JPH04198671A - ヴィルマイヤヒートポンプ - Google Patents
ヴィルマイヤヒートポンプInfo
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- JPH04198671A JPH04198671A JP33541790A JP33541790A JPH04198671A JP H04198671 A JPH04198671 A JP H04198671A JP 33541790 A JP33541790 A JP 33541790A JP 33541790 A JP33541790 A JP 33541790A JP H04198671 A JPH04198671 A JP H04198671A
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
- F02G1/0445—Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2250/00—Special cycles or special engines
- F02G2250/18—Vuilleumier cycles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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。
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］
この発明はヴイルマイヤヒートボンブに関し、特にその
冷暖房能力の制御能力の向上に関するものである。
冷暖房能力の制御能力の向上に関するものである。
［従来の技術］
第６図は、例えば文献（Ｈ，Ｃａｒｌｓｅｎ ａｎｄ
Ｎ、Ｅ、Ａｎｄｅｒｓｅｎ著 、−Ｓｉｍｕｌａｔｉｏ
ｎ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎｏｆ
Ｖｕｉｌｌｅｕｍｉｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅｓ −
、ＡＳＭＥ Ｗｉｎｔｅｒ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅ
ｔｉｎｇ 、 Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｈｅａｔ
Ｐｕｍｐｓ 、第３９頁〜第４６頁、 １９８９年）に
記載された従来のヴイルマイヤヒートボンブを示す断面
構成図である０図において、（１１は高温側シリンダ、
（２）は高温側シリンダ＋１１の内部を往復する高温側
ディスプレーサ、（３）はこの高温側ディスプレーサ（
２）に連結された高温側ディスプレーサロッド、（４）
は高温側ディスプレーサロッド（３）に連結された高温
側ディスプレーサコンロッド、（５）は高温側ディスプ
レーサコンロッド（４）に連結されたクランクアーム、
（６）はクランク軸、（７）は高温側シリンダｉｌｌ
と約９０°の角度をなす低温側シリンダ、（８）は低温
側シリンダ（７）の内部を往復する低温側′ディスプレ
ーサ、（９）は低温側ディスプレーサ（８）に連結され
た低温側ディスプレーサロッド、（１０）は低温側ディ
スプレーサロッド（９）とクランクアーム（５）に連結
された低温側ディスプレーサコンロッドである。また、
（１１）は高温側シリンダｆｉ＋ と高温側ディスプレ
ーサ（２）の上部で囲まれた高温空間、（Ｉ２）は高温
側シリンダ（１）と高温側ディスプレーサ（２）の下部
で囲まれた高温側中温空間、（１３）は高温空間（１１
）に連結されたヒータ、（１４）はヒータ（１３）に連
結された高温側再生器、（Ｉ５）は高温側再生器（１４
）と高温側中温空間（Ｉ２）を連結する高温側中温部熱
交換器、（１６）は低温側シリンダ（７）と低温側ディ
スプレーサ（８）の上部で囲まれた低温空間、（１７）
は低温側シリンダ（７）と低温側ディスプレーサ（８）
の下部で囲まれた低温側中温空間、 ＋１８］は低温空
間（１６）に連結された低温部熱交換器、（１９）は低
温部熱交換器（１８）に連結された低温側再生器、（２
０）は低温側再生器（１９）と低温側中温空間（Ｉ７）
を連結する低温側中温部熱交換器、（２１）は高温側中
温空間（１２）と低温側中温空間（１７）を連通ずる連
結管、（２２）はヒータ（１３）を加熱するバーナ、（
２３）は高温側中温部熱交換器（Ｉ５）と低温側中温部
熱交換器（２０）で熱交換された熱を外部へ放熱する熱
交換器、（２４）は低温部熱交換器（１８）で吸収され
る熱を外部から吸収する熱交換器である。ディスプレー
サロッド＋３１ 、 ＋９） 、ディスプレーサコン
ロッド（４） 、 ＋１０１、クランクアーム（５）
、クランク軸（６）でクランク機構部を構成している。
Ｎ、Ｅ、Ａｎｄｅｒｓｅｎ著 、−Ｓｉｍｕｌａｔｉｏ
ｎ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎｏｆ
Ｖｕｉｌｌｅｕｍｉｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅｓ −
、ＡＳＭＥ Ｗｉｎｔｅｒ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅ
ｔｉｎｇ 、 Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｈｅａｔ
Ｐｕｍｐｓ 、第３９頁〜第４６頁、 １９８９年）に
記載された従来のヴイルマイヤヒートボンブを示す断面
構成図である０図において、（１１は高温側シリンダ、
（２）は高温側シリンダ＋１１の内部を往復する高温側
ディスプレーサ、（３）はこの高温側ディスプレーサ（
２）に連結された高温側ディスプレーサロッド、（４）
は高温側ディスプレーサロッド（３）に連結された高温
側ディスプレーサコンロッド、（５）は高温側ディスプ
レーサコンロッド（４）に連結されたクランクアーム、
（６）はクランク軸、（７）は高温側シリンダｉｌｌ
と約９０°の角度をなす低温側シリンダ、（８）は低温
側シリンダ（７）の内部を往復する低温側′ディスプレ
ーサ、（９）は低温側ディスプレーサ（８）に連結され
た低温側ディスプレーサロッド、（１０）は低温側ディ
スプレーサロッド（９）とクランクアーム（５）に連結
された低温側ディスプレーサコンロッドである。また、
（１１）は高温側シリンダｆｉ＋ と高温側ディスプレ
ーサ（２）の上部で囲まれた高温空間、（Ｉ２）は高温
側シリンダ（１）と高温側ディスプレーサ（２）の下部
で囲まれた高温側中温空間、（１３）は高温空間（１１
）に連結されたヒータ、（１４）はヒータ（１３）に連
結された高温側再生器、（Ｉ５）は高温側再生器（１４
）と高温側中温空間（Ｉ２）を連結する高温側中温部熱
交換器、（１６）は低温側シリンダ（７）と低温側ディ
スプレーサ（８）の上部で囲まれた低温空間、（１７）
は低温側シリンダ（７）と低温側ディスプレーサ（８）
の下部で囲まれた低温側中温空間、 ＋１８］は低温空
間（１６）に連結された低温部熱交換器、（１９）は低
温部熱交換器（１８）に連結された低温側再生器、（２
０）は低温側再生器（１９）と低温側中温空間（Ｉ７）
を連結する低温側中温部熱交換器、（２１）は高温側中
温空間（１２）と低温側中温空間（１７）を連通ずる連
結管、（２２）はヒータ（１３）を加熱するバーナ、（
２３）は高温側中温部熱交換器（Ｉ５）と低温側中温部
熱交換器（２０）で熱交換された熱を外部へ放熱する熱
交換器、（２４）は低温部熱交換器（１８）で吸収され
る熱を外部から吸収する熱交換器である。ディスプレー
サロッド＋３１ 、 ＋９） 、ディスプレーサコン
ロッド（４） 、 ＋１０１、クランクアーム（５）
、クランク軸（６）でクランク機構部を構成している。
次に動作について説明する。ヒータ（Ｉ３）はバーナ（
２２）によって、通常４００℃〜８００℃に加熱され、
高温側中温部熱交換器（１５）は室温付近まで冷却され
る。クランク軸（６）が時計方向、即ち矢印六方向に回
転する時、高温側ディスプレーサ（２）は高温側シリン
ダ（１）の内部で往復運動する。
２２）によって、通常４００℃〜８００℃に加熱され、
高温側中温部熱交換器（１５）は室温付近まで冷却され
る。クランク軸（６）が時計方向、即ち矢印六方向に回
転する時、高温側ディスプレーサ（２）は高温側シリン
ダ（１）の内部で往復運動する。
作動ガス（例えば、ヘリウムガス）は高温空間（１１）
と高温部中温空間（１２）の間をヒータ（１３）、高温
側再生器（１４）、高温側中温部熱交換器（１５）を通
って交番する。この時、高温の作動ガスと低温の作動ガ
スの割合が変化することによって、動作空間内にガスの
圧力変動が発生する。第７図（ａｌは高温側ディスプレ
ーサ（２）の下死点を基準とした時の１サイクルの圧力
変動を示したものであり、横軸にクランク角度、縦軸に
圧力を示している。この圧力変動は連結管（２１）を通
して、低温側シリンダ（７）内の作動ガスに伝えられる
。低温側シリンダ（７）は高温側シリンダ（１）に対し
約９０°の角度をなしているので、低温側ディスプレー
サ（８）は高温側ディスプレーサ（２）に対し約９０°
遅れて低温側シリンダ（７）内を往復運動する。この時
高温空間（１１１、高温側中温空間［＋２） 、低温側
中温空間＋１７１ 、低温空間（１６）の各空間で描か
れるＰ−Ｖ線図を第７図（ｂ）〜ｆｅ）に示す、低温空
間（＋６）では吸熱仕事、低温側中温空間（１７）と高
温側中温空間（１２）では発熱仕事が発生する。低温空
間（１６）で発生した吸熱仕事は冷熱として低温部熱交
換器（１８）で熱交換され、熱交換器（２４）から冷熱
として取り出されて冷房に利用される。低温部中温空間
（１７）と高温部中温空間（１２）で発生した発熱仕事
は温熱として低温側中温部熱交換器（２０）と高温側中
温部熱交換器（Ｉ５）で熱交換され、熱交換器（２３）
から温熱として取り出されて暖房に利用される。
と高温部中温空間（１２）の間をヒータ（１３）、高温
側再生器（１４）、高温側中温部熱交換器（１５）を通
って交番する。この時、高温の作動ガスと低温の作動ガ
スの割合が変化することによって、動作空間内にガスの
圧力変動が発生する。第７図（ａｌは高温側ディスプレ
ーサ（２）の下死点を基準とした時の１サイクルの圧力
変動を示したものであり、横軸にクランク角度、縦軸に
圧力を示している。この圧力変動は連結管（２１）を通
して、低温側シリンダ（７）内の作動ガスに伝えられる
。低温側シリンダ（７）は高温側シリンダ（１）に対し
約９０°の角度をなしているので、低温側ディスプレー
サ（８）は高温側ディスプレーサ（２）に対し約９０°
遅れて低温側シリンダ（７）内を往復運動する。この時
高温空間（１１１、高温側中温空間［＋２） 、低温側
中温空間＋１７１ 、低温空間（１６）の各空間で描か
