JPH04136474U - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプ装置におけるシールの摩擦損失
を招くことなく、各空間の間でのガス漏れ量を低減す
る。 【構成】 各ディスプレーサ（５），（６）を空洞状に
してその内部に中間圧室（３６）を設け、各ディスプレ
ーサ（５），（６）外周にシリンダ（２）内周面に摺接
する少なくとも２つのシール部材（３７），（３７）を
シリンダ（２）の中心線方向に間隔をあけて取り付け、
シール部材（３７），（３７）間のディスプレーサ
（５），（６）壁部に連通孔（３８）を開口させること
により、両シール部材（３７），（３７）間でシリンダ
（２）内周面とディスプレーサ（５），（６）外周面と
で囲まれる間隙空間を、各シール部材（３７）両側の空
間での圧力の中間圧とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ヒートポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、この種のヒートポンプ装置は例えば特開平１−１３７１６４号公報 等に開示されているように知られている。この装置は、図８に示すように、例え ば鉛直方向の中心線を有する高温シリンダ（２H ）と、この高温シリンダ（２H ）と９０°の交差角度を持つように配置されて、水平方向の中心線を有する低温 シリンダ（２C ）とをそれぞれクランクケース（４）の隔壁（３H ），（３C ） で略密閉状に閉塞して一体に接合してなるものであり、高温シリンダ（２H ）内 には高温ディスプレーサ（５）が、また低温シリンダ（２C ）内には低温ディス プレーサ（６）がそれぞれ往復動可能に嵌挿されている。

【０００３】 上記両ディスプレーサ（５），（６）は例えば９０°の位相差で往復動するよ うに連結機構（７）により連結されている。この連結機構（７）は、上記クラン クケース（４）に水平方向の回転中心をもって支持されたクランク軸（８）を備 えている。このクランク軸（８）の一端はクランクケース（４）外に延びていて 図外の起動用モータに駆動連結されている。クランク軸（８）はクランク部（８ ａ）を有し、このクランク部（８ａ）には２つのリンク（９），（１１）の各一 端が連結され、一方のリンク（９）の他端は、上端が高温ディスプレーサ（５） の下端に固定された高温ロッド（１０）の下端に連結されている。また、他方の リンク（１１）の他端は、先端が低温ディスプレーサ（６）の基端に固定された 低温ロッド（１２）の基端に連結されており、この連結により、両ディスプレー サ（５），（６）は所定の位相差（９０°）で往復動するようになっている。

【０００４】 高温シリンダ（２H ）内は上記高温ディスプレーサ（５）により上側の高温空 間（１３）と下側の高温側中温空間（１４H ）とに区画され、低温シリンダ（２ C ）内は低温ディスプレーサ（６）により外側（クランク軸（８）と反対側）の 低温空間（１５）と内側の低温側中温空間（１４C ）とに区画されている。高温 シリンダ（２H ）内における中温空間（１４H ）と、低温シリンダ（２C ）の中 温空間（１４C ）とは中温部接続管（１６）により接続され、これら高温、低温 及び中温空間（１３），（１４H ），（１４C ），（１５）にはヘリウム等の作 動ガスが充填されている。

【０００５】 上記高温シリンダ（２H ）の中温空間（１４H ）は高温空間（１３）に対しシ リンダ（２H ）周囲に位置する円環状の高温連通路（１７）により、また低温シ リンダ（２C ）の中温空間（１４C ）は低温空間（１５）に対しシリンダ（２C ）周囲に位置する円環状の低温連通路（１８）によりそれぞれ連通されている。 高温連通路（１７）には、通過するガスと内部の蓄冷材（図示せず）との間で熱 を授受する蓄冷式熱交換器からなる高温再生器（１９）と、該再生器（１９）の 高温空間（１３）側に位置し、外部を後述のバーナ（２５）による燃焼ガスが流 れるヒータ（２０）と、上記再生器（１９）の中温空間（１４H ）側に位置し、 伝熱管（２１ａ）内を流れる冷却水を作動ガスとの間で熱交換させるシェルアン ドチューブ式の中温部高温側熱交換器（２１）とが配設されている。

【０００６】 一方、低温連通路（１８）には蓄冷式熱交換器からなる低温再生器（２２）と 、該再生器（２２）の低温空間（１５）側に位置し、伝熱管（２３C ）内を流れ る冷却水を作動ガスとの間で熱交換させるシェルアンドチューブ式のクーラ（２ ３）と、上記再生器（２２）の中温空間（１４C ）側に位置し、伝熱管（２４ａ ）内を流れる冷却水と作動ガスとの間で熱交換させるシェルアンドチューブ式の 中温部低温側熱交換器（２４）とが配設され、上記中温部高温側及び低温側熱交 換器（２１），（２４）の伝熱管（２１ａ），（２４ａ）は直列に接続されてい る。

