JP3042347U - 空調装置廃熱利用の熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調装置の廃熱を利用する熱交換器を提供す
ること。 【解決手段】 空調装置（４０）のコンプレッサ（１）
及び凝縮器（６）間に直列に接続されて放熱媒体を循環
させるフィン付きの熱交換管（１０）と、吸熱媒体（１
１；実施例では水）とを箱体（９）の内部に収容し、更
に箱体（９）の内部にその中を互いに連通した二つの室
部分である低温室（Ｂ）と高温室（Ｃ）とに隔てるよう
に働く導流板（１４、１５、１７、２４）を配置し、箱
体（９）内に収容された吸熱媒体（１１）の温度及び液
面の高さを制御する吸熱媒体制御装置と、空調装置（４
０）及び熱交換管（１０）間を循環する吸熱媒体の流通
を制御する放熱媒体制御装置とを設け、熱交換機能を発
揮させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、一種の熱交換器に関し、詳しくは空調装置の廃熱を利用し、且つそ の凝縮水を受け入れる空調装置の熱交換器に関する。

【０００２】

【考案が解決しようとする課題】

従来、空調装置の冷却は、空冷（風冷）システムを利用して、冷却する。即ち 、空冷機によって冷媒が圧縮される過程で放出する熱量を、空冷方式により放熱 器を介して室外の大気中に排出する。それと同時に、凝縮器が作動して熱量を吸 収し、まわりの空気を冷却して、室内に排出する。このとき蒸発パイプの表面に 絶えず凝縮水を生成する。しかし、このような冷却方式には、三つの欠点がある 。

【０００３】 １．空調装置の放熱器周辺の環境温度が割合に高い時に、空冷による冷却効果が 劣り、更に運転停止をもたらす場合もある。 ２．冷媒に含まれる熱量は、運転中の損失が甚しく、エネルギを無駄にする。 ３．冷媒は熱量を吸収するので、凝縮器で凝縮された凝縮水を生じる。この凝縮 水を室外に排出する必要があり、空気中の温度が低下するので環境衛生にとって マイナスである。

【０００４】 以上の問題点を解決するために、本考案は前記空調の廃熱を収集して利用し、 この熱で生活用水を加熱し、且つ空調装置の冷却効果を上げる熱交換器を提供す ることにある。

【０００５】 また、本考案の他の目的は、空調装置の凝縮器で凝縮された凝縮水を収集し、 環境衛生を改善することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 前記の目的を実現するために、本考案の空調装置廃熱利用の熱交換器は部品取 り付け用及び熱媒体を装着するための箱体を備え、この箱体には、吸熱媒体入口 と出口がある。更に入口と出口には、箱体内の吸熱媒体の流量を制御するための バルブを設けた。

【０００７】 この熱交換器は、熱交換装置、放熱媒体制御装置、吸熱媒体制御装置からなる ことを特徴としている。熱交換装置は、箱体内に取り付けているフィンを持った 熱交換管と（熱交換管入口は空調装置のコンプレッサ出口につなぎ、その出口は 空調装置の凝縮器と連通し、放熱媒体は熱交換管内部を通している）、この熱交 換管外部を囲んでいる吸熱媒体と、箱体内部空間を低温室と高温室に隔て、且つ 互いに流通の二部分に分ける導流装置とを含み、放熱媒体制御装置は放熱媒体の 連通を制御するためのものであり、吸熱媒体制御装置は吸熱媒体温度と液面の高 さを制御するためのものである。

【０００８】 前記放熱媒体制御装置は、放熱媒体の流動方向を制御する三方電磁弁と（この 三方電磁弁の入口はコンプレッサと連通し、出口は熱交換器の入口と連通し、も う一方の出口は空調装置の凝縮器と連通している）、且つ熱交換器出口側に取り 付けられた還流防止のチェックバルブと、及び箱体低温室内に設けている前記の 三方電磁弁を制御信号を出される温度センサとからなる。

【０００９】 前記の吸熱媒体制御装置は、箱体の低温室内に設け低温室内の吸熱媒体温度を 制御する温度センサと、吸熱媒体の入口に設け吸熱媒体流通を制御する電磁加水 弁と、箱体の高温室に設け吸熱媒体温度を制御する温度センサと、箱体内の吸熱 媒体の液面の高さを制御するセンサとからなる。

