JPS62218773A

JPS62218773A - 蓄冷熱装置

Info

Publication number: JPS62218773A
Application number: JP6056586A
Authority: JP
Inventors: 杉本　滋郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-09-26
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792295B2

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、大気温度より高温レベルおよび低温レベルの
熱エネルギを蓄積しておき、必要なときにこれらを取り
出して冷房用や暖房用あるいは加熱用の熱源等に利用す
る蓄熱装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえば特開昭５３−４７０５０号公報に記載されてい
るように圧縮式冷凍機を運転して得られる高温冷媒蒸気
により、蓄熱材を加熱して蓄熱することが知られている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来提案されているシステムでは、高温の加熱源を提供
するシステムと濃縮を行なう蓄熱システムと低温の冷却
源を提供するシステムと、さらに蓄積されたエネルギを
回収する過程では外部の冷却源（あるいは加熱源）を提
供するシステムが別別に構想されており、複雑で大がか
りな設備となるだけでなく全体としての熱利用の効果も
小さいものとなっている。

本発明の目的は吸収液の濃縮によってエネルギを蓄積す
るシステムの加熱源と冷却源圧縮式冷凍サイクルの凝縮
器と蒸発器を用い、また蓄積システムと冷凍サイクルを
１体化してコンパクトで、放熱損失が少ない効率の高い
蓄熱装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の特徴は、圧縮式冷凍サイクルと、この圧縮式
冷凍サイクルの第１熱交換器と熱の授受を行なう溶液を
収容した第１の部屋と、第２熱交換器と熱の授受を行う
溶液を収容した第２の部屋とを有し、これら第１．第２
の部屋とは溶液中に含まれている冷媒の蒸気を通す蒸気
通路によって連絡されており、前記第１熱交換器、第２
熱交換器によって、第１および第２の部屋のいずれか一
方の部屋の溶液を加熱濃縮し、蒸発した冷媒蒸気を蒸気
通路を介して他方の部屋に導入し、他方の部屋で液化さ
せ、第１．第２の部屋の溶液に濃度差を生じさせて熱を
蓄えるものである。

〔作用〕

上記のように、濃度差を利用して蓄熱しているので、高
温の状態で蓄熱するもののように大気への放熱による損
失が少なく効率よく蓄熱できる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

第１図は、この発明の第１実施例の系統図である。圧縮
式冷凍サイクルは、ターボ形、スクリュー形、往復形の
圧縮機１．この圧縮機１に結合され圧縮機１のロータを
駆動する駆動機２．前記圧縮機１のガス出入口１ｉ、ｌ
ｏに連絡された四方切換え弁３．この四方切換え弁３に
連絡された第１熱交換器４および第２熱交換器５．これ
ら第１と第２の熱交換器４，５間に配置された空冷熱交
換器６．これら圧縮機１．四方切換弁３．第１及び第２
熱交換器４，５および空冷熱交換器６を互いに作動的に
連絡する配管７，８，９，１０゜１１．１２，１３，１
４，１５，１６．配管９゜１０．１２，１３，１５．１
６の途中に介在された弁１７，１８，１９，２０，２１
．２２とから構成されている。

前記第１．第２熱交換器４．５は、密閉状の容器２３に
納められている。この密閉容器２３は、第１．第２の部
屋２３Ａ、２３Ｉ３に断熱壁２４によって区画され、内
部には、吸収液と冷媒液たとえば臭化リチウムと水、エ
チレンゲルコールとフレオンの混合液（以下単に混合液
という）が注入されている。区画壁２４の上方側には、
両室２３Ａ１と２３Ｂとを連絡する開口２５が形成され
ている。

開口２５には必要に応じ冷媒蒸気中の液滴を分離するた
めのエリミネータなどの気液分前素子を配置する。

第１の部屋２３Ａ、第２の部屋２３Ｂには、その上方部
に熱交換コイル２６．２７が！２置され、また、底部に
吸込管を連絡したポンプ２８，２９゜熱交換コイル２６
．２７の上部に設置した散布ヘッダ３０，３１．ポンプ
２８．２９の吐出側と散布ヘッダ３０．３１とを連絡す
る配管３２．３３とからなる第１８第２の散布装置３４
．．３５が設置されている。

次に動作を説明する。

蓄冷・熱運転：弁１７．１８，１９．２０を開（弁１８または弁１９を
小開として膨張弁として機能させる）、弁２２．２１を
閉、四方切換弁３の連通方向が矢印Ａとなる（第１図に
図示の状態）ようにする。