【０００７】 さらに、上記高温空間（１３）内ないしヒータ（２０）内の作動ガスを加熱す るバーナ（２５）が設けられている。

【０００８】 このヒートポンプサイクルでは、ガスの温度（Ｔ）とエントロピー（Ｓ）との 関係を示すＴ−Ｓ線図は図７に示すようになる。すなわち、高温側サイクルでは 、ガスは行程１→２でヒータ（２０）から吸熱して等温膨張し、次の行程２→３ では熱を高温再生器（１９）に与えて等積冷却される。さらに、行程３→４で、 中温部高温側熱交換器（２１）を介して放熱して等温圧縮し、行程４→１では、 上記高温再生器（１９）に与えた熱により等積加熱される。一方、低温側サイク ルでは、ガスは行程１′→２′で熱を低温再生器（２２）に与えて等積冷却され 、行程２′→３′ではクーラ（２３）から吸熱して等温膨張し、次の行程３′→ ４′では、上記低温再生器（２２）に与えた熱により等積加熱され、行程４′→ １′で、中温部低温側熱交換器（２４）を介して放熱して等温圧縮する。

【０００９】 そして、上記中温部高温側熱交換器（２１）、中温部低温側熱交換器（２４） 及びクーラ（２３）の伝熱管に冷媒としての冷却水を流すことで、該冷却水を冷 却又は加熱して、例えば空気調和機としての熱エネルギーを得るようになってい る。

【００１０】 このヒートポンプ装置では、高温、中温及び低温空間（１３），（１４H ）， （１４C ），（１５）が互いにガスの往来可能に連通しており、理論上は各空間 での圧力差は生じない。しかし、各空間（１３），（１４H ），（１４C ），（ １５）を連通する連通路（１７），（１８）には再生器（１９），（２２）や熱 交換器（２１），（２４）、クーラ（２３）が配設されているので、これら機器 での圧力損失により空間の間で１０〜２０気圧程度の圧力差がついてガス漏れが 生じ、ヒートポンプ装置の性能低下の大きな要因になっている。具体的には、高 温、中温及び低温空間（１３），（１４H ），（１４C ），（１５）が９０〜１ １０気圧程度の範囲で変化する。

【００１１】 このため、従来は、各ディスプレーサ（５），（６）の外周にそれぞれシリン ダ（２H ），（２C ）内周面に摺接するＰＴＦＥ系の材料からなるディスプレー サシールを複数段（例えば３〜４段）重ねて取り付け、このシールにより、高温 シリンダ（２H ）内での高温空間（１３）と高温側中温空間（１４H ）との間、 及び低温シリンダ（２C ）内での低温空間（１５）と低温側中温空間（１４C ） との間をそれぞれ気密シールするようにしている。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この従来のシール構造では、ガスの漏れを完全に止めることは困難で あり、その改善が求められている。また、シールの段数を多くすれば、ガス漏れ を少なくすることができるが、シールによる摩擦損失が増大し、別の面でヒート ポンプ装置の性能低下を招くという問題が生じる。

【００１３】 本考案は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記したヒートポン プ装置におけるディスプレーサのシール構造を改良することで、シールの摩擦損 失を招くことなく、各空間の間でのガス漏れ量を有効に低減することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために、本考案では、ディスプレーサ外周に２本以上のシ ールを取り付け、両シール間でシリンダ内周面との間の間隙空間をディスプレー サ両側の空間での圧力の中間圧として、この中間圧により、シール両側間の圧力 勾配を小さくするようにした。

【００１５】 具体的には、請求項１の考案では、図１及び図２に示すように、端部で互いに 所定角度で交差する略密閉状の高温及び低温シリンダ（２H ），（２C ）内にそ れぞれ高温及び低温ディスプレーサ（５），（６）が往復動可能に嵌挿され、上 記両ディスプレーサ（５），（６）は所定の位相差で往復動するように連結手段 （７）により連結されている。

【００１６】 高温シリンダ（２H ）内には、上記高温ディスプレーサ（５）により高温空間 （１３）と高温側中温空間（１４H ）とが区画形成され、低温シリンダ（２C ） には、上記低温ディスプレーサ（６）により低温空間（１５）と低温側中温空間 （１４C ）とが区画形成され、上記高温、低温及び中温空間（１３），（１４H ），（１４C ），（１５）には作動ガスが充填されている。

