JPH0457933B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は冷却負荷（例えば冷房負荷）または加
熱負荷（例えば暖房負荷）のうち、或る量を氷ま
たは氷以外の蓄熱剤の蓄熱量（蓄冷量を含む）に
よつて賄う冷却または加熱装置に関する。

（従来の技術） 従来の空調装置においては、蓄熱槽（蓄冷槽）
内のコイルに冷凍装置の蒸発器としての役目をも
兼ねさせている。この形式の空調装置は、空調負
荷が大となつて蓄熱量（蓄冷量）が不足する場合
は、空調負荷側の運転と同時に冷凍機を運転し、
蓄熱槽内のコイルを前記冷凍機の蒸発器として使
用することによりその蓄熱量の不足分を補つてい
た。しかしながら、この際は、コイルには氷が付
着しているため、冷凍機の蒸発温度が低くなり、
その結果、凝縮温度と蒸発温度の温度差が大とな
り、圧縮機の圧力比が大となり、圧縮仕事が増加
するため冷凍機又はヒートポンプの成績係数
（coefficient of performance）も低くならざる
をえなかつた。

また加熱装置の場合も、加熱負荷が大となつて
蓄熱量が不足する場合は、負荷側の運転と同時に
ヒートポンプを運転し、蓄熱槽内のコイルをヒー
トポンプの凝縮器として使用することによりその
蓄熱量の不足分を補つて負荷側の水の温度を上げ
ていたので、コイルの凝縮温度を上げる結果とな
り前記と同様に凝縮温度と蒸発温度の温度差が大
となり、ヒートポンプの成績係数も低くならざる
をえなかつた。

また、冷暖房装置において、余剰電力を利用し
て蓄冷熱槽に熱又は冷熱を蓄えておき、冷暖房装
置に一般電力用よりも大きな負荷がかかるときに
は冷暖房装置の熱媒体回路の負荷側配管に対して
前記蓄冷熱槽と冷却器とを並列に接続して前記負
荷の一部を前記蓄冷熱槽の能力によつて担うよう
にしたものがある（例えば特公昭47−20874号公
報）。この冷暖房装置は小容量の装置を利用して
常に効率のよい運転をできる点において有用なも
のであるが、運転の全域を通じて冷凍機又はヒー
トポンプの成績係数を向上させる点においては未
だ十分ではない。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のように冷凍装置では蒸発温度が下る程、
成績係数は低下する。通常のビル空調では空調機
におくる冷水の温度は５〜８℃程度でよいのであ
るがこの温度の冷水を作るのに冷凍機の蒸発温度
は０〜３℃程度となる。これに対して氷蓄熱を行
うと、蒸発温度は−５〜−15℃位に低くなり、成
績係数は大幅に低下する。逆に言うと氷蓄冷で貯
められた冷熱は高価なエネルギーであり、それだ
け利用価値の高いエネルギーと言うことができ
る。本発明はこの利用価値の高いエネルギーを有
効に利用することにより蓄冷量の不足に伴う冷凍
機の運転において蒸発温度を高くし、その成績係
数を向上させることを目的とするものである。

また、本発明は蓄熱量の不足に伴うヒートポン
プの運転において凝縮温度を低くし、その成績係
数を向上させることを目的とするものである。

従来技術においては前記のように種々の問題が
ある。本発明は冷水チラーまたは温水ウオーマー
が冷凍サイクルまたはヒートポンプサイクルに連
結されるとともに蓄熱装置（蓄冷装置を含む）と
冷水チラーまたは温水ウオーマーを負荷側配管に
対して直列に接続することにより前記の問題点を
除去する冷却または加熱装置を得ることを目的と
するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の冷却または加熱装置は前記の問題点を
解決するために、冷水チラーまたは温水ウオーマ
ーが冷凍サイクルまたはヒートポンプサイクルに
連結されるとともに、この冷水チラーまたは温水
ウオーマーと蓄熱装置とを負荷側配管に対して直
列に接続することにより構成されるものである。

