JPH06257797A - スペースコンディショニング装置 - Google Patents

スペースコンディショニング装置

Info

Publication number
JPH06257797A
JPH06257797A JP5337297A JP33729793A JPH06257797A JP H06257797 A JPH06257797 A JP H06257797A JP 5337297 A JP5337297 A JP 5337297A JP 33729793 A JP33729793 A JP 33729793A JP H06257797 A JPH06257797 A JP H06257797A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
compressor
heat transfer
heat storage
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5337297A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul F Swenson
エフ スウェンソン ポール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU
KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU GAS SERVICE CO Inc
Consolidated Natural Gas Service Co Inc
Original Assignee
KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU
KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU GAS SERVICE CO Inc
Consolidated Natural Gas Service Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU, KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU GAS SERVICE CO Inc, Consolidated Natural Gas Service Co Inc filed Critical KONSORIDEITETSUDO NACHIYURARU
Publication of JPH06257797A publication Critical patent/JPH06257797A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/24—Storage receiver heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷媒回路がコンディショニングを受けているス
ペースから物理的に隔離されているヒートポンプ装置を
提供するものとする。 【構成】蒸気コンプレッサ１１がコンディショニングを
受けているスペース１９から隔離され、冷却回路により
圧送される熱が貯蔵され、伝熱流体回路がスペース１９
のコンディショニングを行ないかつ冷却回路が正規のヒ
ートポンプモードで作動していないときに蓄熱媒体から
熱を導くように制御を受ける。 【効果】コンディショニングを受けているスペースの外
部に冷媒回路を保持することが所望されている用途に特
に適し、かつ、伝熱蒸気コンプレッサとともにに使用す
るのに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプ装置、特
に、冷媒回路がコンディショニングを受けている(condi
tioned) スペースから物理的に隔離されているヒートポ
ンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国再発行特許第３１，２８１号および
米国特許第４，９７６，４６４号には、蒸気圧縮サイク
ルヒートポンプ装置が開示されている。本明細書では、
これらの米国特許を引用してその説明に代える。後者の
米国特許第４，９７６，４６４号には、蒸気コンプレッ
サを作動する原動機からの排熱を貯えておくのに貯蔵タ
イプの水ヒータを利用するとともに、スペースヒーティ
ングを行うのにヒータのタンクから熱を周期的に引き出
すことにより効率を上げ、原動機およびコンプレッサの
始動に関連する熱損失をなくすようにしたヒートポンプ
装置が開示されている。
【０００３】以下に示す米国特許出願はいずれも、本発
明者の発明に係り、本発明の譲受人に譲渡され、現在係
属中であるが、本明細書においては、これらの米国特許
出願を引用してその説明に代える。即ち、１９９２年３
月２０日付で出願された米国特許出願第０７／８６０，
０５１号には、新規な伝熱流体循環構造を備えたヒート
ポンプ装置が開示されており、１９９２年５月２６日付
で出願された米国特許出願第０７／８８８，９１０号に
は、新規な蓄熱機能を有するヒートポンプ装置が開示さ
れており、１９９２年９月３日付で出願された米国特許
出願第０７／９４０，０９６号には、コンディショニン
グを受けているスペースから冷媒を隔離するヒートポン
プ装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コン
ディショニングを受けているスペースの外部に冷媒回路
を保持することが所望されている用途に特に適し、か
つ、伝熱蒸気コンプレッサとともにに使用するのに特に
適したスペースコンディショニングの蒸気圧縮サイクル
ヒートポンプを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ビルデ
ィングの外部に冷却回路を備えたビルディングのスペー
スコンディショニング装置が提供されている。この装置
においては、冷却回路は冷媒蒸気コンプレッサと、コン
プレッサを駆動するモータと、一方がビルディングの外
部の環境と伝熱を行なうように配設されているとともに
冷媒を蒸発させかつ凝縮させる一対の冷媒熱交換器と、
他方の冷媒熱交換器と熱連通している第１の熱交換器お
よびビルディングの内部スペースと熱連通している第２
の熱交換器を有しビルディングの内部と外部との間で伝
熱を行なう伝熱回路と、コンプレッサの定格熱ポンプ容
量と略少くとも同じ熱容量を１５分間有する熱貯蔵装置
とを備え、伝熱回路は連係する熱交換器と前記熱貯蔵装
