JPH0719640A - 冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管サイズや熱交換器サイズを小さくして冷
媒循環用ポンプでの消費動力を低減させ、また、冷媒の
循環動力を低減して熱効率の向上を図るようにする。 【構成】 外部からの熱または動力により作動する熱機
関本体Ａを有し、前記熱機関本体Ａの放熱用熱交換器７
と吸熱用熱交換器９とをそれぞれ室内または室外側熱交
換器１０と室内または室外側熱交換器１１とに冷媒循環
用ポンプ１３、１４を有する配管１２ａ〜１２ｄで循環
閉サイクル状に接続した冷暖房装置において、配管１２
ａ〜１２ｄ内を流れる冷媒の潜熱を利用し熱搬送するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和機、給湯器とし
て利用される冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スターリングサイクル機関や吸収
式サイクル機関を利用した冷暖房装置においては、熱機
関本体の放熱用熱交換器と吸熱用熱交換器とをそれぞれ
室内側熱交換器と室外側熱交換器とに接続した配管内を
流れる冷媒の顕熱による熱搬送を用いたものが主であっ
た。そのスターリングサイクル機関を用いての冷凍装置
としては、特開昭５９−１６１６５２号公報に記載され
たヒートパイプ方式のものが公知である。また、中小型
（１〜２０ＨＰ）の冷暖房給湯装置として用いる冷凍装
置については、特開平３−２４４９６８号公報に開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の顕熱による方法
では、搬送熱量を確保するために冷媒循環量を多くする
必要があるため、冷媒循環用ポンプでの消費動力が多く
なり、また、配管サイズや熱交換器のサイズも大きく、
更に、スターリングサイクル機関では熱交換器内で熱搬
送冷媒の温度勾配ができることによる、熱効率の低下と
いう問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するために、外部からの熱または動力により作動す
る熱機関本体を有し、前記熱機関本体の放熱用熱交換器
と吸熱用熱交換器とをそれぞれ室内側熱交換器と室外側
熱交換器とに冷媒循環用ポンプを有する配管で循環閉サ
イクル状に接続した冷暖房装置において、前記配管内を
流れる冷媒の潜熱を利用し熱搬送する冷暖房装置を提供
しようとするものである。

【０００５】

【作用】冷房時は、熱機関本体の放熱用熱交換器と室外
側熱交換器とを、吸熱用熱交換器と室内側熱交換器とを
それぞれ接続し閉サイクルを形成し、放熱用熱交換器に
おいて熱搬送冷媒は蒸発し、その蒸気冷媒は室外側熱交
換器に流れ込み放熱、凝縮し、そこで凝縮した液冷媒は
再び熱機関本体の放熱用熱交換器へと流れ、また、熱機
関本体の吸熱用熱交換器において熱搬送冷媒は凝縮し、
その液冷媒は室内側熱交換器に流れ込み吸熱し、冷房を
行う。暖房時は、熱機関本体の放熱用熱交換器と室内側
熱交換器とを、吸熱用熱交換器と室内側熱交換器とをそ
れぞれ接続し閉サイクルを形成し、放熱用熱交換器にお
いて熱搬送冷媒は蒸発し、その蒸気冷媒は室内側熱交換
器に流れ込み放熱し、暖房を行い、そこで凝縮した液冷
媒は再び熱機関本体の放熱用熱交換器へと流れ、また、
熱機関本体の吸熱用熱交換器において熱搬送冷媒は凝縮
し、その液冷媒は室外側熱交換器に流れ込み吸熱する。
配管は必要に応じて切り替えることで、循環閉サイクル
を切り替え、冷房、暖房の切り替えが可能である。冷媒
循環用ポンプは冷暖房能力に応じて適切な循環量に制御
され、最小限の消費動力とし、冷媒自身の圧力変動や重
力作用を循環に利用することにより、更に冷媒ポンプの
消費動力を低減させることが可能である。

【０００６】

【実施例】以下、本発明による冷暖房装置の実施例につ
いて図１を参照して説明する。図１は実施例としてスタ
ーリングサイクル機関を利用した場合の冷暖房装置の構
成図である。位相がずれて往復運動する圧縮ピストン１
及び膨張ピストン２と、これらのピストン１、２とで圧
縮空間３と膨張空間４を形成する二つのシリンダ５、６
と、圧縮空間３と膨張空間４との間に配設された放熱用
熱交換器７、再生器８及び吸熱用熱交換器９とから熱機
関本体Ａを構成する一方、放熱用熱交換器７と吸熱用熱
交換器９とを室内または室外側熱交換器１０と室内また
は室外側熱交換器１１とに配管１２ａ〜１２ｄで接続
し、液冷媒配管部１２ｂ、１２ｄには必要に応じて冷媒
循環用ポンプ１３、１４を設置し、冷暖房装置を構成し
ている。放熱用熱交換器７においては冷媒は吸熱して蒸
発し、吸熱用熱交換器９においては冷媒は放熱して凝縮
する。室内または室外側熱交換器１０、１１は、一方は
冷媒は凝縮し放熱のために用いられ、他方は冷媒は蒸発
し吸熱のために用いられる。１５はクランク機構、１６
はクロスガイドである。また、放熱用配管内冷媒または
吸熱用配管内冷媒のどちらか一方を本方式による蒸発、
凝縮潜熱による熱搬送冷媒とし、もう一方を従来の顕熱
による熱搬送冷媒とするなどの組み合わせも可能であ
る。熱機関本体は実施例に示す形式のスターリング機関
に限られるものでは無く、他形式のスターリング機関や
吸収式機関なども考えられる。

