WO1994015157A1 - Vuillemier heat pump device - Google Patents

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Publication number
WO1994015157A1
WO1994015157A1 PCT/JP1993/001806 JP9301806W WO9415157A1 WO 1994015157 A1 WO1994015157 A1 WO 1994015157A1 JP 9301806 W JP9301806 W JP 9301806W WO 9415157 A1 WO9415157 A1 WO 9415157A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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volume
temperature
rod
heat pump
low
Prior art date
Application number
PCT/JP1993/001806
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tsutomu Ishino
Masahiro Kitamoto
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries, Ltd. filed Critical Daikin Industries, Ltd.
Priority to US08/295,683 priority Critical patent/US5461869A/en
Priority to EP94902114A priority patent/EP0629823A4/en
Publication of WO1994015157A1 publication Critical patent/WO1994015157A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a Vilmier heat pump device, and more particularly, to a control measure for a 3 ⁇ 4 force.
  • a Vilmier heat pump device used for a cooling / heating device or the like includes a high-temperature side heat pump and a low-temperature side heat pump as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-137164.
  • a displacer is housed in a cylinder, and both displacers are connected so as to move back and forth with a predetermined phase difference (for example, 90), while a high-temperature space in a high-temperature side cylinder is provided.
  • the medium temperature space is communicated with the medium temperature space by a high temperature side communication passage, and the low temperature space and the medium temperature space in the low temperature side cylinder are communicated by a low temperature side communication passage.
  • the volume of each space changes due to the reciprocating movement of the two display lasers, and the heat cycle is formed by changing the pressure of the working gas.
  • the mid-temperature heat exchanger radiates heat.
  • the working gas force ⁇ heat is stored in the regenerator in the high-temperature side communication passage when moving from the high-temperature space to the medium-temperature space, and the regenerator is used when the working gas moves from the medium-temperature space to the high-temperature space.
  • the low-temperature side heat pump regenerates the heat stored in When the working gas moves from the low-temperature space to the medium-temperature space, the heat stored in the regenerator is regenerated.
  • the rods of both displacers are connected via a connecting mechanism, and an auxiliary drive motor is connected to the crankshaft of the connecting mechanism as auxiliary power.
  • This auxiliary drive motor provides auxiliary power when the displacer reciprocates, that is, when the rotation speed of the crankshaft rises above the self-sustained point, and conversely, reverse load when the rotation speed of the crankshaft falls below the self-sustained point. ing.
  • the shaft output (shaft work) Wt of the crank pulling rises linearly as the rotational speed N force of the crank pulling rises.
  • the power loss L which is the sum of the machine iron and the charging iron, rises in a curve as the crankshaft speed ⁇ rises, and changes in the shaft output Wt and the power il ⁇ L
  • the characteristic is a constant rotation speed N, and this 33 ⁇ 4 is the self-supporting point S.
  • the present invention has been made in view of the above points, and has as its object to improve the COP, reduce speed fluctuations, and perform a constant efficiency operation. is there (
  • ⁇ means taken is to change the volume of a medium temperature space.
  • the means of the invention according to claim 1 is that, first, the inside of the high-temperature side cylinder (21) is formed by the high-temperature side displacer (22) and the high-temperature space (24). And a high-temperature heat pump (2) in which the high-temperature space (24) and the medium-temperature space (25) are connected to each other by a high-temperature communication passage (5). Further, the inside of the low-temperature side cylinder (31) is partitioned by the low-temperature side displacer (32) into a low-temperature space (34) and a medium-temperature space (35), and the medium-temperature space (35) is connected to the high-temperature side heat pump (2). The low-temperature heat pump (3) is connected to the medium-temperature space (25), and the medium-temperature space (35) and the low-temperature space (34) are connected to each other by the low-temperature side 3 ⁇ 4! 1 path (6). Is provided.
  • Each of the cylinders (21, 3 1) is connected to each of the display lasers (22, 32) of the high-temperature side heat pump (2) and the low-temperature side heat pump (3) and penetrates each of the medium-temperature spaces (25, 35). And a rod (23, 33) extending outside of the joint. Further, the two ports (23, 33) are connected, and the displacers (22, 32) are reciprocated with a predetermined phase difference. Means (4) are provided.
  • a volume adjusting means (8a) for changing the volume of at least one of the medium-temperature space (35) of the high-temperature side heat pump (2) and the low-temperature side heat pump (3) is provided.
  • the volume adjusting means (8a) reduces the volume of at least one of the rods (33) in the medium temperature space (35). It is constituted by a rod volume adjusting means for changing.
  • the means adopted by the invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the volume adjusting means (8 a) is a variable speed ⁇ whose rotation speed is controlled by the volume control means (9 a).
  • the motor (82) has a larger diameter than the rod (33) and penetrates through the rod (33) through the force screw mechanism (84).
  • the rod cover (81), which protrudes and retracts to change the rod volume, is connected to the adjusting motor (82), and engages with the rod cover (81) to adjust the rod by the adjusting motor (82).
  • the means taken by the invention according to claim 4 is the medium temperature space corresponding to the volume control means (9a) force ⁇ , g3 ⁇ 4 speed of the displacer (22, 32) in the above-mentioned claim 2 or 3, And a control unit for outputting a control signal to the volume adjusting means (8a) such that the rod volume of the medium temperature space (35) matches the calculated rod volume. .
  • the volume control means (9b) sets the drive speed of the displacer (22, 32) at a predetermined speed.
  • the volume control means outputs a control signal for changing the rod volume of the medium temperature space (35) to the volume adjusting means (8a) so that
  • the invention according to claim 6 ⁇ the means taken is the invention according to any one of the above claims 1 to 5, wherein the volume adjusting means (8a) is a medium temperature space (3) in the low temperature side heat pump (3). It is configured to change the volume of 5).
  • the present invention operates as follows.
  • the working gas in the high-temperature space (24) absorbs heat in the middle of the high-temperature side communication path (5) and isotonic, and then gives the heat to the high-temperature side regenerator (7). And is cooled equally. Further, the working gas is heated and decompressed in the middle of the high-temperature side communication path (5) by a temperature of 3 ⁇ 4C, and then is heated by the heat applied to the high-temperature side regenerator (7).
  • the working gas in the medium-temperature space (35) is supplied with heat to the low-temperature regenerator (7) in the middle of the low-temperature communication passage (6), and is cooled by equal volume. Further, the working gas is isothermally heated by the heat given to the low-temperature side regenerator (7), and then is heated to 3 ⁇ 4t in the middle of the low-temperature side communication path (6). I do.
  • the volume control means (9a) detects the g3 ⁇ 4 speed of the displacer (2 2.32), and changes the volume of the medium temperature space (35) in accordance with the driving speed. And outputs a control signal to the volume adjusting means (8a). Then, the volume adjusting means (8a) changes the volume of the medium temperature space (35) based on the control signal.
  • the rotation of the adjustment motor (82) is controlled by the volume control means (9a), and the rotation of the adjustment motor (82) causes the rotation of the adjustment motor (82) via the rotation mechanism (83).
  • the rod cover (81) rotates with respect to the rod (33), the amount of protrusion and withdrawal from the middle (35) of the rod cover (81) changes, and the rod volume in the middle (35) changes.
  • the volume control means (9a) detects the horse speed of the displacer (22, 32), and calculates the rod volume corresponding to the drive speed. And The volume control means (9a) outputs a control signal to the volume adjustment means (8a) such that the rod volume of the medium temperature space (35) matches the calculated rod volume.
  • This volume adjusting means (8a) changes the rod capacity of the medium temperature space (35) in one rod (33) based on the control signal of the volume control means (9a). For example, in the invention according to claim 6, the volume adjusting means (8a) changes the rod volume of the medium temperature space (35) in the rod (33) connected to the low temperature side displacer (32).
  • the driving speed of the displacer (32) increases, the amount of protrusion of the rod cover (81) with respect to the medium temperature space (35) increases, and the self-standing point S increases with respect to the driving speed of the displacer (32).
  • the gl3 ⁇ 4 speed of the displacer (32) decreases, the amount of protrusion of the rod cover (81) with respect to the medium temperature space (35) decreases, and the self-S decreases relative to the drive speed of the displacer (32).
  • the volume control means (9b) detects the drive speed of the displacer (22.32), and sets the medium temperature space (35) so that the drive speed becomes a preset set speed. ) Is output to the volume adjusting means (8a).
  • the volume adjusting means (8a) changes the rod volume of the medium temperature space (35) in the rod (33) connected to the low temperature side displacer (32). .
  • the present invention has the following effects.
  • the volume of at least one of the medium temperature spaces (35) is changed.
  • the self-standing point S can be changed according to the driving speed. In the driving operation state, there is no need to apply auxiliary power, and highly efficient operation can be performed.
  • the self S can be changed in accordance with a decrease in the driving speed, no extra power, that is, no reverse load needs to be applied in the low-speed driving operation state.
  • ⁇ ⁇ * can be prevented from increasing, and the COP shown can be improved and the net COP can be improved.
  • only the shaft output necessary for the power can be generated, so that the speed can be reduced.
  • the volume of at least one of the displacers (32) is changed.
  • the volume of the medium temperature space (35) is changed with high accuracy. ⁇ Because it is possible, the ability to perform highly reliable control is possible.
  • the rod volume is changed by projecting and retracting the rod cover (81) into the medium temperature space (35), the rod volume can be accurately adjusted with a simple configuration. Can be adjusted.
