JP2809853B2 - 冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷熱，温熱の一方または両方を蓄熱して利
用することができる冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシス
テムに関する。

〔従来の技術〕

冬期においては温水暖房，給湯のため温水製造が必要
があるが、近年、冷暖房システム等の増加等に伴って冷
暖房の温湿度レベルの高い用途の空調が多くなり、夏期
でも温水製造が必要となってきている。

また、冬期においては、暖房用として温熱源が必要と
なっている他、コンピュータの冷房用として冷熱源が必
要となっている。

このように、冷熱源，温熱源の同時供給が必要となっ
ているため、夜間の割安な電力を蓄熱して昼間使用する
蓄熱システムが要求されている。

このような状況下、冷熱源の蓄熱システムとして、例
えば、液体，固体相互間の相変化の際に発生する潜熱を
利用して大量の冷熱を貯える潜熱蓄熱器を利用した潜熱
蓄熱器付冷凍システムが知られている。

第13図は従来における潜熱蓄熱器付冷凍システムを示
す。

図において、符号101は冷凍サイクルを示し、冷凍サ
イクル101は、圧縮機102と、凝縮器103と、膨張弁104
と、蒸発器105とを有している。

106は第１のブライン循環回路で、冷凍サイクル101と
蒸発器105を共用し、途中にブラインポンプ107,潜熱蓄
熱器108が介装されている。

潜熱蓄熱器108は、潜熱蓄熱媒体108Aが充填され、大
きな円筒形状をしている。潜熱蓄熱媒体108Aは、例えば
テニスサイズボールの球状の特殊ポリマー製容器中に高
い融解潜熱を持った潜熱媒体（化学物質）を注入して密
閉したものである。

109は第２のブライン循環回路で、第１のブライン循
環回路106と潜熱蓄熱器108を共用し、途中にブラインポ
ンプ110,冷水製造用熱交換器111が介装されている。

112は冷水循環回路で、第２のブライン循環回路109と
冷水製造用熱交換器111を共用して、その途中に設けた
ポンプ113により冷水が循環する。冷水循環回路112の途
中には冷水により冷却される空調機114が設けられてい
る。

しかして、冷凍サイクル101の蒸発器105により、第１
のブライン循環回路106のブラインが冷却される。第１
のブライン循環回路106を循環するブラインを介して冷
熱が、潜熱蓄熱器108に運ばれ、潜熱蓄熱器108に貯えら
れる。

また、第２のブライン循環回路109,冷水循環回路112
を運転させ、潜熱蓄熱器108内の潜熱蓄熱媒体108Aを放
熱させると、この潜熱蓄熱媒体108Aにより、第２のブラ
イン循環回路109を循環するブラインが冷却される。こ
の冷却されたブラインが冷水製造用熱交換器111に運ば
れ、この冷水製造用熱交換器111により冷水循環回路112
の冷水が冷却され、この冷水を介して空調機114が冷却
される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の潜熱蓄熱器付冷凍システムは冷房専
用であり、下記の問題点があった。

運転期間が夏期，中間期の運転に限定され、夜間運転
を利用したとしても運転時間が短く、稼動率が悪かっ
た。

冷暖房の温湿度レベルの高い用途の空調が多くなるに
つれ、夏期でも温水製造が必要となってきたが、温水製
造のため温熱を蓄熱するには、上述した潜熱蓄熱器付冷
凍システムとは別に温熱熱源が必要である。

また、冬期においては、暖房用として温熱源が必要と
なっている他、コンピュータの冷房用として冷熱源が必
要となっている。

このようなことから冷温熱源を同時に供給できる熱源
の必要性が高くなってきている。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたも
ので、その目的は、冷熱，温熱の一方または両方を同時
に蓄熱し、蓄熱しながら放熱したり、放熱だけをさせる
こと等ができる冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステム
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、本発明は、冷熱用潜熱蓄
熱媒体が充填されるとともに冷熱用潜熱蓄熱媒体間を冷
媒が通過して蒸発器として使用される冷熱用潜熱蓄熱器
と、温熱用潜熱蓄熱媒体が充填されるとともに温熱用潜
熱蓄熱媒体間を冷媒が通過して凝縮器として使用される
温熱用潜熱蓄熱器とを有し、冷熱用潜熱蓄熱器と温熱用
潜熱蓄熱器との間を冷媒が循環する冷凍サイクルと、 冷凍サイクルと冷熱用潜熱蓄熱器を共用し、途中に介
装された液ポンプにより冷凍サイクルと同じ冷媒が循環
する冷水用冷媒循環回路と、 冷水用冷媒循環回路の途中に設けられて冷水を介して
冷房負荷に冷熱を供給する冷水製造用熱交換器と、 冷凍サイクルと温熱用潜熱蓄熱器を共用し、途中に介
装された液ポンプにより冷凍サイクルと同じ冷媒が循環
する温水用冷媒循環回路と、 温水用冷媒循環回路の途中に設けられて温水を介して
暖房負荷に温熱を供給する温水製造用熱交換器とを備え
ているものである。

