JPH0953845A - ヒートポンプ式冷暖房装置 - Google Patents
ヒートポンプ式冷暖房装置Info
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- JPH0953845A JPH0953845A JP20460095A JP20460095A JPH0953845A JP H0953845 A JPH0953845 A JP H0953845A JP 20460095 A JP20460095 A JP 20460095A JP 20460095 A JP20460095 A JP 20460095A JP H0953845 A JPH0953845 A JP H0953845A
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- heat
- hot water
- heat exchanger
- water supply
- heating
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 急速暖房の要求があるときに、その要求に十
分対応できるヒートポンプ式冷暖房装置を提供する。 【解決手段】 外部からの熱又は動力により作動する熱
ガス機関1を有し、この熱ガス機関の吸熱用熱源13
と、熱ガス機関1の放熱用熱源11と、室外機300に
設けた室外熱交換器301と、室内機200に設けた室
内熱交換器201とを熱搬送回路でつないだヒートポン
プ式冷暖房装置である。放熱用熱源11につながる熱搬
送回路44には切替手段500を介してバイパス管5
3,55を並列に設け、このバイパス管には補助加熱手
段90を設けたものである。
分対応できるヒートポンプ式冷暖房装置を提供する。 【解決手段】 外部からの熱又は動力により作動する熱
ガス機関1を有し、この熱ガス機関の吸熱用熱源13
と、熱ガス機関1の放熱用熱源11と、室外機300に
設けた室外熱交換器301と、室内機200に設けた室
内熱交換器201とを熱搬送回路でつないだヒートポン
プ式冷暖房装置である。放熱用熱源11につながる熱搬
送回路44には切替手段500を介してバイパス管5
3,55を並列に設け、このバイパス管には補助加熱手
段90を設けたものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部からの熱又は
動力により作動する熱ガス機関を利用して冷暖房と給湯
を行う装置に関する。
動力により作動する熱ガス機関を利用して冷暖房と給湯
を行う装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スターリングサイクル機関や吸収
式冷凍機関など燃焼等による高温熱源や電動機などの動
力を駆動源として冷暖房等を行う熱ガス機関は知られて
いる。この種の熱ガス機関の特徴は、冷媒としてフロン
を使用せず、ヘリウム、窒素、アンモニア等の気体を使
用して、ヒートポンプ仕事を行うことである。この種の
熱ガス機関では、フロンを使用する逆ランキン式冷暖房
機のように冷媒を用いて室内機に冷温熱を搬送すること
ができないという欠点がある。
式冷凍機関など燃焼等による高温熱源や電動機などの動
力を駆動源として冷暖房等を行う熱ガス機関は知られて
いる。この種の熱ガス機関の特徴は、冷媒としてフロン
を使用せず、ヘリウム、窒素、アンモニア等の気体を使
用して、ヒートポンプ仕事を行うことである。この種の
熱ガス機関では、フロンを使用する逆ランキン式冷暖房
機のように冷媒を用いて室内機に冷温熱を搬送すること
ができないという欠点がある。
【0003】そこで、従来は、熱ガス機関の吸熱用熱源
と、熱ガス機関の放熱用熱源と、室内熱交換器と、室外
熱交換器とを管路でつなぎ、冷温水により熱搬送を行う
空気調和装置が提案されている(例えば、特許第185
7581号)。
と、熱ガス機関の放熱用熱源と、室内熱交換器と、室外
熱交換器とを管路でつなぎ、冷温水により熱搬送を行う
空気調和装置が提案されている(例えば、特許第185
7581号)。
【0004】この空気調和装置においては、室内機や室
外機等の端末機器が冷房と暖房に兼用されるので、四方
弁を用いて冷水回路と温水回路を切り換えている。
外機等の端末機器が冷房と暖房に兼用されるので、四方
弁を用いて冷水回路と温水回路を切り換えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、冷房時に室内機により室内から汲み上げ
た熱と熱サイクルを駆動するために投入した熱とを、室
外機により外気に放出するため、エネルギの有効利用が
図れないという問題がある。また、上記した熱を有効利
用しようとしても、上記従来例では熱搬送媒体として水
を用いており、かつその水を冷房と暖房とで共用するた
めに、不凍液が必要となり、そのままでは給湯水として
利用することができないという問題がある。また、ヒー
トポンプの稼働率を考えると、熱ガス機関で熱が発生す
る時点と給湯要求時点とが一致しないと、熱の有効利用
が図れないという問題がある。
来の構成では、冷房時に室内機により室内から汲み上げ
た熱と熱サイクルを駆動するために投入した熱とを、室
外機により外気に放出するため、エネルギの有効利用が
図れないという問題がある。また、上記した熱を有効利
用しようとしても、上記従来例では熱搬送媒体として水
を用いており、かつその水を冷房と暖房とで共用するた
めに、不凍液が必要となり、そのままでは給湯水として
利用することができないという問題がある。また、ヒー
トポンプの稼働率を考えると、熱ガス機関で熱が発生す
る時点と給湯要求時点とが一致しないと、熱の有効利用
が図れないという問題がある。
【0006】更には、冷暖房装置として本装置が動作す
る場合に外気温度が著しく低い時などで、且つ急速暖房