置との間で伝熱流体を導くラインを有しており、更に前
記ラインにおいて伝熱流体を循環するとともに、伝熱回
路の熱交換器の１つと前記熱貯蔵装置との間で伝熱流体
を循環させて前記熱貯蔵装置から前記熱交換器へ熱を供
給するように前記冷媒コンプレッサと独立して作動する
流体循環手段を備えることを特徴とする構成に係る。
【０００６】
【作用】本発明は、上記のように、冷却回路とコンディ
ショニングを受けているスペースとの間で熱を伝達する
隔離回路を有している。隔離回路と連係して、冷却回路
から熱を吸収するように熱貯蔵装置が配設され、冷却コ
ンプレッサが作動していないときに連続する期間１つ以
上の目的のために熱を供給するようになっている。
【０００７】以下において詳細に説明するように、隔離
回路は、伝熱流体、一般的には液体と、液体を循環する
ポンプとを有する。ポンプは、ヒートポンプ冷却回路の
作動の際に伝熱液を循環して屋外の冷却回路とビルディ
ングの内部との間で伝熱を行なわせる。通常は、冷却回
路が作動していないときには、ポンプおよび関連する制
御回路は、コンプレッサを予熱しあるいは冷却回路のコ
イルの除霜を行ないかつコンディショニングを受けてい
るスペースを加熱して、コンプレッサのオン／オフサイ
クルに関連する熱損失を少くするように熱を供給するの
に利用することができる。以下おいて説明するように、
隔離回路は寒さの厳しい期間に冷却回路の出力を増やす
ことができ、かつ、冷却回路が作動し得なくなったとき
または冷却回路を作動することができなくなったときに
代わりの熱源となることができる補助ヒータと連係する
ことができる。
【０００８】
【実施例】図１は、エアコンディショニング、即ち、家
屋、アパート、オフィスなどのような居住、作業または
休養領域のスペースの暖房および／または冷房を行う装
置１０を示す。装置１０は、電動モータ１２により駆動
されるヒートポンプコンプレッサ１１を有している。モ
ータ１２は、コントローラ６２により作動するように指
令を受けた時点で電源１７を介して供給される公共供給
電力により作動される。装置１０は更に、コンディショ
ニングを受けているスペースからの空気がコントローラ
６２の制御の下でファン５８により循環されるダクト１
８内に配置された熱交換器コイル１６を有している。熱
交換器コイル１６は、伝熱液とコンディショニングを受
けている空気との間で向流熱交換を行うことができるよ
うに、図１に示すごとく多段(multi-pass)構成とするの
が好ましい。コンディショニングを受けている密閉空間
は、破線１９により概略示されている。コンディショニ
ングを受けているスペース１９を含む、図１の破線１５
の左側の領域に示されているビルディングもまた、占有
されているまたはボイラー室その他の装置室のような通
常は占領されていない他の密閉領域を含むことができ
る。
【０００９】図示のヒートポンプコンプレッサ１１は、
逆転ランキン(Rankine) 蒸気圧縮サイクルを生ずる冷媒
蒸気コンプレッサである。往復、ねじ、羽根または遠心
のような種々のタイプのコンプレッサを使用することが
できる。更に、逆転ブレイトン(Brayton) ヒートポンプ
サイクルを使用することもできる。多くの場合、モータ
１２とコンプレッサ１１はビルディング１５の外に配置
され、共通のキャビネット２５に収納される。コントロ
ーラ６２は、モータ１２およびコンプレッサ１１の作動
を制御する。
【００１０】装置１０の作動を、先づ加熱動作について
説明し、次いで冷却動作について説明する。加熱動作の
場合、ヒートポンプコンプレッサ１１が作動しかつ４方
向交差バルブ１４がコントローラ６２により適正な位置
に配置されているときに、冷媒流体は屋外のキャビネッ
ト２５内にもしくはキャビネット２５に隣接して配置さ
れた熱交換器２８を介し、更には同じく屋外のキャビネ
ット内にもしくはキャビネットに隣接して配置された別
のコイル即ち熱交換器２１を介して、相互接続ライン２
２乃至２４を通って循環される。熱は、以下においてよ
り詳細に説明するように、屋外の熱交換器２１において
冷媒流体により吸収され、熱交換器２８においてこの流
体から伝熱流体へ交換される。ライン２３の冷媒液膨張
バルブ２６により、冷媒は、屋外の熱交換器２１に入
り、低圧および低温で部分的に蒸発される。屋外のコイ
ル２１は、動力ファン２７によりコイルを介して循環さ
れる屋外即ち周囲の空気と熱交換の関係にある。あるい
は、屋外のコイル２１は、地下水のような地中の媒体ま
たは太陽電池と熱交換関係にあるようにすることができ
る。コイル２１を通過するときに冷媒により吸収される
熱により、冷媒の蒸発が行われる。コンプレッサ１１
は、蒸発した冷媒の圧力を高め、従って、熱交換器２８
に入る前の冷媒流体の凝縮温度を上げる。冷媒は、熱を
放出する熱交換器２８において凝縮する。
【００１１】熱交換器２８は、冷媒が循環するコイル２
９と、伝熱流体が循環するコイル３０とを有している。
コイル２９、３０は、互いに熱連通している。コイル３
０の伝熱流体は、水およびエチレングリコールのような
液体またはビルディングの現場で通常考えられる冬の気
温において熱を吸収して伝達することができるととも
に、凍結することがない他の液体とするのが好ましい。
コイル２９、３０により、流体を物理的に互いに隔離し
た状態で熱を一方のコイルに含まれる流体からもう一方
のコイルに含まれる流体へ移すことができる。隔離回路
２０が、コイル３０、１６、ライン３０ａ、３０ｂおよ
びポンプ３５により一部形成され、冷媒をビルディング
の外に隔離した状態で、ビルディング１５の外側に配置
されている冷媒コイル２９とビルディング内のダクト１
８の空気との間で熱伝達を行うようにしている。加熱動
作の際には、伝熱流体は供給および復帰ライン３０ａ、
３０ｂを介して循環し、冷媒コイル３０から空気ダクト
コイル１６へ以下に説明するように熱を伝達する。伝熱
液は、以下に説明するように、コントローラ６２の制御
の下でポンプ３５により回路を介して循環される。
【００１２】サーモスタット６１が、スペース１９内の
空気の温度を監視して、信号をコントローラ６２に供給
するように配設されている。スペース１９の温度が所定
のレベルよりも低い場合には、コントローラが装置１０
を作動し、熱をスペース１９に供給する。コントローラ
６２は、熱要求があることを示すサーモスタット６１か
らの信号に応答して、適時、モータ１２を始動し、ヒー
トポンプコンプレッサ１１を駆動することにより、屋外
のコイル２１から隔離熱交換器２８を介して屋内のダク