  • the volume of at least one of the medium temperature spaces (35) is changed. Therefore, the driving speed of the displacer (22, 32) can be adjusted to the set speed without applying any auxiliary power or extra power.
  • the volume of the medium temperature space (35) in the low temperature side heat pump (3) is changed.
  • the volume of the medium temperature space (25) in the high temperature side heat pump (2) is changed. Since the self-standing point S can be adjusted more reliably than when the value is changed, highly reliable control can be performed.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a Weilmich pump device.
  • Figure 2 is a T-S diagram of the Vilmier heat pump cycle.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the low-temperature side heat pump.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram of shaft output with respect to rotation speed.
  • FIG. 5 is a state diagram showing the relationship between $ free power and working gas work.
  • FIG. 6 is a PV diagram of a conventional low-temperature medium-temperature space.
  • FIG. 7 is a PV diagram of the low-temperature medium-temperature space of the present invention.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram of output with respect to a change in rod diameter.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a Vilmier heat pump device for explaining shaft output.
  • FIG. 10 is an output relation diagram for explaining the shaft torque.
  • FIG. 11 is a characteristic diagram of the rod volume with respect to the rotation speed of the self-standing point.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram of shaft output with respect to rod volume.
  • FIG. 13 is a control flow chart of the rod volume.
  • FIG. 14 is a characteristic diagram of the cooling capacity and C 0 P with respect to the rotation speed.
  • FIG. 15 is a characteristic diagram of the cooling capacity and C 0 P with respect to the conventional rotation speed.
  • FIG. 16 is a characteristic diagram of the output with respect to the rotation speed.
  • FIG. 17 is a characteristic diagram of the output with respect to the conventional rotational speed.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram of the amount of heat with respect to the number of rotations.
  • FIG. 19 is a characteristic diagram of the amount of heat with respect to the conventional rotation speed.
  • FIG. 20 is a control flow chart of a rod volume showing another embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part of a low-temperature side heat pump showing another volume adjusting means.
  • the Vilmier heat pump device (1) includes a high-temperature heat pump (2) and a low-temperature heat pump (3), and both heat pumps (2.3) are, for example, 90 °.
  • the heat pumps (2.3) are inserted into the cylinders (21, 31) so that the displacer (22, 32) can reciprocate.
  • the two cylinders (21.31) are integrally joined to a crankcase (41) of a connection (4) as a connecting means and are closed in a closed state.
  • Each of the displacers (22, 32) is connected to a rod (23.33) extending into a crankcase (41>), and the both ends (23.33) are connected to the connection mechanism (4).
  • the connecting mechanism (4) reciprocates the rod (2S, 33) with a phase difference of 90 °, for example, and has a crankshaft (42) having a rotation center in the horizontal direction.
  • the crankshaft (42) is supported by a crankcase (41) and a crankpin (4) located in the crankcase (41). 3) is provided, and an auxiliary drive module (4a) is connected to the outer end.
  • a first bell crank (44) is force-coupled to the crank pin (43), and the first bell crank (4
  • One end of 4) is connected to a portion of the high-temperature side rod (23) through a first link (45), and the high-temperature side rod (23) penetrates the crankcase (41), and It is coupled to a side display laser (22).
  • the other end of the first bell crank (44) is connected to the low-temperature side rod (33) via the second bell crank (46) and the second link (47). Is penetrated through the crankcase (41), and its tip is connected to the low-temperature side displacer (32).
  • the inside of the high-temperature side cylinder (21) is partitioned by a high-temperature side displacer (22) into a head-side space force ⁇ high-temperature space (24) and a rod-side space and a low-temperature space (25).
  • the inside of the low-temperature side cylinder (31) is partitioned by the low-temperature side displacer (32) into a head-side space force ⁇ low-temperature space (34), and the rod-side space into a medium-temperature space (35).
  • the medium temperature space (25) of the high-temperature side heat pump (2) and the medium temperature space (35) of the low-temperature side heat pump (3) are connected by a medium-temperature connecting pipe (11).
  • the space (34) and each of the medium temperature spaces (25, 35) are filled with a working gas such as a helm.
  • the high-temperature space (24) and the medium-temperature space (25) of the high-temperature side cylinder (21) are connected to the high-temperature side communication passage (5), and the low-temperature space (34) and the medium-temperature space (35) of the low-temperature side cylinder (31) are connected. ) Are communicated with each other by the low-temperature side communication (6), and the high-temperature side communication passage (5) is formed on the peripheral wall of the high-temperature side cylinder (21) and communicates with the medium temperature space (25).
  • the low-temperature side communication passage (6) is formed on the peripheral wall of the low-temperature side cylinder (31) and communicates with the low-temperature space (34) and the medium-temperature space (35). It is formed by 1).
  • a high-temperature regenerator (7) composed of a heat storage exchanger and a medium-temperature space (25) side of the regenerator (7) are located.
  • a high-temperature heat exchanger (53) with a seal-and-tube type is installed at the high temperature side heat exchanger (53).
  • the PS gas in the heater tube (52a) is supplied to ⁇ ⁇ of the high temperature side cylinder (21).
  • a burner (52b) for a heater (52) for heating is provided, while a low-temperature side regenerator (7) comprising a storage heat exchanger is provided in the low-temperature side communication path (6).
  • Shell-and-tube cooler (62) as a low-temperature part heat exchanger located on the low-temperature space (34) side of the regenerator (7), and a shell located on the medium-temperature space (35) side of the regenerator (7).
  • FIG. 2 shows the relationship between the working gas (T) and the entropy (S).
  • T working gas
  • S entropy
  • the working gas in the high-temperature side cycle Heat is absorbed from the heat pipe (52a) heated by (52b) and isotonic, and in the next step B1 ⁇ C1, heat is given to the high-temperature side regenerator (7) to be cooled by equal volume.
  • the working gas is heated and condensed through the middle-temperature high-temperature side heat exchanger (53) in the process C1 ⁇ D1, and is compressed by the heat given to the high-temperature regenerator (7) in the process D1 ⁇ A1. Heated by equal volume.
  • the working gas in the low-temperature cycle is given equal heat in the process A2 ⁇ B2 by supplying heat to the low-temperature regenerator (7), and absorbed in the cooler (62) in the process B2 ⁇ C2 to make it isotonic.
  • the heat is applied to the low-temperature side regenerator (7) by the heat given to the low temperature side regenerator (7), and in the second step D2 ⁇ A2, it is contracted by the thigh through the middle temperature part low temperature side heat exchanger (63). .
  • the display in the low-temperature side heat pump (3) is described.
  • the rod (33) of the support (32) is provided with rod volume adjusting means (8a) as volume adjusting means, and the rod volume adjusting means (8a) includes Rod volume control means (9a), which is control means, is connected.
  • the rod volume adjusting means (8a) changes the volume of the rod in the medium temperature space (35) to change the volume of the medium space (35).
  • the rod cover (81) is a cylindrical body having a larger diameter than the rod (33).
  • the rod cover (81) has a force ⁇ penetrating therethrough, and a screw mechanism (84) is provided on the inner peripheral surface of the rod cover (81).
  • ) Is formed on the outer peripheral surface of the rod (33), while a male screw of a screw mechanism (84) is formed.
  • the rod cover (81) penetrates the crankcase (41) closely, and has one end located in the medium temperature space (35) and the other end located in the crankcase (41). ) Are provided so as to be freely retractable, and external teeth (85) are formed on the outer peripheral surface on the side of the crankcase (41).
  • (La. Lb) is a seal provided on the crankcase (41) and the rod cover (81).
  • the adjusting motor (82) is mounted in the crankcase (41), and has a variable speed so that the rotation speed is controlled by the rod capacity control means (9a). Further, the rotating gear (83) is connected to a motor shaft (86) of the adjusting motor (82). The rotating gear (83) is a spur gear, and is coupled to the external teeth (85) of the rod cover (81), and is configured to rotate the rod cover (81> by rotating the adjustment motor (82). The rod cover (81) reciprocates in the axial direction with respect to the rod (33) by the rotation of the rotating gear (83), and changes the rod volume in the medium temperature space (35). It is configured to be.
  • the rod volume control means (9a) includes a rotation speed detector (91) and a controller (92), and the rotation speed detector (91) detects the rotation of the crankshaft (42). It is configured.
  • the controller (92) calculates the rod volume of the medium temperature space (35) corresponding to the rotation speed N of the crankshaft (42), which is the g3 ⁇ 4 speed of the displacer (22, 32), and calculates the rod volume for the rod (33).
  • the position of the rod cover (81) is derived, and the adjusting motor (82) is controlled such that the force of the rod cover (81) ⁇ the derived position.
  • the rod cover (81) rises to increase the amount of protrusion of the medium temperature space (35) in FIG. 3 when the rotation speed N increases, while it lowers and increases when the rotation speed N decreases. Reduce the amount of protrusion to space (35).
  • the working gas work Wmi of the low-temperature medium-temperature space (35) is, as apparent from the above equation (5), the area of the hatched portion in the heat cycle of the low-temperature medium-temperature space (35) shown in FIG. Equivalent to.
  • the working gas work Wmi of the low-temperature medium-temperature space (35) changes when the rod volume is changed. For example, as shown in FIG. 7, the volume of the low-temperature medium-temperature space (35) decreases only by Then, the working gas work Wmi decreases. Thus, as is clear from the thermal relationship, changing the rod volume will change the shaft output Wt force.