【００１０】 前記導流装置は、四つの導流板を含み、吸熱媒体を低温室から高温室へ流動曲 折チャンネルを形成するように、各導流板の間に一定の距離を隔てる。詳しくは 、低温室から高温室への第一と第三の導流板が箱体の底に固定され、且つ箱蓋内 表面から一定距離を離れている。第二と第四の導流板が箱体蓋に固定され、箱体 の底内面から一定距離を離れている。これは吸熱媒体を通すためである。

【００１１】 生活用水の種々の要求を満たすために、箱体の高温室内に一つの電気ヒータを 設ける。 空調装置で凝縮された液滴を収集するために、箱体の上部に穴を設け、且つパ イプで空調装置４０の凝縮器の排水パイプと接続させる。

【００１２】

【考案の実施の形態】

次に、図面を利用して本考案の空調装置廃熱を利用する熱交換器の実施例を説 明する。

【００１３】 図面１は、本考案の空調用熱交換器及び空調装置に接続する部品の該略図であ る。

【００１４】 熱交換器３０は、箱体９と箱体９に連接してなる箱蓋２９を含む。箱体９には 吸熱媒体１１が収容されており、本実施例では、水を吸熱媒体としている。箱体 ９の内部に、外側にフィンが設けられた熱交換管１０と導流装置１４、１５、１ ７、２４とを有する。熱交換管１０の内部には、放熱媒体を流す。同放熱媒体は 空調装置４０で圧縮された冷媒である。箱体９の側壁の下方に電磁加水弁１２と 排水弁（栓）１８が取り付けられている。図１に示すように、前記導流装置は、 第一の導流板１５と、第二の導流板１４と、第三の導流板１７と第四の導流板２ ４とから構成される。

【００１５】 前記四つの導流板は、その幅が箱体９の幅と等しい平板で、第一の導流板１５ と第三の導流板１７は、箱体９の底表面１２に、固定され、且つ、吸熱媒体を通 過させるように、箱蓋２９の表面から一定の間隔を有する。第二の導流板１４と 第四の導流板２４が、箱蓋２９の内側表面に固定され、且つ、吸熱媒体を通過さ せるように、箱体９の底面から一定の間隔を有する。なお、第一と第四の導流板 １５と２４には、断熱層を取り付けてある。前記導流装置は、箱体９を左部低温 室と右部高温室に分けている。

【００１６】 放熱媒体制御装置は、三方電磁弁３、チェック弁１３からなる。三方電磁弁３ の入口ａは、コンプレッサ１の冷媒出口に接続し、出口ｂは箱体９の熱交換管１ ０とチェック弁１３を介して、空調装置の空冷凝縮器６と接続し、出口ｃは、前 記空冷凝縮器６と直接的に接続されている。前記三方電磁弁３の作動状態は、箱 体９に取り付けてある低温室内の温度センサ１６で制御される。

【００１７】 箱体低温室内の吸熱媒体（水）の温度は、５５℃に達すると温度センサ１６か ら電気信号を出し、三方弁にある冷媒を直接入口ａから出口ｃへ流動させ、熱交 換管を通らずに、コンプレッサ１から空冷凝縮器６に流れ込ませる。吸熱媒体（ 水）の温度が４８℃以下に下がると、温度センサ１６から電気信号を出し、冷媒 を三方弁の入口ａ、出口ｂ、熱交換管１０を通して、熱量を吸熱媒体１１に伝送 し、更にチェック弁１３を介して、空冷凝縮器６に流れ込ませる。チェック弁１ ３は、冷媒の還流（逆流）を防止する役割を果たしている。

【００１８】 吸熱媒体の温度と液面の高さを制御する装置は、箱体９の低温室に取り付けて ある温度センサ１６、箱体９の低温室下部に取り付けてある電磁加水弁１２、箱 蓋に取り付けてあるセンサ２８と、高温室に取り付けてある温度センサ１９から 構成される。箱体９の低温室内の吸熱媒体の温度が３８℃以下に下がると、セン サ１６から信号を出し、加水弁を閉めさせ、吸熱媒体の補充を停止する。 低温室の温度が４５℃に達すると、また、センサ１６から信号を出し、加水弁 １２を開き、箱体９の中に吸熱媒体を補充する。

