JP6219184B2

JP6219184B2 - 空気調和機の暖房補助装置

Info

Publication number: JP6219184B2
Application number: JP2014015683A
Authority: JP
Inventors: 嘉浩小見山
Original assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015141004A

Description

本発明に係る実施形態は、空気調和機の暖房補助装置に関する。

放射冷却による冷熱または太陽熱による温熱を蓄熱するスカイラジエターと、スカイラジエターで蓄熱した熱を利用するための熱交換器と、スカイラジエターの蓄熱を熱交換器へ搬送する熱搬送媒体と、スカイラジエターよりも下方に位置してスカイラジエターにより熱が蓄熱された蓄熱材を一時的に貯留して保存する保存手段と、保存手段から熱交換器を通過した蓄熱材をスカイラジエターへ供給する前で一時的に溜めておく貯留タンクと、を備える空気調和機の補助装置が知られている。

特開２００７−１２７２９０号公報

従来の空気調和機の補助装置は、例えば、スカイラジエターの前後に熱搬送媒体を一時的に貯留する保存手段や貯留タンクを備えて設置される、極めて大規模な補助装置である。

このような大規模な補助装置は、例えば都市部の一般家庭に既設の空気調和機へ容易に適用できない。

そこで、本発明は、簡潔な構成で既設の空気調和機へ簡易に適用可能な空気調和機の暖房補助装置を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る空気調和機の暖房補助装置は、室外機を備える空気調和機の暖房運転を補助する暖房補助装置において、太陽熱または高熱源の熱で液状の熱媒体を加熱する加熱部と、前記室外機の室外熱交換器に吸い込まれる空気流の上流側に着脱自在に設けられ、かつ前記空気流に沿って並ぶ複数の板体を有して加熱された前記熱媒体の運搬する熱を蓄熱する蓄熱部と、前記加熱部と前記蓄熱部との間で前記熱媒体を流通させる可撓な配管と、前記配管に設けられて前記熱媒体を循環させるポンプと、前記太陽熱の日射量および高熱源の温度の少なくともいずれかを検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて前記ポンプを運転して前記加熱部で加熱された前記熱媒体を前記蓄熱部へ導く制御部と、を備えている。

本発明の実施形態に係る空気調和機および暖房補助装置を示すブロック図。本発明の実施形態に係る暖房補助装置を示す外観斜視図。本発明の実施形態に係る暖房補助装置の設置態様の一例を示す外観斜視図。本発明の実施形態に係る暖房補助装置の設置態様の他の例を示す外観斜視図。

本発明に係る空気調和機の暖房補助装置の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機および暖房補助装置を示すブロック図である。

図２は、本発明の実施形態に係る暖房補助装置を示す外観斜視図である。

図３は、本発明の実施形態に係る暖房補助装置の設置態様の一例を示す外観斜視図である。

図１から図３に示すように、本実施形態に係る暖房補助装置１は、空気調和機５の室外機６に吸い込まれる外気を温めて、空気調和機５の除霜運転の回避や空気調和機５の暖房運転の効率向上を図る。

ここで先ず、本実施形態に係る空気調和機５は、室内機７と、室外機６と、を備える。

室内機７は、室内ファン１１と、室内ファン用モータ１２と、室内熱交換器１３と、室内温度センサ１５と、室内ファン駆動部１７と、ＥＥＰＲＯＭ２１と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ２３と、室内制御部２５と、を備えている。

室外機６は、圧縮機３１と、四方弁３２と、室外熱交換器３３と、膨張弁３５と、室外ファン３６と、室外制御部３７と、を備えている。

冷房時には、図１中に実線矢印で示すように、圧縮機３１から吐出される冷媒は、四方弁３２を経て室外熱交換器３３へ案内される。室外熱交換器３３から流出する冷媒は、膨張弁３５、室内熱交換器１３を通って、再び四方弁３２を経て圧縮機３１へ吸い込まれる。この冷媒の実線矢印の流路（以下、単に「冷房流路」という。）によって、室外熱交換器３３が凝縮器、室内熱交換器１３が蒸発器として機能する。

一方、暖房時には、図１中に破線矢印で示すように、圧縮機３１から吐出される冷媒は、四方弁３２を経て室内熱交換器１３へ案内される。室内熱交換器１３から流出する冷媒は、膨張弁３５、室外熱交換器３３を通って、再び四方弁３２を経て圧縮機３１へ吸い込まれる。この冷媒の破線矢印の流路（以下、単に「暖房流路」という。）によって、室内熱交換器１３が凝縮器、室外熱交換器３３が蒸発器として機能する。

室外ファン３６は、室外熱交換器３３の下流側に配置されている。室外ファン３６は、運転によって室外熱交換器３３側から室外の空気を室外機６内に吸い込んで、室外熱交換器３３で熱交換後の空気を室外機６外へ吹き出す。

室内ファン１１は、室内熱交換器１３の下流側に配置され、室内ファン用モータ１２の運転によって被空調室内の空気を室内機７内に吸い込んで、室内熱交換器１３で熱交換後の空気を被空調室内に吹き出す。

