JPH02118363A - ヒートポンプ装置 - Google Patents
ヒートポンプ装置Info
- Publication number
- JPH02118363A JPH02118363A JP27262988A JP27262988A JPH02118363A JP H02118363 A JPH02118363 A JP H02118363A JP 27262988 A JP27262988 A JP 27262988A JP 27262988 A JP27262988 A JP 27262988A JP H02118363 A JPH02118363 A JP H02118363A
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- JP
- Japan
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- heat
- rotor
- working gas
- temperature
- casing
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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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。
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、圧縮部分と膨張部分とを備え、加熱と冷却と
を行うようにしたヒートポンプ装置に関するものである
。
を行うようにしたヒートポンプ装置に関するものである
。
（従来の技術）
従来より、ヒートポンプは、作動ガスを圧縮して高温部
分を得る圧縮機と、作動ガスを膨張させて低温部分を得
る膨張機とを備え、両者内に作動ガスを循環させるよう
にし、途中に熱交換部分を配設してそれぞれ冷却部分も
しくは加熱部分に熱伝達を行うようにしたものであり、
上記圧縮機としては往復ポンプ型、スクリュー型、遠心
型等が採用されており、また、例えば特開昭８２−７７
５６２号公報に見られるように、圧縮機の圧縮機構と同
軸に膨張機を設け、コンパクト化と、効率の向上を図る
ようにした技術が知られている。
分を得る圧縮機と、作動ガスを膨張させて低温部分を得
る膨張機とを備え、両者内に作動ガスを循環させるよう
にし、途中に熱交換部分を配設してそれぞれ冷却部分も
しくは加熱部分に熱伝達を行うようにしたものであり、
上記圧縮機としては往復ポンプ型、スクリュー型、遠心
型等が採用されており、また、例えば特開昭８２−７７
５６２号公報に見られるように、圧縮機の圧縮機構と同
軸に膨張機を設け、コンパクト化と、効率の向上を図る
ようにした技術が知られている。
（発明が解決しようとする課８）
しかして、上記のような従来のヒートポンプでは、各機
構部分が別体に形成されており、システム自体も複雑で
、かつスペースを必要とする問題を有している。
構部分が別体に形成されており、システム自体も複雑で
、かつスペースを必要とする問題を有している。
そこで、本発明は上記事情に鑑み、ロータリピストンエ
ンジンの基本的構成を利用して圧縮部分と膨張部分とを
分離してコンパクトに構成するようにしたヒートポンプ
装置を提供することを目的とするものである。
ンジンの基本的構成を利用して圧縮部分と膨張部分とを
分離してコンパクトに構成するようにしたヒートポンプ
装置を提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため本発明のヒートポンプ装置は、
アウターケーシングと、該アウターケーシング内に回動
可能に支承されたロータとを備え、該ロータの回動によ
りアウターケーシングとロータとで形成される空間が容
積変化を伴いながら移動し、最大容積近傍のケーシング
部分と被冷却対象物とを、また、最小容積近傍のケーシ
ング部分と被加熱対象物とを熱伝達手段により各々接続
するように構成したものである。
アウターケーシングと、該アウターケーシング内に回動
可能に支承されたロータとを備え、該ロータの回動によ
りアウターケーシングとロータとで形成される空間が容
積変化を伴いながら移動し、最大容積近傍のケーシング
部分と被冷却対象物とを、また、最小容積近傍のケーシ
ング部分と被加熱対象物とを熱伝達手段により各々接続
するように構成したものである。
（作用）
上記のようなヒートポンプ装置では、アウターケーシン
グ内に回動可能に支承したロータを駆動することにより
