JPH0835728A - Refrigerator - Google Patents
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- JPH0835728A JPH0835728A JP19102894A JP19102894A JPH0835728A JP H0835728 A JPH0835728 A JP H0835728A JP 19102894 A JP19102894 A JP 19102894A JP 19102894 A JP19102894 A JP 19102894A JP H0835728 A JPH0835728 A JP H0835728A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
- F02G1/0445—Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F02G2250/18—Vuilleumier cycles
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高温空間の作動ガスに
熱を与える一方、低温空間の作動ガスにより外部の熱を
汲み上げて冷却するガスサイクルを用いた冷凍装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerating apparatus using a gas cycle in which heat is applied to a working gas in a high temperature space while external heat is pumped up and cooled by a working gas in a low temperature space.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の従来の冷凍装置として、特開平
3ー244968号公報等に開示されているようなビル
マイヤサイクルヒートポンプが公知であるが、これらの
公報に開示の技術は、図8に示すように、高温側シリン
ダ70aと低温側シリンダ70bとの2つのシリンダを
有する構成であった。そして、各シリンダ70a、70
bは、それぞれディスプレーサ71a、71bによりガ
スの作動空間を形成するとともに、ディスプレーサ71
a、71bの往復運動により作動ガスの移送を行い、各
再生熱交換器73a、73b、中温熱交換器75a、7
5b及び低温熱交換器76内を通過させるようにしてい
る。2. Description of the Related Art As a conventional refrigerating apparatus of this type, a Bilmeier cycle heat pump as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-244968 is known, and the technology disclosed in these publications is shown in FIG. As shown in (2), the configuration has two cylinders, a high temperature side cylinder 70a and a low temperature side cylinder 70b. Then, each cylinder 70a, 70
b is a displacer 71a and 71b, respectively, which form a working space for gas and
The working gas is transferred by the reciprocating motion of a and 71b, and the regenerative heat exchangers 73a and 73b and the intermediate temperature heat exchangers 75a and 7b are transferred.
5b and the inside of the low temperature heat exchanger 76.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷凍装置は、一つのシリンダ内に2つの空間を直列に設
ける構成としている。例えば、高温シリンダ70aに
は、高温空間A及び中温空間Bが直列に設けられ、低温
シリンダ70bに低温空間C及び中温空間Eを直列に設
けている。However, the conventional refrigeration system has a structure in which two spaces are provided in series in one cylinder. For example, the high temperature cylinder 70a is provided with a high temperature space A and a medium temperature space B in series, and the low temperature cylinder 70b is provided with a low temperature space C and a medium temperature space E in series.
【0004】このように、従来の冷凍装置は、1個のシ
リンダに2個の空間を直列に配置する構成としているた
め、1個のシリンダの長さが長くなり、このため装置全
体が大型になるという問題点があった。As described above, since the conventional refrigeration system has a structure in which two spaces are arranged in series in one cylinder, the length of one cylinder becomes long, so that the entire system becomes large. There was a problem that
【0005】また、各ディスプレーサには、コネクティ
ングロッドを介してディスプレーサロッドが連結されて
いるが、このディスプレーサロッドはディスプレーサを
2つの温度空間を移動させるために所定の長さが必要と
され、装置が大型になるという問題がある。Further, a displacer rod is connected to each displacer via a connecting rod. This displacer rod needs a predetermined length to move the displacer between two temperature spaces, and the displacer device is There is a problem that it becomes large.
【0006】更に、同一のシリンダ内に高温空間及び中
温空間、中温空間及び低温空間のように、2つの温度の
異なる温度空間が存在するため、シリンダライナーやデ
ィスプレーサを通じてこれらの空間の熱が行き交い熱損
失を生じていた。Furthermore, since there are two temperature spaces having different temperatures, such as a high temperature space and a medium temperature space, and a medium temperature space and a low temperature space in the same cylinder, heat in these spaces is exchanged through the cylinder liner and the displacer. Was causing a loss.
