JPS6144254A - 冷暖房装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は空気調和機として利用される冷暖房装置に関す
る。

（ロ）従来技術 従来の冷暖房装置は圧縮機を四方切換弁を介して室内側
熱交換器と室外側熱交換器とに切換接続した通常のヒー
トポンプサイクルで運転するものであり、この圧縮機の
駆動力としてエネルギー効率の良いエンジンを用いたも
のが例えば特開昭５６−９６０号公報で提案されている
。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 エンジンを動力源とした冷暖房装置では、エンジンの騒
音や振動及び排気ガス等の問題点があり、未だ実用化に
至っていないのが現状である。

本発明はかかる問題点を解決し、併せて精密な加工が要
求されず且つ部品点数も少ない安価な冷凍機を採用して
簡易な回路構成でまとめた冷暖房装置を提供することを
目的としたものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明の冷暖房装置は図面に示すよ５Ｋ、位相がずれて
往復動する高温側ディスプレーサ−（１）及び低温側デ
ィスプレーサ−（２）と、この高温側ディスプレーサー
（１）で高温室（３）と中温室（４）とに区画される高
温側シリンダ（５）と、この高温室（３）と連通し外部
から加熱される高温側熱交換器（６）と、この熱交換器
と中温室（４）との間に配設された蓄熱器（７）及び中
温側熱交換器（８）と、低温側ディスプレーサ−（２）
で低温室（９）と中温室（１０１とに区画される低温側
シリンダ０１）と、この低温室（９）から中温室（ｌｏ
ｔとの間に配設された低温側熱交換器（１７Ｊ及び蓄冷
器（１３］と、両中温室（４）（１０）を連通させる連
通室ａ旬とから冷凍機Ｑ９を構成し、この中温側熱交換
器（８］と低温側熱交換器ａツとを室内側熱交換器（１
６）と室外側熱交換器０ηとに交互に切換接続する切換
弁０８）翰、（２０）（２＋）（２２）（２３１Ｃ２４
）（至）を備えたものである。

（ホ）作用 本発明装置の冷凍機０９は低温工学の技術分野で知られ
ているブルマイアサイクルを用い、これに高温側熱交換
器（６）で強制的匠作動ガスを加熱する外部加熱方式を
採用することにより低温側熱交換器（１２１から低温媒
体を、中温側熱交換器（８）から中温媒体を取り出して
低温媒体を冷房に、中温媒体を暖房に利用するようにし
たものである。即ち、冷房運転時は切換弁０騰０９、（
至）０１）（２２（ハ）０４）（至）で低温側熱交換器
αりと室内側熱交換器αｅとを結ぶ閉サイクルを、中温
側熱交換器（８）と室外側熱交換器０７）とを結ぶ閉サ
イクルを形成して室内側熱交換器ａりで低温媒体の熱を
室内へ放出して冷房すると共に室外側熱交換器αηで中
温媒体の熱を室外へ排出し、暖房運転時は切換弁α■優
、（イ）（２１）（２）（ハ）Ｑく（ハ）を切換えて中
温側熱交換器（８）と室内側熱交換器（ＩＦ５とを結ぶ
閉サイクルを形成して室内側熱交換器θｅで中温媒体の
熱を室内へ放出して暖房すると共に室外側熱交換器面で
低温媒体の熱を室外へ排出するようにしたものである。

（へ）実施例 本発明の一実施例を第１図に基づいて説明すると、（ハ
）は回転軸（５）を中心として時計方向に回転する回動
枠（２秒と、この回動枠の先端（イ）と枢支された揺動
桿備０］）とからなるクランク部で、冷凍機０９の機械
室Ｃ３７Ｊ内に収納されている。

そして、冷凍機θつは揺動枠Ｃ３ｔ）Ｃ３＋）と枢支さ
れ位相が約７０°ずれて往復動する高温側ディスプレー
サー（１）及び低温側ディスプレーサ−（２）と、この
高温側ディスプレーサ−（１）で高温室（３）と中温室
（４）とに区画される高温側シリンダ（５）と、この高
温室（３）から中温室（４）Ｋ跨がって順次配設された
高温側熱交換器（６）と蓄熱器（７）及び中温側熱交換
器（８）と、低温側ディスプレーサ−（２）で低温室（
９）と中温室００）とに区画されろ低温側シリンダ（Ｉ
］）と、この低温室（９）から中温室００）に跨がって
順次配設された低温側熱交換器（１りと蓄冷器０３）及
び補助中温側熱交換器（３■と、両中温室（４）（ＩＯ
ｌを連通させる連通室（１４）とを備えている。

