JPH0347172Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はヒートポンプに係り、更に詳しくは冷
暖房、給湯装置として用いられるヒートポンプの
改良に関する。

〔従来の技術〕

屋外の空気を熱源として利用するヒートポンプ
は、安全性が高く電気ヒータに比べて効率が良い
為広く普及されている。しかしながら、肝心の屋
外の気温の低い早朝の暖房の立ち上がり時等に暖
房能力が不足することが多いものであつた。そこ
で、能力を向上させる為に第１、第２図に示され
るような装置がすでに提案されている。

即ち第１図に於いて屋外側熱交換器１内には熱
媒体流路２及びこの流路２に並列して設けられた
温水流路３が配置されると共に、フアン４により
温水流路３側から熱媒体流路２側へと送風される
ようになつている。前記温水流路３は太陽熱を熱
源とするいわゆるソーラーシステム等に連結され
ており太陽熱により温められた温水が内部を通過
するようになつている。また、第２図に示される
前記以外の従来例にあつては、屋外側熱交換器５
内の熱媒体流路２は温水流路３内を貫通されてお
り、熱媒体流路２と温水流路３とにより二重管構
造とされている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、これら従来の装置はいずれも屋
外側熱交換器１，５を比較的小型にすることがで
きるという利点を有する反面、次のような欠点を
有している。

第１図に示される従来の屋外側熱交換器１にあ
つては、温水流路３内を流れる温水の熱により送
風フアン４から送られる空気を一旦暖めた後、こ
の暖められた空気にて熱媒体流路２内の熱媒体を
暖めるものであるため暖房効率が必らずしも十分
なものとは言えず、しかも、温水流路３による補
助を特に受ける必要のない通常運転時、即ち温水
流路３による補助的熱交換をオフして空気熱源の
みによる熱交換を行う時には、送風フアン４から
送られる空気が熱媒体流路２に接触する前に温水
流路３に接触して熱を奪われてしまい、却つて暖
房効率が低下してしまうという欠点を有してい
た。

また、第２図に示される従来の屋外側熱交換器
５にあつては、二重管構造とするために構造が複
雑化しやすく、また、液漏れを招来する虞れがあ
るばかりでなく、温水流路３内の温水と熱媒体流
路２内の熱媒体とが管壁を介して熱交換するもの
であるために暖房効率は良好であるが、温水流路
３による補助的熱交換をオフして空気熱源のみに
よる熱交換を行う時、すなわち通常運転時には、
二重管構造のために空気熱源が熱媒体流路２内の
熱媒体に十分伝達されず、したがつて前記屋外側
熱交換器１と同様に暖房効率が低下してしまうと
いう欠点を有していた。

本考案の目的は前述の如き欠点を解消し、常に
高出力、高効率で作動することの可能な空気熱利
用のヒートポンプを提供するにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本考案は、屋外側空気熱利用熱交換器とソーラ
ーシステム等からの温水や排熱利用或いは冷水利
用の屋外側補助熱利用熱交換器とを直接に接続さ
せると共に、２つの四方切換弁を設け、暖房サイ
クル及び冷房サイクルのいずれにあつても熱媒体
が常に屋外側空気熱利用熱交換器から屋外側補助
熱利用熱交換器側へと流れるようにし、屋外側空
気熱利用熱交換器の能力が不足するときは屋外側
補助熱利用熱交換器を補助的に用いるようにして
前記目的を達成しようとするものである。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３，４図には本考案によるヒートポンプの一
実施例が示されており、これらの図に於いて屋外
側空気熱利用熱交換器１１と、外部熱源（温熱源
及び冷熱源を含む）を利用し、液体を介して熱交
換する屋外側補助熱利用熱交換器１２とは、熱媒
体流路１３を介して直列に直接接続されている。
ここにおいて、直接接続とは、間に流路１３以外
の他の機器を介在させないことを意味し、以下同
様である。屋外側空気熱利用熱交換器１１は、送
風フアン１１Ａを有し、送風フアン１１Ａから送
られる屋外空気と熱媒体との間で熱交換がなされ
るようになつている。この屋外側空気熱利用熱交
換器１１は、第３図に示される暖房サイクルにあ
つては蒸発器として働き、第４図に示される冷房
サイクルにあつては凝縮器として働くものであ
る。

また、屋外側補助熱利用熱交換器１２は、ソー
ラーシステム等の太陽熱利用の温水器または排熱
回収装置等の温熱源から供給されて循環される温
水、或いはクーリングタワー、冷蓄熱装置の冷熱
源等から供給循環される冷水等の循環水が流れる
流路１２Ａを有し、流路１２Ａ内の循環水と熱媒
体との間で熱交換がなされるようになつている。
この屋外側補助熱利用熱交換器１２は、前記屋外
側空気熱利用熱交換器１１の能力が不足するとき
のみ、冷暖房運転に応じて必要な冷水或いは温水
等の循環水を流して作動するものであり、通常運
転時、すなわち屋外側空気熱利用熱交換器１１に
て空気熱源のみで熱交換する時には流路１２Ａが
遮断され、あるいは図示しないバイパスにより前
記交換器１２がバイパスされるなどして、屋外側
補助熱利用熱交換器１２は作動されないようにな
つている。

