JP2012149805A - ヒートポンプシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】室内の空気に熱を効率良く供給し得るヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプシステム1であって、一面側と他面側の一方が吸熱部2aで他方が放熱部2bとなるペルチェ素子2と、一面側と他面側のいずれか一つと熱的に接続される室内熱交換器4と、室内12の空気を室内熱交換器4に供給して空気に対して室内熱交換器4が熱交換可能とする送風機5と、室内熱交換器4と熱的に接続される化学ヒートポンプ3を有する。
【選択図】図1
【解決手段】ヒートポンプシステム1であって、一面側と他面側の一方が吸熱部2aで他方が放熱部2bとなるペルチェ素子2と、一面側と他面側のいずれか一つと熱的に接続される室内熱交換器4と、室内12の空気を室内熱交換器4に供給して空気に対して室内熱交換器4が熱交換可能とする送風機5と、室内熱交換器4と熱的に接続される化学ヒートポンプ3を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、室内の空気に熱(冷熱または温熱)を供給するヒートポンプシステムに関する。
ヒートポンプシステムは、例えばペルチェ素子と水素ヒートポンプを有する(特許文献1参照)。ペルチェ素子は、電流が流されることで放熱する放熱部と、吸熱する吸熱部を有する。水素ヒートポンプは、水素貯蔵合金を有し、水素貯蔵合金は、水素を吸収することで発熱し、水素を放出することで吸熱する。水素ヒートポンプは、ペルチェ素子の放熱部と熱的に接続されて放熱部を冷却する。したがって放熱部が水素ヒートポンプによって冷却されることで、吸熱部による吸熱量が多くなる。そして吸熱部によって室内の空気を冷却する。
しかし水素ヒートポンプは、室内の空気を冷却するペルチェ素子の吸熱部側の下流熱回路ではなく、放熱部側の上流熱回路に設けられる。そのため水素ヒートポンプによる吸熱は、ペルチェ素子を介して室内の空気の冷却に利用される。したがって従来のヒートポンプシステムは、エネルギ損失が大きい場合がある。そこで室内の空気に熱(冷熱または温熱)を効率良く供給し得るヒートポンプシステムが必要とされている。
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるヒートポンプシステムであることを特徴とする。一つの特徴によると本発明は、一面側と他面側の一方が吸熱部で他方が放熱部となるペルチェ素子と、一面側と他面側のいずれか一つと熱的に接続される室内熱交換器と、室内の空気を室内熱交換器に供給して空気に対して室内熱交換器が熱交換可能とする送風機と、室内熱交換器と熱的に接続される化学ヒートポンプを有する。
したがってペルチェ素子の一つの面側は、室内熱交換器を経由して室内空気に熱(冷熱または温熱)を供給する。化学ヒートポンプは、室内熱交換器と熱的に接続される。そのため化学ヒートポンプは、室内の空気に熱を供給する下流熱回路において室内の空気に熱(冷熱または温熱)を供給する。かくして室内の空気に熱を効率良く供給し得る。例えば、ペルチェ素子の他方の面側である上流熱回路に化学ヒートポンプが設けられると、化学ヒートポンプが供給した熱は、ペルチェ素子を介すことでエネルギ損失が生じる。しかし本発明によると、化学ヒートポンプは、下流熱回路側に設けられるため、該エネルギ損失が抑制される。かくしてヒートポンプシステムは、室内の空気に熱を効率良く供給し得る。
本発明のヒートポンプシステムによれば、室内の空気に熱を効率良く供給することができる。
本発明の一つの実施の形態を図1,2にしたがって説明する。ヒートポンプシステム1は、図1に示すように室内12の空気を冷却するためにペルチェ素子2と化学ヒートポンプ3を有する。室内12は、例えば、車両の乗員用空間あるいは車両の荷物用空間である。
ペルチェ素子2は、図1に示すように異なる金属、導体または半導体から構成される。ペルチェ素子2は、直流電流を流すことでペルチェ効果を奏し、一面側と他面側のいずれか一つが吸熱部2aとなって吸熱し、他の一つが放熱部2bとなって放熱する。放熱部2bは、配管10,11を流れる熱媒体によってラジエタ9と熱的に接続される。