尚、両ディスプレーサ−（１）（２）の役目は封入され
た作動ガス（ヘリウムガスやチッ素ガス等）を高温室（
３）と中温室（４）との間で、又、低温室（９）と中温
室θ０）との間で移動させるものであって、作動ガスを
圧縮や膨張させるものではない為、両ディスプレーサ−
ｍ（２＋にはシリンダ（５１（１１）とシールするリン
グを設けておらず、精密な加工を必要としないと共に運
転時に振動が少ない利点を有してぃ社Ｃ３４１＆！補助
中温側熱交換器（３四の媒体（不凍液やフロン冷媒等）
入口側に設けた中温側循環ポンプ、Ｃ９は低温側熱交換
器０渇の媒体（不凍液やフロン冷媒等）出口側に設けた
低温側循環ポンプで、中温媒体と低温媒体とを室内ファ
ン（至）付きの室内側熱交換器０６）と室外ファンＣ３
７）付きの室外側熱交換器０７）とに交互に切換えて導
く第１の四方切換弁０樟と、室内側熱交換器（１６１と
室外側熱交換器αηとで熱交換した中温媒体と低温媒体
とを補助中温側熱交換器（至）と低温側熱交換器ａカと
に交互に切換えて導く第２の四方切換弁（１１とを中温
配管（至）と低温配管０匂とに設けである。

以上の如（構成されており、バーナー（４０で高温側熱
交換器（６）を約７００℃に加熱すると共に図示しない
小出力のモーターで回転軸（５）を駆動すると、高温側
ディスプレーサ−（１）は図示の位置から下降し始める
と共に図示の如く上死点の位置にある低温側ディスプレ
ーサ−（２）は左方向に移動し始めるようになる。高温
側ディスプレーサ−（１）が下死点に達して再び上昇し
始めると高温室（３）内の作動ガスが高温側ディスプレ
ーサ−（１）で押し出され、途中、バーナ（４０で約７
００℃に加熱されて蓄熱器（７）作動ガスは中温側熱交
換器を通る際、この熱交換ハ 器（８）及びこの熱交換器（８）と連結された補助中温
側熱交換器Ｃ３Ｊで高温配管（至）中の媒体と熱交換し
てこの媒体を約８０℃に昇温させると共に温度が下がっ
た作動ガスは中温室（４）へ移動する。

この間、低温側ディスプレーサ−（２）は左方向へ移動
し続けており、中温室０■から押し出される作動ガスと
中温室（４）へ移動した作動ガスとが混合して補助中温
側熱交換器（３り、蓄冷器αり、低温側熱交換器０７Ｊ
を通って低温側室（９）へ流入するようＫなり、内容積
の大きいこの低温側室（９）内で作動ガスは圧力が降下
して温度が下がる。然る後、低温側ディスプレーサ−（
２）が下死点に達し、再び右方向へ移動し始めると低温
の作動ガスが低温側室（９）から押し出されて低温側熱
交換器０力を通る際、低温配管Ｃ３９中の媒体と熱交換
してこの媒体を約−１０℃に冷却させると共に蓄冷器（
１３）で冷熱を蓄えて補助中温側熱交換器端へ流入する
。

尚、蓄熱器（７）は中温室（４）から高温室（３）へ、
蓄冷器０３は中温室００から低温室（９）へ作動ガスが
移動する際にこのガスを加熱、冷却することにより運転
効率を高めるものである。

このように、高温側熱交換器（６）では作動ガスを高温
度に保つように外部からバーナー（４Ｇで加熱すると共
に、中温側熱交換器（８）では作動ガスの温度が一定に
なるように外部から冷却し、かかる状態で両ディスプレ
ーサ−ｍ（２）を移動させることによって低温部が発生
する所謂プルマイヤサイクルによる冷凍機Ｑ５１を用い
、この低温部での吸熱を低温側熱交換器任りで冷房に、
中温側熱交換器（８）での発熱を暖房に利用したもので
ある。

即ち、冷房運転時は第１、第２の四方切換弁（ＩＥＯ翰
を実線状態にすることにより、実線矢印の如（、低温側
熱交換器圓で冷却された低温媒体が低温側循環ポンプ（
ハ）−第１の四方切換弁０Ｆ！ｊ−室内側熱交換器（Ｉ
Ｑ−第２の四方切換弁α■−低温側熱交換器α４と環状
に流れる閉サイクルを形成して室内側熱交換器ＯＱで室
内の冷房を行なうと共に、補助中温側熱交換器（ハ）か
ら中温側熱交換器（８）を通って加熱された高温媒体が
第１の四方切換弁（１１−室外側熱交換器αクー第２の
四方切換弁Ｈ−高温側循環ポンプ（ロ）−補助中温側熱
交換器（ハ）と環状に流れる閉サイクルを形成して室外
側熱交換器（１７）で室外へ排熱する。

