JPS61262536A - 密閉された室のための空気調和装置 - Google Patents

密閉された室のための空気調和装置

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JPS61262536A
JPS61262536A JP61105035A JP10503586A JPS61262536A JP S61262536 A JPS61262536 A JP S61262536A JP 61105035 A JP61105035 A JP 61105035A JP 10503586 A JP10503586 A JP 10503586A JP S61262536 A JPS61262536 A JP S61262536A
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JP
Japan
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air
air conditioner
stirling
free piston
heat pump
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Application number
JP61105035A
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English (en)
Inventor
フアイト・メルゲス
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Airbus Defence and Space GmbH
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Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/02Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing
    • F24F1/03Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing characterised by mounting arrangements
    • F24F1/031Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing characterised by mounting arrangements penetrating a wall or window
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • F02G1/0435Hot 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 the engine being of the free piston type

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  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の発明は、特許請求の範囲第1項の上位概念に記
載のヒートポンプを備え念空気調和装置く関する。
ドイツ連邦共和国公開特許公報用3227645号から
、スターリング原理によシ作業シリンダ内に封じ込めら
れた作業ガスが周期的に死点位置間で運動させられる往
復回転ピストンによ)交番する方向で熱再生装置に押込
まれる様式の家屋エネルギーシステムが公知になってい
るが、この場合この家屋エネルギーシステムは一方の暖
められたシリンダ端部において熱供給によ〕高一温度に
加熱され、他方の端部においては低い温度に加熱される
。この場合二つの逆止め弁を介して作業シリンダのbわ
ゆる冷九い端部は二つの圧力容器と結合されてか)、こ
れらの圧力容器内においては恒常的に最大基金圧力およ
び最低系圧力が維持されている。これらの圧力容器内の
作業圧力は、機械的な膨張作業を行うのく、或いはヒー
トポンプおよび空気調和装置として働く再生性冷却プロ
セスを作動させるのに使用される。
この空気調和装置は、−次加熱エネルギーを圧力エネル
ギーに変換し、このエネルギーを流れを形成するのに、
およびヒートポンプと冷却装置の九めの駆動部として利
用するシステムである0個々の閉鎖された室のための空
気調和装置としての使用のためKはこのシステムは経費
を要し、を九高価であ)、かつ場所を要する。
本発明の根底をなす課題はこう言った点を考慮して、室
に個別に装備するのに適した、−次エネルギー0僅か表