前記屋外側補助熱利用熱交換器１２の屋外側空
気熱利用熱交換器１１が接続されている側とは反
対側には、熱媒体流路１３を介して第１の四方切
換弁１５の第１ポート１５Ａが接続されている。
また、屋外側空気熱利用熱交換器１１の屋外側補
助熱利用熱交換器１２が接続された側とは反対側
は、第１の四方切換弁１５の第３ポート１５Ｃに
接続されている。

第１の四方切換弁１５の第２ポート１５Ｂは、
第２の四方切換弁１６の第１ポート１６Ａに接続
され、また、第１の四方切換弁１５の第４ポート
１５Ｄは、膨張弁１７に接続されている。

膨張弁１７は、屋内側熱交換器１８に直列に直
接接続されている。屋内側熱交換器１８は、第３
図に示される暖房サイクルにあつては凝縮器とし
て働き、第４図に示される冷房サイクルにあつて
は蒸発器として働くものである。

屋内側熱交換器１８の膨張弁１７が接続されて
いる側とは反対側には、前記第２の四方切換弁１
６の第３ポート１６Ｃが接続され、第２の四方切
換弁１６の第２ポート１６Ｂは、圧縮機１９の一
端吐出端側に接続されると共に、第２の四方切換
弁１６の第４ポート１６Ｄは、前記圧縮機１９の
他端吸込端側に接続されている。

第３図に示される暖房サイクルにおいては、第
１の四方切換弁１５では第１ポート１５Ａと第２
ポート１５Ｂとが連通され、且つ、第３ポート１
５Ｃと第４ポート１５Ｄとが連通されており、第
２の四方切換弁１６では第１ポート１６Ａと第４
ポート１６Ｄとが連通され、且つ、第２ポート１
６Ｂと第３ポート１６Ｃとが連通されている。一
方、第４図に示される冷房サイクルにおいては、
第１の四方切換弁１５では第１ポート１５Ａと第
４ポート１５Ｄとが連通され、且つ、第２ポート
１５Ｂと第３ポート１５Ｃとが連通されており、
第２の四方切換弁１６では第１ポート１６Ａと第
２ポート１６Ｂとが連通され、且つ、第３ポート
１６Ｃと第４ポート１６Ｄとが連通されている。

次に、本実施例の作用につき説明する。

第３図に示される暖房サイクルにあつては、屋
外側空気熱利用熱交換器１１は蒸発器として作用
し、熱媒体流路１３より供給される液状の熱媒体
は、送風フアン１１Ａより送られる外気から熱を
受け取つて蒸発気化した後、通常運転時にあつて
は屋外側補助熱利用熱交換器１２は作動されない
が、外気温が特に低い場合等のように屋外側空気
熱利用熱交換器１１のみでは能力の不足する場合
にあつては、前記熱媒体は屋外側補助熱利用熱交
換器１２にて更に熱交換が行なわれる。

屋外側補助熱利用熱交換器１２では、ソーラー
システム等により太陽熱等の温熱源で暖められた
循環水が流路１２Ａより供給されており、熱媒体
は、間壁等を介して前記循環水から熱を受け取
り、更に多量の熱量を有する気体となる。したが
つて、外気温の低い早朝時等のように屋外側空気
熱利用熱交換器１１のみでは十分な熱を受け取る
ことができない場合でも、熱媒体は屋外側補助熱
利用熱交換器１２を通過した後においては、十分
多量の熱量を有することとなる。

こうして多量の熱量を有する気体となつた熱媒
体は、第１の四方切換弁１５を経て第２の四方切
換弁１６を通過し、圧縮機１９にて高圧の気体と
される。その後、凝縮器として作用する屋内側熱
交換器１８にて屋内側に多量の熱を放出して凝縮
液化した後、膨張弁１７及び第１の四方切換弁１
５を経て再び屋外側空気熱利用熱交換器１１へと
戻されるようにして循環される。

また、第４図に示される冷房サイクルにあつて
は、屋外側空気熱利用熱交換器１１は凝縮器とし
て作用し、圧縮機１９により高温、高圧化された
気体状の熱媒体が空冷されて凝縮液化し、その後
屋外側補助熱利用熱交換器１２を経て膨張弁１７
へと供給される。この際、屋外側空気熱利用熱交
換器１１のみでは凝縮不足で冷房能力の不足する
場合、例えば前記熱交換器１１の設置場所が十分
な冷風を得られにくいものである場合や、猛暑時
のように外気温が比較的高い場合等には、屋外側
補助熱利用熱交換器１２の流路１２Ａにクーリン
グタワー、冷蓄熱装置等の冷熱源からの冷水を供
給循環させれば、熱媒体は前記熱交換器１２にて
十分に凝縮され得ることとなる。

膨張弁１７を経た熱媒体は、蒸発器として作用
する屋内側熱交換器１８に於いて、屋内側の多量
の熱を奪つて蒸発気化し、第２の四方切換弁１６
を経た後圧縮機１９にて高圧化され、第２、第１
の四方切換弁１６，１５を経て再び屋外側空気熱
利用熱交換器１１へと戻されるようにして循環さ
れる。