【００１７】 上記中温空間（１４H ），（１４C ）は高温及び低温空間（１３），（１５） に対しそれぞれ高温及び低温連通路（１７），（１８）により連通され、上記高 温連通路（１７）には高温再生器（１９）と、該再生器（１９）の高温空間（１ ３）側に位置する高温部熱交換器（２０）と、上記再生器（１９）の中温空間（ １４H ）側に位置する中温部高温側熱交換器（２１）とが配設され、一方、低温 連通路（１８）には低温再生器（２２）と、該再生器（２２）の低温空間（１５ ）側に位置する低温部熱交換器（２３）と、上記再生器（２２）の中温空間（１ ４C ）側に位置する中温部低温側熱交換器（２４）とが配設されている。

【００１８】 また、上記高温空間（１３）内ないし高温部熱交換器（２０）内の作動ガスを 加熱する加熱手段（２５）を備えている。

【００１９】 そして、上記各ディスプレーサ（５），（６）の内部に中間圧室（３６）が設 けられ、各ディスプレーサ（５），（６）の外周にはそれぞれシリンダ（２H ） ，（２C ）内周面に摺接する少なくとも２つのシール部材（３７），（３７）が シリンダ（２H ），（２C ）の中心線方向に間隔をあけて取り付けられ、１対の シール部材（３７），（３７）間のディスプレーサ（５），（６）壁部にはディ スプレーサ（５），（６）内外を連通する孔（３８）が開口されていることを特 徴とする。

【００２０】 請求項２の考案では、高温及び低温シリンダを同一のシリンダで構成し、その 内部に高温及び低温ディスプレーサを直列状に配置したヒートポンプ装置を対象 とする。

【００２１】 すなわち、この考案では、図６に示すように、１つのシリンダ（２）内に高温 及び低温ディスプレーサ（５），（６）がそれぞれ往復動可能に直列に嵌挿され 、上記両ディスプレーサ（５），（６）は所定の位相差で往復動するように連結 手段（７）により連結されている。

【００２２】 シリンダ（２）内には、上記高温及び低温ディスプレーサ（５），（６）によ り、高温ディスプレーサ（５）側に位置する高温空間（１３）と、低温ディスプ レーサ（６）側に位置する低温空間（１５）と、両ディスプレーサ（５），（６ ）間に位置する中温空間（１４）とが区画形成され、上記高温、低温及び中温空 間（１３）〜（１５）には作動ガスが充填されている。

【００２３】 上記中温空間（１４）は高温及び低温空間（１３），（１５）に対しそれぞれ 高温及び低温連通路（１７），（１８）により連通され、上記高温連通路（１７ ）には、高温再生器（１９）と、該再生器（１９）の高温空間（１３）側に位置 する高温部熱交換器（２０）と、上記再生器（１９）の中温空間（１４）側に位 置する中温部高温側熱交換器（２１）とが配設されている一方、低温連通路（１ ８）には、低温再生器（２２）と、該再生器（２２）の低温空間（１５）側に位 置する低温部熱交換器（２３）と、上記再生器（２２）の中温空間（１４）側に 位置する中温部低温側熱交換器（２４）とが配設されている。

【００２４】 さらに、上記高温空間（１３）内ないし高温部熱交換器（２０）内の作動ガス を加熱する加熱手段（２５）が備えられている。

【００２５】 そして、上記請求項１の考案と同様に、各ディスプレーサ（５），（６）の内 部には中間圧室（３６）が設けられ、各ディスプレーサ（５），（６）の外周に はそれぞれシリンダ（２）内周面に摺接する少なくとも２つのシール部材（３７ ），（３７）がシリンダ（２）の中心線方向に間隔をあけて取り付けられ、１対 のシール部材（３７），（３７）間のディスプレーサ（５），（６）壁部にはデ ィスプレーサ（５），（６）内外を連通する孔（３８）が開口されている。

【００２６】

【作用】

上記の構成により、請求項１又は２の考案では、各ディスプレーサ（５），（ ６）の外周にはシリンダ（２H ），（２C ），（２）内周面に摺接する少なくと も２つのシール部材（３７），（３７）がシリンダ（２H ），（２C ），（２） の中心線方向に間隔をあけて取り付けられ、１対のシール部材（３７），（３７ ）間のディスプレーサ（５），（６）壁部にはディスプレーサ（５），（６）内 外を連通する孔（３８）が開口されているので、両シール部材（３７），（３７ ）間でシリンダ（２H ），（２C ），（２）内周面とディスプレーサ（５），（ ６）外周面とで囲まれる間隙空間はディスプレーサ（５），（６）内の中間圧室 （３６）と連通して、ディスプレーサ（５），（６）両側の空間（１３），（１ ４H ），（１４C ），（１５）での圧力の中間圧となる。このため、各シール部 材（３７）両側間の圧力勾配は小さくなり、よってシール部材（３７）からのガ ス漏れを低減することができる。そのとき、シール部材（３７）は少なくとも２ 本でよいので、シール部材（３７）による摩擦損失は増大せず、そのことに起因 するヒートポンプ装置の性能低下を防ぐことができる。

