JPH0573428U - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深夜電力を可及的に有効利用する。 【構成】 冷凍機１０の冷凍サイクルを利用して室内４
０の冷房を行う空調装置において、蒸発器１４の蒸発管
１４ｂを内管としてその内管の外周に冷熱を蓄熱可能な
冷熱蓄熱材２０が充填された外管を設け、その冷熱蓄熱
材２０に蓄えた冷熱によって所定の冷却対象部を冷却す
る手段を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は家庭用または業務用に用いられる深夜電力を利用した冷房用の空調 装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は家庭用または業務用に用いられる空調装置１００の概要を示している。 この空調装置１００は冷凍サイクルによって冷熱を供給可能な冷凍機１０を制御 することにより、高温の室外４１に対して室内４０の温度を所定の低い温度に維 持するものである。その冷凍機１０は冷媒（例えばフロン）と、冷媒の蒸気を圧 縮する圧縮機１１と、圧縮機１１により圧縮された冷媒の蒸気を冷却して凝縮さ せる凝縮器１２と、凝縮した液状の冷媒を断熱膨脹させて低温にする膨張弁１３ （またはキャピラリーチューブ）と、冷媒の低温蒸気を通過させ、室内４０から 熱を奪って室内温度を下げる蒸発器１４と、上記機器を連結する冷媒の流れるパ イプ１５等とから構成されている。

【０００３】 すなわちこの冷凍機１０を主要部とする空調装置１００は、圧縮機１１で加圧 された冷媒の蒸気をファン１２ａ等を介して凝縮器１２で冷却して液化し、これ を膨張弁１３で断熱膨張させて低温にした後、この低温の冷媒蒸気を蒸発器１４ に送り、その蒸発器１４によりその冷風ファン１４ａ等を介して室内４０を冷却 するものであり、圧縮機１１や凝縮器１２および蒸発器１４のファン１２ａ，１ ４ａ等がオン・オフ制御されることにより、室内４０の温度を所定の低温に維持 する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記空調装置１００は深夜に無人の事務所等においては、冷凍機 １０（圧縮機１１や凝縮器１２および蒸発器１４のファン１２ａ，１４ａ等）が 電力単価の相対的に安い深夜には作動せず、電力単価の相対的に高い昼間や夜間 にのみ作動することとなるため、この空調装置１００の運転コストが高くなって しまうという問題があった。またこの空調装置１００を家庭用に用いる場合でも 、外気温度が低下する深夜は、冷凍機１０の作動時間は減少し同様の問題があっ た。なお、冷凍機１０の上記のような作動パータンは、電力需要の時間的な偏り を助長するので、発電設備のピーク負荷を増大させるなどの点でも好ましくなか った。

【０００５】 この考案は以上述べた事情を背景としてなされたもので、深夜電力の利用を可 及的に促進することのでる空調装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記の目的を達成するために、冷凍機の冷凍サイクルを利用して 室内の冷房を行う空調装置において、蒸発器の蒸発管を内管としてその内管の外 周に冷熱を蓄熱可能な冷熱蓄熱材が充填された外管を設け、その冷熱蓄熱材に蓄 えた冷熱によって所定の冷却対象部を冷却する手段を設けたことを特徴とするも のである。

【０００７】 またこの考案では、冷凍機による冷凍サイクルを利用して室内の冷房を行う空 調装置において、放熱部と吸熱部と作動流体の流動を選択的に阻止するバルブと を有するループ形ヒートパイプの前記放熱部を、冷却熱を蓄熱可能な冷熱蓄熱材 を介して、前記冷凍機の蒸発器に接続した構成とすることもできる。

【０００８】

【作用】

請求項１に記載した考案では、冷凍機を動作させることにより、蒸発器におい て外部からの吸熱が生じ、その結果、冷熱蓄熱材が冷されてここに冷熱（冷却エ ネルギー）が蓄えられる。この冷熱は前記の手段を介して冷却対象部の冷却に消 費されるが、その消費は冷熱の蓄熱に対して時間的なズレがあっても何ら支障が ない。したがって蓄えた冷熱の消費が昼間であっても、電力消費を伴う冷熱の蓄 熱は深夜であってもよいので、この考案よれば、深夜電力を利用して昼間等にお ける空調を行うことができる。

【０００９】 また請求項２の考案では、冷凍機の蒸発器によってループ形ヒートパイプから 熱を奪うが、両者の間には冷熱蓄熱材が介在させられているため、この冷熱蓄熱 材が冷凍機によって充分冷却されて冷熱を蓄えた後にヒートパイプから熱が奪わ れる。そしてヒートパイプの吸熱部の温度が放熱部より高温であればバルブを開 くことによって熱輸送が生じ、吸熱部から放熱部に対して、すなわち冷熱蓄熱材 に対して熱輸送が生じ、冷熱蓄熱材によって冷却が行われる。したがってこの場 合も深夜電力を利用して空調用の冷熱を得ることができる。

