JPH0427453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は暖房時に蓄熱槽を利用して冷媒の熱を
直接ブラインに伝える直接接触冷暖房装置に関す
るものである。

〔従来技術〕

従来、大部分のビル等の冷房は最大冷房負荷に
合わせて冷凍機設備を設置し、冷房を実施してい
るが、近年、ビル自体の電力需要の増大や、各種
オフイス・オートメーシヨン機器からの発熱に伴
い、冷房負荷も増大の傾向にあり、電力消費の昼
夜間格差が拡大する傾向にある。

このため、ビルの昼間冷房における電力需要を
抑制し、電力の負荷平準化を目的として夜間に蓄
冷熱を行なう空調装置が近年さかんに提案されて
いる。

このような蓄冷熱システムで、その冷熱源とし
て氷を使用する氷蓄熱式の冷房装置は、従来の水
蓄熱式の場合に比較して高密度な蓄熱が可能で、
蓄熱槽のコンパクト化がはかれることと、蓄熱槽
容量の縮少に伴つて蓄熱槽の表面積が縮少し、そ
の熱損失が減少し、更に低い温度レベルでの蓄熱
が可能なため、ポンプ動力及びフアン動力の減少
がはかれる等の多くの利点があり、特公昭49−
38135号公報の蓄熱式冷房装置に関する発明でも
知られている。

以上のごとく、氷蓄熱を利用して冷房装置とし
ては、第３図に示すごとく負荷用熱交換器８と凝
縮器２４とを組込んだ蓄熱槽１と、冷媒ガスを圧
縮する圧縮器３と、冷媒ガスを凝縮または蒸発さ
せる空冷式熱交換器２３と、液化した冷媒を貯溜
する冷媒貯槽５と、前記負荷用熱交換器８によつ
て冷却または加熱された液体により空気を冷却ま
たは加熱するフアンコイルユニツト２２とから構
成された従来例が開発されている。

上記従来の装置の冷房時には、冷媒は実線の矢
印で示すごとく圧縮機３により凝縮温度に相当す
る飽和蒸気圧以上に加圧されたあと、空冷式熱交
換器２３に送られ液化し、この凝縮液は冷媒貯槽
５を経たあと、第１膨張弁１８においてブライン
の氷点より１〜２℃低い温度に相当する飽和蒸気
圧まで減圧された後に、ノズル７から蓄熱槽１の
下部より、ブラインの中に噴霧される。

ブライン中に噴霧された冷媒液は、ブラインの
熱を奪い蒸発したあと、サクシヨンドラム２を経
て前記圧縮機３に至る。

そこで、蓄熱槽１内のブラインは冷媒液の蒸気
に熱を奪われて温度が下がり、ブライン中に氷結
晶を生じ、この氷結晶はブラインとのスラリーと
して蓄熱槽１内に貯溜される。

以上の運転が夜間電力を用いて必要な氷量を作
るまで行われ、昼間は蓄熱槽１に負荷用熱交換器
８が組込まれており、この負荷用熱交換器８に冷
温水ポンプ２１で冷房用冷水が送られ、そして、
蓄熱槽１内のブラインと熱交換を行い冷房用冷水
の温度が下がる。

この温度の下がつた冷房用冷却水は、フアンコ
イルユニツト２２で冷房用空気と熱交換を行なつ
たあと、冷温水ポンプ２１により熱交換器８に再
び送られるが、上記冷房時の流れを第３図で実線
の矢印で示している。

また、暖房時においては、第３図の破線の矢印
で示すように、冷媒は圧縮機３により凝縮温度に
相当する飽和蒸気圧以上に加圧されたあと、凝縮
器２４に送られ液化し、凝縮液は冷媒貯槽５を経
たあと、第２膨張弁１９において所定の飽和蒸気
圧まで減圧され、次に空冷式熱交換器２３におい
て蒸発し、気体化したあとサクシヨンドラム２を
経て前記圧縮機３に至る。