【００２７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２８】 （実施例１） 実施例１は本考案を空気調和機に適用したものであり、図３にその空気調和機 を示す。同図において、（Ａ）は室外ユニット、（Ｂ）は室内ユニットである。 上記室外ユニット（Ａ）には本考案の実施例に係るヒートポンプ装置（１）と、 ファン（４１）によって熱交換される室外熱交換器（４２）と、冷媒としての冷 却水を循環させる２つの冷却水ポンプ（４３），（４４）と、第１及び第２の２ つの四方弁（４５），（４６）とが収容されている。一方、室内ユニット（Ｂ） には、ファン（４７）によって熱交換される室内熱交換器（４８）が収容されて いる。これら両ユニット（Ａ），（Ｂ）の機器は配管（４９）によって接続され て閉じサイクルを形成しており、冷房時には、実線の如く両四方弁（４５），（ ４６）を切り換えて冷却水を流し、暖房時には、破線の如く両四方弁（４５）， （４６）を切り換えて冷却水を流すようにしている。

【００２９】 上記ヒートポンプ装置（１）は基本的な構成については従来のものと同じであ り、図８と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。す なわち、図２に拡大詳示するように、ヒートポンプ装置（１）は互いに例えば９ ０°の交差角度で交差する高温及び低温シリンダ（２H ），（２C ）同士をそれ ぞれクランクケース（４）の隔壁（３H ），（３C ）で略密閉状に閉塞して一体 に接合してなる。高温シリンダ（２H ）内には高温ディスプレーサ（５）が、ま た低温シリンダ（２C ）内には低温ディスプレーサ（６）がそれぞれ往復動可能 に嵌挿されている。

【００３０】 上記両ディスプレーサ（５），（６）は例えば９０°の位相差で往復動するよ うに連結機構（７）により連結されている。連結機構（７）は、クランクケース （４）に水平方向の回転中心をもって支持されたクランク軸（８）を有し、この クランク軸（８）にはクランクケース（４）内に位置するクランク部（８ａ）が 設けられている。クランク軸（８）の一端は起動用モータ（図示せず）に駆動連 結されている。上記クランク部（８ａ）には、リンク（９）及び高温ロッド（１ ０）を介して高温ディスプレーサ（５）の下端と、リンク（１１）及び低温ロッ ド（１２）を介して低温ディスプレーサ（６）の基端とが連結されており、両デ ィスプレーサ（５），（６）はシリンダ（２H ），（２C ）の交差により所定の 位相差（９０°）で往復動するようになっている。

【００３１】 高温シリンダ（２H ）内は上記高温ディスプレーサ（５）により上側の高温空 間（１３）と下側の中温空間（１４H ）とに区画されている。一方、低温シリン ダ（２C ）内は低温ディスプレーサ（６）により外側（クランク軸（８）と反対 側）の低温空間（１５）と内側の中温空間（１４C ）とに区画されている。高温 シリンダ（２H ）内における中温空間（１４H ）と、低温シリンダ（２C ）の中 温空間（１４C ）とは中温部接続管（１６）により接続され、これら高温、低温 及び中温空間（１３），（１４H ），（１４C ），（１５）にはヘリウム等の作 動ガスが充填されている。

【００３２】 上記高温シリンダ（２H ）の中温空間（１４H ）は高温空間（１３）に、シリ ンダ（２H ）周囲に位置する円環状の高温連通路（１７）により、また低温シリ ンダ（２C ）の中温空間（１４C ）は低温空間（１５）に、シリンダ（２C ）周 囲に円環状に配置した低温連通路（１８）によりそれぞれ連通されている。高温 連通路（１７）には、蓄冷式熱交換器からなる高温再生器（１９）と、該再生器 （１９）の高温空間（１３）側に位置する高温部熱交換器としてのヒータ（２０ ）と、上記再生器（１９）の中温空間（１４H ）側に位置し、伝熱管（２１ａ） を有するシェルアンドチューブ式の中温部高温側熱交換器（２１）とが配設され ている。

【００３３】 一方、低温連通路（１８）には蓄冷式熱交換器からなる低温再生器（２２）と 、該再生器（２２）の低温空間（１５）側に位置し、伝熱管（２３ａ）を有する 低温部熱交換器としてのシェルアンドチューブ式のクーラ（２３）と、上記再生 器（２２）の中温空間（１４C ）側に位置し、伝熱管（２４ａ）を有するシェル アンドチューブ式の中温部低温側熱交換器（２４）とが配設され、上記中温部高 温側及び低温側熱交換器（２１），（２４）の伝熱管（２１ａ），（２４ａ）同 士は直列に接続されている。上記高温空間（１３）内ないしヒータ（２０）内の 作動ガスを加熱する加熱手段としてのバーナ（２５）が設けられている。

