JPH0886523A - 熱駆動型ヒートポンプ装置の停止方法及び停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で自立運転を停止させる熱駆動型ヒー
トポンプ装置の停止方法を得る。 【構成】シリンダ９，２０とこの中を往復動するディス
プレーサー１０，２１及び熱交換器１７，２８，２６を
それぞれ備えた第１と第２のガス作動装置１，２を有
し、スタータモータ５による起動後は自立回転により自
立運転するヒートポンプ装置本体と、このヒートポンプ
装置本体から冷暖房出力を取り出すための熱輸送媒体の
流路系３３，３４，４１，４２とを備えた熱駆動型ヒー
トポンプ装置において、その停止に際し、一時的にスタ
ータモータ５をオン動作させてクランク機構部３，４の
自立回転数より高い回転数でクランク機構部３，４を追
い回すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はヴィルミエサイクルを
用いた熱駆動型ヒートポンプ装置の停止方法及び停止装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の装置は熱駆動型ヒートポン
プ装置又はヴィルミエヒートポンプ装置（ＶＭＨＰ）と
称され、従来においても例えば特開昭６１ー４４２５４
号公報や特開平４ー２４０３５９号公報に示されている
ようなものがある。いずれも基本的には図６により示す
ように、第１と第２のガス作動装置２００，２０１を備
えている。第１のガス作動装置２００は、往復動される
ディスプレーサー２０２により作動ガスで満たされた内
部が高温室２０３と中温室２０４とに区画された高温シ
リンダ２０５と、この高温シリンダ２０５の高温室２０
３と中温室２０４とを、高温室２０３側から中温室２０
４側に順に連設した高温側熱交換器２０６と蓄熱器２０
７と中温側熱交換器２０８とによる作動ガス流路により
連通されている。高温側熱交換器２０６には加熱手段２
０９が併設されている。

【０００３】また、第２のガス作動装置２０１は、往復
動されるディスプレーサー２１０により作動ガスで満た
された内部が低温室２１１と中温室２１２とに区画され
た低温シリンダ２１３と、この低温シリンダ２１３の低
温室２１１と中温室２１２とを、低温室２１１側から中
温室２１２側に順に連設した低温側熱交換器２１４と蓄
冷器２１５と中温側熱交換器２１６とによる作動ガス流
路により連通させている。

【０００４】第１と第２のガス作動装置２００，２０１
の中温室２０４，２１２は、各ガス流路の末端に設けら
れた連通部により相互に連通している。高温シリンダ２
０５と低温シリンダ２１３とは概ね直角を成して基部に
おいて結合され、その結合部分にはクランク機構部２１
７が組み込まれ、これにより高温側と低温側の各ディス
プレーサー２０２，２１０がある位相差をもって往復動
するように構成されている。クランク機構部２１７のク
ランク軸にはクランク機構部２１７を初期動作させるた
めの起動用のスタータモータ２１８の出力軸が連結され
ている。

【０００５】スタータモータ２１８は起動用で起動後は
クランク機構部２１７は自立回転する。即ち、ディスプ
レーサー２０２が上昇中間にある状態での中温室２０４
の高温側の連結ロッドを押圧する圧力をＰＬ、クランク
機構部２１７内の圧力をＰＢ、ディスプレーサー２１０
が下降中間にある状態での中温室２１２のディスプレー
サー２１０を押圧する圧力をＰＨとすると、ＰＨ＞ＰＢ
＞ＰＬであれば、ＰＢに関係なく圧力振幅差と、連結ロ
ッドの断面積の積に比例する力が軸出力として発生し、
これによりクランク機構部２１７が自立回転することに
なる。

【０００６】上記した従来の熱駆動型ヒートポンプ装置
は、外燃機関に属するスターリングエンジンと同様にブ
ルマイアサイクルを利用した基本構造を持ち、高温側熱
交換器２０６で強制的に作動ガスを加熱する外部加熱方
式により、低温側熱交換器２１４から低温の熱輸送媒体
を、中温側熱交換器２０８，２１６から中温の熱輸送媒
体をそれぞれ取り出して、低温の熱輸送媒体を冷房に、
中温の熱輸送媒体を暖房に利用するようにしたものであ
る。

【０００７】こうした熱駆動型ヒートポンプ装置は一般
に冷暖房能力の調整がし難いものであるが、この点を克
服する工夫が特開平４ー２４０３５９号公報に示されて
いるものではなされている。即ち、図６に示すようにヒ
ートポンプ装置本体の高温シリンダ２０５側の中温側熱
交換器２０８と低温シリンダ２１３側の低温側熱交換器
２１４とを、室内側熱交換器２１９と室外側熱交換器２
２０とに交互に切換え接続するように、複数の切換弁２
２１，２２２が設けられた熱輸送媒体の流路系が構成さ
れている。室外側熱交換器２２０にはその送風機２２３
を制御する送風制御装置２２４が設けられている。

