JPH0882492A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプ型の空気調和機において、簡単
な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、十分な暖房効果
を得ることができる空気調和機を提供する。 【構成】 本発明は、ヒートポンプ型の空気調和機にお
いて、室外熱交換器９には熱媒体が循環するループ状の
ヒートパイプ２５の一端部２５ａを接続し、このヒート
パイプの他端部２５ｂには太陽熱を集熱する集熱器２１
を接続しており、集熱器２１により集熱された熱を、ル
ープ状のヒートパイプ２５内を熱媒体が移動して、空気
調和機の室外熱交換器９に搬送して、ここで放熱させ
て、太陽熱を利用した暖房を図る。しかも、ループ状の
ヒートパイプ２５では熱媒体を搬送するためのポンプ等
を設けなくても、熱媒体がループを循環するので、簡単
な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、太陽熱を利用し
た暖房効果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源側である室外熱交
換器で熱交換した冷媒を、利用側である室内熱交換器に
搬送して放熱するヒートポンプ型の空気調和機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ヒートポンプ型の空気調和機
は、室外熱交換器及び室内熱交換器を有する冷媒回路に
冷媒を圧縮機で循環させており、暖房運転時には、室外
熱交換器で汲み上げた熱を室内熱交換器により放熱する
構成となっている。

【０００３】この種の空気調和機では、暖房運転時に外
気温度が低いと汲み上げる熱量も少なく十分な暖房能力
が得られない場合があるため、暖房時の能力低下を補う
ように、温水や太陽熱等の熱供給源を付加する構成が公
知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、温水（水系の
ブライン等）を利用するものにあっては、水を加熱する
ためのガス等の熱源や、温水を循環させるためのポンプ
等を必要とするために、構成が複雑になるとともに、ポ
ンプ等を駆動するためのエネルギーが必要になるという
問題点がある。

【０００５】一方、太陽熱集熱器により集熱した熱を利
用する場合、地熱を利用する場合や、フロン系の冷媒を
循環させて熱を得る場合等でも、ガス等の熱源は必要な
いものの、熱媒体を搬送する搬送手段としてポンプ等が
必要であるため、そのポンプ等を駆動するためのエネル
ギーが必要になるという問題点がある。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、ヒートポンプ型の空気調和機におい
て、簡単な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、十分な
暖房効果を得ることができる空気調和機を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、室外熱交
換器と室内熱交換器とに冷媒を循環させてなるヒートポ
ンプ型の空気調和機において、前記室外熱交換器には熱
媒体が循環するループ状のヒートパイプの一端部が接続
されており、このヒートパイプの他端部には太陽熱を集
熱する集熱器が接続されている。

【０００８】第２の発明は、室外熱交換器と室内熱交換
器とに冷媒を循環させてなるヒートポンプ型の空気調和
機において、前記室外熱交換器には補助熱交換器が設け
られており、この補助熱交換器には熱媒体が循環するル
ープ状のヒートパイプの一端部が接続されており、この
ヒートパイプの他端部には太陽熱を集熱する集熱器が接
続されている。

【０００９】第３の発明は、室外熱交換器の熱を冷媒を
介して室内熱交換器に搬送して放熱するヒートポンプ型
の空気調和機において、前記室外熱交換器には、熱媒体
が循環するループ状のヒートパイプにより蓄熱槽に接続
されている。

【００１０】

【作用】第１の発明によれば、集熱器により集熱された
太陽熱は、ループ状のヒートパイプにより、空気調和機
の室外熱交換器に搬送されて、ここで放熱される。この
場合、ループ状のヒートパイプでは熱媒体を搬送するた
めのポンプ等を特に設けなくても、熱媒体がヒートパイ
プのループを循環して、他端部である太陽熱集熱器から
一端部である室外熱交換器へ移動する。従って、熱媒体
搬送用のポンプを必要としないから簡単な構成で且つ省
エネルギーを図りつつ、太陽熱を利用して十分な暖房効
果を得ることができる。

