JP6211729B1 - 減圧水循環型の暖房装置および冷暖房装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一般的なエアコンは、冷房時、室外機の圧縮器により圧縮した冷媒(熱媒体)を室内側で膨張させ、その膨張時の蒸発熱により室内機の熱交換器を冷却し、この熱交換器との熱交換により得た冷気を室内へ送気している。また、暖房時は、圧縮器により圧縮した冷媒を室内側で凝縮し、その凝縮時の熱により室内機の熱交換器を加熱し、この熱交換器との熱交換により得た暖気を室内へ送気している。
近年、エアコン用の冷媒としては、“HCFFC−22(クロロジフルオロメタン)”および“HFC−410a(フルオロカーボン410A)”が使用されている。
すなわち、“HCFFC−22”をエアコンの冷媒に使用すれば、廃棄エアコンの解体時、“HCFFC−22”が太陽光の紫外線により分解されて塩素原子が発生し、これがオゾン層に到達ししてオゾンが連鎖的に分解し、オゾン層の破壊に繋がるおそれがあった。さらに、その高い温室効果により、地球温暖化に影響を与えるおそれもあった。
一方、“HFC−410a”の場合には、代替フロンの欠点である高い温室効果によって、地球温暖化を促進させるおそれがあった。
また、減圧水の加熱沸騰で生じた水蒸気を室内へ吹き出す前に液化し、得られた水を減圧水用の水として再利用すれば、減圧沸騰によって減少した減圧水を補給できることを知見し、この発明を完成させた。
チャンバーとしては、例えば、各種の金属、各種のプラスチックなどからなる剛体の容器を採用することができる。
チャンバーの形状は任意である。例えば、矩形容器状などを採用することができる。
チャンバーの使用数は1つでも複数でもよい。また、チャンバーを交換(着脱)可能なカセット方式のものと構成することで、使用によりチャンバー内の減圧水が減少した場合に対応することができる。
減圧水は、水が注入されたチャンバーの内部空間を、減圧手段によって負圧化(真空化)することで得られる。
減圧水は、大気圧(常圧)より飽和蒸気圧が低く、沸点100℃の常圧水に比べて沸点が低い。例えば、198.3hPaの水の沸点は60℃、123hPaの水の沸点は50℃、73.4hPaの水の沸点は40℃である。
減圧手段の種類は限定されない。例えば、各種の真空ポンプを採用することができる。
加熱手段の種類は限定されない。例えば、各種のヒータの他、ペルチェ素子などを採用することができる。ここでいうペルチェ素子とは、ペルチェ効果により電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱電素子である。
気水分離膜手段が設けられるチャンバーの箇所は、例えば、チャンバーの外壁板の一部など任意である。
水蒸気排出手段としては、気水分離膜手段を透過した水蒸気を排出する構造を有したものであれば任意である。例えば、チャンバーに設けられて、気水分離膜手段を透過した水蒸気を回収する水蒸気回収室と、回収された水蒸気を排出する各種のシリンダや各種の真空ポンプとを有したものなどを採用することができる。
循環手段としては、液化手段により生成した水をチャンバーに供給するものであれば任意である。例えば、液化手段とチャンバーとを連通する給水管と、ポンプとからなるものでもよい。
温風吹出し手段としては、例えば、各種のファンなどを採用することができる。
第2のチャンバー内の減圧水の沸騰温度と、第1のチャンバー内の減圧水の沸騰温度との温度差は任意である。例えば、10℃〜80℃、好ましくは30℃〜50℃である。
ここでいう各チャンバー内の水に対する“高温”または“低温”の表記は、常温水の温度(例えば25℃)を基準とする。
第1の水温変更手段としては、例えば、ペルチェ素子、ニクロム線の発熱体などを採用することができる。
第2の水温変更手段としては、例えば、ペルチェ素子などを採用することができる。
得られた水蒸気は、気水分離膜手段により減圧水から分離され、その後、水蒸気排出手段によりチャンバー外へ排出される。こうして外部排出された水蒸気は、その後、液化手段により水分が除去され、乾燥した暖かい気体として温風吹出し手段により室内へ送気される。一方、液化された水は、循環手段によりチャンバーに戻される。
