JPS6115346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 夏期における家庭の冷房が普及するにつれて、
最夏の日中の冷房用電力需要は急速に増大し、発
電所建設の立地難と相まつてピーク時の電力供給
の不足が深酷な問題となりつつある今日において
蓄冷機能を有する冷房機の必要性は論をまたな
い。又ヒートポンプ暖房機はエネルギー利用効率
の高い暖房方法として着目され普及しつつある
が、夜間気温が低下すると効率が低下するので、
日中の気温の高い時に機械を運転し室内に置かれ
た蓄熱器で蓄熱しておけば、効率よくエネルギー
を使用することが出来るので、省エネルギーの時
代には蓄熱蓄冷機能を有する室内端末を持つた空
調機は重要な役割を果すものである。

一方、室内で蓄熱蓄冷を行うためには小形で容
量の大きいものが必要であるから、顕熱による蓄
熱ではなく相変化などに伴う潜熱の出入を利用し
たものが有用であろう。しかし冷房用の蓄冷器と
してはこの相変化が０℃ないし10℃付近でおこる
ものが望ましいが一方暖房用としてはこの相変化
は30℃以上と考えねばならない。この様に２つの
目的のためには１つの物質の１つの相変化を利用
することは困難である。従つて冷房用と暖房用の
２つの蓄熱器が必要になる。

従来装置としては第１図に示すものがあるが、
第１図において、低温で相変化のある蓄熱物質を
充した蓄冷器１′内に設けた熱交換器２′、それよ
り高温で相変化のある蓄熱物質を充した蓄熱器
３′内に設けた熱交換器４′と、室内空間と熱交換
しうる熱交換器５′を切換え弁６′および７′を介
して、液冷媒管路８′、気化冷媒管路９′に接続
し、熱交換器２′に液冷媒を流して蓄冷、熱交換
器５′に液冷媒を流して冷房、熱交換器４′に気化
冷媒を送つて蓄熱、熱交換器５′に気化冷媒を送
つて暖房という４つの使い方をする方法が考えら
れている。この場合での難点は蓄冷器１′および
蓄熱器３′に蓄えられた熱を取り出して部屋を冷
房又は暖房しようとする時には室内空間と熱交換
するための熱交換器１０′および１１′を、それぞ
れの蓄焼槽内に別に設けなければならない。従つ
て、蓄冷器１′および蓄熱器３′に別途熱媒体循環
の手段と熱交換器を付加する必要が生じ、構造が
複雑になり製造コストが上る等の欠点があつた。
本発明は前記従来の欠点を除去するものである。

本発明は、この２つの蓄熱器と、室内用熱交換
器を組み合わせ、蓄冷、蓄熱、冷房、暖房および
蓄冷または蓄熱された熱による冷房または暖房の
６つの使い方を簡単なバルブ操作によつて行おう
とするものである。

以下本発明を実施例に従つて詳細に説明する。
第２図において１は比較的低温で相変化等を生じ
熱が出入する蓄冷物質を充した低温用蓄熱器で、
その中に第２熱交換器２を有するものであり、３
は低温用蓄熱器１より高温で相変化を行う物質を
充した高温用蓄熱器で、その中に第３熱交換器４
を有するものであり、更に５は室内空間との熱交
換を行う第１熱交換器である。本発明の基本の一
つは、これらの３つの熱交換器２，５，４をすな
わち第２熱交換器２と第３熱交換器４との間に第
１熱交換器５を直例に接続することにある。蓄冷
運転の時は液冷媒管路６より液冷媒が流入し、ま
ず優先的に低温用蓄熱器１を冷却してここに蓄冷
が行われ、蓄冷が終ると液冷媒が未蒸発で第１熱
交換器５に流入しそこで液冷媒が蒸発して自動的
に室内の冷房が行われる。第１熱交換器５の能力
が出力に対し必要なだけの大きさになつていれば
高温用蓄熱器３まで冷すことは起らない。一方暖
房運転の時は逆に気化冷媒管路７から気化冷媒が
送りこまれ、優先的に高温用蓄熱器３内の第３熱
交換器４で凝縮して蓄熱が行われ、蓄熱が終ると
未凝縮の冷媒ガスが第１熱交換器５に送りこまれ
そこで気化冷媒が凝縮して自動的に室内の暖房に
移行する。