【0007】そこで、本発明の目的は、装置の小型化と
熱損失の低減を図ることができるビルマイヤサイクル型
の冷凍装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a Bilmeier cycle type refrigerating apparatus capable of downsizing the apparatus and reducing heat loss.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、高温空間を形成する高温シリンダと、そ
れぞれ中温空間を形成する第1及び第2の中温シリンダ
と、低温空間を形成する低温シリンダとを備え、これら
の各シリンダに配置されたディスプレーサの変位によ
り、作動ガスを移動させて熱交換をおこなう冷凍装置で
あって、冷凍装置の中央には、各ディスプレーサを同時
に変位するカムを備え、前記各シリンダは前記カムを中
心として四方に放射状に配置している。To achieve the above object, the present invention provides a high temperature cylinder forming a high temperature space, first and second medium temperature cylinders forming a medium temperature space, and a low temperature space. It is a refrigerating device that is equipped with a low-temperature cylinder, and that displaces the displacer arranged in each of these cylinders to move the working gas to perform heat exchange, and in the center of the refrigerating device, a cam that displaces each displacer simultaneously. And each of the cylinders is radially arranged in four directions around the cam.
【0009】[0009]
【作用】請求項1に記載の発明では、カムの回転によ
り、各ディスプレーサが順次変位し、高温空間、中温空
間、低温空間の容積が変化してこれらの間で、作動ガス
が移動して、熱交換をおこなう。In the invention described in claim 1, the displacers are sequentially displaced by the rotation of the cam, the volumes of the high temperature space, the medium temperature space and the low temperature space are changed, and the working gas moves between them, Heat exchange.
【0010】各シリンダでは、ディスプレーサはひとつ
の温度空間、例えば高温空間のみを移動するものである
から、そのストロークを最小にすることができ、ディス
プレーサに連結されるロッド等の長さを最小にでき、各
シリンダの長さをも小さくできるので、装置全体の小型
化を図ることができる。In each cylinder, since the displacer moves in only one temperature space, for example, the high temperature space, its stroke can be minimized and the length of the rod or the like connected to the displacer can be minimized. Since the length of each cylinder can be reduced, the overall size of the device can be reduced.
【0011】また、ひとつのシリンダには異なる温度空
間が存在しないから、熱の漏れが生じ難く、熱損失が小
さい。Further, since different temperature spaces do not exist in one cylinder, heat leakage is unlikely to occur and heat loss is small.
【0012】各シリンダの空間に熱伝導体を配置する構
成とすることにより、ここに移動された作動ガスへの熱
交換を熱伝導体を介して十分におこなうことができる。
従って冷凍装置としての熱効率が良い。With the structure in which the heat conductor is arranged in the space of each cylinder, the heat exchange with the working gas moved therein can be sufficiently performed through the heat conductor.
Therefore, the thermal efficiency of the refrigeration system is good.
【0013】更に、熱伝導体をコイルスプリングとして
用いる構成とすることにより、常時ディスプレーサをカ
ム側に付勢するものであるから、ディスプレーサの動き
をカムに確実に追従させることができる。Further, since the heat conductor is used as the coil spring, the displacer is constantly urged toward the cam, so that the movement of the displacer can be reliably followed by the cam.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例による冷凍装置を添付
図面の図1乃至図7を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A refrigerating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7 of the accompanying drawings.
【0015】図1及び図2に示すように、冷凍装置1
は、1つのビルマイヤサイクルを構成しており、中央に
クランク室3が設けられ、そこから四方に且つ放射状に
4個のシリンダ11、13、15、17が配置されてい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, the refrigeration system 1
Composes one Bilmeier cycle, a crank chamber 3 is provided at the center, and four cylinders 11, 13, 15, and 17 are radially arranged from the crank chamber 3.
【0016】こらの4個のシリンダは、それぞれ順番に
高温室21を有する高温シリンダ11と、低温室23を
有する低温シリンダ13と、第1中温室25を有する第
1中温シリンダ15と、第2中温室27を有する第2中
温シリンダ17である。These four cylinders respectively include a high temperature cylinder 11 having a high temperature chamber 21, a low temperature cylinder 13 having a low temperature chamber 23, a first medium temperature cylinder 15 having a first medium greenhouse 25, and a second cylinder. It is a second medium temperature cylinder 17 having a medium greenhouse 27.
