專利名稱：熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是由外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器和冷卻器構(gòu)成熱泵回路的熱泵裝置，其散熱器里流動(dòng)的散熱介質(zhì)是用該外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱熱交換器加熱的，冷卻器里流動(dòng)的吸熱介質(zhì)是用該發(fā)動(dòng)機(jī)吸熱熱交換器冷卻的。
上述結(jié)構(gòu)的熱泵裝置的先有技術(shù)，如附圖9所示，介紹在特開昭61-25901號(hào)公報(bào)，和《斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制》一書146頁(yè)16行至147頁(yè)17行中(1982年7月25日由發(fā)行所株式會(huì)社工業(yè)調(diào)查會(huì)初版發(fā)行)。
圖9中，(1)是外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，在高溫側(cè)氣缸(2)內(nèi)，上下移動(dòng)的活塞(3)頂端的氣缸內(nèi)部空間中，出入的是高溫范圍的工作氣體(例如，700-1000K的氦氣)，同時(shí)在氣缸另一側(cè)內(nèi)部空間中出入的是中溫度范圍(例如，300K-400K)的工作氣體。(4)是具有活塞(5)的低溫側(cè)氣缸，在該氣缸內(nèi)左右移動(dòng)的活塞(5)頂端的氣缸內(nèi)部空間中，出入的是低溫度范圍(例如，200K-300K)的工作氣體，同時(shí)在氣缸另一側(cè)內(nèi)部空間中出入的是中溫度范圍的工作氣體。(6)是加熱高溫度范圍的工作氣體的加熱管，在其外面設(shè)置有散熱片(7)。并且，雖在圖中未予示出，加熱管(6)是以燃燒器的燃燒氣體進(jìn)行加熱的。(8)為再生器，在其上部開口出入高溫度范圍的工作氣體(以下稱為高溫氣體)，同時(shí)在下部開口則出入中溫度范圍的工作氣體。(9)，(10)分別為中溫度范圍的工作氣體(以下稱為中溫氣體)進(jìn)行散熱用的熱交換器。(1)是再生器，其左側(cè)開口出入中溫氣體，同時(shí)其右側(cè)開口則出入低溫度范圍的工作氣體(以下稱為低溫氣體)。另外，(12)是吸熱用的熱交換器。(13)是流動(dòng)低溫氣體的管道，(14)是流動(dòng)中溫氣體的管道。
(15)是暖氣設(shè)備負(fù)荷側(cè)的散熱器，它與散熱用熱交換器(9)，(10)間用熱水管道(16)進(jìn)行連接。(17)是冷氣設(shè)備負(fù)荷側(cè)的冷卻器，它與吸熱用熱交換器(12)間用冷水管道(18)進(jìn)行連接。
(19)，(20)分別是與活塞(3)，(5)的活塞桿(21)，(22)連接的連桿，這些連桿與曲柄(23)連接，相互間保持一定的相位角轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，曲柄(23)的旋轉(zhuǎn)軸(24)上連接著作為啟動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)(圖上未畫出)。而旋轉(zhuǎn)軸(24)如圖上箭頭所示向右轉(zhuǎn)，同時(shí)，活塞(3)、(5)保持一定的相位差動(dòng)作?；钊?5)的活塞桿(22)的直徑比活塞(3)的活塞桿(21)的直徑大。另外，(25)是曲柄箱，用間壁(26)(27)分別將該箱與氣缸(2)，(4)隔開。
在上述結(jié)構(gòu)的熱泵裝置中，隨著活塞(3)，(5)保持規(guī)定的相位差動(dòng)作，低溫側(cè)氣缸(4)的頂端內(nèi)部空間中，由于低溫氣體膨脹而產(chǎn)生溫度下降，降溫的低溫氣體在通過吸熱熱交換器(12)之際，產(chǎn)生汲取冷水中熱量的作用。由此降溫的冷水供給冷氣負(fù)荷側(cè)的冷卻器(17)。也就是，可獲得冷水輸出。另一方面，中溫氣體在通過散熱熱交換器(9)、(10)之際，產(chǎn)生加熱熱水的作用。由此升溫的熱水供給暖氣負(fù)荷側(cè)的散熱器(15)。即，可獲得熱水輸出。也就是說，該熱泵裝置由于讓活塞(3)，(5)保持規(guī)定的相位差進(jìn)行動(dòng)作，使外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)內(nèi)部的工作氣體壓力變化，膨脹、壓縮，從而便可產(chǎn)生工作氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)(1)外部吸收熱，或向發(fā)動(dòng)機(jī)(1)外部放出熱的循環(huán)。
又，外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)在上述的循環(huán)中，由于對(duì)活塞(3)的活塞桿(21)的橫斷面積與活塞(5)的活塞桿(22)的橫斷面積適當(dāng)?shù)卦O(shè)定的緣故，所以因氣缸內(nèi)壓與曲柄箱(25)內(nèi)壓之差就可能得到活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是說，自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述先有技術(shù)的熱泵裝置中，由于與旋轉(zhuǎn)軸(24)連接的電動(dòng)機(jī)是作為啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的啟動(dòng)器，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)(1)啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸(24)的動(dòng)力供給停止，發(fā)動(dòng)機(jī)1依靠自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸以大致一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榛钊?3)，(5)以大致一定的周期動(dòng)作，所以冷熱水輸出也大致是一定的。即，在先有技術(shù)的熱泵裝置中，由于冷熱水輸出很難調(diào)整所以使用不方便。