、アウターケーシングとロータとで形成される空間が容
積変化を伴いながら移動し、そ・の最大容積近傍は膨張
部分となりこの低温ケーシング部分と被冷却対象物とを
熱伝達手段により接続すると共に、圧縮部分となる最小
容積近傍の高温ケーシング部分と被加熱対象物とを熱伝
達手段により接続して、それぞれの対象物を冷却および
加熱するようにし、１組のアウターケーシングとロータ
との構成で高温部分と低温部分とが分離状態で得られ、
コンパクトな構造となるようにしている。
グ内に回動可能に支承したロータを駆動することにより
、アウターケーシングとロータとで形成される空間が容
積変化を伴いながら移動し、そ・の最大容積近傍は膨張
部分となりこの低温ケーシング部分と被冷却対象物とを
熱伝達手段により接続すると共に、圧縮部分となる最小
容積近傍の高温ケーシング部分と被加熱対象物とを熱伝
達手段により接続して、それぞれの対象物を冷却および
加熱するようにし、１組のアウターケーシングとロータ
との構成で高温部分と低温部分とが分離状態で得られ、
コンパクトな構造となるようにしている。
（実施例）
以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。
第１図はヒートポンプ装置の全体の概略構成を示す。
ヒートポンプ本体１は、トロコイド状の内周面２ａを有
するアウターケーシング２と、該アウターケーシング２
の両側に配設されるサイドケーシング３とによって構成
されるケーシング内を多角形状のロータ４がその頂辺を
トロコイド状の内周面２ａに摺接せしめながら遊星回転
運動し、作動室５を形成するようにしている。該ロータ
４はロータ軸６に支承されると共に、上記ロータ４には
各作動室５間のガスシール性を保つために、頂部および
側部にシール部材が配設されている。
するアウターケーシング２と、該アウターケーシング２
の両側に配設されるサイドケーシング３とによって構成
されるケーシング内を多角形状のロータ４がその頂辺を
トロコイド状の内周面２ａに摺接せしめながら遊星回転
運動し、作動室５を形成するようにしている。該ロータ
４はロータ軸６に支承されると共に、上記ロータ４には
各作動室５間のガスシール性を保つために、頂部および
側部にシール部材が配設されている。
上記作動室５には作動ガスが封入され、ロータ軸６を図
示しない外部駆動手段によって回転駆動し、ロータ４を
遊星回転運動させると各作動室５は容積変化を伴いなが
ら移動する。そして、トロコイド短軸Ａの両側の部分（
図の左右部分）が、作動ガスを圧縮して作動室容積が最
小となって温度が上昇する最小容積近傍の高温ケーシン
グ部分７を構成する一方、トロコイド長軸Ｂの両側の部
分（図の上下部分）が、作動ガスを膨張して作動室容積
が最大となって温度が低下する最大容積近傍の低温ケー
シング部分８を構成する。
示しない外部駆動手段によって回転駆動し、ロータ４を
遊星回転運動させると各作動室５は容積変化を伴いなが
ら移動する。そして、トロコイド短軸Ａの両側の部分（
図の左右部分）が、作動ガスを圧縮して作動室容積が最
小となって温度が上昇する最小容積近傍の高温ケーシン
グ部分７を構成する一方、トロコイド長軸Ｂの両側の部
分（図の上下部分）が、作動ガスを膨張して作動室容積
が最大となって温度が低下する最大容積近傍の低温ケー
シング部分８を構成する。
さらに、上記左右の高温ケーシング部分７と被加熱対象
物９とを高温用熱伝達手段１１によりそれぞれ接続する
と共に、上下の低温ケーシング部分８と被冷却対象物１
０とを低温用熱伝達手段１２によりそれぞれ接続し、そ
れぞれの対象物を加熱および冷却するように構成されて
いる。
物９とを高温用熱伝達手段１１によりそれぞれ接続する
と共に、上下の低温ケーシング部分８と被冷却対象物１
０とを低温用熱伝達手段１２によりそれぞれ接続し、そ
れぞれの対象物を加熱および冷却するように構成されて
いる。
前記高温用熱伝達手段１１は、アウターケーシング２の
左右の高温ケーシング部分７の内部に形成され、圧縮状
態にある作動室５からの熱を受けて高温冷媒を蒸発させ
る蒸発部１３を備え、この蒸発部１３の流出口１３ａに
はコンプレッサ１４を介して高温冷媒通路１５が接続さ
れ、該高温冷媒通路１５は被加熱対象物９としての給湯
器１６から膨張弁１７を経て蒸発部１３の流入口１３ｂ
に接続されて、高温冷媒を循環する冷凍サイクルを構成
している。上記給湯器１６は高温冷媒の熱を水と熱交換
して、該水を加熱する熱交換器を構成している。
左右の高温ケーシング部分７の内部に形成され、圧縮状
