JPS6196341A - 冷暖房用熱エネルギ−の輸送方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般のオフィスビルや住宅用及びグリーンハ
ウスの冷暖房また道路の融雪などに必要な熱エネルギー
を効率的に輸送する方法に関するもので、通常利用の他
に地域毎の集中管理方式や工場等の廃熱や温泉熱等コス
トのかからない熱源の有効利用にも役立つものである。

〔従来技術とその問題点〕

冷暖房を行なう分野で、熱エネルギーの輸送方法として
はヒートポンプが広く普及している。しかし、かかるヒ
ートポンプを用いる輸送方式では熱需要部が離れて存在
する場合は輸送のためのポンプ動力が必要となり、ラン
ニングコストがかかり、省エネルギー効果も低減してし
まう。

一方、ポンプ等の動力を用いない無動力の熱エネルギー
の輸送法として熱サイフオンがあるが、該熱サイフオン
は上端に設置される気液分離ドラムを冷却しフロン蒸気
を凝縮させる必要があり、その熱損失が問題である。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の目的は前記従来例の不都合を解消することにあ
り、そのために本発明は熱サイフオンの気液分離ドラム
内に配設される冷却用熱交換器を熱入力源としてヒート
ポンプに接続し、該ヒートポンプの熱出力を行なう熱交
換器を熱サイフオンの本体に設け、ヒートポンプの補助
熱源として熱サイフオンの気液分離ドラム内で得られる
凝縮潜熱を用いながら、ヒートポンプで得られた温熱、
冷熱を熱サイフオンを利用して熱負荷側に輸送すること
を要旨とする。

〔作用〕

本発明によれば、今まで無駄に捨てられていた熱サイフ
オンの気液分離ドラム内の凝縮潜熱をヒートポンプの補
助熱源として利用でき、その結果、ヒートポンプと熱サ
イフオンを組合せて両者の欠点を補うことになる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の輸送方法の実施例を示す概念図で、図
中Ａは熱サイフオン、Ｂはヒートポンプを示す。

熱サイフオンＡは周知なごとく上昇管１、気液分離ドラ
ム２、下降管３及び輸送管４からなる密閉構造であり、
これらの内部は熱媒体としての液体フロン１１３　　（
Ｃｃｌ　２　Ｆ　−ＣＣＦ　２　）で満されている。液
体フロンとフロン蒸気が平衡状態となっている気液分離
ドラム２は最上端に置かれ、上昇管１及び下降管３は約
５〜Ｌｏｗはど上がる。また、輸送管４は水平方向に約
１００〜３００　ｍはど伸び、その端は放熱コイルに形
成されてファンコイルユニット５の一部を構成し、ここ
から熱需要部に温熱若しくは冷熱を供給できるようにし
ている。

図中７は気液分離ドラム２内に配設され、フロン１１３
の蒸気を凝縮させてドラム２内の圧力を一定に保持する
ための冷却用の熱交換器で、該熱交換器７の他端を熱入
力用としてヒートポンプＢに接続する。また、ヒートポ
ンプＢＯｙ熱出力（暖房運転では温熱、冷房運転では冷
熱）をフロンに伝熱するための熱交換器６を、熱サイフ
オンＡの本体中、上昇管１の下端部に設置する。

図中、９は真空／加圧ポンプで、気液分離ドラム２に接
続され、暖房・冷房運転の切換え時に気液分離ドラム２
の圧力設定を行うもの、図中８は外気を導入し、ヒート
ポンプＢの吸熱源を調整するバルブを示す。

次に前記のごとき装置を用いての動作について説明する
。

まず、暖房運転の場合について説明すると、バルブ８を
介して導入される外気空気及び熱交換器７からの入力を
熱源ＸとしてヒートポンプＢを作動させ高温ｙと低温排
気２を得る。この場合、前記のごとく熱交換器７からの
熱は気液分離ドラム２内に発生する凝縮潜熱である。

一方、熱交換器６を介してフロン液は加熱され、沸点に
達すると上昇管１内で沸騰気泡が発生する。

この沸騰気泡による上昇管１内の密度低下を駆動力とし
て加熱フロン液は輸送管４を通り熱需要部に送られファ
ンコイルユニット５を介して室内の暖房に使われる。そ
の流れと温度レベルを第２図に示し、また第１図中の実
線矢印で示した。

そして、フロン１１３の飽和圧力と飽和温度の曲線は第
４図に示すように、飽和温度の上昇と共に飽和圧力も上
昇する。加熱されたフロン液の温度はほぼ飽和温度に等
しくなるため、輸送温度の調整は気液分離ドラム２の圧
力で行うことができるが、調整範囲は最大２　ｋｇ／ａ
ｍ２Ｇ　（飽和温度７０゜Ｃ以下）であるため熱サイフ
オンＡの圧力は比較的低圧に保持され、安全である。

次に冷房運転時の場合について説明すると、外気空気及
び熱交換器７からの入力を熱源又としてヒートポンプを
作動させ低温ｙと高温排気２を得る。そして熱交換器６
を介してフロン液は冷却される。

気液分離ドラム２の圧力を真空ポンプ９を用いて大気圧
以下に設定しておけば、ファンコイルユニット５で加熱
されたフロン液は２０°Ｃ程度でも沸とうし、輸送管４
や下降管３を通して気泡は上昇し、フロン液は暖房時と
逆向きに（第１図点線矢印参照）流れ、冷却されたフロ
ン液はファンコイルユニット５に流入する。また、気液
分離ドラム２では熱交換器７によってフロン蒸気は凝縮
し、ドラム内圧力は低圧のまま保持される。この流れと
温度レベルを第３図に示す。

〔効果〕

以上述べたように本発明の冷暖房用熱エネルギ−の輸送
方法は、ヒートポンプと熱サイフオンを組合わせ、ヒー
トポンプの補助熱源として熱サイフオン上端の気液分離
ドラム内の発熱としての凝縮潜熱を利用するようにした
ので、省エネルギー効果が高く下記の効果を発揮できる
ものである。

イ）熱輸送動力費が不用であるため、ランニングコスト
が安く遠方への熱輸送が可能である。

口〉熱サイフオンはクローズドシステムで、かつ構造が
簡単であるためメンテナンスが容易である。

ハ）熱サイフオン内の圧力は１０ｋｇ／ａｍ２Ｇ以下の
低圧であり、安全性が高い。

二）ヒートポンプは市販製品が利用でき、簡単に組立て
られる。

ホ）同じ配管で冷暖房が共用できるため配管コストが安
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷暖房用熱エネルギーの輸送方法の実
施例を示す概念図、第２図は暖房運転時の動作説明図、
第３図は冷房運転時の・動作説明図、第４図は熱媒体の
飽和圧力曲線を示すグラフである。 Ａ・・・熱サイフオン　　　Ｂ・・・ヒートポンブト・
・上昇管　　　　　　２・・・気液分離ドラム３・・・
下降管　　　　　　４・・・輸送管５・・・ファンコイ
ルユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱サイフォンの気液分離ドラム内に配設される冷却用熱
   交換器を熱入力源としてヒートポンプに接続し、該ヒー
   トポンプの熱出力を行なう熱交換器を熱サイフォンの本
   体に設け、ヒートポンプの補助熱源として熱サイフォン
   の気液分離ドラム内で得られる凝縮潜熱を用いながら、
   ヒートポンプで得られた温熱、冷熱を熱サイフォンを利
   用して熱負荷側に輸送することを特徴とした冷暖房用熱
   エネルギーの輸送方法。