なお、冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器及び冷熱用潜
熱蓄熱器を、途中に開閉弁がそれぞれ設けられた一対の
冷媒配管を介して凝縮器兼蒸発器に並列的に接続するこ
とができる。

また、冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に、途中に開
閉弁がそれぞれ設けられた一対の冷媒配管を介して補助
用の蒸発器を接続するとともに、冷凍サイクルの温熱用
潜熱蓄熱器に、途中に開閉弁がそれぞれ設けられた一対
の冷媒配管を介して補助用の凝縮器を接続することがで
きる。

さらに、冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器に、途中に
開閉弁がそれぞれ設けられた一対の冷媒配管を介して補
助用の凝縮器を接続することができる。

そして、冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に、途中に
開閉弁がそれぞれ設けられた一対の冷媒配管を介して補
助用の蒸発器を接続することができる。

〔作 用〕

請求項１記載の発明においては、第１に、冷水用冷媒
循環回路，温水用冷媒循環回路の作動を停止させ、冷凍
サイクルを運転すると、冷凍サイクルの蒸発器として使
用される冷熱用潜熱蓄熱器内では、冷媒が蒸発し、その
蒸発熱により、冷熱用潜熱蓄熱媒体が冷却されて冷熱が
蓄熱される。同時に、凝縮器として使用される温熱用潜
熱蓄熱器内では、冷媒が凝縮し、その凝縮熱により、温
熱用潜熱蓄熱媒体が熱っせられて温熱が蓄熱される。

第２に、冷凍サイクル，温水用冷媒循環回路の作動を
停止させ、冷水用冷媒循環回路を運転させると、冷熱用
潜熱蓄熱器内の冷熱用潜熱蓄熱媒体が放熱し、この冷熱
用潜熱蓄熱媒体と、冷水用冷媒循環回路を循環して冷熱
用潜熱蓄熱器内に導かれた冷媒とが熱交換し、冷水用冷
媒循環回路の冷媒が冷却される。この冷却された冷媒が
冷水製造用熱交換器に運ばれ、この冷水製造用熱交換器
から冷水を介して冷房負荷に冷熱が供給される。

第３に、冷凍サイクル，冷水用冷媒循環回路を停止さ
せ、温水用冷媒循環回路を運転させると、温熱用潜熱蓄
熱器内の潜熱蓄熱媒体が放熱し、この温熱用潜熱蓄熱媒
体と、温水用冷媒循環回路を循環して温熱用潜熱蓄熱器
内に導かれた冷媒とが熱交換し、温水用冷媒循環回路の
冷媒が熱っせられる。この熱っせられた冷媒が温水製造
用熱交換器に運ばれ、この温水製造用熱交換器から温水
を介して暖房負荷に温熱が供給される。

第４に、温水用冷媒循環回路の作動を停止させ、冷凍
サイクル，冷水用冷媒循環回路を運転させると、冷熱用
潜熱蓄熱器及び温熱用潜熱蓄熱器にそれぞれ冷熱及び温
熱がそれぞれ貯えられると同時に、冷熱用潜熱蓄熱器内
の冷熱用潜熱蓄熱媒体が放熱し、冷水製造用熱交換器か
ら冷水を介して冷房負荷に冷熱が供給される。

第５に、冷水用冷媒循環回路の作動を停止させ、冷凍
サイクル，温水用冷媒循環回路を運転させると、冷熱用
潜熱蓄熱器及び温熱用潜熱蓄熱器にそれぞれ冷熱及び温
熱がそれぞれ貯えられると同時に、温熱用潜熱蓄熱器内
の温熱用潜熱蓄熱媒体が放熱し、温水製造用熱交換器か
ら温水を介して暖房負荷に温熱が供給される。

第６に、冷凍サイクル，冷水用冷媒循環回路，温水用
冷媒循環回路を運転させると、冷熱用潜熱蓄熱器及び温
熱用潜熱蓄熱器にそれぞれ冷熱及び温熱がそれぞれ貯え
られると同時に、冷熱用潜熱蓄熱器内の冷熱用潜熱蓄熱
媒体が放熱し、冷房負荷に冷熱が供給されるとともに、
温熱用潜熱蓄熱器内の温熱用潜熱蓄熱媒体が放熱し、暖
房負荷に温熱が供給される。

請求項２記載の発明においては、温熱，冷熱の蓄熱
時、温熱用潜熱蓄熱器，冷熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が
飽和状態等にある時には、凝縮器兼蒸発器は、温熱用潜
熱蓄熱器または冷熱用潜熱蓄熱器の補助用として使用さ
れ、凝縮器兼蒸発器に冷媒が運ばれて大気中に放熱され
る。