【0017】この冷凍装置1内には、ヘルウム(He)
ガス等の作動ガス(以下単に「ガス」という)が封入さ
れている。Helium (He) is contained in the refrigerating apparatus 1.
A working gas such as gas (hereinafter simply referred to as “gas”) is enclosed.
【0018】全体としては、高温シリンダ11と第1中
温シリンダ15とで、図3に示すように高温側回路5を
形成し、低温シリンダ13と第2中温シリンダ17とで
図4に示すように低温側回路を形成している。As a whole, the high temperature cylinder 11 and the first intermediate temperature cylinder 15 form the high temperature side circuit 5 as shown in FIG. 3, and the low temperature cylinder 13 and the second intermediate temperature cylinder 17 as shown in FIG. It forms the low temperature circuit.
【0019】高温側回路5は、適宜回路内のガスに熱を
付与する高温熱交換器31と、回路内のガスから熱を取
り出す第1中温熱交換器33と、熱の受け取りと付与を
適宜おこなう第1再生器35と、回路内のガスを移動さ
せる高温側シリンダ11、中温側シリンダ15とから構
成されており、図1に示すように、高温側シリンダ11
及び中温側シリンダ15には、それぞれ、ディスプレー
サ41a、41bが摺動可能に設けられており、高温側
シリンダ11と第1中温側シリンダ15との間でガスが
移動される。The high temperature side circuit 5 appropriately receives a high temperature heat exchanger 31 for applying heat to the gas in the circuit, a first medium temperature heat exchanger 33 for extracting heat from the gas in the circuit, and receives and applies heat. The first regenerator 35, the high temperature side cylinder 11 for moving the gas in the circuit, and the intermediate temperature side cylinder 15 are provided. As shown in FIG.
Displacers 41a and 41b are slidably provided on the intermediate temperature side cylinder 15 and the intermediate temperature side cylinder 15, respectively, and the gas is moved between the high temperature side cylinder 11 and the first intermediate temperature side cylinder 15.
【0020】低温側回路7は、図4に示すように、回路
内のガスから熱を取り出す第2中温熱交換器37と、回
路内のガスにより冷却される低温熱交換器38と、熱の
受け取りと付与を適宜おこなう第2再生器39と、回路
内のガスを移動させる第2中温側シリンダ17、低温側
シリンダ13とから構成されており、第2中温側シリン
ダ17及び低温側シリンダ13には、図1に示すよう
に、それぞれ、ディスプレーサ41c、41dが摺動可
能に設けられており、低温側シリンダ13と第2中温側
シリンダ17との間でガスが移動される。As shown in FIG. 4, the low temperature side circuit 7 includes a second medium temperature heat exchanger 37 for extracting heat from the gas in the circuit, a low temperature heat exchanger 38 cooled by the gas in the circuit, and It is composed of a second regenerator 39 that appropriately receives and gives, a second medium temperature side cylinder 17 that moves gas in the circuit, and a low temperature side cylinder 13, and the second medium temperature side cylinder 17 and the low temperature side cylinder 13 As shown in FIG. 1, displacers 41c and 41d are slidably provided, respectively, and the gas is moved between the low temperature side cylinder 13 and the second intermediate temperature side cylinder 17.
【0021】図1に示すように、第1中温シリンダ15
と第2中温シリンダ17とは、導圧管19により連通さ
れており、第1中温室25と第2中温室27とに互いに
圧力が伝達されるようになっている。As shown in FIG. 1, the first intermediate temperature cylinder 15
The second intermediate temperature cylinder 17 and the second intermediate temperature cylinder 17 are communicated with each other by a pressure guiding pipe 19, and pressures are transmitted to the first intermediate greenhouse 25 and the second intermediate greenhouse 27.
【0022】次に、上述の各構成部分について説明す
る。Next, the above-mentioned components will be described.
【0023】高温熱交換器31は、ガスバーナ又は電熱
線等により回路内のガスを適宜加熱するようになってい
る。The high temperature heat exchanger 31 is adapted to appropriately heat the gas in the circuit by a gas burner, a heating wire or the like.
【0024】第1中温熱交換器33は、ガスの熱を熱交
換するもので、暖房器21や湯沸かし器等の負荷が接続
されており、熱媒体としてのブライン液等に熱を付与す
るものである。The first medium temperature heat exchanger 33 is for exchanging heat of gas, and is connected to a load such as the heater 21 or a water heater, and applies heat to a brine liquid or the like as a heat medium. is there.