が要求されるような場合には、従来の構成では、その要
求に十分対応することができないという問題がある。
る場合に外気温度が著しく低い時などで、且つ急速暖房
が要求されるような場合には、従来の構成では、その要
求に十分対応することができないという問題がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記した従来例
の課題を解消し、急速暖房の要求に十分対応できるヒー
トポンプ式冷暖房装置を提供することにある。
の課題を解消し、急速暖房の要求に十分対応できるヒー
トポンプ式冷暖房装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、外部からの熱又は動力により作動する熱ガス機関を
有し、この熱ガス機関の吸熱用熱源と、前記熱ガス機関
の放熱用熱源と、室外機に設けた室外熱交換器と、室内
機に設けた室内熱交換器とを熱搬送回路でつないだヒー
トポンプ式冷暖房装置において、前記放熱用熱源につな
がる前記熱搬送回路には切替手段を介してバイパス管を
並列に設け、このバイパス管には補助加熱手段を設けた
ことを特徴とするものである。
は、外部からの熱又は動力により作動する熱ガス機関を
有し、この熱ガス機関の吸熱用熱源と、前記熱ガス機関
の放熱用熱源と、室外機に設けた室外熱交換器と、室内
機に設けた室内熱交換器とを熱搬送回路でつないだヒー
トポンプ式冷暖房装置において、前記放熱用熱源につな
がる前記熱搬送回路には切替手段を介してバイパス管を
並列に設け、このバイパス管には補助加熱手段を設けた
ことを特徴とするものである。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のものにおいて、放熱用熱源につながる熱搬送回路には
給湯用熱交換器をつなぐとともに、この給湯用熱交換器
には外部供給水或いは循環水を通して加熱・給湯する給
湯回路をつなぎ、この給湯回路には前記補助加熱手段を
つないだことを特徴とするものである。
のものにおいて、放熱用熱源につながる熱搬送回路には
給湯用熱交換器をつなぐとともに、この給湯用熱交換器
には外部供給水或いは循環水を通して加熱・給湯する給
湯回路をつなぎ、この給湯回路には前記補助加熱手段を
つないだことを特徴とするものである。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
のものにおいて、放熱用熱源につながる前記熱搬送回路
には、前記室内熱交換器又は前記室外熱交換器をバイパ
スさせて、前記給湯用熱交換器に温水を流すための熱搬
送回路切替手段を設けたことを特徴とするものである。
のものにおいて、放熱用熱源につながる前記熱搬送回路
には、前記室内熱交換器又は前記室外熱交換器をバイパ
スさせて、前記給湯用熱交換器に温水を流すための熱搬
送回路切替手段を設けたことを特徴とするものである。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項2に記載
のものにおいて、給湯回路には給湯用熱交換器をバイパ
スさせて補助加熱手段に外部供給水或いは循環水を流す
ための給湯回路切替手段を設けたことを特徴とするもの
である。
のものにおいて、給湯回路には給湯用熱交換器をバイパ
スさせて補助加熱手段に外部供給水或いは循環水を流す
ための給湯回路切替手段を設けたことを特徴とするもの
である。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項1ないし
4のいずれかに記載のものにおいて、室内機以外の各機
器を室外機に収容したことを特徴とするものである。
4のいずれかに記載のものにおいて、室内機以外の各機
器を室外機に収容したことを特徴とするものである。
【0013】請求項1に記載の発明では、熱ガス機関の
放熱用熱源で暖められた温水が熱搬送回路を通じて室内
機の室内熱交換器に入ると、室内は暖房されて、そのと
きには、吸熱用熱源で冷やされた冷水が室外機の室外熱
交換器に入り、そこでは室外から吸熱する。一方、熱ガ
ス機関の吸熱用熱源で冷やされた冷水が熱搬送回路を通
じて室内機の室内熱交換器に入ると、室内は冷房され
て、そのときには放熱用熱源で暖められた温水が室外機
の室外熱交換器に入り、そこでは室外に放熱する。特に
この発明では、暖房時に切替手段を切り替えてバイパス
管に温水を流し、それと同時にこのバイパス管に設けた
補助加熱手段を動作させると、バイパス管を流れる温水
は加熱されてから室内機の室内熱交換器に入るので、室
内は急速暖房される。外気温度が低い場合などに効果的
である。
放熱用熱源で暖められた温水が熱搬送回路を通じて室内
機の室内熱交換器に入ると、室内は暖房されて、そのと
きには、吸熱用熱源で冷やされた冷水が室外機の室外熱
交換器に入り、そこでは室外から吸熱する。一方、熱ガ
ス機関の吸熱用熱源で冷やされた冷水が熱搬送回路を通
じて室内機の室内熱交換器に入ると、室内は冷房され
て、そのときには放熱用熱源で暖められた温水が室外機
の室外熱交換器に入り、そこでは室外に放熱する。特に
この発明では、暖房時に切替手段を切り替えてバイパス
管に温水を流し、それと同時にこのバイパス管に設けた
補助加熱手段を動作させると、バイパス管を流れる温水
は加熱されてから室内機の室内熱交換器に入るので、室
内は急速暖房される。外気温度が低い場合などに効果的
である。
【0014】請求項2に記載の発明では、特に冷房時に
は、放熱用熱源で暖められた温水を通じて放熱するの
で、そこに給湯用熱交換器を設けておけば、その温水を
利用して、外部供給水或いは循環水を加熱して給湯する
ことができる。また、給湯回路には補助加熱手段が設け
られるので、加熱・給湯された温水の温度を高めたい時
には、この補助加熱手段を動作させることにより、給湯
温度を例えば80℃程度にまで上昇させることができ
