JPS61259057A - 熱ポンプ装置 - Google Patents

熱ポンプ装置

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JPS61259057A
JPS61259057A JP60101000A JP10100085A JPS61259057A JP S61259057 A JPS61259057 A JP S61259057A JP 60101000 A JP60101000 A JP 60101000A JP 10100085 A JP10100085 A JP 10100085A JP S61259057 A JPS61259057 A JP S61259057A
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JP
Japan
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heat
heat exchanger
side heat
water
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP60101000A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadamasa Takeno
武野 貞昌
Hiroshi Matsumoto
拓 松本
Hitoshi Kurioka
均 栗岡
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.)
Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
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Publication date
Application filed by Kajima Corp filed Critical Kajima Corp
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Publication of JPS61259057A publication Critical patent/JPS61259057A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、空気熱源ヒートポンプに係り、詳しくは、熱
源に使用する大気の熱のうち、太陽熱の日射熱と外気全
熱を温熱の熱源に、そして外気および天空を放熱光とし
て有効に利用できるようにした熱ポンプ装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の空気熱源ヒートポンプは、外気を熱源側熱交換器
に供給するものが最も普通である。すなわち冷却サイク
ル(例えば冷房運転)では凝縮器として機能している熱
源側熱交換器にファンによって外気を供給し、また加熱
サイクル(例えば暖房運転)では蒸発器として機能して
いる熱源側熱交換器にファンによって外気を供給して、
外気の持つ顕熱(厳密には湿分のもつ潜熱を加えた全熱
)を熱源として利用し、これを他方の蒸発器または凝縮
器で冷熱または温熱として採集するものであった。した
がって、従来の空気熱源ヒートポンプでは、熱源空気を
熱源側熱交換器に強制的に供給するためのファンを原則
として具備するものであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の外気を熱源側熱交換器(通称、屋外側熱交換器ま
たは室外熱交換器と呼ばれる)に供給する空気熱源ヒー
トポンプでは、外気ファンを必要とするので騒音の問題
がある。またこのために騒音対策が必要である。
そして最も基本的なことであるが、外気とヒートポンプ
内冷媒との熱伝達によって熱交換(フィン付チューブに
よる熱交換)を行っているので。
放熱時(冷房運転時)には冷媒温度が大気温度よりも必
ず高く、吸熱時(暖房運転時)には必ず低くならなけれ
ばならず、このために、ヒートポンプの効率に限界があ
る。すなわち外気温度より高い温度の熱源、または外気
温度より低い温度の冷熱源を利用するようなことは現実
にはできず、外気の温度にヒートポンプの効率が左右さ
れる。
また冬期の厳寒時には熱源側熱交換器に霜が付きやすい
という問題がある。このためにデフロスト対策が必要と
なる。
さらに、屋外側熱交換器を室内側熱交換器と離して設置
するいわゆるセパレート型ではそれらの間の冷媒配管が
長くなり、冷媒容量や圧縮機容量を大きくする必要が生
じ、結果として費用の増大につながる。
〔問題点を解決する手段〕
本発明は、前述のような問題の解決点の解決を図った熱
ポンプ装置として、負荷側熱交換器と熱源側熱交換器の
間で冷媒循環路を形成し、この冷媒循環路に圧縮機およ
び膨脹弁を介在させてこれら熱交換器の一方または他方
を蒸発器、他方または一方を凝縮器として機能させるよ
うに構成したヒートポンプと;透明管からなる集放熱器
と前記の熱源側熱交換器との間を液体が循環するように
形成された熱源液体循環路と;からなり、集放熱器が日
射を受ける箇所に設置されると共に熱源液体循環路に循
環させる液体として黒色液状体を使用した熱ポンプ装置