【００３４】 さらに、本考案の特徴は、各シリンダ（２H ），（２C ）とその内部のディス プレーサ（５），（６）との間のシール構造にある。すなわち、図１に拡大詳示 するように、各ディスプレーサ（５），（６）は密閉円筒状のディスプレーサ本 体（３１）と、そのクランクケース（４）側の底壁に複数の締結ボルト（３３） ，（３３），…により一体に取り付けられた有底円筒状のロッド連結部（３２） とからなり、このロッド連結部（３２）はその開口端が本体（３１）底面に気密 状に取り付けられて閉塞されている。ロッド連結部（３２）の内底面中心には本 体（３１）底壁の中心孔（３１ａ）に嵌挿されるボス部（３２ａ）が突設され、 このボス部（３２ａ）にロッド（１０），（１２）の端部が挿通されてその先端 でナット（３４）により抜止めされている。そして、上記ディスプレーサ本体（ ３１）の底壁には本体（３１）内とロッド連結部（３２）内とを連通する開口（ ３５）が形成されており、この構造によりディスプレーサ（５），（６）は空洞 状に設けられていて、その内部に中間圧室（３６）が形成されている。

【００３５】 各ディスプレーサ（５），（６）におけるロッド連結部（３２）の外周面には シリンダ（２H ），（２C ）内周面に摺接するＰＴＦＥ系材料からなる２つのリ ング状ディスプレーサシール（３７），（３７）がシリンダ（２H ），（２C ） の中心線方向に所定の間隔をあけて取り付けられている。そして、この両シール （３７），（３７）間のロッド連結部（３２）外壁にはディスプレーサ（５）， （６）内の中間圧室（３６）と外側の空隙とを連通する複数の中間圧導入孔（３ ８），（３８），…が開口されている。

【００３６】 次に、上記実施例の作用について説明する。ヒートポンプ装置（１）において は、クランク軸（８）は起動用モータで起動されて回転し、この回転により高温 及び低温ディスプレーサ（５），（６）がそれぞれ高温及び低温シリンダ（２H ），（２C ）内で９０°の位相差をもって往復動する。

【００３７】 すなわち、まず、低温側は図７に示す行程１′→２′の等容冷却行程であると き、低温ディスプレーサ（６）がクランクケース（４）側に移動し、中温空間（ １４H ），（１４C ）の作動ガスが低温空間（１５）に移り、作動ガスの温度が （ＴM ）から（ＴC ）に下がる。その結果、圧力が低下する。一方、このとき、 高温側は行程１→２の等温膨張行程であり、高温ディスプレーサ（５）はクラン クケース（４）側の下降端位置にあり、圧力が低下するので作動ガスが膨張する が、そのとき、温度（ＴM ）を保つようにヒータ（２０）から吸熱が生じる。

【００３８】 次いで、高温側は行程２→３の等容冷却行程に移り、高温ディスプレーサ（５ ）が上昇して高温空間（１３）内の作動ガスが中温空間（１４H ），（１４C ） へ移り、作動ガス温度が（ＴH ）から（ＴM ）に下がり、その結果、圧力が低下 する。一方、低温側は行程２′→３′の等温膨張行程となり、圧力が低下するた めに作動ガスが膨張するが、温度（ＴC ）を保つようにクーラ（２３）から吸熱 が生じる。

【００３９】 この後、低温側は行程３′→４′の等容加熱行程に移行する。この行程では、 低温ディスプレーサ（６）がクランクケース（４）と離れる方向に移動し、低温 空間（１５）内の作動ガスが中温空間（１４H ），（１４C ）に移り、作動ガス 温度が（ＴC ）から（ＴM ）に上昇する。その結果、圧力が上昇する。また、高 温側は行程３→４の等温圧縮行程になり、高温側中温空間（１４H ）では圧力が 上昇するために作動ガスが圧縮されるが、温度（ＴM ）を保つために中温部高温 側熱交換器（２１）から放熱が生じる。

【００４０】 最後に、高温側は行程４→１の等容加熱行程となり、高温ディスプレーサ（５ ）が下降して中温空間（１４H ），（１４C ）の作動ガスが高温空間（１３）に 移動し、作動ガス温度が（ＴM ）から（ＴH ）に上がって圧力が上昇する。一方 、低温側は行程４′→１′の等温圧縮行程になり、低温側中温空間（１４C ）で は、圧力が上昇するので作動ガスが圧縮されるが、温度（ＴM ）を保つために中 温部低温側熱交換器（２４）から放熱が生じる。

