JPS6226428A - ヒ−トポンプ式空気調和装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ヒートポンプ式の暖房機、冷房機のような
空気調和装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

例えば、ヒートポンプ式の暖房機は、外気、太陽熱等の
未利用エネルギーまたは温排水、熱機関の排ガス等の廃
棄エネルギーを熱源とし、蒸発温度の低いフロン等の冷
媒からなる吸熱材によって熱を吸収してガス化させ、こ
のガスを圧縮機により圧縮昇温させることによシ暖房す
ることからなっている。

第６図は、従来のヒートポンプ式暖房機の構造を示すフ
ローシートである。図面に示すように、従来のヒートポ
ンプ式暖房機は、室内に設けられた室内側熱交換器１お
よび室内側送風機２と、室外に設けられた室外側熱交換
器３および室外側送風機４と、室外側熱交換器３の出側
と室内側熱交換器の入側とを連結する冷媒用導管７の途
中の室外側に設けられた圧縮機５と、室内側熱交換器１
の出側と室外側熱交換器３の入側とを連結する冷媒用導
管７′の途中の室外側に設けられた膨張弁６とからなっ
ている。８は室の壁である。

室外側熱交換器３において、室外側送風機４により送シ
こまれた外気によって冷媒は吸熱され、気化する。この
ようにして気化された冷媒は、圧縮機５によって昇圧且
つ昇温され、高温の冷媒ガスとなる。この高温の冷媒ガ
スは、室内側熱交換器１において、室内側送風機２によ
シ循環されている室内空気を加熱し、かくして、室内の
暖房が行なわれる。高温の冷媒ガスは、上記室内空気の
加熱によって、例えば約４５°Ｃから約４０’Ｃまで冷
却され、室内側熱交換器】で液化する。この液化した冷
媒は、膨張弁６において圧力が解放される。そして、一
部の液のフラッシュによって、残シの液が蒸発温度まで
冷却され、再び室外側熱交換器３に戻される。

このような構造のヒートポンプ式暖房機において、室内
空気を加熱した後の冷媒液は、例えば約４０℃の温度を
保有しているにもかかわらず、膨張弁６において蒸発温
度まで低下する。従って従来のヒートポンプ式暖房機は
、室内空気を加熱した後の冷媒ガスの持つ熱エネルギー
を無駄に放散するばかりでなく、フラッシュしたガス量
に相当するだけ吸熱量が減少する。このフラッシュがス
量を減少できれば、循環冷媒量が減少し所要動力を減ら
すことができる。このようなことは、ヒートポンプ式冷
房機においても同様である。

〔発明の目的〕

従って、この発明の目的は、熱交換後の冷媒が保有する
熱エネルギーを有効に利用することによって、熱エネル
ギーロスを少クシた、ヒートポンプ式の暖房機、冷房機
のような空気調和装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、冷媒を加熱または冷却するための室外側熱
交換器と、前記冷媒によって室内の空気を加熱または冷
却するための室内側熱交換器と、前記室外側熱交換器と
前記室内側熱交換器とを互いに連結する一方の導管の途
中に設けられた圧縮機と、他方の導管の途中に設けられ
た膨張弁とから、なるヒートポンプ式空気調和装置にお
いて、前記膨張弁を有する導管の室内側の途中に、室外
に開口するダクトに臨む換気用熱交換器を設け、暖房時
には、前記ダクトを通って強制換気される室内空気を、
前記換気用熱交換器を通る冷媒の保有熱エネルギーによ
って序熱し、冷房時には換気排気によって冷媒液を過冷
却することに特徴を有するものである。

〔発明の構成〕

次に、この発明を、図面を参照しながら説明する・第１
図は、この発明の一実施態様を示すヒート４ンプ式暖房
機の構造を示すフローシートである。この発明の暖房機
においても、室内に設けられた室内側熱交換器１および
室内側送風機２と、室外に設けられた室外側熱交換器３
および室外側送風機４と、室外側熱交換器３の出側と室
内側熱交換器１の入側とを連結する冷媒用導管７の途中
の室外側に設けられた圧縮機５と、室内側熱交換器１の
出側と室外側熱交換器３０入側とを連結する冷媒用導管
７′の途中の室外側に設けられた膨張弁６とからなって
いることは従来の装置と同様である。

この発明においては、室内側熱交換器１の出側と室外側
熱交換器３の入側とを連結する冷媒用導管７′の室内側
の途中に、換気用熱交換器９が設けられている。１０は
一端が壁８に開口して室外に連通し、他端が換気用熱交
換器９に臨んでいるダクトであって、ダクト９の他端付
近には、換気用送風機１１が設けられている。