態にある作動室５からの熱を受けて高温冷媒を蒸発させ
る蒸発部１３を備え、この蒸発部１３の流出口１３ａに
はコンプレッサ１４を介して高温冷媒通路１５が接続さ
れ、該高温冷媒通路１５は被加熱対象物９としての給湯
器１６から膨張弁１７を経て蒸発部１３の流入口１３ｂ
に接続されて、高温冷媒を循環する冷凍サイクルを構成
している。上記給湯器１６は高温冷媒の熱を水と熱交換
して、該水を加熱する熱交換器を構成している。
また、前記低温用熱伝達手段１２は、アウターケーシン
グ２の上下の低温ケーシング部分８の内部に形成され、
膨張状態にある作動室５に熱を放出して低温冷媒を凝縮
させる凝縮部１８を備え、この凝縮部１８の流出口１８
ａには膨張弁１９を介して低温冷媒通路２０が接続され
、該低温冷媒通路２０は被冷却対象物１０としての冷房
ユニット２１からコンプレッサ２２を経て凝縮部１８の
流入口１８ｂに接続されて、低温冷媒を循環する冷凍サ
イクルを構成している。上記冷房ユニット２１は冷却コ
イルを通過する低温冷媒と送風ファン２３による大気と
熱交換して、該大気を冷却する熱交換器を構成している
。
グ２の上下の低温ケーシング部分８の内部に形成され、
膨張状態にある作動室５に熱を放出して低温冷媒を凝縮
させる凝縮部１８を備え、この凝縮部１８の流出口１８
ａには膨張弁１９を介して低温冷媒通路２０が接続され
、該低温冷媒通路２０は被冷却対象物１０としての冷房
ユニット２１からコンプレッサ２２を経て凝縮部１８の
流入口１８ｂに接続されて、低温冷媒を循環する冷凍サ
イクルを構成している。上記冷房ユニット２１は冷却コ
イルを通過する低温冷媒と送風ファン２３による大気と
熱交換して、該大気を冷却する熱交換器を構成している
。
上記構造において、ヒートポンプ本体１内の各作動室５
に封入される作動ガスとしては、Ｈｅ。
に封入される作動ガスとしては、Ｈｅ。
Ｈ２、空気などのガスが充填され密封される。
上記のような構成を有する本例のヒートポンプ装置の作
動を説明する。作動室５に作動ガスを充填し、強制的に
圧縮、膨張をさせながら、圧縮部分の高温ケーシング部
分７では作動ガスの熱を吸収し、膨張部分の低温ケーシ
ング部分８では作動ガスに熱を与えることにより、１台
のポンプユニットで熱の輸送が可能となっている。特に
、上記のようなヒートポンプ本体１内では、封入された
作動ガスは圧縮、膨張を繰り返しており、圧縮作動室５
と膨張作動室５とがロータ４の頂部を介して隣接し、ま
た、作動室５の表面積が大きく熱交換に有利であり、さ
らに、圧縮部分と膨張部分とが分離しているなどのロー
タリピストンエンジン特有の構造を利用し、加熱部と冷
却部を構成することができるものである。このことによ
り、コンパクトでかつ構造の簡単なヒートポンプ装置が
実現できるものである。
動を説明する。作動室５に作動ガスを充填し、強制的に
圧縮、膨張をさせながら、圧縮部分の高温ケーシング部
分７では作動ガスの熱を吸収し、膨張部分の低温ケーシ
ング部分８では作動ガスに熱を与えることにより、１台
のポンプユニットで熱の輸送が可能となっている。特に
、上記のようなヒートポンプ本体１内では、封入された
作動ガスは圧縮、膨張を繰り返しており、圧縮作動室５
と膨張作動室５とがロータ４の頂部を介して隣接し、ま
た、作動室５の表面積が大きく熱交換に有利であり、さ
らに、圧縮部分と膨張部分とが分離しているなどのロー
タリピストンエンジン特有の構造を利用し、加熱部と冷
却部を構成することができるものである。このことによ
り、コンパクトでかつ構造の簡単なヒートポンプ装置が
実現できるものである。
なお、前記熱伝達手段１１．１２としては、ヒートパイ
プを利用してもよく、その際、高温ケーシング部分７と
低温ケーシング部分８とでは、それぞれ沸点の異なる作
動流体を用い、前記例と同様に高温ケーシング部分７に
は蒸発部を、低温ケーシング部分８には凝縮部をアウタ
ーケーシング２内に設けるようにすればよいものである
。
プを利用してもよく、その際、高温ケーシング部分７と
低温ケーシング部分８とでは、それぞれ沸点の異なる作
動流体を用い、前記例と同様に高温ケーシング部分７に
は蒸発部を、低温ケーシング部分８には凝縮部をアウタ
ーケーシング２内に設けるようにすればよいものである
。
前記トロコイド短軸Ａおよびトロコイド長軸Ｂが交わる
アウターケーシング２の内周面の点をａ。
アウターケーシング２の内周面の点をａ。
ｂ点とすると、接触する作動ガスの平均温度は、第２図
に示すようにａ点が最も高く、ｂ点が最も低い。この例
では、圧縮比が９の場合であり、ａ点とｂ点の平均温度
差は約１５０℃である。なお、圧縮比を高くすると２０
