JPH0225097Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 夏期にはクーリングタワーとなるが冬期にはヒ
ーテングタワーとなるタワー体内に、外気を加熱
して供給し、該タワー体内の蒸発器に熱源として
使用できるように切換え可能とした外気の流路を
切換えることのできる冷却兼ヒートポンプ装置に
関する。

（従来の技術） 従来、外気を熱源として利用するヒートポンプ
は暖房、加熱及び給湯に使用されているが、冬期
において使用する際の使用条件が主流になつてい
る。

そして夏期においては、このヒートポンプのサ
イクルを切換えて冷房サイクルとして使用してい
る。次に第２図により従来技術を説明する。ヒー
トポンプ回路の流れは点線矢印のとおりであり、
冷房回路は実線矢印のとおりである。

冬期に暖房運転する場合はヒートポンプ回路に
おいて、圧縮機１から吐出された冷媒は吐出管
９、四方切換弁７、導管１４を経て熱交換器２
（凝縮器）に流入し、加熱負荷熱交換器３と熱交
換し、凝縮した冷媒液は液管１３を経て途中の膨
脹弁４で膨脹し、四方切換弁８より点線矢印のよ
うに管１１に連通し、外気熱源のヒーテングタワ
ー５の熱交換器６（蒸発器）に流入し、吸熱した
後、吸入管１２、四方切換弁８より点線矢印に沿
い吸入管１０に流入し、四方切換弁７より吸入管
１５を経て圧縮機１に吸入されてヒートポンプサ
イクルを構成する。ヒーテングタワー５はフアン
１７により空気流入口１６より外気を吸入する。

また夏期に冷房運転する場合は、熱交換器６は
空冷式の凝縮器となり、したがつてヒーテングタ
ワー５は空冷式タワーとなり、また熱交換器２は
蒸発器となつて、冷水または冷風を作る。

このような従来技術においては、冬期、暖房に
使用する際は、外気温が日中でも零度以下の気温
となり、更にこのヒートポンプを夜間に運転して
日中のための蓄熱運転を行う場合は、外気温は一
層低くなつているので、このときのヒートポンプ
の吸熱側の熱交換器の蒸発温度は外気温が０℃な
らば蒸発温度は略−５℃以下となり、蒸発器に霜
が附着して更に熱交換能力を低下し加温能力は減
少する欠点がある。気温が低いときには、逆に暖
房負荷は増えるに拘らず暖房能力が不足すること
になり、支障を来たし、また時々霜取り（デフロ
スト）による散水は更に結氷事故を増加する恐れ
があつた。冬期散水の設備を完全なものとしなけ
ればならず、排水管の結氷トラブルが生じる欠点
もあり、水配管の設備費もかかり、霜取りのため
の間歇運転は暖房能力の減少の欠点を惹起した。

また、夏期には冷房運転を行い、冬期には暖房
運転を行うことができるように切換可能とした冷
暖房装置において、暖房運転時に蒸発器への給熱
量を増加するためにボイラーの排ガスを利用する
もの（特開昭55−92852号公報）及びガス、油等
を燃料とする燃焼器または電熱ヒータを補助熱源
追加ユニツトとして利用するもの（実開昭49−
141652号公報）があるが、何れも補助の熱エネル
ギを消費することを前提とするものであつて省エ
ネルギー上は十分なものとは言い難い。更に、暖
房装置において蒸発器のための熱源を太陽熱によ
つて補給するもの（実公昭55−39252号公報）も
あるが、これは冷房への切換えができるような構
成を有していない。

（考案が解決しようとする問題点） 従来技術には前記のように種々の問題点があ
る。

本考案は、夏期にクーリングタワーとなるが冬
期にはこれが熱効率のよいヒーテングタワーとな
るように太陽熱利用の手段を付加して従来技術の
冬期の暖房運転における問題点を解決するととも
に、前記の付加手段が夏期の冷房運転において支
障を来さないようにする外気の流路を切換えるこ
とのできる冷却兼ヒートポンプ装置を得ることを
目的とする。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本考案の外気の流路を切換えることのできる冷
却兼ヒートポンプ装置は前記の目的を達成するた
めに次の手段により構成される。

