JPH09280682A - 冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷暖房装置の運転スイッチをＯＦＦしたなら
ば、速やかに熱源機の運転を停止させ、冷暖房を停止さ
せることのできる冷暖房装置を提供する。 【解決手段】 燃焼器の熱により駆動される外燃式の熱
源機１であって、起動用の電動モータ９にクランク１０
を介してつながるディスプレーサピストン２，３を備
え、このディスプレーサピストン２，３の往復動により
循環経路内の作動ガスを、当該循環経路内で往復循環さ
せて、低温熱交換器８に低温の熱を発生させるととも
に、高温熱交換器５，６には高温の熱を発生させる熱源
機１を設け、この熱源機の低温熱交換器８と高温熱交換
器５，６とを通じて熱交換される熱媒体を、熱源側熱交
換器３０１、及び利用側熱交換器２０１に循環させて、
被調和室を冷暖房する冷暖房装置において、クランク１
０を収容するクランク室５３と循環経路５１とをつなぐ
バイパス路５５を設け、このバイパス路５５には燃焼器
１１の燃焼停止時に、バイパス路５５を開く開放手段５
７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヴィルミエサイク
ルを利用した熱源機を備え、この熱源機を利用した冷暖
房装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、低温室につながる低温熱交換器
と中温室につながる高温熱交換器とを有する熱源機を備
え、この熱源機の低温熱交換器と高温熱交換器とを通じ
て熱交換される熱媒体を、熱源側熱交換器、及び利用側
熱交換器に循環させて被調和室を冷暖房するヒートポン
プ式冷暖房装置は知られている。

【０００３】この種のものでは、例えばヴィルミエサイ
クルを利用した熱源機を備え、この熱源機は、運転始動
時に電動モータを用いて起動されるものの、一旦始動し
て自立運転が成立した後は、燃焼器の熱により運転が継
続される。そのために、この種の冷暖房装置の運転を停
止させる場合には、自立運転している熱源機の燃焼器の
燃焼を停止させることにより、運転停止させることにな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の冷暖房装置の構成によると、熱源機の熱容量が
大きいために、燃焼器の燃焼を停止させたとしても所定
時間の間、熱源機の運転が継続し、熱源機が仕事をし続
けるという問題がある。熱源機が仕事をし続けると、機
関停止信号によって送風ファンを一緒に停止させる場
合、上述の利用側熱交換器では、吸熱機能、或いは放熱
機能を失って、冷房時には刻々と温度を下げ続け、利用
側熱交換器の凍結のおそれを生じ、暖房時には刻々と温
度を上げ続けて、利用側熱交換器の沸騰のおそれを生じ
させるという問題がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記した従来の
技術が有する課題を解消し、例えば冷暖房装置の運転ス
イッチをＯＦＦしたならば、速やかに熱源機を停止さ
せ、冷暖房を停止させることのできる冷暖房装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
燃焼器の熱により駆動される外燃式の熱源機であって、
起動用の電動モータにクランクを介してつながるディス
プレーサピストンを備え、このディスプレーサピストン
の往復動により循環経路内の作動ガスを、当該循環経路
内で往復循環させて、低温熱交換器に低温の熱を発生さ
せるとともに、高温熱交換器には高温の熱を発生させる
熱源機を設け、この熱源機の低温熱交換器と高温熱交換
器とを通じて熱交換される熱媒体を、熱源側熱交換器、
及び利用側熱交換器に循環させて、被調和室を冷暖房す
る冷暖房装置において、クランクを収容するクランク室
と循環経路とをつなぐバイパス路を設け、このバイパス
路には燃焼器の燃焼停止時に、バイパス路を開く開放手
段を設けたものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、燃焼器の熱により
駆動される外燃式の熱源機であって、起動用の電動モー
タにクランクを介してつながる高温側ディスプレーサピ
ストンと低温側ディスプレーサピストンとを備え、この
低温側ディスプレーサピストンの往復動により循環経路
内の作動ガスを、当該循環経路内で往復循環させて、低
温熱交換器に低温の熱を発生させるとともに、高温側デ
ィスプレーサピストンの往復動により循環経路内の作動
ガスを、当該循環経路内で往復循環させて、高温熱交換
器に高温の熱を発生させる熱源機を設け、この熱源機の
低温熱交換器と高温熱交換器とを通じて熱交換される熱
媒体を、熱源側熱交換器、及び利用側熱交換器に循環さ
せて、被調和室を冷暖房する冷暖房装置において、クラ
ンクを収容するクランク室と低温側ディスプレーサピス
トンのロッド側室に相当する中温室とをつなぐバイパス
路を設け、このバイパス路には、燃焼器の燃焼停止時
に、前記バイパス路を開く開放手段を設けたものであ
る。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記クランクを収
容するクランク室と、前記高温側ディスプレーサピスト
ンのロッド側室に相当する前記中温室とをつなぐバイパ
ス路を設け、このバイパス路には、前記燃焼器の燃焼停
止時に、前記バイパス路を開く開放手段を設けたもので
ある。

