷側回路、Ｃ・・
・冷媒回路、Ｄ・・・冷却水回路、Ｅ・・・集熱回路、
Ｆ・・・第２の（す１環回路、Ｇ・・・第３の循環回路
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷媒ガスを循環させて凝縮気化を繰り返す冷媒回路の蒸
   発器と、負荷側回路に選択的に接続遮断可能とした第１
   の循環回路に設けた蓄熱槽とを、複数本のヒートパイプ
   で接続すると共に、太陽熱または廃熱よシ集熱した温水
   を流通させて、前記負荷側回路または蓄熱槽に選択的に
   接続遮断可能とした第２の循環回路を設け、且つ前記冷
   媒回路の凝縮器を通ってこれを冷却し、負荷側回路また
   は給湯タンクに接続遮断可能とした第３の循環回路とか
   らなることを特徴とする氷蓄冷式冷房と暖房給湯を兼ね
   た空調システム０