このように、暖房装置用の熱媒体として減圧水を採用したため、暖房装置において、オゾン層の破壊や地球温暖化を招く特定フロン、代替フロンを不使用にすることができる。また、熱媒体である減圧水の減圧沸騰により発生した水蒸気を液化し、それをチャンバーに戻して循環させ、減圧水用の水として再使用することができる。これにより、減圧沸騰によって減少した減圧水を補給することができる。
その後、ここで生じた水蒸気は、第2の気水分離膜手段により減圧水から分離され、さらに第2の水蒸気排出手段により第2のチャンバーの外へと排出される。こうして排出された水蒸気は、第2の液化手段により水分が除去され、その後、温風吹出し手段からの暖かい気体より低温の乾燥した気体として、冷風吹出し手段により室内へ吹き出される。一方、第2の液化手段によって液化された水は、第2の水供給手段により第1のチャンバーに供給される。
その後、再度、室内を暖房する際には、冷風吹出し手段を停止し、上述した暖房時の作動を行えばよい。
また、第1の液化手段により水蒸気を液化した水を第2のチャンバーに供給するとともに、第2の液化手段により水蒸気を液化した水を第1のチャンバーに供給して循環させることにより、液化した水を減圧水用の水として再使用することができる。これにより、減圧沸騰によって減少した減圧水を補給することができる。
この暖房装置10は、水が注入されたチャンバー11と、チャンバー11内の水を減圧する真空ポンプ(減圧手段)12と、チャンバー11内の水を加熱する発熱体(加熱手段)13と、チャンバー11に設けられて、真空ポンプ12による減圧および発熱体13による加熱により、チャンバー11内の水を減圧沸騰させて得た水蒸気を、チャンバー11内の減圧水から分離する水蒸気透過性隔膜14(気水分離膜手段)14と、チャンバー11に設けられて、水蒸気透過性隔膜14により分離された水蒸気をチャンバー11から排出する水蒸気排出手段15と、水蒸気排出手段15から排出された水蒸気を液化する液化手段16と、液化手段16により液化された水を、チャンバー11に供給する循環手段17と、水蒸気排出手段15から排出された水蒸気を、乾燥した暖かい気体として室内へ吹き出す温風ファン(温風吹出し手段)18とを備えている。
チャンバー11は、六面が矩形状の縦長な(上下方向に長い)カセット式の角箱である。チャンバー11の下板には、ニクロム線からなる発熱体13が取り付けられている。なお、発熱体13に代えて、ペルチェ素子を採用してもよい。
チャンバー11の内部空間には、水が注入されている。また、チャンバー11の右側板の上端部には、真空ポンプ12の下部から延びた減圧管19が連結されている。ここでの真空ポンプ12の減圧レベルは、チャンバー11内の水の沸点が60℃となる198.3hPaである。発熱体13と真空ポンプ12とには、電源20から電気が供給される。ここでの電源20は家庭用の一般電源20であるが、バッテリーでもよい。チャンバー11の左側板には、その上部の内面にチャンバー11内の水の温度を測定する水温センサ21が設けられている。水温センサ21からの水温信号は、暖房装置10の全体を制御するCPUを内蔵した図示しない暖房制御部に送られる。
カセット式のチャンバー11の上板には、水蒸気透過性隔膜14を被うように水蒸気排出手段15が、気密性を保持した状態で着脱自在に設けられている。
水蒸気排出手段15は、水蒸気透過性隔膜14を被う下板24bの右側領域に多数の水蒸気通気孔23が形成されて、右側板に排気口24aが形成された横長な水蒸気回収用のケーシング24と、ケーシング24の内部空間である水蒸気回収室25の左側領域に収納されて、右端面が開口した横長なシリンダ26と、シリンダ26に収納されたピストン27と、ピストン27をシリンダ26内で往復移動させる図示しないエアシリンダと、各水蒸気通気孔23を上方から開閉自在に塞ぐ蓋板28と、蓋板28を下板24bの上面に沿ってスライドさせる図示しない蓋板駆動部とを有している。ここでは、蓋板駆動部としてソレノイドを採用しているものの、例えばエアシリンダなどでもよい。排気口24aには、弁体が上下動する排気弁29が基端開口に設けられて、先端開口が室内に配された排気管30が連結されている。排気管30の基端部にも真空ポンプ12が連結されている。したがって、真空ポンプ12を作動させることで、チャンバー11とケーシング24との各内部空間を減圧することが可能である。