【０００９】請求項１〜請求項３記載の発明によれば、
クランク室と例えば循環経路とをつなぐバイパス路を設
け、このバイパス路には、燃焼器の燃焼停止時に当該バ
イパス路を開く電動弁等の開放手段を設けているので、
燃焼停止時には、バイパス路を通じてクランク室と循環
経路内との間で作動ガスを移動させることができるの
で、クランク室と循環経路内の圧力差は少なくなり、こ
れにより差圧で駆動されるディスプレーサピストンの運
動は速やかに停止し、従って、熱源機を速やかに停止さ
せることができるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を添
付図面に従って説明する。

【００１１】図１は、本発明に係るヴィルミエサイクル
を利用した熱源機１を備える空気調和装置の一実施の形
態を示す回路図である。このヴィルミエサイクル熱源機
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ディスプレーサピストン２と低温
側ディスプレーサピストン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る。この容
器内部は、高温室１２と、中温室１３、１４と、低温室
１５とに分かれる。また、加熱器１６を有しており、こ
の加熱器１６は燃焼器１１により加熱される。

【００１２】両ディスプレーサピストン２，３は、例え
ば高温側ディスプレーサピストン２が上死点へ向かう中
間の位置へ到達するときには、低温側ディスプレーサピ
ストン３は、右死点に達する等のように、互いに９０℃
位相をずらしてクランク１０を介してつながれる。

【００１３】高温側ディスプレーサピストン２と低温側
ディスプレーサピストン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ことで、作動ガスが昇圧されたり減
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。

【００１４】また、外部との熱のやり取りは、加熱器１
６，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１５の作動ガスが低温熱交換器８において吸
熱する。すなわち、加熱器１６と低温熱交換器８は熱源
機１の吸熱部を構成し、中温熱交換器５，６は熱源機１
の放熱部を構成する。

【００１５】次に、本実施の形態に係る熱源機１の特徴
について説明する。

【００１６】この熱源機１は、図２からも明らかなよう
に、中温熱交換器５と中温熱交換器６との間の中温室５
１と、クランク１０を収容するクランク室５３との間を
つなぐバイパス路５５を備えており、このバイパス路５
５には、通常時、バイパス路５５を閉じており、燃焼器
１１の燃焼停止時には、バイパス路５５の開度を開く電
動弁（開放手段）５７が設けられている。

【００１７】尚、この実施の形態によれば、上記の中温
室５１は作動ガスの循環経路の一部を構成し、ディスプ
レーサピストンの往復動によりこの循環経路内の作動ガ
スは、当該循環経路内を往復循環される。

【００１８】更に、この実施の形態によれば、上述の熱
源機１を利用して、ヒートポンプ式冷暖房装置（以下、
「空気調和機」という。）１００が構成される。この空
気調和機１００は、利用側ユニット２００と、熱源機１
を収容する熱源側ユニット３００とからなる。利用側ユ
ニット２００内には利用側熱交換器２０１が配設され、
熱源側ユニット３００内には、上記の熱源機１のほか
に、熱源側熱交換器３０１が配設される。２０３は室内
ファン、３０３は室外ファンである。

