JPH0147697B2 - - Google Patents
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- JPH0147697B2 JPH0147697B2 JP7629882A JP7629882A JPH0147697B2 JP H0147697 B2 JPH0147697 B2 JP H0147697B2 JP 7629882 A JP7629882 A JP 7629882A JP 7629882 A JP7629882 A JP 7629882A JP H0147697 B2 JPH0147697 B2 JP H0147697B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/001—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems in which the air treatment in the central station takes place by means of a heat-pump or by means of a reversible cycle
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
本発明は空気熱源ヒートポンプを使用する冷暖
房システムの改善に係り、ヒートポンプの規模を
小さくしても効率のよい冷暖房が実施できかつ全
体として省エネルギーが達成されると共に国家レ
ベルで見た場合にも電力ピークの問題が解決され
経済的な冷暖房が行ない得る省エネルギー冷暖房
システムの提供を目的とするものである。 空気熱源ヒートポンプによる冷暖房にあつては
熱源や排熱の蓄熱が効率よく行ない得ないという
問題が常に付随した。蓄熱を行なう最も一般的な
方式として、蓄熱水槽を設置し、この熱源水に外
部熱源機器や建物内廃熱を蓄熱する方式が普及し
ているが、この蓄熱の取出しには水熱源ヒートポ
ンプを必要としかつ設置が大ががりになることは
否めない。 本発明は、空気熱源ヒートポンプによる冷暖房
システムにおいて、１日を通じての外気温度の変
化やシーズンを通じての外気温度の変化に応じて
冷熱または温熱を効率よく貯えかつこれを熱源と
して負荷に応じて適宜利用できるようにした設備
負担の少ない省エネルギー冷暖房システムを提供
するものであり、空気熱源ヒートポンプと潜熱利
用の蓄熱槽とを特定の空気循環路によつて接続し
たことを特徴とするものである。 本発明で使用する潜熱蓄熱槽は、使用温度域で
固液変化する水以外の蓄熱物質を封入した槽であ
り、この蓄熱物質の相変化に基づく潜熱を利用し
て蓄熱を潜熱形態で行なえるようにしたものであ
る。このような潜熱蓄熱槽は同一出願人に係る特
願昭56−165369号明細書および図面に記載した蓄
熱器ユニツトの集合体あるいは第１図に示したよ
うな構造のものを使用することができる。第１図
において、１０は蓄熱物質を封入した密閉容器で
あり断熱板で作つてある。また、１１と１２は互
いに独立した空気循環路であり、容器１０の内部
において互いに交互に配置されるパイプを有して
おり、各パイプには蓄熱物質との伝熱面積を大き
くするためのエロフインやプレートフインが取付
けてある。また、第１図の例では容器内が上下に
多段に分割されている。 このよう蓄熱槽に封入する蓄熱物質としては、
第１表に示したような物質を使用することができ
る。第１表において、低温用潜熱蓄熱物質と中温
用潜熱蓄熱物質とにランク付けして示してある
が、後述のように、これらは使用温度に応じて使
い分けられる。
房システムの改善に係り、ヒートポンプの規模を
小さくしても効率のよい冷暖房が実施できかつ全
体として省エネルギーが達成されると共に国家レ
ベルで見た場合にも電力ピークの問題が解決され
経済的な冷暖房が行ない得る省エネルギー冷暖房
システムの提供を目的とするものである。 空気熱源ヒートポンプによる冷暖房にあつては
熱源や排熱の蓄熱が効率よく行ない得ないという
問題が常に付随した。蓄熱を行なう最も一般的な
方式として、蓄熱水槽を設置し、この熱源水に外
部熱源機器や建物内廃熱を蓄熱する方式が普及し
ているが、この蓄熱の取出しには水熱源ヒートポ
ンプを必要としかつ設置が大ががりになることは
否めない。 本発明は、空気熱源ヒートポンプによる冷暖房
システムにおいて、１日を通じての外気温度の変
化やシーズンを通じての外気温度の変化に応じて
冷熱または温熱を効率よく貯えかつこれを熱源と
して負荷に応じて適宜利用できるようにした設備
負担の少ない省エネルギー冷暖房システムを提供
するものであり、空気熱源ヒートポンプと潜熱利
用の蓄熱槽とを特定の空気循環路によつて接続し
たことを特徴とするものである。 本発明で使用する潜熱蓄熱槽は、使用温度域で
固液変化する水以外の蓄熱物質を封入した槽であ
り、この蓄熱物質の相変化に基づく潜熱を利用し
て蓄熱を潜熱形態で行なえるようにしたものであ
る。このような潜熱蓄熱槽は同一出願人に係る特
願昭56−165369号明細書および図面に記載した蓄
