JPH0460354A - スターリング冷凍機を備えた空気調和装置 - 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 本発明は、スターリング冷凍機を備えた空気調和装置に
関し、特に、高効率および能力を備えた簡単な構成の冷
暖房可能な空気調和装置に関するものである。

従来の技術 スターリング冷凍機を用いて冷暖房を行い得る空気調和
装置として特開昭６１−２６２５３６号公報の第６図に
記載された装置が知られている。

この空気調和装置においては、冷房運転状態では、室外
の空気を採り入れてスターリング冷凍機の吸熱機を通過
させて冷却した後、室内へ流入させる第１の空気流通経
路、および室内の空気をスターリング冷凍機の放熱機を
通して室外へ放出する第２の空気流通経路が設けられて
おり、暖房運転状態では、ファンの回転方向を逆転させ
て、室外の空気を第２の空気流通経路を通して室内へ導
入することにより、放熱機によって室内を温めるととも
に、室内の空気は第１の空気流通経路を通して室外へ排
出するように構成されている。このような形式の空気調
和装置では、上記特開昭６１−２６２５３６号公報の第
１図の装置に比較して、空気流通経路を切り換えるため
のフラップなどを必要とせず、ダクトの構成が単純とな
り、装置が小型となる利点がある。

発明が解決すべき課題 ところで、上記従来の空気調和装置では、室外の空気を
冷却または加熱して室内へ流入させるため、室内空気を
冷却または加熱する場合に比較して効率や能力が低下す
る不都合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、構成が単純であって装置が小
型であるとともに、効率および能力が得られる空気調和
装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するための本発明の要旨とすルトコろ
は、室内の空気と熱交換をするための室内用熱交換器と
、室外の空気と熱交換をするだめの室外用熱交換器とを
備えた空気調和装置であって、（ａ）駆動装置によって
往復運動させられるピストンを備え、そのピストンの往
復運動により逆スターリングサイクルに従って状態が変
化させられる作動ガスにより、吸熱器から加熱器へ熱移
動させるスターリング冷凍器と、（＋））冷房運転モー
トか選択されているときには、前記吸熱器と前記室内用
熱交換器との間で低温媒体を循環させ、且つ前記放熱器
と前記室外用熱交換器との間で高温媒体を循環させる一
方、暖房運転モードが選択されているときには、前記吸
熱器と前記室外用熱交換器との間で低温媒体を循環させ
、且つ前記放熱器と前記室内用熱交換器との間で高温媒
体を循環させる媒体循環路切換手段とを、含むことにあ
る。

作用および発明の効果 このようにすれば、媒体循環路切換手段により、冷房運
転モードおよび暖房運転モードの選択に関連して、吸熱
器と室内用熱交換器との間で低温媒体を循環させ、且つ
放熱器と室外用熱交換器との間で高温媒体を循環させる
状態と、吸熱器と室外用熱交換器との間で低温媒体を循
環させ、且つ放熱器と室内用熱交換器との間で高温媒体
を循環させる状態との間で切り換えられるので、冷房運
転モードにおいて吸熱作用を行っていた室内用熱交換機
が暖房運転モードにおいて放熱作用を行い、また、冷房
運転モードにおいて放熱作用を行っていた室外用熱交換
器が暖房運転モードにおいて吸熱作用を行うので、空気
流通経路を切り換えるためのフラップなどを必要とせず
、ダクトの構成が単純となって装置が小型となるだけで
なく、室内空気に冷却または加熱を加えることにより冷
房または暖房ができることから、冷却または加熱に対す
る効率や能力が高められる利点がある。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図の空気調和装置において、スターリング冷凍機１
０には、クランク軸１２と、このクランク軸１２の第１
連結ロツド１４ａおよび第２連結口・ンド１４ｂによっ
てそれぞれ作動的に連結された第１ピストン１６ａおよ
び第２ピストン１６ｂと、これら一対の第１ピストン１
６ａおよび第２ピストン１６ｂが摺動可能に嵌合された
第１シリンダ１８ａおよび第２シリンダ１８ｂと、それ
ら一対の第１シリンダ１８ａおよび第２シリンダ１８ｂ
に形成された膨張室２０および圧縮室２２とが設けられ
ている。上記第１ピストン１６ａおよび第２ピストン１
６ｂは、クランク軸１２が第１図の六方向に回転すると
きに第１ピストン１６ａが９０°第２ピストン１６ｂに
対して進んだ位相となるように作動的に連結されている
。そして、上記膨張室２０から圧縮室２２に至る配管に
は、吸熱器２４、蓄冷器２６、および放熱器２８が順次
設けられており、それら各室内には空気、ヘリウム、水
素などの作動ガスが密封されている。