熱媒体は、冷却水等であって、図示省略のポンプ等によって配管10,11内を流れる。ペルチェ素子2の放熱部2bから放出された熱は、熱媒体に蓄積され、配管10を経由してラジエタ9に供給される。ラジエタ9は、熱を発散する装置であって、フィン付きの細管を有する。細管内を熱媒体が流れ、フィンによって熱媒体から熱が外気に発散され、熱媒体が冷却される。熱媒体は、ラジエタ9から配管11を経由してペルチェ素子2の放熱部2bに向けて流れる。
吸熱部2aは、図1に示すように配管7,8を流れる熱媒体によって室内熱交換器4と熱的に接続される。熱媒体は、冷却水等であって、図示省略のポンプ等によって配管7,8内を流れる。熱媒体は、ペルチェ素子2の吸熱部2aによって吸熱される。換言すると、吸熱部2aから熱媒体に冷熱が供給される。熱媒体は、吸熱部2aから配管7を経由して室内熱交換器4に向けて流れる。
室内熱交換器4は、熱(冷熱)を発散する装置であって、空気配管6内に設けられる。室内熱交換器4は、例えば管とフィンを有する。管内を熱媒体が流れ、フィンから熱媒体の熱(冷熱)が空気配管6内の空気に発散される。熱媒体は、室内熱交換器4から配管8を経由して吸熱部2aに向けて流れる。空気配管6には、化学ヒートポンプ3も設けられる。
化学ヒートポンプ3は、互いに可逆な発熱反応と吸熱反応を利用する装置である。化学ヒートポンプ3は、例えば吸着式ヒートポンプであって、吸・脱着現象に付随しておこる吸着質の相変化を利用するエネルギ変換機器である。化学ヒートポンプ3は、本体部3aと熱交換器(吸熱部)3bを有する。本体部3aは、吸熱反応を利用して配管3c,3dを流れる熱媒体を冷却する。熱媒体は、図示省略のポンプ等によって本体部3aから熱交換器3bに向けて流れ、かつ熱交換器3bから本体部3aに向けて流れる。
熱交換器3bは、図1に示すように室内熱交換器4の上流側において空気配管6内に設けられる。熱交換器3bは、管とフィンを有し、熱媒体が管内を流れ、フィンから熱媒体の熱(冷熱)が空気配管6内の空気に発散される。
空気配管6は、図1に示すように室内12に開口する取入口6aと、室内12に開口する吐出口6bを有する。取入口6aには、送風機5が設けられ、送風機5が室内12の空気を空気配管6に供給する。空気は、化学ヒートポンプ3の熱交換器3bを通過することで化学ヒートポンプ3から冷熱を受け、室内熱交換器4を通過することで室内熱交換器4を介してペルチェ素子2の吸熱部2aから冷熱を受ける。空気は、空気配管6の吐出口6bから室内12に吐出される。これにより室内12の空気がヒートポンプシステム1によって冷却される。
以上のようにヒートポンプシステム1は、図1に示すように一面側と他面側の一方が吸熱部2aで他方が放熱部2bとなるペルチェ素子2と、吸熱部2aと熱的に接続される室内熱交換器4と、室内12の空気を室内熱交換器4に供給して空気に対して室内熱交換器4が熱交換可能とする送風機5と、室内熱交換器4と熱的に接続される化学ヒートポンプ3を有する。
したがってペルチェ素子2の一つの面側(吸熱部2a)は、室内熱交換器4を経由して室内空気に熱(冷熱)を供給する。化学ヒートポンプ3は、室内熱交換器4と熱的に接続される。そのため化学ヒートポンプ3は、室内12の空気に熱を供給する下流熱回路において室内12の空気に熱(冷熱)を供給する。かくして室内12の空気に熱を効率良く供給し得る。例えば、ペルチェ素子2の他方の面(放熱部2b)側である上流熱回路に化学ヒートポンプ3が設けられると、化学ヒートポンプ3が供給した熱は、ペルチェ素子2を介すことでエネルギ損失が生じる。しかし本形態によると、化学ヒートポンプ3は、下流熱回路側に設けられるため、該エネルギ損失が抑制される。かくしてヒートポンプシステム1は、室内12の空気に熱を効率良く供給し得る。
またヒートポンプシステム1は、図1に示すように送風機5によって空気が流される空気配管6を有する。空気配管6内に室内熱交換器4が設けられる。化学ヒートポンプ3が空気配管6の室内熱交換器4の上流側に設けられる。したがって空気配管6を流れる空気は、化学ヒートポンプ3から熱(冷熱)を受け、室内熱交換器4から熱を受ける。そのため空気が複数箇所から熱を受けるため、一箇所から熱を受ける場合に比べて各箇所から受ける熱量を抑制することができる。例えば、室内を急激に冷房する場合などにおいて各箇所から受ける熱量を抑制することができる。
そのため室内熱交換器4と熱的に接続されるペルチェ素子2の出力を抑えることができる。ペルチェ素子2は、図2に示すように出力を抑制することで、成績係数が高くなる。例えば、吸熱部2aの上流と下流における熱媒体の温度差ΔTが25℃の場合に比べ、20℃の場合においてcopが高くなる。したがって本形態によるとペルチェ素子2の成績係数を高くすることができ、ひいてはヒートポンプシステム1の成績係数を高くすることができる。