これにより、凝縮器兼蒸発器を凝縮器として使用する
場合には、温熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が飽和状態等に
ある時には、冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に冷熱が
蓄熱される。

また、凝縮器兼蒸発器を蒸発器として使用する場合に
は、冷熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が飽和状態等にある時
には、冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器に温熱が蓄熱さ
れる。

請求項３記載の発明においては、請求項２記載の発明
と同様の作用が生じる。

請求項４記載の発明においては、補助用の凝縮器の作
用により、冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に冷熱が蓄
熱される。

請求項５記載の発明においては、補助用の蒸発器の作
用により、冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器に温熱が蓄
熱される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器
付ヒートポンプシステムを示す。

図において、符号１は冷凍サイクルを示し、冷凍サイ
クル１は、冷熱用潜熱蓄熱器２と，圧縮機３と、温熱用
潜熱蓄熱器４と、膨張弁５とを有している。

冷熱用潜熱蓄熱器２は、冷熱用潜熱蓄熱媒体2Aが充填
されるとともに冷熱用潜熱蓄熱媒体2A間を冷媒が通過し
て蒸発器として使用され、大きな円筒形状をしている。
冷熱用潜熱蓄熱媒体2Aは、例えばテニスサイズボールの
球状の特殊ポリマー製容器中に高い融解潜熱を持った潜
熱媒体（化学物質）を注入して密閉したものである。

温熱用潜熱蓄熱器４は、温熱用潜熱蓄熱媒体4Aが充填
されるとともに温熱用潜熱蓄熱媒体4A間を冷媒が通過し
て凝縮器として使用され、大きな円筒形状をしている。
温熱用潜熱蓄熱媒体4Aは、例えばテニスサイズボールの
球状の特殊ポリマー製容器中に高い凝固潜熱を持った潜
熱媒体（化学物質）を注入して密閉したものである。

冷熱用潜熱蓄熱器２のガス側と温熱用潜熱蓄熱器４の
ガス側とは、ガス冷媒配管６で接続され、このガス冷媒
配管６の途中に圧縮機３が設けられている。また、冷熱
用潜熱蓄熱器２の液側と温熱用潜熱蓄熱器４の液側と
は、冷媒液配管７で接続され、この冷媒液配管７の途中
に膨張弁５が設けられている。

８は冷水用冷媒循環回路で、冷凍サイクル１と冷熱用
潜熱蓄熱器２を共用し、途中に液ポンプ9,切換弁10,冷
水製造用熱交換器11が順番に介装されている。

12は冷水循環回路で、冷水用冷媒循環回路８と冷水製
造用熱交換器11を共用して、その途中に設けたポンプ13
により冷水が循環する。冷水循環回路12の途中には冷房
負荷14が設けられている。冷房負荷14としては、例え
ば、空調機や、食品工業，化学工業等各産業の生産プロ
セスにおける冷熱供給設備が挙げられる。

15は温水用冷媒循環回路で、冷凍サイクル１と温熱用
潜熱蓄熱器４を共用し、途中に液ポンプ16,温水製造用
熱交換器17が順番に介装されている。

18は温水循環回路で、温水用冷媒循環回路15と温水製
造用熱交換器17を共用して、その途中に設けたポンプ19
により温水が循環する。温水循環回路18の途中には暖房
負荷20が設けられている。暖房負荷20としては、例え
ば、空調機や、食品工業，化学工業等各産業の生産プロ
セスにおける温熱供給設備が挙げられる。

21は凝縮器兼蒸発器で、この凝縮器兼蒸発器21に、一
対の冷熱用冷媒配管22,23を介して冷熱用潜熱蓄熱器２
が接続されている。冷熱用冷媒配管22,23は、冷水用冷
媒循環回路８の冷熱用潜熱蓄熱器２の側に近い部分8A,8
Bとそれぞれ合流している。一対の冷熱用冷媒配管22,23
の途中に第一開閉弁22A,第二開閉弁23Aがそれぞれ設け
られている。

また、凝縮器兼蒸発器21に、一対の温熱用冷媒配管2
4,25を介して温熱用潜熱蓄熱器４が接続されている。一
対の温熱用冷媒配管24,25の途中に第三開閉弁24A,第四
開閉弁25Aがそれぞれ設けられている。

冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱器４は凝縮器兼蒸
発器21に対して並列的に位置している。