熱器ユニツトの集合体あるいは第１図に示したよ
うな構造のものを使用することができる。第１図
において、１０は蓄熱物質を封入した密閉容器で
あり断熱板で作つてある。また、１１と１２は互
いに独立した空気循環路であり、容器１０の内部
において互いに交互に配置されるパイプを有して
おり、各パイプには蓄熱物質との伝熱面積を大き
くするためのエロフインやプレートフインが取付
けてある。また、第１図の例では容器内が上下に
多段に分割されている。 このよう蓄熱槽に封入する蓄熱物質としては、
第１表に示したような物質を使用することができ
る。第１表において、低温用潜熱蓄熱物質と中温
用潜熱蓄熱物質とにランク付けして示してある
が、後述のように、これらは使用温度に応じて使
い分けられる。
【表】
本発明で使用する空気熱源ヒートポンプは、例
えば第２図および第３図に示したような圧縮式の
ものが便宜である。第２図において、５は熱源側
熱交換器であつて熱源用空気と冷媒との熱交換を
行なうもの、４は熱取出側熱交換器であつて循環
空気と冷媒との熱交換を行なうもの、１５は膨脹
弁、１６は四方弁、１７は圧縮機をそれぞれ示し
ており、四方弁１６の切換によつて熱交換器５が
蒸発器で熱交換器４が凝縮器として、あるいは熱
交換器５が凝縮器で熱交換器４が蒸発器としてい
づれにも機能できるようにした例を示している。
また第３図において、１８は受液器、１９はフイ
ルタドライヤを示しており、熱交換器５が凝縮器
としてまた熱交換器４が蒸発器として機能するよ
うにした例を示している。 本発明は、このような潜熱蓄熱槽、蓄熱物質並
びに空気熱源ヒートポンプを使用し、特定の空気
循環路を形成することによつて前述の目的を達成
する冷暖房システムに構成したものである。 以下にその詳細を図面の実施例に基づいて具体
的に説明する。 第４図に示した実施例は、空調ゾーン１と使用
温度域で相変化可能な蓄熱物質を封入した潜熱蓄
熱槽２との間を該蓄熱物質と熱交換しながら空気
が循環するように形成した空気循環路Ａと、該蓄
熱槽２と空気熱源ヒートポンプ３の熱取出側熱交
換器４との間を該蓄熱物質と熱交換しながら空気
が循環するように形成した空気循環路Ｂと、から
なる冷暖房システムである。この潜熱蓄熱槽２に
封入する蓄熱物質としては、前記第１表に示した
低温用潜熱蓄熱物質を使用するとよい。なお図に
おいて、７は空気循環路Ａのフアン、８は空気循
環路Ｂのフアンであり、Ｃはヒートポンプ３の熱
源側熱交換器５に外気を送排気する熱源空気路で
あり、フアン９がこれに介装してある。 この第４図の実施例の運転態様を以下に説明す
る。 (1) 冷房期 夜間などの外気温度が低下している時間帯に
おいて、ヒートポンプ３を、熱交換器５を凝縮
器、熱交換器４を蒸発器として運転し、蓄熱槽
２に冷熱を貯える。外気温度の上昇と共にヒー
トポンプ３の運転を停止し、冷房が必要なとき
はフアン７のみの駆動によつて蓄熱槽２内の冷
熱を循環路Ａの空気に与えて冷房する。冷房負
荷が大きく、蓄熱された冷熱でこれをまかなえ
ない場合は、フアン７の駆動に加えてヒートポ
ンプ３も冷房運転して蓄熱槽２に冷熱を送り込
む。 (2) 暖房期 昼間などのできるだけ外気温度が高い時間帯
において、ヒートポンプ３を、熱交換器５を蒸
発器、熱交換器４を凝縮器として運転し、蓄熱
槽２に温熱を貯える。外気温度が低下する時間
帯はヒートポンプ３の運転を停止し、暖房が必
要なときは、フアンのみの駆動によつて蓄熱槽
２内の温熱を循環路Ａの空気に与えて暖房す
る。暖房負荷が大きく、蓄熱された温熱でこれ
をまかなえない場合は、フアン７の駆動に加え
てヒートポンプ３も暖房運転して蓄熱槽に温熱
を送り込む。 このようにして第４図の実施例にあつては、冷
房と暖房のピークカツトが効果的に行なえると共
に、ヒートポンプ３は熱源側空気として冷房時に
は低温の、また暖房時には高温の空気を適宜選択
して使用可能となるので、通常の空気熱源ヒート
ポンプによる空調方式に比べ、その成績係数を著
しく高めることができる。 次に、第５図に示した実施例について説明す
る。 本例は、空調ゾーン１と使用温度域で相変化可
能な蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環するように
形成した空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源
ヒートポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環するように
形成した空気循環路Ｂと、該ヒートポンプの熱源
側熱交換器５に外気を排送気する熱源空気路Ｃに
対して切換可能に接続されかつ使用温度で相変化
可能な蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽６にその蓄
熱物質と熱交換しながら空気が循環するようにし
た空気路Ｄと、該蓄熱槽６に外気がその蓄熱物質
と熱交換しながら循環するように形成した空気循
環路Ｅと、からなる冷暖房システムである。すな