  • the axial force FL of the low temperature side rod (33) is
  • the shaft torque T of the crankshaft (42) from the above two shaft powers FH and FL is the distance between the crank (4) and the connecting point (4p) of the rods (23, 33).
  • the rotation angle of the crank pong (42) is 0 and the phase angle is ⁇ ,
  • the rotation speed of the self-standing point S increases, that is, the slope of the change characteristic line of the shaft output Wt shown in FIG. It increases as the mouth volume of the low temperature side mouth (33) increases.
  • the shaft output Wt force increases as the rod volume of the low-temperature side rod (S3) increases.
  • the rod volume of the low-temperature side rod (33) is changed in accordance with the rotation speed N of the crank shaft (42), and as shown in FIG.
  • the self-standing point S is changed along the curve of the power loss L.
  • the ib operation of the rod volume of the low-temperature side rod (33) will be described based on the control flow shown in FIG.
  • step ST1 the necessary load is detected, and then the process proceeds to step ST2, where the starting rotation speed of the auxiliary driving mode (4a) is set based on the required load. Subsequently, the process proceeds to step ST3, in which the burner of the wrench (52b) is adjusted, and then the process proceeds to step ST4, in which the force at which the wall of the heater (52) has reached the set value or not is determined, and the set value is obtained. Until the above, return to step ST3, and adjust the burner amount of the parner (52b).
  • step ST4 when the wall temperature of the heater (52) reaches the set value, the determination is YES, and the process proceeds to step ST5, in which the required force and the required force are determined, and the required load is determined. Until it becomes, the process returns to step ST2 to adjust the auxiliary g3 ⁇ 4 motor (4a) and the heater (52).
  • step ST5 the process proceeds from step ST5 to step ST6, where the rod volume control means (9a) calculates the position of the rod cover (81). That is, the rotation speed detector (91) Since the rotation speed N of the crankshaft (42) is detected, the controller (92) calculates the position of the rod cover (81) based on the rotation speed N and outputs a control signal to the adjustment motor (82). I do.
  • step ST7 the process proceeds from step ST7 to step ST8, and the rod volume adjusting means (8a) adjusts the position of the rod cover (81) according to the control signal from the controller (92).
  • the adjustment motor (82) is driven strongly by the control signal, and the rotary gear (83) is rotated by the exclusive use of the adjustment motor (82).
  • the rotation of the rotating gear (83) causes the rod cover (81) to rotate and move axially with respect to the rod (33) by the screw mechanism (84). become.
  • the movement of the rod cover (81) changes the amount of protrusion and withdrawal in the medium temperature space (35), changes the rod volume, and adjusts the shaft output Wt of the crank chill (42). Then, the auxiliary drive motor (4a) is stopped to end the control.
  • the self S can be changed according to the decrease in the horse g3 ⁇ 4 speed
  • no extra power that is, no need to apply a reverse load
  • Power ⁇ and at the same time improve the net COP.
  • the speed can be reduced.
  • the rod volume of the low-temperature side displacer (32) is changed.
  • the volume of the low-temperature side medium-temperature space (35) can be changed with high accuracy, highly reliable control must be performed. Can be.
  • the rod cover (81) is made to protrude and retract into the low-temperature medium-temperature space (35) to change the rod volume, the rod volume can be accurately adjusted with a simple configuration.
  • ⁇ S can be adjusted reliably, so it is possible to perform highly reliable control.
  • FIG. 14 shows the change characteristics between the illustrated COP and the net COP in the present embodiment
  • FIG. The figure shows the change characteristics between the illustrated COP and the net COP in the conventional example, and both the illustrated C 0 P and the net C 0 P of the present embodiment are improved.
  • Cooling capacity Qk power of low-temperature space (35) ⁇ rise, COP shown increases at lower rotation speed N than own S, inferior at higher rotation speed N than self-standing point S, net COP is It has improved over the range.
  • FIG. 16 shows the change characteristics of the working gas work We in the high-temperature space (24) and the working gas work Wc in the low-temperature space (24) with respect to the rotation speed N in this embodiment (the rod volume is variable).
  • the figure shows the change characteristics of the working gas work We in the high-temperature space (24) and the working gas work Wc in the low-temperature space (24) with respect to the rotation speed N in the conventional example (the rod volume is fixed).
  • FIG. 18 shows the change characteristics of 3 ⁇ 4 * Qh of the high-temperature space (24) and ⁇ SQk of the low-temperature space (24) with respect to the rotation speed N in this embodiment (the rod volume is variable).
  • the graph shows the change characteristics of i3 ⁇ 4 ⁇ Qh in the high-temperature space (24) and ⁇ SQk in the low-temperature space (24) with respect to the rotation speed N in the conventional example (the rod volume is fixed).
  • FIG. 20 shows another embodiment of the rod volume control means (9b), and the position of the rod cover (81) is shown. By adjusting the position, the number of revolutions N of the crankshaft (42) is controlled by feed knock. That is, the rod volume control means (9b) calculates the position of the rod cover (81) so that the rotation speed N force ⁇ the set rotation speed.
  • step ST.1 to ST5 of the previous embodiment starts and operates in the same way as steps ST.1 to ST5 of the previous embodiment from step ST11 to step ST15, and after detecting the necessary load, starts the auxiliary g3 ⁇ 4mo overnight (4a).
  • the number is set, and the burner (52b) is adjusted based on the wall of the heater (52), and the auxiliary motor (4a) is adjusted so that the capacity becomes the required load. .
  • step ST15 the process proceeds from step ST15 to step ST16, stops the auxiliary drive motor (4a), and then proceeds to step ST17, where the rotation speed detector (91) is driven by the crankshaft (42). The actual rotational speed N of is detected. Then, the process proceeds to step ST18, where it is determined whether or not the actual rotational speed N force set rotational speed has been reached.If the rotational speed reaches the set rotational speed, the control is terminated. It will move to step ST20.
  • step ST19 if the actual rotational speed N is larger than the N-force setting rotational speed, the process proceeds from step ST19 to step ST20, and the rod cover (81) is moved by the adjustment motor (82) by the control signal from the controller (92). It will be lowered from the state shown in Fig. 3 and the process will return to step ST17.
  • the actual rotation speed ⁇ power is large, the amount of protrusion of the rod cover (81) with respect to the medium temperature space (35) is reduced, the change ib in the rod volume is reduced, and the shaft output Wt is reduced to reduce Lower.
  • the auxiliary motor (4a) is stopped and there is no auxiliary power, the rotation speed N is reduced.
  • step ST21 the rod cover (81) is raised from the state shown in FIG. 3 by driving the adjusting motor (82) by the control signal from the controller (92), and the process returns to step ST17.
  • the actual rotation speed N is small, the amount of protrusion of the rod cover (81) with respect to the medium temperature space (35) is increased, the change in rod volume ibS is increased, and the shaft output Wt is increased to increase the self-standing point S. .
  • the auxiliary drive motor (4a) is stopped and no reverse load acts at present, the rotation speed is increased by N.
  • the self-standing point S is adjusted by changing the rod volume of the low-temperature medium-temperature space (35).
  • the drive speed of the displacer (22, 32) can be made to match the set speed without acting on the motor.
  • FIG. 21 shows an embodiment of another volume adjusting means (8b), which adjusts the capacity itself of the low temperature side medium temperature space (35).
  • the volume adjusting means (8b) is configured by connecting the means (89) to the annular body (88).
  • the annular body (88) is formed in a cylindrical shape, and the annular groove of the crankcase (41) is formed. Inserted in (48).
  • the annular groove (48) is formed so as to open to the low temperature side medium temperature space (35), and the annular body (88) is provided so as to be able to protrude and retract into the low temperature side medium temperature space (35).
  • volume control means (9c) is connected to the drive means (89).
  • the volume control means (9c) has the same configuration as the rod volume control means (9a) shown in FIG. It comprises a rotation speed detector (91) and a controller (92). Then, the controller (92) calculates the volume of the medium temperature space (35) corresponding to the rotation speed N of the crankshaft (42), derives the position of the annular body (88), and derives the position of the annular body (88).
  • the annular body (88) rises and increases the amount of protrusion of the medium temperature space (35) in FIG. 21 when the rotation speed N force increases, while it lowers when the rotation speed N decreases. It is configured to reduce the amount of protrusion from the medium temperature space (35).
  • the volume control means (9c) adjusts the position of the annular body (88) and adjusts the rotation speed N of the crankshaft (42) as in the rod volume control means (9b) shown in FIG. It may be one that performs one-back control.
  • the rod volume adjusting means (8a) is not limited to the rod cover (81) or the like, but can change the rod volume by changing the rod diameter or the like. Anything can be used.
  • the Vilmier heat pump device can perform efficient operation by changing the temperature of the medium-temperature space, and thus can be used for an air conditioner that performs cooling and heating operation using cold and hot water. Suitable for.