を提供するものである。
本発明の熱ポンプ装置は、外界の大気雰囲気を熱源とし
て利用するものであるが、さらに黒色液状体を透明管内
に流すこと9よ−て・太陽0日射   1による輻射熱
を集熱してこれを熱源として有効利用するとともに、放
射冷却を大気との熱伝達に併用したものである。従って
1本発明の熱ポンプ装置では従来のように外気ファンは
不要であると共に大気温度より高い温度または低い温度
の黒色液状体が熱源側熱交換器に循環されるのでヒート
ポンプの効率を高めることができ、既述の問題が効果的
に解決できる。
本発明に使用することのできる黒色液状体としては、黒
色水、活性炭の微粒子をプロピレングリコール溶液に分
散させた黒色液、或いは黒色の界面活性剤溶液などが挙
げられる。このような黒色液状体は、黒体に近い輻射熱
の吸収能を存しているので、太陽スペクトルの実質上全
領域を吸収することができる。したがって、これを太陽
光線のあたる透明管内に通液すると集熱が効果的に行え
ることはもとより、直接の日射が無くても、この液の温
度が透明管近傍の外気温度より低く且つその時間帯が日
中であるときには、外気温度と実質上等しくなる温度ま
で、場合によっては、それ以上にまで昇温し、逆に、液
の温度が外気温度より高く且つその時間帯が太陽光線の
無い夜間の場合には、天空に向かっての長波長の輻射に
よる放射冷却によって外気温度まで、場合によっては、
それ以下の温度にまで速やかに低下する。そして。
日中であっても、透明管内に外気温度より高い黒色液状
体が流れると、透明管自身が外気温度より高温になる結
果、この透明管の外側には空気の対流が自然に生じ、そ
の外気流によってこの透明管が冷却され、黒色液状体も
外気温度近くまで冷却されることになる。
本発明はこのような透明管と黒色液状体との作用を効果
的に利用することによって、従来の空気熱源ヒートポン
プ方式(熱源側熱交換器へ外気を直接供給して外気と冷
媒とを伝熱で熱交換するという方式)に比べて、はるか
に効率のよい熱ポンプ装置(屋外の外界の熱を利用する
という意味では空気熱源の熱ポンプ装置)を提供するも
のである。
以下に図面の実施例について説明する。
〔実施例〕
第1図は2機器の配置系統図で本発明の熱ポンプ装置の
具体例を示したものである。図示のように本発明の熱ポ
ンプ装置は、大きく分けて、ヒートポンプHと、i3明
管からなる集放熱器Cと、ヒートポンプHの熱源側熱交
換器Sおよび集放熱器Cの間を黒色液状体が循環する熱
源液体循環路りとから構成されている。
ヒートポンプHは、負荷側熱交換器Rと熱源側熱交換器
Sの間で冷媒循環路を形成し、この冷媒循環路に圧縮機
lおよび膨脹弁2を介在させて該熱交換器の一方または
他方を蒸発器、他方または一方を凝縮器として機能させ
るよ゛うに構成したものであり、その基本構成は従来の
空気熱源ヒートポンプのものと変わりはないが、熱源側
熱交換器Sには、従来のように熱源の空気が直接供給さ
れるのではなく、外界の熱を運ぶ熱源流体として黒色の
液が通液される。すなわち、この熱源側熱交換器Sは、
実体上は空気熱源ヒートポンプのものであるにもかかわ
らず冷媒−液熱交換器である。
図示のヒートポンプHの冷媒回路について概説すると、
これは従来のものと同様に四方弁3の切り替えによって
、加熱サイクルと冷却サイクルとに自由に運転モードが
選択できるようにした圧縮機型冷凍機を使用している。
すなわち四方弁3の切り替えによって熱交換器の一方ま
たは他方を蒸発器、他方または一方を凝縮器として機能
させるように構成したもので、加熱サイクルの冷媒の循
環方向は実線矢印で、また冷却サイクルの冷媒の循環方
向は点線矢印で示しである。4,5.6および7は、四
方弁3の切り替えに伴って冷媒の順路を変えるための切
替弁であり、8は受液槽である。
圧縮機1の稼動によって実線矢印で示される順路で冷媒
が流れる加熱サイクルの場合は、熱源側熱交換器Sは蒸
発器として、そして、負荷側熱交換器Rは凝縮器として
機能している。逆に9点線矢印で示される順路で冷媒が
流れる冷却サイクルの場合には、熱源側熱交換器Sは凝
縮器としてそして負荷側熱交換器Rは蒸発器として機能
する。熱源側熱交換器Sには既述のように温熱または冷
熱を供給する熱源流体として黒色液状体が通液され  
 する、他方、負荷側熱交換器Rには負荷(図示しない
)の種類に応じて代表的には空気または水が供給され、
′a縮器または蒸発器として機能しているこの熱交換器
から熱を受は取るかまたは熱を放出して加熱または冷却
され、この温熱または冷熱を負荷に供給する。好ましい
例としては、この負荷側熱交換器Rには水が供給され、
冬期には温水をまた夏期には冷水を負荷に供給する。こ
の温水または冷水は空気調和用の熱源水として効果的に
利用することができる。例えば蓄熱水槽内の蓄熱水の加
熱または冷却に供することができる。
黒色液状体の集放熱器Cは多数本の透明管から構成され
、前記の熱源側熱交換器Sとこの集放熱器Cとの間でク
ローズされた熱源液体循環路りを形成している。この熱
源液体循環路りにはポンプ10が介装され、このポンプ
10によって熱源側熱交換器Sと集放熱器Cとの間を黒
色液状体が強制的に循環される。集放熱器Cは日射を受
ける屋外に設置される。
第2図は集放熱器の単位ユニットを平面的に見た図であ