他方、冷媒ガスの冷却に用いられた蓄熱槽１内
のブラインは、凝縮器２４において冷媒ガスの熱
を奪つて昇温するため、蓄熱槽１内には冷媒の凝
縮時の熱が蓄熱される。

以上の運転が夜間電力を用いて必要な熱量が蓄
熱槽１に蓄積されるまで行われ、昼間は冷温水ポ
ンプ２１により蓄熱槽１内の温水がフアンコイル
ユニツト２２に供給され、このフアンコイルユニ
ツト２２で暖房用空気と熱交換を行つたあと、前
記蓄熱槽１にもどされる。

なお、暖房時には蓄熱槽１の循環路のポンプ２
５を駆動するものとする。

また、冷房時から暖房スタート時に切り替える
には、全ての切替弁３１〜３８を、それぞれ適宜
に切替える。

以上のごとく、暖房時においては蓄熱槽１内の
凝縮機２４を利用するため、かなり複雑なシステ
ムとなつており、設備コストが割高であると共
に、冷媒の熱をブラインに間接的に伝えるため、
熱効率が悪いという問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解消するために
なされたものであり、蓄熱槽を利用して熱を直接
ブラインに伝える直接接触伝熱方式を冷暖房共に
用いることにより温度効率を向上でき、しかも付
属配管や弁類の簡素化をはかりうる直接接触冷暖
房装置を提供することを目的としたものである。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するための本発明の直接接触
冷暖房装置は、内部にブラインを冷暖房時に冷媒
と直接接触するように貯留し、かつ底部に液化冷
媒溜まりを有する蓄熱槽と、冷媒ガスを圧縮する
圧縮機と、冷媒ガスを凝縮または蒸発させる空冷
式熱交換器と、液化した冷媒を貯留する冷媒貯槽
と、上記蓄熱槽内のブラインにより液体を冷却ま
たは加熱する熱交換器及びその液体により空調用
の空気を冷却または加熱する加熱冷却手段とから
構成されている。

上記の構成からなる冷暖房装置においては、そ
の冷房時には従来と同様なシステムで機能する
が、その暖房時にも冷媒の熱を蓄熱槽を利用して
ブラインに直接的に伝達させるようにして、熱効
率を向上させ、そのシステムを簡素化させたもの
である。

上記加熱冷却手段としては、フアンコイルユニ
ツトあるいはエアーハンドリングユニツトなどの
ユニツトを採用することができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する
が、第１図及び第２図は本発明の一実施例におけ
る直接接触冷暖房装置の概略系統図であり、第１
図はその冷房時を、そして第２図はその暖房時の
状態を示している。

まず、第１図及び第２図において、結晶缶とし
ての蓄熱槽１の内部にはブラインが貯留され、そ
の底部には液化冷媒溜り４０が設けられると共
に、ブライン中に開口した冷房用及び暖房用の冷
媒吹き込み用のノズル７が配設されている。

次に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機３と、冷媒ガ
スを凝縮または蒸発せる空冷式熱交換器２３と、
液化した冷媒を貯留する冷媒貯槽５とが設けられ
ている。

更に、上記蓄熱槽１内のブラインにより水など
の液体を冷却または加熱する熱交換器４１及びそ
の液体により空調用空気を冷却または加熱するフ
アンコイルユニツト２２が設けられており、これ
らの機器を接続する各配管に開閉可能な切換弁１
１，１２，１３，１４，１５，１６，１７、第１
膨張弁１８及び第２膨張弁１９が適宜に配設され
ている。

そこで、上記の冷暖房装置の冷房時において
は、第１図の各切換弁１１，１４，１５，１７及
び第２膨張弁１９は閉じ、各切換弁１２，１３，
１６及び第１膨張弁１８を開くことにより、冷媒
は圧縮機３により凝縮温度に相当する飽和蒸気圧
以上に加圧されたあと、空冷式熱交換器２３に送
られて液化する。

この凝縮液は冷媒貯槽５を経たあと、第１膨張
弁１８においてブラインの氷点より１〜２℃低い
温度に相当する飽和蒸気圧まで減圧された後に、
ノズル７から蓄熱槽１の下部よりブラインの中に
噴霧されブラインと直接接触する。