る。更に、以上の発明によれば、放熱する熱源を利用し
て加熱・給湯するので、エネルギの有効利用が図られ
る。尚、本発明によれば、冷房時に限らず、暖房時にも
給湯は可能である。
は、放熱用熱源で暖められた温水を通じて放熱するの
で、そこに給湯用熱交換器を設けておけば、その温水を
利用して、外部供給水或いは循環水を加熱して給湯する
ことができる。また、給湯回路には補助加熱手段が設け
られるので、加熱・給湯された温水の温度を高めたい時
には、この補助加熱手段を動作させることにより、給湯
温度を例えば80℃程度にまで上昇させることができ
る。更に、以上の発明によれば、放熱する熱源を利用し
て加熱・給湯するので、エネルギの有効利用が図られ
る。尚、本発明によれば、冷房時に限らず、暖房時にも
給湯は可能である。
【0015】請求項3に記載の発明では、熱搬送回路切
替手段を設けているので、例えば冷房あるいは暖房の要
求がなく給湯の要求のみがあるときに、室外熱交換器あ
るいは室内熱交換器にも温水が流れないように、室外熱
交換器又は室内熱交換器をバイパスして、給湯用熱交換
器に温水を流せるので、冷暖房運転の停止時であって
も、熱ガス機関を運転しさえすれば、外部供給水或いは
循環水を加熱して給湯することができる。
替手段を設けているので、例えば冷房あるいは暖房の要
求がなく給湯の要求のみがあるときに、室外熱交換器あ
るいは室内熱交換器にも温水が流れないように、室外熱
交換器又は室内熱交換器をバイパスして、給湯用熱交換
器に温水を流せるので、冷暖房運転の停止時であって
も、熱ガス機関を運転しさえすれば、外部供給水或いは
循環水を加熱して給湯することができる。
【0016】請求項4に記載の発明では、給湯回路切替
手段を設けているので、冷房あるいは暖房の要求がな
く、給湯の要求のみがあるときには、熱ガス機関を運転
しなくても、外部供給水或いは循環水を加熱して給湯す
ることができる。あるいは、給湯の要求がない場合にも
対応できる。
手段を設けているので、冷房あるいは暖房の要求がな
く、給湯の要求のみがあるときには、熱ガス機関を運転
しなくても、外部供給水或いは循環水を加熱して給湯す
ることができる。あるいは、給湯の要求がない場合にも
対応できる。
【0017】請求項5に記載の発明では、室内機以外の
各機器が室外機に収容されるので、各機器がコンパクト
にまとめられる。
各機器が室外機に収容されるので、各機器がコンパクト
にまとめられる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を添
付図面に従って説明する。
付図面に従って説明する。
【0019】図1は本発明に係るヒートポンプ式冷暖房
装置の一実施の形態の構成を示したもので、この回路に
は熱源としてスターリングサイクル機関のヒートポンプ
を利用した熱ガス機関1が使用されている。なお、この
スターリングサイクル熱ガス機関1自体は公知であり、
詳細な説明は省略するが、高温側ピストン3と低温側ピ
ストン5とを備えている。両ピストン3,5は、例えば
高温側ピストン3が上死点へ向かう中間の位置へ到達す
るときには、低温側ピストン5は上死点に達する等のよ
うに、互いに90°位相をずらして動作可能に、モータ
6で駆動されるクランク7を介してつながれている。
装置の一実施の形態の構成を示したもので、この回路に
は熱源としてスターリングサイクル機関のヒートポンプ
を利用した熱ガス機関1が使用されている。なお、この
スターリングサイクル熱ガス機関1自体は公知であり、
詳細な説明は省略するが、高温側ピストン3と低温側ピ
ストン5とを備えている。両ピストン3,5は、例えば
高温側ピストン3が上死点へ向かう中間の位置へ到達す
るときには、低温側ピストン5は上死点に達する等のよ
うに、互いに90°位相をずらして動作可能に、モータ
6で駆動されるクランク7を介してつながれている。
【0020】高温側ピストン3と低温側ピストン5とが
動作すると、封入されたヘリウムが、再生器9を通って
移動し、この再生器9を通過する際に、加熱されたり冷
却され、かつ各ピストンの動作による容積変化により、
ヘリウムが昇圧されたり減圧されたりする。ヘリウムの
昇圧時には温度が上がり中温熱交換器11に放熱し、減
圧時には温度が下がり低温熱交換器13から吸熱する。
動作すると、封入されたヘリウムが、再生器9を通って
移動し、この再生器9を通過する際に、加熱されたり冷
却され、かつ各ピストンの動作による容積変化により、
ヘリウムが昇圧されたり減圧されたりする。ヘリウムの
昇圧時には温度が上がり中温熱交換器11に放熱し、減
圧時には温度が下がり低温熱交換器13から吸熱する。
【0021】つまり低温熱交換器13は本熱ガス機関1
の吸熱用熱源を構成し、中温熱交換器11は本熱ガス機
関1の放熱用熱源を構成する。
の吸熱用熱源を構成し、中温熱交換器11は本熱ガス機
関1の放熱用熱源を構成する。
【0022】しかして、この実施の形態によれば、熱ガ
ス機関1の低温熱交換器(吸熱用熱源)13、および中
温熱交換器(放熱用熱源)11を利用してなる空気調和
機101が提供される。この空気調和機101は、室内
機200と、熱ガス機関1を含む室外機300によって
構成される。
ス機関1の低温熱交換器(吸熱用熱源)13、および中
温熱交換器(放熱用熱源)11を利用してなる空気調和
機101が提供される。この空気調和機101は、室内
機200と、熱ガス機関1を含む室外機300によって
構成される。
【0023】室内機200は、室内熱交換器201と室
内ファン203とを備えている。また、室外機300
は、熱ガス機関1と室外熱交換器301と室外ファン3
03とを備え、さらに、温水用ポンプ20と、冷水用ポ
ンプ21と、三方弁(熱搬送回路切替手段)400と、
三方弁(切替手段)500と、四方弁30,31と、給
湯用熱交換器60と、この給湯用熱交換器60に外部供