れるＰ−Ｖ線図を第７図（ｂ）〜ｆｅ）に示す、低温空
間（＋６）では吸熱仕事、低温側中温空間（１７）と高
温側中温空間（１２）では発熱仕事が発生する。低温空
間（１６）で発生した吸熱仕事は冷熱として低温部熱交
換器（１８）で熱交換され、熱交換器（２４）から冷熱
として取り出されて冷房に利用される。低温部中温空間
（１７）と高温部中温空間（１２）で発生した発熱仕事
は温熱として低温側中温部熱交換器（２０）と高温側中
温部熱交換器（Ｉ５）で熱交換され、熱交換器（２３）
から温熱として取り出されて暖房に利用される。
高温側ディスプレーサロッド（３）と低温側ディスプレ
ーサロッド（９）は高温側ディスプレーサ（２）と低温
側ディスプレーサ（８） と同様に約９０°の位相差で
運動するために動作空間の容積が変化して、内部で発生
している圧力変動によって外部に仕事を発生する。従っ
て、この仕事が各軸受摺動部やディスプレーサ摺動部の
摩擦と釣り合う運転周波数でヴイルマイヤヒートボンブ
は自立運転する。
ーサロッド（９）は高温側ディスプレーサ（２）と低温
側ディスプレーサ（８） と同様に約９０°の位相差で
運動するために動作空間の容積が変化して、内部で発生
している圧力変動によって外部に仕事を発生する。従っ
て、この仕事が各軸受摺動部やディスプレーサ摺動部の
摩擦と釣り合う運転周波数でヴイルマイヤヒートボンブ
は自立運転する。
［発明が解決しようとする課題］
従来のヴイルマイヤヒートポンプは以上のように構成さ
れているので、冷暖房能力を変える時、ヒータの加熱温
度を変えることによって発生する外部仕事を調整し、冷
暖房能力を制御していた。
れているので、冷暖房能力を変える時、ヒータの加熱温
度を変えることによって発生する外部仕事を調整し、冷
暖房能力を制御していた。
第８図に冷房時の冷房能力と冷房ＣＯＰのヒータ温度依
存を示す。図において、横軸はヒータ温度（’Ｃ）、縦
軸は下部に冷房能力（ｋＷ）、中部に自立運転周波数（
ｒｐｍ）、上部に冷房Ｃ０Ｐ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を示している。
存を示す。図において、横軸はヒータ温度（’Ｃ）、縦
軸は下部に冷房能力（ｋＷ）、中部に自立運転周波数（
ｒｐｍ）、上部に冷房Ｃ０Ｐ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を示している。
ヒータ温度が６５０℃の時、冷房能力は７ｋＷ、冷房Ｃ
ＯＰは０．９５であり、ヒータ温度を３５０℃に低下さ
せることによって、冷房能力は３ｋＷになる。このよう
にして冷房能力を低下させると、冷房ＣＯＰは０．７０
まで大幅に低下する。
ＯＰは０．９５であり、ヒータ温度を３５０℃に低下さ
せることによって、冷房能力は３ｋＷになる。このよう
にして冷房能力を低下させると、冷房ＣＯＰは０．７０
まで大幅に低下する。
また、暖房時にも全く同様に、暖房出力の小さい時、ヒ
ータの温度を低くするため、暖房ＣＯＰは大幅に低下す
る。このように５従来のヴイルマイヤヒートボンブでは
冷暖房圧力の小さい時、ヒータの温度を低くするため、
冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰが大幅に低下するという問題点
があった。
ータの温度を低くするため、暖房ＣＯＰは大幅に低下す
る。このように５従来のヴイルマイヤヒートボンブでは
冷暖房圧力の小さい時、ヒータの温度を低くするため、
冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰが大幅に低下するという問題点
があった。
この発明は上記のような従来の問題点を解消するために
なされたもので、ヒータ加熱温度をほぼ一定に保ったま
ま運転周波数を変えることを可能とし、これによって大
幅な効率の低下を招くことなく、冷暖房能力を制御する
ことのできるヴイルマイヤヒートボンブを得ることを目
的とするものである。
なされたもので、ヒータ加熱温度をほぼ一定に保ったま
ま運転周波数を変えることを可能とし、これによって大
幅な効率の低下を招くことなく、冷暖房能力を制御する
ことのできるヴイルマイヤヒートボンブを得ることを目
的とするものである。
［課題を解決するための手段］
この発明に係るヴイルマイヤヒートボンブは、高温側シ
リンダ、高温側ディスプレーサ、高温側ディスプレーサ
ロッド、高温側ディスプレーサコンロッド、高温側ディ
スプレーサコンロッドに連結するクランクアーム、クラ
ンク軸、低温側シリンダ、低温側ディスプレーサ、低温
側ディスプレーサロッド、低温側ディスプレーサコンロ
ッド、高温側シリンダと高温側ディスプレーサの上部で
囲まれた高温空間、高温側シリンダと高温側ディスプレ
ーサの下部で囲まれた高温側中温空間、高温空間に連結
されたヒータ、高温側再生器、高温側再生器と高温側中
温空間を連結する高温側中温部熱交換器、低温側シリン
ダと低温側ディスプレーサの上部で囲まれた低温空間、
低温側シリンダと低温側ディスプレーサの下部で囲まれ
た低温側中温空間、低温空間に連結する低温部熱交換器
、低温部熱交換器に連結する低温側再生器、低温側再生
器と低温側中温空間を連結する低温側中温部熱交換器、
高温側中温空間と低温側中温空間とを連通ずる連結管、
ヒータを加熱するバーナ、高温側中温部熱交換器と低温
側中温部熱交換器で熱交換された熱を外部へ放熱する熱
交換器、低温部熱交換器で吸収される熱を外部から吸収