り、第3図はその部分拡大図である。第2図に示すよう
に、集放熱器Cは多数本の透明管11をサプライヘッダ
ー12とリターンヘッダー13との間に並行に架は渡し
ただけの極めて単純な構造を有している。各透明管11
と各ヘソグーとの接続は第3図に示すように管継手14
を用いる。透明管11は透明樹脂またはガラスで製作さ
れている。
第1図の装置は、第2図に示したような集放熱器ユニッ
トを更に幾つか組み合わせ、各々を熱源液体循環路りに
並列に設置してなる集放熱器Cを使用している。これに
より、往管15内を流れる黒色液状体は多数の透明管1
1に分岐されてその流速が掻端に低下し、この透明管1
1を通過したあとは再び合流して選管16に戻り、熱源
側熱交換器Sに向かって流れる。
ヒートポンプHが加熱サイクルの場合には、集放熱器C
は集熱器として機能させ、ヒートポンプHが冷却サイク
ルの場合は集放熱器Cは放熱器として機能させる。前者
は原則的には昼間、後者は原則的には夜間の運転となる
が、これに限られるものではない。加熱サイクルでは、
蒸発器として機能している熱源側熱交換器Sによってこ
の中を通液する黒色液状体は冷却されるが5集放熱器C
で太陽の日射熱並びに大気の熱を集熱してこれを熱源側
熱交換器Sに放熱する。逆に、冷却サイクルでは凝縮器
として機能している熱源側熱交換器Sによってこの中を
通液する黒色液状体は加熱されるが、集放熱器Cを通過
することによって冷却される。この冷却は、夜間におけ
る長波長の輻射による放射冷却と、透明管11の外側に
自然に生じる対流によって行われる。後者は昼間でも十
分に生じる。すなわち、透明管11自身がこの中を通液
する高温の黒色液状体によって温められて外気温度より
高くなると、この透明管11の回りには空気の対流が生
じて強制通風がなくても外気温度まで透明管11が冷却
され、その結果この中を通過する黒色液状体の温度が外
気温度近くまで冷却されることになる。そして、夜間の
場合には、これに加えて放射冷却が生ずることになる。
なお2図示の例では熱源液体循環路りに一台のヒートポ
ンプHを挿入した例を示したが、複数台のヒートポンプ
を挿入することもできる。
このようにして本発明の熱ポンプ装置は、従来の空気熱
源ヒートポンプのように、ファンによる強制通風を行わ
なくても外気の熱を効果的に取入れることができ且つ太
陽熱の集熱も併せて行うことができる。そして、@器の
構成が単純であり。
黒色液状体の通液路はヒートポンプの冷媒管路とは完全
に遮断された閉鎖路として構成され、またこの管路の長
さを十分に取ってもその費用は廉価に済むなど、従来の
空気熱源ヒートポンプには無い数々の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の熱ポンプ装置の一実施例を示す機器
配置系統図、第2図は本発明に従う集放熱器の一ユニッ
トの例を示す平面図、第3図は第2図の一部を拡大して
示した図である。 H・・ヒートポンプ、  C・・集放熱器。 L・・熱源液体循環路、  S・・熱源側熱交換器。 R・・負荷側熱交換器、              
 )1・・圧縮機、  2・・膨脹弁、  3・・四方
弁。 4.5.6.7  ・・加熱冷却切換弁、  8・・受
液槽。 10・・黒色液状体循環ポンプ+’  11・・透明管
。 12・・サプライヘッダー。 13・・リターンヘッダー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 負荷側熱交換器Rと熱源側熱交換器Sの間で冷媒循環路
    を形成し、この冷媒循環路に圧縮機1および膨脹弁2を
    介在させて該熱交換器のいずれか一方を蒸発器、他方を
    凝縮器として機能させるように構成したヒートポンプH
    と、 透明管からなる集放熱器Cと前記の熱源側熱交換器Sと
    の間を液体が循環するように形成された熱源液体循環路
    Lと、 からなり、該集放熱器Cが日射を受ける箇所に設置され
    ると共に熱源液体循環路Lに循環させる液体として黒色
    液状体を使用した熱ポンプ装置。
JP60101000A 1985-05-13 1985-05-13 熱ポンプ装置 Pending JPS61259057A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108413628A (zh) * 2018-02-06 2018-08-17 杭州龙华环境集成系统有限公司 一种太阳能与空气源热泵耦合热水系统及其控制方法
CN110195622A (zh) * 2019-06-12 2019-09-03 北京建筑大学 热电联供系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920750A (ja) * 1982-07-28 1984-02-02 Takaaki Kobayashi 自動車車輪間の捲込防止装置
JPS59147950A (ja) * 1983-02-10 1984-08-24 Kaidou Kogyo:Kk 副射熱利用太陽熱温水器

Patent Citations (2)

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