【００４１】 このようなヒートポンプ装置（１）の作動に伴い、上記高温側の等温圧縮行程 （図７の行程３→４）及び低温側の等温圧縮行程（同行程４′→１′）での中温 部熱交換器（２１），（２４）からの放熱により伝熱管内（２１ａ），（２４ａ ）の冷却水が昇温し、かつ低温側の等温膨張行程（同行程２′→３′）でのクー ラ（２３）からの吸熱により冷却水が冷却される。冷房時には、第１及び第２四 方弁（４５），（４６）が実線にて示すように切り換えられるので、上記中温部 熱交換器（２１），（２４）で昇温した冷却水は、室外熱交換器（４２）で放熱 して冷却された後、再度熱交換器（２１），（２４）に戻るサイクルを繰り返す 一方、クーラ（２３）で冷却された冷却水は、室内熱交換器（４８）で吸熱して 昇温した後、再びクーラ（２３）に戻るサイクルを繰り返す。

【００４２】 これに対し、暖房時には、両四方弁（４５），（４６）が破線にて示すように 切り換えられ、上記熱交換器（２１），（２４）で昇温した冷却水は、室内熱交 換器（４８）で放熱して冷却された後、再度熱交換器（２１），（２４）に戻る サイクルを繰り返す一方、クーラ（２３）で冷却された冷却水は、室外熱交換器 （４２）で吸熱して昇温した後、再びクーラ（２３）に戻るサイクルを繰り返す 。

【００４３】 この場合、ヒートポンプ装置（１）の組付時に、高温、中温及び低温空間（１ ３），（１４H ），（１４C ），（１５）、並びに各連通路（１７），（１８） やクランクケース（４）内、ディスプレーサ（５），（６）内を真空にした後、 所定圧（１００気圧程度）の作動ガスを封入すると、各ディスプレーサ（５）， （６）内の中間圧室（３６）にも作動ガスが徐々に浸入し、定常状態では全ての 空間で均等な圧力（中間圧）となり、中間圧室（３６）内の圧力も常に略中間圧 に保持される。そして、各ディスプレーサ（５），（６）の外周にはシリンダ（ ２H ），（２C ）内周面に摺接する２つのディスプレーサシール（３７），（３ ７）がシリンダ（２H ），（２C ）の中心線方向に間隔をあけて取り付けられ、 両シール（３７），（３７）間のディスプレーサ（５），（６）壁部にはディス プレーサ（５），（６）内外を連通する中間圧導入孔（３８），（３８），…が 開口されているので、両シール（３７），（３７）間でシリンダ（２H ），（２ C ）内周面とディスプレーサ（５），（６）外周面とで囲まれる間隙空間はディ スプレーサ（５），（６）内の中間圧室（３６）と連通して、ディスプレーサ（ ５），（６）の両側空間での圧力の中間圧に保たれる。

【００４４】 このため、ヒートポンプ装置（１）の運転に伴い、再生器（１９），（２２） や熱交換器（２１），（２４）、クーラ（２３）での圧力損失によりディスプレ ーサ（５），（６）両側の空間で圧力差がついても、各シール（３７）両側間で の圧力勾配はそれぞれ小さくなり、よってディスプレーサシール（３７）からの ガス漏れを低減することができる。

【００４５】 例えば図５はディスプレーサシール（３７）の本数とその両側の差圧を変えた ときのガス洩れ量との関係を示しており、図４（ａ）に示す如くシール（３７） が２本であり、その両側のガス圧がそれぞれＰ，Ｐ＋ΔＰで差圧ΔＰがある従来 例では、ガスの洩れ量はｍであるのに対し、本考案の実施例では、図４（ｂ）に 示すように中間圧がＰ＋（ΔＰ／２）で、この中間圧により各シール（３７）両 側間の差圧がΔＰ／２になるので、両シール（３７），（３７）の各々について ガス洩れ量がＭ（＜ｍ）に下がり、ｍ−Ｍだけガス洩れ量を低減することができ る。

【００４６】 また、そのとき、ディスプレーサシール（３７）の数は２本であるので、シー ル（３７）による摩擦損失はさほど増大せず、そのことに起因するヒートポンプ 装置（１）の性能低下を防ぐことができる。

【００４７】 （実施例２） 図６は実施例２を示し（尚、図２と同じ部分については同じ符号を付してその 詳細な説明は省略する）、直列ディスプレーサ型のヒートポンプ装置に適用した ものである。