わちこの第５図の実施例は、第４図における熱源
空気路Ｃに潜熱蓄熱槽６を付加した関係にあり、
この潜熱蓄熱槽６を付加した以外の基本構成は第
４図のものと実質的に同一であつて、第４図と同
じ引用数字で示したものは第４図で説明したのと
同じ内容である。図示の例において、潜熱蓄熱槽
６に封入する蓄熱物質としては第１表に示した低
温用または中温用潜熱蓄熱物質が好適である。こ
の潜熱蓄熱槽６の空気路Ｄと熱源空気路Ｃとの接
続は、Ｃの排気路にＤの往路と還路が接続され、
Ｃの排気路と外気取入路との間には連結路２５が
設けられ、開閉ダンパ２６〜３０が図示の関係を
もつて介装された例が示してある。またこの潜熱
蓄熱槽６の外気循環空気路Ｅにはフアン２０が取
付けてある。 この第５図のシステムの運転態様を冷房期と暖
房期にわけて以下に説明する。 (1) 冷房期 夜間などの外気温度が低下している時間帯に
おいて、フアン２０を駆動して蓄熱槽６にでき
るだけ低い温度の冷熱を貯えておく。また外気
温度が低下している時間帯においてヒートポン
プ３を冷房運転して第４図の場合と同様に蓄熱
槽２に冷熱を蓄熱する。（熱交換器５が凝縮器、
熱交換器４が蒸発器で、ダンパ２６と２９は
閉、ダンパ２７，２８，３０は開として運転）。
外気温度の上昇と共にフアン２０とヒートポン
プ３の運転を停止し、冷房が必要になつたとき
にフアン７だけを駆動することによつて蓄熱槽
２内の冷熱を循環路Ａの空気に与えて冷房す
る。冷房負荷が大きく、蓄熱槽２の冷熱ではこ
れをまかなえない場合には、フアン７の駆動に
加えて、ヒートポンプ３も冷房運転する。その
さい、ダンパ２７，２８，３０を閉、ダンパ２
６と２９を開にして、熱源側熱交換器５（凝縮
器）と蓄熱槽６とを循環する空気路を形成し、
外気温度が低いときに予め貯えておいたこの蓄
熱槽６の冷熱を凝縮器に与え、ヒートポンプ３
の効率を高めるようにする。このヒートポンプ
３の凝縮熱は蓄熱槽６の温熱として溜るが、こ
れは先述のようにして、外気温度が低下したと
きにフアン２０を駆動して外気に放熱し、冷熱
を貯える。 (2) 暖房期 昼間などのできるだけ外気温度が高い時間帯
において、フアン２０を駆動して蓄熱槽６にで
きるだけ高い温度の温熱を貯えておく。また外
気温度が高い時間帯においてヒートポンプ３を
暖房運転して第４図の場合と同様に蓄熱槽２に
温熱を蓄熱する（熱交換器５が蒸発器、熱交換
器４が凝縮器でダンパ２６と２９は閉、ダンパ
２７，２８，３０は開として運転）。外気温度
が低下したらフアン２０、ヒートポンプ３の運
転を停止し、暖房が必要なときにフアン７だけ
を駆動することによつて蓄熱槽２内の温熱を循
環路Ａの空気に与えて冷房する。暖房負荷が大
きくて蓄熱槽２の温熱ではこれをまかなえない
場合は、フアン７の駆動に加えて、ヒートポン
プ３も暖房運転する。そのさい、ダンパ２７，
２８，３０を閉、ダンパ２６と２９を開にし
て、熱交換器５（蒸発器）と蓄熱槽６とを循環
する空気路を形成し、外気温度が高いときに予
め貯えておいたこの蓄熱槽６の温熱を蒸発器に
与え、ヒートポンプ３の効率を高めるようにす
る。この場合、蓄熱槽６には冷熱が溜るが、こ
れは外気温度が高くなつた時をみはからつてフ
アン２０を駆動し、冷熱を外気に放熱すると同
時に温熱を貯える。 (3) 冷房と暖房が一日のうちで必要な場合 中間期シーズンや内部発熱の多い建物などに
おいて、冷房と暖房が一日のうちで必要な場合
があるが、このような場合は、フアン７の駆動
によつて空調ゾーン１内の排熱（温熱または冷
熱）を蓄熱槽２に貯え、この排熱によつて冷房
または暖房が実施できる。またヒートポンプ３
を駆動する場合にも、蓄熱槽６にその排熱（ヒ
ートポンプの駆動による温熱または冷熱）を貯
え、これを逆運転時に熱交換器５に供給するこ
とによつて高い成績係数のものでヒートポンプ
の運転が実施できることになる。 次に第６図の実施例について説明する。本例
は、空調ゾーン１と使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源ヒート
ポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気も循環するように形成し
た空気循環路Ｂと、該ヒートポンプの熱源側熱交
換器５に外気を送排気する熱源空気路Ｃに対して
切換可能に接続されかつ使用温度で相変化可能な
蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽６にその蓄熱物質
と熱交換しながら空気が循環するようにした空気
路Ｄと、該蓄熱槽６に外気がその蓄熱物質と熱交
換しながら循環するように形成した空気循環路Ｅ
と、前記空気循環路Ａと前記空気循環路Ｅとを連
結するためのバイパス空気路Ｆおよび／または前
記空気循環路Ｂと前記空気路Ｄとを連結するため
のバイパス空気路Ｇと、からなる冷暖房システム
である。この第６図において、蓄熱槽６は６ａと
６ｂの２槽が示してあるが、これは１槽であつて
も、また３槽以上であつてもよく、要は、バイパ
ス空気路Ｆおよび／またはＧを第５図の実施例に