化学ヒートポンプ3の出力熱量も抑制することができる。これにより化学ヒートポンプ3を小さくし得る、あるいは低価格にすることができる。例えば、化学ヒートポンプ3が吸着式ヒートポンプの場合は、吸着材の量を少なくすることができる。
化学ヒートポンプ3は、図1に示すように室内熱交換器4よりも上流に位置する。そのため化学ヒートポンプ3の能率を向上させることができる。例えば、化学ヒートポンプ3は、熱を供給する対象である空気の温度によって能率が変わる。空気の温度は、室内熱交換器4の上流と下流において異なる。したがって化学ヒートポンプ3が室内熱交換器4の下流の温度に比べて上流の温度において能率が高くなる場合、化学ヒートポンプ3の能率を向上させ得る。
また図1に示すようにペルチェ素子2の吸熱部2aと室内熱交換器4が熱的に接続される。化学ヒートポンプ3が、吸熱部(熱交換器3b)を備える吸着式ヒートポンプであって、吸熱部(3b)が空気配管6内に配置される。したがって室内空気は、化学ヒートポンプ3の吸熱部(3b)によって冷却され、かつ室内熱交換器4を介して吸熱部2aによって冷却される。化学ヒートポンプ3は、室内熱交換器4よりも上流に設けられる。そのため室内熱交換器4よりも下流に設けられる場合に比べて、温度の高い空気を化学ヒートポンプ3によって冷却する。化学ヒートポンプ3は、吸着式ヒートポンプであって温度の高い空気を冷却する方が温度の低い温度を冷却する場合に比べて冷却能力が高い。そのため化学ヒートポンプ3の能率を高くし得る。
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。例えば、化学ヒートポンプ3は、図1に示す位置に代えて図3に示す位置、図4に示す位置、図5に示す位置に設けられても良い。
図3に示すヒートポンプシステム1は、化学ヒートポンプ3を有し、化学ヒートポンプ3は、本体部3aと熱交換器3bを有する。熱交換器3bは、空気配管6の室内熱交換器4の下流側に設けられる。
すなわち図3に示すヒートポンプシステム1は、化学ヒートポンプ3が空気配管6の室内熱交換器4の下流に設けられる。したがって空気配管6を流れる空気は、室内熱交換器4から熱(冷熱)を受け、化学ヒートポンプ3から熱を受ける。そのため空気が複数箇所から熱を受けるため、一箇所から熱を受ける場合に比べて各箇所から受ける熱量を抑制することができる。
そのため室内熱交換器4と熱的に接続されるペルチェ素子2の出力を抑えることができる。これによりペルチェ素子2の成績係数を高くすることができる。化学ヒートポンプ3の出力熱量も抑制することができる。これにより化学ヒートポンプ3を小さくし得る、あるいは低価格にすることができる。
化学ヒートポンプ3は、図3に示すように室内熱交換器4よりも下流に位置する。そのため化学ヒートポンプ3の能率を向上させることができる。例えば、化学ヒートポンプ3は、熱を供給する対象である空気の温度によって能率が変わる。空気の温度は、室内熱交換器4の上流と下流において異なる。したがって化学ヒートポンプ3が室内熱交換器4の上流の温度に比べて下流の温度において能率が高くなる場合、化学ヒートポンプ3の能率が向上し得る。
図4に示すヒートポンプシステム1は、化学ヒートポンプ3を有し、化学ヒートポンプ3は、本体部3aを有する。本体部3aは、配管8と接続されて、配管8を流れる熱媒体に冷熱を供給する。
すなわち図4に示すヒートポンプシステム1は、ペルチェ素子2から室内熱交換器4へ熱媒体が流され得る第一配管7と、室内熱交換器4からペルチェ素子2へ熱媒体が流され得る第二配管8を有する。化学ヒートポンプ3が第二配管8内の熱媒体に冷熱を供給可能に設けられる。したがって配管7,8を流れる熱媒体は、化学ヒートポンプ3から熱(冷熱)を受け、ペルチェ素子2から熱(冷熱)を受ける。そのため熱媒体が複数箇所から熱を受けるため、一箇所から熱を受ける場合に比べて各箇所から受ける熱量を抑制することができる。
そのためペルチェ素子2の出力を抑えることができる。これによりペルチェ素子2の成績係数を高くすることができる。化学ヒートポンプ3の出力熱量も抑制することができる。これにより化学ヒートポンプ3を小さくし得る、あるいは低価格にすることができる。