液化手段16は、排気管30と、循環管31のうち、右側の垂直な管部分との連結部aに設けられている。この液化手段16は、連結部aと屋外とを連通して、水蒸気との熱交換(冷却)を行うための空気(外気10℃)を連結部aに取り込む垂直な空気取り込み管34と、排気管30の連結部aより先端側を塞ぐように設けられて、空気との熱交換で液化した水は通さないが温かい空気は通すゴアテックスからなる温風透過性隔膜35とを有している。なお、高い水分量の温風を室内に吹き出し、この室内を加湿するように、温風透過性隔膜35を排気管30に着脱自在に設けてもよい。これにより、専用の加湿器が不要となる。
温風ファン18は電動ファンで、排気管30の室内配置される先端部に設けられている。
図1に示すように、室内の暖房時には、まず蓋板28により水蒸気通気孔23を閉じるとともに、排気弁29により排気口24aを開けて真空ポンプ12を作動し、水蒸気回収室25を減圧状態とする。
その後、排気弁29により排気口24aを閉じる。この状態で、発熱体13に通電してこれを加熱し、チャンバー11内の水を60℃まで加熱する。なお、真空ポンプ12によるチャンバー12内の減圧と発熱体44による水の加熱とは、順序を反対にしてもよい。水温は、常時、水温センサ21から暖房制御部へ送られ、これに基づき、発熱体13がフィードバック制御されて60℃の水温が保たれる。一方、真空ポンプ12を作動してチャンバー11内を減圧する。これにより、チャンバー11内の水が減圧水となる。チャンバー11の内圧が198.3hPaに到達した時、60℃の減圧水が沸点に達し、水蒸気が発生する。
発生した水蒸気は、蓋板駆動部を駆動して蓋板28を開くことで、減圧水を透過せず、水蒸気のみが水蒸気透過性隔膜14を通して、下板の各水蒸気通気孔23から水蒸気回収室25に流れ込む。次に、蓋板駆動部を駆動して蓋板28を閉じることで、水蒸気透過性隔膜14を透過した水蒸気のケーシング24への流入が阻止される。これにより、チャンバー11の減圧水が注入された空間の減圧維持が図れる。
一方、排気管30と循環管31との連結部aにおいて、外気(10℃)との熱交換で水分が除去された水蒸気は、乾いた暖かい空気(約30℃)となって、温風ファン18の負圧力により温風透過性隔膜35を通過し、排気管30の先端開口22から室内に吹き出される。これにより、室内の温度が高まる。
図2に示すように、実施例2の冷暖房装置10Aの主な構造上の特徴は、減圧水の循環路の途中に、減圧水循環型の暖房装置40と、減圧水循環型の冷房装置41とを離間配置した点である。
暖房装置40は、水が注入された第1のチャンバー42と、第1のチャンバー42内の水を減圧する第1の真空ポンプ(減圧手段)43と、第1のチャンバー42内の水を加熱する発熱体(第1の水温変更手段)44および第1のペルチェ素子(第1の水温変更手段)45と、第1のチャンバー42に設けられて、第1の真空ポンプ43による減圧、および、発熱体44または第1のペルチェ素子45による加熱によって、第1のチャンバー42内の水を減圧状態で沸騰させて発生した水蒸気を、第1のチャンバー42内の減圧した水から分離する第1の水蒸気透過性隔膜(第1の気水分離膜手段)46と、第1の水蒸気透過性隔膜46により分離された水蒸気を、第1のチャンバー42から排出する第1の水蒸気排出手段47と、第1の水蒸気排出手段47により排出された水蒸気を液化する第1の液化手段48と、第1の水蒸気排出手段47から排出された水蒸気を、乾燥した暖かい気体として温風乾燥室へ吹き出す温風ファン(温風吹出し手段)49とを備えている。