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Description

明 細 ゥ、、ィ ノレ ミ エヒ—— 卜 ポ ンプ装置
[技術分野]
本発明は、 ヴイルミェヒートポンプ装置に関し、特に、 ^¾力の制御対策に係る ものである。
[背景技術]
一般に、 冷暖房装置などに用いられるヴイルミェヒートポンプ装置は、特開平 1 —1 3 7 1 64号公報に開示されているように、高温側ヒートポンプと低温側ヒー トポンプとを備えている。該各ヒートポンプは、 シリンダ内にディスプレーサが収 納されてなり、該両ディスプレーサは、 所定の位相差 （例えば、 90。 ) をもって往 復移動するように連結される一方、高温側シリンダ内の高温空間と中温空間とは高 温側連通路により、 また、低温側シリンダ内の低温空間と中温空間とは低温側連通 路によりそれぞれ連通されている。
そして、上記両ディスプレーザの往復移動により各空間の容積が変化し、 作動ガ スの圧力を変化させて熱サイクルを形成し、 各連通路のヒ一夕及びクーラでは吸熱 を、 各連通路の中温部熱交換器では放熱をそれぞれ行っている。 また、上記高温側 ヒ一トポンプでは、 作動ガス力《高温空間から中温空間に移動する際に高温側連通路 の再生器に蓄熱し、 作動ガスが中温空間から高温空間に移動する際に再生器に蓄え た熱を再生する一方、 低温側ヒートポンプでは、 作動ガスが中温空間から低温空間 に移動する際に低温側連通路の再生器に蓄熱し、 作動ガスが低温空間から中温空間 に移動する際に再生器に蓄えた熱を再生している。
したヴイルミェヒートポンプ装置において、 両ディスプレーサのロッ ドは連 結機構を介して連結されており、該連結機構のクランク軸には、 補助動力として補 助駆動モータが連結されている。 この補助駆動モータは、 ディスプレーザの往復移 動、 つまり、 クランク拳由の回転数が自立点より上昇すると補助動力を与え、逆に、 クランク軸の回転数が自立点より低下すると逆負荷を与えている。
即ち、第 4図に示すように、 クランク拿由の軸出力 （軸仕事） Wtは、 クランク拳由の 回転数 N力上昇するに従って直線的に上昇する。 これに対し、 機械す鉄と涵 ί鉄 との和である動力損失 Lは、 クランク軸の回転数 Νの上昇に従つて曲線的に上昇し、 上記軸出力 Wtと動力 il^Lとの変化特性か 定の回転数 Nで し、 この 3¾ が 自立点 Sである。
そして、 この自 i^Sでは、 軸出力 Wtと動力 ί鉄 Lとカバランスして補助 gg¾モ 一夕への動力供給が停止される一方、 自 Sより回転数 N力上昇すると、 $由出力 Wtより動力 ί鉄 L力《上回り、補助動力が必要となり （第 4図 A1参照） 、上記補助駆 動モータを駆動することになる。
また逆に、上記自 Sより回転数 Ν力低下すると、軸出力 Wtより動力 ί鉄 Lが 下回り、逆負荷が必要となり （第 4図 Α2参照） 、上記補助隨モータを させる ことになる。
そこで、特開平 2— 4 1 74号公報に開示されているように、上記クランク軸に 発電機と制動機とを連結しているものがある。 この従来例では、要求負荷に対応し たクランク軸の要求回転数を算出し、 例えば、 冷房運転時において、 低温側連通路 のクーラにおける要求! に対応したクランク軸の要求回転数を算出し、 この要求 回転数が自 Sより大きくなると、電動機を駆動し、 逆に、要求回転数が自立点 Sより小さくなると、 制動機を駆動して冷房能力を調整するようにしている。 また、 特開平 4—1 9 8 6 7 1号公報に開示されているように、上記クランク軸 に制動機を連結しているものがある。 この従来例においても、冷房負荷や暖房負荷 力低下すると、 制動機を作動させて、 クランク軸の回転数を低下させて単位時間当 りのディスプレーザの往復移動回数を低下させ、 運転能力を調整するようにしてい る o
しかしながら、 従来、上記自 Sが固定されていた、めに、上記回転数 Nが変 化し、 つまり、 ディスプレーザの往復移動速度が変化し、 回転数 Nが自 Sより 上昇すると、補助 g¾モータを作動しなければならず、効率が悪いという問題があ つた。
また逆に、上記回転数 Nが自立点 Sより低下すると、 余分な動力が発生し、 ヒー 夕からの投人^ Mが増加し、 図示 C O P (C O P：成績係数 (coefficiet of perfo nuance) ,図示 C O P =Wc/We, Wc：高温空間の作動ガス仕事， Wc：低温空間の作動 ガス仕事） 力《低く、 また、逆負荷を作用させるので、速 動が大きいという問題 力あった。
そこで、上記軸出力 Wtを調節するために、 ヒータの' を変えて高温空間の を変化させることが考えられているが、 これでは一定の効率運転を行うことができ ないという問題がある。
本発明は、 斯かる点に鑑みてなされたもので、 C O Pを向上させると共に、速度 変動を低減し、 更に、 一定の効率運転を行えるようにすることを目的とするもので ある (
[発明の開示]
上記の目的を達成するために、本発明力《講じた手段は、 中温空間の容積を変化さ せるようにしたものである。
具体的に、 図 1に示すように、請求項 1に係る発明力講じた手段は、先ず、高温 側シリンダ (21)の内部が、高温側ディスプレーサ（22)によって高温空間 (24)と中温 空間 (25)とに区画され、 該高温空間 (24)と中温空間 (25)とが高温側連通路（ 5 )によ つて互いに連通されて成る高温側ヒートポンプ（2 )が設けられている。 更に、低温 側シリンダ (31)の内部が、 低温側ディスプレーサ (32)によって低温空間 (34)と中温 空間 (35)とに区画され、該中温空間 (35)が上記高温側ヒートポンプ（2 )の中温空間 (25)に連通されると共に、該中温空間 (35)と低温空間 (34)とが低温側 ¾!1路（ 6 )に よって互 L こ連通されて成る低温側ヒートポンプ（ 3 )が設けられている。
そして、上記高温側ヒートポンプ（2〉及び低温側ヒートポンプ（3 )の各ディスプ レーザ (22, 32)に連結され、上記各中温空間 (25, 35)を貫通して各シリンダ (21, 3 1)の外部に延びるロッド (23, 33)が設けられている。 更に、該両口ッド (23, 33)が 連結され、上記各ディスプレーサ (22, 32)を所定の位相差をもって往復移動させる 連結手段（ 4 )が設けられている。
加えて、上記高温側ヒ一トポンプ（ 2 )と低温側ヒートポンプ（ 3 )との少なくとも 一方の中温空間 (35)の容積を変化させる容積調節手段 (8a)が設けられている。
その上、上記ディスプレーサ (22, 32)の駆動速度を検出し、 該 g¾速度に対応し て中温空間 (35)の容積が変化するように制御信号を上記容積調節手段 (8a)に出力す る容積制御手段 (9a)力設けられている。
また、 請求項 2に係る発明カ壩じた手段は、 上記請求項 1の発明において、 容積 調節手段 (8a)が、 少なくとも一方のロッド (33)における中温空間 (35)内のロッド容 積を変化させるロッド容積調節手段で構成されたものである。
また、請求項 3に係る発明が講じた手段は、上記請求項 2の発明において、 容積 調節手段 (8a)が、容積制御手段 (9a)によつて回転速度が制御される速度可変の ϋΐβ 用モータ（82)と、 ロッド (33)より大径に形成されると共に、 該ロッド (33)力ネジ機 構 (84)を介して貫通し、 ロッド (33)に対する相対回転により中温空間 (35)に出没し てロッド容積を変化させるロッドカバー（81)と、上記調節用モータ（82)に連結され ると共に、 ロッドカバ一（81)に係合して上記調節用モー夕（82)の によりロッド カバー（81)を回転させる回転機構 (83)とを備えたものである。
また、 請求項 4に係る発明が講じた手段は、上記請求項 2又は 3の発明において、 容積制御手段 (9a)力《、 ディスプレーサ (22, 32)の g¾速度に対応した中温空間 (35) のロッド容積を算出し、該中温空間 (35)のロッド容積が算出ロッド容積に一致する ように制御信号を容積調節手段 (8a)に出力する口ッド¾¾制御手段で構成されたも のである。
また、請求項 5に係る発明カ镛じた手段は、上記請求項 2又は 3の発明において、 容積制御手段 (9b)が、 ディスプレーサ (22, 32)の駆動速度が予め 1¾¾された設定速 度になるように中温空間 (35)のロッド容積を変化させる制御信号を容積調節手段 (8 a)に出力する口ッド容積制御手段で構成されたものである。
また、請求項 6に係る発明力《講じた手段は、上記請求項 1〜 5の何れか 1の発明 において、上記容積調節手段 (8a)が、 低温側ヒートポンプ（3 )における中温空間 (3 5)の容積を変化させるように構成されたものである。 上記の構成により、 本発明では、 次の通り作用する。