次に他の発明の一実施例を第３図および第４図
に沿つて詳細に説明する。低温用蓄熱器１と、第
１熱交換器５の接続部に第１の弁８、第１熱交換
器５と第３熱交換器４との接続部に第２の弁９を
設け、さらに第１熱交換器５と第３熱交換器４を
バイパスする第１のバイパス管路１０を第３の弁
１１を介して設け、又第１熱交換器５と第２熱交
換器２をバイパスするバイパス管路１２を第４の
弁１３を介して設け、又液冷媒管路６に第６の弁
１４、気化冷媒管路７に第７の弁１５を設ける。
従つて、第１、第２のバイパス管路１０，１２を
第３、第４の弁１１，１３によつて閉じ、第１，
第２の弁８，９を開ければ、上記蓄冷、冷房ある
いは蓄熱および暖房運転は全く変更の必要がなく
実施できる。

また、蓄冷又は蓄熱運転中に冷房又は暖房運転
を行いたい時は、第１、第２の弁８，９を閉じ第
３，第４の弁１１，１３を開けば液冷媒又は気化
冷媒は直接第１熱交換器５に流入するので、ここ
で直接気化又は凝縮が行われ室内空間の冷房又は
暖房を容易に実施することができる。

次に低温用蓄熱器に蓄冷された冷熱を室内に放
冷せしめたい時は第６、第２、第３の弁１４，
９，１１を閉じる。この際第２、第１熱交換器
２，５内にはある程度の冷媒が必要であるから第
２、第３の弁９，１１を閉じて一定期間をおいて
から後に弁１４を閉じればよい。次に第１、第４
の弁８，１３を開く。このようにすると第２熱交
換器２の温度は第１熱交換器５より温度が低いた
め閉回路内部の冷媒は第２熱交換器２で凝縮し重
力に従つて流下し第１熱交換器５において蒸発す
る。気化した冷媒は第２のバイパス管路１２を経
て再び第２熱交換器２に入り凝縮する。この循環
は第２、第１熱交換器２，５の温度が同一になる
まで続く。すなわち低温用蓄熱器１に貯えられた
冷熱が放出されるまで冷媒は循環する。一方、高
温用蓄熱器３に蓄熱された熱を利用する場合は同
様に第７、第１、第４の弁１５，８，１３を閉
じ、第２、第３の弁９，１１を開く。今度は第
３、第１熱交換器４，５では第１熱交換器５の方
が温度が低いので気化冷媒は第１熱交換器５にお
いて凝縮し、重力に従つて流下し第３熱交換器４
に流入しここで加熱されて蒸発し第１のバイパス
管路１０を経て再び第１熱交換器５において凝縮
する。このようにして蓄熱された熱が無くなるま
で冷媒の循環がおこり熱を放出する。本実施例に
おいて第１、第３の弁８，１１、第２、第４の弁
９，１３を切換え弁にすることも勿論可能であ
る。なお第４図は第３図における弁の開閉と装置
の動作の関係図である。

さらに他の本発明の実施例を第５図および第６
図によつて説明する。この場合第３図の実施例と
異なる点は以下の３点である。第３図の第１、第
２のバイパス路１０，１２およびそこに設けた第
３、第４の弁１１，１３に代つて、第２のバイパ
ス管路１６と第４の弁１７を第１熱交換器５の第
１の弁８側から第２熱交換器２の液冷媒管路６側
に設けたこと、および第３のバイパス管路１８と
第５の弁１９を第１熱交換器５の第２の弁９側か
ら第３熱交換器４の気化冷媒管路７側に設けたこ
と、および液冷媒管路６の第６の弁１４の第２熱
交換器側から気化冷媒管路７の第７の弁１５の第
３熱交換器側に第１のバイパス管路２０を設けそ
の間に第３の弁２１を設けたことである。第４、
第５、第３の弁１７，１９，２１を閉じ第６、第
７、第１、第２の弁１４，１５，８，９を開けば
第３図で初めにのべた基本的動作に何等変更はな
い。又第５図に示すように第１、第２、第３の弁
８，９，２１を閉じ第４、第５の弁１７，１９を
開きかつ第６、第７の弁１４，１５を開けば冷房
又は暖房運転時に蓄冷又は蓄熱を通常の冷房又は
暖房に切替えられることは第３図の例を類似して
いる。

