JPS6028933Y2 - ヒートポンプ式ルームエアコンデイシヨナ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はヒートポンプ式ルームニアコンディショナの暖
房シ子テムに関するものである。

第１図は圧縮式ヒートポンプ暖房装置に太陽熱集熱器を
直結した従来のヒートポンプ式ルームニアコンディショ
ナ（以下ヒートポンプルームエアコンという）の冷媒循
環系路を示したものである。

第１図において、１は圧縮機、２は吐出管、３は四方弁
、４は四方弁吐出管、５は室内熱交換器、６はキャピラ
リチューブ、７は室外熱交換器、８は太陽熱集熱器、９
は吸い込み管、１０は室内着空気循環装置、１１は室外
器空気循環装置、１２は分岐管、１３および１４は電磁
開閉弁、１５は逆止弁、１６は合流管、１７は四方弁戻
り管を示す。

このように構成されたヒートポンプルームエアコンは暖
房運転の際に太陽３１の熱を熱源にする場合と空気のも
つ熱を熱源とする場合の両方に利用することができる。

まず、太陽３１の熱を熱源として利用して暖房運転とす
る場合には、室外熱交換器７の前に設けられた電磁開閉
弁１３を閉じて、電磁開閉弁１４を開いた状態に保持し
て暖房サイクル運転を行う。

この場合第１図で実線の矢印で示すように、まず、室内
熱交換器５を通過した高圧・低エンタルピの液冷媒をキ
ャピラリチューブ６により膨張させて低圧・低エンタル
ピの気・液二相冷媒に変え、太陽熱集熱器８に送る。

太陽熱集熱器８には低エンタルピの二相冷媒を太陽熱で
加熱して低圧・高エンタルピの蒸気冷媒にかえ、合流管
１６、四方弁戻り管１７、四方弁３、吸い込み管９を過
て圧縮機１の吸い込み工程中のシリンダ内に戻る。

この時、圧縮機１は圧縮・工程に入り、蒸気冷媒を断熱
圧縮して、高温・高圧の蒸気冷媒を作り、吐出管２、四
方弁３、四方弁吐出管４を過て室内熱交換器５に送る。

室内熱交換器５は室内着空気循環装置１０により室内の
冷い空気を吸い込むとともに、高温・ｉ高圧の蒸気冷媒
から得た熱を空気に放熱して、暖い空気を室内に吹出し
て室内の暖房を行う。

以後、冷媒は同じ糸路を連続してくり返し流通する。

次に空気の熱を熱源として暖房を行う場合は、室外熱交
換器７の前に設けられた電磁開閉弁１３を開いて、電磁
開閉弁１４を閉じた状態に切り替えて保持し、冷凍サイ
クル運転を行う。

空気の熱を熱源として利用する場合においては、キャピ
ラリチューブ６を出た低圧・低エントロピの気・液二相
冷媒を室外熱交換器７にて、室外型空気循環装置１１に
より冷媒蒸発温度よりも高い温度の室外の空気を吸い込
むとともにこの空気の熱を吸熱して、冷えた空気を室外
に吐出して熱交換を行う。

以後、吸熱した冷媒は合流管１６から四方弁３を介して
吸い込み管９から圧縮機１に戻り、さらに圧縮機１で高
温・高圧の過熱蒸気冷媒となり、室内熱交換器５に送ら
れ、室内を暖房するサイクルが持続される。

なお、太陽熱集熱器８方向への管路には逆止弁１５が付
いているので、室外熱交換器７を出た冷媒は四方弁戻り
管１７方向にのみ流れる。

しかしこの従来のヒートポンプルームエアコンにおいて
は次のような欠点がある。

第１の欠点は、太陽熱が十分に利用できても室内に必要
とする暖房熱量は多すぎてはならないため、室内温度が
設定温度に上昇すると快適居住空間を作るために暖房運
転を停止する必要がある。

このため、太陽熱が余分にあっても、この余分な熱を利
用できない欠点がある。

第２の欠点は、夕方から夜間にかけて最も暖房を必要と
する時間帯には、太陽が沈して太陽熱が利用できないの
で、電力を多量に消費する空気熱源利用のヒートポンプ
暖房サイクル運転によって暖房を行わなければならない
。

なお、冷房運転は破線の矢印で示すように圧縮機１から
室外熱交換器７、キャピラリチューブ６を介して室内熱
交換器５に冷媒５を送り、室内熱交換器５で室内の空気
を冷却することにより行なう。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、消
費電力量の少い太陽熱源・空気熱源併用のヒートポンプ
ルームエアコンを提供することにある。