【００１９】例えば冷房時には、低温熱交換器（吸熱
部）８と利用側熱交換器２０１は、管路２１と四方弁６
１と管路２２によりつながれ、さらに利用側熱交換器２
００と低温熱交換器（吸熱部）８は、管路２３と四方弁
６２と管路２４によりつながれる。また、中温熱交換器
（放熱部）５と熱源側熱交換器３０１は、管路３１と四
方弁６１と管路３２によりつながれ、さらに熱源側熱交
換器３０１と中温熱交換器（放熱部）６は、管路３３と
四方弁６２と管路３４によりつながれる。また、中温熱
交換器（放熱部）５と６は、管路３５によりつながれ
る。管路を循環する熱媒体としては、例えば、水が用い
られる。

【００２０】次に、冷暖房運転について説明する。

【００２１】冷房運転時には、燃焼器１１の点火により
熱源機１が作動して、中温熱交換器（放熱部）５，６か
ら放熱されるとともに、低温熱交換器（吸熱部）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
（吸熱部）８で吸熱された冷水は、管路２１、四方弁６
１、管路２２を通じて利用側熱交換器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（吸熱部）
８に戻る。

【００２２】このとき、中温熱交換器（放熱部）５で放
熱を受けた温水は、管路３１、四方弁６１、管路３２を
通じて熱源側熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン
３０３を回転させることにより、熱交換を行った後に、
管路３３、四方弁６２、管路３４を通じて中温熱交換器
（放熱部）６に流れ、さらに管路３５を通じて中温熱交
換器５に戻る。

【００２３】暖房運転時には、燃焼器１１の点火により
熱源機１が作動して、中温熱交換器（放熱部）５，６か
ら放熱されるとともに、低温熱交換器（吸熱部）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
（放熱部）５で放熱を受けた温水は、管路３１、四方弁
６１、管路２２を通じて利用側熱交換器２０１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２
３、四方弁６２、管路３４を通じて中温熱交換器（放熱
部）６に流れ、さらに管路３５を通じて中温熱交換器５
に戻る。

【００２４】このとき、低温熱交換器（吸熱部）８で吸
熱された冷水は、管路２１、四方弁６１、管路３２を通
じて熱源側熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン３
０３を回転させることにより熱交換を行った後、管路３
３、四方弁６２、管路２４を通じて低温熱交換器（吸熱
部）８に戻る。

【００２５】この実施の形態によれば、以上説明した冷
暖房の運転を、運転スイッチＯＦＦの後、速やかに実行
することができる。

【００２６】従来のものでは、熱源機１１の熱容量が大
きいため、燃焼器１１の燃焼を停止（運転スイッチＯＦ
Ｆ）させたとしても所定時間の間、熱源機１の運転が継
続し、熱源機１が仕事をし続ける。熱源機１が仕事をし
続けると、機関停止信号によって送風ファン２０３を一
緒に停止させる場合、利用側熱交換器２０１では、吸熱
機能、或いは放熱機能を失って、冷房時には刻々と温度
を下げ続け、利用側熱交換器２０１の凍結のおそれを生
じ、暖房時には刻々と温度を上げ続けて、利用側熱交換
器２０１の沸騰のおそれを生じさせる。

【００２７】しかしながら、この実施の形態では、燃焼
器１１の燃焼を停止（運転スイッチＯＦＦ）させると同
時に、電動弁５７の開度が開かれる。

【００２８】これによれば、循環系路内の作動ガスは、
バイパス路５５を通じて、クランク室５３に逃がされる
ので、中温室５１とクランク室５３とはほぼ圧力が均一
になり、差圧により駆動されるディスプレーサピストン
２，３の動作は速やかに停止される。従って、熱源機１
は速やかに停止し、これによって利用側熱交換器２０１
における上述の問題は解消される。

【００２９】図３は別の実施の形態を示している。

【００３０】この実施の形態によれば、クランク１０を
収容するクランク室５３と、低温側ディスプレーサピス
トン３のロッド側室１４に相当する中温室６１とをつな
ぐバイパス路６３が設けられ、このバイパス路６３には
燃焼器１１の燃焼停止時に、バイパス路６３を開くため
の電動弁６５が設けられる。このように構成しても、上
述と同様の理由によって、熱源機１は速やかに停止し、
これによって利用側熱交換器２０１における上述の問題
は解消される。