【００１０】

【実施例】

つぎにこの考案の実施例を図面に基づいて説明する。まずこの考案の第１実施 例を図１を参照して説明する。図１は深夜は無人の事務所や店舗等で用いられる 冷房用の空調装置１の概要を示しており、この空調装置１は冷凍サイクルによっ て冷熱が供給可能な冷凍機１０と、冷凍機１０による冷熱を蓄熱可能な冷熱蓄熱 材２０とから構成され、冷凍機１０により冷熱蓄熱材２０を冷却し、さらにこの 冷熱蓄熱材２０により室内４０を冷却して温度の高い室外４１に対して室内４０ の冷房を行うようになっている。

【００１１】 ここで冷凍機１０は、冷媒（例えばフロン）を加圧圧縮する圧縮機１１や凝縮 器１２、膨張弁１３、蒸発器１４ならびにこれらの機器を連結しかつ冷媒の流れ るパイプ１５等から構成されるものであるが、その内容は従来の技術の項で説明 したものと同一であるため、ここではその全体説明を省略し、室内４０に配設さ れる蒸発器１４を中心に説明する。蒸発器１４は低温の冷媒の蒸気が蒸発管１４ ｂと、この蒸発管１４ｂに対して送風を行って室内４０に冷風を生じさせ、これ により室内４０を冷却する冷風ファン１４ａ等から構成され、この内管の外周に 外管となる密閉された吸熱管２１が設けられている。この吸熱管２１内には、エ チレングリコールや水などの冷熱蓄熱材２０が充填され、冷熱蓄熱材２０を蒸発 器１４を介して冷却するよう構成されている。そして吸熱管２１の外周面にフィ ン２１ａが取付けられ、冷風ファン１４ａによる風を吸熱管２１に当てることに より冷風を生じさせ、室内４０の冷却を行うようになっている。

【００１２】 なお、冷熱蓄熱材２０への冷熱の迅速な蓄熱を図り、かつ無用な室内４０の冷 却を防止すべく、深夜における冷熱蓄熱材２０への冷熱の蓄熱時には蒸発器１４ の冷風ファン１４ａはその作動を停止するようになっている。

【００１３】 以下、この空調装置の作用について説明する。室内４０を冷す必要のない無人 の深夜に、安価な深夜電力を利用して冷凍機１０（圧縮機１１や凝縮器１２のフ ァン１２ａ等）を作動させると、蒸発器１４の蒸発管１４ｂ内を流れる低温の冷 媒によって吸熱管２１内の冷熱蓄熱材２０が冷却される。したがって冷熱蓄熱材 ２０は液体状態から固体状態に変化し、その凝固熱が奪われて冷熱を蓄える。こ の間、冷風ファン１４ａは作動しないため、冷熱蓄熱材２０内の冷熱が外部に逃 げず、冷熱蓄熱材２０内に迅速に冷熱が蓄熱される。

【００１４】 そして電力単価が通常価格である昼間や夜間には、室内に人が居て室内を冷す 必要があるが、この場合でも、圧縮機１１や凝縮器１２のファン１２ａは作動せ ず、蒸発器１４の冷風ファン１４ａのみを作動させるだけで、深夜に充分冷した 冷熱蓄熱材２０によって室内４０の冷房を行うことができ、相対的に安い深夜電 力を使用した分だけ運転コストの低減を図ることができる。そして冷熱蓄熱材２ ０がすべて溶解し、冷却能力が減少してくると、圧縮機１１や凝縮器１２のファ ン１２ａ等を作動させ、低温の冷媒が通る蒸発器１４の蒸発管１４ｂを介して吸 熱管２１内の冷熱蓄熱材２０が冷され、冷風ファン１４ａにより室内４０の冷房 を行う。

【００１５】 以上のように空調装置１に冷熱蓄熱材２０を備え、電力単価の相対的に安い深 夜電力を利用して冷熱蓄熱材２０に冷熱を蓄え、電力単価が相対的に高い昼間等 にこの冷熱蓄熱材２０を介して室内４０の冷房を行うように構成されているため 、運転コストの低廉化を図ることができる。また深夜電力を冷熱として蓄えてい る分、昼間の電力使用量を削減できるので、電力需要の時間的な偏りを是正でき る。

【００１６】 つぎにこの発明の第２実施例を図２に基づいて説明する。なお、第１実施例で 述べた部材と同一のものには、図２に図１と同一の符号を付してその説明を省略 する。この実施例の空調装置２は冷凍機１０および冷熱蓄熱材２０ならびにルー プ形ヒートパイプ３０などから構成され、冷凍機１０により冷熱蓄熱材２０を冷 し、冷熱蓄熱材２０によりループ形ヒートパイプ３０の吸熱部３１を冷して室内 ４０の冷房を行うよう構成されている。