【０００８】上記構成によれば、冷房運転時には切換弁
２２１，２２２で低温側熱交換器２１４と室内側熱交換
器２１９とを結ぶ閉サイクルと、中温側熱交換器２０８
と室外側熱交換器２２０とを結ぶ閉サイクルとが形成さ
れ、室内側熱交換器２１９で低温の熱輸送媒体の熱を室
内へ放出して冷房するとともに、室外側熱交換器２２０
で中温の熱輸送媒体の熱を室外へ排出させることができ
る。また暖房運転時には、切換弁２２１，２２２を切り
換えて、室内側熱交換器２１９で中温の熱輸送媒体の熱
を室内へ放出して暖房するとともに、室外側熱交換器２
２０で低温の熱輸送媒体の熱を室外へ排出させることが
できる。冷暖房能力の制御は、送風制御装置２２４によ
り室外側熱交換器２２０の送風機２２３のモータへの供
給電圧のレベルや周波数を調整することにより行なわれ
る。即ち、送風機２２３による送風量を調節することに
より、熱輸送媒体を加熱又は冷却する風量が変化し、冷
暖房能力がこれにより調節できることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の熱駆動
型ヒートポンプ装置は起動後は自立運転するが、ディス
プレーサー２０２，２１０及びクランク機構部２１７の
往復質量による慣性力があり、それらの停止には比較的
時間がかかる。従って、加熱手段２０９を停止させ、熱
輸送媒体の流路系の機能を停止しても、暫くの間はヒー
トポンプ装置本体は動作しているため、高温室２０３の
高温の作動ガスが中温側熱交換器２０８に流れ込み、熱
輸送媒体の温度を上昇させ、最終的には熱輸送媒体を沸
騰させてしまう。また、低温室２１１の低温の作動ガス
も低温側熱交換器２１４に流れ込み、熱輸送媒体を冷却
して最終的には熱輸送媒体を凍結させてしまう。即ち、
従来の熱駆動型ヒートポンプ装置には停電時や停止時
に、熱輸送媒体が沸騰したり凍結したりする恐れがあ
り、停止に関する技術的問題点が残されたままである。

【００１０】本発明は上記した従来の問題点を解決する
ためになされたもので、その課題とするところは短時間
で自立運転を停止させる停止方法を得ることであり、ま
た、短時間で停止させ、熱輸送媒体の沸騰や凍結を回避
するための停止装置を得ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項１の発明は、シリンダとこの中を往復動するデ
ィスプレーサー及び熱交換器をそれぞれ備えた第１と第
２のガス作動装置を有し、スタータモータによる起動後
は自立回転により自立運転するヒートポンプ装置本体
と、このヒートポンプ装置本体から冷暖房出力を取り出
すための熱輸送媒体の流路系とを備えた熱駆動型ヒート
ポンプ装置において、その停止に際し、一時的にスター
タモータをオン動作させてクランク機構部の自立回転数
より高い回転数でクランク機構部を追い回す手段を採用
する。

【００１２】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、シリンダとこの中を往復動するディスプレーサー及
び熱交換器をそれぞれ備えた第１と第２のガス作動装置
を有し、スタータモータによる起動後は自立回転により
自立運転するヒートポンプ装置本体と、このヒートポン
プ装置本体から冷暖房出力を取り出すための熱輸送媒体
の流路系とを備えた熱駆動型ヒートポンプ装置におい
て、第１のガス作動装置の作動ガスを加熱するヒータ管
の温度を検知する温度検知手段と、熱駆動型ヒートポン
プ装置の停止に際し、温度検知手段の検知温度が停止設
定温度より高い時には、ヒータ管の温度が停止設定温度
より低下するまでの間に限り、スタータモータをオン動
作させて自立回転数より高い回転数でヒートポンプ装置
本体を追い回すとともに、流路系の一部を構成している
室外に設置される室外側熱交換器の送風機をオン動作さ
せ、かつ冷暖房用の流路系に熱輸送媒体を圧送するポン
プもオン動作させる制御装置とにより構成する手段を採
用する。

【００１３】前記課題を達成するために請求項３の発明
は、シリンダとこの中を往復動するディスプレーサー及
び熱交換器をそれぞれ備えた第１と第２のガス作動装置
を有し、スタータモータによる起動後は自立回転により
自立運転するヒートポンプ装置本体と、このヒートポン
プ装置本体から冷暖房出力を取り出すための熱輸送媒体
の流路系とを備えた熱駆動型ヒートポンプ装置におい
て、第１のガス作動装置の作動ガスを加熱する燃焼装置
の燃焼停止からの燃焼停止経過時間を計測し、この燃焼
停止経過時間が停止設定時間内にある間に限り、スター
タモータをオン動作させてヒートポンプ装置本体の自立
回転数より高い回転数でヒートポンプ装置本体を追い回
すとともに、流路系の一部を構成している室外に設置さ
れる室外側熱交換器の送風機をオン動作させ、かつ冷暖
房用の流路系に熱輸送媒体を圧送するポンプもオン動作
させる制御装置により構成する手段を採用する。

【００１４】

【作用】請求項１にかかる前記手段においては、熱駆動
型ヒートポンプ装置の停止に際して、一時的にスタータ
モータをオン動作し、自立回転数より高い回転数でヒー
トポンプ装置本体を追い回して、ヒートポンプ装置本体
の自立運転のバランスを崩して停止に追いやることがで
きる。