ブライン中に噴霧された冷媒液は、ブラインの
熱を奪い蒸発したあと切換弁１３を経て前記圧縮
機３に至る。

蓄熱槽１内のブラインは冷媒液の蒸気に熱を奪
われて温度が下がり、ブライン中に氷結晶を生ず
る。

この氷結晶はブラインとのスラリーとして蓄槽
熱１内に貯留される。

ブラインは３から3.5％の食塩水、または５か
ら10％のエチレングリコール溶液等氷点が−２か
ら−３℃になるものが好ましい。

この場合、安価な海水を使用した場合でも温度
が常温以下であるから腐食の問題も大きくない。

以上の運転が夜間電力を用いて必要な氷量を作
るまで行われ、昼間は蓄熱槽１内のブラインをブ
ラインポンプ２８で熱交換器４１に供給して、冷
房用冷却水と熱交換を行ない、この温度の下がつ
た冷房用冷却水はフアンコイルユニツト２２で冷
房用空気と熱交換を行う。

次に、暖房時には、第２図の各切換弁１２，１
３，１６及び第１膨張弁１８は閉じ、各切換弁１
１，１４，１５，１７及び第２膨張弁１９を開く
ことにより、圧縮機３で昇圧、昇温された冷媒ガ
スをノズル７から直接蓄熱槽１内のブライン内に
吹き込み、冷媒はその中で凝縮し、凝縮して液化
した冷媒はブラインとの比重差により重力分離し
て蓄熱槽１の底部の液化冷媒溜り４０から抜き出
され、第２膨張弁１９及び空冷式熱交換器２３で
蒸発して圧縮機３にもどる。

一方、蓄熱槽１内のブラインは冷媒ガスの凝縮
時に冷媒の熱をうばつて昇温するため、熱が蓄熱
される。

なお、この場合のブラインは前記冷房時に使用
したものをそのまま使用できる。

以上の運転が夜間深夜電力を用い必要な熱量が
蓄熱槽に蓄積されるまで行われ、昼間にブライン
ポンプ２８で蓄熱槽１内のブラインを熱交換器４
１に供給し、そこで熱交換された暖房用温水をフ
アンコイルユニツト２２に送り暖房用空気と熱交
換する。

以上のごとく、本発明の冷暖房装置では、冷房
時のみならず暖房時にも冷媒の熱を蓄熱槽１を利
用して直接ブラインに伝えるいわゆる直接接触伝
熱であるため、従来の冷房装置に比べて凝縮器及
びその付属配管や弁類が約半減して非常にシンプ
ルなシステムを構成できることになる。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、本発明の直接接触冷暖
房装置では、暖房時においても冷媒の熱を蓄熱槽
を利用してブラインに直接的に伝達する直接接触
式なので、その熱交換のための機器やその付属配
管及び弁類が約半減して、そのシステムの構成が
非常に簡素になるという効果がある。

更に、従来において熱交換を要する場合に最低
限必要だつた温度差が、直接接触方式採用により
小さくなり、それだけ温度効率が向上するという
利点がある。

また、配管類が簡素化すれば、それだけ放熱損
失も少なくなり、冷暖房装置の性能向上がはから
れることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例における
直接接触冷暖房装置の概略系統図であり、第１図
はその冷房時を、そして第２図はその暖房時の状
態を示しており、第３図は従来の冷暖房装置の概
略系統図である。 １…蓄熱槽、３…圧縮機、５…冷媒貯槽、２２
…フアンコイルユニツト、２３…空冷式熱交換
器、４０…液化冷媒溜り、４１…熱交換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部にブラインを冷暖房時に冷媒と直接接触
   するように貯留し、かつ底部に液化冷媒溜まりを
   有する蓄熱槽と、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、
   冷媒ガスを凝縮または蒸発させる空冷式熱交換器
   と、液化した冷媒を貯留する冷媒貯槽と、上記蓄
   熱槽内のブラインにより液体を冷却または加熱す
   る熱交換器及びその液体により空気を冷却または
   加熱する加熱冷却手段とからなる直接接触冷暖房
   装置。