先ず、 高温側ヒートポンプ（2 )において、 高温空間 (24)の作動ガスは、 高温側連 通路（ 5 )の途中で吸熱して等' 張した後、熱を高温側再生器（ 7 )に与えて等積冷 却される。更に、 作動ガスは、上記高温側連通路（5 )の途中で ¾C熱して等 縮し、 その後、上記高温側再生器（7 )に与えた熱により等積加熱される。 一方、 低温側ヒ ートポンプ（3 )において、 中温空間 (35)の作動ガスは、 低温側連通路（6〉の途中で 熱を低温側再生器（7 )に与えて等積冷却された後、 吸熱して等 張する。 更に、 作動ガスは、 低温側再生器（7 )に与えた熱により等積加熱され、 その後、上記低温 側連通路（ 6 )の途中で ¾t熱して等^ E縮する。
そこで、請求項 1に係る発明では、容積制御手段 (9a)が、上記ディスプレーサ (2 2. 32)の g¾速度を検出し、該駆動速度に対応して中温空間 (35)の容積を変化させ る制御信号を容積調節手段 (8a)に出力する。 そして、該容積調節手段 (8a)は、制御 信号に基づいて中温空間 (35)の容積を変化させる。
具体的に、請求項 2及び 3に係る発明では、上記容積制御手段 (9a)によって調節 用モータ（82)が回転制御され、該調節用モータ（82)の回転により回転機構 (83)を介 してロッドカバー（81)がロッド (33)に対して回転し、該ロッドカバー（81〉の中^ 間 (35)に対する出没量カ変化し、上記中 間 (35)におけるロッド容積を変化させ る
また、請求項 4に係る発明では、容積制御手段 (9a)が、上記ディスプレーサ (22, 32)の馬 g¾速度を検出し、 該駆動速度に対応したロッド容積を算出する。 そして、 該容積制御手段 (9a)は、 中温空間 (35)のロッド容積が算出ロッド容積に一致するよ うに制御信号を容積調節手段 (8a)に出力する。 この容積調節手段 (8a)は、 容積制御 手段 (9a)の制御信号に基づいて一方のロッド (33)における中'温空間 (35)のロッド容 積を変化させる。 例えば、請求項 6に係る発明では、 容積調節手段 (8a)が、 低温側 ディスプレーサ (32)に連結されたロッド (33)における中温空間 (35)のロッド容積を 変化させる。
つまり、 例えば、上記ディスプレーサ (32)の駆動速度が増加すると、 中温空間 (3 5〉に対するロッドカバ一（81)の突出量を増大し、 ディスプレーサ (32)の駆動速度に 対して自立点 Sを上昇させる一方、 ディスプレーサ (32)の gl¾速度が低下すると、 中温空間 (35)に対するロッドカバー（81〉の突出量を減少し、 ディスプレーサ（32)の 駆動速度に対して自 Sを低下させることになる。
また、請求項 5に係る発明では、容積制御手段 (9b)が、上記ディスプレーサ (22. 32)の駆動速度を検出し、該駆動速度が予め設定された設定速度になるように中温 空間 (35)のロッド¾¾を変化させる制御信号を容積調節手段 (8a)に出力することに なる。 そして、 この容積調節手段 (8a)は、 例えば、 請求項 6に係る発明では、 低温 側ディスプレーサ（32)に連結されたロッド (33)における中温空間 (35)のロッド容積 を変化させることになる。
つまり、 例えば、上記ディスプレーサ (32)の駆動速度が設定速度より増加すると、 中温空間 (35)に対するロッドカバー（81)の突出量を減少し、 ディスプレーサ (32)の 駆動速度に対して自立点 Sを低下させて ^¾速度を低下させる一方、 ディスプレー サ (32)の駆動速度が設定速度より低下すると、 中温空間 (35)に対するロッドカバー (81)の突出量を増大し、 ディスプレーサ (32)の駆動速度に対して自立点 Sを上昇さ せて駆動速度を上昇させることになる。 従って、本発明では、 次のような効果を発揮することになる。
先ず、請求項 1及び 4に係る発明によれば、少なくとも一方の中温空間 (35)の容 積を変化させるようにした、めに、 自立点 Sを駆動速度に従って変化させることが できるので、 高速駆動運転状態において、 補助動力を作用させる必要がなく、効率 の高い運転を行うことができる。
また、 上記自 Sを駆動速度の低下に従って変化させることができるので、 低 速駆動運転状態において、 余分な動力、 つまり、逆負荷を作用させる必要がないこ とから、 ヒータ（52)からの投 Λ^*の増加を防止することカ《でき、 図示 C O Pを向 上させること力《できると共に、正味 C O Pを向上させることができる。 その上、動 力に必要な軸出力のみを発生させることができるので、速 動を低下させること 力《できる。
また、上記自 Sを調節することができることから、高温空間 (24)の を変 化させる がないので、一定の効率運転を行うことができる。
また、請求項 2に係る発明によれば、少なくとも一方のディスプレーサ (32)の口 ッド容積を変化させるようにした、めに、 中温空間 (35)の容積を高精度に変化させ ること力 <できるので、 信頼性の高い制御を行うこと力 <できる。
また、請求項 3に係る発明によれば、 ロッドカバー（81)を中温空間 (35)に出没さ せてロッド容積を変化させるようにしているので、 簡単な構成でもって正確にロッ ド容積を調節することができる。
また、請求項 5に係る発明によれば、 少なくとも一方の中温空間 (35)の容積を変 化させて自^ sを調節することができるので、 補助動力や余分な動力を作用させ ることなくディスプレーサ（22, 32)の駆動速度を設定速度に一致させること力 <でき る。
また、請求項 6に係る発明によれば、 低温側ヒートポンプ（3 )における中温空間 (35)の容積を変化させるようにした、めに、高温側ヒートポンプ（ 2 )における中温 空間 (25)の容積を変化させる場合に比して自立点 Sを確実に調節することができる ので、 信頼性の高い制御を行うことができる。
[図面の簡単な説明]
第 1図は、 ヴイルミェヒ一トポンプ装置の縱断面図である。
第 2図は、 ヴイルミェヒートポンプサイクルの T一 S線図である。
第 3図は、 低温側ヒートボンプの要部を示す横断面図である。
第 4図は、 回転数に対する軸出力の特性図である。
第 5図は、 $由出力と作動ガス仕事との関係を示す状態図である。
第 6図は、 従来の低温側中温空間の P - V線図である。
第 7図は、 本発明の低温側中温空間の P— V線図である。
第 8図は、 ロッド径の変化に対する出力の特性図である。
第 9図は、軸出力を説明するためのヴイルミェヒートボンプ装置の概略図である。 第 10図は、 軸トルクを説明するための出力関係図である。
第 11図は、 自立点の回転数に対するロッド容積の特性図である。
第 12図は、 ロッド容積に対する軸出力の特性図である。
第 13図は、 ロッド容積の制御フロー図である。 第 14図は、 回転数に対する冷房能力及び C 0 Pの特性図である。
第 15図は、従来の回転数に対する冷房能力及び C 0 Pの特性図である。
第 16図は、 回転数に対する出力の特性図である。
第 17図は、 従来の回転数に対する出力の特性図である。
第 18図は、 回転数に対する熱量の特性図である。
第 19図は、 従来の回転数に対する熱量の特性図である。
第 20図は、他の実施例を示すロッド容積の制御フロー図である。
第 21図は、 他の容積調節手段を示す低温側ヒートポンプの要部の横断面図である。
[発明を するための の形態]
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第 1図に示すように、 ヴイルミェヒートポンプ装置（1 )は、高温側ヒートポンプ ( 2〉と低温側ヒートポンプ（3 )とを備え、該両ヒートポンプ (2. 3)は、 例えば、 9 0 ° の^角度で互いに^する方向に配置されている。 そして、該両ヒートボン プ (2. 3)は、 それぞれシリンダ (21 , 31)内にディスプレーサ（22 , 32)力往復移動可 能に嵌挿されて構成され、該両シリンダ (21. 31)は、連結手段である連 構（4 ) のクランクケース（41)に一体に接合されて密閉状態に閉塞されている。
上記各ディスプレーサ (22, 32)は、 クランクケース（41〉内に延びるロッド (23. 3 3)が連結され、 該両口ッド (23. 33)は上記連結機構（4 )に連結されている。該連結 機構（4 )は、 例えば、 9 0 ° の位相差でロッド (2S, 33)を往復移動させるものであ つて、水平方向に回転中心をもつクランク軸 (42)を有し、該クランク軸 (42)は、 ク ランクケース (41)に支持され、 該クランクケース (41)内に位置するクランクピン (4 3)が設けられると共に、 外端に補助駆動モ一夕（4a)が連結されている。 また、上記 クランクピン（43)には、第 1ベルクランク（44)力連結され、該第 1ベルクランク（4
4)の一端は、第 1リンク（45)を介して高温側ロッド (23)の 部に連結され、該高 温側ロッド (23)は、上記クランクケース (41)を貫通し、 その か 温側ディスプ レーザ (22)に結合されている。 一方、上記第 1ベルクランク（44)の他端は、第 2ベ ルクランク（46)及び第 2リンク（47)を介して低温側ロッド (33)の 部に され、 該低温側ロッド (33)は、上記クランクケース (41)を貫通し、 その先端が低温側ディ スプレーサ（32)に結合されている。