【０００７】上述のように構成された冷暖房装置は次の
ように作動する。冷房時は、熱機関本体Ａの放熱用熱交
換器７と室外側熱交換器１０とを、吸熱用熱交換器９と
室内側熱交換器１１とをそれぞれ接続して閉サイクルを
形成し、熱機関本体Ａの放熱用熱交換器７において、熱
機関内部作動媒体との熱交換により熱搬送冷媒は蒸発
し、その蒸気冷媒は配管１２ａを通り室外側熱交換器１
０に流れ込んで放熱、凝縮し、そこで凝縮した液冷媒は
配管１２ｂを通り再び熱機関本体Ａの放熱用熱交換器７
へと流れ、また、熱機関本体Ａの吸熱用熱交換器９にお
いて、熱機関内部作動媒体との熱交換により熱搬送冷媒
は凝縮し、その液冷媒は配管１２ｃを通り室内側熱交換
器１１に流れ込んで吸熱し、冷房を行い、そこで蒸発し
た蒸気冷媒は配管１２ｄを通り再び熱機関本体Ａの吸熱
用熱交換器９へと流れる。

【０００８】暖房時は、熱機関本体Ａの放熱用熱交換器
７と室内側熱交換器１０とを、吸熱用熱交換器９と室外
側熱交換器１１とをそれぞれ接続して閉サイクルを形成
し、熱機関本体Ａの放熱用熱交換器７において、熱機関
内部作動媒体との熱交換により熱搬送冷媒は蒸発し、そ
の蒸気冷媒は配管１２ａを通り室内側熱交換器１０に流
れ込んで放熱し、暖房を行い、そこで凝縮した液冷媒は
配管１２ｂを通り再び熱機関本体Ａの放熱用熱交換器７
へと流れ、また、熱機関本体Ａの吸熱用熱交換器９にお
いて、熱機関内部作動媒体との熱交換により熱搬送冷媒
は凝縮し、その液冷媒は配管１２ｃを通り室外側熱交換
器１１に流れ込んで吸熱し、そこで蒸発した蒸気冷媒は
配管１２ｄを通り再び熱機関本体Ａの吸熱用熱交換器９
へと流れる。

【０００９】

【発明の効果】本発明による暖冷房装置は、上述のよう
に構成されているので、下記のような優れた効果があ
る。 従来の顕熱による熱搬送に比べ潜熱による熱搬送では
受熱量が増加し、熱搬送能力が増大するため、配管サイ
ズや熱交換器サイズを小さくすることが可能であると同
時に、循環量を低減できるため冷媒循環の動力が減り、
冷媒自身の圧力変動や重力作用を利用することにより、
更なる循環動力低減が可能であり、効率が改善される。 また、スターリングサイクルによる熱機関において
は、潜熱による熱交換は冷媒温度が一定であることによ
り、熱交換器内部の温度分布が均一となり、熱交換効率
が改善され、更に、冷媒と作動冷媒との温度差を小さく
することができるため、放熱側作動室温度と吸熱側作動
室温度の差を小さくすることが可能で、従って、熱機関
本体の熱効率が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】スターリングサイクル機関を利用した本発明に
よる冷暖房装置の実施例の構成図である。

【符号の説明】

Ａ：熱機関本体 １：圧縮ピストン ２：膨張ピストン ３：圧縮空間 ４：膨張空間 ５、６：シリンダ ７：放熱用熱交換器 ８：再生器 ９：吸熱用熱交換器 １０、１１：室内または室外側熱交換器 １２ａ〜１２ｄ：配管 １３、１４：冷媒循環用ポンプ １５：クランク機構 １６：クロスガイド

フロントページの続き (72)発明者 大竹 雅久 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの熱または動力により作動する
   熱機関本体を有し、前記熱機関本体の放熱用熱交換器と
   吸熱用熱交換器とをそれぞれ室内側熱交換器と室外側熱
   交換器とに冷媒循環用ポンプを有する配管で循環閉サイ
   クル状に接続した冷暖房装置において、前記配管内を流
   れる冷媒の潜熱を利用し熱搬送することを特徴とする冷
   暖房装置。