JPH02208459A - 冷暖房装置 - 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〉 本発明は空気調和機として利用される冷暖房装置に関す
るものである。

〈従来の技術〉 従来の冷暖房装置は、放熱用の中温側熱交換器からの高
温媒体を専用に移送するポンプと吸熱用の低温側熱交換
器からの低温媒体を専用に移送するポンプとを介して、
切換弁にて室内側熱交換器と室外側熱交換器とに交互に
切換接続したサイクルで運転するものであり、例えば特
開昭８１−４４２５４号公報で提案されている。

この例では、冷房運転時、暖房運転時毎に高温媒体管路
、低温媒体管路内の流動抵抗が変化する。また、装置と
して室内側熱交換器は単独にて遠隔地に設置される例も
多い。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、このような時には、前記の流動抵抗の差は大き
くなる。故に、サイクル毎に対応して媒体を移送するた
めには、ポンプ能力は２台とも同等でなければならない
。このような状況下では、過剰なポンプ能力が必要とな
り、装置のエネルギー効率を低下させる要因となってい
る。

本発明は上記実情に鑑み、装置のエネルギー効率を低下
させる要因となる循環ポンプの消費エネルギーを低減し
、併せて部品点数も少ない安価な冷凍機を採用して簡易
な回路構成でまとめた冷暖房装置を堤供することを目的
としたものである。

く課題を解決するための手段〉 位相がずれて往復動する高温側ディスプレーサ−１及び
低温側ディスプレーサ−２と、この高温側ディスプレー
サ−１で高温室３と中温室４とに区画される高温側シリ
ンダ５と、この高温室３と連通し外部から加熱される高
温側熱交換器６と、この熱交換器６と中温室４との間に
配設された蓄熱器７及び中温側熱交換器８と、低温側デ
ィスプレーサ−２で低温室９と中温室１０とに区画され
る低温側シリンダ１１と、この低温室９と中温室１０と
の間に配設された低温側熱交換器１２及び蓄冷器１３と
、前記両中温室４．１０を連通させる連通室１４とから
冷凍機を構成する一方、この冷凍機１５の放熱用熱交換
器８と吸熱用熱交換器１２とを室内側熱交換器１６と室
外側熱交換器１７とに配管で接続した冷暖房装置におい
て、放熱用熱交換器８を通った媒体を暖房時に室内側熱
交換器１６へ、冷房時に室外側熱交換器１７へ導くと共
に、吸熱用熱交換器１２を通った媒体を暖房時に室外側
熱交換器１７へ、冷房時に室内側熱交換器１６へ導くた
めの第１切換弁１８と、室内側熱交換器１６を通った媒
体を暖房時に放熱用熱交換器８へ、冷房時に吸熱用熱交
換器１２へ導くと共に、室外側熱交換器１７を通った媒
体を暖房時に吸熱用熱交換器１２へ、冷房時に放熱用熱
交換器８へ導くための第２切換弁１９とを備え、第１切
換弁１８より室内側熱交換器１６を経て第２切換弁１９
に至る管路に循環ポンプ２８を設け、第１切換弁１８よ
り室外側熱交換器１７を経て第２切換弁１９へ至る管路
に循環ポンプ２つを設けたものである。

〈作　用〉 本発明装置の冷凍機１５は低温工学の技術分野で知られ
ているブルマイアサイクルを用い、これに高温側熱交換
器６で強制的に作動ガスを加熱する外部加熱方式を採用
することにより低温側吸熱用熱交換器１２から低温媒体
を、中温側放熱用熱交換器８から中温媒体を取り出して
低温媒体を冷房に、中温媒体を暖房に利用するようにし
たものである。即ち、冷房運転時は切換弁１８．１９と
循環ポンプ２８．２９で低温側吸熱用熱交換器１２と室
内側熱交換器１６とを結ぶ閉サイクルを、中温側放熱用
熱交換器８と室外側熱交換器１７とを結ぶ閉サイクルを
形成して室内側熱交換器１６で低温媒体の熱を室内へ放
出して冷房すると共に室外側熱交換器１７で中温媒体の
熱を室外へ排出し、暖房運転時は切換弁１８．１９を切
換えて、この両切換弁と循環ポンプ２８，２９とで中温
側放熱用熱交換器８と室内側熱交換器１６とを結ぶ閉サ
イクルを形成して室内側熱交換器１６で中温媒体の熱を
室内へ放出して暖房すると共に室外側熱交換器１７で低
温媒体の熱を室外へ排出するようにしたものである。

〈実施例〉 本発明の実施例を図に基づいて説明すると、２０は回転
軸２１を中心として時計方向に回転する回動桿２２と、
この回動桿の先端２３と枢支された揺動桿２４．２５と
からなるクランク部で、冷凍機１５の機械室２６内に収
容されている。