室内温度センサ１５は、室内熱交換器１３の吸い込み側に設けられて、室内機７に吸い込まれる空気の温度を検知する。室内制御部２５は、室内温度センサ１５の検知結果を読み取る。

室内ファン駆動部１７は、室内制御部２５からの運転信号に従って室内ファン用モータ１２を駆動させる。室内ファン用モータ１２の駆動により室内ファン１１が回転して送風を行う。

ＲＯＭ２２は、書き換え不可能な記憶媒体であって、制御プログラムを記憶している。ＥＥＰＲＯＭ２１は、書き換え可能な記憶媒体であって、運転条件を記憶している。ＲＡＭ２３は、各種情報を一時的に記憶する。

室内制御部２５は、リモコン（図示省略）の操作を読み取り運転条件の設定を受け付け、室外制御部３７と協働して、設定された運転条件に応じる空調運転を実行する。室外制御部３７と室内制御部２５とは、信号線３９によって相互に接続されている。

次いで、暖房補助装置１について説明する。

暖房補助装置１は、太陽熱または高熱源の熱で液状の熱媒体（図示省略）を加熱する加熱部４１と、加熱された熱媒体の運搬する熱を蓄熱する蓄熱部４２と、加熱部４１と蓄熱部４２との間で熱媒体を流通させる可撓な配管４３と、配管４３に設けられて熱媒体を循環させるポンプ４５と、太陽熱の日射量および高熱源の温度の少なくともいずれかを検知するセンサ４６と、センサ４６の検知結果に基づいてポンプ４５を運転して加熱部４１で加熱された熱媒体を蓄熱部４２へ導く補助装置制御部４７と、を備えている。

加熱部４１は、日射や高熱源から熱を受けることが可能な箇所に配置されている。一例として、空気調和機５の室外機６が日当たりの良好な場所に設置されている場合には、加熱部４１は、図３のように室外機６の上に設けられる。

蓄熱部４２は、室外機６の室外熱交換器３３に吸い込まれる空気流の上流側に着脱自在に設けられて、空気流に沿って並ぶ複数の板体４８を有している。板体４８は、平板形状であっても良いし、例えば波板形状のように同じ投影面積の平板に比べて空気流に曝される表面積をより大きく確保できる形状であっても良い。板体４８は、室外機６に吸い込まれる空気流に沿って並べられているため、室外機６に吸い込まれる空気流を整流して、抵抗を抑制する。

また、蓄熱部４２は、潜熱蓄熱材（図示省略）と、空気調和機５の暖房運転時に潜熱蓄熱材に衝撃荷重を負荷する負荷装置５１と、を備えている。潜熱蓄熱材は、板体４８の内部に充填されていたり、板体４８の外表面に貼付される袋体に充填されたりしている。潜熱蓄熱材は、融点（凝固点）以下の温度になっても凝固せずに液体のままでほぼ安定的に存在する過冷却の状態になる。蓄熱部４２は、過冷却な状態の潜熱蓄熱材の液中に衝撃、振動、摩擦などのエネルギーを負荷装置５１から加えて結晶の種を生成し、凝固熱を放出しながら固まる潜熱蓄熱材の熱を利用して室外機６の室外熱交換器３３に吸い込まれる空気流を加熱する。

配管４３は、例えばゴムホースであり、可撓性を有している。この可撓な配管４３は、加熱部４１と蓄熱部４２との相対的な配置関係の柔軟性を確保し、例えば、日射量や高熱源の場所などに応じて設置場所の柔軟性を必要とする加熱部４１と、室外機６の室外熱交換器３３に吸い込まれる空気の上流に配置されるため設置場所が固定的になる蓄熱部４２と、の間で熱媒体を確実に循環させる。

センサ４６は、加熱部４１への日射量を測定する日射センサ、加熱部４１周囲の雰囲気温度を測定する温度センサ、加熱部４１と蓄熱部４２との差温を測定する温度センサ対などから選ばれる。

補助装置制御部４７は、センサ４６の出力、すなわち加熱部４１への日射の有無、加熱部４１周囲の雰囲気温度、加熱部４１と蓄熱部４２との差温の少なくともいずれかに基づいてポンプ４５の駆動を制御し、加熱部４１で加熱された熱媒体を流通させて蓄熱部４２に蓄熱させる。

ポンプ４５および補助装置制御部４７は、配線用差込接続器Ｅ（所謂コンセント）から電力を得る。なお、ポンプ４５および補助装置制御部４７の電源には、配線用差込接続器Ｅ以外にも太陽電池６１、風力発電機６２などの再生エネルギーを利用する電源を適用できる。

熱媒体は、例えば不凍液である。

図４は、本発明の実施形態に係る暖房補助装置の設置態様の他の例を示す外観斜視図である。

図４に示すように、本実施形態に係る暖房補助装置１は、室外機６の室外熱交換器３３に吸い込まれる空気の上流に蓄熱部４２を配置する一方、日射量や高熱源の場所に応じて建物Ｂの屋根の上や屋上、建物Ｂの壁に加熱部４１を配置することもできる。

