JPH04143559A - 熱ポンプ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明（よ　冷暖房や給湯などへ　高温または低温を効
率よく得るための熱ポンプ装置に関するものであム 従来の技術 近蝦　太陽熱を利用する熱ポンプ装置において、天候条
件に対応して効率良く高温が得られ　高温給温　暖房が
可能な熱ポンプ装置の要求が高まっている。

従来　太陽熱を熱源とする熱ポンプ装置として第２図に
示すような熱ポンプ装置か用いられている。図に示すよ
うに　圧縮機２１、給湯用熱交換器２２、絞り装置２３
、集熱器２４を順次接続して給湯用熱ポンプ装置を構成
している。圧縮機２１で圧縮されたカス冷媒（よ　高温
高圧となり給湯用熱交換器２２に導かれ　給湯水と熱交
換して液冷媒となる。その後、液冷媒は絞り装置２３を
経て減圧され気液二相共存状態となり集熱器２４に導か
れる。ここで気液二相共存状態の冷媒は　集熱器２４内
で太陽熱と大気熱を吸熱して再びガス冷媒となるもので
あつ島 発明が解決しようとする課題 しかしなか板　上記従来例で（よ　雨天の日や夜間には
太陽熱が得られず、さらに給湯の需要か増大する冬期に
は外気温が低いため大気熱も十分に得られず、給湯温度
が低下したり、給湯量が不足するといった問題があつ九
　また　夏期にお０て発生する冷房負荷を給湯用熱ポン
プ装置に利用することができずミ　省エネルギーの点か
らも課題となってい總 本発明は上記課題を解決するもので、天候条件に対応し
て効率良く高温が得られる熱ポンプ装置を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明熱ポンプ装置（よ　上記目的を達成するために　
第１圧縮ａ　第１凝縮器　第１絞り装置集熱器　第１蒸
発器等を順次接続した第１冷凍サイクルと、第２圧縮＃
Ｌ　第２凝縮器　第２絞り装置　第２蒸発器等を順次接
続した第２冷凍サイクルとを備え　前記第１冷凍サイク
ルの前記第１蒸発器と前記第２冷凍サイクルの前記第２
凝縮器か熱交換するように構成したものである。

また　第１絞り装置と集熱器の間に第１三方弁を設け、
集熱器をバイパスして第１三方弁と第１蒸発器を接続し
た構成としたものであもさらに第１蒸発器と第１圧縮機
の間に第２三方弁を設け、第１蒸発器をバイパスして集
熱器と第２三方弁を接続した構成とするものであム作用 本発明熱ポンプ装置は上記した構成により、雨天の日や
夜間など太陽熱が集熱器で十分に得られず、また　外気
温が低いため大気熱も集熱器で十分に得られないときに
（主　第１冷凍サイクルに併せて第２冷凍サイクルも運
転して、第２冷凍サイクルからの放熱を第１冷凍サイク
ルの熱源として利用することができるのて　効率よく高
温を得ることが可能となる。ま１．　　夏期においては
冷房時の不要な排熱を給湯に用いることができるので、
効率のよい運転が可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明す
る。

第１図は　本発明の熱ポンプ装置を冷暖給湯装置として
用いた場合の一実施例を示すものである。

図に示すように　第１圧縮機１、給湯用熱交換器２、第
１絞り装置３、太陽熱および大気熱を吸熱する集熱器４
、第１蒸発器５を主構成要素として順次配管接続するこ
とにより第１冷凍サイクルＡを構成している。また　第
２圧縮機６、四方弁７、四方弁７の切換により凝縮器ま
たは蒸発器として作用する熱交換器８、第２絞り装置９
、四方弁７の切換によって蒸発器または凝縮器として作
用する熱交換器ｌＯを順次配管接続することにより第２
冷凍サイクルＢを構成している。また　第１冷凍サイク
ルＡの第１蒸発器５と第２冷凍サイクルＢの四方弁７の
切換により凝縮器もしくは蒸発器として作用する熱交換
器８（よ　直接的もしくは間接的に熱交換可能な熱交換
ユニット１１を構成している。さらに第１冷凍サイクル
Ａにおいて、第１絞り装置３と集熱器４の間に第１三方
弁１２を設け、集熱器４をバイパスして第１三方弁１２
と第１蒸発器５の入口が配管接続され　また第１蒸発器
５と第１圧縮機１の間に第２三方弁１３を設け、第１蒸
発器５をバイパスして第１蒸発器５の入口と第２三方弁
１３か配管接続されている。