付加した関係にある。蓄熱槽６ａおよび６ｂに封
入する潜熱蓄熱物質としは第１表の中温用潜熱蓄
熱物質が好適である。またこの蓄熱槽を複数設置
する場合に、低温用あるいは中温用潜熱蓄熱物質
をそれぞれ封入した構成にして一層効率のよいシ
ステムに構成することもできる。 以下にこの第６図の実施例の運転態様を説明す
る。 (1) 冷房期 (a) 夜間または早期（放熱運転と蓄熱運転） 外気温度が低下した時間帯において、フア
ン２０ａおよび２０ｂを運転し、昼間冷房運
転時に蓄熱槽６ａ，６ｂに溜つた排熱（温
熱）を放出すると共に、できるだけ温度の低
い冷熱をこの蓄熱槽６ａ，６ｂに貯える。ま
た、ヒートポンプ３を冷房運転して蓄熱槽２
に冷熱を貯える。この放熱および蓄熱運転に
おいて、図示の位置にあるダンパ３１〜３９
のうち、閉じているダンパは３１，３２，３
３，３４，３９であり、開いているダンパは
３５，３６，３７，３８である。なお、ダン
パ３５を閉、ダンパ３４を開にして予備外気
口４０からヒートポンプ３に直接外気を取入
れてもよい。第４〜５図の場合と同様に、蓄
熱槽２への冷熱蓄熱運転はヒートポンプ３の
成績係数を高い状態に維持して実施できる。
なお、ヒートポンプ３による冷房運転によつ
て蓄熱槽２の冷熱蓄熱がほぼ飽和に達しても
なお余力があれば（外気温度が低ければ）、
空気路Ｂをバイパス空気路Ｇに切換えて（ダ
ンパ３８，３２を閉、３９を開）、蓄熱槽６
ｂに冷熱を貯えておくとよい。 (b) 昼間（冷房運転） 外気温度の上昇とともにフアン２０ａ，２
０ｂの運転を停止する。しばらくの間（まだ
外気温度が低い朝方）は夜間と同様にヒート
ポンプ３を冷房運転して蓄熱槽２および／ま
たは蓄熱槽６ｂに冷熱を蓄熱するようにして
もよい。空調ゾーン１に冷房が必要となつた
ときに、フアン７を駆動し、蓄熱槽２の冷熱
を循環空気路Ａの空気に与えて冷房する。冷
房負荷が小さいときはバイパス空気路Ｆを開
いて（ダンパ３１を開）、夜間の冷気を貯え
た蓄熱槽６ａの冷熱で冷房することもでき
る。このようにして、外気温度が高い場合
は、ヒートポンプ３の運転を停止した状態で
空調ゾーンの冷房が実施できる。もし、蓄熱
槽の冷熱だけで冷房負荷がまかなえない場合
は、フアン７の駆動に加えて、ヒートポンプ
３も冷房運転する。そのさいには、熱源空気
路Ｃを空気路Daおよび／または空気路Dbに
切換えて、ヒートポンプ３の凝縮器（熱交換
器５）に夜間の冷気で貯えた冷熱を供給して
ヒートポンプ３の効率を高めるようにする。
したがつて、この場合にも、外気温度が高く
てもヒートポンプ３は高い成績係数のもとで
運転できることになる。 (2) 暖房期 昼間の少しでも高い熱を、フアン２０ａ，２
０ｂの運転によつて蓄熱槽６ａ，６ｂに貯え
る。空調ゾーン１の暖房に、この蓄熱槽の温熱
で十分な場合は、フアン２０ａを停止し、バイ
パス空気路Ｆによつてフアン７の駆動でこの温
熱を空調ゾーン１に導入する（ダンパ３１は
閉）。暖房負荷が大きくなつたときは、フアン
７、フアン８、フアン９の駆動と共にヒートポ
ンプ３を運転する。そのさい、空気循環路Ｂを
蓄熱槽６ｂを循環させるバイパス空気路Ｇに、
また熱源空気路Ｃを蓄熱槽６ａを循環させる空
気路Daに切換え、空気循環路Ａは蓄熱槽６ａ
を循環させるバイパス空気路Ｆとすると、ヒー
トポンプ３は、先の冷房運転の場合と同様に、
熱交換器４を蒸発器、熱交換器５を凝縮器とし
て稼動することによつて暖房が実施できる。し
たがつてこの第６図の実施例では、第３図に示
したようなヒートポンプの使用が可能であり、
必ずしも冷暖房切換型のヒートポンプ（例えば
第２図のもの）を使用しなくてもすむ。 (3) 冷暖房が一日のうちで必要な場合 (a) 夜間や早朝の暖房時 夜間や早朝の外気温度が低下している時に
フアン２０ｂの駆動により蓄熱槽６ｂの放熱
運転を行ない、暖房は蓄熱槽６ａに貯えられ
ていた昼間のヒートポンプの排熱をバイパス
空気路Ｆによつてフアン７の駆動で取入れる
ことによつて行なう。 (b) 暖房負荷が大きくなつた場合 ヒートポンプ３を運転し、蒸発器（熱交換
器４）側の排熱（冷熱）をフアン８によつて
蓄熱槽２に貯えながら、凝縮器（熱交換器
５）の温熱を空気路Daを経てフアン９によ
つて送り、この温熱をバイパス空気路Ｆを経
てフアン７によつて空調ゾーンに送つて暖房
する。 (c) 昼間の冷房運転（冷房負荷が小さいとき） 前記(b)のヒートポンプの運転により蓄熱槽
２に貯めた冷熱をフアン７の駆動だけで空気
循環路Ａによつて空調ゾーン１を冷房する。
なお、フアン９，２０ａ，２０ｂを運転して
昼間の温度の高い外気を蓄熱槽６ａ，６ｂに
温熱として貯え、先の暖房に備えておく。 (d) 昼間の冷房運転（冷房負荷が大きいとき） 蓄熱槽２の冷熱だけでは冷房負荷がまかな
えない場合に、ヒートポンプ３を運転し、そ
の蒸発器４の冷熱を蓄熱槽２を介して空調ゾ
ーン１に送り込む。また凝縮器５の温熱は蓄
熱槽６ａおよび／または蓄熱槽６ｂに貯え
る。 以上のようにして本発明によると、空気を熱源
とするヒートポンプによる冷暖房において、空気
の循環路を切換えるだけで冷房には低温の熱源空