第1のペルチェ素子45は、電源52から直流電流を流すことで、吸熱側金属の温度を下げる一方、放熱側金属の温度が高まる熱電素子である(第2のペルチェ素子も同じ)。第1のペルチェ素子45は、Te−Sb−Se系のN型熱電半導体と、Te−Sb−Bi系のP型熱電半導体とを積層した矩形状の金属板である。第1のペルチェ素子45は、その上面全体が第1のチャンバー42の下板の下面に密着している。暖房装置40では、第1のペルチェ素子45の上面が放熱面、その下面が吸熱面となる。
第1の液化手段48は、第1の排気管60の先部と後述する第1の給水管75との連結部bに設けられている。この第1の液化手段48は、連結部bに空気を取り込む第1の空気取り込み管62と、第1の排気管60の連結部bより先端側を塞ぐゴアテックスからなる温風透過性隔膜63とを有している。
温風ファン49は電動ファンで、温風乾燥室に配置される第1の排気管60の先端部に設けられている。
冷房装置41は、第1の液化手段48により液化された水が供給される第2のチャンバー64と、第1の液化手段48により液化された水を第2のチャンバー64に供給する第1の水供給手段65と、第2のチャンバー64内の水を減圧する第2の真空ポンプ(第2の減圧手段)66と、第2のチャンバー64内の水の温度を変化(ここでは低温化)させる第2のペルチェ素子(第2の水温変更手段)45Aと、第2のチャンバー64に設けられて、第2の真空ポンプ66による減圧と、第2のペルチェ素子45の吸熱作用により冷やされた第2のチャンバー64内の水(常温25℃)を20℃で減圧沸騰させて発生した水蒸気を、第2のチャンバー64内の減圧水から分離する第2の水蒸気透過性隔膜(第2の気水分離膜手段)67と、第2の水蒸気透過性隔膜67により分離された水蒸気を、第2のチャンバー64から排出する第2の水蒸気排出手段68と、第2の水蒸気排出手段68により排出された水蒸気を液化する第2の液化手段69と、第2の液化手段69により液化された水を第1のチャンバー42に供給する第2の水供給手段70と、第2の水蒸気排出手段68から排出された水蒸気を、暖かい気体より低温の乾燥した気体として冷風乾燥室へ吹き出す冷風ファン(冷風吹出し手段)71とを備えている。
第1の水供給手段65は、第1の排気管60の先部と第2のチャンバー64の左側板の上部とを連通する全体視してL字状に配管された第1の給水管75と、第1の給水管75の垂直な管部分の下端部に設けられて、第1の液化手段48により液化された水を溜める第1の水タンク76と、第1の給水管75の水平な管部分の長さ方向の中間部に設けられた第1の給水ポンプ77とを有している。
第2の排気口78aには、弁体が上下動する第2の排気弁88が基端開口に設けられて、先端開口が冷風乾燥室に配された第2の排気管89が連結されている。第2の排気管89の途中部にも第2の真空ポンプ66が連結されている。したがって、第2の真空ポンプ66を作動させることで、第2のチャンバー64と第2のケーシング78との各内部空間を減圧することが可能となる。
第2の液化手段69は、第2の排気管89の先部と第2の給水管91との連結部cに設けられている。具体的には、この連結部cに空気を取り込む第2の空気取り込み管92と、第2の排気管89の連結部cより先端側を塞ぐゴアテックスからなる冷風透過性隔膜93とを有している。
第2の水供給手段70は、第2の排気管89の先部と第1のチャンバー42の左側板の上部とを連通する全体視して上向きコの字状に配管された前記第2の給水管91と、第2の給水管91の右側の垂直な管部分の長さ方向の中間部に設けられて、第2の液化手段69により液化された水を溜める第2の水タンク94と、第2の給水管91の水平な管部分の長さ方向の中間部に設けられた第2の給水ポンプ95とを有している。
冷風ファン71は電動ファンで、第2の排気管89の冷風乾燥室に配置される先端部に設けられている。
図2に示すように、冷暖房装置10Aの運転時には、あらかじめ第1の水蒸気回収室55と第2の水蒸気回収室80とを減圧状態とする。