再者，在先有的裝置中，調(diào)節(jié)加熱管(6)的加熱量，在外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)中改變工作氣體的壓力變化，膨脹、壓縮的程度，可隨之在某個(gè)程度上增減冷熱水的輸出，所以容易由于過度增加加熱量而使外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)過熱，反之，如果過份減少加熱量，則又會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)(1)不能維持其自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，對(duì)于不能大范圍地調(diào)整冷熱水的輸出這點(diǎn)來說，先有技術(shù)使用是不方便的。
鑒于這一問題，本發(fā)明的目的是，提供能夠在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷熱水輸出的同時(shí)，力求提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率的熱泵裝置。
本發(fā)明由外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)機(jī)、散熱器和冷卻器構(gòu)成熱泵回路;電動(dòng)機(jī)與外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸相連接，制動(dòng)機(jī)對(duì)上述旋轉(zhuǎn)軸加以制動(dòng)力，散熱器中流動(dòng)著由上述外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)散熱熱交換器加熱的散熱介質(zhì)，冷卻器中流動(dòng)著由上述外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)吸熱熱交換器冷卻的吸熱介質(zhì)。附設(shè)有檢測(cè)上述散熱介質(zhì)和吸熱介質(zhì)的溫度，或者和上述散熱器和冷卻器進(jìn)行熱交換的介質(zhì)溫度的檢測(cè)器，以及按照該檢測(cè)器檢測(cè)到的溫度與設(shè)定溫度間的溫度差控制上述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的控制器;使根據(jù)上述外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，設(shè)定得比按上述溫度差對(duì)旋轉(zhuǎn)軸要求的轉(zhuǎn)速的最大值小;另一方面，上述控制器具有下述方式的控制，即，當(dāng)上述要求轉(zhuǎn)速超過上述自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，就驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng)機(jī)使上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)上述要求轉(zhuǎn)速低于上述自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，就驅(qū)動(dòng)上述制動(dòng)機(jī)使上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速下降。
在本發(fā)明的熱泵裝置中，假如冷、暖氣負(fù)荷側(cè)所要求的轉(zhuǎn)速超過自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，根據(jù)來自控制器的指令，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速上升，反之，假如轉(zhuǎn)速低于自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，根據(jù)來自控制器的指令，制動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速下降，所以，使活塞的動(dòng)作速度也隨之而增減，在低溫側(cè)氣缸內(nèi)低溫氣體每單位時(shí)間的膨脹次數(shù)，以及，在散熱用熱交換器中中溫氣體每單位時(shí)間的往復(fù)次數(shù)都得以在廣大范圍內(nèi)增減。由于該作用，使低溫氣體從冷水汲取的熱量和中溫氣體向熱水放出的散熱量，即冷熱水輸出可以在廣大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
附圖中

圖1至8表示本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是熱泵裝置的配管系統(tǒng)2示出說明外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)實(shí)施例的功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線3是程序方框4-7示出說明外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)作的圖，各圖示出旋轉(zhuǎn)軸每1/4轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)活塞的位置關(guān)系圖，圖8示出外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)軸的一轉(zhuǎn)中，工作氣體的周期性壓力變化，以及，氣缸的頂部側(cè)和其相對(duì)側(cè)空間容積的變化曲線圖，圖9是先有裝置的配管系統(tǒng)圖。
