JPS6396458A - ヒ−トポンプ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷暖房や給湯等に用いるヒートポンプ装置に関
し、詳しくは、熱媒圧縮機、凝縮器、熱媒膨張手段、及
び、熱媒蒸発手段の順に熱媒を循環させる熱媒回路を設
け、前記熱媒蒸発手段として、熱媒の気化熱奪取により
氷を製造する製氷器を設け、前記製氷器により製造され
氷を貯留する氷蓄熱槽、並びに、その氷蓄熱槽における
蓄熱冷熱を冷熱源とする冷熱消費系を設け、前記凝縮器
における発生凝縮熱を温熱源とする温熱消費系を設けた
ヒートポンプ装置に関する。

〔従来の技術〕

上記の如きヒートポンプ装置は、冷熱蓄熱を氷を利用し
て行うことにより、冷熱蓄熱槽の小型化を図り、かつ、
熱媒凝縮熱として回収される温熱の利用効率を向上する
ようにしたものであるが、従来、この種のヒートポンプ
装置においては、氷の利用を主層とすることから、第２
図に示すように、熱媒蒸発手段として製氷器（４）のみ
を装備する構成となっていたく文献を示すことができな
い）。

図中、（１）は熱媒圧縮器、（２）は凝縮器、（３）は
膨張弁、（８）は氷蓄熱槽、（９）は冷熱消費系、（１
０）は温熱消費系である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述従来の型式では、冷熱消費量と温熱消費量
とがバランスしている状態では特に問題がないが、季節
条件等により冷熱消費量に比して温熱消費量が大となり
、その状態で氷蓄熱槽における蓄熱量が上限に達した時
には、それ以上の製氷が不能となることから凝縮器から
の温熱取出をも断念せざるを得す、温熱消費系における
暖房や給湯等の温熱消費に対して氷蓄熱槽の容量に起因
した多大の制約が生じる問題があった。

本発明の目的は、氷を利用した冷熱蓄熱の利点を十分に
生かしながら、氷蓄熱槽の容量に起因した温熱消費に対
する制約を解消する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるヒートポンプ装置の特徴構成は、熱媒回路
中における熱媒蒸発手段として、製氷器とは別に集熱器
を設け、熱媒を前記製氷器において気化熱奪取させる状
態と、前記集熱器における集熱を気化熱として熱媒に奪
取させる状態とに運転状態を切換える運転状態切換手段
を設けたことにあり、その作用効果は次の通りである。

〔作　用〕

つまり、氷蓄熱槽における蓄熱量が上限に達して製氷が
不能となったとしても、運転状態切換手段により運転状
態を、熱媒を製氷器において気化熱奪取させる状態から
、集熱器における集熱を気化熱として熱媒に奪取させる
状態に切換えることで、圧縮・凝縮・膨張・蒸発という
一連のサイクルはｍ続させることができ、凝縮器からの
温熱取出は可能となる。

〔発明の効果〕

その結果、氷を利用した冷熱蓄熱の本来利点、すなわち
、冷熱蓄熱槽の小型化、並びに、温熱利用効率向上を十
分に生かしながら、氷蓄熱槽の容量に起因した温熱消費
に対する制約をも解消できて、暖房や給湯等の温熱消費
を季節条件等にかかわらず一層安定的に実施できるよう
になり、全体として、設備コスト面並びに実用性能のい
ずれにも優れたヒートポンプ装置にできた。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。

熱媒圧縮器（１）、凝縮器（２）、膨張弁（３）、及び
、熱媒蒸発手段（４）　、　（５）の順に熱媒を循環さ
せる熱媒回路（６）を設け、圧縮・凝縮・膨張・蒸発と
いう一連の過程を繰返す所謂ヒートポンプ回路を構成し
である。