そして、冷凍機１５は揺動桿２４，２５と枢支された位
相が７０°ずれて往復動する高温側ディスプレーサ−１
及び低温側ディスプレーサ−２と、この高温側ディスプ
レーサ−１で高温室３と中温室４とに区画される高温側
シリンダ５と、この高温室３から中温室４に跨って順次
配設された高温側熱交換器６と蓄熱機７及び中温側放熱
用熱交換器８と、低温側テイスプレーサー２で低温室９
と中温室１０とに区画される低温側シリンダ１１と、こ
の低温室９から中温室１０に跨がって順次配設された低
温側吸熱用熱交換器１２と蓄冷機１３及び補助中温側熱
交換器２７と、両中温室４，１０を連通させる連通室１
４とを備えている。

尚、両ディスプレーサ−１，２の役目は封入された動作
ガス（ヘリウムガスやチッソガス等）を高温室３と中温
室４との間で、又、低温室９と中温室１０との間で移動
させるものであって、作動ガスを圧縮や膨張させるもの
ではない為、精密な加工を必要としないと共に運転時に
振動が少ないという利点を有している。

２８は第１切換弁１８と室内側熱交換器１６との間に設
けた室内側専用の循環ポンプ、２９は第２切換弁１８と
室外側熱交換器１７との間に設けた室外側循環ポンプで
中温媒体と低温媒体とを室内ファン３０付きの室内側熱
交換器１６と室外ファン３１付きの室外側熱交換器１７
とに交互に切換えて導く第１の四方切換弁１８と、室内
側熱交換器１６と室外側熱交換器１７とで熱交換した中
温媒体と低温媒体とを補助中温側熱交換器２７と低温側
吸熱用熱交換器１２とに交互に切換えて導く第２の四方
切換弁１９とを中温配管３２と低温配管３３とに設けて
あり、室外ユニット３５と室内ユニット３６とが延長接
続管３７にて接続されている。

以上の如く構成されており、バーナー３４で高温側熱交
換器６を約７００℃に加熱すると共に図示しない小出力
のモーターで回転軸２１を駆動すると、高温側ディスプ
レーサ−１は図示の位置から下降し始めると共に図示の
如く上死点の位置にある低温側ディスプレーサ−２は左
方向に移動し始めるようになる。高温側ディスプレーサ
−１が下死点に達して再び上昇し始めると高温室３内の
作動ガスが高温側ディスプレーサ−］で押し出され、途
中、バーナー３４で約７００℃に加熱されて蓄熱器７を
通る。蓄熱器７で高熱を蓄えて温度が下がった作動ガス
は中温側放熱用熱交換器８を通る際、この熱交換器８及
びこの熱交換器８と連結された補助中温側熱交換器２７
で高温配管３２中の媒体と熱交換してこの媒体を約８０
℃に昇温させると共に温度が下がった作動ガスは中温室
４へ移動する。

この間、低温側ディスプレーサ−２は左方向へ移動し続
けており、中温室１０から押【、出される作動ガスと中
温室４へ移動【、た作動ガスとが混合して補助中温側熱
交換器２７、蓄冷器１３、低温側吸熱用熱交換器１２を
通って低温室９へ流入するようになり、内容積の大きい
この低温室９内で作動ガスは圧力が降下して温度が下が
る。然る後、低温側ディスプレーサ−２が下死点に達し
、再び右方向へ移動し始めると低温の作動ガスが低温室
９から押し出されて低温側吸熱用熱交換器１２を通る。

際、低温配管３３中の媒体と熱交換してこの媒体を約−
１０℃に冷却させると共に蓄冷器１３で冷熱を蓄えて補
助中温側熱交換器２７へ流入する。

尚、蓄熱器７は中温室４から高温室３へ、蓄冷器１３は
中温室１０から低温室９へ作動ガスが移動する際にこの
ガスを加熱、冷却することにより運転効率を高めるもの
である。

このように、高温側熱交換器６では作動ガスを高温度に
保つように外部からバーナー３４で加熱すると共に、中
温側放熱用熱交換器８では作動ガスの温度が一定になる
ように外部から冷却し、かかる状態で両ディスプレーサ
−１，２を移動させることによって低温部が発生する所
謂ブルマイヤサイクルによる冷凍機１５を用い、この低
温部での吸熱を低温側吸熱用熱交換器１２で冷房に、中
温側放熱用熱交換器８での発熱を暖房に利用したもので
ある。

即ち、冷房運転時は第１．第２の四方切換弁１８．１９
を実線状態にすることにより、実線矢印の如く、低温側
吸熱用熱交換器１２で冷却された低温媒体が低温配管３
３−第１の四方切換弁１８−循環ボンプ２８−室内側熱
交換器１６−第２の四方切換弁１９−低温側吸熱用熱交
換器１２と環状に流れる閉サイクルを形成して室内側熱
交換器１６で室内の冷房を行なうと共に、補助中温側熱
交換器２７から中温側放熱用熱交換器８を通って加熱さ
れた高温媒体が高温配管３２→第１の四方切換弁１８−
循環ボンブ２９−室外側熱交換器１７→第２の四方切換
弁１９−補助中温側熱交換器２７と環状に流れる閉サイ
クルを形成して室外側熱交換器１７で室外へ排熱する。

