JPS6252226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は冷暖房用加熱冷却装置に関するもの
である。

従来のヒートポンプ式冷暖房装置は、暖房運転
時外気温の低下につれて暖房能力の低下が生じ、
厳寒時にはこの装置のみでは室内を十分に暖房で
きないことはよく知られている。このため従来、
装置にヒータを組み込みこのヒータにより能力補
助をする方法が種々開発されているが火災発生の
心配がある。また他の方法に、室外側熱交換器の
補助熱源としてヒータによる冷媒加熱や灯油の燃
焼などがあるが、多量の消費電力や灯油燃料を要
するという欠点があつた。また冷房運転時におい
ても外気温の上昇につれて冷房能力の低下が生
じ、この装置のみでは室内を十分に冷房できない
ことはよく知られている。

したがつて、この発明の目的は、安全かつ経済
的に冷暖房能力を向上することができる冷暖房用
加熱冷却装置を提供することである。

この発明の一実施例を図面に示す。すなわち、
この冷暖房用加熱冷却装置は、金属水素化物の吸
熱または発熱作用を利用したもので、その熱源お
よび冷却源として冷凍サイクルの高圧冷媒、低圧
冷媒および空気を利用したものである。図におい
て、１は通常の冷凍サイクル、２，３は金属容器
で内部に金属水素化物４およびそれと特性の異な
る金属水素化物５が各々封入してある。金属容器
２，３は外周にフイン６，７を形成して室外側熱
交換器８の風上側に配設し、内部に高圧冷媒利用
の熱交換パイプ９，１０と低圧吸入冷媒利用の熱
交換パイプ１１，１２を各々埋設している。１３
は金属容器２，３を連通する水素配管１３ａの途
中に介設した弁である。１４は金属容器２，３と
熱交換する空気を送る室外側送風機である。１
５，１６は金属容器２，３と熱交換した空気を択
一的に切り換えるダンパである。１７，１８は高
圧側の冷凍サイクルの冷媒流路を金属容器２，３
内の熱交換パイプ９，１０に切り換える三方弁で
ある。１９，２０は冷房時低圧側の冷凍サイクル
の冷媒流路を金属容器２，３内の熱交換パイプ１
１，１２に切り換える三方弁である。２１は圧縮
機、２２は室内側熱交換器で室内側送風機２３に
よつて室内の冷暖房を行なうものである。２４は
冷暖房用切換四方弁、２５，２６はキヤピラリチ
ユーブ、２７，２８は逆止弁、２９はアキユムレ
ータである。

つぎにこの実施例の作用を説明する。まず冷凍
サイクル的な作用は基本的には従来既存のサイク
ル通りで室内ユニツト（番号なし）の運転に連動
して圧縮機２１が運転される。

暖房運転時には弁２４によつて室内側熱交換器
２２が凝縮器動作をし、室外側熱交換器８が蒸発
器動作をする。この暖房運転時においてまず三方
弁１７を切り換え、室内側熱交換器２２にて熱交
換された高圧冷媒をこれにより熱交換パイプ９へ
流入する。この高圧冷媒の熱によつて金属容器２
内の金属水素化物４が加熱され、高圧の水素ガス
が放出して水素配管１３ａおよび弁１３を経て金
属容器３内に入り、その内の金属水素化物５に吸
蔵される。これにより金属容器３内にて発生した
吸蔵熱はフイン７を介して周囲の空気を加熱す
る。このときダンパ１５は位置Ｂにダンパ１６は
位置Ａに制御されるため、室外側送風機１４によ
つて温風となつて室外側熱交換器８を加熱する。
こうして金属容器３は室外側熱交換器８の補助熱
源となり、暖房運転時の暖房効率を向上させる。
一方金属容器２内の金属水素化物４は吸熱を伴う
が熱交換パイプ９にて加熱されており、また金属
水素化物５は吸蔵熱を発生するが室外側送風機１
４で外気強制放熱されているため圧力差による水
素ガスの移動に際しては何ら支障はない。水素ガ
スの移動は金属容器２，３の内圧がバランスする
まで行なわれ、移動が完了すると弁１３は開の状
態のままで、ダンパ１６はＢの位置、ダンパ１５
はＡの位置に制御され、冷媒流路切換三方弁１７
は熱交換パイプ９への通路を断に切り換え、弁１
８は熱交換パイプ１０に切り換えて前記と逆の作
用により金属容器２が室外側熱交換器８の補助熱
源となる。このときの金属容器２，３間の水素ガ
スの移動が完了すると金属容器２，３における動
作の１サイクルが終了し、これが順次くりかえさ
れて室外側熱交換器８を連続的に加熱することと
なる。

なお、金属水素化物４，５は蓄熱作用を伴うた
め、弁１３の制御によつて負荷に追従した能力制
御が可能となるとともに高圧冷媒の熱を有効に利
用した暖房効率の向上が図れる。