【００１５】請求項２にかかる前記手段においては、熱
駆動型ヒートポンプ装置の停止に際し、ヒータ管の温度
を検知する温度検知手段の検知温度が停止設定温度より
高い時には、ヒータ管の温度が停止設定温度より低下す
るまでの間に限り、スタータモータがオン動作され、自
立回転数より高い回転数でヒートポンプ装置本体が追い
回され、かつ流路系の一部を構成している室外に設置さ
れる室外側熱交換器の送風と、冷暖房用の流路系への熱
輸送媒体の循環とが強制される。

【００１６】請求項３にかかる前記手段においては、熱
駆動型ヒートポンプ装置の停止に際し、作動ガスを加熱
する燃焼装置の燃焼停止からの燃焼停止経過時間を計測
し、この燃焼停止経過時間が停止設定時間内にある間に
限り、スタータモータがオン動作されてヒートポンプ装
置本体の自立回転数より高い回転数でヒートポンプ装置
本体が追い回され、かつ流路系の一部を構成している室
外に設置される室外側熱交換器の送風と、冷暖房用の流
路系への熱輸送媒体の循環とが強制される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 実施例１．図１はこの発明の一実施例としての熱駆動型
ヒートポンプ装置のヒートポンプ本体の構成を示した断
面図である。始めにこの図１に基づいてその構成につい
て説明する。図１に示すこの熱駆動型ヒートポンプ装置
のヒートポンプ装置本体は、第１と第２のガス作動装置
１，２と、これらを動作させるクランク機構部３，４及
びスタータモータ５とを主体として構成され、フレーム
６にコイルスプリングを備えた懸架装置７により弾性的
に懸架されたベース８上に取付けられている。第１のガ
ス作動装置１と第２のガス作動装置２とは、ベース８上
に近接状態に並立された各クランク機構部３，４の上部
にそれぞれ設けられ、各クランク機構部３，４間の中央
部に各クランク機構部３，４の初期動作のための単一の
スタータモータ５が配置されている。

【００１８】第１のガス作動装置１は高温側シリンダ９
と、この高温側シリンダ９内を往復動する高温側ディス
プレーサー１０を備えている。高温側シリンダ９にはヘ
リウムガス等の作動ガスが充填され、高温側ディスプレ
ーサー１０はこの高温側シリンダ９内をシリンダヘッド
側の高温空間１１と、クランク機構部３側の高温側中温
空間１２とに区画している。高温側シリンダ９の下端は
クランク機構部３の外殻を構成しているクランクケース
１３の上端に連結され、クランクケース１３内のクラン
ク室上部に嵌装されたロッドシール部１４により高温側
シリンダ９の高温側中温空間１２とクランク室との気密
が保持される。

【００１９】高温側シリンダ９の高温空間１１と高温側
中温空間１２とは、高温空間１１側から高温側中温空間
１２側に順に連設したヒータ管１５と蓄熱再生器１６と
高温側中温部熱交換器１７とによるガス流路により連通
されている。ヒータ管１５は、高温側シリンダ９のシリ
ンダヘッドに複数本角状に並列配管され、高温側シリン
ダ９の上部側にキャップ状に被冠装着された燃焼装置１
８の燃焼室１９にそれぞれ配設されている。これらのヒ
ータ管１５の一端は高温空間１１にそれぞれ臨み、他端
は蓄熱再生器１６に連絡している。

【００２０】蓄熱再生器１６と高温側中温部熱交換器１
７とは高温側シリンダ９の内壁面に形成された凹部に蓄
熱再生器１６を上側に、高温側中温部熱交換器１７を下
側にしてそれぞれ高温側シリンダ９に同軸状に組付けら
れ、それらの内周側は、高温側シリンダ９における高温
側ディスプレーサー１０との摺動面を形成するライナに
より被覆されている。

【００２１】第２のガス作動装置２も低温側シリンダ２
０と、この低温側シリンダ２０内を往復動する低温側デ
ィスプレーサー２１を備えている。低温側シリンダ２０
にもヘリウムガス等の作動ガスが充填され、低温側ディ
スプレーサー２１はこの低温側シリンダ２０内をシリン
ダヘッド側の低温空間２２と、クランク機構部４側の低
温側中温空間２３とに区画している。低温側シリンダ２
０の下端はクランク機構部４の外殻を構成するクランク
ケース２４の上端に連結され、クランクケース２４内の
クランク室上部に嵌装されたロッドシール部２５により
低温側シリンダ２０の低温側中温空間２３とクランク室
との気密が保持される。

【００２２】低温側シリンダ２０の低温空間２２と低温
側中温空間２３とは、低温空間２２側から低温側中温空
間２３側に順に連設した低温側熱交換器２６と再生器２
７と低温側中温部熱交換器２８とによるガス流路により
連通されている。低温側熱交換器２６と再生器２７と低
温側中温部熱交換器２８とは低温側シリンダ２０の内壁
面に形成された凹部に低温側熱交換器２６を上側に、再
生器２７を中間に、低温側中温部熱交換器２８を下側に
して、それぞれ低温側シリンダ２０に同軸状に組付けら
れ、それらの内周側は、低温側シリンダ２０における低
温側ディスプレーサー２１との摺動面を形成するライナ
により被覆されている。

【００２３】第１のガス作動装置１の高温側中温空間１
２と、第２のガス作動装置２の低温側中温空間２３と
は、それぞれの底部を形成しているロッドシール部１
４，２５に形成した連通孔を経て各クランクケース１
３，２４に設けられた接続口に通じ、この接続口同士を
繋いだ外部連通管２９により相互に連通している。