次に、本実施例の作用を第２図ないし第９図により説
明する。図中、冷凍サイクル１における太い実線は冷媒
液，太い点線は冷媒ガスの流れを示している。

第２図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムにおける冷熱蓄熱の運転状態を示している。

この運転状態は、冷水用冷媒循環回路8,温水用冷媒循
環回路15の作動を停止させ、同時に、第一開閉弁22A,第
二開閉弁23Aを閉じ、第三開閉弁24A,第四開閉弁25Aを開
いた状態で、冷凍サイクル１を運転することによって得
られ、太線で示す循環経路を形成している。

冷凍サイクル１の蒸発器として使用される冷熱用潜熱
蓄熱器２内では、冷凍が蒸発し、その蒸発熱により、冷
熱用潜熱蓄熱媒体2Aが冷却されて冷熱が蓄熱される。蒸
発してガス化した冷媒は圧縮機３で圧縮され、凝縮器と
して使用される温熱用潜熱蓄熱器４に運ばれて、その一
部は、凝縮・液化し、その凝縮熱により、温熱用潜熱蓄
熱媒体4Aが熱っせられて温熱が蓄熱される。

温熱用潜熱蓄熱器４の蓄熱状態が飽和状態に至った
り、その状態にある時には、温熱用潜熱蓄熱器４では蓄
熱されず、冷媒ガスは、温熱用潜熱蓄熱器４から温熱用
冷媒配管25を介して凝縮器兼蒸発器21に流れ、凝縮器兼
蒸発器21においては、凝縮・液化され、温熱用冷媒配管
24を介して温熱用潜熱蓄熱器４に戻る。即ち、凝縮器兼
蒸発器21で凝縮熱が大気中に放熱される。この時、凝縮
器兼蒸発器21は凝縮器として作用する。

そして、温熱用潜熱蓄熱器4,凝縮器兼蒸発器21によ
り、液化された冷媒は、温熱用潜熱蓄熱器４から冷媒液
配管７を介して膨張弁５に運ばれ、膨張弁５で膨張して
再び冷熱用潜熱蓄熱器２に導かれる。このようにして、
冷媒が循環する。

第３図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムにおける冷熱放熱の運転状態を示す。

この運転状態は、冷凍サイクル1,温水用冷媒循環回路
15の作動を停止させ、冷水用冷媒循環回路８を運転させ
ることによって得られ、太線で示す循環経路を形成して
いる。

この運転状態では、冷熱用潜熱蓄熱器２内の冷熱用潜
熱蓄熱媒体2Aが放熱し、この冷熱用潜熱蓄熱媒体2Aと、
冷水用冷媒循環回路８を循環して冷熱用潜熱蓄熱器２内
に導かれた冷媒とが熱交換し、冷水用冷媒循環回路８の
冷媒が冷却される。この冷却された冷媒が冷水製造用熱
交換器11に運ばれ、この冷水製造用熱交換器11により冷
水循環回路12の冷水が冷却され、冷水循環回路12の冷水
により冷房負荷14が冷却される。

第４図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムにおける温熱蓄熱の運転状態を示している。

この運転状態は、冷水用冷媒循環回路8,温水用冷媒循
環回路15の作動を停止させ、同時に、第一開閉弁22A,第
二開閉弁23Aを開き、第三開閉弁24A,第四開閉弁25Aを閉
じた状態で、冷凍サイクル１を運転することによって得
られ、太線で示す循環経路を形成している。

冷凍サイクル１の蒸発器として使用される冷熱用潜熱
蓄熱器２内では、冷媒の一部が蒸発し、その蒸発熱によ
り、冷熱用潜熱蓄熱媒体2Aが冷却されて冷熱が蓄熱され
る。

冷熱用潜熱蓄熱器２の蓄熱状態が飽和状態に至った
り、その状態にある時には、冷熱用潜熱蓄熱器２では蓄
熱されず、冷媒液は、冷熱用潜熱蓄熱器２から冷熱用冷
媒配管22を介して凝縮器兼蒸発器21に流れ、凝縮器兼蒸
発器21においては、蒸発・ガス化され、冷熱用冷媒配管
23を介して冷熱用潜熱蓄熱器２に戻る。即ち、凝縮器兼
蒸発器21で蒸発熱が大気中に放熱される。この時、凝縮
器兼蒸発器21は蒸発器として作用する。

蒸発してガス化された冷媒は圧縮機３で圧縮され、凝
縮器として使用される温熱用潜熱蓄熱器４に運ばれて、
凝縮・液化し、その凝縮熱により、温熱用潜熱蓄熱媒体
4Aが熱っせられて温熱が蓄熱される。

そして、温熱用潜熱蓄熱器４により、液化された冷媒
は、温熱用潜熱蓄熱器４から冷媒液配管７を介して膨張
弁５に運ばれ、膨張弁５で膨張して再び冷熱用潜熱蓄熱
器２に導かれる。このようにして、冷媒が循環する。