【００３１】尚、上述のバイパス路６３は、低温側ディ
スプレーサピストン３のロッド側室１４に相当する中温
室６１とクランク室５３とをつなぐように設けられる
が、これに限定されるものではなく、高温側ディスプレ
ーサピストン３のロッド側室１３に相当する中温室６７
とクランク室５３とをつなぐように設けることも可能で
あり、このように構成しても、熱源機１は速やかに停止
し、これによって利用側熱交換器２０１における上述の
問題は解消される。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、冷暖房運転停止の後に、機関が速やかに停止
するので、利用側熱交換器における、凍結、或いは沸騰
等のおそれを防止することかできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱源機を備える空気調和装置の一
実施の形態における冷媒回路図である。

【図２】本発明に係る熱源機を示す断面図である。

【図３】別の実施の形態を示す熱源機の断面図である。

【符号の説明】

１ 熱源機 ２ 高温側ディスプレーサピストン ３ 低温側ディスプレーサピストン ４ 高温再生器 ５，６ 中温熱交換器（放熱部） ７ 低温再生器 ８ 低温熱交換器（吸熱部） 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 ５１，６１ 中温室 ５３ クランク室 ５５，６３ バイパス路 ５７，６５ 電動弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器の熱により駆動される外燃式の熱
   源機であって、起動用の電動モータにクランクを介して
   つながるディスプレーサピストンを備え、このディスプ
   レーサピストンの往復動により循環経路内の作動ガス
   を、当該循環経路内で往復循環させて、低温熱交換器に
   低温の熱を発生させるとともに、高温熱交換器には高温
   の熱を発生させる熱源機を設け、この熱源機の低温熱交
   換器と高温熱交換器とを通じて熱交換される熱媒体を、
   熱源側熱交換器、及び利用側熱交換器に循環させて、被
   調和室を冷暖房する冷暖房装置において、 前記クランクを収容するクランク室と前記循環経路とを
   つなぐバイパス路を設け、このバイパス路には前記燃焼
   器の燃焼停止時に、前記バイパス路を開く開放手段を設
   けたことを特徴とする冷暖房装置。
2. 【請求項２】 燃焼器の熱により駆動される外燃式の熱
   源機であって、起動用の電動モータにクランクを介して
   つながる高温側ディスプレーサピストンと低温側ディス
   プレーサピストンとを備え、この低温側ディスプレーサ
   ピストンの往復動により循環経路内の作動ガスを、当該
   循環経路内で往復循環させて、低温熱交換器に低温の熱
   を発生させるとともに、高温側ディスプレーサピストン
   の往復動により循環経路内の作動ガスを、当該循環経路
   内で往復循環させて、高温熱交換器に高温の熱を発生さ
   せる熱源機を設け、この熱源機の低温熱交換器と高温熱
   交換器とを通じて熱交換される熱媒体を、熱源側熱交換
   器、及び利用側熱交換器に循環させて、被調和室を冷暖
   房する冷暖房装置において、 前記クランクを収容するクランク室と、前記低温側ディ
   スプレーサピストンのロッド側室に相当する前記中温室
   とをつなぐバイパス路を設け、このバイパス路には、前
   記燃焼器の燃焼停止時に、前記バイパス路を開く開放手
   段を設けたことを特徴とする冷暖房装置。
3. 【請求項３】 燃焼器の熱により駆動される外燃式の熱
   源機であって、起動用の電動モータにクランクを介して
   つながる高温側ディスプレーサピストンと低温側ディス
   プレーサピストンとを備え、この低温側ディスプレーサ
   ピストンの往復動により循環経路内の作動ガスを、当該
   循環経路内で往復循環させて、低温熱交換器に低温の熱
   を発生させるとともに、高温側ディスプレーサピストン
   の往復動により循環経路内の作動ガスを、当該循環経路
   内で往復循環させて、高温熱交換器に高温の熱を発生さ
   せる熱源機を設け、この熱源機の低温熱交換器と高温熱
   交換器とを通じて熱交換される熱媒体を、熱源側熱交換
   器、及び利用側熱交換器に循環させて、被調和室を冷暖
   房する冷暖房装置において、 前記クランクを収容するクランク室と、前記高温側ディ
   スプレーサピストンのロッド側室に相当する前記中温室
   とをつなぐバイパス路を設け、このバイパス路には、前
   記燃焼器の燃焼停止時に、前記バイパス路を開く開放手
   段を設けたことを特徴とする冷暖房装置。