可撓な配管４３は、加熱部４１と蓄熱部４２との相対的な配置関係の柔軟性を高めている。

室外機６が建物Ｂや周囲の構造物によって日陰になる場所に配置されている場合には、図３のように加熱部４１を室外機６の上に配置してしまうと熱媒体を十分に加熱することが難しくなり、蓄熱部４２に熱を蓄積することができず、ひいては暖房補助装置１による空気調和機５の暖房運転補助が不十分になる。

そこで、暖房補助装置１は、日射量や高熱源の場所に応じて建物Ｂの屋根の上や屋上、建物Ｂの壁面に適宜に配置可能な加熱部４１を備えている。

このように、本実施形態に係る空気調和機５の暖房補助装置１は、太陽熱または高熱源の熱で熱媒体を加熱する加熱部４１と、室外機６の室外熱交換器３３に吸い込まれる空気流の上流側に着脱自在に設けられ、かつ空気流に沿って並ぶ複数の板体４８を有して加熱された熱媒体の運搬する熱を蓄熱する蓄熱部４２と、可撓な配管４３と、を備えることによって、加熱部４１と蓄熱部４２とを適宜に配置可能であって既設の空気調和機５へ容易に着脱することができる。つまり、暖房補助装置１は、空気調和機５の冷房運転が主になる夏場においては、少なくとも蓄熱部４２を室外機６から容易に取り外しておくことができる。

また、本実施形態に係る空気調和機５の暖房補助装置１は、空気調和機５の暖房運転時に潜熱蓄熱材に衝撃荷重を負荷する負荷装置５１を備えることによって、蓄熱した熱を時間の経過によって失うことなく、適切なタイミングで空気調和機５の暖房運転を補助できる。

さらに、本実施形態に係る空気調和機５の暖房補助装置１は、加熱部４１への日射の有無、加熱部４１周囲の雰囲気温度、加熱部４１と蓄熱部４２との差温の少なくともいずれかに基づいてポンプ４５の駆動を制御することによって、蓄熱部４２へ効率的に蓄熱することができる。

また、本実施形態に係る空気調和機５の暖房補助装置１は、ポンプ４５および補助装置制御部４７の電源に、太陽電池や風力発電機などの再生エネルギーを利用することによって、空気調和機５の暖房運転の補助による省電力化に加えて、暖房補助装置１で消費する電力も抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る空気調和機５の暖房補助装置１は、熱媒体として不凍液を使用することによって、外気が摂氏０度以下であっても、加熱部４１への日射や入熱があれば空気調和機５の暖房運転を補助できる。

したがって、本実施形態に暖房補助装置１によれば、簡潔な構成で既設の空気調和機５へ簡易に適用できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１暖房補助装置
５空気調和機
６室外機
７室内機
１１室内ファン
１２室内ファン用モータ
１３室内熱交換器
１５室内温度センサ
１７室内ファン駆動部
２１ＥＥＰＲＯＭ
２２ＲＯＭ
２３ＲＡＭ
２５室内制御部
３１圧縮機
３２四方弁
３３室外熱交換器
３５膨張弁
３６室外ファン
３７室外制御部
３９信号線
４１加熱部
４２蓄熱部
４３配管
４５ポンプ
４６センサ
４７補助装置制御部
４８板体
５１負荷装置
６１太陽電池
６２風力発電機

Claims

室外機を備える空気調和機の暖房運転を補助する暖房補助装置において、
太陽熱または高熱源の熱で液状の熱媒体を加熱する加熱部と、
前記室外機の室外熱交換器に吸い込まれる空気流の上流側に着脱自在に設けられ、かつ前記空気流に沿って並ぶ複数の板体を有して加熱された前記熱媒体の運搬する熱を蓄熱する蓄熱部と、
前記加熱部と前記蓄熱部との間で前記熱媒体を流通させる可撓な配管と、
前記配管に設けられて前記熱媒体を循環させるポンプと、
前記太陽熱の日射量および高熱源の温度の少なくともいずれかを検知するセンサと、
前記センサの検知結果に基づいて前記ポンプを運転して前記加熱部で加熱された前記熱媒体を前記蓄熱部へ導く制御部と、を備える空気調和機の暖房補助装置。
前記蓄熱部は、潜熱蓄熱材と、前記空気調和機の暖房運転時に前記潜熱蓄熱材に衝撃荷重を負荷する負荷装置と、を備える請求項１に記載の空気調和機の暖房補助装置。
前記制御部は、前記加熱部への日射の有無、前記加熱部周囲の雰囲気温度、前記加熱部と蓄熱部との差温の少なくともいずれかに基づいて前記ポンプの駆動を制御して前記加熱部で加熱された熱媒体を流通させて蓄熱部に蓄熱させる請求項１または２に記載の空気調和機の暖房補助装置。
前記ポンプおよび前記制御部の電源は、太陽電池、風力発電機などの再生エネルギーである請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機の暖房補助装置。
前記熱媒体は、不凍液である請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機の暖房補助装置。