JPS5869368A - 太陽熱利用ランキン機関式冷房機 - Google Patents

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】 本発明は太陽熱を入力とし、そのバ・ツクアップに電動
機を使用した太陽熱利用ランキン機関式冷房機に関する
もので、日射量の犬、小、晴天日の時刻経過−熱媒の温
度変化等とランキン機関の連結、切り離し、ランキン機
関のバ・ツクアップ用電動機の運転、停止を効率的に行
なわせることを目的とする。

従来の太陽熱利用ランキン機関式冷房機は、ランキン機
関の膨張機とバ・ツクアップ用電動機と冷房サイクルの
圧縮機を連結しただけの構成であったため、太陽集熱量
が充分ある１日あたシの時刻変化をみてみると、湯温か
低い午前中ではランキン機関の出力が無いため、ランキ
ン機関のバックアップ用電動機の負荷は大きくなり、そ
の結果、電動機の電気消費量が増大することがあった。

次に集熱量“の増大とともに湯温か上昇し、ランキン機
関がわずかに出力を発する湯温に達すると、その場の熱
量はランキン機関に奪われることになり、５゜ そのだめ、湯温か平衡状態となって、それ以上湯温が上
昇せず、その結果、１日を通して太陽熱寄与率が低いと
いう問題点があった。

本発明は上記従来の問題点を解消するためになされたも
ので、以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて
説明する。第１図において、１は太陽熱を受けて熱媒体
を加熱する太陽熱集熱器、２は前記熱媒体を搬送する熱
媒体循環ポンプ、３はランキン機関で、このランキン機
関３は前記熱媒体により作動流体を加熱して高圧蒸気を
発生させる蒸気発生器４、前記高圧蒸気を膨張さ−せ、
出力として動力を、発する膨張機５、前記作動流体を凝
縮させるランキン凝縮器６、前記作動流体を循環させる
作動流体ポンプ７によ−り構成されていム８は冷房サイ
クルで、この冷房サイクル８は冷媒を圧縮する圧縮器９
、冷媒を凝縮する冷媒凝縮機１０゜冷媒を膨張させる膨
張弁１１、冷媒を蒸発させて冷房出力を発する蒸発器１
２により構成されている。

１３はクーリングタワー、１４はクーリングタワー１３
の冷却水を循環させる冷却水ポンプである。

１５はランキン機関３の出力を伝達するランキンクラッ
チ、１６はランキレ機関３の出力低下時に゛） バックアップする電音機、１了は電動機１６への電源供
給のオン−オフを行なう電源スイ・ソチ、１８は蒸気発
生器４の温度を検出するサーミスタＡ１１９はランキン
凝縮機６の温度を検出するサーミスタＢ、２０は制御回
路で、この制御回路２ｏは前記サーミスタＡ１８とサー
ミスタＢ’１９の検出信号を受けて作動流体ポンプ７、
ランキンクラ・ソチ１６、電動機１６の電源スィッチ１
７に制御信号を発するものである。２１゛は蒸気発生器
４の絶対温度を検出するサーミスタＣである。

上記構成において、次に動作を説明する。制御回路２０
は、サーミスタＡ１＠とサーミスタＢ１９により蒸気発
生器４とランキン凝縮器６の差温を検出する機能Ａと、
サーミスタＣ２１により蒸気発生器４の絶対温度を検出
する機能Ｂとを持っておシ、この２つの検出信号の条件
により出力を発するようになっている。

まず、蒸気発生器４の温度がランキン凝縮器６の温度よ
り高くなって、ランキン機関３が出力を発する差温をΔ
ｔ１とすると、前記蒸気発生器４とランキン凝縮器６の
差温かΔｔ４以上に達している場合、機能Ａは満足して
いるとする。次にランキン機関３がある程度出力を発し
、太陽熱寄与率がある程度満足できる蒸気発生器４の絶
対温度をｔとすれば、−サーミスタＣ２１がその絶対温
度ｔを検出した場合は、機能Ｂは満足しているとする。