【0025】第1再生器35は、表面式熱交換器であっ
て、例えば、金網を積層してなり、通過するガスの熱の
授受をおこなっている。The first regenerator 35 is a surface type heat exchanger, and is made of, for example, laminated wire mesh, and exchanges heat of the passing gas.
【0026】第2中温熱交換器37は、第1中温熱交換
器33と同様にガスの熱を熱交換するもので、暖房器や
湯沸かし器等の負荷が接続されており、負荷媒体として
の温水に熱を付与するようになっている。The second medium-temperature heat exchanger 37 exchanges heat of gas similarly to the first medium-temperature heat exchanger 33, and is connected with a load such as a heater or a water heater, and uses hot water as a load medium. It is designed to apply heat to.
【0027】低温熱交換器38には、冷房器等の負荷が
接続されており、冷房器との間で循環する冷媒(ブライ
ン液等)を冷却する。A load such as an air conditioner is connected to the low temperature heat exchanger 38 to cool the refrigerant (brine liquid or the like) that circulates between the low temperature heat exchanger 38 and the air conditioner.
【0028】第2再生器39は、上述した第1再生器3
5と同じ構成である。The second regenerator 39 is the first regenerator 3 described above.
It has the same configuration as that of No. 5.
【0029】クランク室3には、その中央にカム8が配
置されており、カム8の回転によって、その周面に接触
されたローラ9が上下動するようになっている。ローラ
9には、一端がディスプレーサに連結されたロッド10
の他端に連結されており、カム8の回転に伴なってディ
スプレーサが往復動作するようになっている。尚、カム
8は、その回転軸がモータに連結されており、モータ2
0により始動されるものである。A cam 8 is arranged at the center of the crank chamber 3, and the rotation of the cam 8 causes the roller 9 in contact with its peripheral surface to move up and down. The roller 9 has a rod 10 whose one end is connected to the displacer.
Is connected to the other end of the displacer, and the displacer reciprocates as the cam 8 rotates. The rotation shaft of the cam 8 is connected to the motor,
It is started by 0.
【0030】各シリンダ11、13、15、17は、そ
れぞれ同一の構成であるから、ここでは高温側シリンダ
11について説明し、他のシリンダにおいて、同一の部
分には同一の符号をしてその説明を省略する。Since each of the cylinders 11, 13, 15, and 17 has the same structure, only the high temperature side cylinder 11 will be described here. In other cylinders, the same parts are designated by the same reference numerals and their description is omitted. Is omitted.
【0031】高温シリンダ11内には、ディスプレーサ
41aが摺動自在に配置されており、その先端側は、シ
リンダ11に設けられたコイルスプリング43により常
時カム8側に付勢されている。このコイルスプリング4
3は熱伝導体から作られており、耐熱性の良い、例えば
マルエージング鋼をコイル状に形成したものである。こ
のように、高温シリンダ11内に熱伝導体を配置するこ
とにより、ここに移動されてきたガスに熱を補充するこ
とができるから、ガスへの熱伝達が十分におこなうこと
ができる。A displacer 41a is slidably arranged in the high temperature cylinder 11, and its tip end side is constantly urged toward the cam 8 side by a coil spring 43 provided in the cylinder 11. This coil spring 4
3 is made of a heat conductor, and is made of maraging steel having good heat resistance, for example, in the form of a coil. As described above, by disposing the heat conductor in the high temperature cylinder 11, the gas transferred to the high temperature cylinder 11 can be supplemented with heat, so that the heat can be sufficiently transferred to the gas.
【0032】即ち、冷凍装置における理論効率の式は下
式により与えられるので、各シリンダ空間における作動
ガスの温度をの確実に保持すること好ましいからであ
る。 COP(成績係数)={(TH ーTM )/TH }・{T
C /(TM ーTC )} 特に、熱伝導体をコイルスプリング形状に形成すること
により、伝熱面積を広く取ることができる。That is, since the equation of theoretical efficiency in the refrigerating apparatus is given by the following equation, it is preferable to reliably maintain the temperature of the working gas in each cylinder space. COP (coefficient of performance) = {( TH - TM ) / TH } * {T
C / (T M -T C )} In particular, by forming the heat conductor in the shape of a coil spring, a large heat transfer area can be secured.