トコイル１６へ熱を移動させる。サーモスタット制御ス
イッチ（図示せず）またはコントローラ６２からの信号
により、高温の流体がコイル１６にあるときにブロア３
５を作動させ、スペース１９内の空気をこの高温コイル
により加熱する。熱要求が満足されたことを示す信号を
サーモスタット６１がコントローラ６２に出すと、適
時、モータ１２とヒートポンプ１１が遮断される。
【００１３】隔離回路２０は、ライン３０ａの伝熱流体
が通る熱貯蔵装置８０を有している。図示の熱貯蔵装置
８０は、例えば、約４６℃（約１１５°Ｆ）の温度で相
変化を起こす、本技術分野において公知の相変化媒体(p
hase change medium) を利用している。かかる物質は、
所定の容積に関して比較的高い熱貯蔵容量を有し、しか
も、重要なことであるが、熱の吸収または放出の際に比
較的一定の温度を保持し、即ち、実質上恒温を保持す
る。熱が略均一な温度でコイル１６へ放出されると、ス
ペース１９内は、蓄熱媒体の温度が有意に低下したとき
に生ずるダクト１８からの冷たい空気の放出を阻止する
ことにより快適に保たれる。装置８０内の蓄熱材は、伝
熱流体を蓄熱材と直接または間接的に伝熱接触状態で流
せるような形状に形成され、あるいはかかる形状をなし
て収容される。好ましくは、装置８０の蓄熱媒体は、例
えば、コンプレッサの１５分の作動においてコンプレッ
サ１１により得られ熱交換器２８へ出力される熱と少な
くとも略同量の熱を、実質上恒温で貯蔵するのに十分な
容量を有する。少量または低温があまり重要でない場合
には、熱貯蔵装置８０は、適宜の公知の態様で熱を貯蔵
するように、恒温材の代わりに水その他の適宜の物質を
含むことができる。
【００１４】コントローラ６２により作動される一組の
方向制御バルブ８１乃至８６が、ライン３０ａおよび３
０ｂと連係して配設されている。コントローラ６２をこ
れらのバルブ８１乃至８６と個々に接続する信号ライン
は、図示を明確にするため図１においては省略されてい
る。２つのバルブ８１および８２により、伝熱流体を循
環させながら熱交換器１６をバイパスさせることがで
き、同様に２つのバルブ８５および８６により熱貯蔵装
置８０をバイパスライン３０ｃを介してバイパスさせる
ことができる。対をなすバルブ８３および８４により、
外部の熱交換器２８を介して循環させることなく、熱貯
蔵装置８０と熱交換器１６を介して伝熱流体を循環させ
ることができる。
【００１５】熱貯蔵装置８０は、後の使用のために、コ
ンプレッサ１１の加熱動作の際に伝熱流体から熱を吸収
する能力を有する。かかる熱吸収は、熱交換器１６を介
しての伝熱流体の循環およびファン５８の作動によりま
たは熱がスペース１９へ供給されないときに、スペース
１９の加熱と同時に行うことができる。後者の場合に
は、熱交換器１６はバルブ８１、８２を介してバイパス
される。
【００１６】ヒートポンプまたは冷却回路により供給さ
れ、熱貯蔵装置８０に貯蔵される熱は、ヒートポンプコ
ンプレッサ１１の性能係数と関連する逆転ランキン蒸気
圧縮サイクルが多くの場合２の値に近づくことができる
ので、比較的低いエネルギコストで得られる。
【００１７】熱貯蔵装置８０の蓄熱媒体の温度に応答す
るサーモスタットセンサ８７が、連係する制御ラインを
介してコントローラ６２に信号を送る。コントローラ６
２は、一般的には、スペース１９の加熱サイクルの後に
ヒートポンプ操作がとぎれる前に熱貯蔵装置８０に熱が
十分に貯えられるようにプログラム化されている。コン
トローラ６２は、コンプレッサ１１の連続作動により加
熱された伝熱流体が熱貯蔵装置８０に熱を充填している
ときに熱交換器１６をバイパスするようにバルブ８１、
８２を操作する。このようにして熱貯蔵装置８０に十分
に熱が充填され、これがサーモスタット８７により検知
されると、ヒートポンプコンプレッサ１１の作動が止め
られる。
【００１８】本発明によれば、熱貯蔵装置８０は、装置
１０の動作において利点と効率の良さを発揮する。屋外
の周囲温度がコンプレッサの最適作動温度よりも低いと
きに起動されるのが好ましい補助ループ８８が、熱貯蔵
装置８０からコンプレッサ１１と熱連通している小さな
熱交換器８９へポンプ３５により循環される伝熱流体を
配給するように配設されている。コンプレッサ１１の始
動に先立ち、コントローラ６２はポンプ３５を励磁し、
方向制御バルブ９１、９２をそれぞれの切り換え位置へ
切り換えてループ８８を起動させる。コントローラ６２
とバルブ９１、９２との間の制御ラインは、図示を明確
にするため、図１では省略されている。このようにし
て、ポンプ３５は、伝熱流体を熱貯蔵装置８０を介して
コンプレッサ熱交換器８９に循環させ、コンプレッサ１
１を最適作動温度に予熱する。コンプレッサ１１が十分
に暖められ、コンプレッサ１１とコントローラ６２との
間の信号ラインにより信号が送られると、バルブ９１、
９２はコンプレッサ熱交換器８９へ伝熱流体が流れるの
を阻止するように作動され、コンプレッサを始動するこ
とができる。コンプレッサ１１の予熱モードの際には、
伝熱流体は熱貯蔵装置８０およびコイル１６を介してス
ペース１９へ循環される。
【００１９】熱貯蔵装置８０は、外部の熱交換器２１の
除霜を行なう熱源として特に有用である。熱交換器２１
の表面の霜が効率に対して十分に有害な影響を及ぼす場
合、コントローラ６２には、本技術分野において公知の
圧力差タイプまたは他の公知のタイプの霜センサ９３に
より信号が送られる。コントローラ６２は、モータ１２
の作動を止め、ポンプ３５の作動および熱貯蔵装置８０
と熱交換器２８との間での伝熱流体の循環を維持または
開始させる。同時に、ソレノイドバルブ９４が一時的に
開かれてライン２２と２４とを直接接続し、膨脹バルブ
２６は全開位置に保持される。対流による冷媒の流れが
コイル２９、ライン２３、コイル２１、ライン２４およ
びライン２２を介して循環する。冷媒は、連係する伝熱
流体コイル３０によりコイル２９内で加熱され、この加
熱された冷媒はコイル２１へ流れて熱を放出し、たまっ
た霜を融す。除霜操作の際には、コンプレッサの作動は
コントローラ６２により中断される。あるいは、除霜の
ために、バルブ９４を省略するとともに、逆転バルブ１
４を適宜の場所に配置し、コンプレッサ１１を作動させ
てコイル２９において熱貯蔵装置８０から受けた熱を除
霜されるコイル２１へ圧送することができる。霜がとら
れたことを知らせる信号をセンサ９３がコントローラ６
２に送ると、コントローラは正規のヒートポンプ操作を