上記高温側シリンダ (21)の内部は、高温側ディスプレーサ (22)によってへッド側 空間力 <高温空間 (24)に、 ロッド側空間カ冲温空間 (25)に区画されている。 一方、上 記低温側シリンダ (31)の内部は、低温側ディスプレーサ (32)によってへッド側空間 力《低温空間 (34)に、 ロッド側空間が中温空間 (35)に区画されている。 そして、上記 高温側ヒートポンプ（ 2 )の中温空間 (25)と低温側ヒートポンプ（ 3 )の中温空間 (35) とは中温部接铳管 (11)により接続され、 これら高温空間 (24)、 低温空間 (34)及び各 中温空間 (25, 35)にはヘリゥム等の作動ガスが充填されている。
上記高温側シリンダ (21)の高温空間 (24)と中温空間 (25)とは高温側連通路（ 5 )に より、 また、低温側シリンダ (31)の低温空間 (34)と中温空間 (35)とは低温側連 ϋ¾ ( 6〉によりそれぞれ連通されている。 そして、 該高温側連通路（ 5 )は、高温側シリ ンダ (21)の周壁に形成されて中温空間 (25)に連通する円筒状の環状空間 (51)と、該 環状空間 (51)及 Cm温空間 (24)に連通する高温部熱交換器としてのヒータ（52)のヒ —夕管（52a)とによって形成され、上記低温側連通路（6 )は、 低温側シリンダ (31) の周壁に形成されて低温空間 (34)及び中温空間 (35)に連通する円筒状の環状空間 (6 1)によって形成されている。
また、上記高温側連通路 ( 5 )の環状空間 (51)には、蓄^ 熱交換器からなる高温 再生器（7〉と、該再生器（7 )の中温空間 (25)側に位置するシヱルアンドチューブ式 の中温部高温輒熱交換器 (53)と力《配設されてい 。 また、上記高温側シリンダ (21) の ± ^には、 ヒータ管（52a)内の PS?ガスを加熱するヒータ（52)のパーナ（52b)が 配設されている。一方、上記低温側連通路（6 )には、蓄^ L熱交換器からなる低温 側再生器（ 7 )と、 該再生器（ 7 )より低温空間 (34)側に位置する低温部熱交換器とし てのシェルアンドチューブ式のクーラ（62)と、上記再生器（7 )より中温空間 (35)側 に位置するシェルアンドチューブ式の中温部低温側熱交換器 (63)と力配設されてい る。
このヴィルミエヒートポンプ装置（1 )におけるヒートポンプサイクルは、 第 2図 に示すようになる。 即ち、 この第 2図は、 作動ガス (T) とエントロピー （S) との関係を示し、 この第 2図の T一 S線図において、高温側サイクルの作動ガスは、 行 ¾A1—B1でパーナ（52b)によって加熱されるヒー夕管（52a)から吸熱して等 張し、 次の行程 B1→C1で熱を高温側再生器（7 )に与えて等積冷却される。 更に、 作 動ガスは、 行程 C1→D1で中温部高温側熱交換器 (53)を介して 熱して等 ί¾Ε縮し、 行 ¾D1→A1では上記高温側再生器（ 7 )に与えた熱により等積加熱される。
—方、低温側サイクルの作動ガスは、行程 A2→B2で熱を低温側再生器（7 )に与え て等積冷却され、行程 B2→C2でクーラ（62)から吸熱して等 張し、 次の行程 C2→ D2で上記低温側再生器（ 7 )に与えた熱により等積加熱され、行 ¾D2→A2で中温部低 温側熱交換器 (63)を介して腿して等 縮する。
—方、 本発明の特徴として、上記低温側ヒートポンプ（3 )におけるディスプレー サ（32)のロッド (33)には、第 3図に示すように、容積調節手段であるロッド容積調 節手段 (8a)が設けられると共に、 該ロッド容積調節手段 (8a)には、 ¾制御手段で あるロッド容積制御手段 (9a)が連繫されている。
該ロッド容積調節手段 (8a)は、 中温空間 (35)におけるロッド容積を変化させて中 ^間 (35)の容積を変化させるものであって、 ロッドカバー（81)と調節用モータ（8 2)と回転歯車 (83)とを備えて構成されている。 該ロッドカバ一（81)は、 ロッド (33) より大径に形成された円筒体であって、 ロッド (33)力《貫通し、 ロッドカバー（81)の 内周面には、 ネジ機構 (84)の雌ネジカ形成される一方、該ロッド (33)の外周面には、 ネジ機構 (84)の雄ネジカ《形成されている。 また、上記ロッドカバー（81)は、 クラン クケース (41)を密接して貫通し、一端が中温空間 (35)に、 他端がクランクケース (4 1)内に位置し、 該中温空間 (35)に出没自在に設けられており、 クランクケース（41) 側の外周面に外歯 (85)が形成されている。
尚、 （la. lb)は、 クランクケース（41)及びロッドカバー（81)に設けられたシール である。
上記調節用モータ（82)は、 クランクケース (41)内に取付けられており、 ロッド容 積制御手段 (9a)によつて回転速度が制御されるように速度可変に構成されて L、る。 更に、 該調節用モータ（82)のモ一夕軸 (86)には、上記回転歯車 (83)が連結されてい る。 該回転歯車 (83)は、 平歯車であって、上記ロッドカバー（81)の外歯 (85)に嚙合 され、上記調節用モータ（82)の回転駆動によりロッドカバー（81〉を回転させる回転 機構を構成している。 そして、該ロッドカバー（81)は、 回転歯車 (83)による回転に よりロッド (33)に対して軸方向に往復移動し、 中温空間 (35)におけるロッド容積を 変化させるように構成されている。 上記ロッド容積制御手段 (9a)は、 回転数検出器 (91〉とコントローラ（92)とよりな り、該回転数検出器 (91)は、上記クランク軸 (42)の回 を検出するように構成 されている。
また、上記コントローラ（92)は、 ディスプレーサ (22, 32)の g¾速度であるクラ ンク軸 (42)の回転数 Nに対応した中温空間 (35)のロッド容積を算出してロッド (33) に対するロッドカバ一（81)の位置を導出し、該ロッドカバ一（81)力 <導出位置になる ように調節用モータ（82)を制御するように構成されている。 つまり、 上記ロッドカ バー（81)は、 回転数 N力上昇すると、第 3図において、上昇して中温空間 (35)の突 出量を増大する一方、 回転数 Nが低下すると、 降下して中温空間 (35)に対する突出 量を減少させる。
そこで、上記クランク軸 (42)の回転数 Nによってロッド容積を変化させるように した基本的原理について説明する。
先ず、 ±ίΒした第 4図に示すように、 クランク軸 (42)の軸出力 Wtは、 回転数 Nに 対して直線的に上昇する一方、動力 は、 曲線的に上昇し、 その軸出力 Wtと動 力 ί鉄 Lとの変化特性の交点が自立点 Sとなる。
そこで、熱的関係について考察すると、上記軸出力 Wtと、 高温空間 (24)、両中温 空間 (25, 35)及び低温空間 (34)における作動ガス仕事との関係は、次式の通りとな る 0
Wt =Ve-W m h-W m i +Wc …… (1)
Figure imgf000016_0001
P =Wt x F ……（4) Wt：铀出力
We：高温空間 (24)の作動ガス仕事
Wc：低温空間 (34)の作動ガス仕事
Wmh:高温側中温空間 (25)の作動ガス仕事
M：低温側中温空間 (35)の作動ガス仕事
W · · ロッド容積変化分仕事
WP：圧力損失仕事
P ： クランク申由 (42)の動力 （仕事率）
F：周波数 （NZs)
そして、 上記低温側中温空間 (35)の作動ガス仕事 W miは、 次式のように、
Figure imgf000017_0001
PmJ：低温側中温空間 (35)の作動ガス圧力
dVmJ：低温側中温空間 (35)の微小体積
となる。
即ち、第 5図に示すように、高温空間 (24)及び低温空間 (34)の作動ガス仕事 We, Wcと、 両中温空間 (25, 35)の作動ガス仕事 Wmh, Wm|との差が、 クランク軸 (42)の軸 出力 Wtとなる。 そして、 上記低温側中温空間 (35)の作動ガス仕事 Wmiは、 上記（5) 式から明らかなように、第 6図に示す低温側中温空間 (35)の熱サイクルにおける斜 線部分の面積に相当する。
従って、上記低温側中温空間 (35)の作動ガス仕事 Wmiは、 ロッド容積を変化させ ると、変化し、 例えば、第 7図に示すように、 低温側中温空間 (35)の容積が だけ 減少すると、 作動ガス仕事 Wmiは減少する。 この様に、 熱的関係から明らかなように、 ロッド容積を変化させると、軸出力 Wt 力変化することになる。
そこで、 上記クランク轴 (42)の回転数 Nを一定とし、 低温側のロッド (33)の径を 変化させると、 第 8図に示すように、 各作動ガス仕事が変化する。 この第 8図にお いて、高温空間 (24)の作動ガス仕事 Weと高温側中温空間 (25)の作動ガス仕事 W m と は、 ロッド (33)の径が大きくなるに従って上昇し、 また、低温空間 (S4)の作動ガス 仕事 Wcは、 ほヾ一定で、 低温側中温空間 (35)の作動ガス仕事 W m iは、 ロッド (33)の 径が大きくなるに従って低下し、結果的に、 軸出力 Wtは、 ロッド (33)の径が大きく なるに従つて上昇することになる。
—方、 力学的関係について考察すると、上記拳由出力 Wtの発生メカニズムは、以下 のようになる。 .