化学ヒートポンプ3は、図4に示すようにペルチェ素子2よりも上流に位置する。そのため化学ヒートポンプ3の能率を向上させることができる。例えば、化学ヒートポンプ3は、熱を供給する対象である熱媒体の温度によって能率が変わる。熱媒体の温度は、ペルチェ素子2の上流と下流において異なる。したがって化学ヒートポンプ3が室内熱交換器4の下流の温度に比べて上流の温度において能率が高くなる場合、化学ヒートポンプ3の能率が向上し得る。
また図4に示すようにペルチェ素子2の吸熱部2aと室内熱交換器4が熱的に接続される。化学ヒートポンプ3が、吸着式ヒートポンプであって、かつ熱媒体に冷熱を供給する。したがって熱媒体は、化学ヒートポンプ3によって冷却され、かつ吸熱部2aによって冷却される。化学ヒートポンプ3は、室内熱交換器4よりも上流に設けられる。そのため室内熱交換器4よりも下流に設けられる場合に比べて、温度の高い熱媒体を化学ヒートポンプ3によって冷却する。化学ヒートポンプ3は、吸着式ヒートポンプであって温度の高い空気を冷却する方が温度の低い温度を冷却する場合に比べて冷却能力が高い。そのため化学ヒートポンプ3の能率が高くなる。
図5に示すヒートポンプシステム1は、化学ヒートポンプ3を有し、化学ヒートポンプ3は、本体部3aを有する。本体部3aは、配管7と接続されて、配管7を流れる熱媒体に冷熱を供給する。
すなわち図5に示すヒートポンプシステム1は、第一配管7と第二配管8を有する。化学ヒートポンプ3が第一配管7内の熱媒体に冷熱を供給可能に設けられる。したがって配管7,8を流れる熱媒体は、ペルチェ素子2から熱(冷熱)を受け、化学ヒートポンプ3から熱(冷熱)を受ける。そのため熱媒体が複数箇所から熱を受けるため、一箇所から熱を受ける場合に比べて各箇所から受ける熱量を抑制することができる。
そのためペルチェ素子2の出力を抑えることができる。これによりペルチェ素子2の成績係数を高くすることができる。化学ヒートポンプ3の出力熱量も抑制することができる。これにより化学ヒートポンプ3を小さくし得る、あるいは低価格にすることができる。
化学ヒートポンプ3は、図5に示すようにペルチェ素子2よりも下流に位置する。そのため化学ヒートポンプ3の能率を向上させることができる。例えば、化学ヒートポンプ3は、熱を供給する対象である熱媒体の温度によって能率が変わる。熱媒体の温度は、ペルチェ素子2の上流と下流において異なる。したがって化学ヒートポンプ3が室内熱交換器4の上流の温度に比べて下流の温度において能率が高くなる場合、化学ヒートポンプ3の能率が向上し得る。
本発明は、さらに上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。例えば、ヒートポンプシステムは、室内12の空気を暖める装置であって、ペルチェ素子2の吸熱部2aと放熱部2bを入れ換え、化学ヒートポンプ3によって空気配管6を流れる空気に温熱を供給(図1,3参照)、あるいは化学ヒートポンプ3によって配管7,8を流れる熱媒体に温熱を供給(図2,4参照)しても良い。
ペルチェ素子2は、配管7,8を介すことなく、室内熱交換器4に直接接続されても良い。例えば吸熱部2aと室内熱交換器4が熱伝達可能に直接当接されても良い。
化学ヒートポンプ3は、吸着式ヒートポンプでも良いが、互いに可逆的な発熱反応と吸熱反応を利用する他のヒートポンプ、例えば吸収式ヒートポンプ、化学反応式ヒートポンプ、ハイドレートヒートポンプ、水素吸蔵ヒートポンプなどであっても良い。
送風機5は、空気配管6の取入口6aに設けられても良いが、吐出口6bに設けられても良い。室内12は、車両の室内でも良いが、住宅、オフィス、工場等の室内であっても良い。
配管3c,3d,7,8,10,11を流れる熱媒体は、冷却水等の液体でも良いし、気体であっても良い。ラジエタ9は、車両の走行風を利用して熱を外気に発散しても良いし、ファンによって生じる風を利用して熱を外気に発散しても良い。
ヒートポンプシステムは、複数のペルチェ素子を有していても良いし、複数の化学ヒートポンプを有していても良い。化学ヒートポンプは、複数の位置(図1,3,4,5の位置)に設けられても良い。
1…ヒートポンプシステム
2…ペルチェ素子
2a…吸熱部
2b…放熱部
3…化学ヒートポンプ
3a…本体部
3b…熱交換器(吸熱部)
4…室内熱交換器
5…送風機
6…空気配管
9…ラジエタ
12…室内
2…ペルチェ素子
2a…吸熱部
2b…放熱部
3…化学ヒートポンプ
3a…本体部