従って、室内側熱交換器１において室内空気を加熱した
後の冷媒液は、換気用熱交換器９において、その保有す
る熱エネルギーによシ、ダク）１０を通って吸い込まれ
た外気を加熱する。このようにして換気用熱交換器９に
よって加熱された外気は、室内に放出され、更に室内を
暖房する。

換気用熱交換器９によって保有熱エネルギーが回収され
た冷媒液は、膨張弁６において蒸発温度近くまで冷却さ
れた後、室外側熱交換器３に戻される。

このように、本発明によれば、室内側熱交換器１によっ
て室内空気を加熱した後の冷媒液が保有する熱エネルギ
ーは、換気用熱交換器９によって有効に回収することが
できる。更に、膨張弁６でフラッシュガス量が減少する
ため、その分、同一冷媒循環量で吸熱量が増大する。従
って、冷媒循環量が減少し、所要動力を減らすことがで
きる。

第２図は、この発明の他の実施態様を示すヒートポンプ
式冷房機の構造を示すフロージートチする。この実施態
様においては、圧縮機５の出入口および冷媒用配管７，
７′を通る冷媒の流れが上記とは逆であシ、換気用送風
機１１は逆転させて室内空気の排気用になっている。そ
して、膨張弁６は冷媒用導管７′の室内側の途中に設け
られている。

圧縮機５は、吸引機としての作用をするものであり、室
内側交換器１からの冷媒液を蒸発させる。

冷媒液は、室内側送風機２によって循環している室内の
空気から気化熱を吸収し、室内の空気を冷却する。

このようにして気化された冷媒は、圧縮機５によって液
化される高温の冷媒液となる。この高温の冷媒液は、室
外側熱交換器３において外気によシ冷却される。従来の
装置においては、この冷却された冷媒液が直接室内側熱
交換器１に送られていたが、この発明の装置においては
、上記の冷媒液は、換気用熱交換器９によって、更に冷
却される。即ち、ダクト１０に設けられている換気用送
風機１１によって、外気よりも低温の室内の冷却された
空気は、ダクト１０を通って排気されるが、この排気の
冷熱によシ、上記の冷媒液は更に冷却されて低温となシ
、そして、室内側熱交換器１に送られる。従って、膨張
弁６におけるフラッシュガス量が減少し、冷却に有効な
冷媒液量が増大するので、室内側熱交換器１による室内
の冷房効率を向上させることができる。

第３図は、この発明の更に他の実施態様を示すヒートポ
ンプ式冷暖房機の構造を示すフローシートである。この
実施態様においては、圧縮機５は、冷媒用導管７の室外
側の途中から分岐した第１分岐管１２に設・けられてで
おシ、第１分岐管１２の圧縮機５を挾む両側には、三方
弁からなる第１バルブ１３および第２パルプ１４が設け
られ、更に、第２パルプ１４と室外側熱交換器３に近い
冷媒用導管７との間には第２分岐管１５が設けられてい
る。

そして、膨張弁６および換気用熱交換器９は、冷媒用導
管７′の室内側の途中から分岐した第３分岐管１６に設
けられており、第３分岐管１６の膨張弁６側には三方弁
からなる第３パルプ１７および第４パルプ１８が設けら
れ、更に、第４パルプ１８と室内側熱交換器１に近い冷
媒用導管７′との間には第４分岐管１９が設けられてい
°る。

暖房時には、上記各パルプを操作することによって、第
４図に矢印で示すように、室外側熱交換器３によって気
化された冷媒は、第１パルプ１３、第１分岐管１２、第
２パルプ１４を通り、第１分岐管１２の途中に設けられ
た圧縮機５を経て冷媒用導管７を通って室内側熱交換器
ｌに導かれる。

室内側熱交換器１で室内空気を加熱し液化した冷媒は、
第３パルプ１７、第３分岐管１６、第４バ。

ルプ１８を通シ、第３分岐管１６の途中に設けられた換
気用熱交換器９によって室内に吸いこまれる空気を加熱
し、膨張弁６を経て冷媒用導管７′を通シ室外側熱交換
器３に導かれる。

冷房時には、上記各パルプを操作することによって、第
５図に矢印で示すように、室内側熱交換器ｌによって室
内空気を冷却し気化した冷媒は、第１パルプ１３．　第
１分岐管１２、第２パルプ１４を通シ、第１分岐管１２
の途中に設けられた圧縮機５を経て第２分岐管１５、冷
媒用導管７を通っ　　□て室外側熱交換器３に導かれる
。室外側熱交換器３で外気によシ冷却された冷媒は、第
３パルプ１７、第３分岐管１６、第４パルプ１８を通り
、第３分岐管１６の途中に設けられた換気用熱交換器９
によって更に冷却され、膨張弁６を経て第４分岐管１９
、冷媒用導管７′を通って室内側熱交換器１に導かれる
。