具体的には、暖房装置40において、第1の蓋板駆動部を駆動して第1の蓋板58により第1の水蒸気通気孔54を閉じるとともに、第1の排気弁59により第1の排気口53aを開け、第1の真空ポンプ43を作動して、第1の水蒸気回収室55を減圧状態とした後、排気弁59により排気口53aを閉じる。一方、冷房装置41では、第2の蓋板駆動部を駆動して第2の蓋板87により第2の水蒸気通気孔79を閉じる。また、仕切り用蓋板駆動部を駆動して仕切り用蓋板87を開けて、第2の排気弁88により第2の排気口78aを開けるとともに、第2の真空ポンプ66を作動して、第2の水蒸気回収室80を減圧状態とした後、第2の排気弁88により第2の排気口78aを閉じる。
一方、各真空ポンプ43,66を作動して、各チャンバー42,64内を減圧する。これにより、各チャンバー42,64の水が、各設定温度で減圧水となる。すなわち、第1のチャンバー42の内圧が198.3hPaに到達した時、60℃の減圧水が沸点に達して水蒸気が発生する。また、第2のチャンバー64の内圧が23.0hPaに到達した時、20℃の減圧水が沸点に達して水蒸気が発生する。なお、各真空ポンプ42,64による各チャンバー42,64の減圧と、各ペルチェ素子45,45Aへの通電による暖房用の水の加熱や冷房用の水の冷却とは、実施する順番を反対にして、減圧後、水温を変更してもよい。
一方、第2のチャンバー64で発生した水蒸気は、第2の蓋板駆動部を駆動して第2の蓋板86を開くことで、第2の水蒸気透過性隔膜67を通過し、下板78bの各第2の水蒸気通気孔79から第2の水蒸気回収室80の下側水蒸気回収室80Aに流れ込む。その後、仕切り板83の各水蒸気通気孔82を通って上側水蒸気回収室80Bに流入する。次に、第2の蓋板駆動部を駆動して第2の蓋板86を閉じることで、第2の水蒸気透過性隔膜67を透過した水蒸気の下側水蒸気回収室80Aへの流入が阻止される。これにより、第2のチャンバー64の減圧水が注入された空間の減圧維持が図れる。
その後、連結部b付近の水滴においては、第1の給水管75の垂直な管部分の内面を伝って落下し、第1の水タンク76に溜まる一方、連結部c付近の水滴においては、第2の給水管91の垂直な管部分の内面を伝って落下し、第2の水タンク94に溜まる。このとき、水滴の第1の排気管60の先端部への流入は、温風透過性隔膜63によって阻止される。また、水滴の第2の排気管89の先端部への流入は、冷風透過性隔膜93によって阻止される。
一方、連結部bにおいて、外気との熱交換により水分が除去された水蒸気は、乾いた暖かい空気(30℃の温風)となって、温風ファン49の負圧力により温風透過性隔膜63を通過し、第1の排気管60の先端開口から温風乾燥室に吹き出され、温風乾燥に適した食品(野菜、果物など)を乾燥させる。また、連結部cにおいて、外気との熱交換により水分が除去された水蒸気は、暖房時の温風より低温の乾いた空気(23℃)となって、冷風ファン71の負圧力により冷風透過性隔膜93を通過し、第2の排気管89の先端開口から冷風乾燥室に吹き出され、冷風乾燥に適した食品(麺、水産物など)を乾燥させる。
また、冷暖房装置10Aでは、このように何れも乾燥した温風と冷風とを同時に発生させることができる。
さらにまた、冷房装置10Aにおいて、上下2層式の水蒸気回収室80A,80Bを採用したため、第2チャンバー64内の減圧状態を維持しながら、第2チャンバー64内で発生した水蒸気の排出時期、排出量などの排出管理を行うことができる。しかも、2層式としたことで、多量の水蒸気が水蒸気透過性隔膜67を通過しても、その水蒸気量に対処することができる。なお、水蒸気の排出を連続的に行いたい場合には、各蓋板86,87をそれぞれ開くとともに、排気弁88を開いて、水蒸気透過性隔膜67を透過した水蒸気を、各水蒸気回収室80A,80Bを通して、直接、排出する。
この例は、暖房装置40と冷房装置41とを所定時間ずつ間欠運転する方式のものである。
まず、第2のペルチェ素子45Aに通電し、冷房装置41のみを通常運転する。これにより、第2のペルチェ素子45Aの上面が吸熱面となり、第2のチャンバー64内の水が20℃まで冷却され、上述したように第2の真空ポンプ66の作動により、低温水の減圧沸騰が生じる。