気を、また暖房には高温の熱源空気を、外部熱源
機器を用いることなく、供給可能となり、ヒート
ポンプの小型と成績係数の向上が省設備的に達成
され、また空調負荷がピークに達するような時間
帯にあつてもその電力消費量はわずかで済むこと
になるなど、近時の省エネルギー冷暖房要請に対
して大きな貢献ができる。
えば第２図および第３図に示したような圧縮式の
ものが便宜である。第２図において、５は熱源側
熱交換器であつて熱源用空気と冷媒との熱交換を
行なうもの、４は熱取出側熱交換器であつて循環
空気と冷媒との熱交換を行なうもの、１５は膨脹
弁、１６は四方弁、１７は圧縮機をそれぞれ示し
ており、四方弁１６の切換によつて熱交換器５が
蒸発器で熱交換器４が凝縮器として、あるいは熱
交換器５が凝縮器で熱交換器４が蒸発器としてい
づれにも機能できるようにした例を示している。
また第３図において、１８は受液器、１９はフイ
ルタドライヤを示しており、熱交換器５が凝縮器
としてまた熱交換器４が蒸発器として機能するよ
うにした例を示している。 本発明は、このような潜熱蓄熱槽、蓄熱物質並
びに空気熱源ヒートポンプを使用し、特定の空気
循環路を形成することによつて前述の目的を達成
する冷暖房システムに構成したものである。 以下にその詳細を図面の実施例に基づいて具体
的に説明する。 第４図に示した実施例は、空調ゾーン１と使用
温度域で相変化可能な蓄熱物質を封入した潜熱蓄
熱槽２との間を該蓄熱物質と熱交換しながら空気
が循環するように形成した空気循環路Ａと、該蓄
熱槽２と空気熱源ヒートポンプ３の熱取出側熱交
換器４との間を該蓄熱物質と熱交換しながら空気
が循環するように形成した空気循環路Ｂと、から
なる冷暖房システムである。この潜熱蓄熱槽２に
封入する蓄熱物質としては、前記第１表に示した
低温用潜熱蓄熱物質を使用するとよい。なお図に
おいて、７は空気循環路Ａのフアン、８は空気循
環路Ｂのフアンであり、Ｃはヒートポンプ３の熱
源側熱交換器５に外気を送排気する熱源空気路で
あり、フアン９がこれに介装してある。 この第４図の実施例の運転態様を以下に説明す
る。 (1) 冷房期 夜間などの外気温度が低下している時間帯に
おいて、ヒートポンプ３を、熱交換器５を凝縮
器、熱交換器４を蒸発器として運転し、蓄熱槽
２に冷熱を貯える。外気温度の上昇と共にヒー
トポンプ３の運転を停止し、冷房が必要なとき
はフアン７のみの駆動によつて蓄熱槽２内の冷
熱を循環路Ａの空気に与えて冷房する。冷房負
荷が大きく、蓄熱された冷熱でこれをまかなえ
ない場合は、フアン７の駆動に加えてヒートポ
ンプ３も冷房運転して蓄熱槽２に冷熱を送り込
む。 (2) 暖房期 昼間などのできるだけ外気温度が高い時間帯
において、ヒートポンプ３を、熱交換器５を蒸
発器、熱交換器４を凝縮器として運転し、蓄熱
槽２に温熱を貯える。外気温度が低下する時間
帯はヒートポンプ３の運転を停止し、暖房が必
要なときは、フアンのみの駆動によつて蓄熱槽
２内の温熱を循環路Ａの空気に与えて暖房す
る。暖房負荷が大きく、蓄熱された温熱でこれ
をまかなえない場合は、フアン７の駆動に加え
てヒートポンプ３も暖房運転して蓄熱槽に温熱
を送り込む。 このようにして第４図の実施例にあつては、冷
房と暖房のピークカツトが効果的に行なえると共
に、ヒートポンプ３は熱源側空気として冷房時に
は低温の、また暖房時には高温の空気を適宜選択
して使用可能となるので、通常の空気熱源ヒート
ポンプによる空調方式に比べ、その成績係数を著
しく高めることができる。 次に、第５図に示した実施例について説明す
る。 本例は、空調ゾーン１と使用温度域で相変化可
能な蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環するように
形成した空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源
ヒートポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該
蓄熱物質と熱交換しながら空気が循環するように
形成した空気循環路Ｂと、該ヒートポンプの熱源
側熱交換器５に外気を排送気する熱源空気路Ｃに
対して切換可能に接続されかつ使用温度で相変化
可能な蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽６にその蓄
熱物質と熱交換しながら空気が循環するようにし
た空気路Ｄと、該蓄熱槽６に外気がその蓄熱物質
と熱交換しながら循環するように形成した空気循
環路Ｅと、からなる冷暖房システムである。すな
わちこの第５図の実施例は、第４図における熱源
空気路Ｃに潜熱蓄熱槽６を付加した関係にあり、
この潜熱蓄熱槽６を付加した以外の基本構成は第
４図のものと実質的に同一であつて、第４図と同
じ引用数字で示したものは第４図で説明したのと
同じ内容である。図示の例において、潜熱蓄熱槽
６に封入する蓄熱物質としては第１表に示した低
温用または中温用潜熱蓄熱物質が好適である。こ
の潜熱蓄熱槽６の空気路Ｄと熱源空気路Ｃとの接