圖中(1)代表外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，(9)(10)代表散熱用的熱交換器，(12)代表吸熱用熱交換器，(15)代表散熱器，(17)代表冷卻器，(24)代表旋轉(zhuǎn)軸，(28)代表電動(dòng)機(jī)，(29)代表制動(dòng)機(jī)，(30)(31)代表檢測(cè)器，(32)代表控制器，(33)代表比較裝置，(34)代表激勵(lì)裝置，(35)代表制動(dòng)器。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的熱泵裝置的配管系統(tǒng)圖，與圖9的先有裝置相同的機(jī)器標(biāo)以同一標(biāo)號(hào)。
圖1中，(28)是與旋轉(zhuǎn)軸(24)連接的可變轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，(29)是對(duì)旋轉(zhuǎn)軸(24)進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)機(jī)，(30)是檢測(cè)流動(dòng)于冷水管道(18)中的冷水等吸熱介質(zhì)溫度的冷氣檢測(cè)器，(31)是檢測(cè)流動(dòng)于熱水管道(16)中的熱水等散熱介質(zhì)溫度的暖氣檢測(cè)器，(32)是按照檢測(cè)器(30)(31)所檢測(cè)到的溫度與冷、暖氣設(shè)定溫度間的溫度差、控制旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速的控制器。如圖2所示，使根據(jù)外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的運(yùn)轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸(24)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nc，設(shè)定得比按上述溫度差對(duì)旋轉(zhuǎn)軸(24)所要求的轉(zhuǎn)速的最大值nmax小，在控制器(32)里，設(shè)置了比較裝置(33)、激勵(lì)裝置(34)和制動(dòng)裝置(35)，比較裝置(33)比較要求轉(zhuǎn)速和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nc;當(dāng)要求轉(zhuǎn)速超過自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nc的指令從比較裝置(33)發(fā)出時(shí)，激勵(lì)裝置(34)使電動(dòng)機(jī)(28)運(yùn)轉(zhuǎn)，令旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速上升的要求轉(zhuǎn)速為止;反之，當(dāng)要求轉(zhuǎn)速比自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nc下降的指令從比較裝置(33)發(fā)出時(shí)，制動(dòng)裝置(35)使制動(dòng)機(jī)(29)運(yùn)轉(zhuǎn)，令旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速下降到要求轉(zhuǎn)速為止。
(36)是對(duì)加熱管(6)和高溫側(cè)氣缸(2)的頂部外表面等進(jìn)行加熱的燃燒器，(37)是設(shè)置在熱水管道(18)中的循環(huán)泵，(38)是設(shè)在冷水管路(16)中的循環(huán)泵，(39)(40)是設(shè)置在室外的排熱用熱交換器，(41)是設(shè)置在住房?jī)?nèi)具有散熱器(15)和冷卻器(17)的室內(nèi)組件，(42)(43)是將熱水等散熱用介質(zhì)在暖氣運(yùn)行時(shí)導(dǎo)向散熱器(15)，在冷氣運(yùn)行時(shí)導(dǎo)向排熱用熱交換器(39)的暖氣用三通閥，(44)(45)是將冷水等的吸熱用介質(zhì)在冷氣運(yùn)行時(shí)導(dǎo)向冷卻器(17)，在暖氣運(yùn)行時(shí)導(dǎo)向排熱用熱交換器(40)的冷氣用三通閥。
再者，圖1中，活塞桿(22)的直徑是活塞桿(21)的直徑的4倍左右，并且，連桿(19)(20)間的相位角約為90°。
上述圖2示出一實(shí)施例，其旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速與外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的發(fā)生功率[圖示的點(diǎn)劃線]以及與外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦抗力、工作氣體的流動(dòng)抗力等力(以下稱為負(fù)荷功率)[圖示曲線]的關(guān)系曲線圖，橫軸表示轉(zhuǎn)速[r.p.m]，縱軸表示功率[瓦特]。再者，圖2的a瓦特是外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)啟動(dòng)時(shí)的負(fù)荷功率。又，點(diǎn)劃線與曲線的交點(diǎn)nb表示外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的發(fā)生功率與負(fù)荷功率間的平衡點(diǎn)，nc表示外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速，b瓦特表示外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的功率。另外，點(diǎn)劃線的斜率是根據(jù)外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的設(shè)計(jì)條件的改變而變化的。