第５図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムにおける温熱放熱の運転状態を示す。

この運転状態は、冷凍サイクル1,冷水用冷媒循環回路
８の作動を停止させ、温水用冷媒循環回路15を運転させ
ることによって得られ、太線で示す循環経路を形成して
いる。

この運転状態では、温熱用潜熱蓄熱器４内の温熱用潜
熱蓄熱媒体4Aが放熱し、この温熱用潜熱蓄熱媒体4Aと、
温水用冷媒循環回路15を循環して温熱用潜熱蓄熱器４内
に導かれた冷媒とが熱交換し、温水用冷媒循環回路15の
冷凍が熱っせられる。この熱っせられた冷媒が温水製造
用熱交換器17に運ばれ、この温水製造用熱交換器17によ
り温水循環回路18の温水が熱っせられ、温水循環回路18
の温水により暖房負荷20が暖められる。

第６図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムにおける冷熱蓄熱及び冷熱放熱の運転状態を示
す。

この運転状態は、温水用冷媒循環回路15の作動を停止
させ、第一開閉弁22A,第二開閉弁23Aを閉じ、第三開閉
弁24A,第四開閉弁25Aを開いた状態で、冷凍サイクル1,
冷水用冷媒循環回路８を運転させることによって得ら
れ、太線で示す循環経路を形成している。

この運転状態では、冷熱用潜熱蓄熱器２に冷熱が貯え
られ、また、温熱用潜熱蓄熱器４の蓄熱状態が飽和状態
にない時には温熱が貯えられる。冷熱が貯えられると同
時に、冷熱用潜熱蓄熱器２内の冷熱用潜熱蓄熱媒体2Aが
放熱し、冷水用冷媒循環回路８を介して冷水製造用熱交
換器11に冷熱が運ばれ、冷水を介して冷房負荷14に冷熱
が供給される。なお、温熱用潜熱蓄熱器４の蓄熱状態が
飽和状態に至ったり、その状態にある時には、温熱用潜
熱蓄熱器４では蓄熱されず、冷媒ガスは凝縮器兼蒸発器
21で凝縮・液化し、その凝縮熱が大気中に放熱される。
この時、凝縮器兼蒸発器21は凝縮器として作用する。

第７図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムにおける温熱蓄熱及び温熱放熱の運転状態を示
す。

この運転状態は、冷水用冷媒循環回路８の作動を停止
させ、第一開閉弁22A,第二開閉弁23Aを開き、第三開閉
弁24A,第四開閉弁25Aを閉じた状態で、冷凍サイクル1,
温水用冷媒循環回路15を運転させることによって得ら
れ、太線で示す循環経路を形成している。

この運転状態では、温熱用潜熱蓄熱器４に温熱が貯え
られ、また、冷熱用潜熱蓄熱器２の蓄熱状態が飽和状態
にない時には冷熱が貯えられる。温熱が貯えられると同
時に、温熱用潜熱蓄熱器４内の温熱用潜熱蓄熱媒体4Aが
放熱し、温熱用冷媒循環回路15を介して温水製造用熱交
換器17に温熱が運ばれ、温水を介して暖房負荷20に温熱
が供給される。なお、冷熱用潜熱蓄熱器２の蓄熱状態が
飽和状態に至ったり、その状態にある時には、冷熱用潜
熱蓄熱器２では蓄熱されず、冷媒ガスは凝縮器兼蒸発器
21で蒸発・ガス化し、その蒸発熱が大気中に放熱され
る。この時、凝縮器兼蒸発器21は蒸発器として作用す
る。

第８図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムの冷温熱蓄熱及び冷温熱放熱の運転状態（冷房負
荷＞暖房負荷）を示す。例えば、冬期における暖房用と
しての温熱源及びコンピュータの冷房用として使用され
る。

この運転状態は、冷房負荷＞暖房負荷の時、第一開閉
弁22A,第二開閉弁23Aを閉じ、第三開閉弁24A,第四開閉
弁25Aを開いた状態で、冷凍サイクル1,冷水用冷媒循環
回路8,温水用冷媒循環回路15を運転させることによって
得られ、太線で示す循環経路を形成している。

この運転状態は、第６図の冷熱蓄熱及び冷熱放熱の運
転状態に、温熱蓄熱及び温熱放熱の運転状態を加えたも
ので、冷熱用潜熱蓄熱器２に冷熱が貯えられ、また、温
熱用潜熱蓄熱器４に温熱が貯えられ、同時に、冷熱用潜
熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱器４で放熱する。冷水用冷媒
循環回路８を介して冷水製造用熱交換器11に冷熱が運ば
れ、冷水を介して冷房負荷14に冷熱が供給される。温水
用冷媒循環回路15を介して温水製造用熱交換器17に温熱
が運ばれ、温水を介して暖房負荷20に温熱が供給され
る。なお、温熱用潜熱蓄熱器４の蓄熱状態が飽和状態に
至ったり、その状態にある時には、温熱用潜熱蓄熱器４
では蓄熱されず、冷媒ガスは凝縮器兼蒸発器21で凝縮・
液化し、その凝縮熱が大気中に放熱される。