【0033】また、熱伝導体をコイルスプリング43と
して用い、常時ディスプレーサ41をカム側に付勢する
ものであるから、ディスプレーサ41の動きをカムに確
実に追従させることができる。Further, since the heat conductor is used as the coil spring 43 and the displacer 41 is constantly urged to the cam side, the movement of the displacer 41 can be reliably followed by the cam.
【0034】尚、ロッド10は、シリンダ11に形成さ
れた案内部12によりその摺動が案内されている。The slide of the rod 10 is guided by the guide portion 12 formed on the cylinder 11.
【0035】カム8のその形状は、特に限定するもので
はないが、一例として、図5に示すようなカム線図に基
づいて、カム形状を決定することができる。図5は、カ
ム角度とロッド10のリフト量から描いたカム形状を示
したものであり、緩和曲線として描かれている。このよ
うなカム曲線によりカム8を用いた場合の高温シリンダ
における高温室21における容積変化と圧力との関係を
図6に示している。The shape of the cam 8 is not particularly limited, but as an example, the cam shape can be determined based on the cam diagram shown in FIG. FIG. 5 shows a cam shape drawn from the cam angle and the lift amount of the rod 10, and is drawn as a relaxation curve. FIG. 6 shows the relationship between the volume change and the pressure in the high temperature chamber 21 of the high temperature cylinder when the cam 8 is used with such a cam curve.
【0036】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0037】本実施例の冷凍装置1では、カム8が矢印
の如く回転されると、ローラ9付きロッド10を介して
各高温シリンダ11、低温シリンダ13、第1中温シリ
ンダ15、第2中温シリンダ17内の各ディスプレーサ
41a〜41dが変位して、高温側回路5及び低温側回
路7において、ガスが移動する。In the refrigerating apparatus 1 of this embodiment, when the cam 8 is rotated as shown by the arrow, the high temperature cylinder 11, the low temperature cylinder 13, the first intermediate temperature cylinder 15, and the second intermediate temperature cylinder 15 via the rod 10 with the roller 9. The displacers 41a to 41d in 17 are displaced, and the gas moves in the high temperature side circuit 5 and the low temperature side circuit 7.
【0038】図3に示す高温側回路5においては、高温
熱交換器31、第1再生器35、第1中温熱交換器33
を通過して所用の熱交換がなされる。一方、図4に示す
低温側回路7においては、第2中温熱交換器37、第2
再生器39、低温熱交換器38を通過して、所要の熱交
換がなされる。In the high temperature side circuit 5 shown in FIG. 3, the high temperature heat exchanger 31, the first regenerator 35, and the first intermediate temperature heat exchanger 33.
The required heat exchange is performed by passing through. On the other hand, in the low temperature side circuit 7 shown in FIG. 4, the second middle temperature heat exchanger 37, the second
The required heat exchange is performed after passing through the regenerator 39 and the low temperature heat exchanger 38.
【0039】(1)第1工程では、高温側回路5におけ
る第1中温熱交換器33で放熱し、高温側回路5では、
高温側シリンダ10のディスプレーサ41aは上死点に
あり、第1中温側シリンダ15のディスプレーサ41b
は下死点にある。(1) In the first step, the first medium temperature heat exchanger 33 in the high temperature side circuit 5 radiates heat, and in the high temperature side circuit 5,
The displacer 41a of the high temperature side cylinder 10 is at the top dead center, and the displacer 41b of the first intermediate temperature side cylinder 15 is located.
Is at bottom dead center.
【0040】一方、低温側回路7ではガスは低温側シリ
ンダ13から、低温熱交換器38、第2再生器39、第
2中温熱交換器37を通過して第2中温側シリンダ17
へ移動する。On the other hand, in the low temperature side circuit 7, the gas passes from the low temperature side cylinder 13 through the low temperature heat exchanger 38, the second regenerator 39, and the second intermediate temperature heat exchanger 37, and the second intermediate temperature side cylinder 17
Move to.
