JP2898370B2 - 冷暖房装置 - Google Patents

冷暖房装置

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和明 飯嶋
昭之 川嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例暖房装置に係わり、特に、気液相変化す
る冷媒を用いた冷暖房装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、フロン系冷媒のように気液相変化する冷媒を用
いた冷暖房装置としては、例えば、本出願人が先に出願
した特開平2−57835号公報に開示されるものが知られ
ている。
第7図は、この公報に開示される冷暖房装置を示すも
ので、この冷暖房装置は、受液タンク11と、外部からの
冷,温熱源と熱交換する凝縮器兼蒸発器13と、室内空気
と熱交換する、少なくとも一台以上の室用蒸発器兼凝縮
器15と、所要の配管および冷暖切換弁と、これ等により
熱サイクルを行なわせる液ポンプ17とを配設して構成さ
れ、さらに、熱運搬手段としてフロン系冷媒が使用され
ている。
以上のような冷暖房装置では、熱運搬手段としてフロ
ン系冷媒を循環使用するようにしたので、冷媒の搬送量
が少なくなり、動力が低減されるとともに、配管のサイ
ズを縮小し、配設スペースを節約することが可能とな
る。
また、従来の液ポンプ方式では、冷房しか行なうこと
ができないが、この冷暖房装置では、可逆サイクルのた
め、冷,暖両用に利用でき、さらに、DHC熱源使用にも
適し、また、室内の負荷のアンバランスに対しても容易
に制御可能である。
そして、この冷暖房装置では、暖房時には、液ポンプ
17が作動され、受液タンク11内の冷媒は、図に太線で示
すように、第1管路18を通り凝縮器兼蒸発器13に流入
し、ここで蒸発作用を受け、第2管路19を通って室用蒸
発器兼凝縮器15に流入し、ここで凝縮作用を受け室内側
の空気を暖房し、この後、第6管路20を通って受液タン
ク11内に循環する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の冷暖房装置では、液
ポンプ17の作動により、冷媒を強制循環しているため、
充分な強制循環能力を備えた比較的大型の液ポンプ17が
必要になるという問題があった。
特に、受液タンク17の下方に室用蒸発器兼凝縮器15が
配置され、あるいは、各管路18,19,20の抵抗が大きく、
また、第6管路20を使用する暖房時には、実揚程が非常
に大きくなり、充分な強制循環を行なうことが困難にな
る虞があった。
本発明は、上記のような問題を解決したもので、比較
的小型の液ポンプにより冷媒を確実に循環させることの
できる冷暖房装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
請求項1の冷暖房装置は、気液相変化する冷媒を液体
状態で収容する受液タンクと、前記冷媒と室内空気とを
熱交換させる室用蒸発器兼凝縮器と、前記冷媒と外部か
らの冷熱源とを熱交換させる凝縮器と、前記冷媒と外部
からの温熱源とを熱交換させる蒸発器と、前記受液タン
クの出口側と前記室用蒸発器兼凝縮器の一側とを接続し
液ポンプの介装される第1管路と、前記室用蒸発器兼凝
縮器の他側と前記凝縮器の一側とを接続する第2管路
と、前記凝縮器の他側と受液タンクの入口側とを接続す
る第3管路と、前記受液タンクの出口側と前記蒸発器の
一側とを接続する第4管路と、前記蒸発器の他側と前記
室用蒸発器兼凝縮器の他側とを接続する第5管路と、前
記室用蒸発器兼凝縮器の一側と前記凝縮器の一側とを接
続する第6管路とを備えてなるものである。
請求項2の冷暖房装置は、請求項1において、室用蒸
発器兼凝縮器を、受液タンクより下方に配置するととも
に、第1管路の液ポンプをバイパスして、開閉弁の介装
されるバイパス管路を設けてなるものである。
〔作 用〕
請求項1の冷暖房装置においては、冷房時には、受液
タンク内の冷媒は、第1管路を通り室用蒸発器兼凝縮器
に流入し、ここで蒸発作用を受け室内側の空気を冷房
し、第2管路を通って凝縮器に流入し、ここで凝縮作用
を受け、この後、第3管路を通って受液タンク内に循環
する。
一方、暖房時には、受液タンク内の冷媒は、第4管路
を通り蒸発器に流入し、ここで蒸発作用を受け、第5管
路を通って室用蒸発器兼凝縮器に流入し、ここで凝縮作
用を受け室内側の空気を暖房し、この後、第6管路を通
って凝縮器に流入した後、凝縮器から受液タンク内に循
環する。
そして、請求項1の冷暖房装置では、暖房時に、室用
蒸発器兼凝縮器で凝縮作用を受けた第6管路内のガス分
が凝縮器内で再凝縮されるため、第6管路の凝縮器側の
内圧が低減し、これにより、第6管路内の冷媒が凝縮器
側に向けて引かれることになる。
請求項2の冷暖房装置では、請求項1において、室用
蒸発器兼凝縮器を受液タンクより下方に配置するととも
に、第1管路の液ポンプをバイパスして、開閉弁の介装
されるバイパス管路を設けたので、冷房時には、バイパ
ス管路の開閉弁を開とすることにより、受液タンク内の