又、暖房運転時は第１．第２の四方切換弁１８．１９を
破線状態に切換えることにより、破線矢印の如く、補助
中温側熱交換器２７から中温側放熱用熱交換器８を通っ
て加熱された高温媒体が高温配管３２−第１の四方切換
弁１８−循環ポンプ２８→室内側熱交換器１６→第２の
四方切換弁１９−補助中温側熱交換器２７と環状に流れ
る閉サイクルを形成して室内側熱交換器１６で室内の暖
房を行なうと共に、低温側吸熱用熱交換器１２で冷却さ
れた低温媒体が低温配管３３→第１の四方切換弁１８→
循環ポンプ２９→室外熱交換器１７−第２の四方切換弁
１９→低温側吸熱用熱交換器１２と環状に流れる閉サイ
クルを形成して室外側熱交換器１７で室外へ排熱する。

循環ポンプ２８は、切換弁１８から室内側熱交換器１６
を経て切換弁１９に至る管路に設ければ良いが、室内ユ
ニット３６側では騒音の点から好ましくなく、室外ユニ
ット３５側に設置するのが良い。

又、切換弁１９と延長接続管３７との間に循環ポンプ２
８を設けた場合、延長接続管３７や室内側熱交換器１６
内の流動抵抗が大きくなると、吸込負圧が高くなり、気
泡が発生しポンプ性能を低下させるので好ましくなく、
本発明の実施例として図示した位置が最適である。

又、室外側ユニット３５内に位置する循環ポンプ２９は
、切換弁１８から室外側熱交換器１７を経て切換弁１９
に至る管路に設ければ良いが、前記の流動抵抗大からの
気泡発生によるポンプ性能低下の点を考慮すれば、本発
明の実施例として図示した位置が最適である。

〈発明の効果〉 上述のように本発明の冷暖房装置は、冷房運転時、暖房
運転時いずれの場合でも、室内側熱交換器１６に媒体を
移送する専用管路に循環ポンプ２８を、且つ、室外側熱
交換器１７に媒体を移送する専用管路に循環ポンプを設
けたもので、それぞれの専用管路に最も適したポンプ選
定が可能となる。従って、室内側熱交換器１６に接続さ
れた延長接続管３７の長さに応じて循環ポンプ２８のみ
をそれに適した性能のものに変更すれば良い。

以上より装置に最も適した循環ポンプの選定ができるの
で、その消費エネルギーの低減が図れ、エネルギー効率
の良い冷暖房装置となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す配管系統図である。 １・・・高温側ディスプレーサ−２・・・低温側ディス
プレーサ−３・・・高温室、４．］０・・・中温室、５
・・・高温側シリンダ、６・・・高嵩側熱交換器、７・
・・蓄熱器、８・・・中温側放熱用熱交換器、９・・・
低温室、１１・・・低温側シリンダ、１２・・・低温側
吸熱用熱交換器、１３・・・蓄冷器、１４・・・連通室
、１５・・・冷凍機、１６・・・室内側熱交換器、１７
・・・室外側熱交換器、１８・・・第１切換弁、１９・
・・第２切換弁、２８．２９・・・循環ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、位相がずれて往復動する高温側ディスプレーサー及
   び低温側ディスプレーサーと、この高温側ディスプレー
   サーで高温室と中温室とに区画される高温側シリンダと
   、この高温室と連通し外部から加熱される高温側熱交換
   器と、この熱交換器と中温室との間に配設された蓄熱器
   及び中温側熱交換器と、低温側ディスプレーサーで低温
   室と中温室とに区画される低温側シリンダと、この低温
   室と中温室との間に配設された低温側熱交換器及び蓄冷
   器と、前記両中温室を連通させる連通室とから冷凍機を
   構成する一方、この冷凍機の放熱用熱交換器と吸熱用熱
   交換器とを室内側熱交換器と室外側熱交換器とに配管で
   接続した冷暖房装置において、放熱用熱交換器を通った
   媒体を暖房時に室内側熱交換器へ、冷房時に室外側熱交
   換器へ導くと共に、吸熱用熱交換器を通った媒体を暖房
   時に室外側熱交換器へ、冷房時に室内側熱交換器へ導く
   ための第１切換弁と、室内側熱交換器を通った媒体を暖
   房時に放熱用熱交換器へ、冷房時に吸熱用熱交換器へ導
   くと共に、室外側熱交換器を通った媒体を暖房時に吸熱
   用熱交換器へ、冷房時に放熱用熱交換器へ導くための第
   ２切換弁とを備え、第１切換弁より室内側熱交換器を経
   て第２切換弁に至る管路と、第１切換弁より室外側熱交
   換器を経て第２切換弁へ至る管路とに夫々循環ポンプを
   設けたことを特徴とする冷暖房装置。