JPS62196558A - ヒ−トポンプ - 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】 ［技術分野〕 この発明は空調等用の空気の加熱・冷却を行なうヒート
ポンプに関する。

〔背景技術〕

従来逆ブレイトンサイクル利用のヒートポンプは第７図
に示すように圧縮機１と膨張機２をモータ３を介して同
軸で駆動しかつ圧縮機１・加熱用熱交換器４・膨張機２
・冷却用熱交換器５を順次ダクト６でループ状に接続し
た構成であった。一般に逆ブレイトンサイクル利用のヒ
ートポンプの場合、空気の圧縮・膨張のみで熱の移送を
行ない熱媒体の凝縮・蒸発を伴わないため、特殊な熱媒
体を要しないという利点はあったものの、能力の割に装
置の寸法が大きくなるという欠点を有していたこのため
航空料の空調用というような特殊な用途に使われるのみ
であった。

〔発明の目的〕

この発明は逆ブレイトンサイクルのヒートポンプの性能
の改善を目的とする。

〔発明の開示〕

この発明の要旨とするところは空気の圧縮・膨張を利用
した逆ブレイトンサイクル利用のヒートポンプにおいて
、圧縮機」のピストン７を水蒸気分離膜で形成し、膨張
機２のピストン８を熱の良導体で形成し、ピストン７と
ピストン８の背部を共通する密閉室１３に入れ、密閉室
１３内において膨張機２のピストン８の下部に貯水部Ｉ
Ｏを設け、該貯水部１０と冷却用熱交換器５の入口部を
導水管１１にて連結して成るヒートポンプである。

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

まず、この発明によるヒートポンプの構成を説明する。

基本的には第１図に示すように、圧縮Ｉ！ｌと膨張機２
をモータ３を介して同軸で駆動しかつ圧縮機１・加熱用
熱交換器４・膨張機２・冷却用熱交換器５を順次ダクト
６でループ状に接続した構成である。

圧縮機１のピストン７の背部と膨張機２のピストン８の
背部は密閉室１３で接続されている。圧縮＠ｔ１のピス
トン７を水蒸気分離膜で構成し、また膨張機２のピスト
ン８を熱の良導体、例えば金属で構成しであるものであ
り、かつ、密閉室１３内において、膨張機２のピストン
８の下部に貯水部１０を設け、その下部を導水管１１に
て冷却用熱交換器５の入口部と連通させた構成である。

第１図、第５図及び第６図に示す実施例では、ピストン
７のヘッド部が平板状の水蒸気分離膜で形成されている
。そしてピストン７とシリンダー１４間の密閉はダイヤ
フラム１５で形成されている。

ピストン７の他の実施例としては、第２図、第３図及び
第５図に示す如く水蒸気分離膜を中空のファイバー状と
してこれを束ねて膜モジュールとし、これを筒型のピス
トンとして構成したものも使われる。この場合ピストン
７とシリンダー１４間の密閉は該ピストン７の頭部に嵌
合したＯリング１２にてなされている。

なお、ピストン７とシリンダー１４間の密閉はＯリング
１２やダイヤフラム１５以外の手段によっておこなって
よいことはもちろんである。

次にこのヒートポンプの動作状態を説明する。

第５図に圧縮機１の圧縮時の状態、第６図に吸入の状態
を示す。

第５図の状態では、圧縮機１内部の空気は圧力が高く、
このため水蒸気分離膜を通して、水蒸気の密閉室１３へ
の排出が行なわれる。

第４図に示すのは、第２図及び第３図に示すピストン７
を使用した場合の圧縮した状態での水蒸気の流れを示し
ており、中空ファイバー状の部分の遊回を通って水蒸気
がシリンダー１４より流出するので、水蒸気の流出量が
十分なものである。

ここで排出された水蒸気は膨張機２ピストン８に接触す
る。膨張８２内の空気は断熱膨張を行なっており従って
温度が低い。モーター３の偏心回転軸１６にピストン７
及びピストン８のクランク軸１７．１８が対象にとりつ
けられているので、ピストン７が圧縮工程をおこなって
いるときピストン８は膨張工程をおこなっているのであ
る。このためピストン８に接触した水蒸気は、この面で
凝縮して水滴となり滴下する。ピストン８は熱の良導体
で形成されているので水蒸気の冷却効果はすぐれている
。

この水滴はピストン８の下部の貯水部１０で受けとめら
れ導水管１１で冷却用熱交換器５の入口部へ導かれる。

これにより冷却用熱交換器５内で水の再蒸発がおこり蒸
発潜熱を奪って周囲を一層強力に冷却するのである。

なお、第５図に示すような圧縮状態の時にはシリンダー
からの排出圧力を一定値以上にするために出口の逆止弁
９には押えバネ１６を付けである。

また、吸込状態の第６図の場合には、シリンダー１４の
中にはほとんど抵抗なく吸込まれるため水蒸気分離膜７
を通して水蒸気がシリンダー１４内に逆流することはな
い。

〔発明の効果〕

この発明による逆ブレイトンサイクル利用のヒートポン
プにあっては、圧縮・膨張をおこなわせる気体の中にに
物自水蒸気を入れ、圧縮工程でピストン７の水蒸気分離
膜を介して取り出した水蒸気を膨張機２のピストンに伝
わる冷熱で冷却液化して水滴とし、この水滴を再び冷却
用熱交換器５に入れ蒸発させ蒸発潜熱を奪わせるもので
あるから、単に冷却気体で冷却するだけの従来のものに
比して、簡単小型な構造であるにもかかわらずその性能
はすぐれているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明の実施例を示す図で、第１
図は概略図、第２図は要部の断面図、第３図は要部の斜
視図、第４図は第２図の一部拡大断面図、第５図及び第
６図は要部の断面図、第７図は従来例を示す概略図であ
る。 １・・・圧縮機、２・・・膨張機、３・・・モータ、４
・・・加熱用熱交換器、５・・・冷却用交換器、６・・
・ダクト、７・・・ピストン、８・・・ピストン、９・
・・逆止弁、１０・・・貯水部、１１・・・導水管、１
２・・・０リング、１３・・・密閉室、１４・・・シリ
ンダー、１５・・・シリンダー、１６・・・押えバネ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気の圧縮・膨張を利用した逆ブレイトンサイク
   ル利用のヒートポンプにおいて、圧縮機１のピストン７
   を水蒸気分離膜で形成し、膨張機２のピストン８を熱の
   良導体で形成し、ピストン７とピストン８の背部を共通
   する密閉室１３に入れ、密閉室１３内において膨張機２
   のピストン８の下部に貯水部１０を設け、該貯水部１０
   と冷却用熱交換器５の入口部を導水管１１にて連結して
   成るヒートポンプ。