【００２４】第１のガス作動装置１と第２のガス作動装
置２の高温側ディスプレーサー１０と低温側ディスプレ
ーサー２１とは、それぞれそれらの下部に設けられたク
ランク機構部３，４により所定の位相差（この実施例で
は９０°である）をもって高温側シリンダ９内と低温側
シリンダ２０内をそれぞれ往復動する。各クランク機構
部３，４は図１に示すようにほぼ相同の構成で、それら
の間に組付けられた両軸型のスタータモータ５の回転軸
の各端にクランクシャフトが連結されている。

【００２５】各クランクシャフトにはクランクケース１
３，２４内においてクランクシャフトの回転運動を往復
直線運動に変換するコンロッド３０の大径端が枢着され
ている。各コンロッド３０の小径端は、クランクケース
１３，２４の上部側に形成された筒部に摺動可能に組込
まれたクロスヘッドにピンにより連結され、クランクシ
ャフトの一回転により、クロスヘッドが筒部内を上下に
一往復動する。各クロスヘッドの上部と高温側ディスプ
レーサー１０及び低温側ディスプレーサー２１の下端と
はロッドシール部１４，２５を貫いて設けた連結ロッド
３１，３２によりそれぞれ連結され、高温側ディスプレ
ーサー１０と低温側ディスプレーサー２１はそれらに連
結されたクロスヘッドと同期してそれぞれ高温側シリン
ダ９内と低温側シリンダ２０内の上死点と下死点の間を
往復直線動する。各ロッドシール部１４，２５を貫く連
結ロッド３１，３２は、ロッドシール部１４，２５の摺
動面を気密状態で上下動する。

【００２６】続いて上記した基本構成の熱駆動型ヒート
ポンプ装置の動作について説明する。燃焼装置１８の運
転により燃焼装置１８が燃焼を開始すると、燃焼室１９
にある各ヒータ管１５は通常４００℃〜８００℃に加熱
され、高温側中温部熱交換器１７と低温側中温部熱交換
器２８とはそれぞれ３５℃〜８０℃になり、スタータモ
ータ５の駆動により起動する。スタータモータ５の駆動
とともに各クランク機構部３，４により、高温側ディス
プレーサー１０は高温側シリンダ９内を、低温側ディス
プレーサー２１は低温側シリンダ２０内をそれぞれ９０
°の位相差をもって往復動を始める。

【００２７】作動ガスは、第１のガス作動装置１では高
温側ディスプレーサー１０の動きにより高温空間１１か
らヒータ管１５、蓄熱再生器１６、高温側中温部熱交換
器１７を経て高温側中温空間１２に至る順の移動と、こ
の逆順での移動を交互に繰り返し、第２のガス作動装置
２では低温側ディスプレーサー２１の動きにより低温空
間２２から低温側熱交換器２６、再生器２７、低温側中
温部熱交換器２８を経て低温側中温空間２３に至る順の
移動と、この逆順での移動を交互に繰り返す。この間、
作動ガスの作動空間の体積は一定であり、作動ガスの温
度と圧力とが変化する。作動ガスの圧力の変化は、第１
のガス作動装置１と第２のガス作動装置２とは外部連通
管２９で連通しているため瞬時に伝わり、圧力は全作動
空間において一様になる。

【００２８】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が上死点にある時、蓄熱再生器１６は高温の
作動ガスの通過により加熱され蓄熱されている。高温空
間１１は容積がない状態であり、高温側中温空間１２に
移動した作動ガスは低温側シリンダ２０の作用を受けて
圧力が上がり発熱し、高温側中温部熱交換器１７により
放熱される。この状態は熱的プロセスとしては等温圧縮
である。この時、第２のガス作動装置２の低温側ディス
プレーサー２１は、シリンダヘッド側への移動途中にあ
り、作動ガスは低温空間２２から低温側中温空間２３へ
移動している。再生器２７は低温空間２２からの低温ガ
スに熱を奪われその蓄熱量が減少していく。再生器２７
からの受熱により加熱されて低温側中温空間２３へ移動
する作動ガスにより、低温側シリンダ２０内の作動ガス
の平均温度が上昇し、圧力が上昇する。この状態は熱的
プロセスとしては等容加熱（体積一定の状態変化）であ
る。

【００２９】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が上死点から下降途中になると、作動ガスは
高温側中温空間１２から高温空間１１へ移動する。蓄熱
再生器１６は高温側中温空間１２からの作動ガスに熱を
奪われその蓄熱量が減少していく。蓄熱再生器１６から
の受熱により加熱されて高温空間１１へ移動する作動ガ
スにより、高温側シリンダ９内の作動ガスの平均温度が
上昇し、圧力が上昇する。この状態は熱的プロセスとし
ては等容加熱である。この時、第２のガス作動装置２の
低温側ディスプレーサー２１は上死点になり、再生器２
７は低温の作動ガスの通過により冷却され蓄冷されてい
る。低温空間２２は容積がない状態であり、低温側中温
空間２３に移動した作動ガスは高温側シリンダ９の作用
を受けて圧力が上がり発熱し、低温側中温部熱交換器２
８により放熱される。この状態は熱的プロセスとしては
等温圧縮である。

