JPH0875285A - 冷暖房装置 - Google Patents

冷暖房装置

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Publication number
JPH0875285A
JPH0875285A JP21382694A JP21382694A JPH0875285A JP H0875285 A JPH0875285 A JP H0875285A JP 21382694 A JP21382694 A JP 21382694A JP 21382694 A JP21382694 A JP 21382694A JP H0875285 A JPH0875285 A JP H0875285A
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JP
Japan
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heat
heat exchanger
refrigerant
pipe
main body
Prior art date
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Pending
Application number
JP21382694A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Matsue
準治 松栄
Fusao Terada
房夫 寺田
Izumi Okamoto
泉 岡本
Mitsuhiko Ishino
光彦 石野
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0875285A publication Critical patent/JPH0875285A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 潜熱を利用する強制循環式ヒートパイプ方式
による冷暖房装置において、冷媒循環用ポンプ内での温
度や圧力のわずかな変化によって冷媒が気化してキャビ
テ−ションが発生し易く運転が難しいという問題点を改
善する。 【構成】 外部からの熱または動力により作動する熱機
関本体Aを有し、この熱機関本体Aの放熱用熱交換器7
と吸熱用熱交換器9とをそれぞれ室内側熱交換器10と
室外側熱交換器11とに冷媒循環用ポンプ13、14を
有する配管12a〜12dで循環閉サイクル状に接続
し、上記配管内を流れる冷媒の潜熱を利用して熱搬送す
る冷暖房装置において、上記冷媒循環用ポンプ13、1
4を蒸気側に配置するように構成した。なお、冷媒循環
用ポンプ13、14に対してバイパス回路を並列に設け
る等の変形が考えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機や給湯機と
して利用される冷暖房装置又は冷、温熱を搬送する熱搬
送装置としての冷暖房装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スターリングサイクル機関や吸収
サイクル機関を利用した冷暖房装置においては、熱機関
本体の放熱用熱交換器と吸熱用熱交換器とをそれぞれ室
内側熱交換器と室外側熱交換器とに接続した配管内を流
れる冷媒の顕熱(等圧のもとで相変化を起こさず物質の
温度変化のため使用される熱量)による熱搬送を用いた
ものが主であった。
【0003】スターリングサイクル機関に関する例とし
ては、特開平3−244968号公報の冷暖房給湯装置
として用いる冷凍装置が公知である。しかし、本方法で
は熱搬送量を確保するために冷媒循環量を多くする必要
があるため、冷媒循環用ポンプでの消費動力が多くな
り、また、配管サイズや熱交換器のサイズも大きくな
り、更に、スターリングサイクル機関では熱交換器内で
熱搬送冷媒の温度勾配ができることによる、熱効率の低
下という問題もあった。
【0004】これらの問題を解決するために、潜熱(温
度上昇の効果を示さず単に物質の相を変化(蒸発や凝縮
など)するために消費される熱量)を利用して熱搬送を
行う方法が提案され、スターリングサイクル機関に関す
る例としては自然循環式ヒートパイプを適用した特開昭
59−161652号公報が開示され、また、強制循環
式ヒートパイプを適用した例としては特願平5−182
241号が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の熱搬