続は、Ｃの排気路にＤの往路と還路が接続され、
Ｃの排気路と外気取入路との間には連結路２５が
設けられ、開閉ダンパ２６〜３０が図示の関係を
もつて介装された例が示してある。またこの潜熱
蓄熱槽６の外気循環空気路Ｅにはフアン２０が取
付けてある。 この第５図のシステムの運転態様を冷房期と暖
房期にわけて以下に説明する。 (1) 冷房期 夜間などの外気温度が低下している時間帯に
おいて、フアン２０を駆動して蓄熱槽６にでき
るだけ低い温度の冷熱を貯えておく。また外気
温度が低下している時間帯においてヒートポン
プ３を冷房運転して第４図の場合と同様に蓄熱
槽２に冷熱を蓄熱する。（熱交換器５が凝縮器、
熱交換器４が蒸発器で、ダンパ２６と２９は
閉、ダンパ２７，２８，３０は開として運転）。
外気温度の上昇と共にフアン２０とヒートポン
プ３の運転を停止し、冷房が必要になつたとき
にフアン７だけを駆動することによつて蓄熱槽
２内の冷熱を循環路Ａの空気に与えて冷房す
る。冷房負荷が大きく、蓄熱槽２の冷熱ではこ
れをまかなえない場合には、フアン７の駆動に
加えて、ヒートポンプ３も冷房運転する。その
さい、ダンパ２７，２８，３０を閉、ダンパ２
６と２９を開にして、熱源側熱交換器５（凝縮
器）と蓄熱槽６とを循環する空気路を形成し、
外気温度が低いときに予め貯えておいたこの蓄
熱槽６の冷熱を凝縮器に与え、ヒートポンプ３
の効率を高めるようにする。このヒートポンプ
３の凝縮熱は蓄熱槽６の温熱として溜るが、こ
れは先述のようにして、外気温度が低下したと
きにフアン２０を駆動して外気に放熱し、冷熱
を貯える。 (2) 暖房期 昼間などのできるだけ外気温度が高い時間帯
において、フアン２０を駆動して蓄熱槽６にで
きるだけ高い温度の温熱を貯えておく。また外
気温度が高い時間帯においてヒートポンプ３を
暖房運転して第４図の場合と同様に蓄熱槽２に
温熱を蓄熱する（熱交換器５が蒸発器、熱交換
器４が凝縮器でダンパ２６と２９は閉、ダンパ
２７，２８，３０は開として運転）。外気温度
が低下したらフアン２０、ヒートポンプ３の運
転を停止し、暖房が必要なときにフアン７だけ
を駆動することによつて蓄熱槽２内の温熱を循
環路Ａの空気に与えて冷房する。暖房負荷が大
きくて蓄熱槽２の温熱ではこれをまかなえない
場合は、フアン７の駆動に加えて、ヒートポン
プ３も暖房運転する。そのさい、ダンパ２７，
２８，３０を閉、ダンパ２６と２９を開にし
て、熱交換器５（蒸発器）と蓄熱槽６とを循環
する空気路を形成し、外気温度が高いときに予
め貯えておいたこの蓄熱槽６の温熱を蒸発器に
与え、ヒートポンプ３の効率を高めるようにす
る。この場合、蓄熱槽６には冷熱が溜るが、こ
れは外気温度が高くなつた時をみはからつてフ
アン２０を駆動し、冷熱を外気に放熱すると同
時に温熱を貯える。 (3) 冷房と暖房が一日のうちで必要な場合 中間期シーズンや内部発熱の多い建物などに
おいて、冷房と暖房が一日のうちで必要な場合
があるが、このような場合は、フアン７の駆動
によつて空調ゾーン１内の排熱（温熱または冷
熱）を蓄熱槽２に貯え、この排熱によつて冷房
または暖房が実施できる。またヒートポンプ３
を駆動する場合にも、蓄熱槽６にその排熱（ヒ
ートポンプの駆動による温熱または冷熱）を貯
え、これを逆運転時に熱交換器５に供給するこ
とによつて高い成績係数のものでヒートポンプ
の運転が実施できることになる。 次に第６図の実施例について説明する。本例
は、空調ゾーン１と使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源ヒート
ポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気も循環するように形成し
た空気循環路Ｂと、該ヒートポンプの熱源側熱交
換器５に外気を送排気する熱源空気路Ｃに対して
切換可能に接続されかつ使用温度で相変化可能な
蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽６にその蓄熱物質
と熱交換しながら空気が循環するようにした空気
路Ｄと、該蓄熱槽６に外気がその蓄熱物質と熱交
換しながら循環するように形成した空気循環路Ｅ
と、前記空気循環路Ａと前記空気循環路Ｅとを連
結するためのバイパス空気路Ｆおよび／または前
記空気循環路Ｂと前記空気路Ｄとを連結するため
のバイパス空気路Ｇと、からなる冷暖房システム
である。この第６図において、蓄熱槽６は６ａと
６ｂの２槽が示してあるが、これは１槽であつて
も、また３槽以上であつてもよく、要は、バイパ
ス空気路Ｆおよび／またはＧを第５図の実施例に
付加した関係にある。蓄熱槽６ａおよび６ｂに封
入する潜熱蓄熱物質としは第１表の中温用潜熱蓄
熱物質が好適である。またこの蓄熱槽を複数設置
する場合に、低温用あるいは中温用潜熱蓄熱物質
をそれぞれ封入した構成にして一層効率のよいシ
ステムに構成することもできる。 以下にこの第６図の実施例の運転態様を説明す
る。 (1) 冷房期 (a) 夜間または早期（放熱運転と蓄熱運転） 外気温度が低下した時間帯において、フア