【００３０】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が下死点になると、作動ガスは高温側中温空
間１２から高温空間１１へ移動する。蓄熱再生器１６は
高温側中温空間１２からの作動ガスに熱を奪われその蓄
熱量はほぼ無くなっている。高温空間１１の容積は最大
の状態にあり、蓄熱再生器１６からの受熱により加熱さ
れ高温空間１１に移動した作動ガスは低温側シリンダ２
０の作用を受けて圧力が下がり膨張して放熱するが、ヒ
ータ管１５を通じて燃焼装置１８から吸熱するので、熱
的プロセスとしては等温膨張となる。この時、第２のガ
ス作動装置２の低温側ディスプレーサー２１は上死点か
ら下降途中になっていて、作動ガスは低温側中温空間２
３から低温空間２２へ再生器２７により冷却されて移動
していく。再生器２７により冷却されて低温空間２２へ
移動する作動ガスにより、低温側シリンダ２０内の作動
ガスの平均温度が上昇し、圧力が上昇する。この状態は
熱的プロセスとしては等容冷却である。

【００３１】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が下死点からシリンダヘッド側への移動途中
になると、作動ガスは高温空間１１から高温側中温空間
１２へ移動している。蓄熱再生器１６は高温空間１１か
らの高温の作動ガスによりその蓄熱量を増加させてい
く。蓄熱再生器１６により冷却されて高温側中温空間１
２へ移動する作動ガスにより、高温側シリンダ９内の作
動ガスの平均温度が下降し、圧力が減少する。この状態
は熱的プロセスとしては等容冷却である。この時、第２
のガス作動装置２の低温側ディスプレーサー２１は下降
していき下死点になる。低温側ディスプレーサー２１が
下死点になると、作動ガスは低温側中温空間２３から低
温空間２２へ再生器２７に冷却されて移動している。低
温空間２２の容積は最大の状態にあり、再生器２７によ
り冷却され低温空間２２に移動した作動ガスは高温側シ
リンダ９の作用を受けて圧力が下がり膨張して放熱する
が、低温側熱交換器２６により吸熱されるので熱的プロ
セスとしては等温膨張となる。

【００３２】上記したサイクルが繰り返されて、高温側
中温部熱交換器１７と低温側中温部熱交換器２８とから
暖房出力が、低温側熱交換器２６から冷房出力がそれぞ
れ得られる。上記サイクルは、初期運転をスタータモー
タ５により起こせば、その後はスタータモータ５の動力
を必要とすることなく自立的な運転が可能である。即
ち、高温側ディスプレーサー１０が上昇中間にある状態
での高温側中温空間１２の高温側の連結ロッド３１を押
圧する圧力をＰＬ、クランクケース１３内の圧力をＰ
Ｂ、低温側ディスプレーサー２１が下降中間にある状態
での低温側中温空間２３の低温側ディスプレーサー２１
を押圧する圧力をＰＨとすると、ＰＨ＞ＰＢ＞ＰＬであ
れば、ＰＢに関係なく圧力振幅差と、連結ロッド３１の
断面積の積に比例する力がクランクシャフトに軸出力と
して生じ、これによりクランク機構部３，４が自立回転
することになる。

【００３３】冷暖房出力を取り出すための熱輸送媒体の
流路系は、図２により示すように構成されている。即
ち、流路系には暖房用として第１と第２の流路系３３，
３４がある。そのうちの第１の流路系３３は、高温側中
温部熱交換器１７、第１の四方切換弁３５、室内に設置
される室内側熱交換器３６、第２の四方切換弁３７、低
温側中温部熱交換器２８を経て高温側中温部熱交換器１
７に戻る一連の回路として構成され、低温側中温部熱交
換器２８の前段に水（不凍液）等の熱輸送媒体を循環さ
せるポンプ３８が設けられている。第２の流路系３４
は、低温側熱交換器２６、第１の四方切換弁３５、室外
に設置される室外側熱交換器３９、第２の四方切換弁３
７を経て低温側熱交換器２６に戻る一連の回路として構
成され、低温側熱交換器２６の後段に水（不凍液）等の
熱輸送媒体を循環させるポンプ４０が設けられている。

【００３４】冷房用としては第３と第４の流路系４１，
４２がある。そのうちの第３の流路系４１は、高温側中
温部熱交換器１７、第１の四方切換弁３５、室外側熱交
換器３９、第２の四方切換弁３７、低温側中温部熱交換
器２８を経て高温側中温部熱交換器１７に戻る一連の回
路として構成されている。第４の流路系４２は、低温側
熱交換器２６、第１の四方切換弁３５、室内側熱交換器
３６、第２の四方切換弁３７を経て低温側熱交換器２６
に戻る一連の回路として構成されている。第３の流路系
４１は第１の流路系３３のポンプ３８により、また第４
の流路系４２は第２の流路系３４のポンプ４０によりそ
れぞれ熱輸送媒体が循環する構成である。

【００３５】この実施例のものは、第１の四方切換弁３
５と第２の四方切換弁３７とを切り換え、第１の流路系
３３と第２の流路系３４に図２に実線の矢印で示す熱輸
送媒体の流れを形成することにより、高温側中温部熱交
換器１７と低温側中温部熱交換器２８からの熱による暖
房が室内側熱交換器３６により行なわれる。この時、第
２の流路系３４は室外側熱交換器３９により外気の熱を
汲み上げるヒートポンプ動作を行なっている。従って、
外気温度より低い温度の熱輸送媒体を室外側熱交換器３
９に循環させている。