する熱交換器、及びディスプレーサロッドと、ディスプ
レーサコンロッドと、クランクアームと、クランク軸と
で構成されるクランク機構部に可変制御し得る制動力を
加える制動装置を備えたものである。
リンダ、高温側ディスプレーサ、高温側ディスプレーサ
ロッド、高温側ディスプレーサコンロッド、高温側ディ
スプレーサコンロッドに連結するクランクアーム、クラ
ンク軸、低温側シリンダ、低温側ディスプレーサ、低温
側ディスプレーサロッド、低温側ディスプレーサコンロ
ッド、高温側シリンダと高温側ディスプレーサの上部で
囲まれた高温空間、高温側シリンダと高温側ディスプレ
ーサの下部で囲まれた高温側中温空間、高温空間に連結
されたヒータ、高温側再生器、高温側再生器と高温側中
温空間を連結する高温側中温部熱交換器、低温側シリン
ダと低温側ディスプレーサの上部で囲まれた低温空間、
低温側シリンダと低温側ディスプレーサの下部で囲まれ
た低温側中温空間、低温空間に連結する低温部熱交換器
、低温部熱交換器に連結する低温側再生器、低温側再生
器と低温側中温空間を連結する低温側中温部熱交換器、
高温側中温空間と低温側中温空間とを連通ずる連結管、
ヒータを加熱するバーナ、高温側中温部熱交換器と低温
側中温部熱交換器で熱交換された熱を外部へ放熱する熱
交換器、低温部熱交換器で吸収される熱を外部から吸収
する熱交換器、及びディスプレーサロッドと、ディスプ
レーサコンロッドと、クランクアームと、クランク軸と
で構成されるクランク機構部に可変制御し得る制動力を
加える制動装置を備えたものである。
［作用］
この発明における制動装置は、ヴイルマイヤヒートボン
ブでは、ヒータの温度は高い温度（第８図では６５０℃
）に保ったまま、高温側ディスプレーサロッドと低温側
ディスプレーサロッドに発生するクランク機構駆動力に
対する制動力を可変制御し得るので、クランク機構部と
ディスプレーサ部における摺動摩擦全損失と釣り合う任
意の運転周波数で運転可能になる。このため、大幅な効
率の低下のない冷暖房能力制御が可能となる。
ブでは、ヒータの温度は高い温度（第８図では６５０℃
）に保ったまま、高温側ディスプレーサロッドと低温側
ディスプレーサロッドに発生するクランク機構駆動力に
対する制動力を可変制御し得るので、クランク機構部と
ディスプレーサ部における摺動摩擦全損失と釣り合う任
意の運転周波数で運転可能になる。このため、大幅な効
率の低下のない冷暖房能力制御が可能となる。
［実施例］
以下、この発明の一実施例によるヴイルマイヤヒートポ
ンプを図について説明する。第１図において、第６図の
各部と同一符号は同一、又は相当部分である。さらに、
（２５）は制動装置で例えばブレーキ、（２５ａ）はク
ランク軸（６）に固定されクランク軸と共に回転するブ
レーキトラム、＋２５ｂ）はブレーキシュー、ｆ２５ｃ
）はブレーキシュー［２５ｂ）をブレーキトラム（２５
ａ）に押しつけるためのアクチュエータである。
ンプを図について説明する。第１図において、第６図の
各部と同一符号は同一、又は相当部分である。さらに、
（２５）は制動装置で例えばブレーキ、（２５ａ）はク
ランク軸（６）に固定されクランク軸と共に回転するブ
レーキトラム、＋２５ｂ）はブレーキシュー、ｆ２５ｃ
）はブレーキシュー［２５ｂ）をブレーキトラム（２５
ａ）に押しつけるためのアクチュエータである。
以下、この実施例の作用及び動作について説明する。ヴ
イルマイヤヒートボンブとしての動作は従来技術と同様
であるので、冷暖房能力の制御方法について説明する。
イルマイヤヒートボンブとしての動作は従来技術と同様
であるので、冷暖房能力の制御方法について説明する。
また、冷房時も暖房時も基本的には動作は同じなので５
ここでは冷房時について説明する。第２図はこの一実施
例に係るヴイルマイヤヒートボンブの冷暖房能力制御時
において、運転周波数（ｒｐｍ）に対する冷房能力（ｋ
Ｗ）、駆動動力（Ｗ）、冷房ＣＯＰの特性を説明する特
性図である０図において、ヒータ温度６５０℃で一定と
し、ブレーキを作動しない時、ヴイルマイヤヒートボン
ブは駆動動力と自立運転に必要とされる動力が釣り合う
運転周波数７００ｒｐｍで自立運転し、冷房能カフｋＷ
、冷房ＣＯＰは０．９５を発生する。ここで、クランク
軸（６）に固定されたブレーキドラムｆ２５ａ）にブレ
ーキシュー ＋２５ｂ）を押しつけ、摩擦によってヴイ
ルマイヤヒートボンブの自立運転のため発生した動力な
吸収し、吸収する動力を可変とする。このようにしてブ
レーキ（２５）を作動し、動力を約３５０Ｗ吸収し、運
転周波数を約３００ｒｐｍに落とすことで冷房能力を３
ｋＷにすることができる。この時、冷房ＣＯＰは０，８
５となり、従来のヴイルマイヤヒートポンプの場合の０
．７０と比へ、効率（冷房Ｃ０Ｐ）の低下は少ない、即
ち、ヒータの温度は高い温度（６５０℃）に保ったまま
、高温側ディスプレーサロッド（３）と低温側ディスプ
レーサロッド（９）に発生するクランク機構駆動力に対
する制動力を可変制御し得るので、クランク機構部とデ
ィスプレーサ部における摺動９擦全損失と釣り合う任意
の運転周波数で運転可能になる。このため、大幅な効率
の低下のない冷暖房能力制御が可能となる。
ここでは冷房時について説明する。第２図はこの一実施
例に係るヴイルマイヤヒートボンブの冷暖房能力制御時
において、運転周波数（ｒｐｍ）に対する冷房能力（ｋ
Ｗ）、駆動動力（Ｗ）、冷房ＣＯＰの特性を説明する特
性図である０図において、ヒータ温度６５０℃で一定と