また、第１の部屋２３Ａには混合液が注入されている。

圧縮機１による圧縮によって冷媒蒸気（一般にはフロン
系）は高温高圧となり、配管８．四方切換弁３．配管９
．弁１７を経て第１熱交換器４に流れ、ここを流れる間
に混合液を加熱し、混合液から冷媒を蒸発させ、混合液
の吸収液濃度を高くする。混合液を加熱した結果第１熱
交換器４の冷媒は液化し、配’Ｉ？１０．弁１８．空冷
熱交換器６゜配管１１．配管１２．弁１９を経由し、弁
１８または弁１９にて減圧されて第２熱交換器５に流入
する。この冷媒液は、第２熱交換器５内で蒸発し、周囲
（第２の部屋２３Ｂ）から蒸発潜熱を奪い、第１の部屋
２３Ａで蒸発し開口２５を通って流れ込んでくる第２の
部屋２３Ｂ内の冷媒蒸気を液化させ部屋２３Ｂの底部に
溜める。第２熱交換器５内で蒸発した冷媒蒸気は、配管
１３．弁２０．配管１４．四方切換弁３．配管７を経由
して圧縮機１に戻り、再び圧縮機１で圧縮される。上述
の動作を継続する間に、第１の部屋２３Ａ内の混合液は
濃縮され、吸収液濃度がより高くなり、第２の部屋２３
Ｂには、第１の部屋２３Ａで蒸発させられた冷媒蒸気を
凝縮させた冷媒・液が溜められる。

これによって、第１の部屋２３Ａ内の混合液は吸収能力
が大きくなりこれに冷媒蒸気を吸収させれば吸収熱を発
生する状態言え換えれば、蓄熱していることになる。ま
た、第２の部屋２３Ｂの冷媒液は、液の状態にあるから
蒸発する能力を有しておりそのため、蒸発の際の蒸発潜
熱に相当する冷力を貯えているすなわち蓄冷しているこ
とになる。

尚、この蓄冷・熱運転時、第１散布装置３４゜空冷熱交
換器６は動作させてもよい。

この蓄冷熱運転の過程において、第１の部屋４と第２の
部屋５とが熱的に平衡状態にあるためには圧縮機１で発
生する動力を熱量に変換した分だけ、外部から冷却する
必要がある。これを空冷熱交換器６で冷却する。このと
き外気温が十分低いときは、第２熱交換器５で発生する
冷却力に加えて、空冷熱交換器６による冷却を加算する
のが、サイクル効率上有利であり、また外気温が高いと
きは空冷熱交換器６の冷却力は第１熱交換器４に加えて
、圧縮機式冷凍サイクルの凝縮器として作用しなければ
ならない。この両者を切換えるには、外気温が十分低く
、第２熱交換器５の動作レベルに冷媒を冷却しろるとき
は弁１８を膨張弁として作動する程度の小さい開度とし
弁１９を完全に開くようにし、また外気温が高いときに
は弁１８を完全に開き、第１熱交換器４と合せて空冷熱
交換器６が凝縮器として作動するようにし、弁１９を小
さい開度とし、膨張弁として作動させる。

さらに、弁１８を小開、弁２１を開、弁１９゜２０を閉
とし、第２熱交換器５を休止させ空冷熱交換器６を蒸発
器として動作させ、大気中の熱を低温熱源とすることも
できる。

蓄冷・熱取出し運転：前述の運転にて行った蓄冷・熱を取出す場合、第１．第
２散布装置３４．３５を運転し、第１゜第２熱交換コイ
ル２６．２７に熱媒体を循環させる。このとき冷凍機は
停止しておく、もし蓄冷・熱だけでは熱量が不足するよ
うな場合には、冷凍機を運転しながら蓄冷・熱を取出す
ようにすることもできる。

第２の部屋２３Ｂの冷媒液は、ポンプ２９によって散布
ヘッダ３１から第２熱交換コイル２７に散布され、蒸発
する。冷媒が蒸発する際、熱交換コイル２７内を流れる
熱媒体から蒸発潜熱を奪い。

熱媒体を冷やす、これによって冷力が取出される。

第２の部屋２３Ｂで蒸発した冷媒蒸気は、開口２５を通
って第１の部屋２３Ａに流し込む。

また、第１の部屋２３Ａ内の吸収液濃度の高い混合液は
、ポンプ２８によって散布ヘッダ３０から第１熱交換コ
イル２６に散布され、第２の部屋２３Ｂで蒸発した冷媒
蒸気を吸収する。第１熱交換コイル２６内を通る熱媒体
は吸収の際に発生する吸収熱によって加熱され、温度が
上昇する。これによって蓄熱された熱が取出される。