たとえば、前記蒸気発生器１４とランキン凝縮器６の差
温はΔｔ１　以上になっているが、蒸気発生器４の絶対
温度がｔに達していない場合は、ランキン機関３は運転
しない。この場合、ランキン機関３の運転は電動機１６
に全面的にバックアップされるため、ランキン機関３・
が電動機１６の負荷にならないように切り替えなければ
ならない。

そのため、制御回路２ｏは作動流体ポンプ７にオフ信号
を、ランキンクラッチ１５に切り離し信号を、電動機１
６の電源スィッチ１７にオン信号を発する。

次に前記蒸気発生器４とランキン凝縮器６の差度がｔ以
上になった場合には、ランキン機関３は出力を発する。

この場合、太陽熱寄与率も高くなり、かつランキン機関
３の出力を利用できるだめ、圧縮機９に伝達しなければ
ならない。しかし、この場合は、ランキン機関３の出力
のみでは圧縮機９を十分駆動できないため、電動機１６
によりバックアップしなすればならない。そのため、制
御回路２ｏはランキンクラッチ１５に連結信号を、電動
機１ｅの電源スィッチ１７にオン信号を、作動流体ポン
プ７にオン信号を発する。

そして次にランキン機関３の出゛力のみで圧縮機９を駆
動できるほど日射量がある場合の作用について説明する
。圧縮機９をランキン機関３の出力のみで駆動できる差
温をΔｔ２　とすれば、前記蒸気発生器１４とランキン
凝縮器６の差温がΔｔ２以上になると電動機１６のバッ
クアップは不要になる。よって制御回路２０は作動流体
ポンプ７にオン信号を、ランキンクラッチ１５に連結信
号を、電動機１６の電源スィッチ１７にオフ信号を出し
、９　　　、 前記電動機１６を空転させて電動機１６が発電機になる
のを防止する。

第２図および第３図は電動機１６から圧縮機９への動力
伝達手段として、第１図に示した実施例る。まず第２図
は電動機１６の動力を圧縮機９に伝達させるために、電
動機クラッチ２１、プーリー２２、ベルト２３およびプ
ーリー２４を介して動力伝達が行なわれるようにしたも
ので、まだ第３図は電動機１６の動力が、一方の軸にラ
ンキンクラッチ１５を有する圧縮機９の他方の軸に設け
た電動機クラッチ２１を介して圧縮機９に伝達されるよ
うにしたものである。この構成において、前記蒸気発生
器４とランキン凝縮器６の差温か、Δｔ４以上であり、
かつ蒸気発生器４の絶対温度がｔ以上になった場合には
、制御回路２゛０はランキンクラッチ１５に連結信号を
、作動流体ポンプ７にオン信号を、電動機クラッチ２１
に連結信号を、電動機１６の電源スィッチ１７にオン信
号を０ 発し、ランキン機関３の出力と電動機１６の両方以上に
なった場合は、制御回路２ｏはランキンクラッチ１５に
連結信号を、作動流体ポンプ７にオン信号を、電動機１
６の電源スィッチ１７にオフ信号を、電動機クラッチ２
１に切り離し信号を発す度がｔ以下の場合は、制御回路
２０はランキンクラッチ１５に切シ離し信号を、作動流
体ポンプ７にオフ信号を、電動機１６の電源スィッチ１
７にオン信号を、電動機クラッチ２１に連結信号を発し
、電動機１６で圧縮機９を駆動する。

以上のように本発明の太陽熱利用ランキン機関式冷房機
は、日射量の増減、集熱温度の状態により、太陽熱寄与
率が高くなるように、ランキン機関の運転、停止、圧縮
機との連結、切り離しおよびランキン機関のバックアッ
プ用電動機の運転。