し、ブレーキを作動しない時、ヴイルマイヤヒートボン
ブは駆動動力と自立運転に必要とされる動力が釣り合う
運転周波数７００ｒｐｍで自立運転し、冷房能カフｋＷ
、冷房ＣＯＰは０．９５を発生する。ここで、クランク
軸（６）に固定されたブレーキドラムｆ２５ａ）にブレ
ーキシュー ＋２５ｂ）を押しつけ、摩擦によってヴイ
ルマイヤヒートボンブの自立運転のため発生した動力な
吸収し、吸収する動力を可変とする。このようにしてブ
レーキ（２５）を作動し、動力を約３５０Ｗ吸収し、運
転周波数を約３００ｒｐｍに落とすことで冷房能力を３
ｋＷにすることができる。この時、冷房ＣＯＰは０，８
５となり、従来のヴイルマイヤヒートポンプの場合の０
．７０と比へ、効率（冷房Ｃ０Ｐ）の低下は少ない、即
ち、ヒータの温度は高い温度（６５０℃）に保ったまま
、高温側ディスプレーサロッド（３）と低温側ディスプ
レーサロッド（９）に発生するクランク機構駆動力に対
する制動力を可変制御し得るので、クランク機構部とデ
ィスプレーサ部における摺動９擦全損失と釣り合う任意
の運転周波数で運転可能になる。このため、大幅な効率
の低下のない冷暖房能力制御が可能となる。
なお、他の実施例として往復運動するディスプレーサロ
ッド［３） 、 ＋９１にブレーキシュー（２５ｂ）
を押しつけてもよく、同様の効果を奏する。第３図にそ
の実施例によるヴイルマイヤヒートポンプの断面構成図
を示す６図において、アクチュエータｆ２５ｃ）はブレ
ーキシュー（２５ｂ ）を低温側ディスプレーサロッド
（９）に押しつける働きをする。
ッド［３） 、 ＋９１にブレーキシュー（２５ｂ）
を押しつけてもよく、同様の効果を奏する。第３図にそ
の実施例によるヴイルマイヤヒートポンプの断面構成図
を示す６図において、アクチュエータｆ２５ｃ）はブレ
ーキシュー（２５ｂ ）を低温側ディスプレーサロッド
（９）に押しつける働きをする。
このように構成することにより、ブレーキ（２５）によ
って、発生した動力を吸収し、吸収する動力を可変とし
、運転周波数を変えることで、冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰ
の大幅な低下を招くことなく冷暖房能力を制御できる。
って、発生した動力を吸収し、吸収する動力を可変とし
、運転周波数を変えることで、冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰ
の大幅な低下を招くことなく冷暖房能力を制御できる。
また、上記実施例では、低温側ディスプレーサロッド（
９）を利用したものを示したが、高温側ディスプレーサ
ロッド（３）を利用してもよく、同様の効果を奏する。
９）を利用したものを示したが、高温側ディスプレーサ
ロッド（３）を利用してもよく、同様の効果を奏する。
また、上記実施例では、制動装置として、機械的な摩擦
力によって動力を吸収するものを示したが、発電機など
により電気的に動力を吸収してもよく、同様の効果を奏
する。第４図にその実施例によるヴイルマイヤヒートボ
ンブを示す。図において、（２６）は制動装置であり、
例えば発電機ブレーキ、（２６ａ）は発電機コイル、（
２６ｂ）はクランク軸（６）に固定された発電機マグネ
ット、（２６ｃ）は発電機負荷である。このように構成
することにより、発電機ブレーキ（２６）によって、発
生した動力を吸収し、吸収する動力を可変とし、運転周
波数を変えることで、冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰの大幅な
低下を招くことなく、冷暖房能力を制御できる。
力によって動力を吸収するものを示したが、発電機など
により電気的に動力を吸収してもよく、同様の効果を奏
する。第４図にその実施例によるヴイルマイヤヒートボ
ンブを示す。図において、（２６）は制動装置であり、
例えば発電機ブレーキ、（２６ａ）は発電機コイル、（
２６ｂ）はクランク軸（６）に固定された発電機マグネ
ット、（２６ｃ）は発電機負荷である。このように構成
することにより、発電機ブレーキ（２６）によって、発
生した動力を吸収し、吸収する動力を可変とし、運転周
波数を変えることで、冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰの大幅な
低下を招くことなく、冷暖房能力を制御できる。
また、第４図に示した実施例では、クランク軸を利用し
た回転式の発電機により電気的に動力を吸収したものを
示したが、第５図に示す様に往復運動するディスプレー
サロッドを利用して、リニア発電機などにより電気的に
動力を吸収してもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る０図において、（２６）は制動装置例えば発電機ブレ
ーキ、（２６ａ）は発電機コイル、（２６ｂ）は低温側
ディスプレーサロッド（９）に固定された発ＴＩｉ機マ
グネット、（２６ｃ）は発電機負荷である。このように
構成することにより、発電機ブレーキ（２６）によって
、発生した動力を吸収し、吸収する動力を可変とし、運
転周波数を変えることで、冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰの大
幅な低下を招くことなく、冷暖房能力を制御できる。
た回転式の発電機により電気的に動力を吸収したものを
示したが、第５図に示す様に往復運動するディスプレー