つぎに冷房運転は、弁２４の切り換えにより行
われ、室内側熱交換器２２が蒸発器動作をし、室
外側熱交換器８が凝縮器動作をする。この冷房運
転時においてはまず水素ガスが金属容器３内へ移
動し停止した場合、室内側熱交換器２２にて熱交
換された低圧冷媒は三方弁１９の切り換えによつ
て熱交換パイプ１１へ流入する。この低圧吸入冷
媒によつて、水素ガス放出側となる金属容器２内
の金属水素化物４が冷却され、ガスの吸蔵によつ
て金属容器２内の圧力が低下する。一方金属容器
３は外気熱によつて加熱され金属容器３内の水素
圧力は高い状態となる。そこで弁１３が開放され
ると圧力差によつて金属水素化物５内の水素ガス
が放出して金属容器２内へ入りその内の金属水素
化物４に吸蔵される。このとき金属容器３内の金
属水素化物５は水素ガスの放出により吸熱作用を
伴うため金属容器３の周囲の空気を冷却する。ま
たダンパ１５は位置Ｂにあり、ダンパ１６は位置
Ａにあるように制御されるため、室外側送風機１
４によつてフイン７を介して外気との熱交換が促
進され、冷風となつて室外側熱交換器８を冷却し
てその熱交換量を増加させ、冷房運転時の冷房効
率を向上させる。ところで金属容器２内に発生し
た吸蔵熱は低圧吸入冷媒によつて冷却されている
ため圧力差による水素ガスの移動に際しては何ら
支障はなく、金属容器２，３の内圧がバランスす
るまで水素ガスの移動が行なわれ、これが完了す
ると弁１３は開の状態のままでダンパ１５は位置
Ａ、ダンパ１６は位置Ｂに切り換えられ、冷媒流
路切換三方弁１９の切り換えにより熱交換パイプ
１１をしや断し、弁２０を熱交換パイプ１２に切
り換えて、前記と逆の作用をさせる。こうして水
素ガスの往来により金属容器２，３のいずれかで
連続して室外側熱交換器８を冷却することとな
る。

なお、弁１３によつて水素ガス流量を制御する
ことにより負荷に追従した能力制御が可能となる
とともに低圧吸入冷媒の熱を有効に利用し冷房効
率の向上が図れることは暖房運転時と同様であ
る。

以上のように、この発明の冷暖房用加熱冷却装
置は、圧縮機、室内側熱交換器および室外側熱交
換器を含む冷凍サイクルと、前記室外側熱交換器
に側設されてそれぞれに金属水素化物を封入する
とともに水素ガスが往来するように相連通した一
対の金属容器と、これらの金属容器にそれぞれ内
蔵されて弁を介して前記冷凍サイクルの高圧冷媒
を通過させる暖房用の熱交換パイプと、前記金属
容器にそれぞれ内蔵されて弁を介して前記冷凍サ
イクルの低圧冷媒を通過させる冷房用の熱交換パ
イプとを備え、暖房運転時に前記暖房用の熱交換
パイプの弁を交互に切換えて前記金属容器の一方
を加熱することにより他方の金属容器の水素吸蔵
熱で前記室外側熱交換器を加熱するとともに、冷
房運転時に前記冷房用の熱交換パイプの弁を交互
に切換えて前記金属容器の一方を冷却することに
より他方の金属容器の水素ガスの放出にともなう
吸熱作用で前記室外側熱交換器を冷却することを
特徴とするため、つぎの作用効果がある。

すなわち、暖房運転時には暖房用の熱交換パイ
プの弁を開いた側の金属容器を高圧冷媒により加
熱して内圧がバランスするまで水素ガスを弁を閉
じた側の金属容器に吸蔵させその吸蔵熱により室
外側熱交換器を加熱するため、内圧に応じて弁を
切換えて一対の金属容器内に水素ガスを往復させ
ることにより連続的に室外側熱交換器を加熱する
ことができ、このため安全かつ経済的に暖房能力
および暖房効率を向上することができる。同様に
冷房運転時には冷房用の熱交換パイプの弁を開い
た側の金属容器を低圧冷媒により冷却して内圧が
バランスするまで水素ガスを弁を閉じた側の金属
容器から放出させその放出時の吸熱作用により室
外側熱交換器を冷却するため、内圧に応じて弁を
切換えて一対の金属容器内に水素ガスを往復させ
ることにより連続的に室外側熱交換器を冷却する
ことができ、このため安全かつ経済的に冷房能力
および冷房効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を冷暖房装置に応用
したシステム図である。 １……冷凍サイクル、２，３……金属容器、
４，５……金属水素化物、６，７……フイン、８
……室外側熱交換器、９，１０，１１，１２……
熱交換パイプ、１３……弁、１３ａ……水素配
管、１５，１６……ダンパ、１７，１８，１９，
２０……三方弁、２１……圧縮機、２２……室内
側熱交換器、２３……室内側送風機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、室内側熱交換器および室外側熱交換
   器を含む冷凍サイクルと、前記室外側熱交換器に
   側設されてそれぞれに金属水素化物を封入すると
   ともに水素ガスが往来するように相連通した一対
   の金属容器と、これらの金属容器にそれぞれ内蔵
   されて弁を介して前記冷凍サイクルの高圧冷媒を
   通過させる暖房用の熱交換パイプと、前記金属容
   器にそれぞれ内蔵されて弁を介して前記冷凍サイ
   クルの低圧冷媒を通過させる冷房用の熱交換パイ
   プとを備え、暖房運転時に前記暖房用の熱交換パ
   イプの弁を交互に切換えて前記金属容器の一方を
   加熱することにより他方の金属容器の水素吸蔵熱
   で前記室外側熱交換器を加熱するとともに、冷房
   運転時に前記冷房用の熱交換パイプの弁を交互に
   切換えて前記金属容器の一方を冷却することによ
   り他方の金属容器の水素ガスの放出にともなう吸
   熱作用で前記室外側熱交換器を冷却することを特
   徴とする冷暖房用加熱冷却装置。 ２ 前記金属容器は外周にフインを有して前記室
   外側熱交換器の風上側に熱交換するように配設さ
   れるとともに、前記一対の金属容器と前記室外側
   熱交換器との間のそれぞれにダンパを開閉自在に
   設け、前記金属容器の暖房運転時の加熱側および
   冷房運転時の冷却側のダンパを開くようにした特
   許請求の範囲第１項記載の冷暖房用加熱冷却装
   置。