又、暖房運転時は第１、第２の四方切換弁α８１翰を破
線状態に切換えることにより、破線矢印の如く、補助中
温側熱交換器儲から中温側熱交換器（８）を通って加熱
された高温媒体が第１の四方切換弁α■−室内側熱交換
器（ｌＥ９−第２の四方切換弁−−高温側循環ポンプ（
ロ）と環状に流れる閉サイクルを形成して室内側熱交換
器ＱＩ１９で室内の暖房を行なうと共に、低温側熱交換
器ａ２１で冷却された低温媒体が低温側循環ポンプＣ３
５）−第１の四方切換弁α秒−室外側熱交換器（１７］
−第２の四方切換弁←１−低温側熱交換器←２と環状に
流れる閉サイクルを形成して室外側熱交換器面で室外へ
排熱する。

かかる運転に於いて、中温側熱交換器（８）の温度（約
８０℃）が冷房時の室外側熱交換器ａ′７）の温度（約
３５℃）と暖房時の室内側熱交換器０ｅの湿度（約２５
℃）よりも高く、又、低温側熱交換器０りの温度（約−
１０℃）が冷房時の室内側熱交換器αｅの温度（約１０
°Ｃ）と暖房時の室外側熱交換器ａηの温度（約０℃）
よりも低いので、循環ポンプＣ３４）（３ｉを用いずに
ヒートパイプで接続しても良い。

尚、循環ポンプ（２）Ｃ３５１で強制的に熱移送する場
合は媒体が液状態となっている上記一実施例で示した箇
所に設置するように留意する必要がある。

又、補助中温側熱交換器０９を省くようにしても良い。

第２図は本発明の他実施例を示したもので、第１図と異
なるのは四方切換弁α咎α優の代わりに三方切換弁（２
００１）と開閉弁（２２＠２４１Ｃ’９ｈを用いたもの
であり、第１図と同様に冷房時の媒体の流れを実線矢印
で、暖房時の媒体の流れを破線矢印で示すと共に第１図
と同一符号を付して動作説明は省略する。

（ト）発明の効果 本発明は振動や騒音が少ない安価な外燃式の冷凍機を切
換弁を介して室内側熱交換器と室外側熱交換器とに接続
して冷暖房装置を構成したので、エンジンで圧縮機を駆
動する従来の？＠暖房装置と比較して大気汚染のない静
粛の運転で室内を冷暖房できろと共に、ヒートポンプサ
イクルに必要な圧縮機、マフラー、膨張弁、気液分離器
等の多数の冷凍部品を不要とした簡易な回路構成でまと
めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す配管系統図、第２図は
本発明の他実施例を示す配管系統図である。 ＋１＋・・・高温側ディスプレーサ−１（２）・・・低
温側ディスプレーサ−１（３）・・・高温室、　（４）
α０）・・・中温室、（５）・・・高温側シリンダ、　
（６）・・・高温側熱交換器、（７）・・・蓄熱器、　
（８）・・・中温側熱交換器、　（９）・・・低温室、
　０１）・・・低温側シリンダ、　Ｑ２）・・・低温側
熱交換′　　　　　　器、　０３１・・・蓄冷器、　０
４）・・・連通室、　０９・・・冷凍機、ＯＱ・・・室
内側熱交換器、　（１７）・・・室外側熱交換器、（１
槌０９、（２０＋０１）＋２２（２並卯か・・切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）位相がずれて往復動する高温側ディスプレーサー
   及び低温側ディスプレーサーと、この高温側ディスプレ
   ーサーで高温室と中温室とに区画される高温側シリンダ
   と、この高温室と連通し外部から加熱される高温側熱交
   換器と、この熱交換器と中温室との間に配設された蓄熱
   器及び中温側熱交換器と、低温側ディスプレーサーで低
   温室と中温室とに区画される低温側シリンダと、この低
   温室と中温室との間に配設された低温側熱交換器及び蓄
   冷器と、前記両中温室を連通させる連通室とから冷凍機
   を構成し、この中温側熱交換器と低温側熱交換器とを室
   内側熱交換器と室外側熱交換器とに交互に切換接続する
   切換弁を備えたことを特徴とする冷暖房装置。