【００１１】第２の発明によれば、室外熱交換器に補助
熱交換器により熱を付与するので、必要により暖房能力
を高めることができる。補助熱交換器には第１の発明と
同様に、太陽熱を熱源としたループ状のヒートパイプに
より熱を移動しているから熱媒体搬送用のポンプを必要
とせず、簡単な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、太
陽熱を利用して十分な暖房効果を得る。

【００１２】第３の発明によれば、予め熱を蓄熱槽に溜
め、その蓄熱槽の熱をループ状のヒートパイプにより熱
を移動しているから熱媒体搬送用のポンプを必要とせ
ず、簡単な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、十分な
暖房効果を得る。

【００１３】尚、蓄熱槽には、太陽熱による蓄熱のほ
か、夜間の電力を利用した空気調和機の運転による蓄
熱、温水装置の余熱を利用した蓄熱等により熱が蓄えら
れており、省エネルギー化が図られている。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明するが、まず第１実施例について説明する。

【００１５】図１は、本発明の第１実施例にかかる空気
調和機の回路図である。この空気調和機は、概して、ヒ
ートポンプ型の冷媒回路１と、太陽熱集熱ユニット２と
から構成されている。

【００１６】冷媒回路１には、圧縮機３、室内熱交換器
５、減圧器７、室外熱交換器９、流路切り換え弁として
の四方弁１１、アキュムレータ１３が、この順序で配置
されている。

【００１７】室外熱交換器９と室内熱交換器５は、それ
ぞれファン５ａ、９ａを備えていて、室外空気または室
内空気が熱交換されている。

【００１８】四方弁１１は、冷房運転時には、破線で示
すように冷媒を流すように位置して、暖房運転時には実
線で示すように位置される。このように四方弁１１を切
り換えることにより、冷房と暖房の冷媒流路を切り換え
る。

【００１９】太陽熱集熱ユニット２は、太陽熱を熱源と
して利用するもので、集熱部２１、補助熱交換器２３、
ループ状のヒートパイプ２５とから構成されており、ル
ープ状のヒートパイプ２５を熱媒体が循環するようにな
っている。

【００２０】集熱部２１は、屋根等に設けられるもの
で、太陽の熱を受けて、その熱を熱媒体に蓄熱する。熱
媒体としては水やブライン等が用いられる。

【００２１】補助熱交換器２３は室外熱交換器９に重ね
て配置されており、送風機９ａにより補助熱交換器２３
を通過した外気を室外熱交換器９に送風し、外気温度を
高めて熱交換をおこなうようになっている。

【００２２】ループ状のヒートパイプ２５は、例えば、
パイプ径５mm程度の細管を、図２に示すように、蛇行さ
せて配置したものであり、広げると一つのループ（環）
を構成するものである。このループ状のヒートパイプ２
５の上端部（他端部）２５ｂは集熱部２１に設けられて
ここで加熱されるようになっている。下端部（一端部）
２５ａは、補助熱交換器２３に設けられておりここで放
熱される構成となっている。

【００２３】かかるループ状のヒートパイプ２５は、そ
の一部を加熱するとループ内の熱媒体が温度差により一
方向に移動し、ポンプ等の動力がなくとも、ループ状の
ヒートパイプ２５を循環する性質を有している。このル
ープ状のヒートパイプ２５では、熱媒体の移動は他端部
２５ｂを上端部とし一端部２５ａを下端部とすることに
限らず、他端部２５ｂを下端部として一端部２５ａを上
端部とする場合にもループ内を熱媒体が一方向に循環す
るものである。このことは、図４及び図５に示すよう
に、本実施例にかかるループ状のヒートパイプ２５の実
験結果から明らかである。

【００２４】即ち、図４は、ループ状のヒートパイプ２
５において、上端部２５ｂを加熱し、下端部２５ａで放
熱する場合について下端部２５ａである放熱部における
温度と時間との関係を示したものである。この図４から
明らかなように、上端部２５ｂを加熱して下端部２５ａ
から放熱する場合であっても、ポンプ等の動力を用いな
くてもループ内を熱媒体が移動し、放熱部たる下端部２
５ａでは十分な熱を得ることができる。