冷媒が第1管路およびバイパス管路を通り室用蒸発器兼
凝縮器に自然循環状態で確実に流入することになる。
〔実施例〕
以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例について説
明する。
第1図は、本発明の冷暖房装置の一実施例を示すもの
で、図において符号21は、例えば、フロン系冷媒のよう
に気液相変化する冷媒を液体状態で収容する受液タンク
を示している。
符号23は、冷媒と室内空気とを熱交換させる複数台の
室用蒸発器兼凝縮器(1台のみを図示)を示している。
符号25は、冷媒と外部からの冷熱源とを熱交換させる
凝縮器を示しており、この凝縮器25には、外部から冷水
等の冷熱源を供給するための冷熱源供給配管27が挿通さ
れている。
符号26は、冷媒と外部からの温熱源とを熱交換させる
蒸発器を示しており、この蒸発器26には、外部から温水
等の温熱源を供給するための温熱源供給配管28が挿通さ
れている。
受液タンク21の出口側と室用蒸発器兼凝縮器23の一側
とを接続して第1管路29が形成されており、この第1管
路29には、受液タンク21側から順に、液ポンプ31,開閉
弁33,制御弁36が配置されている。
また、室用蒸発器兼凝縮器23の他側と凝縮器25の一側
とを接続して第2管路37が形成されている。
さらに、凝縮器25の他側と受液タンク21の入口側とを
接続して第3管路39が形成されている。
受液タンク21の出口側と蒸発器26の一側とを接続して
第4管路41が形成されており、この第4管路41には、開
閉弁43が配置されている。
また、蒸発器26の他側と室用蒸発器兼凝縮器23の他側
とを接続して第5管路45が形成されている。
さらに、第1管路29の開閉弁33と制御弁36との間から
分岐して、凝縮器25の一側に接続される第6管路47が配
置されており、この第6管路47には、開閉弁49が配置さ
れている。
なお、冷熱源供給配管27には、第2管路37に配置され
る圧力センサ52からの信号により開度を制御される制御
弁53が配置されており、この制御弁53により、凝縮器25
における冷媒の凝縮が制御されるように構成されてい
る。
また、温熱源供給配管28には、第5管路45に配置され
る圧力センサ51からの信号により開度を制御される制御
弁57が配置されており、この制御弁57により、蒸発器26
における冷媒の蒸発が制御されるように構成されてい
る。
さらに、第1管路29に配置される制御弁36は、室内に
配置される温度センサ59によりその開度を制御されるよ
うに構成されている。
また、第1管路29には、液ポンプ31の前後の差圧を測
定する差圧センサ61が、第4管路41には液面センサ63が
配置されており、差圧センサ61および液面センサ63によ
り液ポンプ31の作動が制御されるように構成されてい
る。
なお、図において符号65は、開閉弁を示している。
以上のように構成された冷暖房装置では、第2図に示
すように、冷房時には、凝縮器25の冷熱源供給配管27に
は、例えば、冷水からなる冷源が供給され、液ポンプ31
が作動される。
そして、受液タンク21内の冷媒は、第1管路29を通り
室用蒸発器兼凝縮器23に流入し、ここで蒸発作用を受け
室内側の空気を冷房し、第2管路37を通って凝縮器25に
流入し、ここで凝縮作用を受け、この後、第3管路39を
通って受液タンク21内に循環する。
なお、第2図において黒塗りの開閉弁は、それぞれ閉
の状態を示しており、白の開閉弁は開の状態を示してい
る。
一方、暖房時には、第3図に示すように、蒸発器26の
温熱源供給配管28には、例えば、温水からなる温源が供
給され、液ポンプ31が作動される。
そして、受液タンク21内の冷媒は、第4管路41を通り
蒸発器26に流入し、ここで蒸発作用を受けガス化され、
第5管路45を通って室用蒸発器兼凝縮器23に流入し、こ
こで凝縮作用を受け室内側の空気を暖房し、この後、第
6管路47を通って凝縮器25に流入した後、受液タンク21
内に循環する。
なお、第3図において黒塗りの開閉弁は、それぞれ閉
の状態を示ており、白の開閉弁は開の状態を示してい
る。
しかして、以上のように構成された冷暖房装置では、
暖房時に、室用蒸発器兼凝縮器23で凝縮作用を受けた第
6管路47内のガス分が凝縮器25内で再凝縮されるため、
第6管路47の凝縮器25側の内圧が低減し、これにより、
第6管路47内の冷媒が凝縮器25側に向けて引かれること
になる。
従って、第4管路41,第5管路45および第6管路47に
おける冷媒の循環が非常に円滑になり、比較的小型の液
ポンプ31により冷媒を確実に循環させることが可能とな
る。
そして、特に、受液タンク21の下方に室用蒸発器兼凝
縮器23が配置されている時、あるいは、各管路41,45,47
の抵抗が大きい時にも、充分な強制循環を行なうことが
容易に可能となる。
また、液ポンプ31の容量を小さくすることが可能とな
るため、製造コストおよび使用電力コストを低減するこ
とが可能となる。
第4図は、本発明の冷暖房装置の他の実施例を示すも
ので、この実施例では、室用蒸発器兼凝縮器23が、受液
タンク21より下方に配置されており、また、第1管路29
