JP3348402B2 - 冷暖房装置 - Google Patents

冷暖房装置

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三男 鈴木
弘一 小寺
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房装置に係わり、
特に、気液相変化する冷媒を用いた冷暖房装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、フロン系冷媒のように気液相変化
する冷媒を用いた冷暖房装置としては、例えば、本出願
人が先に出願した特開平2−57835号公報に開示さ
れるものが知られている。
【0003】図4は、この公報に開示される冷暖房装置
を示すもので、この冷暖房装置は、受液タンク11と、
外部からの冷,温熱源と熱交換する凝縮器兼蒸発器13
と、室内空気と熱交換する、少なくとも一台以上の室用
蒸発器兼凝縮器15と、所要の配管および冷暖切換弁
と、これ等により熱サイクルを行なわせる液ポンプ17
とを配設して構成され、さらに、熱運搬手段としてフロ
ン系冷媒が使用されている。
【0004】以上のような冷暖房装置では、熱運搬手段
としてフロン系冷媒を循環使用するようにしたので、冷
媒の搬送量が少なくなり、動力が低減されるとともに、
配管のサイズを縮小し、配設スペースを節約することが
可能となる。
【0005】また、従来の液ポンプ方式では、冷房しか
行なうことができないが、この冷暖房装置では、可逆サ
イクルのため、冷,暖両用に利用でき、さらに、DHC
熱源使用にも適し、また、室内の負荷のアンバランスに
対しても容易に制御可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の冷暖房装置では、受液タンク11を配置して
いるため、配管系に比較的多量の冷媒が必要になり、ま
た、冷媒量が多いために冷媒が配管系から室内に漏れた
時に、室内が酸欠状態になる虞れがあるという問題があ
った。
【0007】また、受液タンク11を配置しているた
め、配管系の構成要素が増大し、装置が複雑になるとい
う問題があった。さらに、冷房時および暖房時ともに、
液ポンプ17を常時作動し、冷媒を強制循環する必要が
あり、液ポンプ17の作動に多大な電気エネルギが必要
になるという問題があった。
【0008】本発明は、上記のような問題を解決したも
ので、配管系の冷媒量を従来より大幅に低減することが
できるとともに、暖房時には、液ポンプの作動を停止す
ることができる冷暖房装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる冷暖房
装置は、気液相変化する冷媒と室内空気とを熱交換させ
る室用蒸発器兼凝縮器と、前記冷媒と外部からの冷温
熱源とを熱交換させる凝縮器兼蒸発器と、この凝縮器兼
蒸発器の一側と前記室用蒸発器兼凝縮器の一側とを接続
し液ポンプの介装される第1管路と、前記室用蒸発器兼
凝縮器の他側と前記凝縮器兼蒸発器の他側とを接続する
第2管路と、前記第1管路の液ポンプをバイパスして配
置され開閉弁を有するバイパス管路とを備え、前記凝縮
器兼蒸発器の上方位置に前記室用蒸発器兼凝縮器を配置
するとともに、前記凝縮器兼蒸発器の下方位置に前記液
ポンプを配置してなるものである。
【0010】
【作用】本発明においては、冷房時には、バイパス管路
の開閉弁が閉とされるとともに、液ポンプが作動され、
冷媒は、第1管路を通り室用蒸発器兼凝縮器に流入し、
ここで蒸発作用を受け室内側の空気を冷房し、第2管路
を通って凝縮器兼蒸発器に流入し、ここで凝縮作用を受
け、配管系を循環する。
【0011】そして、この場合、凝縮器兼蒸発器の下方
位置に液ポンプが配置されているため、液ポンプの有効
吸込ヘッドが十分に確保される。一方、暖房時には、バ
イパス管路の開閉弁が開とされるとともに、液ポンプが
停止され、冷媒は、室用蒸発器兼凝縮器より凝縮器兼蒸
発器が下方に配置されているため、バイパス管路を通り
凝縮器兼蒸発器に自然循環状態で流入し、ここで蒸発作
用を受け、第2管路を通って室用蒸発器兼凝縮器に流入
し、ここで凝縮作用を受け室内側の空気を暖房し、配管
系を自然循環する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例に
ついて説明する。図1は、本発明の冷暖房装置の一実施
例を示すもので、図において符号21は、例えば、フロ
ン系冷媒のように気液相変化する冷媒と室内空気とを熱
交換させる複数台の室用蒸発器兼凝縮器(1台のみを図
示)を示している。
【0013】符号23は、冷媒と外部からの冷熱源また
は温熱源とを熱交換させる凝縮器兼蒸発器を示してお
り、この凝縮器兼蒸発器23には、外部から冷水等の冷
熱源または温水等の温熱源を供給するための冷,温熱源
供給配管25が挿通されている。
【0014】凝縮器兼蒸発器23の一側と室用蒸発器兼
凝縮器21の一側とを接続して第1管路27が形成され
ており、この第1管路27には、液ポンプ29が配置さ
れている。
【0015】また、室用蒸発器兼凝縮器21の他側と凝
縮器兼蒸発器23の他側とを接続して第2管路31が形
成されている。さらに、第1管路27の液ポンプ29を
バイパスしてバイパス管路33が配置されており、この
バイパス管路33には、開閉弁35が配置されている。
【0016】そして、この実施例では、室用蒸発器兼凝
縮器21が、凝縮器兼蒸発器23より、高さHcだけ上
方に配置されている。また、液ポンプ29が、凝縮器兼
蒸発器23より、高さHsだけ下方に配置されている。
【0017】以上のように構成された冷暖房装置では、