次に低温用蓄熱器１に蓄冷された冷熱を取出し
て冷房を行う際は、第６、第７、第２、第４の弁
１４，１５，９，１７を閉じて、第１、第５、第
３の弁８，１９，２１を開くことにより、第２熱
交換器２、第１の弁８、第１熱交換器５、第３の
バイパス管路１８、第５の弁１９、第１のバイパ
ス管路２０、第３の弁２１という閉回路を形成す
る。冷媒は第２熱交換器２において凝縮し、液化
冷媒は重力に従つて流下し第１熱交換器５におい
て蒸発することにより蓄冷された冷熱が室に放出
される。一方、高温用蓄熱器３に蓄熱された熱を
利用する場合は第６、第７、第１、第５の弁１
４，１５，８，１９を閉じ、第２、第４、第３の
弁９，１７，２１を開けば第１熱交換器５、第２
の弁９、第３熱交換器４、第１のバイパス管路２
０、第３の弁２１、第４の弁１７、第２のバイパ
ス管路１６によつて閉回路が出来るから冷媒は第
１熱交換器５において凝縮し、第３熱交換器４に
おいて蒸発し循環が生ずることは上記冷房の時と
ほぼ類似である。

なお本実施例において第１の弁８と第４の弁１
７、第２の弁９と第５の弁１９、第３の弁２１と
第６の弁１４又は第７の弁１５を切替弁にするこ
とも当然考えられる。

以上詳述したごとく本発明は液化冷媒の蒸発あ
るいは気化冷媒の凝縮によつて空調空間を冷却あ
るいは加熱する第１熱交換器と、比較的低温で相
変化を生じ熱が出入する蓄熱物質を充した容器内
に第２熱交換器を設けた低温用蓄熱器と、これよ
り高温で相変化を生じ熱が出入りする蓄熱物質を
容器内に充した第３熱交換器を設けた高温用蓄熱
器とを有し、前記第２熱交換器と前記第３熱交換
器との間に前記第１熱交換器を直列に接続し、液
冷媒を流す時は前記第２熱交換器から第１熱交換
器を通り第３熱交換器へ向つて移動させ、気化冷
媒を流す時は前記第３熱交換器から第１熱交換器
を通り第２熱交換器へ向つて移動させる構成とし
ているので蓄冷、蓄熱および通常の冷房、暖房の
機能にさらに蓄えられた熱を取り出す機能を付加
することができる実用上の利点が多い。

また第２の発明によれば液化冷媒の蒸発あるい
は気化冷媒の凝縮によつて空調空間は冷却あるい
は加熱する第１熱交換器と、比較的低温で相変化
を生じ熱が出入する蓄熱物質を充した容器内に第
２熱交換器を設けた低温用蓄熱器と、これより高
温で相変化を生じ熱が出入りする蓄熱物質を容器
内に充した第３熱交換器を設けた高温用蓄熱器と
を有し、前記第２熱交換器と前記第３熱交換器と
の間に前記第１熱交換器を直列に接続し、前記第
２熱交換器と第１熱交換器との間および前記第３
熱交換器と第１熱交換器との間に各々第１の弁お
よび第２の弁を設け、前記第１の弁と前記第１熱
交換器との間から前記第１熱交換器及び、第３熱
交換器をバイパスする第１のバイパス管路を設け
前記第２の弁と前記第１熱交換器との間から前記
第１熱交換器及び第２熱交換器をバイパスする第
２のバイパス管路を設け、前記第１のバイパス管
路と第２のバイパス管路を各々開閉する第３の弁
と第４の弁を同管路内に各々設け、蓄冷時には前
記第３の弁、第４の弁を閉じ、液冷媒を前記第２
熱交換器から第１熱交換器を通り第３熱交換器へ
移動させ、蓄熱時には前記第３の弁、第４の弁を
閉じ、気化冷媒を前記第３熱交換器から第１熱交
換器を通り第２熱交換器へ移動させ、冷房時には
前記第１の弁、第２の弁を閉じ、液冷媒を前記第
２のバイパス管路から第１熱交換器を通り第１の
バイパス管路へ移動させ、暖房時には前記第１の
弁第２の弁を閉じ、気化冷媒を前記第１のバイパ
ス管路から第１熱交換器を通り第２のバイパス管
路へ移動させる構成としているので低温用蓄熱器
あるいは高温用蓄熱器に蓄冷あるいは蓄熱中にお
いてもただちに低温用蓄熱器あるいは高温用蓄熱
器へ液冷媒あるいは気化冷媒を通過させることな
く、直接に第１熱交換器へ液冷媒あるいは気化冷
媒を送ることができ空内空間を冷暖房することが
可能であり、低温用蓄熱器あるいは高温用蓄熱器
に蓄冷あるいは蓄熱した熱を空調器とは全く独立
に構成され、不必要な高温用蓄熱器あるいは低温
用蓄熱器を循環させることなく、第１熱交換器へ
取り出し室内を冷暖房することができる。