第９図は本実施例の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
ステムの冷温熱蓄熱及び冷温熱放熱の運転状態（冷房負
荷＜暖房負荷）を示す。例えば、冬期における暖房用と
しての温熱源及びコンピュータの冷房用として使用され
る。

この運転状態は、冷房負荷＜暖房負荷の時、第一開閉
弁22A,第二開閉弁23Aを開き、第三開閉弁24A,第四開閉
弁25Aを閉じた状態で、冷凍サイクル1,冷水用冷媒循環
回路8,温水用冷媒循環回路15を運転させることによって
得られ、太線で示す循環経路を形成している。

この運転状態は、第８図の運転状態と同様であるが、
冷熱用潜熱蓄熱器２の蓄熱状態が飽和状態に至ったり、
その状態にある時には、冷熱用潜熱蓄熱器２では蓄熱さ
れず、冷媒液は凝縮器兼蒸発器21で蒸発・ガス化し、そ
の蒸発熱が大気中に放熱される点が相違する。

以上の如き構成によれば、冷凍サイクル１に、蒸発器
として使用され冷熱を蓄熱する冷熱用潜熱蓄熱器2,凝縮
器として使用され温熱を蓄熱する温熱用潜熱蓄熱器４が
配設されているので、冷熱用潜熱蓄熱器２による冷熱の
蓄熱，放熱と、温熱用潜熱蓄熱器４による温熱の蓄熱，
放熱を自由に組み合わせることにより、例えば、冷熱
の蓄熱，冷熱の放熱、温熱の蓄熱，温熱の放熱，
冷熱蓄熱及び冷熱放熱，温熱蓄熱及び温熱放熱，
冷温熱蓄熱及び冷温熱放熱等のいろいろの組み合わせ運
転を選択することができる。即ち、冷温熱を蓄熱し、必
要に応じて、その一方または両方を供給することができ
る。

従って、運転期間は夏期，中間期の運転に限定される
ことなく、冬期にも運転することができ、稼動率を向上
させることができる。

また、夏期でも、温水製造のため温熱の蓄熱が必要な
場合、従来例で述べた冷熱を蓄熱する潜熱蓄熱器付冷凍
システムとは別に温熱熱源のための設備を設置しないで
済む。

そして、蓄熱時、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱
器４内で、それらの冷熱用潜熱蓄熱媒体2A,温熱用潜熱
蓄熱媒体4Aと冷媒が直接接触しているので、冷熱用潜熱
蓄熱媒体2A,温熱用潜熱蓄熱媒体4Aの相変化を伴う熱交
換が行なわれ、冷温水を用いる顕熱熱交換より著しく大
量に速やかに蓄熱することができる。

また、放熱時、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱器
４内で、それらの冷熱用潜熱蓄熱媒体2A,温熱用潜熱蓄
熱媒体4Aの相変化を伴う熱交換が行なわれ、冷温水を用
いる顕熱熱交換より著しく大量に速やかに放熱すること
ができる。

従って、冷凍サイクル１の圧縮機３の能力に余裕が生
じ、COP（理論成績係数）を向上させることができる。

なお、本実施例においては、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱
用潜熱蓄熱器４が凝縮器兼蒸発器21に対して並列的に位
置し、開閉弁の切換により、凝縮器または蒸発器として
使用されているが、凝縮器兼蒸発器21は、冷熱用潜熱蓄
熱器2,温熱用潜熱蓄熱器４の蓄熱状態が飽和状態にある
時に放熱用として使用されるものであり、凝縮器兼蒸発
器21が無くても、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱器
４に温冷熱を蓄熱することができる。

第10図は本発明の第２実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器
付ヒートポンプシステムを示す。第２実施例は、第１実
施例と同様の構成であるが、相違する点を説明する。な
お、第１実施例と同一構成部品については同一の符号を
付する。

第１実施例では、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱
器４が凝縮器兼蒸発器21に対して並列的に位置され、開
閉弁の切換により、凝縮器または蒸発器として使用され
ているが、本実施例においては、冷凍サイクル１の冷熱
用潜熱蓄熱器２に、途中に第一開閉弁31A,第二開閉弁32
Aがそれぞれ設けられた一対の冷媒配管31,32を介して補
助用の蒸発器33が接続され、冷熱用冷媒配管31,32は、
冷水用冷媒循環回路８の冷熱用潜熱蓄熱器２の側に近い
部分8A,8Bとそれぞれ合流している。一方、温熱用潜熱
蓄熱器４に、途中に第三開閉弁34A,第四開閉弁35Aがそ
れぞれ設けられた一対の冷媒配管34,35を介して補助用
の凝縮器36が接続している。