再開させる。この除霜モードにおいては、伝熱流体はコ
イル１６を介して循環し、スペース１９を加熱すること
ができる。
【００２０】熱貯蔵装置８０は、ヒートポンプのサイク
ルをオンオフさせる熱効率の損失を少なくするのに使用
することができる。本発明のこの観点によれば、ヒート
ポンプコンプレッサが比較的短いサイクルで作動してい
ることがわかったときに、コントローラ６２は、熱貯蔵
装置が熱で飽和されるまでコンプレッサを動かす。次の
サイクルにおいては、コントローラからの指示の下で、
熱貯蔵装置８０と熱交換器１６との間のループにおいて
伝熱流体の循環によって熱貯蔵装置８０からポンプ３５
により圧送される熱が、スペース１９の熱要求を満た
す。バルブ８３、８４は、コントローラ６２の制御の下
で、このモードにおける伝熱流体のコイル３０への循環
をなくすように位置決めされる。コントローラ６２は、
熱貯蔵装置に蓄えられた熱がなくなったときに、ヒート
ポンプコンプレッサ１１の作動を開始させる。
【００２１】従来の商業的に入手することができる貯蔵
タイプの温水ヒータ１３を本発明の装置１０に接続して
更に機能させることができる。かかる目的に特に適して
いるのは、アメリカ規格協会(American National Stand
ards Institute) 基準Ｚ−２１．１０に従う天然ガスを
使用する装置である。温水ヒータ１３は、例えば、約１
１４乃至１９０リットル（３０乃至５０ガロン）の容量
を有するタンク３１と、タンク３１の底部の中央に配置
される、例えば、３６，０００乃至１００，０００ｂｔ
ｕ／時の容量を有するバーナ即ち加熱素子３２とを有す
る。バーナ３２は供給ライン４０からの天然ガスと空気
とを混合し、天然ガスの燃焼を支持する。バーナからの
燃焼生成物は、タンク３１の中央を延びる垂直な煙突３
３を通過し、タンクに貯蔵されている水を公知の態様で
加熱する。
【００２２】従来のサーモスタット制御バルブ３４は、
タンク３１の水の温度に応答して、サーモスタットが
「暖」に設定されているときに温度が所定のレベル、例
えば、約４９℃（１２０°Ｆ）よりも下がったときにバ
ーナを作動させる。ヒータータンク３１の出口３６は、
飲用の温水をライン３７を介してスペース１９の流しの
蛇口などに供給する。公共水道ラインのような冷たい飲
料水源が、タンク３１の入口３９にライン３８を介して
水を供給し、蛇口で水を使用することができるようにし
ている。
【００２３】ポンプ４１が作動して、タンク３１に貯蔵
されている温水を熱交換器５１を介して循環させる。熱
交換器５１は、飲料水をこの隔離回路において循環する
液体と混合させることなく、温水ヒータ１３から隔離回
路ライン３０ａの伝熱液へ熱を伝達させる。温水ヒータ
１３は、著しく寒冷の時期にヒートポンプコンプレッサ
１１により提供される熱を補足するのに使用することが
できる。熱交換器５１は、伝熱流体がコイル３０を出る
温度よりも伝熱流体の温度を高めることができるように
コイル３０とコイル１６との間のライン３０ａに直列に
配置されている。更に、水ヒータバーナ３２は、激しい
サイクルロスによりヒートポンプ１１を作動させるのが
比較的経済的ではない比較的低いスペース加熱要求があ
るときに利用することができる。スペース１９の熱要求
が比較的低く、例えば、設計負荷の２０％以下である場
合には、コントローラ６２はモータ１２とヒートポンプ
１１の作動を止め、バーナ３２に所用の熱を供給させる
ことができる。更にまた、水ヒータは、飲用の温水を提
供するという通常の機能も行う。
【００２４】温水ヒータ１３は、参照番号９７で概略示
されている相変化蓄熱媒体を組み込むように構成するこ
とができる。本技術分野において公知の相変化材は、温
水ヒータ１３のサーモスタット制御バルブ３４の不感帯
(dead band) に含まれる温度、好ましくは不感帯の上限
に近い温度で相変化を行なうものが選択される。この不
感帯は、制御バルブ３４がバーナ即ち加熱素子３２を励
磁する温度、例えば、約５７℃（１３５°Ｆ）と、制御
バルブ３４がバーナを遮断する温度、例えば、約６６℃
（１５０°Ｆ）との間の範囲にある（これらの温度の例
は、「高温」設定において従来の水ヒータ制御の代表的
なものである）。相変化材即ち恒温材９７は、本実施例
においては、約６３℃（約１４５°Ｆ）の作動温度即ち
相変化温度を有するものを選択することができる。相変
化材は、熱貯蔵装置８０において説明した材料と同様
に、近恒温(near isothermal) 態様で熱の吸収または放
出を行う。材料９７は、該材料とタンク３１の水との間
の熱交換が、圧送流または自然の対流と材料の周囲を流
れ出る直接流とにより行うことができるように、材料９
７に対する飲料水の循環を直接または間接に行わせるこ
とができる幾何学形状をなしている。好ましくは、相変
化材は、水ヒータ１３の中心煙道を囲み、貫通する一端
がマニホールドに取着された多数のチューブを有し、ポ
ンプ４１により引き出される水を集めるようになってい
る円環状の容器に収容される。
【００２５】望ましくは、蓄熱材９７は、コンプレッサ
１１の１５分の作動においてコンプレッサにより得られ
熱交換器２８に出力される熱と少なくとも略同量の熱を
実質上恒温で貯蔵するのに十分な容量を有する。タンク
３１内の恒温即ち相変化蓄熱材９７の利点は、熱交換器
５１、最終的にはスペース１９に熱を配給するのに使用
されるタンク内の水の温度サイクルを小さくするという
ことにある。かくして、サーモスタット３４は、コンプ
レッサ１１またはバーナ３２の作動を必要とする回数を
少なくすることができる。
【００２６】冷却動作においては、コントローラ６２
は、４方向交差バルブ１４の位置を切り換え、ヒートポ
ンプコンプレッサ１１をモータ１２で作動させる。冷媒
流体は、熱交換器２１および２９と、相互接続ライン２
２乃至２４とを介して循環する。熱は、連係する隔離ル
ープコイル３０からコイル２９の冷媒により吸収され、
キャビネットを包囲する雰囲気から空気へ、熱交換器即
ちコイル２１において放出される。コイル３０を介して
循環する伝熱液は、このようにして冷却される。この冷
却された液体は、ポンプ３５によりダクト熱交換器即ち
コイル１６へ循環され、コイル１６においてダクト１８
およびスペース１９を介して循環する空気を冷却する。
【００２７】上記したように、伝熱液と、連係するライ
ン３０ａ、３０ｂおよびコイル３０、１６により形成さ
れる回路が、コンプレッサ１１、コイル２１、２９およ
び関連するライン２２乃至２４により形成されるヒート