【００４８】 この実施例では、上記高温及び低温ディスプレーサ（５），（６）は１つのシ リンダ（２）に嵌挿され、シリンダ（２）内は高温ディスプレーサ（５）の上方 に位置する高温空間（１３）と、低温ディスプレーサ（６）の下方に位置する低 温空間（１５）と、両ディスプレーサ（５），（６）間に位置する中温空間（１ ４）とに区画されている。

【００４９】 クランク軸（８）はクランクケース（４）内に位置する１対の低温クランク部 （８ｃ），（８ｃ）と、該両低温クランク部（８ｃ），（８ｃ）間に位置する高 温クランク部（８ｂ）とを有し、この低温及び高温の両クランク部（８ｂ），（ ８ｃ）は所定の位相差（９０°）でずれている。

【００５０】 クランク軸（８）と低温ディスプレーサ（６）とを連結する低温ロッド（１２ ′）は、上側の中空部（１２ａ′）と、その下端から分岐して左右方向に水平に 延びる連結部（１２ｂ′）とからなり、連結部（１２ｂ′）の両端はそれぞれリ ンク（１１），（１１）を介してクランク軸（８）の低温クランク部（８ｃ）， （８ｃ）に連結されている。

【００５１】 一方、高温ロッド（１０）は上側の大径部（１０ａ）とその下側に連続する小 径部（１０ｂ）とからなり、大径部（１０ａ）は低温ディスプレーサ（６）の上 面から下端近くまで凹陥形成したシリンダ部（６ａ）にシールされて摺動可能に 嵌挿されている。ロッド（１０）の小径部（１０ｂ）は上記シリンダ部（６ａ） の底壁中心部に形成した貫通孔（６ｂ）及び上記低温ロッド（１２′）の中空部 （１２ａ′）に摺動可能に挿通され、かつ上記中空部（１２ａ′）内に位置する 部分にてシールされている。この小径部（１０ｂ）の下端部は上記低温ロッド（ １２′）の連結部（１２ｂ′）中央を貫通し、その下端はリンク（９）を介して クランク軸（８）の高温クランク部（８ｂ）に連結されており、以上の連結構造 により、両ディスプレーサ（５），（６）は例えば９０°の位相差で往復動する ようになっている。

【００５２】 したがって、この実施例においても、上記実施例と同様の作用効果を奏するこ とができる。

【００５３】 尚、ディスプレーサシール（３７）の数は３本以上でもよい。また、上記各実 施例では、クランク機構による駆動機構を示したが、同様の高低温ロッド構造と 他の駆動機構（例えばリンク機構等）とを組み合わせることも可能である。

【００５４】 また、上記実施例は、本考案を空気調和機に適用した場合であるが、本考案は 他の冷凍装置に対しても適用できるのは勿論である。

【００５５】

【考案の効果】

以上説明したように、請求項１又は２の考案によると、ヒートポンプ装置にお ける各ディスプレーサを内部に中間圧室を有する空洞状とし、各ディスプレーサ の外周にシリンダ内周面に摺接する少なくとも２つのシール部材をシリンダの中 心線方向に間隔をあけて取り付け、１対のシール部材間のディスプレーサ壁部に ディスプレーサ内外を連通する孔を開口させたことにより、両シール部材間でシ リンダ内周面とディスプレーサ外周面とで囲まれる間隙空間を、ディスプレーサ 内の中間圧室と連通させてディスプレーサ両側の空間での圧力の中間圧とするこ とができ、各シール部材両側間の圧力勾配を小さくして、ガス漏れを低減するこ とができるとともに、シール部材による摩擦損失の増大を抑えてヒートポンプ装 置の性能低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１に係るヒートポンプ装置の要
部構造を示す拡大断面図である。

【図２】ヒートポンプ装置の正面断面図である。

【図３】空気調和機の全体構成図である。

【図４】ディスプレーサシール両側のガス圧の関係を模
式的に示す説明図である。

【図５】ディスプレーサシールの本数とその両側の差圧
を変えたときのガス洩れ量との関係を示す特性図であ
る。

【図６】実施例２を示す図２相当図である。

【図７】ヒートポンプサイクルのＴ−Ｓ線図である。

【図８】従来のヒートポンプ装置を示す図２相当図であ
る。

【符号の説明】

（１）…ヒートポンプ装置 （２H ），（２C ），（２）…シリンダ （５）…高温ディスプレーサ （６）…低温ディスプレーサ （７）…連結機構（連結手段） （８）…クランク軸 （１３）…高温空間 （１４H ），（１４C ），（１４）…中温空間 （１５）…低温空間 （１７）…高温連通路 （１８）…低温連通路 （１９）…高温再生器 （２０）…ヒータ（高温部熱交換器） （２１）…中温部高温側熱交換器 （２２）…低温再生器 （２３）…クーラ（低温部熱交換器） （２４）…中温部低温側熱交換器 （２５）…バーナ（加熱手段） （３６）…中間圧室 （３７）…ディスプレーサシール（シール部材） （３８）…中間圧導入孔

