(57)【要約】【課題】地中熱、井戸水等を、熱源に利用した、空調、冷凍、冷蔵装置、給湯器等の冷凍サイクルに用いられている空冷式の凝縮器又は、蒸発器の補助装置に関するものであり、詳しくは、夏期における外気温が高いとき、または、冬期の外気温が低いときに空調室外機の熱交換器の吸込み空気の温度を空調する補助装置を可能にする技術である。【解決手段】本発明は、水を注入した円筒形のケーシング材を  垂直方向に地中へ埋設し、この水を、ケーシング材を介して地中熱から温度差エネルギーを採熱し、ケーシング内に投入した、放熱フィンを設けた採熱管から温度差エネルギーを採熱して空調室外機の熱交換に要する、雰囲気温度を空調して、空冷式熱交換器の熱交換効率を向上させ、夏期の高温時、冬季の低温時のピーク電力値をカットして、消費電力を抑えと同時に、圧縮機の負荷を軽減させることが出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は、水を注入した円筒形のケーシング材を  垂直方向に地中へ埋設し、この水をケーシング材を介して地中熱から温度差エネルギーを採熱し、ケーシング内に投入した、放熱フィンを設けた採熱管から温度差エネルギーを採熱して空調室外機の熱交換に要する、雰囲気温度を空調して、空冷式熱交換器の熱交換効率を向上させ、夏期の高温時、冬季の低温時のピーク電力値をカットして、消費電力を抑えと同時に、圧縮機の負荷を軽減させる装置。
【請求項２】
本発明は  円筒状のケーシング材に水、又は、不凍液等を注入し、半径方向に複数のフィンを形成し、中心部に冷媒流路を配置し、放射状のフィン間の隙間で溶液との温度差で熱対流を発生させ、水溶液から温度差エネルギーを採熱するアルミニウム材の装置である。
【請求項３】
本発明は  既存空調室外機を一切改造することなく、熱交換器の吸気側に新たな熱交換器を配置し採熱管から採取した熱媒体を利用して、既存室外機の吸気温度を加温又は  冷却し既存空調室外機の熱交換能力が向上し消費電力が削減する装置。
【請求項４】
本発明は  既存空調機が夏期の高温時と冬季の低温時運転中に作動するように制御される装置である。本発明の装置は  冷房時又は  暖房時に任意に指定された外気温と  既存空調機の任意に指定された消費電力でシステムを動作し  任意に指定された外気温と任意に指定された消費電力でシステムの動作を停止する制御を用いている装置。
【請求項５】
本発明は  既存空調機の  夏期の冷房負荷と冬季の冷房負荷の比率で請求項２の  採熱管の投入位置を変えることにより  採熱バランスを設定できる。冷房負荷が大きい場合は深く設置し  暖房負荷が大きい場合は  浅い場所に設置することにより  ケーシング内の水溶液から効率よく採熱することが出来る装置。
【請求項６】
本発明は  ケーシング材を垂直に埋設することにより  地中熱を採熱できる装置である。円筒状のケーシングは  鋼管、樹脂管などの防水性を有している材質で採熱に適した温度の水溶液であればケーシングの下部より注水しオーバーフローした水溶液を排水することが可能な開放式の構造の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地中熱、井戸水等を、熱源に利用した、空調、冷凍、冷蔵装置、給湯器等の冷凍サイクルに用いられている空冷式の凝縮器又は、蒸発器の補助装置に関するものであり、詳しくは、夏期における外気温が高いとき、または、冬期の外気温が低いときに空調室外機の熱交換器の吸込み空気の温度を空調する補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  空調、冷凍、冷蔵装置等の冷凍サイクルに用いられている空冷式の凝縮器又は、蒸発器は、夏期の高温時と冬期の冷温時は  ＣＯＰ（空調機器のエネルギー消費効率＝発生熱量÷消費電力）が低下し消費電力量が増大してしまう特性がある。【０００３】  空調機の空冷式室外機では、大気による熱交換が行われているので、熱交換の効率を上げるために夏期の高温時では、凝縮器の熱交換効率を上げるために凝縮器を補助的に冷却することが行われる場合がある。このため、空冷式室外機の凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置が当該室外機に取り付けられ、外気温の温度上昇の程度に応じて、散水冷却が行われている。【０００４】  空冷式室外機の凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置は、夏期の期間のみ、性能が発揮出来ず、冬期は、配管内の凍結による破損を避けるため、その都度、配管内の水抜きを要する装置を、必要とする。