尚、 各記号は、第 9図に示し、次の通りである。
FH：高温側ロッド (23)の軸力
Pe：高温空間 (24)の作動ガス圧力
Pmh：高温側中温空間 (25)の作動ガス圧力
P0：平均作動ガス圧力で、 クランクケース（41)の内部の p¾ガス圧力
Ae：高温側シリンダ (21)の断面積
高温側ロッド (23)の断 ®¾
FL :低温側ロッド (33)の铀カ
Pc：低温空間 (34)の作動ガス圧力
PDU!：低温側中温空間 (35)の作動ガス圧力
Ac：低温側シリンダ (31)の断面積 AH:低温側ロッド (33)の断面積
先ず、 高温側ロッド (23)の紬カ FHは、
FH=Pex Ae-Pmh(Ae-AJ H) -PO Αί H …… (6)
となる。
また、 低温側ロッ ド (33)の軸力 FLは、
FL=PcxAc-Pm| (Ac-AJ L) -POxAi L …… (7)
となる。
上記両軸カ FH， FLからクランク軸 (42)の軸トルク Tは、 第 10図に示すように、 ク ランク幸由 (42)とロッド (23, 33)の連結点 (4p)との距離を「とし、 クランク紬 (42)の 回転角を 0とし、 位相角を øとすると、
T=FHx r xsin^+FLx r xsin(0- ) …… (8)
となり、 軸出力 Wtは、
t=/^T - …… (9)
となる。
上記（6)〜（9)式に示す力学的関係からも明らかなように、 ロッ ド容積を変化さ せると、 つまり、 ®¾の低温側ロッド (33)の断面積 A! Lを変化させると、 軸出力 Wt 力 <変化することになる。
そこで、 上記低温側ロッド (33)のロッ ド容積を変化させた場合において、 具体的 な自立点 S及び軸出力 Wtの変化特性を第 11図及び第 12図に示している。
この第 11図に示すように、 低温側ロッ ド (33)のロッド容積を大きくするに従って 自立点 Sの回転数は上昇し、 つまり、 第 4図に示す軸出力 Wtの変化特性線の傾きが 低温側口ッド（33)の口ッド容積を大きくするに従って大きくなる。 また、 第 12図に示すように、 低温側ロッド (S3)のロッド容積を大きくするに従つ て軸出力 Wt力大きくなる。
以上のことから、 本実施例においては、 低温側ロッド (33)のロッド容積をクラン ク軸 (42)の回転数 Nに対応させて変化させ、第 4図に示すように、 軸出力 Wtを変化 させて自立点 Sを動力損失 Lの曲線に沿って変えるようにしている。 次に、 した低温側ロッド (33)におけるロッド容積の変 ib¾作について、第 13 図に示す制御フローに基づき説明する。
先ず、 スタートして、 ステップ ST 1において、必要負荷を検出した後、 ステップ ST2に移り、 該必 負荷に基づき補助駆動モ一夕（4a)の始動回転数を設定する。続 いて、 ステップ ST3に移り、パーナ（52b)の燃焼量を調節した後、 ステップ ST4に 移り、 ヒータ（52)の壁 が設定値になった力、否力、を判定し、 設定値になるまで、 上記ステップ ST 3に戻り、 パーナ（ 52 b )の燃焼量を調節する。
その後、上記ステップ ST4において、 ヒータ（52)の壁温度が設定値になると、 判 定が Y E Sとなり、 ステップ ST 5に移り、能力力必要負荷になった力、否力、を判定し、 必要負荷になるまで、上記ステップ ST2に戻り、補助 g¾モータ（4a)とヒータ（52) とを調節する。
一方、上記能力力必要負荷になると、上記ステップ ST5からステップ ST 6に移り、 ロッド容積制御手段 (9a)がロッドカバー（81〉の位置を算出する。 つまり、 回転数検 出器 (91)がクランク軸 (42)の回転数 Nを検出しているので、 この回転数 Nに基づい てコントローラ（92)がロッドカバ一（81)の位置を算出して調節用モータ（82)に制御 信号を出力する。 そして、上記ステップ ST7からステップ ST8に移り、上記コントローラ（92)から の制御信号によりロッド容積調節手段 (8a)がロッドカバー（81)の位置を調節する。 つまり、 上記制御信号によって調節用モー夕（82)力く駆動し、 この調節用モー夕（82) の專隨により回転歯車 (83)が回転する。 この回転歯車 (83)の回転によりロッドカバ 一（81)は、 回転すると共に、 ネジ機構 (84)によりロッド (33)に対して軸方向に移動 し、第 3図において、 上下方向に移動することになる。 このロッドカバー（81)の移 動によって、 中温空間 (35〉の出没量が変化し、 ロッド容積が変化してクランク寒由 (4 2)の軸出力 Wtを調節する。 その後、 ステップ ST8に移り、 上記補助駆動モータ (4a) を停止して制御を終わることになる。
具体的に、上記クランク軸 (42)の回転数 カ《増加した場合、 第 3図において、 口 ッドカバ一（81)の位置を上昇させ、 中温空間 (35)への突出量を增大させ、 ロッド容 積の変 itSを増大させる。 つまり、第 4図における自 i^Sを動力 il^Uこ沿って 上昇させる。一方、上記クランク軸 (42)の回転数 Nが低下した場合、第 3図におい て、 ロッドカバー（81)の位置を降下させ、 中温空間 (35)への突出量を減少させ、 口 ッド容積の変化量を低下させる。 つまり、第 4図における自 Sを動力損失 に 沿って降下させる。 以上のように、本実施例によれば、上記低温側ディスプレーサ (32〉のロッド を変化させるようにした、めに、 自立点 Sを駆動速度に従って変化させること力 <で きるので、高速駆動運転状態において、 補助動力を作用させる必 がなく、効率の 高い運転を行うこと力《できる。
また、上記自 Sを馬 g¾速度の低下に従って変化させることができるので、 低 速駆動運転状態において、 余分な動力、 つまり、逆負荷を作用させる必要がないこ とから、 ヒータ（52)からの投人^ Sの増加を防止することカでき、 図示 COPを向 上させること力 <できると共に、正味 COPを向上させること力 <できる。 その上、 動 力に必要な軸出力のみを発生させることができるので、速 動を低下させること ができる。
また、上記自 Sを調節すること力《できることから、高温空間 (24)の を変 化させる必要がないので、一定の効率運転を行うことができる。
また、上記低温側ディスプレーサ (32)のロッド容積を変化させるようにした、め に、 低温側中温空間 (35)の容積を高精度に変化させること力できるので、 信頼性の 高い制御を行うことができる。
また、上記ロッドカバ一（81)を低温側中温空間 (35)に出没させてロッド容積を変 化させるようにしているので、 簡単な構成でもって正確にロッド容積を調節するこ とができる。
また、上記低温側ヒートポンプ（3)における中温空間 (35)の容積を変化させるよ うにした、めに、高温側ヒートポンプ（ 2 )における中温空間 (25)の容積を変化させ る場合に比して自:^ Sを確実に調節することができるので、 信頼性の高い制御を 行うこと力《できる。
そこで、上記図示 COPと正味 COPとの変化特性について、 本実施例と従来例 とを比較すると、第 14図は、本実施例における図示 C OPと正味 COPとの変化特 性を示し、第 15図は、 従来例における図示 COPと正味 C OPとの変化特性を示し、 本実施例の図示 C 0 Pと正味 C 0 Pとは何れも向上している。
この図示 C OP (COP ）及び正味 C OP (C OPSL) について詳述すると、 図示 COP (COPiJ は、
COPIL=Wc/We …… (10)
であり、 正味 COP (COPSL) は、
COPSL=Qk/(Qh+PowT/0.33) ……（11)
Qk:低温空間 (34)の^ S
Qh：高温空間 (24)の熱量
PowT：回転に必要な補助軸力
で表される。
ここで、 第 5図に示すように、 低温空間 (34)の^ SQk¾cm温空間 (24)の SQh は、
Qk=Wc-QlossL …… (12)
Qh=We-Qi ossH …… (13)
Wc：低温空間 (34)の作動ガス仕事
QiossL:低温空間 (34)の熱損失
We：高温空間 (24)の作動ガス仕事
QiossH:高温空間 (24)の熱損失
であり、 回転に必要な補助軸力 PowTは、
PowT= L -Wt …… (14)
L：動力
Wt：軸出力 ぱ（ 1 )参照）
である。
そして、第 14図及び第 15図に示すように、 クランク軸 (42)の回転数 N力上昇する に従って冷房能力 Qk (低温空間 (35)の 力《上昇し、 図示 C O Pは、 自 Sよ り低回転数 Nで向上し、 自立点 Sより高回転数 Nで劣るもの、、 正味 C O Pは、 全 範囲に亘つて向上している。
即ち、第 16図は、本実施例 （ロッド容積が可変） における回転数 Nに対する高温 空間 (24)の作動ガス仕事 Weと低温空間 (24)の作動ガス仕事 Wcの変化特性を示し、第 17図は、従来例 （ロッド容積が固定） における回転数 Nに対する高温空間 (24)の作 動ガス仕事 Weと低温空間 (24)の作動ガス仕事 Wcの変化特性を示している。
また、 第 18図は、本実施例 （ロッド容積が可変） における回転数 Nに対する高温 空間 (24)の¾*Qhと低温空間 (24)の^ SQkの変化特性を示し、第 19図は、 従来例 (ロッド容積が固定） における回転数 Nに対する高温空間 (24〉の i¾≤Qhと低温空間 (24)の^ SQkの変化特性を示している。
そこで、 自 より低回転数 Nにおいて、従来のようにロッド容積が固定であ る場合に比して、 本実施例のようにロッド容積が可変である場合、高温空間 (24)の 作動ガス仕事 Weが小さく、従って、高温空間 (24)の^ Qhも小さいので、上記 (10) 及び (11)式から図示 C 0 P及び正味 C 0 Pの何れも向上する。