一方、この冷房運転時、第2のペルチェ素子45Aの下面は放熱面となって高温化する。その熱は、熱伝導板Aから不通状態の第1のペルチェ素子45を通って第1のチャンバー42に伝達される。これにより、暖房用の水が予熱される。なお、通電されていない第1のペルチェ素子45は、単なる伝熱用の部材となる。
一方、この暖房運転時、第1のペルチェ素子45の下面は吸熱面となって低温化する。その冷気は、熱伝導板A、不通状態の第2のペルチェ素子45Aを通って第2のチャンバー64に伝達される。これにより、冷房装置41の運転停止による冷房用の水の温度上昇速度を遅らせることができる。なお、通電されていない第2のペルチェ素子45Aは、単なる伝熱用の部材となる。
以下、同じようにして、冷房装置41への運転の切り換え、その後の暖房装置40への運転の切り換えを順次繰り返すことで、間欠運転ながら省電力で、冷風乾燥室への冷風供給と、温風乾燥室への温風供給とを行うことができる。
その他の構成、作用および効果は、実施例1とほぼ同じであるため、説明を省略する。
図3に示すように、第3実施例の減圧水循環型冷凍冷蔵装置(以下、冷凍冷蔵装置)10Bの特徴は、第1の実施例のように水の減圧をチャンバー11で行うのではなく、循環管31の上流部に設けた専用の減圧タンク100で行い、加熱手段として発熱体13とペルチェ素子101とを採用し、さらにペルチェ素子101の吸熱側金属から放散される冷気により、被冷凍物の冷凍または被冷蔵物の冷蔵を行う点である。
発熱体13とペルチェ素子101とは、チャンバー11の下板の裏面に併設されている。これらの下面には、冷気を放散させるアルミニウム製の伝熱板102が密着されている。
ケーシング24の排気口24aには、排気管103の基端側の開口が連通されている。排気管103は、水平方向に延びる長尺な上段の管部分と、短尺で垂直な管部分と、水平方向に延びる短尺な下段の管部分とからなる段差状に折れ曲がったパイプである。
排気管103のうち、垂直な管部分と水平な下段の管部分との連結部分には、水蒸気を液化するための液化タンク(液化手段)104が設けられている。液化タンク104では、垂直な管部分の下端開口から吹き出した水蒸気がタンク内面と接触して冷やされ、凝縮した水分が水滴となってこのタンク内面を伝い落ち、その底部に溜まる。液化タンク104に溜まった水の温度は、20℃〜30℃である。また、排気管103の下段の管部分の基端部付近には、水滴は通さないが空気(排気)は通す排気透過性隔膜105が設けられている。
まず、減圧タンク100において、20℃〜30℃の水を、冷却用熱交換器108との熱交換により10℃まで冷却するとともに、真空ポンプ12により減圧タンク100内を、水の沸点が20℃となる23.0hPaまで減圧する。得られた10℃の減圧水は、水循環ポンプ109によりチャンバー11に圧送される。
チャンバー11では、ペルチェ素子101の上面を放熱面とするように電源20から電気が流れ、減圧水が加熱される。水温が20℃に達した時、減圧水が沸騰して水蒸気が発生する。この減圧水の加熱中、ペルチェ素子101の下面が吸熱面となる。これにより、伝熱板102を介して、ペルチェ素子101の吸熱側金属から発散される冷気により、被冷凍物の冷凍または被冷蔵物の冷蔵が行われる。
液化タンク104に所定量の水が溜まったとき、開閉弁110を開き、その水を減圧タンク100に流下する。流下後は開閉弁110を再び閉め、上述した減圧タンク100内での水の減圧および水の低温化の各処理を施し、その後、水循環ポンプ106によるチャンバー11への減圧水のポンプ圧送などの上述した一連の工程を繰り返す。
なお、チャンバー11内の減圧水の当初の加熱は、ペルチェ素子に代えて発熱体13により行ってもよい。
その他の構成、作用および効果は、実施例1とほぼ同じであるため、説明を省略する。
10A 減圧水循環型冷暖房装置、
11 チャンバー、
12 真空ポンプ(減圧手段)、
13 熱媒体(加熱手段)、
14 水蒸気透過性隔膜(気水分離膜手段)、
15 水蒸気排出手段、
16 液化手段、