【０００５】  空冷式室外機の凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置は、大量の水を使用する為室外機の周辺は、その水で浸水する可能性があるので排水設備を必要とする、更に、散水に使用する取水費用と設備が、必要とする。【０００６】  空冷式室外機は、室外機の、吸気側に、外装している、外気温センサーで吸込み温度を、補足して、冷凍サイクルの運転モードを設定している。室外機の凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置は、熱交換能力を向上することが出来冷凍サイクルの運転モードは、この装置の作用で、省エネモード等に、変更動作することが無い。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  従来の、地中熱を利用したシステムは、ポリエチレンパイプを、地中深く採熱管を埋設しブラインを循環させ、温度差エネルギーを採熱してヒートポンプで、空調や給湯に利用しているが、熱エネルギーを全て、埋設した設備から採熱するので埋設費用が問題になっている。
【０００８】  従来の、地中熱を利用したシステムは、大気気温に影響されることなく温度差エネルギーを採熱できるが、大気気温の条件次第では、空冷式空調機、空冷式給湯器の方が、エネルギー消費効率が良くなるのである。
【０００９】  従来の、空冷式空調機、空冷式給湯器は、大気の空気で温度差エネルギーを、熱源に利用している為、気温によって、エネルギー消費効率が変動するシステムである。気温が上昇すると冷却能力が悪くなり気温が下降すると暖房や給湯能力が悪くなる特性を有している。
【００１０】  従来の、空冷式室外機の冷却補助システムで、凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置は、室外機の熱交換器を、冷却する装置であり、加温することが出来ないので、暖房や給湯システムには、対応出来ない。
【００１１】  室外機の凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置は、水道水、井戸水等を散水に使用する為、室外機の熱交換フィンに、散水した水より発生したスケールが、フィンの表面に付着し熱交換率を  引き下げ空調室外機の経年劣化を、早めた。
【００１２】  従来の、空冷式空調機、空冷式給湯器は、大気の空気で温度差エネルギーを、熱源に利用しているので、吸込み温度を測定している外気温センサーは、室外機の外側に設置してあり、散水による冷却効果を  補足しない。その為、既存の冷凍サイクル制御は、高気温状態の気温を、補足した冷凍サイクル運転モードで動作するので、直ちに消費電力を、抑制する効果が無い。
【解決手段】
【００１１】  本発明は、大気気温が、空冷式室外機のエネルギー消費効率が悪くなる条件時に地中熱を採熱した温度差エネルギーを利用して、空冷式室外機の吸気温度を、新たに設けた空冷式熱交換器で空調するシステムである。
【００１２】  本発明は、大気気温を、温度センサーで補足し、空冷式室外機の、運転電流を、検知して本システムの、運転を、制御する。空冷式室外機のエネルギー消費効率が悪くなる条件時と、空冷式室外機の圧縮機が、運転した時の電流を、検知した時にシステムが動作する。
【００１３】  本発明は、大気気温が、空冷式室外機のエネルギー消費効率が悪くなる条件時に地中熱を採熱した温度差エネルギーを利用するので、地中熱から温度差エネルギーを採熱する熱量を、従来の、地中熱利用システムより、少なく設定でき、設備費用も軽減できる。
【００１４】  本発明は、既存空調室外機を一切改造することなく、熱交換器の吸気側に新たな熱交換器を配置し採熱管から採取した熱媒体を利用して、既存室外機の吸気温度を加温又は冷却するので、既存空調室外機の熱交換器にスケール等の付着による、性能低下や経年劣化の悪影響を与えない。
【００１５】  本発明は、新たに設けた空冷式熱交換器で空調するシステムなので、室外機の、吸気側に、外装している、外気温センサーが、本システムで空調された、空気温を検知するので、既存空機の、冷凍サイクルモードを変更することなく、本システムで、空調された吸気温度で既存空調機の制御運転が出来る。
【００１６】  本発明は、地中熱等の一年中定温で安定した温度差エネルギーを採熱出来るので、既存空調室外機の、吸気温度を、加温又は  冷却することが出来るので、室外機の凝縮器に直接水を散水する補助冷却装置は、使用が、夏期に限定されていたが、本システムは、冬期の気象条件でも稼働出来る。
【発明の効果】
【００１７】  本発明の地中熱の温度差エネルギーを利用した、空調室外機の空冷式熱交換器の効率補助装置効果で、大気温より本システムの熱交換器を介すことで、吸気温度を下げ、夏期に発生する高気温下での、空冷式空調機の消費エネルギー効率の低下を、防ぐことが出来る。また、冬期に発生する冷気温下での、空冷式空調機の消費エネルギー効率の低下を、防ぐことが出来る。