【００３６】冷房は、第３の流路系４１と第４の流路系
４２に図２に破線の矢印で示す熱輸送媒体の流れを形成
することにより行なわれる。冷暖房能力は、燃焼装置１
８の燃焼量の制御等により調整される。なお、図２にお
ける符号４３は室内側熱交換器３６の送風機であり、４
４は室外側熱交換器３９の送風機である。

【００３７】この実施例の熱駆動型ヒートポンプ装置
は、その停止方法と停止装置に特徴を持つものである。
ヒートポンプ装置本体はスタータモータ５による起動後
は前述したように自立運転するが、高温側ディスプレー
サー１０，低温側ディスプレーサー２１及びクランク機
構部３，４の往復質量による慣性力があり、それらの停
止には比較的時間がかかる。従って、燃焼装置１８の燃
焼を停止させ、流路系３３，３４，４１，４２の熱輸送
媒体の循環を停止させても、暫くの間はヒートポンプ装
置本体は動作していることになり、高温空間１１の高温
の作動ガスが高温側中温部熱交換器１７に流れ込み、熱
輸送媒体の温度を上昇させ、最終的には熱輸送媒体を沸
騰させてしまう。また、低温空間２２の低温の作動ガス
も低温側熱交換器２６に流れ込み、熱輸送媒体を冷却し
て最終的には熱輸送媒体を凍結させてしまう。即ち、熱
駆動型ヒートポンプ装置の停止では自立運転をいかに速
やかに停止させるかということと、停止時に熱輸送媒体
の過加熱及び過冷却をいかに防ぐかということが重要な
事柄となる。

【００３８】この実施例では停電時や停止時には、次の
ような停止方法で熱駆動型ヒートポンプ装置の速やかな
停止が実施される。即ち、その停止に際し、第１のガス
作動装置１の作動ガスを加熱するヒータ管１５の温度を
検知し、検知した温度が停止設定温度より高い時には、
一時的にスタータモータ５をＯＮ動作させて自立回転数
より高い回転数でヒートポンプ装置本体を追い回す。こ
れとともに流路系３３，３４，４１，４２の一部を構成
している室外に設置される室外側熱交換器３９の送風機
４４と、冷暖房用の流路系３３，３４，４１，４２に熱
輸送媒体を圧送するポンプ３８，４０をともにＯＮ動作
させるのである。

【００３９】この停止方法によれば、停止に際し第１の
ガス作動装置１の作動ガスを加熱するヒータ管１５の温
度が停止設定温度より高い時には、一時的なスタータモ
ータ５のＯＮ動作により、自立回転数より高い回転数で
ヒートポンプ装置本体が追い回されて、ヒートポンプ装
置本体の自立運転のバランスが崩されて速やかな停止に
追いやることができ、また流路系３３，３４，４１，４
２の室外側熱交換器３９の送風と、冷暖房用の流路系３
３，３４，４１，４２の熱輸送媒体の循環が強制される
ので、室内側熱交換器３６及び室外側熱交換器３９によ
る放熱及び吸熱が促進され熱輸送媒体の沸騰や凍結が回
避される。

【００４０】上記停止方法は、図２に示すような停止装
置により実現することができる。即ち、ヒータ管１５に
はこのヒータ管１５の温度を検知する温度検知手段４５
が設けられている。この温度検知手段４５の検知出力は
制御装置４６に入力される。制御装置４６は、比較手段
４７と運転制御手段４８とからなり、比較手段４７にお
いて検知温度と停止設定温度との比較が行なわれ、その
結果に基づいて運転制御手段４８が制御出力をスタータ
モータ５及び送風機４４並びにポンプ３８，４０に出力
する。

【００４１】図３は制御装置４６の制御に関するアルゴ
リズムを示す。このアルゴリズムは停止モードのスター
トによりスタートする。停止モードのスタートにより、
燃焼装置１８は停止され、これとともにステップ１で温
度検知手段４５からの検知出力が比較手段４７に取り込
まれ、ヒータ管１５の温度が停止設定温度より低いかど
うかが判定される。低ければステップ２へ進み、高けれ
ばステップ３へ進む。ステップ２では室外側熱交換器３
９の送風機４４とポンプ３８，４０並びにスタータモー
タ５を全てオフにする動作が行なわれ、停止の制御シー
ケンスが終了する。ステップ３では室外側熱交換器３９
の送風機４４とポンプ３８，４０並びにスタータモータ
５を全てオンにする動作が行なわれ、ステップ１に戻っ
て上記動作が繰り返される。ステップ３におけるスター
タモータ５のオン動作では、スタータモータ５はヒート
ポンプ装置本体の自立回転数より高い回転数で動作され
る。停止設定温度は、クランクシャフトから自立的な軸
出力がなくなる温度として予め設定されるものである。
このように、この停止装置によれば短時間でヒートポン
プ装置本体を停止させることができ、しかも熱輸送媒体
の沸騰や凍結を回避することができる。