まず最初に　冷房のみに用いる場合（冷房モード）につ
いて説明する。

冷房モードで１よ　第２冷凍サイクルＢの熱交換器８が
蒸発器　熱交換器１０が凝縮器として作用するように四
方弁７を切り換えて第２冷凍サイクルＢのみを運転する
。

つぎに　給湯のみに用いる場合（給湯モード）について
説明する。

給湯モードで、集熱器４で太陽熱あるいは大気熱が十分
に得られるときに（表　第１冷凍サイクルＡのみを用い
る。第１圧縮機１で圧縮されて高温高圧となったガス冷
媒（友　給湯用熱交換器２で給湯水に放熱して液冷媒と
なり、第１絞り装置３で減圧され第１三方弁１２を経て
集熱器４に導かれる。ここで冷媒は　太陽熱あるいは大
気熱を吸収して再びガス冷媒となり、第１蒸発器５をバ
イパスして第２三方弁１３を経て第１圧縮機１に吸入さ
れも また　給湯モードで、集熱器４で太陽熱および大気熱が
十分に得られないときには　第１冷凍サイクルＡおよび
第２冷凍サイクルＢの両方を運転す４　第２冷凍サイク
ルＢでは　第２圧縮機６で圧縮されて高温高圧となった
ガス冷媒ζよ　四方弁７を経て、この場合凝縮器として
作用する熱交換器８に導かれ　第１冷凍サイクルＡの第
１蒸発器５に放熱して液冷媒となり、第２絞り装置９で
減圧され　この場合蒸発器として作用する熱交換器１０
に導かれる。ここで冷媒（よ　大気熱を吸収して再びガ
ス冷媒となり、四方弁７を経て第２圧縮機６に吸入され
る。第１冷凍サイクルＡで（よ　第１圧縮機１で圧縮さ
れて高温高圧となったガス冷媒（よ　給湯用熱交換器２
で給湯水に放熱して液冷媒となり、第１絞り装置３で減
圧され　第１三方弁１２を経て集熱器４に導かれる。こ
こで冷媒（よ太陽熱あるいは大気熱を吸収して気液共存
状態となり、第１蒸発器５で第２冷凍サイクルＢのこの
場合凝縮器として作用する熱交換器８からの放熱を吸収
してガス冷媒となり、第２三方弁１３を経て第１圧縮機
１に吸入されも　したがって、曇天のときのように集熱
器４で太陽熱や大気熱が十分に得られないときでも高温
給湯が可能となム　さら艮　集熱器４周囲の気温が低く
、集熱器４で冷媒が放熱してしまうようなときには第１
三方弁１２を矢印の方向に９０°回転して切り換え　集
熱器４をバイパスして第１絞り装置３と第１蒸発器５を
接続して集熱器４での放熱を防止Ｌ　第１冷凍サイクル
Ａと第２冷凍サイクルＢとでいわゆる２元冷凍サイクル
を構成し　冬期の曇天時や雨天時および夜間でも効率の
よい高温給湯が可能となる。

つぎ！二　給湯と冷房に用いる場合（給湯冷房モード）
について説明する。

給湯冷房モードでζよ　第１冷凍サイクルＡのみを運転
する。第１圧縮機１で圧縮されて高温高圧となったガス
冷媒（よ　給湯用熱交換器２で給湯水に放熱して液冷媒
となり、第１絞り装置３で減圧され　第１三方弁１２を
経て第１蒸発器５に導かれも　ここで冷房時の排熱を吸
収してガス冷媒となり、第２三方弁１３を経て第１圧縮
機１に吸入される。また　給湯の需要が冷房の需要に較
べて大きいときに（よ　第１圧縮機１で圧縮されて高温
高圧となったガス冷媒（友　給湯用熱交換器２で給湯水
に放熱して液冷媒となり、第１絞り装置３で減圧され　
第１三方弁１２を経て集熱器４に導かれる。ここで冷媒
（友　太陽熱あるいは大気熱を吸収して気液共存状態と
なり、第１蒸発器５で冷房時の排熱を吸収してガス冷媒
となり、第２三方弁１３を経て第１圧縮機１に吸入され
る。したがって、冷房負荷と太陽九　　大気熱をうまく
利用して効率よい給湯が可能となム そして、つぎに給湯と暖房に用いる場合（給湯暖房モー
ド）について説明する。

