JPS63311032A - 蓄冷・蓄熱システム - 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〕 本発明は蓄冷剤の融解熱或いは反応熱を利用した蓄冷シ
ステムの改良に関する。

〔従来の技術〕

現在、電力負荷の昼夜間の格差が著しく、この電力負荷
の平準化が社会的課題として取シ上げられている。空気
調和用電力については、昼間の電力需要を夜間に移行す
べく、空気調和用冷熱を夜間の電力を用いて貯え、昼間
に仁の貯えた冷熱を供給する、蓄冷式空気調和システム
が導入されている。

この蓄冷式空気調和システムにおける冷熱を貯える方法
として、氷等の融解熱や水和反応等の反応熱を利用した
蓄冷方法がある。ここでは、これらを代表して水和反応
を利用した蓄冷システムについて説明するが、以下氷蓄
冷等の融解熱や他の反応熱を利用した蓄冷システムにつ
いても同様なことが言える。

水和反応を利用した蓄冷システムは、下式に代表される
水和反応を可逆的に利用して、蓄冷、放冷を行うもので
ある。

Ｍ　＋ｎＨ２Ｏ＃　Ｍ−ｎＨ２Ｏ＋Ｈｋｃａｌ（Ｍ：水
和剤、ｎ：水和数＋　Ｍ−ｎＨｚｏ：水和物）水和剤（
Ｍ）としては、例えば塩化カルシウム（ＣａＣＪｚ）等
の無機塩類、テトラハイドロフラン（Ｃ４Ｈ８０）、二
酸化炭素（Ｃｏ２）、さらＫ　Ｒ１１（Ｃ（Ｊ３Ｆ）、
Ｒ１２（ｃｃ）２Ｆ２）等のフロン等が用いられている
。

第４図は、従来の水和剤の水和反応を利用した蓄冷シス
テムを示している。第４図において１は蓄冷槽、２は水
と水和剤からなる混合液、３は蓄冷槽内の熱交換コイル
である。

蓄冷時は、蒸発器７、圧縮機９、凝縮器１０、膨張弁ル
から力るヒートポンプによシ冷水８をつく）、これを循
環ポンプ１４によシ蓄冷槽内の熱交換コイル３へ送って
、水と水和剤からなる混合液２を冷却し、水和物を生成
させる。凝縮器１０では、ヒートポンプ媒体の凝縮熱が
冷却水１１で取シ出され、冷却水１１は循環ポンプ１５
によ）冷却塔１３へ送られる。

放冷時は、貯えられた冷熱を熱交換コイル３よシ冷水と
して取シ出し、その冷水を循環ポンプ１４、三方弁４を
経由して冷房負荷６へ送シ、冷熱を供給する。冷水はそ
の後三方弁５を経由して熱交換コイル３へと循環される
。

水和反応を利用するこの方法は、水和反応熱が大きいの
で、蓄冷剤の単位重量あたｂの蓄冷量（蓄熱密度）が大
きく、蓄冷槽をコン、Ｒり）Ｋすることができるという
長所がある。

冬期暖房時の蓄熱槽として兼用する場合は、蓄冷槽内熱
交換コイル３を利用し、ヒートポンプの凝縮器１０よシ
得られた熱によシ、蓄冷槽内の水および水和剤の混合液
２を加熱して、この混合液の顕熱蓄熱を行なうこととな
る。

しかし、蓄冷時の水和反応熱に匹敵する蓄熱時の顕熱蓄
熱量を得るためには、ヒートポンプの凝縮器１０の凝縮
温度つまシ蓄熱槽内温度を高くする必要がある。例えば
、暖房に必要な温度５・Ｏ′℃程度を利用するためには
蓄熱槽内温度を５０℃以上の温度まで加熱する必要があ
る。この場合、水和剤の熱安定性及び高温における腐食
性の問題、容器の耐圧性の問題、さらには加熱のための
昇温幅が大きくなシ、ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ
）が低下する等の問題が発生するから、第４図に示す蓄
冷槽をそのまま暖房時の蓄熱槽と兼用することは困難で
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決するために、融解熱或いは反
応熱を利用した蓄冷槽を有する蓄冷システムにおいて、
蓄熱を必要とする場合はヒートポンプの出熱（凝縮熱）
を上記蓄冷槽で蓄冷剤の顕熱として貯え、放熱時には上
記の貯えた熱をヒートポンプ入熱（蒸発熱）として利用
することを特徴とする蓄冷・蓄熱システムを提案するも
のである。すなわち、本発明においては、夏期に融解熱
や反応熱を利用して冷房を行なう蓄冷システムにおいて
、冬期にはヒートｙｔ２ンプの凝縮熱を蓄冷剤の顕熱と
して夜間に貯え、昼間の放熱時にはこの貯えた熱をヒー
トポンプ蒸発器の熱源として利用し、凝縮器よシ暖房用
等の熱を取り出すことによシ暖房のための蓄熱が可能と
なシ、蓄冷槽を蓄熱槽として兼用できるようにするので
ある。