【００４２】実施例２．この実施例２は熱駆動型ヒート
ポンプ装置の停止装置に関するもので、熱駆動型ヒート
ポンプ装置の基本的な構成及び機能は上述した実施例１
のものと同じである。従って、実施例１のものと同じ部
分は実施例１のものと同じ符号を用い、その説明は省略
する。

【００４３】この実施例２の停止装置は、図４に示すよ
うに第１のガス作動装置１の燃焼装置１８の燃焼停止か
らの燃焼停止経過時間を停止時毎に計測する停止タイマ
４９と、この停止タイマ４９の出力である燃焼停止経過
時間と停止設定時間とを比較する時間比較手段５０とを
備えた制御装置５１により構成されている。制御装置５
１は停止経過時間が停止設定時間に満たない時には、室
外側熱交換器３９の送風機４４とポンプ３８，４０並び
にスタータモータ５を全てオンにする制御出力を出力す
る。

【００４４】図５は制御装置５１の制御に関するアルゴ
リズムを示す。このアルゴリズムは停止モードのスター
トによりスタートする。停止モードのスタートにより、
燃焼装置１８は停止され、停止タイマ４９が燃焼停止経
過時間を時間比較手段５０に出力する。まずステップ１
において燃焼停止経過時間が停止設定時間以上経過した
かどうかが判定される。停止設定時間は、クランクシャ
フトに自立的な軸出力が消える温度になるまでの燃焼装
置１８の燃焼停止からの経過時間として予め設定される
ものである。ステップ１で燃焼停止経過時間が停止設定
時間以上であれば、ステップ３で室外側熱交換器３９の
送風機４４とポンプ３８，４０並びにスタータモータ５
を全てオフにする動作が行なわれ、停止の制御シーケン
スが終了する。ステップ１で燃焼停止経過時間が停止設
定時間に満たなければ、ステップ２に進む。ステップ２
では室外側熱交換器３９の送風機４４とポンプ３８，４
０並びにスタータモータ５を全てオンにする動作が行な
われ、ステップ１に戻って上記動作が繰り返される。ス
テップ２におけるスタータモータ５のオン動作では、ス
タータモータ５はヒートポンプ装置本体の自立回転数よ
り高い回転数で動作される。このように、この停止装置
によれば実施例１の停止装置と同様に短時間でヒートポ
ンプ装置本体を停止させることができ、しかも熱輸送媒
体の沸騰や凍結を回避することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上、実施例による説明からも明らかな
ように請求項１の発明によれば、熱駆動型ヒートポンプ
装置の停止に際して、スタータモータを一時的にオン動
作し、自立回転数より高い回転数でヒートポンプ装置本
体を追い回すので、ヒートポンプ装置本体の自立運転の
バランスが崩れ速やかに停止に追いやることができる。

【００４６】請求項２の発明によれば、熱駆動型ヒート
ポンプ装置の停止に際し、ヒータ管の温度を検知する温
度検知手段の検知温度が停止設定温度より高い時には、
ヒータ管の温度が停止設定温度より低下するまでの間に
限り、スタータモータがオン動作され、自立回転数より
高い回転数でヒートポンプ装置本体が追い回され、かつ
流路系の一部を構成している室外に設置される室外側熱
交換器の送風と、冷暖房用の流路系への熱輸送媒体の循
環とが強制されるので、速やかに停止させることができ
るうえ、冷暖房用の流路における熱輸送媒体の沸騰や凍
結を回避することができる。

【００４７】請求項３の発明によれば、熱駆動型ヒート
ポンプ装置の停止に際し、作動ガスを加熱する燃焼装置
の燃焼停止からの燃焼停止経過時間を計測し、この燃焼
停止経過時間が停止設定時間内にある間に限り、スター
タモータがオン動作されてヒートポンプ装置本体の自立
回転数より高い回転数でヒートポンプ装置本体が追い回
され、かつ流路系の一部を構成している室外に設置され
る室外側熱交換器の送風と、冷暖房用の流路系への熱輸
送媒体の循環とが強制されるので、速やかに停止させる
ことができるうえ、冷暖房用の流路における熱輸送媒体
の沸騰や凍結を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す熱駆動型ヒートポンプ
装置の断面図である。