図中（７）はオイルセパレータである。

熱媒蒸発手段（４）　、　（５）としては、熱媒の気化
熱奪取により氷を製造する製氷器（４）と、大気保有熱
を回収する状態で熱媒に気化熱を奪取させる空気熱交換
器（５）とを設け、それら製氷器（４）と空気熱交換器
（５）とを並列状態で熱媒回路（６）に介装し、更に、
膨張弁（３）からの熱媒を製氷器（４）を介して圧縮機
（１）に戻す状態と、空気熱交換器（５）を介して圧縮
機（１）に戻す状態とに運転状態を択一的に切換える弁
装置（７）を設けである。

空気熱交換器（５）にはフィンチューブ型を採用してあ
り、熱媒と熱交換させる大気空気をフアン（５ａ）によ
／：Ｊ強制通風させるようにしである。

製氷器（４）により製造された氷は氷蓄熱槽（８）に貯
留し、その氷蓄熱槽（８）に蓄熱した冷熱を冷熱消費系
（９）において冷房等のために適時消費する構成としで
ある。

一方、図中（１０）は凝縮器（２）における発生凝縮熱
を温熱源とする温熱消費系であり、その温熱消費系（１
０）には、発生凝縮熱を温熱源として暖房を行う空調装
置（ＩＯＡ）　、並びに、同じ（発生凝縮熱により水を
加熱する給湯装置（ＩＯＢ）を装備すると共に、発生凝
縮熱を大気中に放熱する放熱用空気熱交換器（ＩＯＣ）
を装備しである。

次に運転形態について列記すると、 （イ）冷房等で冷熱のみを消費する場合には、熱媒を製
氷器（４）を介して循環させる側に弁装置（７）を切換
えて氷蓄熱槽（８）に対する冷熱補給を継続させ、一方
、凝縮器（２）における発生凝縮熱を放熱用空気熱交換
器（ＩＯＣ）をもって大気中に放熱させてヒートポンプ
回路の運転を継続させる。

（Ｕ）暖房や給湯等で温熱のみを消費する場合には、熱
媒を空気熱交換器（５）を介して循環させる側に弁装置
（７）を切換えて大気保有熱を回収することによりヒー
トポンプ回路の運転を継続させる。しかし、外気温度が
低くて空気熱交換器（５）に着霜が生じ、そのために、
大気保有熱の回収が困難となったときには、熱媒を製氷
器（４）を介して循環させる側に弁装置（７）を一時的
に切換えて氷蓄熱を行わせる状態でヒートポンプ回路の
運転を継続させ、それによって、温熱消費を安定的に継
続させる。

（ハ）冷熱と温熱とを併行して消費する場合には、熱媒
を製氷器（４）を介して循環させる側に弁装置（７）を
切換えて氷蓄熱槽（８）に対する冷熱補給をｍ続させな
がらヒートポンプ回路を運転する。

しかし、冷熱消費量に比して温熱消費量がかなり大きく
、その状態で氷蓄熱槽（８）における蓄熱量が上限に達
してそれ以上の製氷が不能となった時には、熱媒を空気
熱交換器（５）を介して循環させる側に弁装置（７）を
切換えて大気保有熱を回収する状態でヒートポンプ回路
の運転を′ｍ続させ、それによって、温熱消費を安定的
にｍ続させる。尚、この際、氷蓄熱槽（８）に蓄熱され
た冷熱を消費することをもって冷房等、冷熱消費系（９
）での冷熱消費は安定的にｗＥ続される。

又、冷熱と温熱とを併行して消費する場合で温熱消費量
が小さい場合、発生凝縮熱のうちの余剰分は放熱用熱交
換器（１０ｃ）をもって大気中に放熱させ、それによっ
て、ヒートポンプ回路の運転を安定的に１！続させる。