０℃以上の温度差が得られる。
に示すようにａ点が最も高く、ｂ点が最も低い。この例
では、圧縮比が９の場合であり、ａ点とｂ点の平均温度
差は約１５０℃である。なお、圧縮比を高くすると２０
０℃以上の温度差が得られる。
また、上記ヒートポンプ装置における熱交換効率を高め
るために、アウターケーシング２の高温ケーシング部分
７および低温ケーシング部分８の蒸発部１３および凝縮
部１８の熱交換に介在する接触部分を良熱伝導体で構成
し、その他の部分をた断熱体で構成し、また、ヒートポ
ンプ本体１での熱輸送量を高めるために作動室５への作
動ガスの充填圧力を高めるようにしてもよい。
るために、アウターケーシング２の高温ケーシング部分
７および低温ケーシング部分８の蒸発部１３および凝縮
部１８の熱交換に介在する接触部分を良熱伝導体で構成
し、その他の部分をた断熱体で構成し、また、ヒートポ
ンプ本体１での熱輸送量を高めるために作動室５への作
動ガスの充填圧力を高めるようにしてもよい。
例えば、熱交換効率をη−２０％、作動ガス充填圧力を
５ｋｇ／ｃｎ２とすると、概略の熱輸送量は次のように
なる。なお、作動ガスをＨｅ（比熱Ｃｐ−５，２ｋＪ／
ｋｇ’Ｋ）とし、ロータ回転数２．０００ｒｐｍ、行程
容積６５４ｃｃ、高温ケーシング部分７および低温ケー
シング部分８の平均ガス温度をそれぞれ２８０℃、１３
０℃（温度差ΔＴ−１５０”ｃ）とする。
５ｋｇ／ｃｎ２とすると、概略の熱輸送量は次のように
なる。なお、作動ガスをＨｅ（比熱Ｃｐ−５，２ｋＪ／
ｋｇ’Ｋ）とし、ロータ回転数２．０００ｒｐｍ、行程
容積６５４ｃｃ、高温ケーシング部分７および低温ケー
シング部分８の平均ガス温度をそれぞれ２８０℃、１３
０℃（温度差ΔＴ−１５０”ｃ）とする。
作動ガス重量Ｇｋｇ／５ｉｎ
−６５４ｃｃ／ｒｅｖ Ｘ ２，０００ｒｐａ＋Ｘ ４
ｇ／２２，４００ｃｃｘ ５ｋｇ／ｃｌｌ１２−１．
１７ｋｇ／ｗｉｎシステム全体の熱輸送量Ｑ ｋｃａｌ
／ｈｒＱ−Ｃｐ−Ｇ−ΔＴ φ η −５，２Ｘ１．１７Ｘ １５０Ｘ Ｏ，２＝ １８２．
５ｋＪ／ｍ１ｎ−４３，６ｋｃａｌ／５１ｎＱ −２８
２０ｋｃａｌ／ｈｒ 上記計算条件は比較的小さい値であり、熱交換効率の改
善、行程容積、回転数の増大、充填圧力の増加などによ
り、大規模な熱輸送システムにも適用可能である。
ｇ／２２，４００ｃｃｘ ５ｋｇ／ｃｌｌ１２−１．
１７ｋｇ／ｗｉｎシステム全体の熱輸送量Ｑ ｋｃａｌ
／ｈｒＱ−Ｃｐ−Ｇ−ΔＴ φ η −５，２Ｘ１．１７Ｘ １５０Ｘ Ｏ，２＝ １８２．
５ｋＪ／ｍ１ｎ−４３，６ｋｃａｌ／５１ｎＱ −２８
２０ｋｃａｌ／ｈｒ 上記計算条件は比較的小さい値であり、熱交換効率の改
善、行程容積、回転数の増大、充填圧力の増加などによ
り、大規模な熱輸送システムにも適用可能である。
（発明の効果）
上記のような本発明によれば、アウターケーシング内に
回動可能に支承したロータを駆動し、アウターケーシン
グとロータとで形成される空間を容積変化を伴いながら
移動させ、その最大容積近傍の低温ケーシング部分と被
冷却対象物とを熱伝達手段により接続すると共に、最小
容積近傍の高温ケーシング部分と被加熱対象物とを熱伝
達手段により接続して、それぞれの対象物を冷却および
加熱するようにしたことにより、１組のアウターケーシ
ングとロータとの構成で高温部分と低温部分とが分離状
態で得られ、コンパクトなヒートポンプ装置が構成でき
るものである。
回動可能に支承したロータを駆動し、アウターケーシン
グとロータとで形成される空間を容積変化を伴いながら
移動させ、その最大容積近傍の低温ケーシング部分と被
冷却対象物とを熱伝達手段により接続すると共に、最小
容積近傍の高温ケーシング部分と被加熱対象物とを熱伝
達手段により接続して、それぞれの対象物を冷却および
加熱するようにしたことにより、１組のアウターケーシ
ングとロータとの構成で高温部分と低温部分とが分離状
態で得られ、コンパクトなヒートポンプ装置が構成でき
るものである。
第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ装置の
全体構成を示す概略構成図、 第２図はトロコイド短軸および長軸部分の温度変化を示
す特性図である。 １・・・・・・ヒートポンプ本体、２・・・・・・アウ
ターケーシング、４・・・・・・ロータ、５・・・・・
・作動室、６・・・・・・ロータ軸、７・・・・・・高
温ケーシング部分、８・・・・・・低温ケーシング部分
、９・・・・・・被加熱対象物、１０・・・・・・被冷
却対象物、１１．１２・・・・・・熱伝達手段、１３・