消費で加温可能であ)、かつ冷却作業をそのための装置
構成に付加的な出費を要することなく可能にする、冒頭
に記載した様式の空気調和装置を造ることである。
この課題は特許請求の範囲第1項に記載の特  へ徴に
よって解決される。特許請求の範囲第1項から第10項
には本発明の有利な構成を記載した。
以下に添付し九図mK図示し九実施例につき本発明の詳
細な説明する。
いわゆるスターリング構造ユニットは公知である。この
ような構造ユニットはフリーピストン−スターリングエ
ンジンとこれと結合されていてかつ閉鎖された完全密閉
のケーシング内に設けられているフリーピストン−スタ
ーリングヒートポンプとから成る。エンジンとヒートポ
ンプは、これらのその都度の押しのけ体に間接的に作用
する動力エンジンもしくは作業エンジンを介して互いに
結合されている。ユニットの一方の側におりて例えば7
(10Cの加熱を、そして中央において約60υへの冷
却を行つ九場合、両押しのけ体と作業ピストンがそれぞ
れ約90むの位相ずれを以て振動し、これによシ構造ユ
ニットの他方の端部が冷却されるが、この実施例の場合
的÷5むに冷却される。
541図から第5図には、室冷却には電気エネルギーを
必要としかつ室暖房には付加的な熱流を必要とする従来
の「ウィンドウボックス」の代わ〕となる空気交換部を
介して行われる個々の室の暖房と冷房の念めの、スター
リング−フリーピストン10とスターりフリーフリーピ
ストンーヒートポンプ10aとから成る空気調和装置を
図示した。しかし、ここで提案されている空気調和装置
は暖房のためもはや一次エネルギーを必要とせず、フラ
ップ14.15を暖房から冷房に、或いはこの逆に切換
えることKよル制御される。こうして、例えは機械的な
1kWで曳ターリ/ゲニンジンで燃料に対して1.5の
熱数を有する61Wの発熱力と燃料に対して0.5の出
力数を有する2kWの冷却力が得られる。
第1図および第2図には、「ヒートポンプによる冷房」
の作業様式を図示した。室からベンチュレータ11によ
シ給送される排気はスターリング−フリーピストン10
の冷却および強力に圧送される新鮮空気熱を導出するの
に利用される。冷却された新鮮空気17の相当する量が
内室に流れる。フラップ4と5のこの作業状態の際の位
置により管路案内が生じることkよル、排気16と新鮮
空気17が互いに混合することが回避される。ガスバー
ナ12)(よって発生すれる燃焼ガスは別個の排出竪孔
13を介して排出される。燃焼に必要な酸素は温められ
なかった排気から採られる。
第3図および第4図には「ヒートポンプによる暖房」の
作業様式を図示した。この場合は、ベンチュレータ11
は新鮮空気17を室内に送る。この新鮮空気17は二度
温められる。即ち、第一の工程では排気16からスター
りフリーフリーピストンーヒートポンプ10aにょ)強
力に圧送される熱とスターりングータフリーピストンエ
ンジン10の、熱案内板或hFi冷却リブを介して空気
案内管路19にもたらされる熱を吸収することkよシ、
第二の工程においては熱交換器を経て行われる燃焼空気
の熱伝達によ)行われる。引き続き燃焼空気は排出竪孔
13を経て戸外に逃れる。この実施例の場合がスバーナ
12は必要な酸素を直接加熱されていない新鮮空気から
採る。吹込まれかつ温められ次空気17は相当する量の
排気16を室から排出させる。
しかもこの場合新鮮空気と排気この混合が避けられる6
着氷を避けるためスターリング−フリーピストン−ヒー
トポンプBlaの吸収作用を行う熱交換器は、排気16
自体が連続作動に当九って+3υ以下に冷却されないよ
うは構成されている。
第5図には「ヒートポンプによらない暖房」作業様式が
図示されている。この実施例にあってはベンチュレータ
11は室内から排気16を吸う、フラップ14.15は
新鮮空気供給の九めの閉じられ次位置に存在している。
吸込まれた排fil 6dスターリング−フリーピスト
ン−エンジン10の損失熱および熱交換器2oにおける
檄法四侑布瓜の髄侵! r ? 、−tイ輛偏イあ φ
山に逆流する。これに対して周辺空気は極めて限られて
はいるがヒートポツプIQko冷たいS分に達し、これ
kよりヒートポンプは着氷する。
これによ〕〕スターリングーフリーピストンーエンジン
1は空転に移行する。冷却され光燃焼ガスはこの場合も
別個の排出竪孔13を経て逃れる。ここに記載し念作業
様式は特に過冷却された室の迅速な予備加熱に適して−
る。
第6図には、空気調和装置の第1図〜第5図に図示し九
実施例と異なる実施例を図示し念。
この空気調和装置は電気的なりニアモータによる駆動部
と簡略化された空気案内部とを備えている。この場合図
示した流動矢印は「ヒートポンプによる冷房」作業様式
のためのものである。
電気的なりニアモータ13もしくはその部分およびスタ