【図２】この発明の実施例１の熱駆動型ヒートポンプ装
置の流路系及び制御系の構成を示す構成図である。

【図３】実施例１の制御装置の制御に関するアルゴリズ
ムを示すフローチャートである。

【図４】この発明の実施例２の熱駆動型ヒートポンプ装
置の流路系及び制御系の構成を示す構成図である。

【図５】実施例２の制御装置の制御に関するアルゴリズ
ムを示すフローチャートである。

【図６】従来の熱駆動型ヒートポンプ装置における流路
系の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 第１のガス作動装置 ２ 第２のガス作動装置 ３ クランク機構部 ４ クランク機構部 ５ スタータモータ ９ 高温側シリンダ １０ 高温側ディスプレーサー １１ 高温空間 １２ 高温側中温空間 １３ クランクケース １５ ヒータ管 １６ 蓄熱再生器 １７ 高温側中温部熱交換器 １８ 燃焼装置 ２０ 低温側シリンダ ２１ 低温側ディスプレーサー ２２ 低温空間 ２３ 低温側中温空間 ２４ クランクケース ２６ 低温側熱交換器 ２７ 再生器 ２８ 低温側中温部熱交換器 ２９ 外部連通管 ３３ 第１の流路系 ３４ 第２の流路系 ３５ 第１の四方切換弁 ３６ 室内側熱交換器 ３７ 第２の四方切換弁 ３８ ポンプ ３９ 室外側熱交換器 ４０ ポンプ ４１ 第３の流路系 ４２ 第４の流路系 ４４ 送風機 ４５ 温度検知手段 ４６ 制御装置 ４７ 比較手段 ４８ 運転制御手段 ４９ 停止タイマ ５０ 時間比較手段 ５１ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筈見 公一 岐阜県中津川市駒場町１番３号 三菱電機 株式会社中津川製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設した燃焼装置により加
   熱されるヒータ管と蓄熱再生器と熱交換器とによるガス
   流路により連通させた第１のガス作動装置と、往復動す
   るディスプレーサーにより作動ガスで満たされた内部が
   低温空間と中温空間とに区画されたシリンダの上記低温
   空間と中温空間とを、上記低温空間側から中温空間側に
   順に連設した低温側熱交換器と再生器と熱交換器とによ
   るガス流路により連通させた第２のガス作動装置と、上
   記第１と第２のガス作動装置の各ガス流路を、それらの
   中温空間側において相互に連通させる連通部と、上記各
   ディスプレーサーをある位相差をもって往復動させるク
   ランク機構部と、このクランク機構部を初期動作させる
   起動用のスタータモータとを備え、クランク機構部の自
   立回転により自立運転するヒートポンプ装置本体と、こ
   のヒートポンプ装置本体から冷暖房出力を取り出すため
   の熱輸送媒体の流路系とを備えた熱駆動型ヒートポンプ
   装置であって、この熱駆動型ヒートポンプ装置の停止に
   際し、一時的に上記スタータモータをオン動作させてク
   ランク機構部の自立回転数より高い回転数で上記クラン
   ク機構部を追い回すことを特徴とする熱駆動型ヒートポ
   ンプ装置の停止方法。
2. 【請求項２】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
   生器と熱交換器とによるガス流路により連通させた第１
   のガス作動装置と、往復動するディスプレーサーにより
   作動ガスで満たされた内部が低温空間と中温空間とに区
   画されたシリンダの上記低温空間と中温空間とを、上記
   低温空間側から中温空間側に順に連設した低温側熱交換
   器と再生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ
   た第２のガス作動装置と、上記第１と第２のガス作動装
   置の各ガス流路を、それらの中温空間側において相互に
   連通させる連通部と、上記各ディスプレーサーをある位
   相差をもって往復動させるクランク機構部と、このクラ
   ンク機構部を初期動作させる起動用のスタータモータと
   を備え、上記クランク機構部の自立回転により自立運転
   するヒートポンプ装置本体と、このヒートポンプ装置本
   体から冷暖房出力を取り出すための熱輸送媒体の流路系
   とを備えた熱駆動型ヒートポンプ装置において、上記熱
   駆動型ヒートポンプ装置の停止に際し、温度検知手段の
   検知温度が停止設定温度より高い時には、ヒータ管の温
   度が停止設定温度より低下するまでの間に限り、上記ス
   タータモータをオン動作させてクランク機構部の自立回
   転数より高い回転数で上記クランク機構部を追い回すと
   ともに、上記流路系の一部を構成している室外に設置さ
   れる室外側熱交換器の送風機をオン動作させ、かつ冷暖
   房用の上記流路系に熱輸送媒体を圧送するポンプもオン
   動作させる制御装置を備えたことを特徴とする熱駆動型
   ヒートポンプ装置の停止装置。
3. 【請求項３】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
   生器と熱交換器とによるガス流路により連通させた第１
   のガス作動装置と、往復動するディスプレーサーにより
   作動ガスで満たされた内部が低温空間と中温空間とに区
   画されたシリンダの上記低温空間と中温空間とを、上記
   低温空間側から中温空間側に順に連設した低温側熱交換
   器と再生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ
   た第２のガス作動装置と、上記第１と第２のガス作動装
   置の各ガス流路を、それらの中温空間側において相互に
   連通させる連通部と、上記各ディスプレーサーをある位
   相差をもって往復動させるクランク機構部と、このクラ
   ンク機構部を初期動作させる起動用のスタータモータ
   と、上記ヒータ管を加熱する燃焼装置とを備え、上記ク
   ランク機構部の自立回転により自立運転するヒートポン
   プ装置本体と、このヒートポンプ装置本体から冷暖房出
   力を取り出すための熱輸送媒体の流路系とを備えた熱駆
   動型ヒートポンプ装置において、上記ヒートポンプ装置
   本体の停止に際し、上記燃焼装置の燃焼停止からの燃焼
   停止経過時間を計測し、この燃焼停止経過時間が停止設
   定時間内にある間に限り、上記スタータモータをオン動
   作させてクランク機構部の自立回転数より高い回転数で
   上記クランク機構部を追い回すとともに、上記流路系の
   一部を構成している室外に設置される室外側熱交換器の
   送風機をオン動作させ、かつ冷暖房用の上記流路系に熱
   輸送媒体を圧送するポンプもオン動作させる制御装置に
   より構成したことを特徴とする熱駆動型ヒートポンプ装
   置における停止装置。