JPH08320162A - Heat driving type heat pump apparatus - Google Patents

Heat driving type heat pump apparatus

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JPH08320162A
JPH08320162A JP7151111A JP15111195A JPH08320162A JP H08320162 A JPH08320162 A JP H08320162A JP 7151111 A JP7151111 A JP 7151111A JP 15111195 A JP15111195 A JP 15111195A JP H08320162 A JPH08320162 A JP H08320162A
Authority
JP
Japan
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heat
engine
driven
refrigeration cycle
displacer
Prior art date
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Pending
Application number
JP7151111A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiyouichi Kiwatari
昇一 喜渡
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Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Corp filed Critical Zexel Corp
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Publication of JPH08320162A publication Critical patent/JPH08320162A/en
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a miniature and light weight apparatus. and ensure secure operation of a whole freezing cycle and hence improve thermal efficiency by making use of waste heat of an engine as a driving heat source without the need of using a motor using electricity as a driving source for starting a displacer of the freezing cycle, and selecting an optimum driving method in response to the conditions of the freezing cycle. CONSTITUTION: Taking notice of using driving force and waste heat of an engine 3 as a driving source of a displacer 10, there are provided heat exchge means (waste gas heat exchange means 2) for exchanging heat as a heat source of the engine 3, and driving force changeover means 5 provided between the displacer 10 and an output part 4 of the engine 3. In the early time of starting of a freezing cycle, the freezing cycle is driven by the output part 4 of the engine 3, and after the starting it is driven by energy of a heat source (waste gas) heat exchanged by the heat exchange means 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は熱駆動型ヒートポンプ装
置にかかるもので、とくにヴィルミエサイクル(ブルマ
イヤサイクル)などの冷凍サイクルを採用した熱駆動型
ヒートポンプ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat-driven heat pump device, and more particularly to a heat-driven heat pump device employing a refrigerating cycle such as a Vilmier cycle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の熱駆動型冷凍機には、たとえば、
ヴィルミエ冷凍サイクルを利用したヴィルミエ冷凍機な
どがあるが、この冷凍機は、フロンガスを用いずにヘリ
ウムガスなどを冷媒ガスとし、その高温側熱交換器、中
温側熱交換器および低温側熱交換器のうち高温側熱交換
器部分を外部から加熱するだけでディスプレーサーを往
復動させることにより自立運転を行うことができる。
2. Description of the Related Art In a conventional heat-driven refrigerator, for example,
There is a Vilmier refrigerator that uses the Vilmier refrigeration cycle, but this refrigerator uses helium gas as a refrigerant gas without using CFC gas, and uses its high temperature side heat exchanger, medium temperature side heat exchanger and low temperature side heat exchanger. The self-sustaining operation can be performed by reciprocally moving the displacer by only heating the high temperature side heat exchanger part from the outside.

【0003】しかしながら、当該冷凍サイクルを運転開
始の直後は、冷凍機本体の温度分布が定常状態になるま
で何らかの手段によって上記ディスプレーサーを起動す
る必要がある。
However, immediately after the operation of the refrigeration cycle is started, it is necessary to start the displacer by some means until the temperature distribution of the refrigerating machine main body reaches a steady state.

【0004】従来のヴィルミエ冷凍機では、運転開始時
に当該ディスプレーサーを起動するために、たとえば特
開昭61−44254号、特開平4−208362号あ
るいは特開平4−353363号などのように、電気駆
動の起動用モーターやリニアモーターを用いていた。
In the conventional Vilmier refrigerator, in order to start the displacer at the start of operation, an electric discharge is required as in, for example, JP-A-61-44254, JP-A-4-208362 or JP-A-4-353363. It used a drive starter motor and a linear motor.

【0005】ところで、冷凍機の自立運転が始まれば、
上記起動用モーター類は不要になるが、こうした起動用
モーターおよびその制御装置を装備する必要があること
から、冷凍機全体のサイズおよび重量が大きくなる原因
のひとつとなっている。
By the way, if the freezing operation of the refrigerator starts,
Although the above-mentioned starting motors are unnecessary, it is necessary to equip such a starting motor and its control device, which is one of the causes for the increase in size and weight of the entire refrigerator.

【0006】ヴィルミエ冷凍機と同程度の冷凍能力を有
するといわれているスターリング冷凍機と比較しても、
ヴィルミエ冷凍機は比重量が大きいとされているのも、
ガスサイクルに直接関係のない起動用モーターなどを装
備する必要があるからである。
Compared with the Stirling refrigerator, which is said to have the same refrigerating capacity as the Vilmier refrigerator,
The Wilmier refrigerator is said to have a large specific weight,
This is because it is necessary to equip a starting motor that is not directly related to the gas cycle.

【0007】ちなみに、ディスプレーサーを駆動するた
めに電気の力を用いれば厳密には完全な熱駆動型冷凍機
とはいえない。また、どんなに豊富な熱源があってもデ
ィスプレーサーを起動するための電気(電動モーター)
がなければヴィルミエ冷凍機はこれを運転することがで
きないという問題がある。
Incidentally, if an electric power is used to drive the displacer, it cannot be said to be a perfect heat-driven refrigerator in a strict sense. Also, electric (electric motor) to start the displacer no matter how rich the heat source is.
There is a problem that without it the Wilmie refrigerator cannot operate it.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、ディスプレーサーの
起動用として電気を駆動源とするモーターなどを用いる
必要がない熱駆動型ヒートポンプ装置を提供することを
課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a heat-driven heat pump device which does not require the use of a motor driven by electricity as a power source for starting the displacer. The challenge is to provide.

【0009】また本発明は、冷凍サイクルの駆動熱源と
してエンジンその他の排熱(エンジン自体からの排熱は
もちろん、排気ガス、駆動電気モーターやコンプレッサ
ーからの排熱など)を利用し、起動用モーターを装備す
ることなく、小型、軽量な熱駆動型ヒートポンプ装置を
提供することを課題とする。
Further, according to the present invention, exhaust heat of an engine or the like (not only exhaust heat from the engine itself but also exhaust gas, exhaust heat from a drive electric motor or a compressor, etc.) is used as a drive heat source of a refrigeration cycle, and a starting motor is used. An object of the present invention is to provide a small-sized and light-weight heat-driven heat pump device without being equipped.

【0010】また本発明は、冷凍サイクルの状態に応じ
て最適な駆動方法を選択することにより、冷凍サイクル
およびシステム全体の確実な動作を確保するとともに、
熱効率ないし運転効率を向上可能で、かつ環境保全にも
効果的な熱駆動型ヒートポンプ装置を提供することを課
題とする。
Further, the present invention ensures a reliable operation of the refrigeration cycle and the entire system by selecting an optimum driving method according to the state of the refrigeration cycle, and
An object of the present invention is to provide a heat-driven heat pump device that can improve thermal efficiency or operation efficiency and is also effective for environmental protection.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ヴィ
ルミエ冷凍サイクルにおけるディスプレーサーの駆動源
としてエンジンの駆動力およびその排気ガスなどの排熱
を用いること、および冷凍サイクルの状態に応じて駆動
源を切り替えることに着目したもので、第一の発明は、
加熱によりディスプレーサーを往復動させて冷凍サイク
ルを駆動する熱駆動型ヒートポンプ装置であって、エン
ジンの熱源を熱交換する熱交換手段と、上記ディスプレ
ーサーと上記エンジンの出力部との間に設けた駆動力切
替え手段と、を有するとともに、上記冷凍サイクルの起
動初期には、上記駆動力切替え手段を介して上記エンジ
ンの上記出力部により該冷凍サイクルを駆動し、該冷凍
サイクルの起動後には、上記熱交換手段により熱交換し
た上記熱源のエネルギーによって該冷凍サイクルを駆動
可能としたことを特徴とする熱駆動型ヒートポンプ装置
である。
That is, the present invention uses a driving force of an engine and exhaust heat of exhaust gas thereof as a driving source of a displacer in a Vilmier refrigeration cycle, and a driving source depending on the state of the refrigeration cycle. Focusing on switching, the first invention is
A heat-driven heat pump device for driving a refrigeration cycle by reciprocating a displacer by heating, the heat exchanging means for exchanging heat with a heat source of an engine, and the heat dissipating means provided between the displacer and an output part of the engine. A driving force switching means, and at the initial stage of starting the refrigeration cycle, the refrigeration cycle is driven by the output section of the engine via the driving force switching means, and after the refrigeration cycle starts, the The heat-driven heat pump device is characterized in that the refrigeration cycle can be driven by the energy of the heat source exchanged by the heat exchange means.

【0012】第二の発明は、排気エネルギー動力変換手
段などの熱源エネルギー動力変換手段を設けることに着
目したもので、加熱によりディスプレーサーを往復動さ
せて冷凍サイクルを駆動する熱駆動型ヒートポンプ装置
であって、エンジンの熱源を熱交換する熱交換手段と、
上記熱源のエネルギーを動力に変換するとともに上記冷
凍サイクルを起動可能な熱源エネルギー動力変換手段
と、上記ディスプレーサーとこの熱源エネルギー動力変
換手段および上記エンジンの出力部との間に設けた駆動
力切替え手段と、を有するとともに、上記冷凍サイクル
の起動初期には、上記駆動力切替え手段を介して上記エ
ンジンの上記出力部および上記熱源エネルギー動力変換
手段を順次切り替えることにより該冷凍サイクルを駆動
し、該冷凍サイクルの起動後には、上記熱交換手段によ
り熱交換した前記熱源のエネルギーによって該冷凍サイ
クルを駆動可能としたことを特徴とする熱駆動型ヒート
ポンプ装置である。
The second aspect of the present invention focuses on providing heat source energy power conversion means such as exhaust energy power conversion means, and is a heat drive type heat pump device for driving the refrigeration cycle by reciprocating the displacer by heating. There are heat exchange means for exchanging heat with the heat source of the engine,
Heat source energy power conversion means for converting the energy of the heat source into power and capable of starting the refrigeration cycle, and driving force switching means provided between the displacer and the heat source energy power conversion means and the output part of the engine. And, in the initial stage of activation of the refrigeration cycle, the refrigeration cycle is driven by sequentially switching the output section of the engine and the heat source energy power conversion means via the driving force switching means, After the cycle is started, the refrigeration cycle can be driven by the energy of the heat source exchanged by the heat exchanging means, which is a heat-driven heat pump device.

【0013】[0013]

【作用】本発明による熱駆動型ヒートポンプ装置におい
ては、エンジンの排気ガスあるいはその他の排熱(熱
源)を熱交換する排気ガス熱交換手段などの熱交換手段
を設け、排気ガスあるいはその他の排熱を加熱源として
冷凍サイクルを駆動することができるようにするととも
に、冷凍サイクルのディスプレーサーとエンジンの出力
部との間に設けた駆動力切替え手段を設けたので、冷凍
サイクルの起動時にはエンジンにより直接冷凍サイクル
を駆動することが可能で、従来のように起動用モーター
などを別途設ける必要がなく、熱駆動型ヒートポンプ装
置全体の小型化および軽量化が可能である。
In the heat-driven heat pump device according to the present invention, heat exchange means such as exhaust gas heat exchange means for exchanging heat with exhaust gas of the engine or other exhaust heat (heat source) is provided, and exhaust gas or other exhaust heat is provided. It is possible to drive the refrigeration cycle using the heat source as a heating source, and the driving force switching means provided between the displacer of the refrigeration cycle and the output section of the engine is provided, so that the engine is directly It is possible to drive the refrigeration cycle, and it is not necessary to separately provide a starting motor or the like as in the conventional case, and it is possible to reduce the size and weight of the heat-driven heat pump device as a whole.

【0014】すなわち、冷凍サイクルの起動初期には、
駆動力切替え手段を介してエンジンの出力部により冷凍
サイクルのディスプレーサーを駆動し、冷凍サイクルの
起動後には、熱交換手段により熱交換した排気ガスなど
の熱源のエネルギーによって冷凍サイクルを駆動可能と
したので、完全な熱駆動型のヒートポンプ装置とするこ
とができる。
That is, in the initial stage of starting the refrigeration cycle,
The displacer of the refrigerating cycle is driven by the output part of the engine through the driving force switching means, and after the refrigerating cycle is started, the refrigerating cycle can be driven by the energy of the heat source such as exhaust gas heat-exchanged by the heat exchanging means. Therefore, a complete heat-driven heat pump device can be obtained.

【0015】さらに、第二の発明によれば、排気ガスな
どの熱源のエネルギーを動力に変換するとともに冷凍サ
イクルを起動可能な排気エネルギー動力変換手段などの
熱源エネルギー動力変換手段を設けたので、従来のよう
に起動用モーターを用いることなく、この熱源エネルギ
ー動力変換手段によっても冷凍サイクルを駆動可能であ
る。この熱源エネルギー動力変換手段とエンジンの出力
部との間に設けた駆動力切替え手段も設けたので、エン
ジンにより直接冷凍サイクルを駆動することも可能で、
冷凍サイクルの状態に応じて最適なディスプレーサー駆
動源を選択することができる。
Further, according to the second aspect of the invention, the heat source energy power conversion means such as the exhaust energy power conversion means capable of converting the energy of the heat source such as exhaust gas into power and starting the refrigeration cycle is provided. It is possible to drive the refrigeration cycle by this heat source energy power conversion means without using the starting motor as described above. Since the driving force switching means provided between the heat source energy power conversion means and the output portion of the engine is also provided, it is possible to directly drive the refrigeration cycle by the engine,
The optimum displacer drive source can be selected according to the state of the refrigeration cycle.

【0016】[0016]

【実施例】つぎに、熱源として排気ガスを用いた場合を
例に取って、本発明の第1の実施例(第一の発明)によ
る熱駆動型ヒートポンプ装置1を図1および図2にもと
づき説明する。図1は、熱駆動型ヒートポンプ装置1の
全体説明図であって、熱駆動型ヒートポンプ装置1は、
排気ガス熱交換手段2(熱交換手段)と、エンジン3の
クランク軸出力部4(エンジンの出力部)と、駆動力切
替え手段5と、ヴィルミエ冷凍機6と、駆動制御手段7
と、を有し、ヴィルミエ冷凍機6を空気調和装置8に接
続してある。
EXAMPLE A heat-driven heat pump device 1 according to a first embodiment (first invention) of the present invention will now be described with reference to FIGS. 1 and 2 by taking an example in which exhaust gas is used as a heat source. explain. FIG. 1 is an overall explanatory view of the heat-driven heat pump device 1, wherein the heat-driven heat pump device 1 is
Exhaust gas heat exchange means 2 (heat exchange means), crankshaft output section 4 of engine 3 (engine output section), driving force switching means 5, Vilmier refrigerator 6, and drive control means 7
And, and the Vilmier refrigerator 6 is connected to the air conditioner 8.

【0017】排気ガス熱交換手段2は、たとえばシェル
アンドチューブ型熱交換器を採用し、これをエンジン3
の排気管9に取り付ける。かくして、排気ガス熱交換手
段2により熱交換した排気ガスのエネルギーによってヴ
ィルミエ冷凍機6を駆動可能としてある。
The exhaust gas heat exchange means 2 employs, for example, a shell-and-tube heat exchanger, which is used as an engine 3
Attached to the exhaust pipe 9 of. Thus, the energy of the exhaust gas heat-exchanged by the exhaust gas heat exchange means 2 can drive the Vilmier refrigerator 6.

【0018】駆動力切替え手段5は、マグネットクラッ
チその他任意の機構を採用し、クランク軸出力部4から
の駆動力によってヴィルミエ冷凍機6のディスプレーサ
ー10を起動可能としてある。
The drive force switching means 5 employs a magnetic clutch or any other mechanism, and the drive force from the crankshaft output unit 4 can activate the displacer 10 of the Vilmier refrigerator 6.

【0019】ヴィルミエ冷凍機6は、L型(たとえば、
前記特開昭61−44254号など)、あるいは単筒型
(たとえば、前記特開平4−208362号、特開平4
−353363号など)を問わず任意の型のものを採用
可能で、空気調和装置8を介して冷暖房作用を行う。
The Vilmier refrigerator 6 has an L type (for example,
JP-A-61-44254, etc., or a single cylinder type (for example, JP-A-4-208362, JP-A-4-208362).
Any type can be adopted regardless of (-353363 etc.), and the cooling and heating operation is performed through the air conditioning device 8.

【0020】すなわち、このヴィルミエ冷凍機6は、デ
ィスプレーサー10とともに高温側熱交換器11、中温
側熱交換器12および低温側熱交換器13を有し、排気
ガス熱交換手段2を加熱源としてディスプレーサー10
を駆動し、公知のヴィルミエ冷凍サイクルによるヒート
ポンプ機能を発揮するものとする。
That is, this Vilmier refrigerator 6 has a high temperature side heat exchanger 11, an intermediate temperature side heat exchanger 12 and a low temperature side heat exchanger 13 together with a displacer 10, and the exhaust gas heat exchange means 2 as a heating source. Displacer 10
Is driven to exhibit the heat pump function of the known Vilmier refrigeration cycle.

【0021】駆動制御手段7は、駆動力切替え手段5を
制御するとともに、ヴィルミエ冷凍機6(ディスプレー
サー10のクランク部)の回転数Nrを回転センサー1
4により検出し、またヴィルミエ冷凍機6の低温側熱交
換器13の温度Tcを温度センサー15により検出す
る。
The drive control means 7 controls the drive force switching means 5 and also controls the rotation speed Nr of the Vilmier refrigerator 6 (crank portion of the displacer 10) by the rotation sensor 1.
4 and the temperature Tc of the low temperature side heat exchanger 13 of the Vilmier refrigerator 6 is detected by the temperature sensor 15.

【0022】こうした構成の熱駆動型ヒートポンプ装置
1において、図2のフローチャートも参照すると、冷凍
サイクルを起動する初期段階では、駆動力切替え手段5
を介してエンジンの出力部(クランク軸出力部4)によ
りヴィルミエ冷凍機6を起動する。
In the heat-driven heat pump apparatus 1 having such a structure, referring also to the flowchart of FIG. 2, at the initial stage of starting the refrigeration cycle, the driving force switching means 5 is used.
The Vilmier refrigerator 6 is started by the output unit (crankshaft output unit 4) of the engine via the.

【0023】すなわち図2に示すように、エンジンの電
源の「ON」あるいは「OFF」を確認し(ステップ
1)、ヴィルミエ冷凍機6の回転数Nrが所定回転数N
o以下かを判断し(ステップ2)、所定回転数No以下
であれば、ステップ3においてクランク軸出力部4およ
び駆動力切替え手段5を介してエンジン直結でヴィルミ
エ冷凍機6のディスプレーサー10を起動し、冷凍サイ
クルを起動する。
That is, as shown in FIG. 2, it is confirmed whether the power of the engine is "ON" or "OFF" (step 1), and the rotation speed Nr of the Vilmier refrigerator 6 is the predetermined rotation speed N.
If it is equal to or lower than o (step 2), and if it is equal to or lower than the predetermined rotation speed No, in step 3, the displacer 10 of the Vilmier refrigerator 6 is started by directly connecting the engine through the crankshaft output part 4 and the driving force switching means 5. Then, start the refrigeration cycle.

【0024】冷凍サイクルを起動ののち、ステップ4に
おいて低温側熱交換器13の温度Trが所定温度To以
上かを判断する。低温側熱交換器13の温度Trがまだ
それほど低下していなければ(つまり冷凍サイクルとし
て定常状態に達していなければ)、ステップ3において
エンジン直結でヴィルミエ冷凍機6のディスプレーサー
10を起動し、冷凍サイクルを駆動する。
After starting the refrigeration cycle, in step 4, it is judged whether the temperature Tr of the low temperature side heat exchanger 13 is equal to or higher than a predetermined temperature To. If the temperature Tr of the low temperature side heat exchanger 13 has not decreased so much yet (that is, if it has not reached a steady state as a refrigeration cycle), in step 3, the displacer 10 of the Vilmier refrigerator 6 is started by directly connecting the engine to perform refrigeration. Drive cycle.

【0025】ステップ4において低温側熱交換器13の
温度Trが所定温度To以下になれば、駆動力切替え手
段5を切り替えて排気ガス熱交換手段2によってヴィル
ミエ冷凍機6を直接熱駆動する(ステップ5)。
When the temperature Tr of the low temperature side heat exchanger 13 becomes equal to or lower than the predetermined temperature To in step 4, the driving force switching means 5 is switched and the exhaust gas heat exchange means 2 directly heat-drives the Vilmier refrigerator 6 (step 5).

【0026】かくして、冷凍サイクル(ヴィルミエ冷凍
機6)の起動時には、エンジン3(クランク軸出力部
4)によりディスプレーサー10を起動可能としたの
で、起動用のモーターを不要とすることができるととも
に、起動後は、排気ガス熱交換手段2により熱交換した
排気ガスのエネルギーによってヴィルミエ冷凍機6を駆
動可能としたので、廃棄されるエンジン3の排気ガスを
有効利用することができる。
Thus, when the refrigeration cycle (Wilmier refrigerator 6) is started, the displacer 10 can be started by the engine 3 (crankshaft output unit 4), so that a starting motor can be dispensed with. After the start-up, the energy of the exhaust gas heat-exchanged by the exhaust gas heat exchange means 2 can drive the Vilmier refrigerator 6, so that the exhaust gas of the discarded engine 3 can be effectively used.

【0027】なお、本発明においては、上述の第一の発
明に関する図2のフローチャートにおけるステップ5の
排気エネルギーで駆動する工程を二段階とすることがで
きる。すなわち、図3は本発明の第2の実施例(第二の
発明)による熱駆動型ヒートポンプ装置20の全体説明
図であって、熱駆動型ヒートポンプ装置20は、図1の
熱駆動型ヒートポンプ装置1に加えて排気エネルギー動
力変換手段21(熱源エネルギー動力変換手段)および
減速手段22を設けるとともに、図1の駆動力切替え手
段5に相当する駆動力切替え手段23を設けてある。
In the present invention, the step of driving with exhaust energy in step 5 in the flow chart of FIG. 2 relating to the above-mentioned first invention can be made into two stages. That is, FIG. 3 is an overall explanatory view of the heat-driven heat pump device 20 according to the second embodiment (second invention) of the present invention. The heat-driven heat pump device 20 is the heat-driven heat pump device of FIG. 1, the exhaust energy power conversion means 21 (heat source energy power conversion means) and the speed reduction means 22 are provided, and the driving force switching means 23 corresponding to the driving force switching means 5 of FIG. 1 is provided.

【0028】排気エネルギー動力変換手段21は、たと
えばガスタービンなどを採用し、これを排気管9に設け
て動力を確保し、減速手段22を介して駆動力切替え手
段23に接続してある。
The exhaust energy power conversion means 21 employs, for example, a gas turbine or the like, is provided in the exhaust pipe 9 to secure power, and is connected to the driving force switching means 23 via the speed reduction means 22.

【0029】駆動力切替え手段23は、ディスプレーサ
ー10を起動するにあたり、エンジン3のクランク軸出
力部4および排気エネルギー動力変換手段21を順次切
り替えることができるものである。
The driving force switching means 23 is capable of sequentially switching the crankshaft output section 4 of the engine 3 and the exhaust energy power conversion means 21 when the displacer 10 is started.

【0030】こうした構成の熱駆動型ヒートポンプ装置
20において、図4のフローチャートも参照すると、冷
凍サイクルを起動する初期段階では、熱駆動型ヒートポ
ンプ装置1(図1)と同様に、駆動力切替え手段23を
介してエンジンの出力部(クランク軸出力部4)により
ヴィルミエ冷凍機6を起動する。
In the heat-driven heat pump device 20 having such a structure, referring also to the flowchart of FIG. 4, in the initial stage of starting the refrigeration cycle, the driving force switching means 23 is the same as the heat-driven heat pump device 1 (FIG. 1). The Vilmier refrigerator 6 is started by the output unit (crankshaft output unit 4) of the engine via the.

【0031】すなわち図4に示すように、エンジンの電
源の「ON」あるいは「OFF」を確認し(ステップ1
1)、ヴィルミエ冷凍機6の回転数Nrが所定回転数N
o以下かを判断し(ステップ12)、所定回転数No以
下であれば、ステップ13においてクランク軸出力部4
および駆動力切替え手段23を介してエンジン直結でヴ
ィルミエ冷凍機6のディスプレーサー10を起動し、冷
凍サイクルを起動する。
That is, as shown in FIG. 4, it is confirmed whether the power of the engine is "ON" or "OFF" (step 1
1), the rotation speed Nr of the Vilmier refrigerator 6 is the predetermined rotation speed N.
It is determined whether or not it is equal to or less than o (step 12).
Further, the displacer 10 of the Vilmier refrigerator 6 is activated by directly connecting the engine via the driving force switching means 23 to activate the refrigeration cycle.

【0032】冷凍サイクルを起動ののち、ステップ12
において回転数Nrが所定回転数No以上となった場合
に、ステップ14において低温側熱交換器13の温度T
rが所定温度To以上かを判断する。低温側熱交換器1
3の温度Trがまだそれほど低下していなければ(つま
り冷凍サイクルとして定常状態に達していなければ)、
ステップ15のように、駆動力切替え手段23をクラン
ク軸出力部4から排気エネルギー動力変換手段21に切
り替え、排気エネルギー動力変換手段21によりヴィル
ミエ冷凍機6のディスプレーサー10を駆動し、冷凍サ
イクルを駆動する。
After starting the refrigeration cycle, step 12
If the rotation speed Nr becomes equal to or higher than the predetermined rotation speed No in step S14, the temperature T of the low temperature side heat exchanger 13 is determined in step S14.
It is determined whether r is equal to or higher than the predetermined temperature To. Low temperature side heat exchanger 1
If the temperature Tr of 3 has not decreased so much yet (that is, has not reached a steady state as a refrigeration cycle),
As in step 15, the driving force switching means 23 is switched from the crankshaft output section 4 to the exhaust energy power conversion means 21, and the exhaust energy power conversion means 21 drives the displacer 10 of the Vilmier refrigerator 6 to drive the refrigeration cycle. To do.

【0033】ステップ14において低温側熱交換器13
の温度Trが所定温度To以下になれば、駆動力切替え
手段23を切り替えて排気ガス熱交換手段2によりヴィ
ルミエ冷凍機6を直接熱駆動する(ステップ16)。
In step 14, the low temperature side heat exchanger 13
When the temperature Tr becomes equal to or lower than the predetermined temperature To, the driving force switching means 23 is switched to directly drive the Vilmier refrigerator 6 by the exhaust gas heat exchange means 2 (step 16).

【0034】したがって、本実施例の熱駆動型ヒートポ
ンプ装置20によれば、ヴィルミエ冷凍機6の運転状況
に応じてそのディスプレーサー10の起動ないし駆動源
をエンジン3のクランク軸出力部4あるいは排気エネル
ギー動力変換手段21のいずれかに切り替えることがで
きる。
Therefore, according to the heat-driven heat pump device 20 of the present embodiment, the displacer 10 is started or driven by the crankshaft output unit 4 of the engine 3 or the exhaust energy according to the operating condition of the Vilmier refrigerator 6. It is possible to switch to any of the power conversion means 21.

【0035】なお、クランク軸出力部4あるいは排気エ
ネルギー動力変換手段21の切替えの判断データとし
て、ヴィルミエ冷凍機6の高温側熱交換器11あるいは
中温側熱交換器12の部分の温度を検出するようにして
もよい。
It should be noted that the temperature of the high temperature side heat exchanger 11 or the intermediate temperature side heat exchanger 12 of the Vilmier refrigerator 6 is detected as the judgment data for switching the crankshaft output unit 4 or the exhaust energy power conversion means 21. You may

【0036】かくして、本発明においては冷凍サイクル
の駆動熱源として自動車あるいはその他の熱機関におけ
るエンジンの排気ガスなどの排熱エネルギーを利用する
ので、空気調和装置に本発明のヒートポンプ装置を採用
すれば、冷房および暖房の熱効率は無限大となるととも
に、フロン冷媒を用いないので、オゾン層破壊の危険性
はなく、石油エネルギーを有効利用することができる。
また、自動車のエンジンへの負荷が小さいので、燃費を
向上することができる。
Thus, in the present invention, the exhaust heat energy of the exhaust gas of the engine in the automobile or other heat engine is used as the driving heat source of the refrigeration cycle. Therefore, if the heat pump device of the present invention is used in the air conditioner, The thermal efficiency of cooling and heating becomes infinite, and since no CFC refrigerant is used, there is no danger of ozone layer depletion and petroleum energy can be effectively used.
Moreover, since the load on the engine of the automobile is small, the fuel consumption can be improved.

【0037】なお本発明は、単筒型あるいはL型を問わ
ず、ヴィルミエサイクル以外にも、起動初期時に熱源と
は別に起動用モーターなどの動力源を必要とする冷凍サ
イクルに応用可能である。さらに、本発明における熱源
として、上述の排気ガス以外にも、エンジン自体の排
熱、あるいは電気自動車などにおける駆動電気モーター
やコンプレッサーからの排熱を利用することが可能であ
る。
The present invention can be applied to a refrigerating cycle which requires a power source such as a starting motor in addition to the heat source at the initial start-up, in addition to the Wilmie cycle, regardless of whether it is a single cylinder type or an L-type. . Further, as the heat source in the present invention, exhaust heat of the engine itself or exhaust heat from a drive electric motor or a compressor of an electric vehicle or the like can be used in addition to the above-mentioned exhaust gas.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、排気ガス
などの熱源を熱交換可能な熱交換手段を設けてヴィルミ
エ冷凍機など冷凍システムの加熱源としたので、エンジ
ンの排熱を有効に利用することができるとともに、冷凍
機の起動時には、エンジンの出力部あるいは熱源エネル
ギー動力変換手段を利用するようにしたので、起動用の
モーターを別途設ける必要がなく、正味熱効率の向上、
ならびにヒートポンプ装置全体の小型化および軽量化が
可能である。
As described above, according to the present invention, a heat exchanging means capable of exchanging heat with a heat source such as exhaust gas is provided as a heat source for a refrigeration system such as a Vilmier refrigerator, so that exhaust heat of an engine is effectively used. In addition, since the output part of the engine or the heat source energy power conversion means is used when starting the refrigerator, it is not necessary to separately provide a starting motor, improving the net thermal efficiency,
In addition, the size and weight of the entire heat pump device can be reduced.

【0039】[0039]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明(第一の発明)の第1の実施例による熱
駆動型ヒートポンプ装置1の全体説明図である。
FIG. 1 is an overall explanatory diagram of a heat-driven heat pump device 1 according to a first embodiment of the present invention (first invention).

【図2】同、作動を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the same.

【図3】本発明(第二の発明)の第2の実施例による熱
駆動型ヒートポンプ装置20の全体説明図である。
FIG. 3 is an overall explanatory view of a heat-driven heat pump device 20 according to a second embodiment of the present invention (second invention).

【図4】同、作動を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱駆動型ヒートポンプ装置(図1) 2 排気ガス熱交換手段(熱交換手段) 3 エンジン 4 エンジン3のクランク軸出力部(エンジンの出力
部) 5 駆動力切替え手段 6 ヴィルミエ冷凍機 7 駆動制御手段 8 空気調和装置 9 エンジン3の排気管 10 ヴィルミエ冷凍機6のディスプレーサー 11 ヴィルミエ冷凍機6の高温側熱交換器 12 ヴィルミエ冷凍機6の中温側熱交換器 13 ヴィルミエ冷凍機6の低温側熱交換器 14 回転センサー 15 温度センサー 20 熱駆動型ヒートポンプ装置(図3) 21 排気エネルギー動力変換手段(熱源エネルギー動
力変換手段) 22 減速手段 23 駆動力切替え手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat-driven heat pump device (FIG. 1) 2 Exhaust gas heat exchange means (heat exchange means) 3 Engine 4 Crankshaft output part of engine 3 (output part of engine) 5 Driving force switching means 6 Vilmier refrigerator 7 Drive control means 8 Air Conditioner 9 Exhaust Pipe of Engine 3 10 Displacer of Vilmier Refrigerator 11 High-Temperature Heat Exchanger of Vilmier Refrigerator 12 12 Medium-Temperature Heat Exchanger of Vilmier Refrigerator 13 Low-Temperature Heat Exchange of Vilmier Refrigerator 6 Device 14 Rotation sensor 15 Temperature sensor 20 Heat-driven heat pump device (Fig. 3) 21 Exhaust energy power conversion means (heat source energy power conversion means) 22 Reduction means 23 Driving force switching means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱によりディスプレーサーを往復動
させて冷凍サイクルを駆動する熱駆動型ヒートポンプ装
置であって、 エンジンの熱源を熱交換する熱交換手段と、 前記ディスプレーサーと前記エンジンの出力部との間に
設けた駆動力切替え手段と、 を有するとともに、 前記冷凍サイクルの起動初期には、前記駆動力切替え手
段を介して前記エンジンの前記出力部により該冷凍サイ
クルを駆動し、 該冷凍サイクルの起動後には、前記熱交換手段により熱
交換した前記熱源のエネルギーによって該冷凍サイクル
を駆動可能としたことを特徴とする熱駆動型ヒートポン
プ装置。
1. A heat-driven heat pump device for driving a refrigeration cycle by reciprocating a displacer by heating, the heat exchanging means for exchanging heat with a heat source of an engine, and the displacer and an output part of the engine. And a driving force switching unit provided between the refrigeration cycle, and the driving unit is configured to drive the refrigeration cycle by the output unit of the engine via the driving force switching unit at an initial stage of activation of the refrigeration cycle. After the start-up, the heat-driven heat pump device is characterized in that the refrigeration cycle can be driven by the energy of the heat source that has exchanged heat with the heat exchange means.
【請求項2】 加熱によりディスプレーサーを往復動
させて冷凍サイクルを駆動する熱駆動型ヒートポンプ装
置であって、 エンジンの熱源を熱交換する熱交換手段と、 前記熱源のエネルギーを動力に変換するとともに前記冷
凍サイクルを起動可能な熱源エネルギー動力変換手段
と、 前記ディスプレーサーとこの熱源エネルギー動力変換手
段および前記エンジンの出力部との間に設けた駆動力切
替え手段と、 を有するとともに、 前記冷凍サイクルの起動初期には、前記駆動力切替え手
段を介して前記エンジンの前記出力部および前記熱源エ
ネルギー動力変換手段を順次切り替えることにより該冷
凍サイクルを駆動し、 該冷凍サイクルの起動後には、前記熱交換手段により熱
交換した前記熱源のエネルギーによって該冷凍サイクル
を駆動可能としたことを特徴とする熱駆動型ヒートポン
プ装置。
2. A heat-driven heat pump device for driving a refrigeration cycle by reciprocating a displacer by heating, the heat exchanging means for exchanging heat with a heat source of an engine, and converting the energy of the heat source into motive power. A heat source energy power conversion means capable of starting the refrigeration cycle; and a driving force switching means provided between the displacer and the heat source energy power conversion means and the output part of the engine. At the initial stage of startup, the refrigerating cycle is driven by sequentially switching the output section of the engine and the heat source energy power converting means through the driving force switching means, and after starting the refrigerating cycle, the heat exchanging means. The refrigeration cycle can be driven by the energy of the heat source that has exchanged heat with A heat-driven heat pump device characterized in that
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