ーりングーフリーピストンーヒートボンプ30社共に閉
じられているケーシング内に存在している。このケーシ
ングには例えば作業ガスであるヘリウムが10バール以
下ノ圧カで充たされている。スターりングーフ11−ピ
ストン−ヒートポンプ30のリニアモータ31で駆動部
れる作業ピストンはその押しのけ体を作動させる。この
ポンプはガスクッション間で殆んど摩擦なく線状に駆動
する二つの部分のみを備えている。スターリング−フリ
ーピストン−ヒートポンプ30のケーシングは空気この
熱交換の九めリブ101)ic表面が拡大されてbる。
ここで室を冷房する場合、電気的に作動されるベンチュ
レータ32は、第1図において矢印で示し九ように、室
内空気を吸う、この室内空気はその戸外への道程におい
て室内の流動管路56内に存在しているスターりングー
フリーピストンーヒートポンプ50とリニアモータ51
とを通過し、室内の廃熱を吸収する。ここで相当する量
の新鮮空気は管路37f:経て後に室内へと流れ、この
場合ヒートポンプの冷たい部分に触れて冷却される。こ
の工程は、排気と新鮮空気とが空気調和装置において交
換の如何なる時点にあっても互いに混合しないように行
われる。冷房の際新鮮空気は脱湿され、生成する凝縮水
は戸外へと導出されるか、或いは例えば熱帯地方にあっ
ては集められる。冷房効率は室内サーモスタット34で
制御される。これは例えば、この室内サーモスタットが
リニアモータ31の電圧を変化させるか、或いは一定の
値が達せられ九際にこのリニアモータを接続或いは遮断
することによシ行われる。更にこの室内サーモスタット
34とスターリング−フリーピストン−ヒートポンプ3
0の冷たい部分に設けられている温度センサ35が結合
されておシ、この温度センサは温度が凍結点以下に下が
るのを阻止する。このようKして最大の冷房効率が例え
ば+5Cの新鮮空気に適合される。即ち、その際排気も
51:以下に冷却される必要はない。
ベンチュレータ32を経て空気量を制御すること自体必
要ではないが、しかし多段切換え器38で空気の通過量
を制御するのが有利である。
ここで室を暖房しようとする場合は、ベンチスレータ3
20回転方向を変えるだけでよい。
第6図を見た場合、この作業工程の念めの流動矢印が正
確に反対方向を指向してbるのが認められる。この作業
工程もまた室内サーモスタット34で制御される。もち
ろん手による切換えも可能である。ベンチュレータ32
は新鮮空気を室内に圧入する。この場合新鮮空気はりニ
アモータ31とスターリング−フリーピストン−ヒート
ポンプ30の廃熱を吸収する。流入する新鮮空気に#轟
する量の室内空気は排気として管路37を経て戸外へと
導かれ、この場合ヒートポンプの冷たい部分30aにお
りてその暖房のために強力にポンプ圧送される熱を放出
する。
この作業工程に関しては第7図および第8図を参照され
危い。
このようKして特に個々の部屋の暖房に適し九、かつそ
の製造訃よびメンテナンスに費用を要するここのないか
つ作動信頼性を有する、また−全装置が殆んど摩擦無く
運動する二つの・部分のみを有しているに過ぎないので
一寿命が長いかつ手入れを必要としない空気調和装置が
形成される。熱吸収温度が低下しても暖房率は殆んど変
わらない。この空気調和装置の構成は特に、周辺空気が
氷結点以下に低下することがなく、シかも多様な暖房を
行わなければならない地帯における使用に適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は新鮮空気供給下での「冷房」作動様式でのガス
燃焼によるスターリング−フリーピストン−エンジンを
1備えた空気調和装置、第2図は第1図による空気調和
装置のエネルギー流動に関する回路図、 第3図は新鮮空気供給下での「暖房」作動様式での第1
図による空気調和装置、 第4図は第3図における空気調和装置のエネルギー流動
に関する回路図、 第5図はヒートポンプを使用することなく、かつ新鮮空
気を供給することなく行われる「暖房」作動様式での第
1図による空気調和装置、第6図は電気的なりニアモー
タによる駆動部を備えた空気調和装置の「冷房」作動様
式の樟の図、 第7図は第6図による空気調和装置のエネルギー流動の
回路図、 第8図は空気調和装置のエネルギー流動回路図。 図中符号は、 toa、so・拳・スターリング−フリーピストン−ヒ
ートポンプ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)室空気と戸外空気と通じている密閉された室を暖
    房および冷房するための空気調和装置において、ヒート
    ポンプがスターリング−フリーピストン−ヒートポンプ
    (10a、30)として構成されていること、このヒー
    トポンプが作動機械により振動運動を以て駆動されるよ