ここで、「蓄熱装置」の用語は「蓄冷装置」も
含むものとする。

（作 用） 冷却（冷房）用に使用する場合、負荷側熱交換
器（空調機）から戻り水温の上つた水は冷水チラ
ーと蓄冷槽とを貫流しつつ冷却され所定の温度と
なつて再び空調機に送られる。このため冷水チラ
ーにおいては冷水温度を余り下げる必要がなくな
り、従つて、冷凍機の蒸発温度を高く維持するこ
とができ、その成績係数を上げることができる。

また加熱（暖房）用に使用する場合、負荷側の
熱交換器（空調機）から戻り水温の下つた水は温
水ウオーマーと蓄熱槽とを貫通しつつ加熱され所
定の温度となつて再び空調機に送られる。このた
め温水ウオーマーにおいては温水温度を余り上げ
る必要がなくなり、従つてヒートポンプの凝縮温
度を低く維持することができ、その成績係数を上
げることができる。

（実施例） 本発明の第１の実施例を第１図により説明す
る。

図中には空調機を冷房用として使用する際の冷
房負荷における代表的な１つの温度条件を示して
いる。負荷側熱交換器である空調機１において加
熱されて温度が上昇（15℃）した冷水は負荷側の
流出配管５を経て冷水チラー２ａに流入し、ここ
で中間温度10℃まで冷却される。この冷却作用は
冷凍サイクル４ａにおいて冷却された流体を循環
回路６によつて冷水チラー２ａに流通させること
によつて行う。冷水チラー２ａを出た冷水は管７
を経て氷と冷水の貯槽である蓄冷槽３ａに入り該
槽内の冷水と混合し０℃に近い冷水となつて管１
４から三方弁１１に至る。三方弁１１の流出側の
冷水の温度を温度計１２により検出し、この検出
温度に応じて電磁切換器１３を作動させて三方弁
１１の調節操作を行う。三方弁１１により所定の
温度５℃に調節された冷水は循環ポンプ１６によ
り負荷側配管としての流入配管１５を経て空調機
１に返戻される 空調機１の空調負荷が減少したときは冷水チラ
ー２ａへの流入温度が低下するため、冷水チラー
２ａは15℃から10℃へ冷却するよりも仕事量は少
なくてすむことになり、消費電力が小さくなる。

本実施例によれば、冷水チラー２ａを流出する
水温は10℃の中間温度のままで空調機１には低温
５℃の冷水を送ることができるので循環回路６を
流れる冷水チラー２ａ冷却用の流体の温度は高く
てもよく、したがつて冷凍サイクル４ａの蒸発器
の冷媒蒸発温度を高く維持できることになり、冷
凍機の成績係数を向上させることができる。

蓄冷槽３ａの冷却は、料金の安い深夜電力を利
用して冷凍サイクル４ａを運転し冷却された流体
を循環回路８により該槽に導くことにより行う。
蓄冷槽３ａ内は０℃に保持される。

本発明の第２の実施例を第２図により説明す
る。

図中には空調機を暖房用として使用する際の暖
房負荷における代表的な１つの温度条件を示して
いる。この実施例においては、２ｂは温水ウオー
マーであり、３ｂは蓄熱槽である。４ｂはヒート
ポンプサイクルであつて、ここで高温に加熱され
た流体が温水ウオーマー２ｂまたは蓄熱槽３ｂに
供給され、これらを加熱できるように流体の循環
回路６，８が形成されている。冷房の場合と同様
に、蓄熱槽３ｂへの熱の蓄積は夜間電力でヒート
ポンプサイクル４ｂを運転することにより行う。
暖房の場合は空調機１を出た温水（35℃）は温水
ウオーマー２ｂに入つて加熱（40℃）され、更に
蓄熱槽３ｂで加熱（50℃）され更に三方弁１１の
調節操作により所定の温度（45℃）の温水となつ
て空調機１に戻り暖房目的に用いられる。