【００１９】 なお、箱９の片側のガラス連通管２７とその上に取り付けてあるセンサ２８か ら吸熱媒体液面の高さを制御する装置が構成される。箱体９の中に第一水位線２ ３と第二水位線２２があり、第一水位線の高さは、基本的に第一の導流板の高さ と同じかやや低い。第二水位線２２の高さは、箱蓋の下表面に接近し、やや低い 。ガラス連通管２７の底部は、箱体９底部の吸熱媒体と連通し、その上部は、セ ンサ２８と連通する。箱体内の水位は、第二水位線２２に達すると、センサ２８ から信号を出し、加水弁１２を閉めさせる。

【００２０】 以上のように、センサ１６は二つの制御装置で、二つの温度範囲において、制 御の役割を果たし、即ち、吸熱媒体の温度が３８℃以下から４５℃までの範囲に 、吸熱媒体制御装置で、加水弁１２を制御し、吸熱媒体の補充を制御する。吸熱 媒体の温度が４８℃から５５℃になった時に、放熱媒体制御装置で三方弁３を制 御し、放熱媒体の流動方向を制御する。

【００２１】 次に、本考案の熱交換器の作動過程を説明する。 空調装置が、運転しはじめる時に、吸熱媒体が第一水位線に達するまで、加水 弁が開く。すると、箱体９の低温室内に水を満たす。箱体内に低温室内の吸熱媒 体の温度が４８℃以下であるから、三方弁は、高温冷媒を三方弁の入口より箱体 ９内の熱交換管１０を通らせる状態にある。吸熱媒体（水）と熱交換した後、チ ェック弁１３を介して、空冷凝縮器６に入る。

【００２２】 水温が熱交換器で、４５℃以上に達すると、加水弁１２はセンサ１６から出さ れる電気信号によって作動し、箱体９に水を注入する。こうして、箱体９の低温 室の水位置が上昇し、第一導流板１５を浸没し、第二導流板１４、第三導流板１ ７と第四導流板２４を経由して、高温室に導入される。同時に低温室が冷水の補 充によって、水温が下がり、３８℃以下になると、加水弁１２が閉まる。

【００２３】 次に、高温冷媒は低温室の水と熱交換し、水温が再び上昇し、４５℃になると センサ１６は再度信号を出し、加水弁１２を作動させ、また低温室に水道水を補 充し、高温水はもう一度導流装置を浸没し、高温室に入り、このように繰り返し て熱交換過程を進行する。もし、高温室の熱湯が排出されなければ、水位が第二 水位線に達すると、水位制御センサ２８が作動し、加水弁１２を閉める。このよ うにして、低温室が低温水の補充をしないため、温度は引き続き上がり、５２℃ になると高温冷媒と水の熱交換が飽和状態に接近するため、冷媒の放熱を影響し 、この時、センサ１６が作動し、三方弁３は冷媒を直接空冷凝縮器６に注入し、 熱交換管１０を通さない状態になる。

【００２４】 水温がユーザの要求を満足できない場合に備えて、高温室で電気ヒータ２１と センサ１９を設けてあるので、箱体９内の高温室の温度がユーザの要求された温 度以下になる場合にはセンサ１９が作動してヒータに通電、高温室ｃ内の水を加 熱し、水温がユーザ所要の温度に達するとセンサ１９が再度作動してヒータ２１ の電源を切るように働く。

【００２５】 なお、箱体９に穴をあけ、接続管８を空調装置４０の凝縮器の排水管と連結し て、矢印Ａの方向に、凝縮器６で凝縮された凝縮水を箱体９に流入させる。 また、説明しておくべきことは、本考案の廃熱を利用する熱交換器は空調装置 ４０の外にも、廃熱を利用できる冷蔵庫など、他の家用電気機器も採用すること ができることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】空調装置の放熱媒体流通経路に組み込まれた本
考案の熱交換器を示す図。