17 循環手段、
18,49 温風ファン(温風吹出し手段)、
42 第1のチャンバー、
43 第1の真空ポンプ(第1の減圧手段)、
44 熱媒体(第1の水温変更手段)、
45 第1のペルチェ素子(第1の水温変更手段)、
45A 第2のペルチェ素子(第2の水温変更手段)、
46 第1の水蒸気透過性隔膜(第1の気水分離膜手段)、
47 第1の水蒸気排出手段、
48 第1の液化手段、
64 第2のチャンバー、
65 第1の水供給手段、
66 第2の真空ポンプ(第2の減圧手段)、
67 第2の水蒸気透過性隔膜(第2の気水分離膜手段)、
68 第2の水蒸気排出手段、
69 第2の液化手段、
70 第2の水供給手段、
71 冷風ファン(冷風吹出し手段)、
101 ペルチェ素子(加熱手段)、
104 液化タンク(液化手段)。
Claims (2)
- 減圧した水を循環させて、室内の温度を高める温風を発生させる減圧水循環型暖房装置であって、
水が注入されたチャンバーと、
該チャンバー内の水を減圧する減圧手段と、
前記チャンバー内の水を加熱する加熱手段と、
前記チャンバーに設けられて、前記減圧手段による減圧および前記加熱手段による加熱によって、前記チャンバー内の水を減圧状態で沸騰させて発生した水蒸気を、前記チャンバー内の減圧した水から分離する気水分離膜手段と、
前記チャンバーに設けられて、前記気水分離膜手段により分離された水蒸気を前記チャンバーから排出する水蒸気排出手段と、
該水蒸気排出手段から排出された水蒸気を液化する液化手段と、
該液化手段により液化された水を、前記チャンバーに供給する循環手段と、
前記水蒸気排出手段から排出された水蒸気を、乾燥した暖かい気体として前記室内へ吹き出す温風吹出し手段とを備えた減圧水循環型暖房装置。 - 減圧した水を循環させて、室内の温度を調節する温風または冷風を発生させる減圧水循環型冷暖房装置であって、
水が注入された第1のチャンバーと、
該第1のチャンバー内の水を減圧する第1の減圧手段と、
前記第1のチャンバー内の水の温度を変更する第1の水温変更手段と、
前記第1のチャンバーに設けられて、前記第1の減圧手段による減圧および前記第1の水温変更手段による加熱によって、前記第1のチャンバー内の水を高温の減圧状態で沸騰させて発生した水蒸気を、前記第1のチャンバー内の減圧した水から分離する第1の気水分離膜手段と、
該第1の気水分離膜手段により分離された水蒸気を、前記第1のチャンバーから排出する第1の水蒸気排出手段と、
該第1の水蒸気排出手段により排出された水蒸気を液化する第1の液化手段と、
前記第1の水蒸気排出手段から排出された水蒸気を、乾燥した暖かい気体として前記室内へ吹き出す温風吹出し手段と、
前記第1の液化手段により液化された水が供給される第2のチャンバーと、
前記第1の液化手段により液化された水を前記第2のチャンバーに供給する第1の水供給手段と、
前記第2のチャンバー内の水を減圧する第2の減圧手段と、
前記第2のチャンバー内の水の温度を変更する第2の水温変更手段と、
前記第2のチャンバーに設けられて、前記第2の減圧手段による減圧および前記第2の水温変更手段による冷却によって、前記第2のチャンバー内の水を低温の減圧状態で沸騰させて発生した水蒸気を、前記第2のチャンバー内の減圧した水から分離する第2の気水分離膜手段と、
該第2の気水分離膜手段により分離された水蒸気を、前記第2のチャンバーから排出する第2の水蒸気排出手段と、
該第2の水蒸気排出手段により排出された水蒸気を液化する第2の液化手段と、
該第2の液化手段により液化された水を前記第1のチャンバーに供給する第2の水供給手段と、
前記第2の水蒸気排出手段から排出された水蒸気を、前記暖かい気体より低温の乾燥した気体として室内へ吹き出す冷風吹出し手段とを備え、
前記第2のチャンバー内の減圧した水が沸騰する温度を、前記第1のチャンバー内の減圧した水が沸騰する温度より低く設定した減圧水循環型冷暖房装置。