—方、 自 Sより高回転数 Nにおいて、 従来のようにロッド容積が固定である 場合に比して、本実施例のようにロッド容積が可変である場合、高温空間 (24)の作 動ガス仕事 Weが大きいので、上記 (10)式から図示 C O Pは低下し、高温空間 (24)の Qhも大きくなる。 しかしながら、上記 (11)式における補助軸力 PowTは必 とし ないので、結果的に、本実施例によれば、 正味 C O Pは向上する。 第 20図は、他のロッド容積制御手段 (9b)の実施例を示し、 ロッドカバー（81)の位 置を調節してクランク軸 (42)の回転数 Nをフィ―ドノ ック制御するようにしたもの である。 つまり、 ロッド容積制御手段 (9b)は、 回転数 N力《設定回転数になるように ロッドカバ一（81)の位置を算出している。
つまり、 スタートして、 ステップ ST11からステップ ST15まで、 前実施例のステツ プ ST.1からステップ ST5と同様に動作し、必 負荷を検出した後、上記補助 g¾モ 一夕（4a)の始動回転数を設定して、 ヒータ（52)の壁 に基づき ーナ（ 52 b )の燃 焼量を調節すると共に、能力が必要負荷になように上記補助 I隨モ一夕（4a)を調節 する。
その後、上記能力力'必要負荷になると、上記ステップ ST15からステップ ST16に移 り、補助駆動モータ（4a)を停止した後、 ステップ ST17に移り、 回転数検出器 (91)が クランク軸 (42)の実際回転数 Nを検出する。 そして、 ステップ ST18に移り、 この実 際回転数 N力設定回転数になつたか否かを判定し、設定回転数になれば制御を終了 する一方、 設定回転数になっていない場合、 ステップ ST19又はステップ ST20に移る ことになる。
つまり、上記実際回転数 N力設定回転数より大きい場合、 ステップ ST19からステ ップ ST20に移り、 コントローラ（92)からの制御信号により調節用モータ（82)力 してロッドカバー（81)を第 3図の状態より降下させ、上記ステップ ST17に戻ること になる。 具体的に、実際回転数 ^^カ《大きい場合、 中温空間 (35)に対するロッドカバ ー（81)の突出量を少なくし、 ロッド容積の変 ib を少なくし、 軸出力 Wtを低下させ て自 を下げる。 この結果、現在、補助 モータ（4a)が停止して補助動力が ないので、 回転数 Nが低下する。
—方、上記実際回転数 Nが設定回転数より小さい場合、 ステップ ST20からステツ プ ST21に移り、 コントロ一ラ（92)からの制御信号により調節用モータ（82)力駆動し てロッドカバ一（81)を第 3図の状態より上昇させ、上記ステップ ST17に戻ることに なる。 具体的に、実際回転数 Nが小さい場合、 中温空間 (35)に対するロッドカパー (81)の突出量を多くし、 ロッド容積の変 ibSを多くし、 軸出力 Wtを上昇させて自立 点 Sを上げる。 この結果、現在、補助駆動モータ (4a)が停止して逆負荷が作用しな いので、 回転数 N力く上昇する。
このロッドカバー（81)を移動させることにより実際回転数 Nを!^回転数に一致 させている。
以上のように、本実施例によれば、上記低温側中温空間 (35)のロッド容積を変化 させて自立点 Sを調節するようにした、めに、 従来のように補助動力や余分な動力 を作用させることなくディスプレーサ (22, 32)の駆動速度を設定速度に一致させる ことができる。 第 21図は、他の容積調節手段 (8b)の実施例を示し、上記低温側中温空間 (35)の容 積自体を調節するようにしたものである。
つまり、容積調節手段 (8b)は、環状体 (88)に隨手段 (89)が連結されて構成され、 該環状体 (88)は、 円筒状に形成され、 クランクケース (41)の環状溝 (48)に挿入され ている。該環状溝 (48)は、 低温側中温空間 (35)に開口して形成され、上記環状体 (8 8)が低温側中温空間 (35)に出没自在に設けられている。
更に、 上記環状体 (88)には、 クランクケース（41)を貫通する延長棒（88a)の一端 が連結され、 該延長棒（88a)の他端には、 直動式モー夕等の駆動手段 (89)が連結さ れている。 上記駆動手段 (89)には、 容積制御手段 (9c)が連槃されており、 該容積制御手段 (9 c)は、 第 3図に示すロッド容積制御手段 (9a)と同様に構成され、 回転数検出器 (91) とコントローラ（92)とより構成されている。 そして、上記コントローラ（92)は、 ク ランク軸 (42)の回転数 Nに対応した中温空間 (35)の容積を算出して環状体 (88)の位 置を導出し、該環状体 (88)が導出位置になるように駆動手段 (89)を制御するように 構成されている。 つまり、上記環状体 (88)は、 回転数 N力上昇すると、第 21図にお いて、上昇して中温空間 (35)の突出量を増大する一方、 回転数 Nが低下すると、 降 下して中温空間 (35)に対する突出量を減少させるように構成されている。
尚、上記容積制御手段 (9c)は、第 20図に示すロッド容積制御手段 (9b)のように、 上記環状体 (88)の位置を調節してクランク軸 (42)の回転数 Nをフィ一ドバック制御 するようにしたものであってもよい。
以上のように、本実施例によれば、第 3図に示す前実施例と同様に、高速駆動運 転状態で補助動力を作用させる必要がなく、 また、 ffi 駆動運転状態において、逆 負荷を作用させる必要がない。 その上、動力に必要な軸出力のみを発生させるので、 速 を低下させること力できる。 更に、上記高温空間 (34)の を変化させる 必要がないので、一定の効率運転を行うことができる。 尚、上記各実施例において、 低温側ヒートポンプ（3 )のロッド 又は低温側中 温空間 (35)の容積を変化させるようにした力 請求項 1〜5に係る発明は、高温側 ヒ一トポンプ（2 )のロッド容積等を変更するようにしてもよい。
また、請求項 2に係る発明において、 ロッド容積調節手段 (8a)は、 ロッドカバ一 (81)等に限られるものではなく、 ロッド径の変更等によってロッド容積を変更でき るものであればよい。
[産業上の利用可翻
以上のように、本発明によるヴイルミェヒートポンプ装置は、 中温空間の を 変化させて効率のよい運転を行うことができるので、冷水及び温水を して冷暖 房運転を行う空気調和装置に用いるのに適している。

Claims

請求の範固
1. 高温側シリンダ (21)の内部が、 高温側ディスプレーサ (22)によって高温空間 (2 4)と中温空間 (25)とに区画され、 該高温空間 (24)と中温空間 (25)とか 温側 路（5 )によって互いに されて成る高温側ヒートポンプ（2 )と、
低温側シリンダ (31)の内部が、 低温側ディスプレーサ (32)によって低温空間 (3 4)と中温空間 (35)とに区画され、 該中温空間 (35)が上記高温側ヒートポンプ（2 ) の中温空間 (25)に連通されると共に、該中温空間 (35)と低温空間 (34)とが低温側 連通路（ 6 )によって互いに連通されて成る低温側ヒートポンプ（ 3 )と、
上記高温側ヒートポンプ（2 )及び低温側ヒートポンプ（3〉の各ディスプレーサ (22, 32)に連結され、上記各中温空間 (25, 35)を貫通して各シリンダ (21, 31)の 外部に延びるロッド (23, 33)と、
該両口ッド (23· 33)が連結され、上記各ディスプレーサ (22. 32)を所定の位相 差をもつて往復移動させる連結手段（ 4 )と、
高温側ヒ一トポンプ（2 )と低温側ヒ一トポンプ（3 )との少なくとも一方の中温 空間 (35)の容積を変化させる容積調節手段 (8a)と、
上記ディスプレーサ (22, 32)の駆動速度を検出し、該 g¾速度に対応して中温 空間 (35)の容積が変化するように制御信号を上記容積調節手段 (8a)に出力する容 積制御手段 (9a)と
を備えていることを特徴とするヴイルミェヒートポンプ装置。
2. 請求項 1記載のヴイルミェヒートポンプ装置において、
容積調節手段 (8a)は、 少なくとも一方のロッド (33)における中温空間 (35)内の ロッド容積を変化させるロッド容積調節手段である
ことを特徴とするヴイルミェヒートポンプ装置。
3. 請求項 2記載のヴイルミェヒートポンプ装置において、
容積調節手段 (8a)は、
容積制御手段 (9a)によつて回転速度が制御される速度可変の調節用モー夕（82) ロッド (33〉より大径に形成されると共に、 該ロッド (33)がネジ機構 (84)を介し て貫通し、 ロッド (33)に対する相対回転により中温空間 (35)に出没してロッド容 積を変化させるロッドカバー（81)と、
上記調節用モータ（82)に連結されると共に、 ロッドカバー（81)に係合して上記 調節用モータ（82)の駆動によりロッドカバー（81)を回転させる回転機構 (83)と を備えていることを特徴とするヴイルミェヒートポンプ装置。
4. 請求項 2又は 3記載のヴイルミェヒートポンプ装置において、
容積制御手段 (9a)は、 ディスプレーサ (22, 32)の駆動速度に対応した中温空間 (35)のロッド容積を算出し、該中温空間 (35)のロッド容積が算出ロッド容積に一 致するように制御信号を容積調節手段 (8a)に出力する口ッド容積制御手段である ことを特徵とするヴイルミェヒートポンプ装置。
5. 請求項 2又は 3記載のヴイルミェヒートボンプ装置にお L、て、
容積制御手段 (9b)は、 ディスプレーサ (22, 32)の駆動速度力予め設定された設 定速度になるように中温空間 (35)のロッド容積を変化させる制御信号を容積調節 手段 (8a)に出力する口ッド容積制御手段である
ことを特徴とするヴイルミェヒートポンプ装置。
6. 請求項 1〜 5の何れか 1記載のヴイルミェヒートボンプ装置において、 容積調節手段 (8a)は、低温側ヒートポンプ（3 )における中温空間 (35)の容積を 変化させるように構成されている
ことを特徴とするヴイルミェヒ一卜ボンプ装置。
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