このように空調機１を出た温水は温水ウオーマ
ー２ｂ、蓄熱槽３ｂでそれぞれ加熱されて所定の
温度に加熱されて再び空調機１に送り返されるの
で、ヒートポンプサイクル４ｂの冷媒の凝縮温度
を下げることができることになり、したがつてヒ
ートポンプの成積係数を高めることができる。

本発明の第３の実施例を第３図により説明す
る。

第１図の第１の実施例の場合は、負荷側の流出
配管５は冷水チラー２ａと管７を介して蓄冷槽３
ａ内に導いているが、本実施例においては蓄冷槽
３ａには導かず、蓄冷槽３ａに蓄えられた冷熱は
管２９、循環ポンプ２６、開閉弁２５を介して蓄
冷利用熱交換器２７に導かれ、この熱交換器２７
を介して間接的に利用されるようにした点が異な
つている。

すなわち、蓄冷槽３ａから導かれる冷水（０
℃）は、蓄冷利用熱交換器２７内において、冷水
チラー２ａから流出し管２１を介して流入する冷
水（10℃）と熱交換し、３℃の水となつて管２８
を経て蓄冷槽３ａに戻る。一方、管２１を介して
流入する冷水は更に冷却され所定温度である５℃
の冷水となつて管２２から流出し再び空調機１内
に戻る。この際には、管２２の冷水温度が温度計
２３で検出され、この検出温度に応じて電磁切換
器２４が作動されて開閉弁２５が操作され、管２
２からの冷水温度を５℃にコントロールする。冷
房負荷が減少して空調１を流出する冷水の温度が
下つたときは第１の実施例の場合と同様に冷水チ
ラーの消費電力は少なくなる。

第３の実施例の場合は空調器側は密閉回路にで
きるため開放回路に比べてポンプ動力が小さくな
る利点がある。

なお、前記の実施例の蓄冷槽または蓄熱槽内に
貯められた冷熱の利用に関するエクセルギ（有効
エネルギー）の損失については基本的には相違す
るところはない。蓄冷槽の冷水のエクセルギは空
調機において冷熱を利用するために第１の実施例
では混合により第３の実施例では熱交換によりそ
れぞれ同一量消費される。

なおまた、各実施例で示した温度条件は説明の
便ためのものであつて絶対的な意味をもつもので
はない。

〔発明の効果〕

本発明の冷却または加熱装置は、冷水チラーま
たは温水ウオーマーを冷凍サイクルまたはヒート
ポンプサイクルと連結し蓄熱装置（蓄冷の場合も
含む）を冷水チラーまたは温水ウオーマーを負荷
側配管に対して直列に接続することにより、冷水
チラーまたは温水ウオーマー自身における冷却ま
たは加熱を緩和することができ、冷凍機またはヒ
ートポンプの成績係数を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の３つの異なる実
施例のフローシートダイヤグラムである。 １……空調機、２ａ……冷水チラー、２ｂ……
温水ウオーマー、３ａ……蓄熱装置としての蓄冷
槽、３ｂ……蓄熱装置としての蓄熱槽、５……負
荷側配管としての流出配管、１５……負荷側配管
としての流入配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷水チラーまたは温水ウオーマーが冷凍サイ
   クルまたはヒートポンプサイクルと連結され、負
   荷側配管に対して蓄熱装置と前記の冷水チラーま
   たは温水ウオーマーが直列に接続されている冷却
   または加熱装置。 ２ 蓄熱装置が氷または氷以外の蓄熱剤を使用す
   る蓄熱手段を有している特許請求の範囲第１項記
   載の冷却または加熱装置。 ３ 負荷側配管からの冷水または温水の戻りが氷
   または氷以外の蓄熱剤を使用した蓄熱装置が経て
   冷水チラーまたは温水ウオーマーに導入される
   か、前記冷水または温水の戻りが冷水チラーまた
   は温水ウオーマーを経て前記蓄熱装置に導入され
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の冷却
   または加熱装置。