送方式である自然循環式ヒートパイプを利用した方式に
おいては、凝縮した液冷媒を環流する方法として重力を
利用しているため、蒸発部より凝縮部を高い位置に設置
する必要があり、熱源機である熱機関と室内外側熱交換
器の設置位置に制約を受けていた。
【0006】また、強制循環式ヒートパイプを利用した
方式は、設置位置に関する制約もなく設置上優れたもの
となっている。しかし、特願平5−182241号にお
いては冷媒循環用ポンプが凝縮液側に配置されているた
め、冷媒循環用ポンプ内での温度や圧力のわずかな変化
によって冷媒が気化してキャビテ−ションが発生し易く
運転が難しいという問題があり改善が要望されていた。
【0007】本発明は、従来のものの上記課題(問題
点)を解決するようにした冷暖房装置を提供することを
目的とする
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の冷暖房装置は、
上記の課題を解決するために、外部からの熱または動力
により作動する熱機関本体を有し、この熱機関本体の放
熱用熱交換器と吸熱用熱交換器とをそれぞれ室内側熱交
換器と室外側熱交換器とに冷媒循環用ポンプを有する配
管で循環閉サイクル状に接続し、上記配管内を流れる冷
媒の潜熱を利用して熱搬送する冷暖房装置において、上
記冷媒循環用ポンプを蒸気側に配置するように構成し
た。
【0009】この場合、上記冷媒循環用ポンプに対して
バイパス回路を並列に設けるのが望ましい。
【0010】更に、上記冷媒循環用ポンプを制御する制
御装置を設けるように構成するのが望ましい。
【0011】
【作用】冷房時は、熱機関本体の放熱用熱交換器と室外
側熱交換器とを、吸熱用熱交換器と室内側熱交換器とを
それぞれ接続し循環閉サイクルを形成し、吸熱用熱交換
器において熱搬送冷媒は凝縮し、そこで凝縮した液冷媒
は室内側熱交換器に流れ込み吸熱し、蒸発して冷房を行
い、そこで蒸発した蒸気冷媒は冷媒循環用ポンプによっ
て熱機関本体の吸熱用熱交換器に送られる。また、熱機
関本体の放熱用熱交換器において熱搬送冷媒は蒸発し、
その蒸気冷媒は冷媒循環用ポンプによって室外側熱交換
器に送られ放熱、凝縮し、そこで凝縮した液冷媒は再び
熱機関本体の放熱用熱交換器へと流れ込む。
【0012】暖房時は、熱機関本体の放熱用熱交換器と
室内側熱交換器とを、吸熱用熱交換器と室外側熱交換器
とをそれぞれ接続し循環閉サイクルを形成し、放熱用熱
交換器において熱搬送冷媒は蒸発し、その蒸気冷媒は冷
媒循環用ポンプによって室内側熱交換器へ送られ、放
熱、凝縮して暖房を行い、そこで凝縮した液冷媒は再び
熱機関本体の放熱用熱交換器へと流れ、また、熱機関本
体の吸熱用熱交換器において熱搬送冷媒は凝縮し、その
液冷媒は室外側熱交換器に流れ込み吸熱し、蒸発し、蒸
気冷媒は冷媒循環用ポンプによって熱機関本体の吸熱用
熱交換器に送られる。
【0013】配管は必要に応じて切り替えることで、循
環閉サイクルを切り替え、冷房、暖房の切り替えが可能
である。冷媒循環用ポンプは冷暖房能力に応じて適正な
循環量に制御され、最小限の消費動力とし、冷媒自身の
圧力変動や重力作用を循環に利用することにより、更に
冷媒循環用ポンプの消費動力を低減させることが可能で
ある。例えば、凝縮した液冷媒が重力によって環流が可
能であれば、冷媒循環用ポンプの行う仕事を零あるいは
最小限とすることができる。これは、冷媒循環用ポンプ
に並列に設けたバイパス回路をバイパス弁の開・閉によ
って形成したり、同回路を開放したりしてこのポンプを
停止したり、ポンプ能力を制御することにより達成する
ことができる。
【0014】
【実施例】
第1実施例:以下本発明を適用した冷暖房装置の第1実
施例について図1を参照して説明する。
【0015】本実施例の冷暖房装置は図1に示すように
スタ−リングサイクル機関を利用したもので、位相がず
れて往復運動する圧縮ピストン1および膨張ピストン2
と、これらピストン1、2とで圧縮空間3と膨張空間4
を形成する二つのシリンダ5、6と、圧縮空間3と膨張
空間4との間に配置された放熱用熱交換器7、再生器8
および吸熱用熱交換器9とから熱機関本体Aを構成する
一方、放熱用熱交換器7と吸熱用熱交換器9とを室内側
または室外側熱交換器10と11とに配管12a〜12
dで接続し、配管12a、12dには冷媒循環用ポンプ
13、14を接続し、本発明の冷暖房用装置を構成して
いる。
【0016】なお、放熱用熱交換器7においては冷媒は
吸熱して蒸発し、吸熱用熱交換器9においては冷媒は放