【0041】低温側回路7では、第2再生器39でガス
に熱を与えるので低温側回路7の内圧は上昇し、温度も
上昇する。低温側回路7内の高圧は導圧管19を介して
高温側回路5に伝達され、これにより高温側回路5の内
圧と温度が上昇し、第1中温熱交換器33において、高
温になったガスの熱が放熱される。従って、第1中温熱
交換器33に供給される熱媒体に熱を付与する。 (2)第2工程では、低温側回路7の第2中温熱交換器
37で放熱する。In the low temperature side circuit 7, since heat is applied to the gas by the second regenerator 39, the internal pressure of the low temperature side circuit 7 rises and the temperature also rises. The high pressure in the low temperature side circuit 7 is transmitted to the high temperature side circuit 5 through the pressure guiding tube 19, whereby the internal pressure and temperature of the high temperature side circuit 5 rise, and the gas that has become high temperature in the first intermediate temperature heat exchanger 33. Heat is released. Therefore, heat is applied to the heat medium supplied to the first intermediate temperature heat exchanger 33. (2) In the second step, heat is radiated by the second medium temperature heat exchanger 37 of the low temperature side circuit 7.
【0042】この状態において、高温側回路5では、高
温側シリンダ11のディスプレーサ41aは上死点から
下死点へ移動し、第1中温側シリンダ15のディスプレ
ーサ41bは下死点から上死点へ移動する。そして、ガ
スは、第1中温側シリンダ15から、第1中温熱交換器
33、第1再生器35、高温熱交換器31を通過して高
温側シリンダ11へ移動する。In this state, in the high temperature side circuit 5, the displacer 41a of the high temperature side cylinder 11 moves from the top dead center to the bottom dead center, and the displacer 41b of the first middle temperature side cylinder 15 moves from the bottom dead center to the top dead center. Moving. Then, the gas moves from the first intermediate temperature side cylinder 15 to the high temperature side cylinder 11 through the first intermediate temperature heat exchanger 33, the first regenerator 35, and the high temperature heat exchanger 31.
【0043】低温側回路7では、第2中温側シリンダ1
7のディスプレーサ41dは下死点にあり、低温側シリ
ンダ13のディスプレーサ41は上死点にある。In the low temperature side circuit 7, the second intermediate temperature side cylinder 1
The displacer 41d of No. 7 is at the bottom dead center, and the displacer 41 of the low temperature side cylinder 13 is at the top dead center.
【0044】そして、高温側回路5では、第1再生器3
5においてガスが吸熱するので、ガスの温度が上昇し、
高温側回路5の内圧は上昇する。高温側回路5内の高圧
は、導圧管19を介して低温側回路7に伝達され、低温
側回路7の内圧と温度が上昇する。これにより、第2中
温熱交換器37でガスの熱が放熱され、第2中温熱交換
器37Aに接続された熱媒体を加熱する。 (3)第3工程では、高温側回路5における高温熱交換
器31で吸熱する。Then, in the high temperature side circuit 5, the first regenerator 3
Since the gas absorbs heat in 5, the temperature of the gas rises,
The internal pressure of the high temperature side circuit 5 rises. The high pressure in the high temperature side circuit 5 is transmitted to the low temperature side circuit 7 via the pressure guiding tube 19, and the internal pressure and temperature of the low temperature side circuit 7 rise. As a result, the heat of the gas is radiated in the second intermediate temperature heat exchanger 37, and the heat medium connected to the second intermediate temperature heat exchanger 37A is heated. (3) In the third step, the high temperature heat exchanger 31 in the high temperature side circuit 5 absorbs heat.