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CN114505996A (zh) * | 2022-02-12 | 2022-05-17 | 高文强 | 一种水溶性聚乙烯薄膜热定型设备 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109812901A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-28 | 陈国锋 | 一种利用高低压转换的空调温度调控机组 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3584193A (en) * | 1968-04-25 | 1971-06-08 | Hans Badertscher | Water vaporizers |
JPS6079633U (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-03 | ピーエス工業株式会社 | 蒸気スプレ−加湿器 |
JP2001074336A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Daikin Ind Ltd | ヒートポンプ |
JP2001141269A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Showa Mfg Co Ltd | 間接蒸気式加湿器 |
JP2009085044A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Ltd | 圧縮機およびヒートポンプシステム |
JP2010096395A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Toshiba Carrier Corp | 空気調和機 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3584193A (en) * | 1968-04-25 | 1971-06-08 | Hans Badertscher | Water vaporizers |
JPS6079633U (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-03 | ピーエス工業株式会社 | 蒸気スプレ−加湿器 |
JP2001074336A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Daikin Ind Ltd | ヒートポンプ |
JP2001141269A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Showa Mfg Co Ltd | 間接蒸気式加湿器 |
JP2009085044A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi Ltd | 圧縮機およびヒートポンプシステム |
JP2010096395A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Toshiba Carrier Corp | 空気調和機 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109974250A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-05 | 广东美的暖通设备有限公司 | 加湿器的控制方法及空调系统 |
CN114505996A (zh) * | 2022-02-12 | 2022-05-17 | 高文强 | 一种水溶性聚乙烯薄膜热定型设备 |
CN114505996B (zh) * | 2022-02-12 | 2023-09-19 | 汕头市精塑包装材料有限公司 | 一种水溶性聚乙烯醇薄膜热定型设备 |
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