熱して凝縮する。室内側または室外側熱交換器10、1
1は、一方は冷媒は凝縮して放熱のために用いられ、他
方は冷媒は蒸発して吸熱のために用いられる。
【0017】15はクランク機構、16はクロスガイド
である。
【0018】放熱用配管内冷媒または吸熱用配管内冷媒
のどちらか一方を本方式による潜熱を利用した熱搬送冷
媒とし、もう一方を従来の顕熱による熱搬送冷媒とする
などの組合せも可能である。
【0019】潜熱を利用した熱搬送冷媒としては、CF
C、HCFC、あるいはHFCなどに代表されるフロン
類、プロパンやブタンなどに代表される炭化水素類、メ
タノールやエタノールに代表されるアルコール類、水、
アンモニアおよび常温以下に沸点を持つ合成化合物等が
挙げられる。また、冷媒循環用ポンプについては、ベー
ンポンプ、ルーツポンプ、往復動ポンプあるいはスクロ
ールポンプ等に代表される容積式ポンプや、渦巻きポン
プ、ウエスコポンプあるいはタービンポンプ等に代表さ
れる遠心式ポンプを用いることができる。電動機につい
てもポンプの形式によってはリニアタイプあるいは回転
式が利用でき、密閉型の電動機を採用することにより冷
媒の漏れも防ぐことができる。さらに、熱機関本体は実
施例に示す形式のスターリングサイクル機関に限られる
ものではなく、他形式のスターリングサイクル機関や吸
収サイクル機関なども考えられる。
【0020】上記の構成において、冷房時は、熱機関本
体Aの放熱用熱交換器7と室外側熱交換器10とを、吸
熱用熱交換器9と室内側熱交換器11とをそれぞれ接続
して循環閉サイクルを形成し、熱機関本体Aの吸熱用熱
交換器9において、熱機関内部作動媒体との熱交換によ
り熱搬送冷媒は凝縮し、その液冷媒は配管12cを通り
室内側熱交換器11に送り込まれて吸熱し、蒸発して冷
房を行い、そこで蒸発した蒸気冷媒は配管12dを通り
冷媒循環用ポンプ14によって強制的に再び熱機関本体
Aの吸熱用熱交換器9へと流れる。また、熱機関本体A
の放熱用熱交換器7において、熱機関内部作動媒体との
熱交換により熱搬送冷媒は蒸発し、その蒸気冷媒は配管
12aを通り冷媒循環用ポンプ13によって強制的に室
外側熱交換器10に流れ込んで放熱し、凝縮し、そこで
凝縮した液冷媒は配管12bを通り再び熱機関本体Aの
放熱用熱交換器7へと送られる。
【0021】また、暖房時は、熱機関本体Aの放熱用熱
交換器7と室内側熱交換器10とを、吸熱用熱交換器9
と室外側熱交換器11とをそれぞれ接続して循環閉サイ
クルを形成し、熱機関本体Aの放熱用熱交換器7におい
て、熱機関内部作動媒体との熱交換により熱搬送冷媒は
蒸発し、その蒸気冷媒は配管12aを通り冷媒循環用ポ
ンプ13によって強制的に室内側熱交換器10に送り込
まれて放熱し、凝縮して暖房を行い、そこで凝縮した液
冷媒は配管12bを通り再び熱機関本体Aの放熱用熱交
換器7へと流れる。また、熱交換器本体Aの吸熱用熱交
換器9において、熱機関内部作動媒体との熱交換により
熱搬送冷媒は凝縮し、その液冷媒は配管12cを通り室
外側熱交換器11に流れ込んで吸熱し、蒸発し、そこで
蒸発した蒸気冷媒は配管12dを通り冷媒循環用ポンプ
14によって強制的に再び熱機関本体Aの吸熱用熱交換
器9へと送られる。 第2実施例:本実施例のものは図2に示すように構成さ
れる。なお、同図中、第1実施例と対応する構成につい
ては、図1と同一の符号を付し、その説明は省略した。
【0022】本実施例のものは、図2に示すように第1
実施例の構成において、バイパス弁18a、18bを有
するバイパス配管17a〜17dより成るバイパス回路
を付加した点にその構成上の特徴がある。
【0023】従って、本実施例のものでは第1実施例の
基本動作に加え、バイパス弁18a又は18bを開閉す
ることにより各冷媒循環用ポンプ13又は14との環流
回路の形成によって、冷媒循環用ポンプの仕事量を制御
することができる。
【0024】なお、バイパス弁18a、18bは遠隔操
作による開閉あるいは開き度の調整を行うような構成と
することも可能である。 第3実施例:本実施例は図3に示すように構成される。
なお、同図中、第2実施例に対応する構成については、
図2と同一の符号を付し、その説明は省略した。
【0025】本実施例のものは、第2実施例の構成にお
いて、更に、冷媒循環用ポンプの能力を制御する制御装
置19a、19bを夫々付加した点にその構成上の特徴
がある。
【0026】従って、本実施例のものでは、これらの制
御装置19a、19bは、冷媒循環用ポンプ13、14