夏期にはクーリングタワーに冬期にはヒーテン
グタワーになるタワー体内の上部に設けられ蒸発
器又は凝縮器に切換使用できる熱交換器、 該タワー体の下部の空気流入口と接続し建物の
屋上に設けられ太陽光線を通過させる透明で畝状
の被覆体で囲繞された通風区劃、 該通風区劃の一側に設けられて太陽光線によつ
て加熱された外気を前記タワー体の空気流入口に
供給できるようにした第１の外気取入口、 前記通風区劃に対して前記第１の外気取入口と
反対の側に設けられて前記通風区劃を通過するこ
となく前記タワー体の空気流入口に外気を直接供
給できるようにした第２の外気取入口、 該第２の外気取入口に設けられて前記第１の外
気取入口と第２の外気取入口とを切換使用できる
ようにしたダンパー、 前記通風区劃の底部に設けられた吸熱体及び蓄
熱体。

（作用） 冬期に、ダンパーを切換えることにより第２の
外気取入口を閉じて装置を運転すれば、第１の外
気取入口から吸入する外気を通風区劃において十
分加熱した後に熱交換器（蒸発器）に導入するこ
とができるため、冷媒の蒸発温度を上げ圧縮比を
小さくしてヒートポンプの効率を向上させること
ができる。

また夏期には、ダンパーを切換えることにより
第２の外気取入口を開いて装置を運転すれば、第
１の外気取入口からの外気の吸入は行われなくな
り、加熱しない外気を直接に熱交換器（凝縮器）
に導入することができる。

（実施例） 次に本考案の実施の一例を第１図により説明す
る。

建物２１の屋上に設置した冬期にはヒーテング
タワーに夏期にはクーリングタワーとなるタワー
５の空気流入口１６と第１の外気取入口１８との
間には透明で太陽光線を通過させるビニールシー
トの畝状の被覆体２４で囲撓されて平面に沿い均
等に曲折する通風路２２が形成される。２０は黒
色体または適宜の吸熱体を設けた路底であり、屋
上を一杯に利用して形成される。ダンパー１９は
タワー５の空気流入口１６に近接して設けられ、
回動して切換開閉できるものであつて、ヒートポ
ンプサイクルにおいては、実線の位置におかれて
第２の外気取入口２５を閉じ第１の外気取入口１
８から外気を直接導入し、冷凍サイクルにおいて
は、点線の位置に切換えられ第２の外気取入口２
５を開きここから外気を直接導入し第１の外気取
入口１８からの外気の導入を停止する。２３は通
風路２２に敷設した蓄熱剤の封入または流通する
蓄熱管である。管１１、吸入管１０の接続以降の
配管は第２図の従来技術の場合と同じである。

本実施例においては、第１の外気取入口１８と
タワー５の空気流入口１６との間に外気との隔壁
と透明で畝状の被覆体２４でカバーされた通風路
２２が形成され、その路底２０には黒色体または
適宜の吸熱体が設けられているので、冬期の暖房
運転においては、建物の屋上面に注がれる太陽光
線は第１の外気取入口１８から流入した空気を直
接加熱するとともに通風路２２の路底２０をも加
熱し、この加熱面により流通空気は更に加熱さ
れ、外気温度より十分に高温となつた空気が空気
流入口１６からタワー５内に導入される。したが
つて熱交換器６（蒸発器）における冷媒の蒸発温
度を上げて圧縮比を小さくし、ヒートポンプの効
率を向上させることができる。

また、路底２０の蓄熱管２３に蓄熱される余分
の熱は蓄熱剤を流通させて地下タンク等に貯溜
し、夜間に逆に蓄熱管２３より放熱させて通風路
２２を流れる空気を加熱することができる。

通風路２２は太陽光熱を利用できる通風区劃で
あればよく、したがつて設置場所によりダクト形
状にもチヤンバー形状にも形成することができ、
建物の屋上に温室状に形成することもできる。ま
た前記ダクトは敷設するように設けることもで
き、透明樹脂、熱通過樹脂などの部材によりダク
トを形成し、その底部に黒色の金属体を長手通風
路に敷設することもできる。