給水を導くための外部給水管70とを備えている。
内ファン203とを備えている。また、室外機300
は、熱ガス機関1と室外熱交換器301と室外ファン3
03とを備え、さらに、温水用ポンプ20と、冷水用ポ
ンプ21と、三方弁(熱搬送回路切替手段)400と、
三方弁(切替手段)500と、四方弁30,31と、給
湯用熱交換器60と、この給湯用熱交換器60に外部供
給水を導くための外部給水管70とを備えている。
【0024】そして、この実施の形態によれば、給湯用
熱交換器60には、外部給水管70のほかに給湯管(給
湯回路)50がつながれ、この給湯管50には、加熱用
熱交換器91、燃焼器92、及び温水加熱用熱交換器9
3からなる補助加熱手段90と、開閉弁51とが設けら
れる。そして、この開閉弁51を開くと、外部給水管7
0を通じて供給される外部供給水が、給湯用熱交換器6
0、更には加熱用熱交換器91に導かれ、そこで加熱さ
れた後、給湯管50を通じて給湯されるようになってい
る。補助加熱手段90はいわば間接加熱装置であり、本
体900内には水、或いは不凍液などが充填されてお
り、その中には、上述した加熱用熱交換器91、及び温
水加熱用熱交換器93が設置されている。
熱交換器60には、外部給水管70のほかに給湯管(給
湯回路)50がつながれ、この給湯管50には、加熱用
熱交換器91、燃焼器92、及び温水加熱用熱交換器9
3からなる補助加熱手段90と、開閉弁51とが設けら
れる。そして、この開閉弁51を開くと、外部給水管7
0を通じて供給される外部供給水が、給湯用熱交換器6
0、更には加熱用熱交換器91に導かれ、そこで加熱さ
れた後、給湯管50を通じて給湯されるようになってい
る。補助加熱手段90はいわば間接加熱装置であり、本
体900内には水、或いは不凍液などが充填されてお
り、その中には、上述した加熱用熱交換器91、及び温
水加熱用熱交換器93が設置されている。
【0025】また、この温水加熱用熱交換器93はバイ
パス管53,55につながれ、各バイパス管53,55
は、上述の三方弁(切替手段)500を介して、後述す
る熱搬送回路44に並列につながれている。
パス管53,55につながれ、各バイパス管53,55
は、上述の三方弁(切替手段)500を介して、後述す
る熱搬送回路44に並列につながれている。
【0026】図1は冷房運転時を示すが、この冷房運転
時における冷水、温水の流れを基準として、図1の熱搬
送回路40〜47を説明する。
時における冷水、温水の流れを基準として、図1の熱搬
送回路40〜47を説明する。
【0027】冷房運転時には、四方弁30,31は図1
において点線で示すように切り替えられる。この場合、
低温熱交換器(吸熱用熱源)13で吸熱された冷水は、
管路40を通って四方弁30に至り、管路41を通じて
室内熱交換器201に流れ、そこで熱交換を行い、室内
ファン203を回転させることにより室内に冷風を送り
出した(冷房)後、管路42、四方弁31、冷水用ポン
プ21、管路43を通じて低温熱交換器(吸熱用熱源)
13に戻る。
において点線で示すように切り替えられる。この場合、
低温熱交換器(吸熱用熱源)13で吸熱された冷水は、
管路40を通って四方弁30に至り、管路41を通じて
室内熱交換器201に流れ、そこで熱交換を行い、室内
ファン203を回転させることにより室内に冷風を送り
出した(冷房)後、管路42、四方弁31、冷水用ポン
プ21、管路43を通じて低温熱交換器(吸熱用熱源)
13に戻る。
【0028】このとき、中温熱交換器(放熱用熱源)1
1で放熱された温水は、管路44、温水用ポンプ20、
三方弁(熱搬送回路切替手段)400、四方弁30、更
には管路45を通じて室外熱交換器301に流れ、そこ
で室外ファン303を回転させることにより熱交換を行
った後、管路46、四方弁31、給湯用熱交換器60、
管路47を通じて中温熱交換器(放熱用熱源)11に戻
る。このように冷温水の循環により、給湯用熱交換器6
0と室外熱交換器301、あるいはどちらか一方の熱交
換器60,301を通じて熱サイクルによる廃熱が放熱
され、室内熱交換器201を通じて室内空気から熱が吸
熱されて、冷房が行われる。
1で放熱された温水は、管路44、温水用ポンプ20、
三方弁(熱搬送回路切替手段)400、四方弁30、更
には管路45を通じて室外熱交換器301に流れ、そこ
で室外ファン303を回転させることにより熱交換を行
った後、管路46、四方弁31、給湯用熱交換器60、
管路47を通じて中温熱交換器(放熱用熱源)11に戻
る。このように冷温水の循環により、給湯用熱交換器6
0と室外熱交換器301、あるいはどちらか一方の熱交
換器60,301を通じて熱サイクルによる廃熱が放熱
され、室内熱交換器201を通じて室内空気から熱が吸
熱されて、冷房が行われる。
【0029】特に、この冷房運転時には、室外熱交換器
301だけで放熱するよりも、給湯用熱交換器60でも
放熱する方が、冷房効率が向上するし、しかも給湯用熱
交換器60で放熱すればするほど、給湯量が増えるの
で、エネルギを有効利用して一石二鳥の効果を奏するも
のである。これは室外ファン303の回転数を制御する
ことにより容易に達成され、ファンを停止した時が最大
給湯能力となる。ただし、給湯用熱交換器60での加熱
温度は、そこでの放熱温度を越えることはできない。給
湯用熱交換器60での加熱温度はたかだか30〜50℃
程度である。
301だけで放熱するよりも、給湯用熱交換器60でも
放熱する方が、冷房効率が向上するし、しかも給湯用熱
交換器60で放熱すればするほど、給湯量が増えるの
で、エネルギを有効利用して一石二鳥の効果を奏するも
のである。これは室外ファン303の回転数を制御する
ことにより容易に達成され、ファンを停止した時が最大
給湯能力となる。ただし、給湯用熱交換器60での加熱
温度は、そこでの放熱温度を越えることはできない。給