    うに構成されていること、空気調和装置が排気と新鮮空
    気のための別個の管路を備えていること、および空気調
    和装置が作動様式(暖房/冷房)を選択するために空気
    案内もしくは流動方向を変えるための装置を備えている
    ことを特徴とする、空気調和装置。
  2. (2)スターリング−フリーピストン−ヒートポンプ(
    10a)を駆動するための作動機械がガス燃焼式スター
    リング−フリーピストン−エンジン(10)であり、作
    動様式を選択するために手で調節可能なフラップ(14
    、15)が設けられている、特許請求の範囲第1項に記
    載の空気調和装置。
  3. (3)スターリング−フリーピストン−ヒートポンプ(
    30)を駆動させるための作動機械が電気的なネット周
    波数で作動されるリニアモータ(31)であり、かつ作
    動様式を選択するために回転方向変更可能なベンチュレ
    ータ(32)が設けられている、特許請求の範囲第1項
    に記載の空気調和装置。
  4. (4)スターリング−フリーピストン−エンジン(10
    )を加熱するための燃焼ガスのために別個の排出竪孔(
    13)が設けられている、特許請求の範囲第2項に記載
    の空気調和装置。
  5. (5)スターリング−エンジン(10)の損失熱および
    スターリング−フリーピストン−ヒートポンプ(10a
    )によつて強力に圧送される熱が熱案内板或いは冷却リ
    ブを介して別個の空気案内管路(19)内に導入される
    ように構成されている、特許請求の範囲第2項或いは第
    4項に記載の空気調和装置。
  6. (6)スターリング−フリーピストン−ヒートポンプ(
    10a)の吸収作用を行う熱交換器が、連続作動にあつ
    ても+3℃以下の空気冷却が生じないように構成されて
    いる、特許請求の範囲第2項、第4項および第5項のい
    ずれか一つに記載の空気調和装置。
  7. (7)電圧制御或いは接続/遮断切換えを行うためにリ
    ニアモータ(31)に室内サーモスタット(34)が設
    けられている、特許請求の範囲第3項に記載の空気調和
    装置。
  8. (8)スターリング−フリーピストン−ヒートポンプ(
    30)の熱を吸収する冷たい部分(30a)に温度セン
    サ(35)が設けられている、特許請求の範囲第3項或
    いは第7項に記載の空気調和装置。
  9. (9)ベンチュレータ(23)に回転数制御を行うため
    の多段切換え機構(38)が設けられている、特許請求
    の範囲第3項、第7項および第8項のうちのいずれか一
    つに記載の、空気調和装置。
  10. (10)ベンチュレータ(32)の回転方向変更が室内
    サーモスタット(34)によつて切換えられるように構
    成されている、特許請求の範囲第7項から第9項までの
    いずれか一つに記載の空気調和装置。
JP61105035A 1985-05-10 1986-05-09 密閉された室のための空気調和装置 Pending JPS61262536A (ja)

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DE19853516975 DE3516975A1 (de) 1985-05-10 1985-05-10 Gasbefeuerte waermepumpe zur raumheizung und -kuehlung
DE3516975.3 1985-05-10
DE3516961.3 1985-05-10

Publications (1)

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JPS61262536A true JPS61262536A (ja) 1986-11-20

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009009208A1 (de) * 2009-02-17 2010-08-26 Danfoss Compressors Gmbh Individualumgebungs-Temperiervorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3227643A1 (de) * 1982-07-23 1984-01-26 Franz X. Prof. Dr.-Ing. 8000 München Eder Hausenergiesystem

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