冷房時には、図2に示すように、バイパス管路33の開
閉弁35が閉とされ、凝縮器兼蒸発器23の冷,温熱源
供給配管25には、例えば、冷水からなる冷源が供給さ
れ、液ポンプ29が作動される。
【0018】そして、冷媒は、第1管路27を通り室用
蒸発器兼凝縮器21に流入し、ここで蒸発作用を受け室
内側の空気を冷房し、第2管路31を通って凝縮器兼蒸
発器23に流入し、ここで凝縮作用を受け、配管系を循
環する。
【0019】一方、暖房時には、図3に示すように、バ
イパス管路33の開閉弁35が開とされ、凝縮器兼蒸発
器23の冷,温熱源供給配管25には、例えば、温水か
らなる温源が供給され、液ポンプ29が停止される。
【0020】そして、冷媒は、室用蒸発器兼凝縮器21
より凝縮器兼蒸発器23が下方に配置されているため、
バイパス管路33を通り凝縮器兼蒸発器23に流入し、
ここで蒸発作用を受けガス化され、第2管路31を通っ
て室用蒸発器兼凝縮器21に流入し、ここで凝縮作用を
受け室内側の空気を暖房し、この後、自重によりバイパ
ス管路33を通って配管系内を自然循環する。
【0021】しかして、以上のように構成された冷暖房
装置では、装置を、気液相変化する冷媒と室内空気とを
熱交換させる室用蒸発器兼凝縮器21と、冷媒と外部か
らの冷温熱源とを熱交換させる凝縮器兼蒸発器23と、
この凝縮器兼蒸発器23の一側と室用蒸発器兼凝縮器2
1の一側とを接続し液ポンプ29の介装される第1管路
27と、室用蒸発器兼凝縮器21の他側と凝縮器兼蒸発
器23の他側とを接続する第2管路31と、第1管路2
7の液ポンプ29をバイパスして配置され開閉弁35を
有するバイパス管路33とから構成し、凝縮器兼蒸発器
23の上方位置に室用蒸発器兼凝縮器21を配置し、凝
縮器兼蒸発器23の下方位置に液ポンプ29を配置した
ので、配管系の冷媒量を従来より大幅に低減することが
できるとともに、暖房時には、液ポンプ29の作動を停
止することができる。
【0022】すなわち、上述した冷暖房装置では、受液
タンクが不要となるため、配管系に必要な冷媒量を従来
より大幅に低減することができる。そして、冷媒量が少
なくなるため、冷媒が配管系から漏れた時に、室内が酸
欠状態になる虞れを解消することができる。
【0023】また、受液タンクが不要となるため、配管
系の構成要素が減少し、装置が非常に簡易なものにな
る。さらに、上述した冷暖房装置では、凝縮器兼蒸発器
23の上方位置に室用蒸発器兼凝縮器21を配置したの
で、暖房時には、冷媒が自然循環されるため、暖房時に
は、液ポンプ29を作動する必要がなくなり液ポンプ2
9の作動に必要な電気エネルギを低減することができ
る。
【0024】そして、暖房時には、冷媒が自然循環され
るため、暖房時に、凝縮器兼蒸発器23に冷媒が過剰供
給されることがなくなり、未蒸発の冷媒が凝縮器兼蒸発
器23のガス管に流入する虞れがなくなる。
【0025】また、冷房時には、液ポンプ29が作動さ
れるが、凝縮器兼蒸発器23の下方位置に液ポンプ29
が配置されているため、液ポンプ29の有効吸込ヘッド
(NPSH)が十分に確保され、液ポンプ29にキャビ
テーションが発生する虞れを確実に防止することが可能
となる。
【0026】そして、液ポンプ29にギアポンプ等の必
要有効吸込ヘッドの小さいポンプを使用することによ
り、必要高さHsを小さくすることが可能になる。ま
た、第1管路27の凝縮器兼蒸発器23と液ポンプ29
との間の配管径を大きくすることにより、この間での冷
媒に対する抵抗が減少し、必要高さHsを小さくするこ
とが可能になる。
【0027】さらに、凝縮器兼蒸発器23に、プレート
型熱交換器等の内容積の小さい熱交換器を使用すること
により、配管系への冷媒の充填量をより低減することが
可能となる。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、配
管系の冷媒量を従来より大幅に低減することができると
ともに、暖房時には、液ポンプの作動を停止することが
できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷暖房装置の一実施例を示す配管系統
図である。
【図2】図1の冷暖房装置の冷房時の状態を示す配管系
統図である。
【図3】図1の冷暖房装置の暖房時の状態を示す配管系
統図である。
【図4】従来の冷暖房装置を示す配管系統図である。
【符号の説明】
21 室用蒸発器兼凝縮器 23 凝縮器兼蒸発器 27 第1管路 29 液ポンプ 31 第2管路 33 バイパス管路 35 開閉弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28D 15/02 - 15/06 F25B 1/00 399 F24F 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気液相変化する冷媒と室内空気とを熱交
    換させる室用蒸発器兼凝縮器と、前記冷媒と外部からの
    冷温熱源とを熱交換させる凝縮器兼蒸発器と、この凝
    縮器兼蒸発器の一側と前記室用蒸発器兼凝縮器の一側と
    を接続し液ポンプの介装される第1管路と、前記室用蒸
    発器兼凝縮器の他側と前記凝縮器兼蒸発器の他側とを接
    続する第2管路と、前記第1管路の液ポンプをバイパス
    して配置され開閉弁を有するバイパス管路とを備え、前
    記凝縮器兼蒸発器の上方位置に前記室用蒸発器兼凝縮器
    を配置するとともに、前記凝縮器兼蒸発器の下方位置に
    前記液ポンプを配置してなることを特徴とする冷暖房装
    置。
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