低コストで高効率なオープンループ直接膨張ヒートポンプ装置

本発明は、低コストでありながら高い熱交換効率を実現するオープンループ方式の直接膨張ヒートポンプ装置に関するものです。この装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、および室内熱交換器を冷媒配管を介して接続してなる冷凍サイクルを含みます。四方弁の切り替えにより、冷房運転時には室外熱交換器が凝縮器として、室内熱交換器が蒸発器として作用し、暖房運転時には室内熱交換器が凝縮器として、室外熱交換器が蒸発器として作用します​(JPA 2023171399-000001)​。

主な構成要素と機能

1. 圧縮機（110）：
   • 冷媒を圧縮する装置。
2. 四方弁（120）：
   • 冷房運転と暖房運転を切り替える装置。
3. 室外熱交換器（130）：
   • 冷房時に凝縮器、暖房時に蒸発器として作用。
4. 膨張弁（140）：
   • 冷媒の圧力を調整する装置。
5. 室内熱交換器（210）：
   • 冷房時に蒸発器、暖房時に凝縮器として作用。
6. 水－冷媒熱交換器（131）：
   • 貯水槽内の水と冷媒との間で熱交換を行う装置。
7. 空気－冷媒熱交換器（132）：
   • 送風ファンを有し、空気と冷媒との間で熱交換を行う装置。

動作原理

このヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮機で圧縮し、四方弁を介して冷房運転時には室外熱交換器を凝縮器、室内熱交換器を蒸発器として動作させます。暖房運転時には、四方弁の切り替えにより、室内熱交換器が凝縮器、室外熱交換器が蒸発器として機能します。室外熱交換器として、水中に浸漬された水－冷媒熱交換器と、送風ファンを有する空気－冷媒熱交換器の2台を使用することで、効率的な熱交換を実現します。

利点

• 低コスト：クローズドループ方式よりも低コストで実現可能。
• 高効率：水－冷媒熱交換器と空気－冷媒熱交換器の組み合わせにより、高い熱交換効率を達成。
• 多用途：冷房および暖房運転に対応し、年間を通じて効率的に使用可能。