〔作用〕

本発明により、冷熱を必要としない冬期にも、蓄冷シス
テムを暖房システムとして利用でき、システムの年間利
用率が向上する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。第１図は第４図の蓄
冷専用システムに、三方弁２３，２４，２５゜がおよび
四方弁コ、２８と、それらの弁から分岐する管路とを付
加して、ヒートポンプの凝縮器１０の冷却水が蓄冷槽内
熱交換コイル３へ、蓄冷槽内熱交換コイル３内の温水が
ヒートポンプの蒸発器７へ、また蒸発器７の熱源となる
低温熱源水圏が蒸発器７へ、それぞれ送られるようにし
たものである。

蓄冷、放冷の操作は前記の蓄冷専用システム（第４図）
と同じである。

蓄熱時は、低温熱源水圏をヒートポンプの蒸発器７に送
シ、ヒートポンプの凝縮器１０によ）、温熱をつくる。

その温熱は温水１１によシ循環ポンプ１５で蓄熱槽１へ
送られる。これによシ、蓄熱槽１内の水と水和剤の混合
液は加熱され、温熱が顕熱として蓄熱される。

放熱時は、蓄熱槽ｌ内で貯えられた温熱が蓄熱槽内の熱
交換コイル３で取シ出され、循環ポンプ１４によ）ヒー
トポンプの蒸発器７へ送られる。この温熱がヒートポン
プの熱源として再利用され、蓄熱槽１内の温度が高い放
熱当初はヒートポンプの昇温槽は小さく（圧縮機９の動
力は少なく）、蓄熱槽内温度の低下とともにヒートポン
プ昇温幅を大きく（圧縮機９の動力を大きく）シて、凝
縮器１０よ）一定温度の暖房用温熱が得られる。暖房用
温熱は温水１１として取シ出されて、循環ポンプ１５に
より暖房負荷１６へ送られる。

このようにして、冬期の外界温度（例えば１０’Ｃ）程
度まで蓄熱槽内温度を低下させてその顕熱を利用した蓄
熱が可能となる。

本発明の他の実施例を第２図に示す。この実施例は、前
記の蓄冷専用システム（第４図）において、ヒートポン
プの蒸発器７および凝縮器１０を蒸発器・凝縮器兼用熱
交換器として利用できるよう、ヒートポンプを改良した
ものである。

蓄冷、放冷操作は前記の従来の蓄冷システム（第４図）
と同じである。

蓄熱時は、ヒートポンプの蒸発器７を凝縮器として、ま
た凝縮器１０を蒸発器として、それぞれ逆に利用する。

即ちヒートポンプの媒体は、凝縮器１０で蒸発し、三方
弁部、１８を経て圧縮機９によシ圧縮され、三方弁１９
　、１７を経て蒸発器７で凝縮され、さらに膨張弁戎で
減圧されて上記凝縮器１０へもどるサイクルを循環する
。蒸発器７で得られる温熱は、温水８として取り出され
、循環ポンプ１４で蓄熱槽内の熱交換コイル３へ送られ
る。これＫよ）蓄熱槽１内の混合液２は加熱され、温熱
が混合液２の顕熱として貯えられる。蒸発器１０には熱
源水１３が循環ポンプ１５によシ導かれる。

放熱時は、ヒートポンプの蒸発器７を蒸発器として、ま
た凝縮器１０を凝縮器として、そのまま利用する。即ち
ヒートポンプの媒体は、蒸発器７で蒸発し、三方弁１７
　、１８を経て圧縮機９で圧縮され、三方弁１９　、２
０を経て凝縮器１０で凝縮、そして膨張弁１２を経て蒸
発器７へ戻る。蓄熱槽１で貯えられていた温熱は、蓄熱
槽内の熱交換コイル３で取シ出され、温水によシ循環ポ
ンプ１４で蒸発器７へ送られる。この温熱がヒートポン
プの熱源として利用され、凝縮器１０よシ温水１１とし
て取シ出されて、循環ポンプ１５によシ暖房負荷１６へ
送られる。