ン２０ａおよび２０ｂを運転し、昼間冷房運
転時に蓄熱槽６ａ，６ｂに溜つた排熱（温
熱）を放出すると共に、できるだけ温度の低
い冷熱をこの蓄熱槽６ａ，６ｂに貯える。ま
た、ヒートポンプ３を冷房運転して蓄熱槽２
に冷熱を貯える。この放熱および蓄熱運転に
おいて、図示の位置にあるダンパ３１〜３９
のうち、閉じているダンパは３１，３２，３
３，３４，３９であり、開いているダンパは
３５，３６，３７，３８である。なお、ダン
パ３５を閉、ダンパ３４を開にして予備外気
口４０からヒートポンプ３に直接外気を取入
れてもよい。第４〜５図の場合と同様に、蓄
熱槽２への冷熱蓄熱運転はヒートポンプ３の
成績係数を高い状態に維持して実施できる。
なお、ヒートポンプ３による冷房運転によつ
て蓄熱槽２の冷熱蓄熱がほぼ飽和に達しても
なお余力があれば（外気温度が低ければ）、
空気路Ｂをバイパス空気路Ｇに切換えて（ダ
ンパ３８，３２を閉、３９を開）、蓄熱槽６
ｂに冷熱を貯えておくとよい。 (b) 昼間（冷房運転） 外気温度の上昇とともにフアン２０ａ，２
０ｂの運転を停止する。しばらくの間（まだ
外気温度が低い朝方）は夜間と同様にヒート
ポンプ３を冷房運転して蓄熱槽２および／ま
たは蓄熱槽６ｂに冷熱を蓄熱するようにして
もよい。空調ゾーン１に冷房が必要となつた
ときに、フアン７を駆動し、蓄熱槽２の冷熱
を循環空気路Ａの空気に与えて冷房する。冷
房負荷が小さいときはバイパス空気路Ｆを開
いて（ダンパ３１を開）、夜間の冷気を貯え
た蓄熱槽６ａの冷熱で冷房することもでき
る。このようにして、外気温度が高い場合
は、ヒートポンプ３の運転を停止した状態で
空調ゾーンの冷房が実施できる。もし、蓄熱
槽の冷熱だけで冷房負荷がまかなえない場合
は、フアン７の駆動に加えて、ヒートポンプ
３も冷房運転する。そのさいには、熱源空気
路Ｃを空気路Daおよび／または空気路Dbに
切換えて、ヒートポンプ３の凝縮器（熱交換
器５）に夜間の冷気で貯えた冷熱を供給して
ヒートポンプ３の効率を高めるようにする。
したがつて、この場合にも、外気温度が高く
てもヒートポンプ３は高い成績係数のもとで
運転できることになる。 (2) 暖房期 昼間の少しでも高い熱を、フアン２０ａ，２
０ｂの運転によつて蓄熱槽６ａ，６ｂに貯え
る。空調ゾーン１の暖房に、この蓄熱槽の温熱
で十分な場合は、フアン２０ａを停止し、バイ
パス空気路Ｆによつてフアン７の駆動でこの温
熱を空調ゾーン１に導入する（ダンパ３１は
閉）。暖房負荷が大きくなつたときは、フアン
７、フアン８、フアン９の駆動と共にヒートポ
ンプ３を運転する。そのさい、空気循環路Ｂを
蓄熱槽６ｂを循環させるバイパス空気路Ｇに、
また熱源空気路Ｃを蓄熱槽６ａを循環させる空
気路Daに切換え、空気循環路Ａは蓄熱槽６ａ
を循環させるバイパス空気路Ｆとすると、ヒー
トポンプ３は、先の冷房運転の場合と同様に、
熱交換器４を蒸発器、熱交換器５を凝縮器とし
て稼動することによつて暖房が実施できる。し
たがつてこの第６図の実施例では、第３図に示
したようなヒートポンプの使用が可能であり、
必ずしも冷暖房切換型のヒートポンプ（例えば
第２図のもの）を使用しなくてもすむ。 (3) 冷暖房が一日のうちで必要な場合 (a) 夜間や早朝の暖房時 夜間や早朝の外気温度が低下している時に
フアン２０ｂの駆動により蓄熱槽６ｂの放熱
運転を行ない、暖房は蓄熱槽６ａに貯えられ
ていた昼間のヒートポンプの排熱をバイパス
空気路Ｆによつてフアン７の駆動で取入れる
ことによつて行なう。 (b) 暖房負荷が大きくなつた場合 ヒートポンプ３を運転し、蒸発器（熱交換
器４）側の排熱（冷熱）をフアン８によつて
蓄熱槽２に貯えながら、凝縮器（熱交換器
５）の温熱を空気路Daを経てフアン９によ
つて送り、この温熱をバイパス空気路Ｆを経
てフアン７によつて空調ゾーンに送つて暖房
する。 (c) 昼間の冷房運転（冷房負荷が小さいとき） 前記(b)のヒートポンプの運転により蓄熱槽
２に貯めた冷熱をフアン７の駆動だけで空気
循環路Ａによつて空調ゾーン１を冷房する。
なお、フアン９，２０ａ，２０ｂを運転して
昼間の温度の高い外気を蓄熱槽６ａ，６ｂに
温熱として貯え、先の暖房に備えておく。 (d) 昼間の冷房運転（冷房負荷が大きいとき） 蓄熱槽２の冷熱だけでは冷房負荷がまかな
えない場合に、ヒートポンプ３を運転し、そ
の蒸発器４の冷熱を蓄熱槽２を介して空調ゾ
ーン１に送り込む。また凝縮器５の温熱は蓄
熱槽６ａおよび／または蓄熱槽６ｂに貯え
る。 以上のようにして本発明によると、空気を熱源
とするヒートポンプによる冷暖房において、空気
の循環路を切換えるだけで冷房には低温の熱源空
気を、また暖房には高温の熱源空気を、外部熱源
機器を用いることなく、供給可能となり、ヒート
ポンプの小型と成績係数の向上が省設備的に達成
され、また空調負荷がピークに達するような時間
帯にあつてもその電力消費量はわずかで済むこと
になるなど、近時の省エネルギー冷暖房要請に対
して大きな貢献ができる。
第１図は本発明で用いる潜熱蓄熱槽の１例を示
す略断面図、第２図は本発明で用いるヒートポン