〔別実施例〕

次に本発明の別実施例を説明する。

前述実施例においては、製氷器（４）とは別の熱媒蒸発
手段として大気を熱交換対象とする熱交換器（５）を用
いたが、そのような空気熱交換器の他に、太陽熱を熱媒
気化熱として集熱する太陽熱コレクターや、産業廃熱を
熱媒気化熱として回収する廃熱回収器等、製氷器（４）
とは別の熱媒蒸発手段としては種々の型式のものも適用
でき、それらを総称して集熱器（５）と称する。

熱媒を製氷器（４）において気化熱奪取させる状態と、
集熱器（５）における集熱を気化熱として熱媒に奪取さ
せる状態とに運転状態を切換えるに、前述実施例の如く
製氷器（４）と集熱器（５）とを並列状態で設け、そし
て、熱媒の循環系路を切換える弁装置（７）を設けるに
代えて、例えば、集熱器としての空気熱交換器（５）を
製氷器（４）と膨張弁（３）との間で熱媒回路（６）に
介装し、そして、製氷を行う場合には空気熱交換器（５
）の通風ファン（５ａ）を停止し、一方、空気熱交換器
（５）において熱媒を気化させる場合には通風ファン（
５ａ）を運転するという通風ファン（５ａ）の発停で運
転状態を切換えるようにしても良く、運転状態切換手段
は種々の構成変更が可能である。

熱媒回路（６）において熱媒を膨張させる手段としては
、膨張弁の他に種々の型式のものを通用でき、それらを
総称して熱媒膨張手段と称する。

熱媒には従来周知の種々のものを適用できる。

又、製氷器（４）の製氷対象は水に限定されるものでな
く、種々の液体を製氷対象として適用できる。

冷熱消費系（９）における具体的冷熱消費目的は冷房に
限定されるものでなく、又、温熱消費系（１０）におけ
る具体的温熱消費目的も暖房や給湯に限定されるもので
なく、本発明によるヒートポンプ装置は種々の冷熱・温
熱消費目的に適用できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図であり、第２図は
従来例を示す回路図である。 （１）・・・・・・熱媒圧縮機、（２）・・・・・・凝
縮器、（３）・・・・・・熱媒膨張手段、（４）・・・
・・・製氷器、（５）・・・・・・集熱器、（６）・・
・・・・熱媒回路、（８）・・・・・・氷蓄熱槽、（９
）・・・・・・冷熱消費系、（１０）・・・・・・温熱
消費系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］熱媒圧縮機（１）、凝縮器（２）、熱媒膨張手段
   （３）、及び、熱媒蒸発手段の順に熱媒を循環させる熱
   媒回路（６）を設け、前記熱媒蒸発手段として、熱媒の
   気化熱奪取により氷を製造する製氷器（４）を設け、前
   記製氷器（４）により製造され氷を貯留する氷蓄熱槽（
   ８）、並びに、その氷蓄熱槽（８）における蓄熱冷熱を
   冷熱源とする冷熱消費系（９）を設け、前記凝縮器（２
   ）における発生凝縮熱を温熱源とする温熱消費系（１０
   ）を設けたヒートポンプ装置であって、前記熱媒蒸発手
   段として、前記製氷器（４）とは別に集熱器（５）を設
   け、熱媒を前記製氷器（４）において気化熱奪取させる
   状態と、前記集熱器（５）における集熱を気化熱として
   熱媒に奪取させる状態とに運転状態を切換える運転状態
   切換手段を設けたヒートポンプ装置。 ［２］前記集熱器（５）が、熱媒と大気とを熱交換させ
   て大気保有熱を熱媒気化熱として回収する熱交換器であ
   る特許請求の範囲第［１］項に記載のヒートポンプ装置
   。 ［３］前記集熱器（５）が、太陽熱を熱媒気化熱として
   集熱する太陽熱コレクタである特許請求の範囲第［１］
   項に記載のヒートポンプ装置。 ［４］前記集熱器（５）が、産業廃熱を熱媒気化熱とし
   て回収する廃熱回収器である特許請求の範囲第［１］項
   に記載のヒートポンプ装置。