ポンプ回路内の冷媒を隔離する。これにより、装置１０
は、占有空間１９またはビルディング１５の密閉空間に
おいて冷媒を循環させることを必要とせずに、空気スペ
ースのコンディショニングを行なうことができる。従っ
て、屋内での使用には適さないと通常考えられている冷
媒物質を、ヒートポンプ回路とともに使用することがで
きる。ヒートポンプ回路において使用するのに特に適し
た物質はプロパンであるが、これは冷媒として使用する
場合に効率が高く、しかも環境に対して無害であるから
である。冷媒として使用することができる別の物質はア
ンモニアである。
【００２８】上記説明は単なる例示であり、本発明の範
囲から逸脱することなく加入、修正または削除により種
々の変更を行なうことができる。従って、本発明は、特
許請求の範囲の記載以外には、限定されるものではな
い。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、以上にように構成されている
ので、コンディショニングを受けているスペースの外部
に冷媒回路を保持することが所望されている用途に特に
適し、かつ、伝熱蒸気コンプレッサとともにに使用する
のに特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートポンプ装置の実施例を示す
概略線図である。
【符号の説明】 １０ ヒートポンプ装置 １１ ヒートポンプコンプレッサ １２ モータ １３ 温水ヒータ １４ ４奉公交差バルブ １５ ビルディング １６ 熱交換器コイル １７ 電源 １８ ダクト １９ 密閉空間 ２１ 熱交換器コイル ２２−２４ ライン ２５ キャビネット ２６ 冷媒液膨脹バルブ ２８ 熱交換器 ２９、３０ コイル ３０ａ、３０ｂ ライン ３１ タンク ３２ バーナ ３３ 煙突 ３４ サーモスタット制御バルブ ３５ ポンプ ３６ 出口 ３７、３８ ライン ３９ 入口 ６１ コントローラ ６２ コントローラ ８０ 熱貯蔵装置 ８１−８６ 方向制御バルブ ８７ サーモスタットセンサ ８８ 補助ループ ８９ 熱交換器 ９１、９２ 方向制御バルブ ９４ ソレノイド

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ビルディングの外部に冷却回路を備えたビ
    ルディングのスペースコンディショニング装置であっ
    て、冷却回路は冷媒蒸気コンプレッサと、コンプレッサ
    を駆動するモータと、一方がビルディングの外部の環境
    と伝熱を行なうように配設されているとともに冷媒を蒸
    発させかつ凝縮させる一対の冷媒熱交換器と、他方の冷
    媒熱交換器と熱連通している第１の熱交換器およびビル
    ディングの内部スペースと熱連通している第２の熱交換
    器を有しビルディングの内部と外部との間で伝熱を行な
    う伝熱回路と、コンプレッサの定格熱ポンプ容量と略少
    くとも同じ熱容量を１５分間有する熱貯蔵装置とを備
    え、伝熱回路は連係する熱交換器と前記熱貯蔵装置との
    間で伝熱流体を導くラインを有しており、更に前記ライ
    ンにおいて伝熱流体を循環するとともに、伝熱回路の熱
    交換器の１つと前記熱貯蔵装置との間で伝熱流体を循環
    させて前記熱貯蔵装置から前記熱交換器へ熱を供給する
    ように前記冷媒コンプレッサと独立して作動する流体循
    環手段を備えることを特徴とするスペースコンディショ
    ニング装置。
  2. 【請求項２】前記熱貯蔵装置は実質上恒温の蓄熱材を含
    むことを特徴とする請求項１に記載のスペースコンディ
    ショニング装置。
  3. 【請求項３】前記蓄熱材は約４６℃（約１１５°Ｆ）の
    作動温度を有することを特徴とする請求項２に記載のス
    ペースコンディショニング装置。
  4. 【請求項４】前記ヒートポンプコンプレッサとは独立し
    て作動する加熱手段と、不感帯を画定する上限温度と下
    限温度との間で前記加熱手段を励磁する制御手段とを備
    え、前記蓄熱材は前記不感帯内で恒温作動温度を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載のスペースコンディシ
    ョニング装置。
  5. 【請求項５】前記伝熱回路は前記熱貯蔵装置から前記第
    １の熱交換器へ伝熱流体を循環して前記一方の冷媒熱交
    換器を除霜する回路制御装置を備えることを特徴とする
    請求項１に記載のスペースコンディショニング装置。
  6. 【請求項６】前記伝熱回路は前記熱貯蔵装置から前記第
    ２の熱交換器へ伝熱流体を循環して前記冷却回路が作動
    していないときに前記ビルディングのスペースに熱源を
    提供することを特徴とする請求項１に記載のスペースコ
    ンディショニング装置。
  7. 【請求項７】前記伝熱回路は前記コンプレッサと熱連通
    する補助熱交換器へ前記熱貯蔵装置から伝熱流体を導く
    ラインと、前記熱貯蔵装置と前記補助熱交換器との間で
    前記伝熱流体を循環して前記コンプレッサを作動前に最
    適作動温度に予熱する制御手段とを有することを特徴と
    する請求項１に記載のスペースコンディショニング装
    置。
  8. 【請求項８】タンク貯蔵タイプ水ヒータと、水ヒータに
    貯蔵された熱を伝熱流体へ伝える回路手段とを備えるこ
    とを特徴とする請求項１に記載のスペースコンディショ
    ニング装置。
  9. 【請求項９】前記回路手段は前記伝熱流体が前記第１の
    熱交換器で加熱された後であって、前記第２の熱交換器
    へ導入される前に前記伝熱流体を加熱するように配設さ
    れていることを特徴とする請求項８に記載のスペースコ
    ンディショニング装置。
  10. 【請求項１０】前記タンク貯蔵タイプ水ヒータは実質上
    恒温の蓄熱材料を含むことを特徴とする請求項８に記載
    のスペースコンディショニング装置。。
  11. 【請求項１１】内部にスペースを有するビルディング
    と、ヒートポンプ装置と、サーモスタットおよびサーモ
    スタットにより制御される加熱素子を有する貯蔵タイプ
    高温水ヒータと、前記ヒートポンプ装置および前記水ヒ
    ータからビルディング内の空気に熱を伝える熱交換器手
    段とを備えた組み合わせ構成体であって、水ヒータは実
    質上恒温の蓄熱材を内蔵し、前記恒温蓄熱材はヒートポ
    ンプ装置の少くとも熱出力に等しい量の熱を１５分の作