上記の目的を遠戚するために本考案では、蓄熱槽及び蓄
熱槽内に配置された熱交換器を備え、主圧縮機が吐出す
る高温・高圧の冷媒を吐出口から四方弁を介して吐出パ
イプ、室内熱交換器、膨張装置、室内熱交換器、サクシ
ョンパイプを過て主圧縮機の吸い込み口に戻る空気の熱
を利用する暖房サイクルと、冷媒が太陽熱集熱器を経て
再び圧縮機に戻る太陽熱を利用する暖房サイクルに加え
、太陽熱を利用する暖房の過程で、蓄熱槽内の熱交換器
により蓄熱槽内に余分の熱を蓄熱し、太陽が没した後に
おいてはこの蓄熱を利用する暖房サイクルを併設し、冬
場の暖房運転は太陽熱利用暖房サイクル、蓄熱利用暖房
サイクルおよび空気熱源暖房サイクルを周囲状況に合わ
せて選択し、消費電力を少なくする。

また従来同様、夏場の冷房サイクル運転も可能にする。

以下、本考案の一実施例を冷媒の循環回路を示す第２図
によって説明する。

第２図において第１図と同一番号を付したものは同一部
分を示す。

まず、太陽の熱を利用する暖房運転について第２図の実
線の矢印ａによって説明する。

第２図において、１９，２７．１２は分岐管、２１，１
３．１４は電磁開閉弁、２２はキャピラリチューブ、２
３は熱交換器、２４は蓄熱槽、２５は蓄熱材、１５．２
７は逆止弁、２８は三方弁、１６゜３０は合流管である
。

ここで、電磁開閉弁１３は閉、同じ＜１４．２１は開と
し、三方弁２８は逆止弁２７方向に冷媒を送る。

従来の実施例と同じく説明の起点を室内熱交換器５の出
口とすると、室内熱交換器５を出た高圧・低エンタルピ
の液冷媒は分岐管１９を経て蓄熱槽２４へ送られる。

バイパス管３１へはバイパス管３１に接続された逆止弁
２０により、流れを遮断されるので、蓄熱槽２４にのみ
冷媒は流れる。

なお、分岐管１９を経た冷媒は電磁開閉弁２１とキャピ
ラリチューブ２２の併設部を経て、断熱壁で構成された
蓄熱槽２４の水、塩化カリウム、油などの蓄熱材２５に
埋没された蓄熱槽内熱交換器２３に至る。

ここで、冷媒液はまだ残されている余熱、あるいは室内
暖房が十分のとき室内器空気循環装置１０を停止して室
内に放熱せずに蓄熱槽２４まで運んだ冷媒熱を熱交換器
２３を介して蓄熱材２５内に放熱して蓄熱する。

同時に蓄熱槽内熱交換器２３の冷媒は完全に凝縮して液
冷媒となる。

これにより冷媒は三方弁２８より逆止弁２６、分岐管２
７に到る。

ここで、分岐管２７より分岐管１９につながるバイパス
管３１では、分岐管１９における冷媒の圧力が分岐管２
７に比べて高いので、この方向への冷媒の流れは生じな
い。

したがって、電磁開閉弁１３，１４の方向に冷媒は流れ
るが、電磁開閉弁１３は閉になっているので、開放中の
電磁開閉弁１４方向にのみ流れ、長い管路１８を経て太
陽熱集熱器８に到る。

ここで、冷媒は太陽３１の熱によって加熱され、低圧・
低エンタルピの過熱蒸気冷媒となり、逆流防止の逆止弁
１５、合流管１６．３０、四方弁戻り管パイプ１７から
四方弁３を介して吸い込み管９を通って主圧縮機１に入
る。

圧縮機１はこの時圧縮工程に入り、低圧の過熱蒸気冷媒
を断熱圧縮して、高温・高圧の蒸気冷媒にし、吐出管２
、四方弁３、四方弁吐出管４を過て室内熱交換器５に送
る。

室内熱交換器５は室内型空気循環装置１０により室内の
冷い空気を吸い込むとともに高温・高圧の蒸気冷媒から
得た熱をこの空気に放熱して、暖い空気と腰室内に吹出
して室内の暖房を行う。

以後、冷媒は同じ糸路を連続して流通する。

次に、日没後において、蓄熱槽２４内に蓄熱された熱に
より間接的に太陽３１の熱を利用する蓄熱利用暖房運転
について第２図の実線矢印すにより説明する。

ここで、電磁開閉弁２１は閉じ、三方弁２８は合流管３
０方向に冷媒が流れるように切り替えられる。

したがって、室内熱交換器５から出た放熱し終った高圧
・低エンタルピの液冷媒は分岐管１９から電磁開閉弁２
１を通らず、キャピラリチューブ２２にのみ流れる。

このため膨張作用により減圧された冷媒は低圧・低エン
タルとなり、蓄熱槽２４内の蓄熱材２５に埋没された蓄
熱槽内熱交換器２３に到る。

ここで、冷媒は熱交換器２３を介して蓄熱材２５より吸
熱して低圧・高エンタルピとなる。

この蒸気冷媒は三方弁２８より一方向に流れを整流する
逆止弁２９を通り、合流管３０、四方弁戻り管１７、四
方弁３、吸い込み管９、主圧縮機１、吐出管３、四方弁
３、四方弁吐出管４を経て室内熱交換器５に戻る。