第２実施例によれば、第１実施例と同様の作用，効果
を奏する。

第11図は本発明の第３実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器
付ヒートポンプシステムを示す。第３実施例は、第１実
施例と同様の構成であるが、相違する点を説明する。な
お、第１実施例と同一構成部品については同一の符号を
付する。

第１実施例では、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱
器４が凝縮器兼蒸発器21に対して並列的に位置され、開
閉弁の切換により、凝縮器または蒸発器として使用され
ているが、本実施例においては、冷凍サイクル１の温熱
用潜熱蓄熱器４に、途中に開閉弁41A,42Aがそれぞれ設
けられた一対の冷媒配管41,42を介して補助用の凝縮器4
3が接続されている。

第３実施例によれば、補助用の凝縮器43は第１実施例
の凝縮器兼蒸発器21から蒸発器の機能を削減した機能を
有し、それに対応して第１実施例と同様の作用，効果を
奏する。

第12図は本発明の第４実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器
付ヒートポンプシステムを示す。第４実施例は、第１実
施例と同様の構成であるが、相違する点を説明する。な
お、第１実施例と同一構成部品については同一の符号を
付する。

第１実施例では、冷熱用潜熱蓄熱器2,温熱用潜熱蓄熱
器４が凝縮器兼蒸発器21に対して並列的に位置され、開
閉弁の切換により、凝縮器または蒸発器として使用され
ているが、本実施例においは、冷凍サイクル１の冷熱用
潜熱蓄熱器２に、途中に開閉弁51A,52Aがそれぞれ設け
られた一対の冷媒配管51,52を介して補助用の蒸発器53
が接続している。冷熱用冷媒配管51,52は、冷水用冷媒
循環回路８の冷熱用潜熱蓄熱器２の側に近い部分8A,8B
とそれぞれ合流している。

第４実施例によれば、補助用の蒸発器53は第１実施例
の凝縮器兼蒸発器21から凝縮器の機能を削減した機能を
有し、それに対応して第１実施例と同様の作用，効果を
奏する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、冷
凍サイクルに、蒸発器として使用され冷熱を蓄熱する冷
熱用潜熱蓄熱器，凝縮器として使用され温熱を蓄熱する
温熱用潜熱蓄熱器が配設されているので、冷熱用潜熱蓄
熱器による冷熱の蓄熱，放熱と、温熱用潜熱蓄熱器によ
る温熱の蓄熱，放熱とを自由に組み合わせることによ
り、いろいろの組合わせ運転を選択することができる。
即ち、冷温熱を蓄熱し、必要に応じて、その一方または
両方を供給することができる。

従って、運転期間は夏期，中間期の運転に限定される
ことなく、冬期にも運転することができ、稼働率を向上
させることができる。

また、夏期でも、温水製造のため温熱の蓄熱が必要な
場合、冷熱を蓄熱する潜熱蓄熱器付冷凍システムとは別
に温熱熱源のための設備を設置しないで済む。

そして、蓄熱時、冷熱用潜熱蓄熱器，温熱用潜熱蓄熱
器内で、それらの冷熱用潜熱蓄熱媒体，温熱用潜熱蓄熱
媒体と冷媒が直接接触しているので、冷熱用潜熱蓄熱媒
体，温熱用潜熱蓄熱媒体の相変化を伴う熱交換が行なわ
れ、冷温水を用いる顕熱熱交換より著しく大量に速やか
に蓄熱することができる。

また、放熱時、冷熱用潜熱蓄熱器，温熱用潜熱蓄熱器
内で、それらの冷熱用潜熱蓄熱媒体，温熱用潜熱蓄熱媒
体の相変化を伴う熱交換が行なわれ、冷温水を用いる顕
熱熱交換より著しく大量に速やかに放熱することができ
る。

従って、冷凍サイクルの圧縮機の能力に余裕が生じ、
COP（理論成績係数）を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、温熱，冷熱の蓄熱時、
温熱用潜熱蓄熱器，冷熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が飽和
状態等にある時、凝縮器兼蒸発器が、冷熱用潜熱蓄熱器
または温熱用潜熱蓄熱器の補助用として使用され、冷熱
または温熱を蓄熱することができる。

請求項３記載の発明によれば、補助用の凝縮器によ
り、温熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が飽和状態等にある
時、冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に冷熱を蓄熱する
ことができる。

また、補助用の蒸発器により、冷熱用潜熱蓄熱器の蓄
熱状態が飽和状態等にある時、冷凍サイクルの温熱用潜
熱蓄熱器に温熱を蓄熱することができる。

請求項４記載の発明によれば、補助用の凝縮器によ
り、温熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が飽和状態等にある
時、冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に冷熱を蓄熱する
ことができる。