    動期間略一定の温度で貯蔵しかつ放出して、前記水ヒー
    タがタンク内に貯蔵された水の温度を有意に低下させる
    ことなくスペースを加熱するようにヒートポンプの熱出
    力を補足することにより、スペース内の空気に熱を供給
    する加熱素子を起動するサーモスタットの作動頻度を低
    くすることを特徴とする組み合わせ構成体。
  12. 【請求項１２】サーモスタットは下限温度と上限温度と
    の間の温度不感帯で作動し、前記恒温蓄熱材は前記不感
    帯内に実質上含まれる作動温度を有することを特徴とす
    る請求項１１に記載の組み合わせ構成体。
  13. 【請求項１３】水ヒータは中央に煙道を有する燃料燃焼
    装置であり、恒温蓄熱材は面を囲むようにタンク内に配
    設されていることを特徴とする請求項１１に記載の組み
    合わせ構成体。
JP5337297A 1993-01-06 1993-12-28 スペースコンディショニング装置 Pending JPH06257797A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/000,984 US5320166A (en) 1993-01-06 1993-01-06 Heat pump system with refrigerant isolation and heat storage
US08/000984 1993-01-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06257797A true JPH06257797A (ja) 1994-09-16

Family

ID=21693830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5337297A Pending JPH06257797A (ja) 1993-01-06 1993-12-28 スペースコンディショニング装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5320166A (ja)
JP (1) JPH06257797A (ja)
CA (1) CA2111638A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10306952A (ja) * 1997-05-08 1998-11-17 Daikin Ind Ltd ２次冷媒システム式冷凍装置
JP2009174831A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Naigai Shisetsu Kogyo Kk 空調システム及び空調方法
US8871035B2 (en) * 2008-11-18 2014-10-28 Centro Sviluppo Materiali S.P.A. Process for the production of grain-oriented magnetic sheet starting from thin slab

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3414825B2 (ja) * 1994-03-30 2003-06-09 東芝キヤリア株式会社 空気調和装置
US5558273A (en) * 1994-11-10 1996-09-24 Advanced Mechanical Technology, Inc. Two-pipe system for refrigerant isolation
US5947373A (en) * 1996-02-09 1999-09-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Refrigerant circuit with fluid heated refrigerant
JPH10281477A (ja) * 1997-03-28 1998-10-23 Daewoo Electron Co Ltd ガスボイラの双方向ポンプ制御方法及び装置
JP2001132539A (ja) * 1999-11-01 2001-05-15 Honda Motor Co Ltd エンジンの排熱回収装置
JP3932913B2 (ja) * 2002-01-29 2007-06-20 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプ式給湯機
JP2003222391A (ja) * 2002-01-29 2003-08-08 Daikin Ind Ltd ヒートポンプ式給湯機
JP3742356B2 (ja) * 2002-03-20 2006-02-01 株式会社日立製作所 ヒートポンプ給湯機
US6647932B1 (en) * 2002-06-21 2003-11-18 United Dominion Industries, Inc. Compact boiler with tankless heater for providing heat and domestic hot water
KR100457590B1 (ko) * 2002-12-05 2004-11-17 엘지전자 주식회사 공기조화기의 난방 운전 방법
US8234876B2 (en) * 2003-10-15 2012-08-07 Ice Energy, Inc. Utility managed virtual power plant utilizing aggregated thermal energy storage
US7854129B2 (en) * 2003-10-15 2010-12-21 Ice Energy, Inc. Refrigeration apparatus
WO2005106354A1 (en) * 2004-04-22 2005-11-10 Ice Energy, Inc A mixed-phase regulator for managing coolant in a refrigerant based high efficiency energy storage and cooling system
CN100575801C (zh) * 2004-05-25 2009-12-30 冰能有限公司 热交换性能增强的基于制冷剂的热学能量存储和冷却系统