このような本実施例によれば、屋外側空気熱利
用熱交換器１１における空気熱源のみを利用する
だけでは能力が不足する時には、屋外側補助熱利
用熱交換器１２を作動させて太陽熱等をも利用す
ることにより屋外側空気熱利用熱交換器１１の能
力不足を補うことができる。したがつて、従来特
に暖房の立ち上がり時の能力の不足する外気温の
低い早朝時等にあつても十分な暖房をすることが
できる等、常に高出力、高効率で運転できるとい
う効果がある。

また、屋外側補助熱利用熱交換器１２を作動さ
せずに空気熱源のみを利用する通常の運転時にあ
つては、屋外側補助熱利用熱交換器１２が屋外側
空気熱利用熱交換器１１と直列に接続されている
ため、流路１２Ａを遮断したり屋外側補助熱利用
熱交換器１２をバイパスさせる等して停止時の屋
外側補助熱利用熱交換器１２によるマイナスの関
与を容易に避けることができる。したがつて、前
述した従来例の如く通常運転時に屋外側補助熱利
用熱交換器１２が熱交換効率を却つて低下させる
というようなことがない。

さらに、第２の四方切換弁１６のほかに第１の
四方切換弁１５が設けられているために、屋外側
補助熱利用熱交換器１２は、屋外側空気熱利用熱
交換器１１の下流側に常に配置されることとな
り、屋外側補助熱利用熱交換器１２を屋外側空気
熱利用熱交換器１１の能力が不足するときに、常
にその能力不足を補うように作用させることがで
きる。従つて、補足する熱交換量の選定や適正運
転を達成でき、装置構成も簡単となる。

更に、屋外側補助熱利用熱交換器１２が空気熱
利用熱交換器１１の下流側に設けられている為、
上流側の空気熱利用熱交換器１１を全負荷運転さ
せているときは、屋外側補助熱利用熱交換器１２
の能力を制御するだけで常に圧縮機１９に対して
一定温度の熱媒体を供給でき、負荷の大小に拘ら
ず圧縮機１９の安定運転を行える。しかも、その
制御系を簡単にできる。

また、屋外側補助熱利用熱交換器１２内を流れ
る熱媒体、すなわち、ヒートポンプ内の熱媒体
は、常に一定方向に流れているため、ソーラーシ
ステム等の中を流れる熱媒体は、熱交換効率が良
好となる方向、換言すると両熱媒体の温度差が常
に大きくなるように逆方向に流すことが可能とな
り、熱交換効率を向上できる。

更に、屋外側補助熱交換器１２は、空気熱利用
熱交換器１１での熱媒体の蒸発、凝縮を更に補助
するだけとなり、蓄熱器等の設備が小規模なもの
で足りるという効果がある。

なお、屋内側熱交換器１８は通常の暖房器とし
て用いられる場合に限らず、給湯器として単独で
あるいは暖房器と併せて利用されるものであつて
もよいし、又、フアンコイルユニツトへの冷温水
供給用熱交換器として利用されるもの等であつて
もよい。

〔考案の効果〕

上述のように、本考案によれば、常に高出力、
高効率で作動するヒートポンプを提供する事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ互いに異なる従来
のヒートポンプの要部を示す概略図、第３図は本
考案によるヒートポンプの一実施例の暖房サイク
ルに於ける構成を示す概略図、第４図は前記実施
例の冷房サイクルに於ける構成を示す概略図であ
る。 １１……屋外側空気熱利用熱交換器、１２……
屋外側補助熱利用熱交換器、１３……熱媒体流
路、１５……第１の四方切換弁、１５Ａ〜１５Ｄ
……第１〜第４ポート、１６……第２の四方切換
弁、１６Ａ〜１６Ｄ……第１〜第４ポート、１７
……膨張弁、１８……屋内側熱交換器、１９……
圧縮機。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互いに直列に直接接続された屋外側空気熱利用
   熱交換器及び外部熱源を利用し液体を介して熱交
   換する屋外側補助熱利用熱交換器と、互いに直列
   に直接接続された膨張弁及び屋内側熱交換器と、
   圧縮機と、それぞれ第１から第４の４つのポート
   を有し第１ポートが第２及び第４ポートと接続可
   能かつ第３ポートが第４及び第２ポートと接続可
   能とされた第１及び第２の四方切換弁と、が備え
   られ、前記第１の四方切換弁の第１、第２、第３
   及び第４ポートにそれぞれ前記屋外側補助熱利用
   熱交換器、第２の四方切換弁の第１ポート、屋外
   側空気熱利用熱交換器及び膨張弁が接続されると
   共に、前記第２の四方切換弁の第２、第３及び第
   ４ポートにそれぞれ前記圧縮機の吐出端側、屋内
   側熱交換器及び圧縮機の吸込端側が接続されてお
   り、両四方切換弁を切換えることによつて暖房サ
   イクル及び冷房サイクルのいずれの場合にも熱媒
   体を屋外側空気熱利用熱交換器から屋外側補助熱
   利用熱交換器へ流通するように構成したことを特
   徴とするヒートポンプ。