サロッドを利用して、リニア発電機などにより電気的に
動力を吸収してもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る０図において、（２６）は制動装置例えば発電機ブレ
ーキ、（２６ａ）は発電機コイル、（２６ｂ）は低温側
ディスプレーサロッド（９）に固定された発ＴＩｉ機マ
グネット、（２６ｃ）は発電機負荷である。このように
構成することにより、発電機ブレーキ（２６）によって
、発生した動力を吸収し、吸収する動力を可変とし、運
転周波数を変えることで、冷房ＣＯＰや暖房ＣＯＰの大
幅な低下を招くことなく、冷暖房能力を制御できる。
また、第５図に示す実施例では、低温側ディスプレーサ
ロッド（９）を利用したものを示したが、高温側ディス
プレーサロッド（３） を利用してもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する６［発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、高温俳１シリンダ、
高温側ディスプレーサ、高温側ディスプレーサロッド、
高温側ディスプレーサコンロッド、この高温側ディスプ
レーサコンロッドに連結するクランクアーム、クランク
軸、低温側シリンダ、低温側ディスプレーサ、低温側デ
ィスプレーサロッド、低温側ディスプレーサコンロッド
、高温側シリンダと高温側ディスプレーサの上部で囲ま
れた高温空間、高温側シリンダと高温側ディスプレーサ
の下部で囲まれた高温側中温空間、高温空間に連結され
たヒータ、高温側再生器、高温側再生器と高温側中温空
間とを連結する高温側中温部熱交換器、低温側シリンダ
と低温側ディスプレーサの上部で囲まれた低温空間、低
温側シリンダと低温側ディスプレーサの下部とで囲まれ
た低温側中温空間、低温空間に連結する低温部熱交換器
、低温部熱交換器に連結する低温側再生器、低温側角、
主罪と低温側中温空間を連結する低温側中温部熱交換器
、高温側中温空間と低温側中温空間を連通ずる連結管、
ヒータを加熱するバーナ、高温側中温部熱交換器と低温
側中温部熱交換器で熱交換された熱を外部へ放熱する熱
交換器、低温部熱交換器で吸収される熱を外部から吸収
する熱交換器、及びディスプレーサロッドと、ディスプ
レーサコンロッドと、クランクアームと５クランク軸と
で構成されるクランク機構部に可変制御し得る制動力を
加える制動装置を備えたことにより、ヒータ加熱温度を
ほぼ一定に保ったまま運転周波数を変えることを可能と
し、大幅な効率の低下を招くことなく冷暖房能力を制御
できるヴイルマイヤヒートボンブが得られる効果がある
。
ロッド（９）を利用したものを示したが、高温側ディス
プレーサロッド（３） を利用してもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する６［発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、高温俳１シリンダ、
高温側ディスプレーサ、高温側ディスプレーサロッド、
高温側ディスプレーサコンロッド、この高温側ディスプ
レーサコンロッドに連結するクランクアーム、クランク
軸、低温側シリンダ、低温側ディスプレーサ、低温側デ
ィスプレーサロッド、低温側ディスプレーサコンロッド
、高温側シリンダと高温側ディスプレーサの上部で囲ま
れた高温空間、高温側シリンダと高温側ディスプレーサ
の下部で囲まれた高温側中温空間、高温空間に連結され
たヒータ、高温側再生器、高温側再生器と高温側中温空
間とを連結する高温側中温部熱交換器、低温側シリンダ
と低温側ディスプレーサの上部で囲まれた低温空間、低
温側シリンダと低温側ディスプレーサの下部とで囲まれ
た低温側中温空間、低温空間に連結する低温部熱交換器
、低温部熱交換器に連結する低温側再生器、低温側角、
主罪と低温側中温空間を連結する低温側中温部熱交換器
、高温側中温空間と低温側中温空間を連通ずる連結管、
ヒータを加熱するバーナ、高温側中温部熱交換器と低温
側中温部熱交換器で熱交換された熱を外部へ放熱する熱
交換器、低温部熱交換器で吸収される熱を外部から吸収
する熱交換器、及びディスプレーサロッドと、ディスプ
レーサコンロッドと、クランクアームと５クランク軸と
で構成されるクランク機構部に可変制御し得る制動力を
加える制動装置を備えたことにより、ヒータ加熱温度を
ほぼ一定に保ったまま運転周波数を変えることを可能と
し、大幅な効率の低下を招くことなく冷暖房能力を制御
できるヴイルマイヤヒートボンブが得られる効果がある
。
第１図はこの発明の一実施例によるヴイルマイヤヒート
ポンプを示す断面構成図、第２図は一実施例に係るヴイ
ルマイヤヒートボンブの冷暖房能力Ｉ制制御灯おいて、
運転周波数（ｒｐｍ）に対する冷房能力（ｋＷ）、駆動
動力（Ｗ）、冷房ＣＯＰの特性を説明する特性図、第３
図はこの発明の他の実施例によるヴイルマイヤヒートボ
ンブを示し、低温側ディスプレーサロッドを利用した機
械式ブレーキを備えたものの断面構成図、第４図はこの
発明のさらに他の実施例に係り、クランク軸を利用した
電気式ブレーキを備えたヴイルマイヤヒートポンプを示
す断面構成図、第５図はこの発明のさらに他の実施例に
係り、低温側ディスプレーサロッドを利用した電気式ブ
レーキを備えたヴイルマイヤヒートポンプを示す断面構
成図、第６図は従来のヴイルマイヤヒートポンプを示す
断面構成図、第７図（ａ）はヴイルマイヤヒートポンプ