【0045】この状態において、高温側回路5では、高
温シリンダ11のディスプレーサ41aは下死点にあ
り、第1中温側シリンダ15のディスプレーサ41bは
上死点にある。低温側回路7では、第2再生器39でガ
スは放熱するので低温側回路7の内圧は下降し、温度も
下降する。低温側回路7内の低圧は導圧管19を介して
高温側回路5に伝達され、これにより高温側回路5の内
圧と温度が下降し、高温側における高温熱交換器31か
らガスが吸熱する。 (4)第4工程では、低温側回路7における低温熱交換
器38で吸熱する。In this state, in the high temperature side circuit 5, the displacer 41a of the high temperature cylinder 11 is at the bottom dead center and the displacer 41b of the first intermediate temperature side cylinder 15 is at the top dead center. In the low temperature side circuit 7, since the gas is radiated by the second regenerator 39, the internal pressure of the low temperature side circuit 7 drops and the temperature also drops. The low pressure in the low temperature side circuit 7 is transmitted to the high temperature side circuit 5 via the pressure guiding tube 19, whereby the internal pressure and temperature of the high temperature side circuit 5 decrease, and the gas absorbs heat from the high temperature heat exchanger 31 on the high temperature side. (4) In the fourth step, the low temperature heat exchanger 38 in the low temperature side circuit 7 absorbs heat.
【0046】この状態において、高温側回路5では、高
温側シリンダ11のディスプレーサ41aは下死点から
上死点へ移動し、第1中温側シリンダ15のディスプレ
ーサ41bは上死点から下死点へ移動する。そして、ガ
スは、高温側シリンダ11から、、高温熱交換器31、
第1再生器35、第1中温熱交換器33を通過して第1
中温側シリンダ15へ移動する。低温側回路7では、第
2中温側シリンダ17のディスプレーサ41dは上死点
にあり、低温側シリンダ13のディスプレーサ41cは
下死点にある。In this state, in the high temperature side circuit 5, the displacer 41a of the high temperature side cylinder 11 moves from the bottom dead center to the top dead center, and the displacer 41b of the first middle temperature side cylinder 15 moves from the top dead center to the bottom dead center. Moving. Then, the gas flows from the high temperature side cylinder 11 to the high temperature heat exchanger 31,
After passing through the first regenerator 35 and the first medium temperature heat exchanger 33,
Move to the intermediate temperature side cylinder 15. In the low temperature side circuit 7, the displacer 41d of the second middle temperature side cylinder 17 is at the top dead center and the displacer 41c of the low temperature side cylinder 13 is at the bottom dead center.
【0047】そして、高温側回路5では、第1再生器3
5で放熱し、高温側回路5の内圧は下降して低圧とな
り、温度も下降する。高温側回路5の低圧は、導圧管1
9を介して低温側回路7に伝達され、これにより低温側
回路7の内圧と温度が下降する。低温側回路7の低温熱
交換器38では、冷媒から熱を吸収してブレイン(冷
媒)を冷却する。In the high temperature side circuit 5, the first regenerator 3
Heat is dissipated at 5, and the internal pressure of the high temperature side circuit 5 drops to a low pressure, and the temperature also drops. The low pressure of the high temperature side circuit 5 is
It is transmitted to the low temperature side circuit 7 via 9, and thereby the internal pressure and temperature of the low temperature side circuit 7 decrease. The low temperature heat exchanger 38 of the low temperature side circuit 7 absorbs heat from the refrigerant to cool the brain (refrigerant).
【0048】本装置では、上述の(1)〜(4)の工程
が繰り返される。In this apparatus, the above steps (1) to (4) are repeated.
【0049】各シリンダ11、13、15、17では、
それぞれのディスプレーサ41a〜41dはひとつの温
度空間、例えば高温シリンダ11にあっては高温室(高
温空間)21のみを移動するものであるから、そのスト
ロークを最小にすることができ、ディスプレーサに連結
されるロッド10の長さを縮小でき、各シリンダをも小
さくできるので、冷凍装置1全体の小型化を図ることが
できる。In each cylinder 11, 13, 15 and 17,
Since each displacer 41a to 41d moves only one temperature space, for example, the high temperature chamber (high temperature space) 21 in the high temperature cylinder 11, its stroke can be minimized and it is connected to the displacer. Since the length of the rod 10 can be reduced and each cylinder can be reduced, the refrigeration apparatus 1 can be downsized as a whole.
【0050】更に、各シリンダ11、13、15、17
には一つの温度空間のみを形成し、温度の異なる温度空
間が存在しないから、熱の漏れが生じ難く、熱損失を小
さくすることができる。Further, each cylinder 11, 13, 15, 17
Since only one temperature space is formed in and there is no temperature space having a different temperature, heat is less likely to leak and heat loss can be reduced.