このようにして前述の第１の実施例と同様に、冬期の外
界温度（例えば１０℃）程度まで蓄熱槽内温度を低下さ
せ、その顕熱を利用した蓄熱が可能となる。

第３図には、本発明のさらに他の実施例を示す。

水和剤の水和反応を利用した蓄冷槽を有する蓄冷システ
ムにおいて、水和剤がヒートポンプ用媒体としても利用
できる場合、前記第４図の蓄冷専用システムの蓄冷槽１
を蒸発器７で兼用させるシステムが構築できる。第３図
の実施例は、そのシステムにおいて、蓄冷・放冷以外に
さらに蓄熱・暖房も可能にしたシステムである。

蓄冷時には、圧縮機９、凝縮器１０、膨張弁詔、そして
蓄冷槽兼蒸発器１ａからなるヒートポンプサイクルを運
転し、蓄冷槽兼蒸発器ｌａ内をヒートポンプ媒体（水和
剤）の蒸発熱によシ冷却して、水和物を生成させる。こ
のとき冷却水Ｕは循環ポンプ１５によシ冷却塔１３へ送
る。

放冷時については、熱交換コイル３によシ冷熱を冷水と
して取シ出し、その冷水を循環ポンプ１４で冷房負荷６
へ送る。

蓄熱時は、蓄冷槽兼蒸発器１ａを蓄熱槽兼凝縮器として
、凝縮器１０の方を蒸発器として利用する。

即ち、ヒートポンプの媒体（水和剤）は蒸発器（凝縮器
）１０で蒸発、三方弁部、１８を経て圧縮機９によシ圧
縮され、三方弁１９　、１７を紐て蓄熱槽兼凝縮器１ａ
で凝縮、さらに膨張弁丘で減圧されて蒸発器１０へ戻る
サイクルを循環する。これによシ、蓄熱槽兼凝縮器ｌａ
内の水及び水和剤からなる混合液２がヒートポンプ用媒
体の凝縮熱によシ加熱され、温熱が顕熱として蓄熱され
る。

放熱時は蓄熱槽兼凝縮器１ａを蓄熱槽兼蒸発器として凝
縮器１０を凝縮器として利用する。即ちヒートポンプの
媒体は、蓄熱槽兼蒸発器１ａで水および水和剤からなる
混合液２の顕熱を熱源として蒸発し、三方弁１７　、１
８を経て圧縮機９で圧縮され、三方弁１９　、２０を経
て凝縮器１０で凝縮する。そしで膨張弁丘を経て蓄熱槽
兼蒸発器へ戻る。このとき凝縮器１０で暖房用の温熱が
温水１１として取シ出され、その温水１１は循環ポンプ
１５によシ暖房負荷１６へ送られる。

この実施例の場合も、このようにして冬期の外界温度（
例えば１０℃）程度まで蓄熱槽内温度を低下させて、そ
の顕熱を利用して蓄熱が可能となる。

力お、第２図および第３図に示す各実施例において、三
方弁１７　、１８　、１９　、２０に代えて１個の四方
切換弁を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、水和剤の水和反応を利用して蓄冷を行
う蓄冷システムにおいて、冷熱を必要としない時期、例
えば冬期には、水和反応を利用せず水和反応に用いる水
或いは水および水和剤をそのまま利用して、その顕熱に
よ）低温熱を貯え、これを暖房等温熱を取シ出すための
ヒートポンプの熱源（ヒートポンプ冷媒の蒸発熱源）と
して利用するので、蓄熱槽の蓄熱容量を増加できるとと
もに、蓄冷槽と蓄熱槽との兼用を行う夏・各画用システ
ムの構築が可能となシ、システムの年間利用率を向上さ
せることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図表いし第３図は、いずれも本発明の実施例を示す
系統図、第４図は従来のものの系統図である。 １・・・蓄冷′ＩＰ＃ｉ（蓄熱槽）； １ａ・・・蓄冷槽兼蒸発器、（蓄熱槽兼凝縮器、蓄熱槽
兼蒸発器）； ２・・・水と水和剤からなる混合液； ３・・・熱交換コイル；　６・・・冷房負荷；７・・・
蒸発器、（凝縮器）；８・・・冷水、（温水）；９・・
・圧縮機；１０・・・凝縮器、（蒸発器）；１１・・・
冷却水、（温水）；１２・・・膨張弁；１３・・・冷却
塔、（熱源水）　；　１４．１５・・・循環ポンプ；１
６・・・暖房負荷；　酋・・・低温熱源水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 融解熱或いは反応熱を利用した蓄冷槽を有する蓄冷シス
   テムにおいて、蓄熱を必要とする場合はヒートポンプの
   出熱を上記蓄冷槽で蓄冷剤の顕熱として貯え、放熱時に
   は上記の貯えた熱をヒートポンプ入熱として利用するこ
   とを特徴とする蓄冷・蓄熱システム。