【００１７】 すなわち冷凍機１０の蒸発器１４（冷風ファン１４ａがなく蒸発管１４ｂのみ からなるもの）が断熱容器２２に入れられた冷熱蓄熱材２０を貫通し蒸発管１４ によってこの冷熱蓄熱材２０を冷却するようになっている。また室内４０側を吸 熱部３１とし、かつ室外４１側を放熱部３２としたループ形ヒートパイプ３０の 放熱部３２が上記冷熱蓄熱材２０を貫通し、冷熱蓄熱材２０とループ形ヒートパ イプ３０の放熱部３２との間で熱交換が生じるようになっている。

【００１８】 ループ形ヒートパイプ３０は吸熱部３１と放熱部３２とを循環管路によって接 続したものであり、吸熱部３１には室内４０の冷却効果を上げるようにフィン３ １ａが取付けられており、また吸熱部３１の一側には冷風ファン３３が取付けら れている。そしてこのループ形ヒートパイプ３０には作動流体の循環を選択的に 停止することのできるバルブ３４が取付けられている。

【００１９】 つぎにこの第２実施例における空調装置２の作用について説明する。室内４０ の冷房が必要な昼間等においては、冷熱蓄熱材２０によりループ形ヒートパイプ ３０の放熱部３２を冷却し、内部の作動流体を冷却凝縮させて液状にし、重力の 作用によりこの作動流体をバルブ３４を通って吸熱部３１側へ移動させる。そし て吸熱部３１内に移動した作動流体は室内４０の熱を奪って蒸発し、冷風ファン ３３等を介して室内４０を冷却するとともに、その蒸気は冷熱蓄熱材２０側へ移 動して冷熱蓄熱材２０により冷却され、同様の熱輸送を繰り返す。したがって冷 熱蓄熱材２０による冷熱を使い果して室内４０の冷房ができなくなる寸前まで冷 凍機１０（圧縮機１１や凝縮器１２のファン１２ａ等）は作動されない。

【００２０】 一方、室内４０を冷す必要のない無人の深夜には、相対的に安価な深夜電力を 利用して冷凍機１０を作動させ、蒸発器１４を介して冷熱蓄熱材２０を冷却し、 冷熱蓄熱材２０に冷熱を蓄える。この間、ループ形ヒートパイプ３０のバルブ３ ４を閉じ、作動流体の循環を停止して作動流体による冷熱の室内４０側への輸送 を停止する。

【００２１】 以上のように第２実施例においても空調装置２の冷熱蓄熱材２０を備え、電力 単価の相対的に安い深夜電力を利用して冷熱蓄熱材２０に冷熱を蓄熱し、電力単 価の相対的に高い昼間等にこの冷熱蓄熱材２０によって室内を冷却するように構 成したため、第１実施例と同様の効果を得ることができる。特に第２実施例では 冷熱蓄熱材２０に冷熱を蓄熱している深夜は、ループ形ヒートパイプ３０のバル ブ３４を閉じ、室内４０側への冷熱の輸送を完全に止めることができるため、効 率良く深夜電力を利用することができる。

【００２２】 以上の第１および第２の実施例においては、深夜は無人となる事務所や店舗等 に設けられている空調装置１，２について説明したが、深夜に冷房が要求される 一般家庭においても深夜は外気温度が低下し、冷凍機１０の作動時間が減少する ため、室内４０を冷す必要のない時間にこの空調装置１，２により深夜電力を利 用して圧縮機１１等を作動させ、冷熱蓄熱材２０に冷熱を蓄熱するようにすれば 、上述した効果と同様に効果を得ることができる。

【００２３】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなようにこの考案によれば、電力単価が相対的に安い深 夜電力を利用して冷熱蓄熱材に冷熱を蓄え、これを使用して昼間等に室内の冷房 を行うように構成してあるため、昼間等での電力消費量を減少させる運転コスト を低廉化することができ、また圧縮機などの運転時間を、電力需要の多い昼間か ら外すことができるので、発電設備のピーク負荷の低減に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例を示す概念図である。

【図２】この考案の第２実施例を示す概念図である。

【図３】従来の空調装置の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 冷凍機 １４ 蒸発器 １４ａ 冷風ファン １４ｂ 蒸発管 ２０ 冷熱蓄熱材 ２１ 吸熱管 ３０ ループ形ヒートパイプ ３１ 吸熱部 ３２ 放熱部 ３４ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 千葉 隆 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内 (72)考案者 石井 慎二 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内 (72)考案者 杉原 伸一 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 伊藤 雅彦 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍機の冷凍サイクルを利用して室内の
   冷房を行う空調装置において、蒸発器の蒸発管を内管と
   してその内管の外周に冷熱を蓄熱可能な冷熱蓄熱材が充
   填された外管を設け、その冷熱蓄熱材に蓄えた冷熱によ
   って所定の冷却対象部を冷却する手段を設けたことを特
   徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 冷凍機による冷凍サイクルを利用して室
   内の冷房を行う空調装置において、放熱部と吸熱部と作
   動流体の流動を選択的に阻止するバルブとを有するルー
   プ形ヒートパイプの前記放熱部を、冷却熱を蓄熱可能な
   冷熱蓄熱材を介して、前記冷凍機の蒸発器に接続したこ
   とを特徴とする空調装置。