上記吸熱器２４を循環する低温媒体は、冷房運転モード
であるときには室内用熱交換器３ｏに、暖房運転モード
であるときには室外用熱交換器３２に循環させられ、上
記放熱器２８を循環する高温媒体は、冷房運転モードで
あるときには室外用熱交換器３２に、暖房運転モードで
あるときには室内用熱交換器３０に循環させられるよう
になっている。すなわち、吸熱器２４およびポンプ３４
を直列に接続する低温側管路３６は、切換弁３８の第１
入力端ポート４０および第３入力端ボート４２に接続さ
れるとともに、放熱器２８およびポンプ４４を直列に接
続する高温側管路４６は、切換弁３８の第２入力端ポー
ト４８および第４入力端ボート５０に接続されている。

また、室内用放熱器３０に接続された室内側管路５２は
、切換弁３日の第１出力側ポート５４および第３出力側
ボート５６に接続されるとともに、室外用熱交換器３２
に接続された室外側管路５８は、切換弁３８の第２出力
側ボート６０および第４出力側ポート６２に接続されて
いる。

上記切換弁３８は、電磁ソレノイド或いはエアーシリン
ダなどの弁駆動装置６４によって冷房位置および暖房位
置の２位置に択一的に切り換えられるように構成されて
いる。このため、切換弁３８が冷房位置に切り換えられ
た場合には、第１図に示すように、低温側管路３６と室
内側管路５２、および高温側管路４６と室外側管路５８
がそれぞれ接続されて、吸熱器２４、ポンプ３４、およ
び室内用熱交換器３０を低温媒体が循環する循環路と、
放熱器２８、ポンプ４４、および室外用熱交換器３２を
高温媒体が循環する循環路とが形成される。また、反対
に、切換弁３８が暖房位置に切り換えられた場合には、
第２図に示すように、低温側管路３６と室外側管路５８
、および高温側管路４６と室内側管路５２がそれぞれ接
続されて、吸熱器２４、ポンプ３４、および室外用熱交
換器３２を低温媒体が循環する循環路と、放熱器２８、
ポンプ４４、および室内用熱交換器３０を高温媒体が循
環する循環路とが形成される。すなわち、本実施例では
、上記切換弁３８が、冷房運転モードが選択されている
ときには、吸熱器２４と室内用熱交換器３０との間で低
温媒体を循環させ、且つ放熱器２８と室外用熱交換器３
２との間で高温媒体を循環させる一方、暖房運転モード
が選択されているときには、吸熱器２４と室外用熱交換
器３２との間で低温媒体を循環させ、且つ放熱器２８と
室内用熱交換器３０との間で高温媒体を循環させる媒体
循環路切換手段として機能している。

なお、上記低温媒体は吸熱器２４によって冷却された媒
体であり、また、上記高温媒体は放熱器２８によって加
熱された媒体であり、それら媒体は水、ブライン、フロ
ンなどのような熱を移動させるための流体が好適に用い
られる。

以上のように構成された空気調和装置においては、クラ
ンク軸１２が電動モータ６６によって回転駆動されると
、スターリング冷凍機１０が逆スターリングサイクルに
従って作動流体を変化させるので、室内ファン６８およ
び室外ファン７０が駆動されることにより、冷房または
暖房運転が行われる。たとえば、冷暖房切換操作器７２
により冷房運転モードが選択されている場合には、その
冷暖房切換操作器７２からの信号に従って作動する弁駆
動装置６４により切換弁３８が冷房位置へ切り換えられ
る。このため、低温媒体は、第１図の実線の矢印に示す
ように、吸熱器２４、ポンプ３４、および室内用熱交換
器３０からなる閉回路を循環させられるとともに、高温
媒体は、第１図の破線の矢印に示すように、放熱器２８
、ポンプ４４、および室外用熱交換器３２からなる閉回
路を循環させられるので、室内用熱交換器３０から室外
用熱交換器３２への熱移動が行われ、室内空気が冷却さ
れるとともに、室外へ放熱される。