KR100579576B1 (ko) * 2004-08-17 2006-05-15 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템
KR100624815B1 (ko) * 2004-08-17 2006-09-20 엘지전자 주식회사 코제너레이션 시스템의 배기가스 열교환기
US7421846B2 (en) * 2004-08-18 2008-09-09 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system with gravity fed secondary refrigerant isolation
US7363772B2 (en) * 2004-08-18 2008-04-29 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system with secondary refrigerant isolation
ITDP20040005A1 (it) * 2004-12-20 2005-03-20 Stefano Bandini Modulo condensante per caldaia
US7124597B2 (en) * 2005-02-02 2006-10-24 Cooling Networks Llc Brackish ground water cooling systems and methods
WO2008022039A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-21 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system with isolated external melt cooling
DE102007009196B4 (de) * 2007-02-26 2010-07-01 Kioto Clear Energy Ag Auf Basis erneuerbarer Energieträger arbeitendes Warmwasser- und Heizungssystem
WO2009102975A2 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system utilizing multiple refrigerant and cooling loops with a common evaporator coil
KR20110029139A (ko) * 2008-05-28 2011-03-22 아이스 에너지, 인크. 격리된 증발기 코일을 갖는 축열 및 냉각 시스템
KR101581466B1 (ko) * 2008-08-27 2015-12-31 엘지전자 주식회사 공기조화시스템
JP5502410B2 (ja) * 2009-01-30 2014-05-28 パナソニック株式会社 液体循環式暖房システム
JP5242434B2 (ja) * 2009-01-30 2013-07-24 パナソニック株式会社 液体循環式暖房システム
KR101045435B1 (ko) * 2009-02-26 2011-06-30 엘지전자 주식회사 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
KR101045428B1 (ko) * 2009-02-26 2011-06-30 엘지전자 주식회사 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
US20110041835A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 James Wayne Blevins Solar heat exchanger
US8385729B2 (en) 2009-09-08 2013-02-26 Rheem Manufacturing Company Heat pump water heater and associated control system
US20120125019A1 (en) * 2010-11-23 2012-05-24 Sami Samuel M Self sustaining energy system for a building
US8720109B2 (en) 2011-01-25 2014-05-13 Technologies Holdings Corp. Portable heating system for pest control
EP2715478A4 (en) 2011-05-26 2014-10-29 Ice Energy Inc SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING A GRID EFFICIENCY BY A STATISTICAL DISTRIBUTION CONTROL
US9212834B2 (en) 2011-06-17 2015-12-15 Greener-Ice Spv, L.L.C. System and method for liquid-suction heat exchange thermal energy storage
EP3150935B1 (en) * 2014-05-30 2019-03-06 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioner
WO2016196109A1 (en) 2015-05-29 2016-12-08 Thermo King Corporation Method and system for controlling the release of heat by a temperature control unit
US10429101B2 (en) 2016-01-05 2019-10-01 Carrier Corporation Modular two phase loop distributed HVACandR system
US11274861B2 (en) 2016-10-10 2022-03-15 Johnson Controls Technology Company Method and apparatus for isolating heat exchanger from the air handling unit in a single-packace outdoor unit