下面，根據(jù)圖3的程序方框圖對(duì)運(yùn)行操作進(jìn)行說明。在啟動(dòng)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)(28)是作為啟動(dòng)器使用的，所以，在旋轉(zhuǎn)軸(24)開始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，燃燒器(36)開始點(diǎn)火對(duì)工作氣體進(jìn)行加熱。由于旋轉(zhuǎn)軸(24)開始旋轉(zhuǎn)的緣故，活塞(3)，(5)保持一定的相位差開始在氣缸(2)，(4)中滑動(dòng)，這些氣缸的頂部與其相對(duì)側(cè)的空間容積如圖4-圖7中所示進(jìn)行變化、工作氣體一面在這些空間進(jìn)行往復(fù)，一面對(duì)加熱管(6)加熱，另一方面對(duì)散熱用熱交換器(9)，(10)散熱，由于進(jìn)行上述熱的授受，如圖(8)中所示，隨著在容積不斷變化的空間中工作氣體周期性地膨脹、壓縮，以及外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)內(nèi)的工作氣體重復(fù)周期性的壓力變化，由此就產(chǎn)生冷熱水輸出。即，由于在散熱用熱交換器(9)，(10)中工作氣體的散熱而產(chǎn)生熱水輸出，隨著在低溫側(cè)氣缸(4)的頂部的可變空間中的工作氣體的周期性膨脹，由于通過吸熱用熱交換器(12)，其汲取熱的作用就產(chǎn)生冷水輸出。
再者，圖4至7示出旋轉(zhuǎn)軸(24)每1/4轉(zhuǎn)[90°]時(shí)活塞(3)，(5)的位置關(guān)系圖，藉以說明外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的動(dòng)作，圖中的箭頭表示活塞(3)，(5)的滑動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)軸(24)的旋轉(zhuǎn)方向。又，圖8示出在旋轉(zhuǎn)軸(24)的一轉(zhuǎn)中，工作氣體周期性的壓力變化和氣缸的頂部側(cè)與其相對(duì)側(cè)空間的容積變化曲線圖，圖中的實(shí)線表示氣缸(2)頂部側(cè)的容積變化[VH]，虛線表示氣缸(4)頂部側(cè)的容積變化[Vc]，點(diǎn)劃線表示這些氣缸頂部的相對(duì)側(cè)的容積變化[VM]，雙點(diǎn)劃線表示工作氣體的壓力變化[Px]。
當(dāng)外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)啟動(dòng)后，一面重復(fù)上述的操作，一面逐漸過渡到穩(wěn)定狀態(tài)，氣缸(2)頂部側(cè)的空間內(nèi)的工作氣體成為所要求的高溫度范圍的高溫氣體，另一方面氣缸(4)頂部側(cè)的空間內(nèi)的工作氣體成為所要求的低溫度范圍的低溫氣體，而這些氣缸頂部相對(duì)側(cè)的空間內(nèi)的工作氣體則成為所要求的中溫度范圍的中溫氣體。外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的發(fā)生功率也隨此逐漸增長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速達(dá)到nc(參照?qǐng)D2)使發(fā)生功率和負(fù)荷功率在穩(wěn)定狀態(tài)而得到平衡，從外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)就可得到額定的冷熱水輸出。
此時(shí)，如果由于外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)而得到的額定值的冷水輸出比冷氣負(fù)荷大時(shí)，則吸熱用熱交換器(12)的冷水出口溫度這時(shí)就降低，低于設(shè)定溫度。由冷氣用檢測(cè)器(30)檢出冷水溫度和設(shè)定溫度之間的溫度差，來判斷這一溫降，用比較裝置(33)將按照該溫度差算出的要求轉(zhuǎn)速與自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nc進(jìn)行比較，根據(jù)要求轉(zhuǎn)速降低自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nc的指令，制動(dòng)裝置(35)起作用，由控制器(32)的信號(hào)使制動(dòng)機(jī)(29)運(yùn)轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速下降到要求轉(zhuǎn)速為止。由此，由于在低溫側(cè)氣缸(4)中的低溫氣體，在單位時(shí)間里的膨脹次數(shù)減少，其汲取熱量也隨之減少，就可使冷氣負(fù)荷與冷水輸出達(dá)到平衡。反之，如冷水輸出對(duì)冷氣負(fù)荷不足時(shí)，由比較裝置(33)發(fā)出要求轉(zhuǎn)速的指令，使自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)nc加快，而激勵(lì)裝置(34)運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)控制器(32)的信號(hào)，電動(dòng)機(jī)(28)轉(zhuǎn)動(dòng)，使旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速上升到要求轉(zhuǎn)速為止。