プの１例を示す回路図、第３図は同じくヒートポ
ンプの他の例を示す回路図、第４図は本発明の１
実施例を示す機器配置系統図、第５図は同じく他
の実施例を示す機器配置系統図、第６図は同じく
他の実施例を示す機器配置系統図である。 １……空調ゾーン、２……潜熱蓄熱槽（低温
用）、３……ヒートポンプ、４……熱取出側熱交
換器、５……熱源側熱交換器、６……潜熱蓄熱槽
（中温用）、７，８，９……フアン。
す略断面図、第２図は本発明で用いるヒートポン
プの１例を示す回路図、第３図は同じくヒートポ
ンプの他の例を示す回路図、第４図は本発明の１
実施例を示す機器配置系統図、第５図は同じく他
の実施例を示す機器配置系統図、第６図は同じく
他の実施例を示す機器配置系統図である。 １……空調ゾーン、２……潜熱蓄熱槽（低温
用）、３……ヒートポンプ、４……熱取出側熱交
換器、５……熱源側熱交換器、６……潜熱蓄熱槽
（中温用）、７，８，９……フアン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 空調ゾーン１と使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源ヒート
ポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ｂと、からなる冷暖房システム。 ２ 空調ゾーン１と使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源ヒート
ポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ｂと、該ヒートポンプの熱源側熱交
換器５に外気を送排気する熱源空気路Ｃに対して
切換可能に接続されかつ使用温度で相変化可能な
蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽６にその蓄熱物質
と熱交換しながら空気が循環するようにした空気
路Ｄと、該蓄熱槽６に外気がその蓄熱物質と熱交
換しながら循環するように形成した空気循環路Ｅ
と、からなる冷暖房システム。 ３ 空調ゾーン１と使用温度域で相変化可能な蓄
熱物質を封入した潜熱蓄熱槽２との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ａと、該蓄熱槽２と空気熱源ヒート
ポンプ３の熱取出側熱交換器４との間を該蓄熱物
質と熱交換しながら空気が循環するように形成し
た空気循環路Ｂと、該ヒートポンプの熱源側熱交
換器５に外気を送排気する熱源空気路Ｃに対して
切換可能に接続されかつ使用温度で相変化可能な
蓄熱物質を封入した潜熱蓄熱槽６にその蓄熱物質
と熱交換しながら空気が循環するようにした空気
路Ｄと、該蓄熱槽６に外気がその蓄熱物質と熱交
換しながら循環するように形成した空気循環路Ｅ
と、前記空気循環路Ａと前記空気循環路Ｅとを連
結するためのバイパス空気路Ｆおよび／または前
記空気循環路Ｂと前記空気路Ｄとを連結するため
のバイパス空気路Ｇと、からなる冷暖房システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7629882A JPS58193034A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 冷暖房システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7629882A JPS58193034A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 冷暖房システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58193034A JPS58193034A (ja) | 1983-11-10 |
| JPH0147697B2 true JPH0147697B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=13601452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7629882A Granted JPS58193034A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 冷暖房システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58193034A (ja) |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP7629882A patent/JPS58193034A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58193034A (ja) | 1983-11-10 |
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