またさらに第３の発明によれば液化冷媒の蒸発
あるいは気化冷媒の凝縮によつて空調空間を冷却
あるいは加熱する第１熱交換器と、比較的低温で
相変化を生じ熱が出入する蓄熱物質を充した容器
内に第２熱交換器を設けた低温用蓄熱器と、これ
より高温で相変化を生じ熱が出入りする蓄熱物質
を容器内に充した第３熱交換器を設けた高温用蓄
熱器とを有し、前記第２熱交換器と前記第３熱交
換器との間に前記第１熱交換器を直列に接続し、
前記第２熱交換器、第１熱交換器および第３熱交
換器をバイパスする第１のバイパス管路を設け、
この第１のバイパス管路を開閉する第３の弁を同
管路内に設け、前記第２熱交換器と第１の弁をバ
イパスする第２のバイパス管路を設け、この第２
のバイパス管路を開閉する第４の弁を同管路内に
設け、前記第３熱交換器と第２の弁をバイパスす
る第３のバイパス管路を設け、この第３のバイパ
ス管路を開閉する第５の弁を同管路内に設け、蓄
冷時には前記第２の弁、第３の弁および第４の弁
を閉じ、液冷媒を前記第２熱交換器から第１熱交
換器を通り第３のバイパス管路へ移動させ、蓄熱
時には前記第１の弁、第３の弁および第５の弁を
閉じ、気化冷媒を前記第３熱交換器から第１熱交
換器を通り第２のバイパス管路へ移動させ、冷房
時には前記第１の弁、第２の弁および第３の弁を
閉じ、液冷媒を前記第２のバイパス管路から第１
熱交換器を通り第３のバイパス管路へ移動させ、
暖房時には前記第１の弁、第２の弁および第２弁
を閉じ、気化冷媒を前記第３のバイパス管路から
第１熱交換器を通り第２のバイパス管路へ移動さ
せる構成とし、前記第２熱交換器、第２のバイパ
スへつながる液冷媒管内に第６の弁を、前記第３
熱交換器、第３のバイパスへつながる気化冷媒管
内に第７の弁を設け、蓄冷による冷房時には前記
第２の弁、第４の弁、第６の弁、第７の弁を閉
じ、冷媒を前記第２熱交換器と第１熱交換器と前
記第３のバイパス管路と第１のバイパス管路を循
環させ、蓄熱による暖房時には前記第１の弁、第
５の弁、第６の弁、第７の弁を閉じ、冷媒を前記
第３熱交換器と第１熱交換器と、前記第２のバイ
パス管路と第１のバイパス管路を循環させる構成
としているので第２発明と同様に高温用蓄熱器あ
るいは低温用蓄熱器へ不必要に循環させる必要は
なく更に低温用蓄熱器あるいは高温用蓄熱器へ蓄
冷あるいは蓄熱させる時、第１発明及び第２発明
とは異なり、循環する冷媒は不必要な高温用蓄熱
器あるいは低温用蓄熱器を通過することなく達成
することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は蓄冷器および室内熱交換器の組合せの
従来例を示す説明図、第２図は第１発明の一実施
例を示す説明図、第３図は第２発明の一実施例の
説明図、第４図は第３図における弁の開閉と動作
の関係を示す説明図、第５図は第３発明の一実施
例の説明図、第６図は第５図における弁の開閉と
動作の関係を示す説明図である。 １……低温用蓄熱器、２……第２熱交換器、３
……高温用蓄熱器、４……第３熱交換器、５……
第１熱交換器、８，９，１１，１３，１５，１
７，１９，２１……弁、１０，１２，１６，１
８，２０……バイパス管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液化冷媒の蒸発あるいは気化冷媒の凝縮によ
   つて空調空間を冷却あるいは加熱する第１熱交換
   器と、比較的低温で相変化を生じ熱が出入する蓄
   熱物質を充した容器内に第２熱交換器を設けた低
   温用蓄熱器と、これより高温で相変化を生じ熱が
   出入りする蓄熱物質を容器内に充した第３熱交換
   器を設けた高温用蓄熱器とを有し、前記第２熱交
   換器と前記第３熱交換器との間に前記第１熱交換
   器を直列に接続し、液冷媒を流す時は前記第２熱
   交換器から第１熱交換器を通り第３熱交換器へ向
   つて移動させ、気化冷媒を流す時は前記第３熱交
   換器から第１熱交換器を通り第２熱交換器へ向つ
   て移動させる構成とした蓄熱蓄冷型空気調和機。 ２ 液化冷媒の蒸発あるいは気化冷媒の凝縮によ
   つて空調空間を冷却あるいは加熱する第１熱交換
   器と、比較的低温で相変化を生じ熱が出入する蓄