反対に、冷暖房切換操作器７２により暖房運転モードが
選択されている場合には、切換弁３８が第２図に示す暖
房位置へ切り換えられるので、第２図の実線の矢印に示
すように、低温媒体は吸熱器２４、ポンプ３４、および
室外用熱交換器３２からなる閉回路を循環させられると
ともに、第２図の破線の矢印に示すように、高温媒体は
、放熱器２８、ポンプ４４、および室内用熱交換器３０
からなる閉回路を循環させられるので、室外用熱交換器
３２から室内用熱交換器３０への熱移動が行われ、室内
空気が加熱されるとともに、室外空気からの吸熱が行わ
れる。

上述のように、本実施例によれば、冷暖房切換操作器７
２による冷房運転モードおよび暖房運転モードの選択に
関連して、媒体循環路切換手段として機能する切換弁３
８により、吸熱器２４と室内用熱交換器３０との間で低
温媒体を循環させ、且つ放熱器２８と室外用熱交換器３
２との間で高温媒体を循環させる状態と、吸熱器２４と
室外用熱交換器３２との間で低温媒体を循環させ、且つ
放熱器２８と室内用熱交換器３０との間で高温媒体を循
環させる状態との間で切り換えられるので、冷房運転モ
ードにおいて吸熱作用を行っていた室内用熱交換機３０
が暖房運転モードにおいて放熱作用を行い、また、冷房
運転モードにおいて放熱作用を行っていた室外用熱交換
器３２が暖房運転モードにおいて吸熱作用を行うので、
空気流通経路を切り換えるためのフラップなどを必要と
せず、ダクトの構成が単純となって装置が小型となるだ
けでなく、室内空気に冷却または加熱を加えることによ
り冷房または暖房ができることから、冷却または加熱に
対する効率や能力が高められる利点がある。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例のスターリング冷凍機１０は２
つのシリンダ１６ａおよび１６ｂを備えていたが、１個
または４個以上のシリンダを備えて構成されいてもよい
のである。

また、前述の実施例の冷暖房切換操作器７２を除湿モー
ドを選択操作し得るように構成し、その除湿モードが選
択された場合には、その冷暖房切換操作器７２から、予
め定められた一定の周期で切換弁３８を冷房位置および
暖房位置に交互に位置させる駆動信号が出力されるよう
にしてもよい。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例の構成をそれぞ
れ説明する図であって、第１図は冷房運転モードが選択
された状態、第２図は暖房運転モードが選択された状態
を示している。 １０ニスターリング冷凍機 ３０：室内用熱交換器 ３２二室外用熱交換器 ３８：切換弁（媒体循環路切換手段） ＠１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 室内の空気と熱交換をするための室内用熱交換器と、室
   外の空気と熱交換をするための室外用熱交換器とを備え
   た空気調和装置であって、 駆動装置によって往復運動させられるピストンを備え、
   該ピストンの往復運動により逆スターリングサイクルに
   従って状態が変化させられる作動ガスにより、吸熱器か
   ら加熱器へ熱移動させるスターリング冷凍器と、 冷房運転モードが選択されているときには、前記吸熱器
   と前記室内用熱交換器との間で低温媒体を循環させ、且
   つ前記放熱器と前記室外用熱交換器との間で高温媒体を
   循環させる一方、暖房運転モードが選択されているとき
   には、前記吸熱器と前記室外用熱交換器との間で低温媒
   体を循環させ、且つ前記放熱器と前記室内用熱交換器と
   の間で高温媒体を循環させる媒体循環路切換手段と、を
   含むことを特徴とするスターリング冷凍機を備えた空気
   調和装置。