また蓄積された濃度エネルギを更に有効に使用するため
、前記の方法に加えて次のような構成によって運転する
こともできる。前記の方法では濃縮によって蓄えたエネ
ルギを、冷媒蒸気を吸収液が吸収し、濃度が低下する形
で取りだしていくものであるが混合液の吸収液濃度が一
定以下に低下すると第１．第２熱交換器４，５間に必要
な温度の差を生じることができなくなる。このときは、
冷却力を必要とする過程では弁１７，２１を開。

四方切換弁３を矢印Ｂとし、弁１８を小開とし、それ以
外の弁１９，２０．２２を閉とする６そうすると第１熱
交換器４を冷却して蒸発した冷媒は圧縮機１に吸いこま
れ、圧縮された後四方切換え弁３．配管１４，１５．１
１経て空冷熱交換器６によって外気で冷却されて凝縮す
る。弁１８は膨脹弁になる程度ですこし開かれている。

第１の部屋２３Ａでは混合液を散布しているので、混合
液が冷却されながら第２の部屋２３Ｂで蒸発した冷媒蒸
気を吸収する。

これにより、第２の部屋２３Ｂでは継続して冷媒蒸気が
発生し、冷却能力を出し続けることができる。

第２図は、本発明の第１実施例の変形例であり。

異なるところにつき説明する。

配管１４の途中に、熱媒体熱交換器３６を設置したもの
である。

四方切換弁３が矢印Ａの状態であると、熱媒体熱交換器
３６は、蒸発器（または加熱器）として働き、この熱交
換器３６を循環する熱媒体を冷却（または吸熱）し、四
方切換弁３が矢印Ｂの状態であると、この熱交換器３６
は凝縮器として働く。

尚、この熱媒体熱交換器３６における熱媒体の循環を停
止すれば、熱媒体と冷凍機の冷媒との間の熱交換が行な
われないようにすることができる。

第３図は、本発明の第２実施例であり、第１実施例と異
なるところにつき説明する。この実施例は、第１．第２
の部屋２３Ａ、２３Ｂに溜められている液（混合液、冷
媒液）を互いに入れ換えるためのものである。

第１．第２の部、１２３Ａ、２３Ｂと配管３７゜３８．
３９，４０で連絡された２つのタンク４１゜４２、配管
３７．３８の間に介在された四方切換弁４３．配ｇ３９
，４０の間に介在された四方切換弁４４．ポンプ４５．
４６を設けたものである。

前述のように、一方たとえば第１の部屋２３Ａで混合液
を濃縮して蓄熱し第２の部屋２３Ｂに冷媒液を溜めて蓄
冷した後１両四方切換弁４３゜４４を切換操作しポンプ
４５．４６によって濃縮混合液と冷媒液を両部屋２３Ａ
、２３Ｂ間で入れ換えることのほか、蓄冷・熱運転後濃
縮混合液。

冷媒液をタンク４１．４２に別々に収納しておき、蓄冷
・熱を取出すまでの貯蔵タンクとして利用することがで
きる。この場合、両タンク４１．４２間は遮断状態に維
持できるから、冷媒液が自然に蒸発し、混合液に吸収さ
れるのを防ぐことができ。

蓄冷・熱が失なわれるのを最小限に押えることができる
。

本発明は上記の他、次に示すような態様で実施できる。

（１）、高温の加熱源によって吸収液を加熱、濃縮し。

発生した冷媒蒸気を他の区分で低温の冷却源で冷却凝縮
させ、吸収液の濃度すなわち吸収力の形でエネルギを蓄
積する系において、別にもうけた圧縮機式冷凍サイクル
の凝縮器を前記の高温の加熱源とし、その蒸発器を前記
の低温の冷却源とすること。