請求項５記載の発明によれば、補助用の蒸発器によ
り、冷熱用潜熱蓄熱器の蓄熱状態が飽和状態等にある
時、冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器に温熱を蓄熱する
ことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器付
ヒートポンプシステムの構成図である。 第２図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムにお
ける冷熱蓄熱の運転状態を示す作用状態説明図である。 第３図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムにお
ける冷熱放熱の運転状態を示す作用状態説明図である。 第４図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムにお
ける温熱蓄熱の運転状態を示す作用状態説明図である。 第５図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムにお
ける温熱放熱の運転状態を示す作用状態説明図である。 第６図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムにお
ける冷熱蓄熱及び冷熱放熱の運転状態を示す作用状態説
明図である。 第７図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムにお
ける温熱蓄熱及び温熱放熱の運転状態を示す作用状態説
明図である。 第８図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムの冷
温熱蓄熱及び冷温熱放熱の運転状態（冷房負荷＞暖房負
荷）を示す作用状態説明図である。 第９図は同冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステムの冷
温熱蓄熱及び冷温熱放熱の運転状態（冷房負荷＜暖房負
荷）を示す作用状態説明図である。 第10図は本発明の第２実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器付
ヒートポンプシステムの構成図である。 第11図は本発明の第３の実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器
付ヒートポンプシステムの構成図である。 第12図は本発明の第４実施例に係わる冷温潜熱蓄熱器付
ヒートポンプシステムの構成図である。 第13図は従来における潜熱蓄熱器付冷凍システムの構成
図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 １……冷凍サイクル ２……冷熱用潜熱蓄熱器 2A……冷熱用潜熱蓄熱媒体 ４……温熱用潜熱蓄熱器 4A……温熱用潜熱蓄熱媒体 ８……冷水用冷媒循環回路 ９……液ポンプ 11……冷水製造用熱交換器 14……冷房負荷 15……温水用冷媒循環回路 16……液ポンプ 17……温水製造用熱交換器 20……暖房負荷。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷熱用潜熱蓄熱媒体が充填されるとともに
   冷熱用潜熱蓄熱媒体間を冷媒が通過して蒸発器として使
   用される冷熱用潜熱蓄熱器と、温熱用潜熱蓄熱媒体が充
   填されるとともに温熱用潜熱蓄熱媒体間を冷媒が通過し
   て凝縮器として使用される温熱用潜熱蓄熱器とを有し、
   冷熱用潜熱蓄熱器と温熱用潜熱蓄熱器との間を冷媒が循
   環する冷凍サイクルと、 冷凍サイクルと冷熱用潜熱蓄熱器を共用し、途中に介装
   された液ポンプにより冷凍サイクルと同じ冷媒が循環す
   る冷水用冷媒循環回路と、 冷水用冷媒循環回路の途中に設けられて冷水を介して冷
   房負荷に冷熱を供給する冷水製造用熱交換器と、 冷凍サイクルと温熱用潜熱蓄熱器を共用し、途中に介装
   された液ポンプにより冷凍サイクルと同じ冷媒が循環す
   る温水用冷媒循環回路と、 温水用冷媒循環回路の途中に設けられて温水を介して暖
   房負荷に温熱を供給する温水製造用熱交換器とを備えて
   いることを特徴とする冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシ
   ステム。
2. 【請求項２】冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器及び冷熱
   用潜熱蓄熱器を、途中に開閉弁がそれぞれ設けられた一
   対の冷媒配管を介して凝縮器兼蒸発器に並列的に接続し
   たことを特徴とする請求項１記載の冷温潜熱蓄熱器付ヒ
   ートポンプシステム。
3. 【請求項３】冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に、途中
   に開閉弁がそれぞれ設けられた一対の冷媒配管を介して
   補助用の蒸発器を接続するとともに、冷凍サイクルの温
   熱用潜熱蓄熱器に、途中に開閉弁がそれぞれ設けられた
   一対の冷媒配管を介して補助用の凝縮器を接続したこと
   を特徴とする請求項１記載の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポ
   ンプシステム。
4. 【請求項４】冷凍サイクルの温熱用潜熱蓄熱器に、途中
   に開閉弁がそれぞれ設けられた一対の冷媒配管を介して
   補助用の凝縮器を接続したことを特徴とする請求項１記
   載の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステム。
5. 【請求項５】冷凍サイクルの冷熱用潜熱蓄熱器に、途中
   に開閉弁がそれぞれ設けられた一対の冷媒配管を介して
   補助用の蒸発器を接続したことを特徴とする請求項１記
   載の冷温潜熱蓄熱器付ヒートポンプシステム。