3b…熱交換器(吸熱部)
4…室内熱交換器
5…送風機
6…空気配管
9…ラジエタ
12…室内
Claims (7)
- ヒートポンプシステムであって、
一面側と他面側の一方が吸熱部で他方が放熱部となるペルチェ素子と、前記一面側と前記他面側のいずれか一つと熱的に接続される室内熱交換器と、室内の空気を前記室内熱交換器に供給して前記空気に対して前記室内熱交換器が熱交換可能とする送風機と、前記室内熱交換器と熱的に接続される化学ヒートポンプを有するヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載のヒートポンプシステムであって、
前記送風機によって空気が流される空気配管を有し、
前記空気配管内に前記室内熱交換器が設けられ、
前記化学ヒートポンプが前記空気配管の前記室内熱交換器の上流に設けられるヒートポンプシステム。 - 請求項2に記載のヒートポンプシステムであって、
前記ペルチェ素子の前記吸熱部と前記室内熱交換器が熱的に接続され、
前記化学ヒートポンプが、吸熱部を備える吸着式ヒートポンプであって、前記吸熱部が空気配管内に配置されるヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載のヒートポンプシステムであって、
前記送風機によって空気が流される空気配管を有し、
前記空気配管内に前記室内熱交換器が設けられ、
前記化学ヒートポンプが前記空気配管の前記室内熱交換器の下流に設けられるヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載のヒートポンプシステムであって、
前記ペルチェ素子から前記室内熱交換器へ熱媒体が流され得る第一配管と、前記室内熱交換器から前記ペルチェ素子へ前記熱媒体が流され得る第二配管を有し、
前記化学ヒートポンプが前記第二配管内の熱媒体に冷熱を供給可能に設けられるヒートポンプシステム。 - 請求項5に記載のヒートポンプシステムであって、
前記ペルチェ素子の前記吸熱部と前記室内熱交換器が熱的に接続され、
前記化学ヒートポンプが、吸着式ヒートポンプであって、かつ前記熱媒体に冷熱を供給するヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載のヒートポンプシステムであって、
前記ペルチェ素子から前記室内熱交換器へ熱媒体が流され得る第一配管と、前記室内熱交換器から前記ペルチェ素子へ前記熱媒体が流され得る第二配管を有し、
前記化学ヒートポンプが前記第一配管内の熱媒体に冷熱を供給可能に設けられるヒートポンプシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011007847A JP2012149805A (ja) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | ヒートポンプシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011007847A JP2012149805A (ja) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | ヒートポンプシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012149805A true JP2012149805A (ja) | 2012-08-09 |
Family
ID=46792224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011007847A Pending JP2012149805A (ja) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | ヒートポンプシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012149805A (ja) |
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2011
- 2011-01-18 JP JP2011007847A patent/JP2012149805A/ja active Pending
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