の回転数、冷媒の吐出圧力や温度を検出して制御するこ
と、また、前記条件に冷房あるいは暖房条件、能力を含
めた情報を総合して制御することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明の冷暖房装置は、上記のように潜
熱を効率的に利用するように構成したので、次のような
優れた効果を有する。
【0028】(1)従来の顕熱による熱搬送に比べ、本
発明のように潜熱による熱搬送では単位重量当りの受熱
量が増加し、熱搬送能力が増大するため、配管サイズや
熱交換器のサイズを小さくすることが可能である。ま
た、冷媒の循環量を低減できるため冷媒循環の動力が減
り、また、冷媒自身の圧力変動や重力作用を利用するこ
とにより、更なる循環動力の低減が可能であり、効率が
改善される。
【0029】(2)冷媒循環用ポンプを蒸気側配管に設
置したので、冷媒循環用ポンプの運転時にキャビテーシ
ョンを発生する恐れがなく安定した運転と容積効率の改
善による動力の低減が可能である。
【0030】(3)また、スタ−リングサイクルによる
熱機関においては、潜熱による熱交換は冷媒温度が一定
であることにより、熱交換器内部の温度分布が均一とな
り、熱交換効率が改善され、更に、冷媒と作動媒体との
温度差を小さくすることができるため、放熱側作動室温
度と吸熱側作動室温度の差を小さくすることが可能で、
従って、熱機関本体の熱効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示す配管図であ
る。
【図2】本発明の第2実施例の構成を示す配管図であ
る。
【図3】本発明の第3実施例の構成を示す配管図であ
る。
【符号の説明】
A:熱機関本体 7:放熱用熱交換器 9:吸熱用熱交換器 10、11:室内側または室外側熱交換器 13、14:冷媒循環用ポンプ 17a、17b、17c、17d:バイパス配管 18a、18b:バイパス弁 19a、19b:制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石野 光彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部からの熱または動力により作動する
    熱機関本体を有し、上記熱機関本体の放熱用熱交換器と
    吸熱用熱交換器とをそれぞれ室内側熱交換器と室外側熱
    交換器とに冷媒循環用ポンプを有する配管で循環閉サイ
    クル状に接続し、上記配管内を流れる冷媒の潜熱を利用
    して熱搬送する冷暖房装置において、上記冷媒循環用ポ
    ンプを蒸気側に配置したことを特徴とする冷暖房装置。
  2. 【請求項2】 外部からの熱または動力により作動する
    熱機関本体を有し、上記熱機関本体の放熱用熱交換器と
    吸熱用熱交換器とをそれぞれ室内側熱交換器と室外側熱
    交換器とに冷媒循環用ポンプを有する配管で循環閉サイ
    クル状に接続し、上記配管内を流れる冷媒の潜熱を利用
    して熱搬送する冷暖房装置において、上記冷媒循環用ポ
    ンプを蒸気側に配置すると共に、上記冷媒循環用ポンプ
    に対してバイパス回路を並列に設けるようにした冷暖房
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1あるいは2記載の冷暖房装置に
    おいて、上記冷媒循環用ポンプの能力を制御する制御装
    置を設けるようにした冷暖房装置。
JP21382694A 1994-09-07 1994-09-07 冷暖房装置 Pending JPH0875285A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11223404A (ja) * 1998-02-06 1999-08-17 Sanyo Electric Co Ltd スターリング冷却装置
JP2002168547A (ja) * 2000-11-20 2002-06-14 Global Cooling Bv 熱サイホンによるcpu冷却装置
JP2003050073A (ja) * 2001-08-03 2003-02-21 Sharp Corp スターリング冷凍システム及びスターリング冷蔵庫
CN105423509A (zh) * 2014-09-03 2016-03-23 青岛海信日立空调系统有限公司 一种散热装置及空调系统

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