   熱物質を充した容器内に第２熱交換器を設けた低
   温用蓄熱器と、これより高温で相変化を生じ熱が
   出入りする蓄熱物質を容器内に充した第３熱交換
   器を設けた高温用蓄熱器とを有し、前記第２熱交
   換器と前記第３熱交換器との間に前記第１熱交換
   器を直列に接続し、前記第２熱交換器と第１熱交
   換器との間および前記第３熱交換器と第１熱交換
   器との間に各々第１の弁および第２の弁を設け、
   前記第１の弁と前記第１熱交換器との間から前記
   第１熱交換器及び第３熱交換器をバイパスする第
   １のバイパス管路を設け前記第２の弁と前記第１
   熱交換器との間から前記第１熱交換器及び第２熱
   交換器をバイパスする第２のバイパス管路を設
   け、前記第１のバイパス管路と第２のバイパス管
   路を各々開閉する第３の弁と第４の弁を同管路内
   に各々設け、蓄冷時には前記第３の弁、第４の弁
   を閉じ、液冷媒を前記第２熱交換器から第１熱交
   換器を通り第３熱交換器へ移動させ、蓄熱時には
   前記第３の弁、第４の弁を閉じ、気化冷媒を前記
   第３熱交換器から第１熱交換器を通り第２熱交換
   器へ移動させ、冷房時には前記第１の弁、第２の
   弁を閉じ、液冷媒を前記第２のバイパス管路から
   第１熱交換器を通り第１のバイパス管路を移動さ
   せ、暖房時には前記第１の弁、第２の弁を閉じ、
   気化冷媒を前記第１のバイパス管路から第１熱交
   換器を通り第２のバイパス管路へ移動させる構成
   とした蓄熱蓄冷型空気調和機。 ３ 液化冷媒の蒸発あるいは気化冷媒の凝縮によ
   つて空調空間を冷却あるいは加熱する第１熱交換
   器と、比較的低温で相変化を生じ熱が出入する蓄
   熱物質を充した容器内に第２熱交換器を設けた低
   温用蓄熱器と、これより高温で相変化を生じ熱が
   出入りする蓄熱物質を容器内に充した第３熱交換
   器を設けた高温用蓄熱器とを有し、前記第２熱交
   換器と前記第３熱交換器との間に前記第１熱交換
   器を直列に接続し、前記第２熱交換器と第１熱交
   換器との間および前記第３熱交換器と第１熱交換
   器との間に各々第１の弁および第２の弁を設け、
   前記第２熱交換器、第１熱交換器および第３熱交
   換器をバイパスする第１のバイパス管路を設け、
   この第１のバイパス管路を開閉する第３の弁を同
   管路内に設け、前記第２熱交換器の第１の弁をバ
   イパスする第２のバイパス管路を設け、この第２
   のバイパス管路を開閉する第４の弁を同管路内に
   設け、前記第３熱交換器と第２の弁をバイパスす
   る第３のバイパス管路を設け、この第３のバイパ
   ス管路を開閉する第５の弁を同管路内に設け、蓄
   熱時には前記第２の弁、第３の弁および第４の弁
   を閉じ、液冷媒を前記第２熱交換器から第１熱交
   換器を通り第３のバイパス管路へ移動させ、蓄熱
   時には前記第１の弁、第３の弁および第５の弁を
   閉じ、気化冷媒を前記第３熱交換器から第１熱交
   換器を通り第２のバイパス管路へ移動させ、冷房
   時には第１の弁、第２の弁および第３の弁を閉
   じ、液冷媒を前記第２のバイパス管路から第１熱
   交換器を通り第３のバイパス管路へ移動させ、暖
   房時には前記第１の弁、第２の弁および第３の弁
   を閉じ、気化冷媒を前記第３のバイパス管路から
   第１熱交換器を通り第２のバイパス管路へ移動さ
   せる構成とし、前記第２熱交換器、第２のバイパ
   スへつながる液冷媒管内に第６の弁を、前記第３
   熱交換器、第３のバイパスへつながる気化冷媒管
   内に第７の弁を設け、蓄冷による冷房時には前記
   第２の弁、第４の弁、第６の弁、第７の弁を閉
   じ、冷媒を前記第２熱交換器と第１熱交換器と前
   記第３のバイパス管路と第１のバイパス管路を循
   環させ、蓄熱による暖房時には前記第１の弁、第
   ５の弁、第６の弁、第７の弁を閉じ、冷媒を前記
   第３熱交換器と第１熱交換器と、前記第２のバイ
   パス管路と第１のバイパス管路を循環させる構成
   とした蓄熱蓄冷型空気調和機。