の作動ガスの圧力変動を横軸にクランク角度、縦軸に圧
力として示すグラフ、第７図（ｂｌ〜ｔｅｌは高温空間
ｆｌｌ＋、ｌｌ側。温空間（＋２１．低温側中温空間（
１７Ｊ、低温空間（１６）の各空間で描かれるＰ−Ｖ線
図、第８図は従来のヴイルマイヤヒートボンブの冷暖房
能力制御時において、ヒータ温度（。 Ｃ）に対する冷房能力（ｋＷ）、自律運転周波数（ｒｐ
ｍ）、冷房ＣＯＰの特性を説明する特性図である。 （１）・・・高温側シリンダ、（２）・・・高温側ディ
スプレーサ、（３） ・・・高温側ディスプレーサロ
ッド、（４） ・・・高温側ディスプレーサコンロッ
ド、（５）・・・クランクアーム、（６）・・・クラン
ク軸、（７）・・−低温側シリンダ、（８）・・・低温
側ディスプレーサ、（９） ・・・低温側ディスプレ
ーサロッド、（１０）・・・低温側ディスプレーサコン
ロッド、（１１）−・・高温空間、（１２）・・・高温
側中温空間、（１３）・・・ヒータ、（Ｊ４）・・・高
温側再生器、（１５）・・・高温側中温部熱交換器、（
１６）・・・低温空間、（１７）・・・低温側中温空間
、（１８）・・・低温部熱交換器、（Ｉ９）・・・低温
側再生器、（２ｏ）・・・低温側中温部熱交換器、（２
１）・・・連結管、（２２）・・・バーナ、（２３）・
・・熱交換器、（２４）・・−熱交換器、（２５）・・
・ブレーキ、（２５ａ） ・・・ブレーキドラム、（２
５ｂ）・・・ブレーキシュー、ｆ２５ｃ） ・・・ア
クチュエータ、（２６）・・・発電機ブレーキ、１２６
ａ） ・・・発電機コイル、 ＋２６ｂ）・・・発電機
マグネット、（２６ｃ）・・・発電機負荷。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
ポンプを示す断面構成図、第２図は一実施例に係るヴイ
ルマイヤヒートボンブの冷暖房能力Ｉ制制御灯おいて、
運転周波数（ｒｐｍ）に対する冷房能力（ｋＷ）、駆動
動力（Ｗ）、冷房ＣＯＰの特性を説明する特性図、第３
図はこの発明の他の実施例によるヴイルマイヤヒートボ
ンブを示し、低温側ディスプレーサロッドを利用した機
械式ブレーキを備えたものの断面構成図、第４図はこの
発明のさらに他の実施例に係り、クランク軸を利用した
電気式ブレーキを備えたヴイルマイヤヒートポンプを示
す断面構成図、第５図はこの発明のさらに他の実施例に
係り、低温側ディスプレーサロッドを利用した電気式ブ
レーキを備えたヴイルマイヤヒートポンプを示す断面構
成図、第６図は従来のヴイルマイヤヒートポンプを示す
断面構成図、第７図（ａ）はヴイルマイヤヒートポンプ
の作動ガスの圧力変動を横軸にクランク角度、縦軸に圧
力として示すグラフ、第７図（ｂｌ〜ｔｅｌは高温空間
ｆｌｌ＋、ｌｌ側。温空間（＋２１．低温側中温空間（
１７Ｊ、低温空間（１６）の各空間で描かれるＰ−Ｖ線
図、第８図は従来のヴイルマイヤヒートボンブの冷暖房
能力制御時において、ヒータ温度（。 Ｃ）に対する冷房能力（ｋＷ）、自律運転周波数（ｒｐ
ｍ）、冷房ＣＯＰの特性を説明する特性図である。 （１）・・・高温側シリンダ、（２）・・・高温側ディ
スプレーサ、（３） ・・・高温側ディスプレーサロ
ッド、（４） ・・・高温側ディスプレーサコンロッ
ド、（５）・・・クランクアーム、（６）・・・クラン
ク軸、（７）・・−低温側シリンダ、（８）・・・低温
側ディスプレーサ、（９） ・・・低温側ディスプレ
ーサロッド、（１０）・・・低温側ディスプレーサコン
ロッド、（１１）−・・高温空間、（１２）・・・高温
側中温空間、（１３）・・・ヒータ、（Ｊ４）・・・高
温側再生器、（１５）・・・高温側中温部熱交換器、（
１６）・・・低温空間、（１７）・・・低温側中温空間
、（１８）・・・低温部熱交換器、（Ｉ９）・・・低温
側再生器、（２ｏ）・・・低温側中温部熱交換器、（２
１）・・・連結管、（２２）・・・バーナ、（２３）・
・・熱交換器、（２４）・・−熱交換器、（２５）・・
・ブレーキ、（２５ａ） ・・・ブレーキドラム、（２
５ｂ）・・・ブレーキシュー、ｆ２５ｃ） ・・・ア
クチュエータ、（２６）・・・発電機ブレーキ、１２６
ａ） ・・・発電機コイル、 ＋２６ｂ）・・・発電機
マグネット、（２６ｃ）・・・発電機負荷。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 高温側シリンダ、高温側ディスプレーサ、高温側ディス
プレーサロッド、高温側ディスプレーサコンロッド、こ
の高温側ディスプレーサコンロッドに連結されたクラン
クアーム、クランク軸、低温側シリンダ、低温側ディス
プレーサ、低温側ディスプレーサロッド、低温側ディス
プレーサコンロッド、上記高温側シリンダと上記高温側
ディスプレーサの上部で囲まれた高温空間、上記高温側
シリンダと上記高温側ディスプレーサの下部で囲まれた
高温側中温空間、上記高温空間に連結されたヒータ、高
温側再生器、この高温側再生器と上記高温側中温空間を
連結する高温側中温部熱交換器、上記低温側シリンダと
上記低温側ディスプレーサの上部で囲まれた低温空間、
上記低温側シリンダと低温側ディスプレーサの下部で囲
まれた低温側中温空間、上記低温空間に連結された低温
部熱交換器、この低温部熱交換器に連結された低温側再
生器、この低温側再生器と上記低温側中温空間を連結す
る低温側中温部熱交換器、上記高温側中温空間と上記低
温側中温空間とを連通する連結管、上記ヒータを加熱す
るバーナ、上記高温側中温部熱交換器と上記低温側中温