【００２５】図５では、ループ状のヒートパイプ２５に
おいて、下端部を加熱し、上端部で放熱する場合につい
て放熱部における温度と時間との関係を示したものであ
る。この図５から明らかなように、下端部から放熱する
場合にも、ポンプ等の動力を用いなくても十分な放熱を
得ることができ、ループ状のヒートパイプ２５で熱媒体
の移動が行われていることが確認できる。

【００２６】即ち、本実施例のヒートパイプ２５は、ポ
ンプ等の動力を用いることなく、上部加熱でも下部加熱
でも十分な熱移動（熱の汲み上げ）をおこなうことがで
き、更に、横方向における加熱と放熱でも十分な熱移動
が期待できる。

【００２７】尚、ヒートパイプ２５には、図８に示すよ
うに、バルブ装置２８を設け、熱媒体の流動を制御する
ものであってもよい。熱媒体の流動の制御は、ヒートパ
イプ２５の流路の一部に設けられた磁性体３１とこの磁
性体３１を磁力により移動させる磁石３３とを備えてお
り、磁石３３の移動により磁性体３１が流路を開閉する
構成となっている。

【００２８】次に、本実施例の作用を説明する。

【００２９】図１に示す冷媒回路１においては、冷房運
転時には、四方弁１１が破線で示すように位置し、圧縮
機３、室外熱交換器９、減圧器７、室内熱交換器５、四
方弁１１、アキュムレータ１３の順序で冷媒が循環され
る。一方、暖房運転時には、図１の実線で示すように四
方弁１１が位置し、圧縮機３、室内熱交換器５、減圧器
７、室外熱交換器９、四方弁１１、アキュムレータ１３
の順序で冷媒が循環される。

【００３０】暖房運転時には、室外熱交換器９で冷媒が
外気と熱交換されて、外気の熱を汲み上げ室内熱交換器
５で放熱する。即ち、室外熱交換器９は蒸発器として作
用するものであるが、外気温度が低い場合には十分な外
気熱の汲み上げができず、十分な暖房能力を得ることが
できないおそれがある。しかし、屋根等に設けられた集
熱部２１では、太陽熱を集熱し、ここでヒートパイプ２
５の上端部（他端部）２５ｂを加熱し、下端部（一端
部）２５ａが設けられた補助熱交換器２３で放熱する。
補助熱交換器２３では、ここで熱交換されて加温された
空気を室外熱交換器９に送風し、熱交換する。

【００３１】この場合、ヒートパイプ２５では、上端部
２５ｂ加熱して下端部２５ａで放熱することになるが、
この場合であってもヒートパイプ２５では、ループを熱
媒体が移動して上から下への熱移動が十分になされる。

【００３２】次に、、本発明の第２及び第３の実施例に
ついて説明するが、上述した第１の実施例と同一の部分
には、同一の符号を付することによって、その部分の詳
細な説明を省略する。

【００３３】図６に、本発明の第２実施例を示す。この
第２実施例では、補助熱交換器２３を設けることなく、
熱交換器９にヒートパイプ２５の他下端部２５ａたる放
熱部を直接組み付ける構成となっている。この第２実施
例でも、第１実施例と同様な効果を得ることができる。

【００３４】図７に、本発明の第３実施例を示す。この
第３実施例は、集熱部２１により集熱した熱を蓄熱槽２
９を蓄熱するものである。そして、蓄熱槽２９に蓄熱し
た熱を必要に応じて、ヒートパイプ２５を介して空気調
和機の熱交換器９に導入し、熱交換する。この第３実施
例では、ヒートパイプ２５は、横方向において熱媒体を
移動させるものであるが、この横方向における熱媒体の
移動であっても、上述した第１及び第２実施例のように
上下方向の熱媒体の移動と同様に、ポンプ等の動力を用
いることなく熱媒体を移動させることができる。