給湯暖房モードでは　第１冷凍サイクルＡで給湯　第２
冷凍サイクルＢで暖房を行１．％　　代に三方弁１３は
矢印の方向に９０°回転して切り換える。

第１冷凍サイクルＡでＣ′！、第１圧縮機１で圧縮され
て高温高圧となったガス冷媒１友　給湯用熱交換器２で
給湯水に放熱して液冷媒となり、第１絞り装置３で減圧
され第１三方弁１２を経て集熱器４に導かれる。ここで
冷媒は　太陽熱あるいは大気熱を吸収して再びガス冷媒
となり、第１蒸発器５をバイパスして第２三方弁１３を
経て第１圧縮機ｌに吸入される。第２冷凍サイクルＢで
（表　第２圧縮機６で圧縮されて高温高圧となったガス
冷媒（よ　四方弁７を経てこの場合凝縮器として作用す
る熱交換器８で放熱して液冷媒となり、第２絞り装置９
で減圧され　この場合蒸発器として作用する熱交換器１
０に導かれる。ここで冷媒（友　大気熱を吸収して再び
ガス冷媒となり、四方弁７を経て第２圧縮機６に吸入さ
れる。

また　給湯暖房モードで、集熱器４で太陽熱および大気
熱が十分に得られないときに（よ　第１冷凍サイクルＡ
および第２冷凍サイクルＢの両方を運転する。第２冷凍
サイクルＢにおいて、熱交換ユニットｌｌ内のこの場合
凝縮器として作用する熱交換器８からの放熱を、暖房と
第１冷凍サイクルＡの第１蒸発器５の熱源として用いる
。−大軍１冷凍サイクルＡにおいてｊ！　　太陽熱およ
び大気熱と熱交換ユニッ）１１内の第２冷凍サイクルＢ
のこの場合凝縮器として作用する熱交換器８からの放熱
の一部を第１蒸発器５の熱源として、給湯用熱交換器２
で給湯水に放熱すも　したがって集熱器４で太陽熱およ
び大気熱を十分に得られないときでも高温給源　暖房が
可能となるものであ発明の効果 以上の説明で明らかなよう番−本発明の熱ポンプ装置ζ
よ　第１冷凍サイクルの集熱器で太陽熱および大気熱が
十分に得られないときには冷房負荷あるいは第２冷凍サ
イクルからの放熱を利用することにより、天候条件に応
じて効率よく高温が得られる熱ポンプ装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の熱ポンプ装置を冷暖給湯装
置として用いた構成を示す冷凍サイクルの回路図　第２
図は従来の熱ポンプ装置の構成を示す冷凍サイクルの回
路図であａ １・・・第１圧縮ａ　２・・・給湯用熱交換器　３・・
・第１絞り装［４・・・集熱器　５・・・第１蒸発器　
６・・・第２圧縮ａ　７・・・四方弁、　８．１０・・
・熱交換器９・・・第２絞り装ｆｌ　　１１−・・・熱
交換ユニット、　１２・・・第１三方弁、　１３・・・
第２三方弁。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名ＩＩ　　
圧ｍ　！！ 絽漕用Ｐ女階益 １絞り装置 １１Ｐ器 第１蔚発器 ′！ｓ２圧綿貴 四方弁 黙交便品 第　２　　絞　　リ　　憂ｃ　Ｉ ＩＩｆＩ昼換ユ＝・ソト 纂１ミ方弁 菫２＝方弁 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１圧縮機、第１凝縮器、第１絞り装置集熱器、
   第１蒸発器を順次接続した第１冷凍サイクルと、第２圧
   縮機、第２凝縮器、第２絞り装置第２蒸発器を順次接続
   した第２冷凍サイクルとを備え、前記第１冷凍サイクル
   の前記第１蒸発器と前記第２冷凍サイクルの前記第２凝
   縮器が熱交換可能な熱交換ユニットを構成した熱ポンプ
   装置。
2. （２）第１絞り装置と集熱器の間に第１三方弁を設け、
   前記集熱器をバイパスして前記第１三方弁と第１蒸発器
   を接続可能にした請求項１記載の熱ポンプ装置。
3. （３）第１蒸発器と第１圧縮機の間に第２三方弁を設け
   、前記第１蒸発器をバイパスして集熱器と第２三方弁を
   接続可能にした請求項１記載の熱ポンプ装置。