部熱交換器で熱交換された熱を外部へ放熱する熱交換器
、上記低温部熱交換器で吸収される熱を外部から吸収す
る熱交換器、及び上記ディスプレーサロッドと、上記デ
ィスプレーサコンロッドと、上記クランクアームと、上
記クランク軸とで構成されるクランク機構部に可変制御
し得る制動力を加える制動装置を備えたヴィルマイヤヒ
ートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33541790A JP3171442B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | ヴィルマイヤヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33541790A JP3171442B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | ヴィルマイヤヒートポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04198671A true JPH04198671A (ja) | 1992-07-20 |
| JP3171442B2 JP3171442B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=18288321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33541790A Expired - Fee Related JP3171442B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | ヴィルマイヤヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171442B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994015157A1 (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-07 | Daikin Industries, Ltd. | Vuillemier heat pump device |
| JP2007524841A (ja) * | 2003-07-01 | 2007-08-30 | タイアックス エルエルシー | 容量性位置センサー及び感知方法 |
| CN115388580A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-25 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种适用于空间应用的vm循环热泵 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH024147A (ja) * | 1988-06-21 | 1990-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | 空気調和機の制御装置 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP33541790A patent/JP3171442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH024147A (ja) * | 1988-06-21 | 1990-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | 空気調和機の制御装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994015157A1 (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-07 | Daikin Industries, Ltd. | Vuillemier heat pump device |
| US5461869A (en) * | 1992-12-28 | 1995-10-31 | Daikin Industries, Ltd. | Vuilleumier heat pump device |
| JP2007524841A (ja) * | 2003-07-01 | 2007-08-30 | タイアックス エルエルシー | 容量性位置センサー及び感知方法 |
| CN115388580A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-25 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种适用于空间应用的vm循环热泵 |
| CN115388580B (zh) * | 2022-07-18 | 2023-07-28 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种适用于空间应用的vm循环热泵 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3171442B2 (ja) | 2001-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |