JPH09145182A - 熱源機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常に冷水の正確な温度検出が可能な熱源機を
提供する。 【解決手段】 燃焼器１１を用いて駆動され、中温室１
３，１４及び中温熱交換器５，６と、低温室１５及び低
温熱交換器８とを有する熱ガス機関１において、低温室
１５に温度センサ１７を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸熱部と放熱部と
を備える熱源機であって、冷水の正確な温度検出が可能
な熱源機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ヴィルミエサイクルを利用した
熱ガス機関の吸熱部と、放熱部と、室内熱交換器と、室
外熱交換器とを水等の熱媒体の循環する管路でつないだ
空気調和機は知られている（例えば、特公平５−６５７
７７号公報参照）。この種の空気調和機では、吸熱部に
接続する冷水管に、水温を検出するサーミスタ等の温度
センサが取り付けられ、この温度センサが検出した温度
にしたがって、例えば燃焼器の燃焼量などが制御されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例の構成では、冷水管に水が流れないような事態
が発生した場合には、冷水の正確な温度検出ができず、
低温室および低温熱交換器とを過度に冷却し過ぎ、極端
な場合には低温熱交換器内の冷却水を凍結させてしまう
という問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記の課題を解
消し、常に冷水の正確な温度検出が可能な熱源機を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、燃焼器を用いて駆動されるとともに、放熱部と吸熱
部とを有する熱源機において、前記吸熱部は作動ガスを
封入した低温室と低温熱交換器とを備え、前記低温室に
はこの低温室の温度を直接検出できるように温度検出手
段が設けられていることを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、燃焼器を用いて
駆動されるとともに、放熱部と吸熱部とを有する熱源機
において、前記吸熱部は作動ガスを封入した低温室と低
温熱交換器とを備え、前記低温室の外壁にはこの低温室
の温度を検出する温度検出手段が設けられていることを
特徴とするものである。

【０００７】これらの発明によれば、低温室の温度が検
出されるので、冷水管に水が流れないような事態が発生
したとしても、冷水の温度を推定しながらほぼ正確に検
出することができ、室内熱交換器の冷却し過ぎなどを防
止できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を添付図
面に従って説明する。図１は本発明に係る熱源機の一実
施形態である熱ガス機関を用いたヒートポンプ式の空気
調和機を構成する冷温水供給回路を示したもので、この
回路には熱源機として、ヴィルミエサイクルを利用した
熱ガス機関１が使用されている。このヴィルミエサイク
ル熱ガス機関１自体は公知であり、詳細な説明は省略す
るが、互いに直交配置された高温側ピストン２と低温側
ピストン３とを備え、これらがヘリウム等の作動ガスを
封入した容器内に収納されている。容器内部は、高温室
１２と、中温室１３，１４と、低温室１５に分かれてい
る。また、加熱器１６を有しており、加熱器１６は、燃
焼器１１により加熱される。

【０００９】低温室１５の外壁には、図１ないし図３に
示すように、低温室１５内の温度を検出するサーミスタ
等の温度センサ１７が取り付けられている。温度センサ
１７は温度検出手段に相当している。

【００１０】両ピストン２，３は、例えば高温側ピスト
ン２が上死点へ向かう中間の位置へ到達するときには、
低温側ピストン３は左死点に達する等のように、互いに
９０°位相をずらして動作可能に、モータ９で駆動され
るクランク１０を介してつながれている。高温側ピスト
ン２と低温側ピストン３とが動作すると、封入された作
動ガスが、高温再生器４と低温再生器７を通って移動
し、これらの再生器４，７を通過する際に、加熱された
り冷却されたりするため、密閉容器内の作動ガスは昇圧
されたり減圧されたりする。例えば、高温室１２の作動
ガスが高温再生器４を通って中温室１３に移動するとき
には、作動ガスは高温再生器４に熱を蓄える。また、作
動ガスが高温再生器４から高温室１２に戻るとき、高温
再生器４に蓄えられた熱が作動ガスに戻される。

【００１１】また、外部との熱のやり取りは、中温室と
接続する中温熱交換器５，６及び低温室と接続する低温
熱交換器８が行う。例えば、加熱器１６が高温室１２の
作動ガスに熱を与え、中温室１３，１４の作動ガスが中
温熱交換器５，６において放熱するとともに、低温室１
５の作動ガスが低温熱交換器８において吸熱する。

【００１２】すなわち、低温熱交換器８と低温室１５は
吸熱部を構成し、中温熱交換器５，６と中温室１３，１
４は放熱部を構成する。

【００１３】この実施の形態によれば、熱ガス機関１の
低温熱交換器８、および中温熱交換器５，６を利用して
なる空気調和機１００が提供される。この空気調和機１
００は、熱ガス機関１と室内機２００と室外機３００と
からなる。室内機２００内には室内熱交換器２０１が配
設され、室外機３００内には室外熱交換器３００が配設
されている。２０３は室内ファン、３０３は室外ファン
である。低温熱交換器８と室内熱交換器２０１は、管路
２１と四方弁６１と管路２２によりつながれ、さらに室
内熱交換器２００と低温熱交換器８は、管路２３と四方
弁６２と管路２４によりつながれている。また、中温熱
交換器５と室外熱交換器３０１は、管路３１と四方弁６
１と管路３２によりつながれ、さらに室外熱交換器３０
１と中温熱交換器６は、管路３３と四方弁６２と管路３
４によりつながれている。また、中温熱交換器５と６
は、管路３５によりつながれている。管路を循環する熱
媒体としては、水が用いられている。

【００１４】つぎに、この実施の形態の作用について説
明する。冷房運転時には、燃焼器１１の点火により熱ガ
ス機関１が作動し、中温熱交換器５，６から放熱される
とともに、低温熱交換器８が吸熱される。また、四方弁
６１，６２は図１において実線で示すように切り替えら
れる。この場合、低温熱交換器８で吸熱された冷水は、
管路２１、四方弁６１、管路２２を通じて室内熱交換器
２０１に流れ、そこで熱交換を行い、室内ファン２０３
を回転させることにより室内に冷風を送り出した（冷
房）後、管路２３、四方弁６２、管路２４を通じて低温
熱交換器８に戻る。

【００１５】このとき、中温熱交換器５で放熱を受けた
温水は、管路３１、四方弁６１、管路３２を通じて室外
熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン３０３を回転
させることにより熱交換を行った後、管路３３、四方弁
６２、管路３４を通じて中温熱交換器６に流れ、さらに
管路３５を通じて中温熱交換器５に戻る。

【００１６】暖房運転時には、燃焼器１１の点火により
熱ガス機関１が作動し、中温熱交換器５，６から放熱さ
れ、低温熱交換器８が吸熱される。また、四方弁６１，
６２は図１において点線で示すように切り替えられる。
この場合、中温熱交換器５で放熱を受けた温水は、管路
３１、四方弁６１、管路２２を通じて室内熱交換器２０
１に流れ、そこで室内ファン２０３を回転させることに
より熱交換を行い、室内に温風を送り出した（暖房）
後、管路２３、四方弁６２、管路３４を通じて中温熱交
換器６に流れ、さらに管路３５を通じて中温熱交換器５
に戻る。

【００１７】このとき、低温熱交換器８で吸熱された冷
水は、管路２１、四方弁６１、管路３２を通じて室外熱
交換器３０１に流れ、そこで室外ファン３０３を回転さ
せることにより熱交換を行った後、管路３３、四方弁６
２、管路２４を通じて低温熱交換器８に戻る。

【００１８】つぎに、本実施形態にかかる運転モードに
ついて説明する。例えば上記の冷房運転時に、何らかの
理由により冷水が循環する管路２１，２２，２３，２４
に水が流れないような事態が発生したとする。このよう
な場合であっても、この実施の形態によれば、図１、及
び図３を参照して、冷却系の温度を低温室１５に設けら
れた温度センサ１７が計測するので、低温室１５および
低温熱交換器８内の冷水が過冷却になるおそれがある場
合には、燃焼器１１を消火するとともにモータ９を停止
させて熱ガス機関１を停止させるので、それ以上の冷房
能力が抑制され、低温室１５および低温熱交換器８内の
冷水の過冷却、あるいは凍結は防止される。