湯用熱交換器60での加熱温度はたかだか30〜50℃
程度である。
【0030】給湯温度を上昇させたい時には、この実施
の形態では補助加熱手段90の燃焼器92を燃焼させれ
ばよい。これによれば、補助加熱手段90の加熱用熱交
換器91を通る温水は燃焼器92で加熱され、燃焼器9
2の容量にもよるが、給湯温度は80℃程度にまで上昇
する。
の形態では補助加熱手段90の燃焼器92を燃焼させれ
ばよい。これによれば、補助加熱手段90の加熱用熱交
換器91を通る温水は燃焼器92で加熱され、燃焼器9
2の容量にもよるが、給湯温度は80℃程度にまで上昇
する。
【0031】次に、暖房運転時には、四方弁30,31
は図1において実線で示すように切り替えられる。この
場合、中温熱交換器(放熱用熱源)11で放熱された温
水は、管路44、温水用ポンプ20、三方弁(切替手
段)500、三方弁(熱搬送回路切替手段)400、四
方弁30、管路41を通じて室内熱交換器201に流
れ、そこで室内ファン203を回転させることにより熱
交換を行い、室内に温風を送り出した(暖房)後、管路
42、四方弁31、給湯用熱交換器60、管路47を通
じて中温熱交換器(放熱用熱源)11に戻る。
は図1において実線で示すように切り替えられる。この
場合、中温熱交換器(放熱用熱源)11で放熱された温
水は、管路44、温水用ポンプ20、三方弁(切替手
段)500、三方弁(熱搬送回路切替手段)400、四
方弁30、管路41を通じて室内熱交換器201に流
れ、そこで室内ファン203を回転させることにより熱
交換を行い、室内に温風を送り出した(暖房)後、管路
42、四方弁31、給湯用熱交換器60、管路47を通
じて中温熱交換器(放熱用熱源)11に戻る。
【0032】このとき、低温熱交換器(吸熱用熱源)1
3で吸熱された冷水は、管路40、四方弁30、管路4
5を通じて室外熱交換器301に流れ、そこで室外ファ
ン303を回転させることにより熱交換を行った後、管
路46、四方弁31、冷水用ポンプ21、管路43を通
じて低温熱交換器(吸熱用熱源)13に戻る。このよう
に冷温水の循環により、室外熱交換器301を通じて外
気から熱が吸収され、給湯用熱交換器60と室内熱交換
器201、あるいはどちらか一方の熱交換器60,20
1を通じて熱サイクルによる廃熱が放熱され、暖房又は
給湯、あるいは暖房と給湯の同時運転が行われる。
3で吸熱された冷水は、管路40、四方弁30、管路4
5を通じて室外熱交換器301に流れ、そこで室外ファ
ン303を回転させることにより熱交換を行った後、管
路46、四方弁31、冷水用ポンプ21、管路43を通
じて低温熱交換器(吸熱用熱源)13に戻る。このよう
に冷温水の循環により、室外熱交換器301を通じて外
気から熱が吸収され、給湯用熱交換器60と室内熱交換
器201、あるいはどちらか一方の熱交換器60,20
1を通じて熱サイクルによる廃熱が放熱され、暖房又は
給湯、あるいは暖房と給湯の同時運転が行われる。
【0033】しかして、この実施の形態によれば、例え
ば外気温度が低い場合などに、熱ガス機関1の始動時の
立上がりとは無関係に急速暖房することができる。
ば外気温度が低い場合などに、熱ガス機関1の始動時の
立上がりとは無関係に急速暖房することができる。
【0034】急速暖房では、三方弁(切替手段)500
を切り替え、中温熱交換器(放熱用熱源)11で放熱さ
れた温水を、管路44、温水用ポンプ20、三方弁(切
替手段)500、バイパス管53、温水加熱用熱交換器
93、バイパス管55、四方弁30、管路41を通じて
室内熱交換器201に流し、そこで室内ファン203を
回転させることにより熱交換を行い、室内に温風を送り
出した(暖房)後、管路42、四方弁31、給湯用熱交
換器60、管路47を通じて中温熱交換器(放熱用熱
源)11に戻す。
を切り替え、中温熱交換器(放熱用熱源)11で放熱さ
れた温水を、管路44、温水用ポンプ20、三方弁(切
替手段)500、バイパス管53、温水加熱用熱交換器
93、バイパス管55、四方弁30、管路41を通じて
室内熱交換器201に流し、そこで室内ファン203を
回転させることにより熱交換を行い、室内に温風を送り
出した(暖房)後、管路42、四方弁31、給湯用熱交
換器60、管路47を通じて中温熱交換器(放熱用熱
源)11に戻す。
【0035】これによれば、中温熱交換器(放熱用熱
源)11で放熱された温水を、更に、温水加熱用熱交換
器93で加熱した後に、室内熱交換器201に流すの
で、その分だけ、室内を急速暖房することができる。ま
た、温水加熱用熱交換器93で温水を加熱してから、室
内熱交換器201に流すので、仮に、熱ガス機関1の始
動時の立上がりが遅いとしても、それとは無関係に、室
内を急速暖房することができるなどの効果が得られる。
源)11で放熱された温水を、更に、温水加熱用熱交換
器93で加熱した後に、室内熱交換器201に流すの
で、その分だけ、室内を急速暖房することができる。ま
た、温水加熱用熱交換器93で温水を加熱してから、室
内熱交換器201に流すので、仮に、熱ガス機関1の始
動時の立上がりが遅いとしても、それとは無関係に、室
内を急速暖房することができるなどの効果が得られる。
【0036】給湯時には、外部給水管70を通じて、外
部水が給湯用熱交換器60に供給され、ここを通る温水
によって加熱され、給湯管50及び開閉弁51を経て給
湯に利用される。ただし、給湯用熱交換器60での加熱
温度は、そこでの放熱温度を当然に越えることはできな
い。給湯用熱交換器60での加熱温度は冷房運転時のそ
れよりも更に低下する。
部水が給湯用熱交換器60に供給され、ここを通る温水
によって加熱され、給湯管50及び開閉弁51を経て給
湯に利用される。ただし、給湯用熱交換器60での加熱
温度は、そこでの放熱温度を当然に越えることはできな
い。給湯用熱交換器60での加熱温度は冷房運転時のそ