【００１８】  本発明の地中熱設備は、空冷式空調機の消費エネルギー効率の低下する夏期の気温上昇分又は、冬期の気温下降分の熱エネルギーを地中の温度差エネルギーから採熱するので、地中熱利用の設備が容易である為、工事コストが安価で済む。
【００１９】  本発明の地中熱の温度差エネルギーを利用した、空調室外機の空冷式熱交換器の効率補助装置効果で、冬期の冷温下で、空冷式室外機の熱交換器に発生する霜付き現象の動作回数を、抑制し暖房効率や給湯効率の低下を、防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】既存空調室外機に効率補助装置の空冷式熱交換器と地中熱採熱装置を付設した図
【図２】空調室外機の空冷式熱交換器の効率補助装置の採熱器の図
【発明を実施するための形態】
【００２１】  図１は、既存空調室外機に効率補助装置の空冷式熱交換器と地中熱採熱装置を付設したブロック図である。図において、４は、地面であり、２は、地中に埋設されたケーシング材、３は、ケーシング材に注入された、水、又は、不凍液等の水面、１は、ケーシング材に投入された採熱器、８は、空冷式放熱器、７は、１と８に熱冷媒を循環させる流路の配管、６は、熱冷媒を循環させる為の循環ポンプ、１０は、既存空冷式空調室外機、１２は、冷却ファンの吹き出し方向である。
【００２２】  夏期において、１０が冷房運転を開始すると１１のファンが回転し１０の背面から大気を吸気し冷凍サイクルで発生した凝縮熱を、１０に内蔵している空冷式交換機で放熱交換された空気は、１２の方向に排気される。大気との温度差エネルギーで放熱しているので気温が高ければ、冷凍サイクルの放熱能力が悪くなり当然冷却におけるエネルギー消費効率も低下するので、気温より温度が低い地中熱を請求項１で記載されているシステムを用いて１０の熱交換効率を向上することが出来る。
【００２３】  冬期において、１０が暖房運転を開始すると１１のファンが回転し１０の背面から大気を吸気し冷凍サイクルで発生した蒸発熱を、１０に内蔵している空冷式交換機で放熱交換された空気は、１２の方向に排気される。大気との温度差エネルギーで放熱しているので気温が低ければ、冷凍サイクルの放熱能力が悪くなり当然暖房におけるエネルギー消費効率も低下するので、気温より温度が高い地中熱を請求項１で記載されているシステムを用いて１０の熱交換効率を向上することが出来る。
【００２４】  図２は、ケーシング材に投入される採熱器のブロック図である。１３は、冷媒の流路で採熱管を貫通している。１４は、熱対流放熱フィンである。採熱管の構造は、２のケーシング管内での上下方向で、かつ半径方向に複数のフィンを形成し、中心に冷媒経路を配置して、その材質は  熱伝導性が良く耐腐食性金属又は、耐腐食加工されている。
【００２５】  請求項２に記載されている、半径方向に複数のフィンを形成し、中心部に冷媒流路を配置し、放射状のフィン間の隙間で溶液との温度差で熱対流を発生させ、水溶液から温度差エネルギーを採熱するアルミニウム材の装置を。貯水された２のケーシングに投入する。貯水温度より高温の冷媒では  採熱管の下部より上昇対流が発生し、低温の冷媒は、採熱管の上部より下降対流が発生する。よって請求項５に記載されている、既存空調機の  夏期の冷房負荷と冬季の冷房負荷の比率で請求項２の  採熱管の投入位置を変えることにより  採熱バランスを設定できる。冷房負荷が大きい場合は  深く設置し暖房負荷が大きい場合は  浅い場所に設置することにより  ケーシング内の水溶液から効率よく採熱することが出来る装置である。
【００２６】  制御盤５は、請求項４で記載されている、既存空調機が夏期の高温時と冬季の低温時運転中に作動するように制御される装置である。本発明の装置は  冷房時又は  暖房時に任意に指定された外気温と  既存空調機の任意指定された消費電力で循環ポンプを動作し  任意に指定された外気温と任意指定された消費電力で循環ポンプの動作を停止する制御を用いている装置である。
【符号の説明】
【００２７】１    採熱器
２    ケーシング材（地中熱利用熱交換器）
３    水面
４    地面
５    運転制御箱
６    循環ポンプ
７    流路管
８    空冷式放熱器
９    既存空調機外気温センサー
１０  既存空調室外機
１１  送風ファン
１２  送風吹き出し方向
１３  ブライン流路
１４  放熱フィン
【図１】
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【図２】
2015190754.tif 000004