【００１９】上記の冷房運転の停止時には、四方弁６１
が、図２の実線に示すように逆に切り換えられる。冷房
運転後に停止された場合には、低温熱交換器８で吸熱さ
れた冷水は、管路２１、四方弁６１、管路３２を通じて
室外熱交換器３０１に流れ、、管路３３、四方弁６２、
管路３４を通じて中温熱交換器６に至り、管路３５を通
じて中温熱交換器５を通ることにより温水となり、管路
３１、四方弁６１、管路２２を通って室内熱交換器２０
１に流れ、管路２３、四方弁６２、管路２４を経て低温
熱交換器８に戻る。この場合、熱ガス機関１は、加熱室
１６又は高温室１２の温度がある程度冷却されるまで自
立運転を継続するから、その期間中は、熱ガス機関１は
仕事をし続け、中温熱交換器５から温水が送られる。し
かしながら、四方弁６１の切換えにより水の循環回路が
１本の直列回路となるので、中温熱交換器５からの温水
は、低温熱交換器８へ送られるからその温度がさらに下
降することはなく、低温熱交換器８内の冷水の凍結は防
止される。

【００２０】上記実施の形態における四方弁は、弁を操
作するアクチュエータ（図示せず）を装備し、上記実施
形態の空気調和機１００内には、これらのアクチュエー
タを各運転モードに応じて上記のように制御するマイク
ロコンピュータ等の制御装置（図示せず）が搭載されて
いる。

【００２１】以上、本発明の実施形態に基づいて本発明
を説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定される
ものでないことは明らかである。例えば、上記の実施形
態では、熱ガス機関１としてヴィルミエサイクルを利用
したものを示したが、吸収式サイクルによる熱ガス機関
を利用してもよいことは当然である。また、管路内を循
環する熱媒体は、水以外のものを使用してもよい。ま
た、温度センサは、サーミスタ以外の検出器であっても
よい。さらに、上記の実施形態では、冷水や温水の経路
を制御するために開閉弁のほかに四方弁を用いている
が、これは開閉弁や三方弁の組み合わせによって実現し
てもかまわない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、これら
の発明によれば、低温室に温度検出手段を設けたので、
何らかの理由により冷水管に水が流れないような事態が
発生した場合でも、冷却系の正確な温度検出を行うこと
ができ、低温室および低温熱交換器内の冷水を凍結させ
ることを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である熱ガス機関を用いた
ヒートポンプ式空気調和機における冷房時の構成を示す
回路図である。

【図２】図１に示すヒートポンプ式空気調和機における
暖房時の構成を示す回路図である。

【図３】図１に示す熱ガス機関のさらに詳細な構成を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ 熱ガス機関 ２ 高温側ピストン ３ 低温側ピストン ４ 高温再生器 ５，６ 中温熱交換器 ７ 低温再生器 ８ 低温熱交換器 ９ モータ １０ クランク １１ 燃焼器 １２ 高温室 １３，１４ 中温室 １５ 低温室 １６ 加熱器 １７ 温度センサ ２１〜２４，３１〜３４ 管路 ６１，６２ 四方弁 １００ 空気調和機 ２００ 室内機 ２０１ 室内熱交換器 ２０３ 室内ファン ３００ 室外機 ３０１ 室外熱交換器 ３０３ 室外ファン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器を用いて駆動されるとともに、放
   熱部と吸熱部とを有する熱源機において、前記吸熱部は
   作動ガスを封入した低温室と低温熱交換器とを備え、前
   記低温室にはこの低温室の温度を直接検出できるように
   温度検出手段が設けられていることを特徴とする熱源
   機。
2. 【請求項２】 燃焼器を用いて駆動されるとともに、放
   熱部と吸熱部とを有する熱源機において、前記吸熱部は
   作動ガスを封入した低温室と低温熱交換器とを備え、前
   記低温室の外壁にはこの低温室の温度を検出する温度検
   出手段が設けられていることを特徴とする熱源機。