れよりも更に低下する。
【0037】給湯温度を上昇させたい時には、この実施
の形態では、補助加熱手段90の燃焼器92を燃焼させ
ればよい。
の形態では、補助加熱手段90の燃焼器92を燃焼させ
ればよい。
【0038】これによれば、補助加熱手段90の加熱用
熱交換器91を通る温水は燃焼器92で加熱され、燃焼
器92の容量にもよるが、給湯温度は上昇する。なお、
暖房時には、室内機200における放熱も加わるため、
給湯に利用できる温水の温度は低下するので、給湯時に
は、室内機200の能力を制限するか(暖房温度に制限
を設けるか)あるいは室内機の暖房運転を停止すること
が望ましい。
熱交換器91を通る温水は燃焼器92で加熱され、燃焼
器92の容量にもよるが、給湯温度は上昇する。なお、
暖房時には、室内機200における放熱も加わるため、
給湯に利用できる温水の温度は低下するので、給湯時に
は、室内機200の能力を制限するか(暖房温度に制限
を設けるか)あるいは室内機の暖房運転を停止すること
が望ましい。
【0039】また、この実施の形態によれば、冷房ある
いは暖房運転の要求がなく給湯運転のみの要求があると
き、三方弁500は図示の切替状態のまま、三方弁(熱
搬送回路切替手段)400が切り替えられる。また、四
方弁30、31は実線で示される位置に切替えられる。
いは暖房運転の要求がなく給湯運転のみの要求があると
き、三方弁500は図示の切替状態のまま、三方弁(熱
搬送回路切替手段)400が切り替えられる。また、四
方弁30、31は実線で示される位置に切替えられる。
【0040】これによれば、中温熱交換器(放熱用熱
源)11で放熱された温水は、管路44、温水用ポンプ
20、三方弁500、三方弁(熱搬送回路切替手段)4
00に流れ、室内機200をバイパスして管路48を通
じて給湯用熱交換器60に流れ、そこから管路47を通
じて中温熱交換器(放熱用熱源)11に戻る。
源)11で放熱された温水は、管路44、温水用ポンプ
20、三方弁500、三方弁(熱搬送回路切替手段)4
00に流れ、室内機200をバイパスして管路48を通
じて給湯用熱交換器60に流れ、そこから管路47を通
じて中温熱交換器(放熱用熱源)11に戻る。
【0041】給湯用熱交換器60には、外部給水管70
を通じて外部水が供給され、この外部水は給湯用熱交換
器60で加熱され、給湯管50及び開閉弁51を経て給
湯に利用される。ただし、給湯用熱交換器60での加熱
温度は、そこでの放熱温度を当然に越えることはでき
ず、30℃〜50℃程度であるので、必要があれば、補
助加熱手段90の燃焼器92を燃焼させることになる。
を通じて外部水が供給され、この外部水は給湯用熱交換
器60で加熱され、給湯管50及び開閉弁51を経て給
湯に利用される。ただし、給湯用熱交換器60での加熱
温度は、そこでの放熱温度を当然に越えることはでき
ず、30℃〜50℃程度であるので、必要があれば、補
助加熱手段90の燃焼器92を燃焼させることになる。
【0042】一方、低温熱交換器(吸熱用熱源)13で
吸熱された冷水は、管路40、四方弁30、管路45を
通じて室外熱交換器301に流れ、そこで室外ファン3
03を回転させることにより熱交換を行った後、管路4
6、四方弁31、冷水用ポンプ21、管路43を通じて
低温熱交換器(吸熱用熱源)13に戻る。
吸熱された冷水は、管路40、四方弁30、管路45を
通じて室外熱交換器301に流れ、そこで室外ファン3
03を回転させることにより熱交換を行った後、管路4
6、四方弁31、冷水用ポンプ21、管路43を通じて
低温熱交換器(吸熱用熱源)13に戻る。
【0043】これによれば、冷温水の循環により室外熱
交換器301を通じて外気から熱が吸収され、熱サイク
ルにより給湯用熱交換器60を通じて放熱され、この熱
が給湯に利用されることになる。
交換器301を通じて外気から熱が吸収され、熱サイク
ルにより給湯用熱交換器60を通じて放熱され、この熱
が給湯に利用されることになる。
【0044】以上の実施の形態では、室内機200以外
の各機器はすべてが室外機300にまとめて収容されコ
ンパクトである。
の各機器はすべてが室外機300にまとめて収容されコ
ンパクトである。
【0045】また、冷房あるいは暖房運転の要求がな
く、給湯運転のみの要求があるときには、熱ガス機関1
を運転しなくても十分対応できるように、以下の実施の
形態が提供される。同図に示すように、外部給水管70
には三方弁(給湯回路切替弁)410がつながれ、この
三方弁(給湯回路切替手段)410には、給湯用熱交換
器60をバイパスする管路49がつながれ、該管路49
は加熱用熱交換器91の下流に位置する給湯管50につ
ながれる。
く、給湯運転のみの要求があるときには、熱ガス機関1
を運転しなくても十分対応できるように、以下の実施の
形態が提供される。同図に示すように、外部給水管70
には三方弁(給湯回路切替弁)410がつながれ、この
三方弁(給湯回路切替手段)410には、給湯用熱交換
器60をバイパスする管路49がつながれ、該管路49
は加熱用熱交換器91の下流に位置する給湯管50につ
ながれる。
【0046】これによれば、熱ガス機関1と無関係に給
湯が可能になるので、給湯のみの要求に十分応えること
ができる。また、冷房あるいは暖房運転をしながらそれ
らの運転とは無関係に給湯要求に応えることができる。
あるいは、給湯の要求がない場合の運転にも対応するこ
とができる。
湯が可能になるので、給湯のみの要求に十分応えること
ができる。また、冷房あるいは暖房運転をしながらそれ
らの運転とは無関係に給湯要求に応えることができる。
あるいは、給湯の要求がない場合の運転にも対応するこ
とができる。
【0047】上記の各実施の形態の場合の省エネルギ効
果は、例えば熱ガス機関1を駆動するために投入した熱
(仕事)を1とし、冷房時の成績係数(COP)を0.