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部で互いに所定角度で交差する略密閉
   状の高温及び低温シリンダ（２H ），（２C ）内にそれ
   ぞれ高温及び低温ディスプレーサ（５），（６）が往復
   動可能に嵌挿され、上記両ディスプレーサ（５），
   （６）は所定の位相差で往復動するように連結手段
   （７）により連結され、高温シリンダ（２H ）内には、
   上記高温ディスプレーサ（５）により高温空間（１３）
   と高温側中温空間（１４H ）とが区画形成され、低温シ
   リンダ（２C ）には、上記低温ディスプレーサ（６）に
   より低温空間（１５）と低温側中温空間（１４C ）とが
   区画形成され、上記高温、低温及び中温空間（１３），
   （１４H ），（１４C ），（１５）には作動ガスが充填
   され、上記中温空間（１４H ），（１４C ）は高温及び
   低温空間（１３），（１５）に対しそれぞれ高温連通路
   （１７）及び低温連通路（１８）により連通され、上記
   高温連通路（１７）には高温再生器（１９）と、該再生
   器（１９）の高温空間（１３）側に位置する高温部熱交
   換器（２０）と、上記再生器（１９）の中温空間（１４
   H ）側に位置する中温部高温側熱交換器（２１）とが配
   設され、上記低温連通路（１８）には低温再生器（２
   ２）と、該再生器（２２）の低温空間（１５）側に位置
   する低温部熱交換器（２３）と、上記再生器（２２）の
   中温空間（１４C ）側に位置する中温部低温側熱交換器
   （２４）とが配設され、上記高温空間（１３）内ないし
   高温部熱交換器（２０）内の作動ガスを加熱する加熱手
   段（２５）を備えたヒートポンプ装置において、上記各
   ディスプレーサ（５），（６）の内部に中間圧室（３
   ６）が設けられ、各ディスプレーサ（５），（６）の外
   周にはそれぞれシリンダ（２H ），（２C ）内周面に摺
   接する少なくとも２つのシール部材（３７），（３７）
   がシリンダ（２H ），（２C ）の中心線方向に間隔をあ
   けて取り付けられ、１対のシール部材（３７），（３
   ７）間のディスプレーサ（５），（６）壁部にはディス
   プレーサ（５），（６）内外を連通する孔（３８）が開
   口されていることを特徴とするヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】 略密閉状のシリンダ（２）内に高温及び
   低温ディスプレーサ（５），（６）がそれぞれ往復動可
   能に直列に嵌挿され、上記両ディスプレーサ（５），
   （６）は所定の位相差で往復動するように連結手段
   （７）により連結され、シリンダ（２）内には、上記高
   温及び低温ディスプレーサ（５），（６）により、高温
   ディスプレーサ（５）側に位置する高温空間（１３）
   と、低温ディスプレーサ（６）側に位置する低温空間
   （１５）と、両ディスプレーサ（５），（６）間に位置
   する中温空間（１４）とが区画形成され、上記高温、低
   温及び中温空間（１３）〜（１５）には作動ガスが充填
   され、上記中温空間（１４）は高温及び低温空間（１
   ３），（１５）に対しそれぞれ高温及び低温連通路（１
   ７），（１８）により連通され、上記高温連通路（１
   ７）には高温再生器（１９）と、該再生器（１９）の高
   温空間（１３）側に位置する高温部熱交換器（２０）
   と、上記再生器（１９）の中温空間（１４）側に位置す
   る中温部高温側熱交換器（２１）とが配設され、上記低
   温連通路（１８）には低温再生器（２２）と、該再生器
   （２２）の低温空間（１５）側に位置する低温部熱交換
   器（２３）と、上記再生器（２２）の中温空間（１４）
   側に位置する中温部低温側熱交換器（２４）とが配設さ
   れ、上記高温空間（１３）内ないし高温部熱交換器（２
   ０）内の作動ガスを加熱する加熱手段（２５）を備えた
   ヒートポンプ装置であって、上記各ディスプレーサ
   （５），（６）の内部に中間圧室（３６）が設けられ、
   各ディスプレーサ（５），（６）の外周にはそれぞれシ
   リンダ（２）内周面に摺接する少なくとも２つのシール
   部材（３７），（３７）がシリンダ（２）の中心線方向
   に間隔をあけて取り付けられ、１対のシール部材（３
   ７），（３７）間のディスプレーサ（５），（６）壁部
   にはディスプレーサ（５），（６）内外を連通する孔
   （３８）が開口されていることを特徴とするヒートポン
   プ装置。