JPH03244968A

JPH03244968A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH03244968A
Application number: JP4082390A
Authority: JP
Inventors: Mokichi Kurosawa; 黒沢　茂吉; Seiichiro Fujimaki; 藤巻　誠一郎; Yoshihiro Sudo; 須藤　義裕; Akio Yoshida; 明生吉田; Shinichi Kannou; 閑納　真一; Toshihiro Hoshida; 星田　敏博; Fusao Terada; 房夫寺田; Takashi Nakazato; 中里　孝
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1991-10-31

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】く庁業上の利用分野〉本発明はＶＭ（ブルマイヤ）ザイクル駆動方式の冷凍機
を使用し、中小型（１〜２０ｔ（Ｐ）の冷暖房給湯装置
として用いる冷凍装置に関するものである。

〈従来の技術〉従来用いられているこの種のＶＭサイクルは、本来外部
加熱サイクルとして考えられ、電気を用いる場合は、例
えばｒ　Ｕ　Ｓ　Ｐ　３，３７９，０２６　Ｊに記載さ
れているように、加熱方法は加熱器外部からの加熱によ
るものが多い。

一方、ＶＭサイクルはこれと同じ外燃機関のスターリン
グサイクルが作動ガスの容積変化と温度分布変化により
加熱器より吸熱するのに対し、温度分布変化のみを利用
して吸熱するため、同じ作動ガス量で比較し少ない量し
か吸熱できない不具合を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉この欠点をカバーするためＶＭサイクルは、機器の排除
容積を増やし、封入ガス圧を上げることて対応してきた
。

しかし、このためにはシリンダ壁や加熱器の壁（圧力隔
壁）か厚くなり、加熱器から中温熱交換器への熱リーク
量が増えがちである。即ち、第５図に示す従来のＶＭサ
イクル駆動方式の冷凍機ａで、この位相がずれて往復動
する高温側ディスプレーサ−ｂと低温側ディスプレーサ
−Ｃにあって、この高温側ディスプレーサ−ｂの高温室
ｄと高温再生器ｅとの間に介在する加熱器ｆに、電源ｇ
に接続の外部からの電気ヒータｈを巻着し、この外部ヒ
ータで作動ガスを加熱する方法としているが、このよう
な隔壁を介して加熱するという間接的な加熱方法では応
答か遅く性能が上がらず、実用化か困難であった。

なお、同図中、１は高温再生器ｅと高温側ディスプレー
サ−ｂの中温室３間に設ける中温熱交換器。ｋは低温側
ディスプレーサ−Ｃの低温室ｍに接続の低温熱交換器で
、これに低温再生器ｎ、中温熱交換器０を連設してなる
。また、この低温熱交換器ｋには適宜の配管をちって室
内側熱交換器ｐを接続し、中温熱交換器０とρ、温側の
中温熱交換器１間に配管をもって室外側か交換器ｑを接
続した構成である。

本発明は上記実情に鑑み、加熱器内にあって作動ガスを
直接ヒータで加熱することで、これまでの電気による外
部加熱方式を採る限り材料コストか高く、高温部から中
温部への塾リークか多く、作動ガスの塩度コントロール
の応答か遅い（隔壁を介して加熱するため）と云う前記
課題を解決する冷凍装置を提供することを目的としたも
のである。

く課題を解決するための手段〉本発明は、位相かずれて往復動する高温側ディスプレー
サ−及び低温側ディスプレーサ−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、この高温室と中温室との間に配設された加熱器
、高温部４１器及び中温熱交換器と、低温側ディスプレ
ーサて低温室と中温室とに区画される低温側ンリンダと
、この低温室と中温室との間に配設された低温熱交換器
及び低温再生器と、前記両中温室を連通させる連通室と
から冷凍機を構成する一方、前記中温熱交換器と低温熱
交換器とを室内側熱交換器と室外側熱交換器とに配管て
接続した冷凍装置において、前記加熱器にはこの内部を
流れる作動ガスを加熱するための電気ヒタを設けたもの
である。

く作　用〉上記のような構成のため、ＶＭプサイルを用いる冷凍機
は、直交方向に配設の高温側シリンダと低温側シリンダ
を駆動し、この高温側シリンダの高温室を出た作動ガス
は加熱器内に配設してなる電気ヒータにより直接加熱さ
れる。即ち、この加熱器における加熱は、直接加熱のた
め加熱効率を最大とし得る。このため、高温再生器から
中温熱交換器を通った高温媒体は、暖房時には中温熱交
換器から室内側熱交換器へ導き、この室内側熱交換器て
高温媒体の熱を室内に放出して暖房をすると共に、室外
側熱交換器て低温熱交換器を通った低温媒体の熟を室外
に排出する。冷房時には低温熱交換器と室内側熱交換器
、及び中温熱交換器と室外側熱交換器を結び、室内側熱
交換器に低温媒体を送って室内を冷房すると共に、室外
側熱交換器に高温媒体を送って媒体の熟を室外へ排出す
る。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明すれば、次
の通りである。

第１図はＶＭサイクル駆動方式の冷凍装置にあって加熱
器として多管式チューブを使用した実施例を示し、］、
２は直角位置に配設したピストンロッド１３，１３につ
なかれて往復動するところの作動媒体封入の高温側シリ
ンダ３低温側シリンダ４に内蔵する高温側デイスブレサ
ーと低温側ディスプレーサ−である。この高温側シリン
ダ３の高温室３ａに連通ずる多管式チューブよりなる加
熱器５はチューブ内に電源６に接続してなる電気ヒータ
７を装着してなり、且つ加熱器５の先端と前記高温側シ
リンダ３の中温室３ｂ間に高温再生器８と中温熱交換器
Ｉ９を連設介在し、また、低温側シリンダ４の低温室４
ａと中温室４ｂ間には低温熱交換器１０と低温再生器１
１及び中温熱交換器ｌ１１２を連設介在してなる。１４
は前記中温熱交換器１、ＩＩの９，１２を連通する連通
室である。１５は中温熱交換器Ｉ９から温水配管１６を
もって接続する室外側熱交換器で、該室外側熱交換器１
５は循環ポンプニアを介して中温熱交換器１１１２から
前記中温熱交換器Ｉ９に戻る配管となっている。１８は
低温熱交換器１０より冷水配管１９をもって接続した室
内側熱交換器で、この室内側熱交換器１８は循環ポンプ
２０を介して低温熱交換器１０に戻る配管としている。

２］は前記両ピストンロッド１３，１３を連結してなる
中間位置の機械室２２の回転軸２３に設けたクランク機
構である。

次にこの作用を説明すると、先ずクランク機構２１の回
転で９０°ずれた高温側ディスブレサ−１と低温側ディ
スプレーサ−２が往復運動すれば、この高温側シリンダ
３の高温室３ａの作動ガスが押し出され多管式チューブ
の加熱器５の内部に有する電気ヒータ７で直接加熱され
て高温再生器８へ導かれる。この場合、加熱器５におけ
る作動ガスの加熱は、電気ヒータ７て直接加熱するため
、従来の加熱器外壁を一旦加熱してから内部の作動ガス
を加熱するのに比して燃焼器効率に相当する加熱効率は
１００％になると考えられる。これに対して、従来の場
合では、加熱器外壁、シリンダ外壁−高温再生器及び中
温熱交換器の夫々の外壁−中温熱交換器−冷却温水へと
リークする熱が多く、このリーク量の割合を示せば、第
４図Ａのエネルギーフロー図のようになる。

ところが、本発明のように加熱器５の加熱を電気ヒータ
７による直接加熱方式を採れば、外壁を伝わる熱リーク
も外壁を直接加熱しないので相当少なくなる。仮にリー
ク量を従来の半分とすると、エネルギーフローは第４図
Ｂに示す如くなり、冷房で約４３％、暖房で約３０％の
改善となる（当社の経験比）。本発明の成績係数（ＣＯ
Ｐ）を−次エネルギーに換算してみると（発電効率３８
％とする）、冷房０．６５、暖房１．０３となり現行の
電気式エアコンと比較し冷房はやや劣るものの暖房は逆
にやや勝り、平均すればほぼ同等の性能となる。

また、この加熱器の構成は、第２図に示すような二重構
造の加熱ヘッドの実施例としてもよい。即ち、高温側シ
リンダ３の高温室３ａに連設となる加熱器５の構造を、
加熱ヘットの二重構造とし、この二重間隙部５ａ中に電
気ヒータ７を装着する。このときの電気ヒータ７の構造
は、第３図に示すような渦巻き状の電気ヒータ７ａを用
い、二重間隙部５ａ内の作動ガスを均一に加熱するよう
にしている。

ここにおいて、前記高温側ディスプレーサ１と低温側デ
ィスプレーサ−２とが交互に往復動をすれば、封入の冷
媒に圧力変動を起こし、圧力上昇時には中温熱交換器■
９と中温熱交換器１１１．２に熱を与え、圧力降下には
低温熱交換器１０から熱を汲み上げる熱サイクル機関と
なる。

冷房運転の場合は、低温側シリンダ４側の低温熱交換器
１０と室内側熱交換器１８を結ぶ閉サイクルとし、中温
熱交換器１９．中温熱交換器１１１２と室外側熱交換器
１５とを結ぶ閉サイクルとし、室内側熱交換器１８に低
温媒体を循環ポンプ２０て送って、室内を冷房すると共
に、室外側熱交換器１５に高温媒体を循環ポンプ１７て
送って、この媒体の熱を室外へ排出する。

暖房運転の場合は、流路を適宜の切替弁（図示せず）を
もって中温熱交換器Ｉつと室内側熱交換器１８を結び、
この室内側熱交換器１８で高温媒体の熱を室内に放出し
て暖房すると共に、室外側熱交換器１５て低温熱交換器
１０を通った低温媒体の熱を室外に排出するものである
。

〈発明の効果〉上述のように本発明は、作動ガスを熱的に圧縮・膨脂さ
せ冷暖・給湯等を行う冷凍装置において、高温側シリン
ダの高温室と中温室との間に位置する加熱器のチューブ
、ヘッド等の内部に電気ヒータを装着し、作動ガスを直
接加熱するようにしたことにより、加熱器の材料をあま
り高級にしなくてもよい。例えば、従来の加熱器かニッ
ケルベースの合金であるなら、本発明ではステンレス鋼
に変更することか出来、コストダウンがはかられる。ま
た、圧力隔壁を通っての熱リーク量が減少するのでサイ
クルの効率アップが可能となる。更に、本発明は冷暖房
性能を決定する封入ガスを直接加熱するので、圧力隔壁
を通して外部から加熱する従来方式に比べ、格段に応答
性が高く、室内機の温度設定の変更に対する追従性が良
くなり、使い易さが向上する等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す冷凍装置の概略図、第２
図は同地の実施例の概略図、第３図は同加熱器に装着す
る電気ヒータの平面図、第４図Ａ、Ｂは従来品のエネル
ギーフロー図と本発明のエネルギーフロー図、第５図は
従来の冷凍装置の概略図である。１１．高温側ディスプレーサ−２・代温側ティスプレー
サー　３・・高温側シリンダ、３ａ・高温室、３ｂ・・
中温室、４・・低温側シリンダ、５・・・加熱器、７・
・電気ヒータ、８・・高温再牛器、９・・・中温熱交換
器Ｉ、１０・低温熱交換器、１］・・低温再生器、］２
・・中温熱交換器■、１５・・室外側熱交換器、１８・
・室内側部交換器。特　　許　　出　　願　　人同同同代　　理　　人東邦瓦斯株式会社１大阪瓦斯株式会社東邦瓦斯株式会社三洋電機株式会ンＩ尾　　股　　行　　川第１図第２図第３図第４図（Ａ）第４図（Ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

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
、この高温室と中温室との間に配設された加熱器、高温
再生器及び中温熱交換器と、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熱交換器及び低
温再生器と、前記両中温室を連通させる連通室とから冷
凍機を構成する一方、前記中温熱交換器と低温熱交換器
とを室内側熱交換器と室外側熱交換器とに配管で接続し
た冷凍装置において、前記加熱器にはこの内部を流れる
作動ガスを加熱するための電気ヒータを設けたことを特
徴とする冷凍装置。