7とすると、給湯に利用できる熱は1.7となる。した
がって、冷房の場合と給湯の場合を加えると、利用でき
る熱は2.4となり、冷房のみを行う場合に比べて非常
に有効な熱利用が図れる。熱駆動ヒートポンプの場合の
燃焼器の効率0.8を考慮しても、有効に利用できる熱
は2.2という値になり、この場合でも非常に省エネル
ギ性に富んでいる。
果は、例えば熱ガス機関1を駆動するために投入した熱
(仕事)を1とし、冷房時の成績係数(COP)を0.
7とすると、給湯に利用できる熱は1.7となる。した
がって、冷房の場合と給湯の場合を加えると、利用でき
る熱は2.4となり、冷房のみを行う場合に比べて非常
に有効な熱利用が図れる。熱駆動ヒートポンプの場合の
燃焼器の効率0.8を考慮しても、有効に利用できる熱
は2.2という値になり、この場合でも非常に省エネル
ギ性に富んでいる。
【0048】また、上記各実施の形態により給湯を行う
と付加的な効果として熱ガス機関1の効率改善を行うこ
ともできる。
と付加的な効果として熱ガス機関1の効率改善を行うこ
ともできる。
【0049】すなわち、ヒートポンプは熱を汲み上げる
熱源の温度(Tc )に対する熱を放出する熱源の温度
(Tm )の温度比(Tm /Tc )を小さくした方が効率
を高めることができるが、上記各実施の形態の場合に
は、熱を放出する熱源である温水の温度が水で冷やされ
る(例えば、冷房時の水道水の標準温度は約27℃)た
め、空気熱源(例えば、冷房時の空気の標準温度は約3
5℃)に比べて低くなり、熱ガス機関1の効率を改善す
ることができる。
熱源の温度(Tc )に対する熱を放出する熱源の温度
(Tm )の温度比(Tm /Tc )を小さくした方が効率
を高めることができるが、上記各実施の形態の場合に
は、熱を放出する熱源である温水の温度が水で冷やされ
る(例えば、冷房時の水道水の標準温度は約27℃)た
め、空気熱源(例えば、冷房時の空気の標準温度は約3
5℃)に比べて低くなり、熱ガス機関1の効率を改善す
ることができる。
【0050】上記の各実施の形態における各ポンプや各
四方弁は、それぞれ弁等を操作するアクチュエータ(図
示せず)を装備しており、この装置101内には、これ
らのアクチュエータを各運転モードに応じて上記のよう
に制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ等の
制御装置(図示せず)が搭載される。
四方弁は、それぞれ弁等を操作するアクチュエータ(図
示せず)を装備しており、この装置101内には、これ
らのアクチュエータを各運転モードに応じて上記のよう
に制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ等の
制御装置(図示せず)が搭載される。
【0051】以上、本発明の実施の形態に基づいて本発
明を説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定さ
れるものでないことは明らかである。
明を説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定さ
れるものでないことは明らかである。
【0052】例えば、上記の実施の形態では、熱ガス機
関1としてスターリングサイクルヒートポンプを利用し
たものを示したが、熱ガス機関1としては、温水を生成
しうる放熱熱源と冷水を生成しうる吸熱熱源を有するも
のであれば如何なるものであってもよく、例えば、吸収
式ヒートポンプ等を用いてもよい。また、上記の実施の
形態では、冷水や温水の経路を制御するために四方弁や
開閉弁を用いているが、開閉弁や三方弁の組み合わせに
よって実現することもできる。
関1としてスターリングサイクルヒートポンプを利用し
たものを示したが、熱ガス機関1としては、温水を生成
しうる放熱熱源と冷水を生成しうる吸熱熱源を有するも
のであれば如何なるものであってもよく、例えば、吸収
式ヒートポンプ等を用いてもよい。また、上記の実施の
形態では、冷水や温水の経路を制御するために四方弁や
開閉弁を用いているが、開閉弁や三方弁の組み合わせに
よって実現することもできる。
【0053】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、急速暖
房の要求があるときには、切替手段を切り替えて、補助
加熱手段に温水を流すことにより、この温水を暖めてか
らその温水を室内熱交換器に流せるので、室内を急速暖
房することができる。
房の要求があるときには、切替手段を切り替えて、補助
加熱手段に温水を流すことにより、この温水を暖めてか
らその温水を室内熱交換器に流せるので、室内を急速暖
房することができる。
【0054】請求項2に記載の発明によれば、放熱用熱
源につながる熱搬送回路に給湯用熱交換器をつなぎ、こ
の給湯用熱交換器に外部供給水或いは循環水を通して加
熱・給湯するので、特に冷房時に外気に放出していた熱
を、給湯用に活用し有効利用できる。また、補助加熱手
段を用いて上述の急速暖房が可能になるとともに、加熱
・給湯された温水の温度を高めたい時には、この補助加
熱手段を動作させることにより、給湯温度を例えば80
℃程度にまで上昇させることができる。
源につながる熱搬送回路に給湯用熱交換器をつなぎ、こ
の給湯用熱交換器に外部供給水或いは循環水を通して加
熱・給湯するので、特に冷房時に外気に放出していた熱
を、給湯用に活用し有効利用できる。また、補助加熱手
段を用いて上述の急速暖房が可能になるとともに、加熱
・給湯された温水の温度を高めたい時には、この補助加
熱手段を動作させることにより、給湯温度を例えば80
℃程度にまで上昇させることができる。
【0055】請求項3に記載の発明によれば、熱搬送回
路切替手段が設けられているので、例えば冷房あるいは
暖房の要求がなく給湯の要求のみがあるときに、室外熱