〔発明の実施例〕

次に、この発明を実施例により説明する。第１図に示す
装置により、１０℃の温度の外気を熱源として、室内を
２５℃の温度に暖房した。第１図に示すように、１０℃
の温度の外気Ｔ１は、室外側熱交換器３を通る３℃の温
度の冷媒液を加熱して蒸発させ３℃の温度の冷媒ガスに
した上、５℃の温度の排気Ｔ２となって排出された。

３℃の温度の冷媒ガスは、圧縮機５によって圧縮され、
４５℃の温度の圧縮ガスとなって室内側熱交換器１に供
給され、室内側熱交換器１において２５℃の温度の室内
空気ｔ１を３５℃の温度の空気ｔ２まで加熱した。冷媒
ガスは、上記室内空気の加熱によって凝縮し、４０℃の
温度の冷媒液となった。

４０℃の温度の冷媒液は、換気用熱交換器９において、
ダク）１０を通って室内に吸いこまれる１０℃の温度の
外気式を、２５℃の温度の室内空気ｔ２に加熱した。冷
媒液は、上記外気の加熱によって２０℃まで下がシ室外
側熱交換器３に戻されたＯ このように、本発明の装置によれば、室内空気を加熱し
た後の冷媒のもつ２０℃分の熱が回収され、且つ、膨張
弁でのフラッシュガス量の減少によって冷媒液量が増大
し、吸熱量が増すことによって冷媒循環量が減少し、所
要動力が減ることによって、暖房効率を約２０％上げる
ことができた。

第２図に示す装置によシ冷房した場合は、換気用空気に
よる冷媒液の冷却によシ、上記と同様に冷房効率を１０
〜２０％上げることができた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、室内空気を暖房
した後の冷媒が保有する熱エネルギーを有効に利用して
室内を暖房することができ、且つ、膨張弁でのフラッシ
ュガス量の減少による吸熱量の増加によって暖房効率を
高め、省エネルギー効果をあげることができ、冷房時に
も同様の効果をあげることができる。

特に、従来の暖房機および冷房機においては、外気と室
内の温度差が大きいほど負荷が大きくなって効率が低下
するが、この発明においては、上記温度差を換気装置に
おいて利用しているため、上記温度差が大きいほど従来
の機種との効率比が高くなシ、省エネルギー効果を高め
ることができる優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施態様を示すヒートポンプ式暖
房機の構造を示すフローシート、第２図はこの発明の他
の実施態様を示すヒートポンプ式冷房機の構造を示すフ
ローシート、第３図はこの発明の更に他の実施態様を示
すヒートポンプ式暖房機の構造を示すフローシート、第
４図および第５図はその作動説明図、第６図は従来のヒ
ートポンプ式暖房機の構造を示すフローシートである。 図面において、 １・・・室内側熱交換器、　２・・・室内側送風機、３
・・・室外側熱交換器、　４・・・室外側送風機、５・
・・圧縮機、　　　　　６・・・膨張弁、７．７′・・
・冷媒用導管、　　　８・・・壁、９・・・換気用熱交
換器、　１０・・・ダクト、１１・・・換気用送風機、
　　１２・・・第１分岐管、。 １３・・・第１パル７’、　　　　１４・・・第２パル
プ、１５・・・第２分岐管、　　　１６・・・第３分岐
管、１７・・・第３パル７”、１８・・・第４パルプ、
１９・・・第４分岐管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷媒を加熱または冷却するための室外側熱交換器と、前
   記冷媒によつて室内の空気を加熱または冷却するための
   室内側熱交換器と、前記室外側熱交換器と前記室内側熱
   交換器とを互いに連結する一方の導管の途中に設けられ
   た圧縮機と、他方の導管の途中に設けられた膨張弁とか
   らなるヒートポンプ式空気調和装置において、 前記膨張弁を有する導管の室内側の途中に、室外に開口
   するダクトに臨む換気用熱交換器を設け、暖房時には、
   前記ダクトを通つて強制換気される室内空気を、前記換
   気用熱交換器を通る冷媒の保有熱エネルギーによつて予
   熱し、冷房時には換気排気によつて冷媒液を過冷却する
   ことを特徴とするヒートポンプ式空気調和装置。