【００３５】このような蓄熱槽２９には、太陽熱による
蓄熱の他、夜間の電力を利用した空気調和機の運転によ
る蓄熱、温水装置の余熱を利用して熱が蓄えられてお
り、省エネルギーが図られている。

【００３６】本発明は、上述した実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。

【００３７】例えば、ループ状のヒートパイプ２５は、
図２に示すように、一本の環状のパイプを蛇行して配置
したものに限らず、図３に示すように、板状部材２７に
環状の通路を形成するように仕切りを形成するものであ
ってもよい。このように板状部材２７を用いることによ
り、ループ状の流路に対応した溝を形成した２枚の板状
体を重ね合わせることによって、簡単に製造することが
できる。

【００３８】

【発明の効果】第１の発明によれば、集熱器により集熱
された太陽熱を、ループ状のヒートパイプにより、空気
調和機の室外熱交換器に搬送して、ここで放熱させる構
成であるから太陽熱を利用した暖房を図ることができ
る。しかも、ループ状のヒートパイプでは熱媒体を搬送
するためのポンプ等を設けなくても、熱媒体がループを
循環して、熱媒体を集熱器から空気調和機の室外熱交換
器へ移動させることができる。従って、簡単な構成で且
つ省エネルギーを図りつつ、太陽熱を利用した暖房効果
を得ることができる。

【００３９】第２の発明によれば、空気調和機の室外熱
交換器に補助熱交換器を設けて、室外熱交換器に、不足
する熱を補う構成であるから、必要により暖房能力を高
めることができる。また、補助熱交換器には、第１の発
明と同様に、太陽熱を熱源としたループ状のヒートパイ
プにより熱を得ているから熱媒体搬送用のポンプを必要
とせず、簡単な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、太
陽熱を利用して十分な暖房効果を得る。

【００４０】第３の発明によれば、予め熱を蓄熱槽に溜
め、ループ状のヒートパイプにより蓄熱槽の熱媒体を移
動しているから、熱媒体搬送用のポンプを必要とせず、
簡単な構成で且つ省エネルギーを図りつつ、十分な暖房
効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる空気調和機の冷媒
回路図である。

【図２】図１に示すループ状のヒートパイプの平面図で
ある。

【図３】他の実施例にかかるループ状のヒートパイプの
平面図である。

【図４】ループ状のヒートパイプの熱移動の状態を示す
グラフである。

【図５】ループ状のヒートパイプの熱移動の状態を示す
グラフである。

【図６】本発明の第２実施例にかかる空気調和機の冷媒
回路図である。

【図７】本発明の第３実施例にかかる空気調和機の冷媒
回路図である。

【図８】ループ状のヒートパイプにおける冷媒の流れを
制御するバルブ装置の構成を示す断面図であり、（ａ）
は停止時、（ｂ）は流動時の状態である。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ２１ 集熱部 ２３ 補助熱交換器 ２５ ヒートパイプ ２５ａ ヒートパイプの一端部（下端部） ２５ｂ ヒートパイプの他端部（上端部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津野 勝之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 須齋 崇 大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 甲元 伸央 大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号 三洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外熱交換器と室内熱交換器とに冷媒を
   循環させてなるヒートポンプ型の空気調和機において、
   前記室外熱交換器には熱媒体が循環するループ状のヒー
   トパイプの一端部が接続されており、このヒートパイプ
   の他端部には太陽熱を集熱する集熱器が接続されている
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 室外熱交換器と室内熱交換器とに冷媒を
   循環させてなるヒートポンプ型の空気調和機において、
   前記室外熱交換器には補助熱交換器が設けられており、
   この補助熱交換器には熱媒体が循環するループ状のヒー
   トパイプの一端部が接続されており、このヒートパイプ
   の他端部には太陽熱を集熱する集熱器が接続されている
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 室外熱交換器の熱を冷媒を介して室内熱
   交換器に搬送して放熱するヒートポンプ型の空気調和機
   において、前記室外熱交換器には、熱媒体が循環するル
   ープ状のヒートパイプにより蓄熱槽に接続されているこ
   とを特徴とする空気調和機。