CN106524590A (zh) * 2016-12-19 2017-03-22 大连圣鼎工业装备有限公司 蓄能型空气源热泵冷暖机组
CN106765757A (zh) * 2016-12-19 2017-05-31 大连圣鼎工业装备有限公司 空气源热泵冷暖机组
GB2562299B (en) 2017-05-12 2019-10-23 Airsource Ventilation Ltd Remote heat transfer device
US11982471B2 (en) * 2022-04-29 2024-05-14 Copeland Lp Conditioning system including vapor compression system and evaporative cooling system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US31281A (en) * 1861-01-29 Machine for turning boot-legs
USRE31281E (en) * 1976-11-01 1983-06-21 Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. Heat pump system
US4339930A (en) * 1980-07-03 1982-07-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Control system for solar-assisted heat pump system
US4559788A (en) * 1981-09-14 1985-12-24 Mcfarlan Alden I Air conditioning system and method
JPS58133542A (ja) * 1982-02-03 1983-08-09 Hitachi Ltd ヒ−トポンプ式空気調和装置
US4976464A (en) * 1989-03-10 1990-12-11 Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. Fuel-fired heat pump system
US5020320A (en) * 1989-12-20 1991-06-04 Gas Research Institute Engine driven heat pump system
DE69109532T2 (de) * 1990-03-30 1996-01-18 Mitsubishi Electric Corp Klimaanlage.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10306952A (ja) * 1997-05-08 1998-11-17 Daikin Ind Ltd ２次冷媒システム式冷凍装置
JP2009174831A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Naigai Shisetsu Kogyo Kk 空調システム及び空調方法
US8871035B2 (en) * 2008-11-18 2014-10-28 Centro Sviluppo Materiali S.P.A. Process for the production of grain-oriented magnetic sheet starting from thin slab

Also Published As

Publication number Publication date
US5320166A (en) 1994-06-14
US5366153A (en) 1994-11-22
CA2111638A1 (en) 1994-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06257797A (ja) スペースコンディショニング装置
US5558273A (en) Two-pipe system for refrigerant isolation
JP2736278B2 (ja) 閉鎖空間加熱装置および空間加熱方法
US5226594A (en) Hot water storage tank heat exchanger system
US4722193A (en) Absorption refrigeration and heat pump system
KR19990067577A (ko) 열에너지 저장 공조기
JP3811682B2 (ja) ヒートポンプ式給湯暖房機
US20140020637A1 (en) Apparatus for using cast-off heat to warm water from household water heater
JPS6155018B2 (ja)
US5192022A (en) Fuel-fired heat pump system
US4240404A (en) Heat pump having a timer activated furnace
JPH116665A (ja) 蓄熱式空気調和機
US5253805A (en) Heat pump system with refrigerant isolation
JP2005315480A (ja) ヒートポンプ式給湯機
US20040188082A1 (en) Air-conditioning system for rooms
JP4262657B2 (ja) ヒートポンプ給湯機
JPH03125856A (ja) ヒートポンプ給湯機
JP3521011B2 (ja) 熱搬送装置
JPS6249542B2 (ja)
CA1281192C (en) Absorption refrigeration and heat pump system
JP2000130879A (ja) 空気調和装置
JP2001091049A (ja) 暖房装置
SE1950065A1 (en) Heat transferreing device and a method operating the device
JP2002098438A (ja) パッケージ式冷暖房装置
JPS63233264A (ja) ヒ−トポンプ式空気調和機

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040407