停止を効果的に制御し、効率的な運転が行なえるという
すぐれた特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す太陽熱利用ランキン機
関式冷房機のシステム構成図、第２図および第３図は電
動機から圧縮機への動力伝達手段として、第１図に示し
た実施例と異なる実施例を示す構成図である。 １・・・・・・太陽熱集熱器、２・・・・・・熱媒体循
環ポンプ、３・・・・・・ランキン機関、４・・・・・
・蒸気発生器、５・・・・・・膨張機、６・・・・・・
ランキン凝縮器、７・・・・・・作動流体ポンプ、８・
・・・・・冷房サイクル、９・・・・・・圧縮機、１０
・・・・・・冷房凝縮器、１１・・・・・・膨張弁、１
２・・・・・・蒸発器、１３・・・・・・クーリングタ
ワー、１４・・・・・・冷却水ポンプ、１６・・・・・
・ランキンクラクチ、１６・・・・・・電動機、１７・
・・・・・電動機の電源スィッチ、１８・・・・・・サ
ーミスタＡ１１９・・・・・・サーミスタＢ、２０・・
・・・・制御回路、２１・・・・・・電動機クラッチ、
２２　、２４・・・・・ブーＩＪ−１２３・・・・・・
ベルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 太陽熱を受けて熱媒体を加熱する太陽熱集熱器と、前記
   熱媒体を搬送する熱媒体循環ポンプと、前記熱媒体によ
   り作動流体を加熱して高圧蒸気を発生させる蒸気発生器
   、前記高圧蒸気を膨張させ、ポンプにより構成されるラ
   ンキン機関と、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を凝縮する
   冷房凝縮器、冷媒を膨張させる膨張弁および冷媒を蒸発
   させて冷房出力を発する蒸発器によシ構成される冷房サ
   イクルと、前記ランキン機関の出力を伝達するランキン
   クラッチと、前記ランキン機関の出力低下時にバックア
   ップする電動機と、この電動機への電力供給のオン−オ
   フを行なう電源スイ・ソチと、前記蒸気発生器の温度を
   検出するサーミスタＡと、前記ランキン凝縮器の温度を
   検出するサーミスタＢと、前記蒸気発生器の絶対温度を
   検出するサーミスタＣと、制御回路と、クーリングタワ
   ーと、このクーリングタワーでの冷却水を循環させる冷
   却水ポンプとを備え、前記サーミスタＡの検出温度がサ
   ーミスタＢの検出温度よりΔｔ　１．以上高くなシ、か
   つ前記サーミスタＣの検出温度が１以上になった場合は
   、前記制御回路はランキンクラッチに連結信号を、作動
   流体ポンプにオン信号を、電動機の電源スィッチにオン
   信号を発し、前記差温かΔｔ１以上およびサーミスタＣ
   の検出温度が１以上の両条件を満足しない場合は、制御
   回路は電動機の電源スィッチにオン信号を発するととも
   に、ランキンクラッチに切シ離し信号を、作動流体ポン
   プにオフ信号を発し、さらに前記サーミスタＡの検出温
   度がサーミスタＢの検出温度よりさらに高くなって４１
   ２以上高くなシ、かつ前記サーミスタＣの検出温度が１
   以上になった場合には、制御回路はランキンクラッチに
   連結信号を、作動流体ポンプにオン信号を発するととも
   に、電動機の電源スィッチにオフ信号を発するようにし
   だ太陽熱利用ランキン機関式冷房機。 （２）前記電動機は、電動機クラッチとプーリーおよび
   ベルトを介して圧縮機に連結され、かつサーミスタＡの
   検出温度がサーミスタＢの検出温度よシΔｔ２以上高く
   なり、かつ前記サーミスタＣの検出温度がｔ以上になっ
   た場合には、制御回路はランキンクラッチに連結信号を
   、作動流体ポンプにオン信号を、電動機の電源スィッチ
   にオフ信号を、電動機クラッチに切り離し信号を発する
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の太陽熱利用ラン
   キン機関式冷房機。 （３）前記電動機は、一方の軸にランキンクラ・ソチを
   有する圧縮機の他方の軸に電動機クラッチを介して連結
   され、かつサーミスタ入の検出温度がサーミスタＢの検
   出温度よりΔｔ２以上高くなり、かつ前記サーミスタＣ
   の検出温度がｔ以上になった場合には、制御回路はラン
   キンクラ・ソチに、連結信号を、作動流体ポンプにオン
   信号を、電動機の電源スィッチにオフ信号を、電動機ク
   ラッチに切り離し信号を発するようにした特許請求の範
   囲第１項記載の太陽熱利用ランキン機関式冷房機。