・・・・・蒸発部、１８・・・・・・凝縮部。 ロータ軸回転角（０）
全体構成を示す概略構成図、 第２図はトロコイド短軸および長軸部分の温度変化を示
す特性図である。 １・・・・・・ヒートポンプ本体、２・・・・・・アウ
ターケーシング、４・・・・・・ロータ、５・・・・・
・作動室、６・・・・・・ロータ軸、７・・・・・・高
温ケーシング部分、８・・・・・・低温ケーシング部分
、９・・・・・・被加熱対象物、１０・・・・・・被冷
却対象物、１１．１２・・・・・・熱伝達手段、１３・
・・・・・蒸発部、１８・・・・・・凝縮部。 ロータ軸回転角（０）
Claims (1)
- （１）アウターケーシングと、該アウターケーシング内
に回動可能に支承されたロータとを備え、該ロータの回
動によりアウターケーシングとロータとで形成される空
間が容積変化を伴いながら移動し、最大容積近傍のケー
シング部分と被冷却対象物とを、また、最小容積近傍の
ケーシング部分と被加熱対象物とを熱伝達手段により各
々接続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27262988A JPH02118363A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | ヒートポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27262988A JPH02118363A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | ヒートポンプ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118363A true JPH02118363A (ja) | 1990-05-02 |
Family
ID=17516593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27262988A Pending JPH02118363A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | ヒートポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02118363A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116420014A (zh) * | 2021-01-12 | 2023-07-11 | 丸子警报器株式会社 | 旋转式热泵及搭载有该旋转式热泵的空调和汽车 |
| EP4112938A4 (en) * | 2021-01-12 | 2023-07-19 | Maruko Keihoki Co., Ltd. | Rotary heat pump, and air conditioner and automobile equipped with same |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP27262988A patent/JPH02118363A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116420014A (zh) * | 2021-01-12 | 2023-07-11 | 丸子警报器株式会社 | 旋转式热泵及搭载有该旋转式热泵的空调和汽车 |
| EP4112938A4 (en) * | 2021-01-12 | 2023-07-19 | Maruko Keihoki Co., Ltd. | Rotary heat pump, and air conditioner and automobile equipped with same |
| US11988166B2 (en) | 2021-01-12 | 2024-05-21 | Maruko Keihoki Co., Ltd. | Rotary heat pump |
| CN116420014B (zh) * | 2021-01-12 | 2025-07-22 | 丸子警报器株式会社 | 旋转式热泵及搭载有该旋转式热泵的空调和汽车 |
| TWI907617B (zh) * | 2021-01-12 | 2025-12-11 | 日商丸子警報器股份有限公司 | 旋轉式熱泵和搭載有此旋轉式熱泵之空氣調節器、以及汽車 |
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