交換器又は室内熱交換器をバイパスして、給湯用熱交換
器に温水を流せるので、熱ガス機関を運転しさえすれ
ば、外部供給水或いは循環水を加熱して給湯することが
できる。また、給湯回路には補助加熱手段が設けられる
ので、加熱・給湯された温水の温度を高めることもでき
る。
路切替手段が設けられているので、例えば冷房あるいは
暖房の要求がなく給湯の要求のみがあるときに、室外熱
交換器又は室内熱交換器をバイパスして、給湯用熱交換
器に温水を流せるので、熱ガス機関を運転しさえすれ
ば、外部供給水或いは循環水を加熱して給湯することが
できる。また、給湯回路には補助加熱手段が設けられる
ので、加熱・給湯された温水の温度を高めることもでき
る。
【0056】請求項4に記載の発明では、給湯回路切替
手段を設けているので、例えば給湯要求のみがあるとき
には、熱ガス機関を運転しなくても、外部供給水或いは
循環水を加熱して給湯することができる。あるいは、給
湯の要求がない場合にも対応できる。
手段を設けているので、例えば給湯要求のみがあるとき
には、熱ガス機関を運転しなくても、外部供給水或いは
循環水を加熱して給湯することができる。あるいは、給
湯の要求がない場合にも対応できる。
【0057】請求項5に記載の発明では、室内機以外の
各機器が室外機に収容されるので、各機器がコンパクト
にまとめられる。
各機器が室外機に収容されるので、各機器がコンパクト
にまとめられる。
【図1】本発明のヒートポンプ式冷暖房装置の一実施の
形態を示す回路図である。
形態を示す回路図である。
1 熱ガス機関 11 中温熱交換器(放熱用熱源) 13 低温熱交換器(吸熱用熱源) 40〜47 管路 50 給湯管(給湯回路) 51 開閉弁 60 給湯用熱交換器 70 外部給水管 90 補助加熱手段 91 加熱用熱交換器 92 燃焼器 93 温水加熱用熱交換器 101 冷暖房装置 200 室内機 201 室内熱交換器 300 室外機 301 室外熱交換器 400 熱搬送回路切替手段 410 給湯回路切替手段 500 切替手段
Claims (5)
- 【請求項1】 外部からの熱又は動力により作動する熱
ガス機関を有し、この熱ガス機関の吸熱用熱源と、前記
熱ガス機関の放熱用熱源と、室外機に設けた室外熱交換
器と、室内機に設けた室内熱交換器とを熱搬送回路でつ
ないだヒートポンプ式冷暖房装置において、前記放熱用
熱源につながる前記熱搬送回路には切替手段を介してバ
イパス管を並列に設け、このバイパス管には補助加熱手
段を設けたことを特徴とするヒートポンプ式冷暖房装
置。 - 【請求項2】 前記放熱用熱源につながる前記熱搬送回
路には給湯用熱交換器をつなぐとともに、この給湯用熱
交換器には外部供給水或いは循環水を通して加熱・給湯
する給湯回路をつなぎ、この給湯回路には前記補助加熱
手段をつないだことを特徴とする請求項1に記載のヒー
トポンプ式冷暖房装置。 - 【請求項3】 前記放熱用熱源につながる前記熱搬送回
路には、前記室内熱交換器又は前記室外熱交換器をバイ
パスさせて、前記給湯用熱交換器に温水を流すための熱
搬送回路切替手段を設けたことを特徴とする請求項2に
記載のヒートポンプ式冷暖房装置。 - 【請求項4】 前記給湯回路には前記給湯用熱交換器を
バイパスさせて前記補助加熱手段に外部供給水或いは循
環水を流すための給湯回路切替手段を設けたことを特徴
とする請求項2に記載のヒートポンプ式冷暖房装置。 - 【請求項5】 前記室内機以外の前記各機器を前記室外
機に収容したことを特徴とする請求項1ないし4のいず
れかに記載のヒートポンプ式冷暖房装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20460095A JPH0953845A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | ヒートポンプ式冷暖房装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20460095A JPH0953845A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | ヒートポンプ式冷暖房装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953845A true JPH0953845A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16493150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20460095A Pending JPH0953845A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | ヒートポンプ式冷暖房装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0953845A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018532941A (ja) * | 2015-10-23 | 2018-11-08 | ブーストヒート | 熱圧縮機を備える熱力学的ボイラー |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP20460095A patent/JPH0953845A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018532941A (ja) * | 2015-10-23 | 2018-11-08 | ブーストヒート | 熱圧縮機を備える熱力学的ボイラー |
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