（２）、　（１）において圧縮機式冷凍サイクルの蒸発
器に外部の冷却源を附加し、圧縮機動力に相当する熱を
冷却すること。

（３）、　（１）において圧縮式冷凍サイクルの凝縮器
に外部の冷却源を附加し、圧縮機動力に相当する熱を冷
却すること。

（４）、　（１）において、外部の冷却源を附加し、冷
媒蒸気を冷却凝縮する区間を冷却すること。

（５）、（１）において外部の別の冷却源を附加しこれ
を熱交換コイルに循環させて混合液を冷却すること。

（６）、　（１）の過程で生じた冷媒液を、１項の過程
の終了後、外部の加熱源によって加熱蒸発させ。

この冷媒を吸収液に吸収させることによって発生する熱
を外部に供給すること。

（７）、　（６）と同じ構成において吸取液を外部の冷
却源で冷却し、冷媒の蒸発によって生じる冷却力を外部
に供給すること。

（８）、別にもうけた圧縮機式冷凍サイクルの蒸発器を
外部の加熱源によって加熱し、その圧縮式冷凍サイクル
の凝縮器に発生した熱を６項の外部加熱源として用いる
こと。

（９）、　（６）の外部に供給する熱を圧縮機式冷凍サ
イクルの蒸発器の加熱に利用し、その圧縮式冷凍サイク
ルの凝縮器の熱を外部に供給すること。

（１０）、圧縮機式冷凍サイクルの凝縮器を外部の冷却
源によって冷却し、蒸発器に発生した冷却力を（７）に
記載の外部冷却源として用いること。

（１１）、（９）と同じ構成において、圧縮機式冷凍サ
イクルの蒸発器を外部への冷却力供給に用い、吸収液が
冷却蒸気を吸収して発生する熱を外部の冷却源によって
冷却すること。

（１２）、外部熱源、冷却源との熱交換器を共通の一つ
の熱交換器で共用すること。

（１３）（Ｌ）、　（８）、　（９）、　（１０）、　
（１１）の過程を、配管と弁による切換えによって実施
する場合において圧縮機を共通の一つの圧縮機で共用す
ること。

（１４）、外部へ冷却力を供給する過程における混合液
を取りあつかう部屋と冷媒液をとりあつかう部屋を外部
へ熱を取り出す段階において、両者の液を入れかえるこ
と。

（１５）、外部へ冷却力を供給する過程に対応するエネ
ルギ蓄積の過程において混合液を取り扱かう部屋と冷媒
液を取り扱う部屋を、外部へ熱を取出す過程とこれに対
応するエネルギ蓄積の過程において両者の液を入れかえ
るともに、圧縮機の吸込口と吐出口とこれらの部屋との
接続を入れ換えること。

上記の各実施例によれば次の効果がある。

（１）、加熱源と冷却源とを内臓しており、コンパクト
、シンプルである。

（２）、Ｓ積エネルギを、蓄熱系と、圧縮機式冷凍サイ
クルを直列にして取りだすことにより、きわめて薄い濃
度まで取りだすことができ、混合液の体積当り、蓄積エ
ネルギを大巾に大きくできる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、コンパクトで放熱損失の
少ない蓄冷・熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の系統図、第２図は、変形
例の要部を示す系統図、第３図は、本発明の第２実施例
の系統図である。１・・・圧縮機、３・・・四方切換弁、４，５・・・第
１．第２熱交換器、６・・・空冷熱交換器、７，８，９
゜１０．１１，１２，１３，１４，１５，１６・・・配
管、１７，１８，１９，２０，２１．２２・・・弁、２
３Ａ、２３Ｂ・・・第１．第２の部屋、２４川区画壁、
２５・・・開０．２６．２７・・・第１．第２の熱交換
コイル、２８．２９・・・ポンプ、３０．３１・・・第
１、第２散布ヘツダ、３２．３３・・・配管、３４゜３
５・・・第１．第２＠布装置、３７・・・熱媒体熱交換
器。第　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、内部に、冷媒、吸収剤またはこれらを混合した溶液
が注入されている密閉容器状の第１および第２の部屋と
、これらの第１および第２の部屋同士を連絡する蒸気通
路と、第１の部屋内に設置された第１熱交換器および第
２の部屋内に設置された第２熱交換器と第１および第２
の熱交換器に連結された圧縮機と、第１および第２の部
屋にそれぞれ別々に設置された溶液散布装置とを備え、
第１熱交換器および第２熱交換器の一方の熱交換器に加
熱媒体圧縮機で圧縮された冷媒蒸気を循環させ、残りの
熱交換器に冷却媒体として一方の熱交換器を出た後の冷
媒液を循環させて、一方の熱交換器では、溶液を加熱し
て冷媒蒸気を発生させて溶液を濃縮し、この溶液の吸収
能力を高くし、残りの熱交換器では、一方の熱交換器で
発生した冷媒蒸気を冷却液化させて溶液の濃度を稀薄に
し、この溶液の蒸発能力を高くし、熱エネルギを蓄積す
ることを特徴とする蓄冷熱装置。