【符号の説明】

１ コンプレッサ ３ 三方電磁弁 ６ 凝縮器 ９ 箱体 １０ 熱交換管 １１ 熱媒体 １２ 電磁加水弁 １４ 第二の導流板 １５ 第一の導流板 １６ センサ １７ 第三の導流板 １８ 排水スイッチ １９ センサ ２１ ヒータ ２２ 第二水位置線 ２３ 第一水位置線 ２４ 第四の導流板 ２７ ガラス連通管 ２８ センサ ２９ 箱蓋 ３０ 熱交換器 ４０ 空調装置 Ａ 凝縮水の流入方向 Ｂ 低温室 Ｃ 高温室

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【手続補正書】

【提出日】平成９年５月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】考案の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【考案の名称】 空調装置廃熱利用の熱交換器

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換装置と、吸熱媒体制御装置と、放
   熱媒体制御装置と、箱体とからなり、空調装置の廃熱を
   利用するための熱交換器であって、 前記箱体は、吸熱媒体の入口及び出口と、前記入口及び
   出口に設けられて箱体の内部に収容された吸熱媒体の流
   量を制御するための弁とを備え、吸熱媒体の収容に適し
   た構造の箱であることと、 前記熱交換装置は、フィンを有する熱交換管と、導流装
   置とを備え、前記熱交換管の入口が空調装置のコンプレ
   ッサの出口に接続され、前記熱交換管の出口が空調装置
   の凝縮器の入口と連通して、空調装置の放熱媒体が前記
   熱交換管の中を循環するように構成されていることと、 前記導流装置は、前記箱体の内部で熱交換管の外部を取
   り囲んでいる吸熱媒体を、前記箱体の内部で互いに連通
   した二つの室部分である低温室Ｂと高温室Ｃとに隔てる
   ように働く導流板を含むことと、 前記吸熱媒体制御装置は、前記箱体の内部に収容された
   吸熱媒体の少なくとも温度及び液面の高さの内の一つを
   制御するため前記弁の動作を制御しうる構成を有するこ
   とと、 前記放熱媒体制御装置は、空調装置と熱交換管の間の放
   熱媒体の流通を制御しうる構成を有することと、を特徴
   とする空調装置廃熱利用の熱交換器。
2. 【請求項２】 前記放熱媒体制御装置は、放熱媒体の流
   動方向を制御する三方電磁弁と、箱体の低温室内に設け
   た前記三方電磁弁の動作制御信号を出す温度センサとを
   含み、 前記三方電磁弁はその入口ａがコンプレッサと連通し、
   その第１の出口ｂが熱交換管の入口と連通し、その第２
   の出口ｃが空調装置の凝縮器と連通すると共に、熱交換
   管の出口側に設けられた還流防止のためのチェック弁に
   接続されていることを特徴とする請求項１に記載の空調
   装置廃熱利用の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記吸熱媒体制御装置は、箱体内の低温
   室Ｂ内に設けられて低温室Ｂ内の吸熱媒体の温度を制御
   するための温度センサと、吸熱媒体の入口に設けられて
   吸熱媒体の流通を制御する加水弁と、箱体内の高温室Ｃ
   に設けられて吸熱媒体の温度を制御するための温度セン
   サと、箱体内の吸熱媒体の液面の高さを制御するための
   センサと、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の空調装置廃熱利用の熱交換器。
4. 【請求項４】 前記箱体の上部にパイプを取り付けて空
   調装置の凝縮器６の排水管と連結したことを特徴とする
   請求項１、２又は３に記載の空調装置廃熱利用の熱交換
   器。
5. 【請求項５】 前記箱体の上部にパイプを取り付けて空
   調装置に位置する凝縮器の排水管と連結したことを特徴
   とする請求項３記載の空調装置廃熱利用の熱交換器。
6. 【請求項６】 前記導流装置は、少なくとも四つの導流
   板を含み、吸熱媒体を低温室から高温室へ至る流動曲折
   チャンネルを形成するように、各導流板の間に一定の距
   離を隔てる請求項１又は請求項２に記載の空調装置廃熱
   利用の熱交換器。
7. 【請求項７】 前記導流装置は、吸熱媒体を低温室から
   高温室へ流動曲折チャンネルを形成するように各導流板
   の間に一定の距離を隔てて配置した四つの導流板を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の空調装置廃熱利用の
   熱交換器。