これより、前述と同様に室内の暖房を行う。

次に、蓄熱槽２４の蓄熱量が十分でなくなった場合には
、電磁開閉弁１３，２１を開いて、電磁開閉弁１４を閉
じ、さらに三方弁２８を合流管２７方向に切り替えて第
２図の実線の矢印Ｃの冷媒系路形成する。

この場合室内熱交換器５で放熱しきった液冷媒は、分岐
管１９より電磁開閉弁２１、蓄熱槽内熱交換器２３、三
方弁２８、逆止弁２６、分岐管２７．１２、電磁開閉弁
２８を通ってキャピラリチューブ６に到る。

ここで、冷媒は膨張作用により低圧・低エントロピとな
り、室内熱交換器７に到る。

室外熱交換器７は、室外器空気循環装置１１により外気
を吸い込み、空気の熱を吸熱して、低温の空気を室外に
吐出し、空気から得た熱を冷媒に与え過熱蒸気冷媒を作
る。

これより、合流管１６より前記と同様の糸路を通って室
内熱交換器５に戻り室内の暖房を行う。

本考案のヒートポンプルームエアコンは以上のような３
つの暖房運転を周囲の条件によって選択的に運転するこ
とにより、電力の消費量を低減することができる。

他方、夏場の冷房運転は従来と同様に第２図の矢印で示
すような冷媒循糸路によって室内の冷房を行うことがで
きる。

すなわち、圧縮機１で得られた高温・高圧の過熱蒸気冷
媒は吐出管２より四方弁３を介して四方弁戻り管１７、
合流管１６を経て室外熱交換器７に送られる。

ここで、冷媒は室外器空気循環装置１１により外気に熱
を放熱して高圧・低エンタルピの液冷媒となり、キャピ
ラリチューブ６によって低圧の低エンタルピの気・液２
相の冷媒となる。

次に、開放された電磁開閉弁１３より分岐管１２より分
岐管２７．バイパス管３０から逆止弁２０を経て分岐管
１９より室内熱交換器５に到る。

ただし、電磁開閉弁１４．２１は閉じ、逆止弁２６およ
び２９により三方弁２８方向への冷媒の流れは遮断され
る。

室内熱交換器５においては、室内型空気循環装置１０に
より室内の暖い空気を吸い込むと同時に吸熱して冷たい
空気を室内に吹き出し、室内の冷房を行う。

以後、四方弁吐出管４より四方弁３を介して吸い込み管
９から主圧縮機に戻り、冷房運転が持続される限り、こ
の冷房サイクルは保持される。

これより夏場の冷房運転が可能である。

以上詳細に述べたように、本案によれば次のような効果
がある。

第１の効果は日射量が十分あり、室内の暖房も必要とし
ない場合、室内型空気循環装置を停止して室内の暖房を
止めて、太陽熱源利用の暖房運転を行うことによって、
蓄熱槽内に太陽熱を蓄熱することができる。

太陽の熱が多ければ多いほど、この暖房サイクルの吸い
込み圧力が高くなるので、圧縮機のする圧縮仕事はそれ
だけ少なくてすむ。

第２の効果は太陽が没した夕方から夜間にかけては、日
中に蓄熱槽内に蓄熱された熱を利用し、蓄熱暖房運転を
行うことにより間接的に太陽の熱を利用し室内の暖房を
行うことができる。

この暖房運転でも、吸い込み圧力を空気の熱を熱源とし
て利用したヒートポンプサイクルよりも高くできるので
、圧縮機の圧縮仕事が少なくてすむ。

したがって、太陽熱蓄熱槽内の熱および空気熱源を順次
利用することによって使用電力の少い暖房運転が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプルームエアコンの冷媒循環
系路を示すロック図、第２図は本考案によるヒートポン
プルームエアコンの実施例を示ス冷媒循環系路のブロッ
ク図である。 １・・・・・・圧縮機、３・・・・・・四方弁、５・・
・・・・室内熱交換器、７・・・・・・室外熱交換器、
訃・・・・・太陽熱集熱器、２３・・・・・・蓄熱槽内
熱交換器、２４・・・・・・蓄熱槽。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 室内熱交換器、室外熱交換器及び四方弁が順次配管によ
   って接続され、さらに四方弁と圧縮機とが配管によって
   接続されて冷媒循環系路が形成されるとともに、室外熱
   交換器に並列に配管により太陽熱集熱器が接続されるこ
   とによって、太陽の熱を熱源とした暖房を行なうヒート
   ポンプ式ルームニアコンディショナにおいて、室内熱交
   換器と太陽熱集熱器を結ぶ糸路に高熱槽を備えた熱交換
   器が接続され、かつ、高熱槽を備えた熱交換器と太陽熱
   集熱器とを接続する糸路には１つの入口と２つの出口を
   有する３方弁が接続され、１つの入口は蓄熱槽を備えた
   熱交換機に接続され、２つの出口は太陽熱集熱器の入口
   と出口にそれぞれ接続されていることを特徴とするヒー
   トポンプ式ルームニアコンディショナ。