また、通風路２２の路底２０は平面ではなく、
砂や砂等を附着した黒色アスフアルトルーフイン
グ等のもので凹凸面に形成すれば表面積を大きく
することができる。また路底２０にフアン付コイ
ルやプレートコイルを太陽光線の方向に斜に並列
させ他面集合体として設置することもできる。

更に、被覆体２４を適度の高さを有し上部空間
を有するかまぼこ型ビニールシートとすれば、上
部に温度が溜り路底に近く通風流路ができて上層
部の温空気は流通せず貯溜するため、外気との防
熱の役目を果たし、上部と底部に仕切りを設けな
くても流通路が形成される。

また、夏期の冷房運転においては、ダンパー１
９を回動切換えして第２の外気取入口２５を開き
第１の外気取入口１８からの外気の導入を停止
し、第２の外気取入口２５から空気流入口１６を
経て直接タワー５内に外気を導入すれば、外気は
加熱されることなく、熱交換器（凝縮器）６内に
供給されるので冷媒の凝縮には何等の支障も来た
さない。

〔考案の効果〕

本考案によれば、夏期にはクーリングタワーと
なるタワーを冬期にはヒーテングタワーとして熱
効率よく利用することができるとともにヒートポ
ンプの蒸発温度を上げることができ、圧縮比を小
さくできるので能力が増加し、従来よりも小型の
機械を採用できるので動力も小さくなる。また同
一の動力であれば加熱能力を増加することがで
き、省エネルギーとなる。更に、外気温度が零度
以下であつても、蒸発温度を零度以下にすること
なく運転することができ、霜取り等による欠点も
なくすることができる。

なお、本考案の通風区劃は建物の屋上に設置し
てあるので、屋上の死蔵面積を生かして太陽光線
を外気に附加することができる。また、太陽光線
を透過させる被覆体を透明な畝状のものにするこ
とによつて太陽光の受光面積を拡大させ、被覆体
そのものの補強性を向上させることができる。ま
た蓄熱管を使用することにより、日中には蓄熱管
で余剰な熱を蓄熱し、夜間には蓄熱管を放熱管と
して使うことによつて外気の温度を上げることが
できる。

また、夏期はタワーが空冷式のクーリングタワ
ーとなるので外気は通風区劃（ソーラーチヤンバ
ー）を通す必要がなく、したがつてダンパーを回
動切換してダンパーを下げ第１の外気取入口から
の空気の通路を遮断し、外気を直接空冷式のクー
リングタワーに取入れることができるので何等不
都合はない。

更に、蓄熱管により蓄熱された温水を、霜取り
用の温水にも使用することができるから別にエネ
ルギー消費による温水を作る必要もなく冷水によ
る結氷の心配もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のヒートポンプにおける外気加
熱装置を建物の屋上に設けた一実施例の部分断面
図、第２図は空気熱源式ヒートポンプの従来例を
示すフローシートダイヤフラムである。 ５……タワー、６……蒸発器又は凝縮器として
の熱交換器、１６……空気流入口、１８……第１
の外気取入口、１９……ダンパー、２２……通風
区劃としての通風路、２３……蓄熱体としての蓄
熱管、２４……被覆体、２５……第２の外気取入
口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 夏期にはクーリングタワーに冬期にはヒーテン
   グタワーになるタワー体内の上部に設けられ蒸発
   器又は凝縮器に切換使用できる熱交換器と、該タ
   ワー体の下部の空気流入口と接続し建物の屋上に
   設けられ太陽光線を通過させる透明で畝状の被覆
   体で囲繞された通風区劃と、該通風区劃の一側に
   設けられて太陽光線によつて加熱された外気を前
   記タワー体の空気流入口に供給できるようにした
   第１の外気取入口と、前記通風区劃に対して前記
   第１の外気取入口と反対の側に設けられて前記通
   風区劃を通過することなく前記タワー体の空気流
   入口に外気を直接供給できるようにした第２の外
   気取入口と、該第２の外気取入口に設けられて前
   記第１の外気取入口と第２の外気取入口とを切換
   使用できるようにしたダンパーと、前記通風区劃
   の底部に設けられた吸熱体及び蓄熱体からなるこ
   とを特徴とする外気の流路を切換えることのでき
   る冷却兼ヒートポンプ装置。