の液ポンプ31をバイパスして、開閉弁73の介装されるバ
イパス管路75が設けられている。
以上のように構成された冷暖房装置では、冷房時に
は、第5図に示すように、バイパス管路75の開閉弁73が
開とされ、液ポンプ31が停止され、受液タンク21内の冷
媒は、受液タンク21より室用蒸発器兼凝縮器23が下方に
配置されているため、第1管路29およびバイパス管路75
を通り室用蒸発器兼凝縮器23に自然循環状態で流入し、
ここで蒸発作用を受け室内側の空気を冷房し、第2管路
37を通って凝縮器25に流入し、ここで凝縮作用を受け、
この後、第3管路39を通って受液タンク21内に循環す
る。
一方、暖房時には、第6図に示すように、バイパス管
路75の開閉弁73が閉とされ、液ポンプ31が作動され、受
液タンク21内の冷媒は、第4管路41を通り蒸発器26に流
入し、ここで蒸発作用を受け、第5管路45を通って室用
蒸発器兼凝縮器23に流入し、ここで凝縮作用を受け室内
側の空気を暖房し、この後、第6管路47を通り、凝縮器
25で凝縮作用を受けた後、受液タンク21内に循環する。
以上のように構成された冷暖房装置においても第1図
に示した実施例とほぼ同様の効果を得ることができる
が、この実施例では、室用蒸発器兼凝縮器23を受液タン
ク21より下方に配置するとともに、第1管路29の液ポン
プ31をバイパスして、開閉弁73の介装されるバイパス管
路75を設けたので、冷房時には、バイパス管路75の開閉
弁73を開とすることにより、受液タンク21内の冷媒が第
1管路29およびバイパス管路75を通り室用蒸発器兼凝縮
器23に自然循環状態で確実に流入するため、冷房時に
は、液ポンプ31の作動を停止することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、請求項1の冷暖房装置によれば、
第6管路を凝縮器に接続したので、暖房時には、室用蒸
発器兼凝縮器で凝縮作用を受けた第6管路内のガス分が
凝縮器内で再凝縮され、第6管路の凝縮器側の内圧が低
減し、これにより、第6管路内の冷媒が凝縮器側に向け
て引かれることになるため、各管路および第6管路にお
ける冷媒の循環が非常に円滑になり、比較的小型の液ポ
ンプにより冷媒を確実に循環させることができるという
利点がある。
請求項2の冷暖房装置では、請求項1において、室用
蒸発器兼凝縮器を受液タンクより下方に配置するととも
に、第1管路の液ポンプをバイパスして、開閉弁の介装
されるバイパス管路を設けたので、冷房時には、バイパ
ス管路の開閉弁を開とすることにより、受液タンク内の
冷媒が第1管路およびバイパス管路を通り室用蒸発器兼
凝縮器に自然循環状態で確実に流入するため、冷房時に
は、液ポンプの作動を停止することができるという利点
がある。
〔主要な部分の符号の説明〕
21……受液タンク 23……室用蒸発器兼凝縮器 25……凝縮器 26……蒸発器 29……第1管路 31……液ポンプ 37……第2管路 39……第3管路 41……第4管路 45……第5管路 47……第6管路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川嶋 昭之 東京都板橋区板橋1―48―8 ダイヤパ レス板橋1404 (72)発明者 中澤 賢 東京都江東区亀戸3―58―8 西ビル 202 (56)参考文献 特開 平1−174834(JP,A) 特開 平2−57835(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24F 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気液相変化する冷媒を液体状態で収容する
    受液タンクと、前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室
    用蒸発器兼凝縮器と、前記冷媒と外部からの冷熱源とを
    熱交換させる凝縮器と、前記冷媒と外部からの温熱源と
    を熱交換させる蒸発器と、前記受液タンクの出口側と前
    記室用蒸発器兼凝縮器の一側とを接続し液ポンプの介装
    される第1管路と、前記室用蒸発器兼凝縮器の他側と前
    記凝縮器の一側とを接続する第2管路と、前記凝縮器の
    他側と受液タンクの入口側とを接続する第3管路と、前
    記受液タンクの出口側と前記蒸発器の一側とを接続する
    第4管路と、前記蒸発器の他側と前記室用蒸発器兼凝縮
    器の他側とを接続する第5管路と、前記室用蒸発器兼凝
    縮器の一側と前記凝縮器の一側とを接続する第6管路と
    を備えてなることを特徴とする冷暖房装置。
  2. 【請求項2】室用蒸発器兼凝縮器を、受液タンクより下
    方に配置するとともに、第1管路の液ポンプをバイパス
    して、開閉弁の介装されるバイパス管路を設けてなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の冷暖房装置。
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