由此，氣缸(4)中的低溫氣體單位時(shí)間的膨脹次數(shù)增加，其汲取熱量也隨之增大，所以冷氣運(yùn)行時(shí)，就可以得到與負(fù)荷相適應(yīng)的冷水輸出。該情況在暖氣場(chǎng)合取出熱水輸出方面也是相同的，由暖氣用檢測(cè)器(31)檢出熱水溫度和設(shè)定溫度之間的溫度差，算出要求轉(zhuǎn)速，用比較裝置(33)將要求轉(zhuǎn)速與自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nc進(jìn)行比較，按要求轉(zhuǎn)速降低自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nc，用制動(dòng)裝置(35)，使制動(dòng)機(jī)(29)運(yùn)轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速下降到要求轉(zhuǎn)速為止，反之，則按要求轉(zhuǎn)速使自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nc上升，由激勵(lì)裝置(34)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(28)使旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速上升到要求轉(zhuǎn)速為止。
這樣，如圖2所示，用制動(dòng)機(jī)(29)和電動(dòng)機(jī)(28)可以使旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速，從nmax到接近于零的大范圍內(nèi)進(jìn)行增減控制，并且，可不高不低地設(shè)定由外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)形成的發(fā)生功率b瓦特，調(diào)整冷熱水輸出。而且，由于目的是增減旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)速，不需要過分加減燃燒器(36)的燃燒量，所以幾乎不會(huì)引起外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)過熱，另外，也幾乎不會(huì)由于外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)加熱不足，伴隨發(fā)生功率不足以致造成運(yùn)行中斷的情況?？傊?，不會(huì)成為運(yùn)行效率降低的原因招致運(yùn)行中斷，卻能夠在大范圍內(nèi)調(diào)整冷熱水輸出。再者，作為不高不低地設(shè)定外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)由自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)形成的發(fā)生功率b瓦特的最佳設(shè)計(jì)條件來說，外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nc最好是要求轉(zhuǎn)速最大值nmax的50%-90%，因?yàn)槿缭?9%以下就要求大容量的電動(dòng)機(jī)(28)，而如在90%以上則由于制動(dòng)力很大而會(huì)使效率降低。該設(shè)計(jì)條件是根據(jù)外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)部分的摩擦抗力、工作氣體的流動(dòng)抗力、外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的熱敏電阻和活塞桿(21)(22)的橫斷面積，以及工作氣體的壓力、溫度等的設(shè)計(jì)值而選定的。
另外，外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的發(fā)生功率是隨著氣缸(2)(4)內(nèi)壓與曲柄箱(25)內(nèi)壓之間的差的大小而增減的，同時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)軸(24)的轉(zhuǎn)矩主要是根據(jù)低溫側(cè)氣缸(4)的活塞桿(22)的橫斷面積大小而增減的，所以，隨著該橫斷面積大小的改變，外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的發(fā)生功率也可改變。換句話說，圖2的點(diǎn)劃線斜率也可改變。
再者，在上述實(shí)施例中，制動(dòng)機(jī)(29)是通過電動(dòng)機(jī)(28)間接連接到旋轉(zhuǎn)軸(24)上的，但也可以直接連接到旋轉(zhuǎn)軸(24)上，又，如果使用兼?zhèn)渲苿?dòng)機(jī)(29)與電動(dòng)機(jī)(28)兩方面功能的電動(dòng)機(jī)的話，則也可以使兩者成為一體。另外，由于在外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)中備制動(dòng)機(jī)(29)與電動(dòng)機(jī)(28)兩方面功能的電動(dòng)機(jī)的話，則也可以使兩者成為一體。另外，由于在外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)中備有把從旋轉(zhuǎn)軸(24)加到制動(dòng)機(jī)(29)上的轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，所以制動(dòng)機(jī)(29)運(yùn)轉(zhuǎn)之際，可以把外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的功率有效利用到發(fā)電上。
還有，在上述實(shí)施例中，暖氣運(yùn)行時(shí)要檢測(cè)散熱用介質(zhì)-熱水的溫度，冷氣運(yùn)行時(shí)要檢測(cè)吸熱用介質(zhì)-冷水的溫度，但由于在散熱器中的熱水，冷卻器(17)中的冷水同時(shí)流動(dòng)，所以由冷卻器(17)冷卻并除濕的室內(nèi)空氣，在由加熱器(15)加熱并除濕時(shí)，必須檢測(cè)熱水和冷水的溫度。又，也可以檢測(cè)和散熱器(15)、冷卻器(17)進(jìn)行熱交換的室內(nèi)空氣等介質(zhì)的溫度，來代替檢出的熱水和冷水溫度。還有，散熱器(15)除暖氣用之外，也可用于熱水供應(yīng)，冷卻器(17)除冷氣用之外，也可用于冷藏用和冷凍用。
本發(fā)明由外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，設(shè)定得比按負(fù)荷要求轉(zhuǎn)速的最大值要小，由于要求轉(zhuǎn)速要上升自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)、或反之要下降自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，分別使電動(dòng)機(jī)或制動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以能夠使旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速與要求轉(zhuǎn)速一致，可得到與負(fù)荷相應(yīng)的恰當(dāng)?shù)睦錈崴敵觥?br> 同時(shí)，由于把旋轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為要求轉(zhuǎn)速最大值的50%-90%，用小容量的制動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)就已足夠，可以實(shí)行高效率的運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種熱泵裝置，由外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器和冷卻器構(gòu)成熱泵回路，其散熱器里流動(dòng)的散熱介質(zhì)是用該外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱熱交換器加熱的，冷卻器里流動(dòng)的吸熱介質(zhì)是用該發(fā)動(dòng)機(jī)吸熱熱交換器冷卻的，其特征在于附設(shè)有檢測(cè)器和控制器，檢測(cè)器用于檢測(cè)上述散熱用介質(zhì)和吸熱用介質(zhì)溫度，或者與上述散熱器和冷卻器進(jìn)行熱交換的介質(zhì)溫度，根據(jù)該檢測(cè)器檢測(cè)到的溫度與設(shè)定溫度間的溫度差，再用控制器來控制上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，另一方面，根據(jù)上述外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而施轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，設(shè)定得比按上述溫度差所要求的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的最大值小，上述控制器中配備有當(dāng)上述要求轉(zhuǎn)速超過上述自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，就驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng)機(jī)使上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速上升，而當(dāng)所述要求轉(zhuǎn)速低于上述自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，就驅(qū)動(dòng)上述制動(dòng)機(jī)使上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速下降的裝置。
2.權(quán)項(xiàng)1所記載的熱泵裝置，其特征在于把旋轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)定為要求轉(zhuǎn)速最大值的50%-90%。
全文摘要
本發(fā)明是由外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的熱泵裝置，由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速設(shè)定得比根據(jù)負(fù)荷按旋轉(zhuǎn)軸所要求的轉(zhuǎn)速的最大值小，又分別使用電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)機(jī)使自動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速上升或下降達(dá)到要求轉(zhuǎn)速，所以使旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速能與要求轉(zhuǎn)速一致，使熱泵能滿足負(fù)荷需要，有恰當(dāng)?shù)睦錈崴敵觥?br> 文檔編號(hào)F02G1/045GK1043555SQ8910421
公開日1990年7月4日 申請(qǐng)日期1989年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月16日
發(fā)明者大澤清一, 大汎伩, 寺田房夫, 石井盛郎, 齊藤文男 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社