【0051】本発明は上述した実施例に限定されるもの
でなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【0052】例えば、カム形状にそって移動するローラ
9はカム8の周面に接触するものに限らず、図7に示す
ような確動カムを構成するものであってもよい。この場
合には、各シリンダ11、13、15、17に配置され
るコイルスプリング43は不要になるので更に構成を簡
易にすることができる。For example, the roller 9 that moves along the cam shape is not limited to the one that contacts the circumferential surface of the cam 8, and may be a positive cam as shown in FIG. In this case, the coil spring 43 arranged in each of the cylinders 11, 13, 15, and 17 is unnecessary, so that the structure can be further simplified.
【0053】[0053]
【発明の効果】本発明の冷凍装置によれば、その中央
に、各ディスプレーサを同時に変位させるカム機構を備
え、各シリンダを前記カム機構を構成するカムを中心と
して四方に放射状に配置しており、各シリンダはひとつ
の温度空間のみを有するから、各ディスプレーサのスト
ロークを最小にすることができ、これによりディスプレ
ーサに連結されるロッド等の長さを最小にでき、各シリ
ンダの長さをも小さくできるので、装置全体の小型化を
図ることができる。According to the refrigerating apparatus of the present invention, a cam mechanism for simultaneously displacing each displacer is provided in the center thereof, and each cylinder is radially arranged in four directions around the cam constituting the cam mechanism. Since each cylinder has only one temperature space, the stroke of each displacer can be minimized, and the length of the rod etc. connected to the displacer can be minimized, and the length of each cylinder can also be reduced. Therefore, the size of the entire device can be reduced.
【0054】また、ひとつのシリンダには異なる温度空
間が存在しないから、熱の漏れが生じ難く、熱損失が小
さい。Further, since different temperature spaces do not exist in one cylinder, heat is less likely to leak and heat loss is small.
【0055】更に、各シリンダの空間に熱伝導体を配置
することにより、ここに移動された作動ガスへの熱交換
を熱伝導体を介して十分におこなうことができる。従っ
て冷凍装置としての熱効率が良い。Further, by disposing the heat conductor in the space of each cylinder, heat exchange with the working gas moved therein can be sufficiently performed through the heat conductor. Therefore, the thermal efficiency of the refrigeration system is good.
【0056】更にまた、熱伝導体をコイルスプリングと
して用い、常時ディスプレーサをカム側に付勢する構成
とすることにより、ディスプレーサの動きをカムに確実
に追従させることができる。Furthermore, by using a heat conductor as a coil spring and constantly urging the displacer toward the cam, the displacer can be made to follow the cam reliably.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明による冷凍装置の概略的構成を示す断面
図である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a refrigerating apparatus according to the present invention.
【図2】図1に示す冷凍装置を模型的に示した構成図で
ある。FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing the refrigerating apparatus shown in FIG.
【図3】図1に示す冷凍装置の高温側回路を抜き出し示
す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a high temperature side circuit of the refrigerating apparatus shown in FIG.
【図4】図1に示す冷凍装置の低温側回路を抜き出し示
す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a low temperature side circuit of the refrigerating apparatus shown in FIG. 1 as extracted.
【図5】図1に示す冷凍装置のカム形状とその特性を示
す図である。5 is a diagram showing a cam shape and its characteristics of the refrigerating apparatus shown in FIG.
【図6】図5に示すカム角度と各シリンダ内の容積変化
及び圧力の関係を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the cam angle shown in FIG. 5, volume change and pressure in each cylinder.
【図7】他の実施例によるカムを示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing a cam according to another embodiment.
【図8】従来のビルマイヤヒートサイクルの冷凍装置を
概略的に示す構成図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a conventional Bilmeier heat cycle refrigeration system.
1 冷凍装置 8 カム 10 ロッド 11 高温シリンダ 13 低温シリンダ 15 第1中温シリンダ(中温シリンダ) 17 第2中温シリンダ(中温シリンダ) 41a,41b,41c,41d ディスプレーサ 1 Refrigerator 8 Cam 10 Rod 11 High Temperature Cylinder 13 Low Temperature Cylinder 15 First Medium Temperature Cylinder (Medium Temperature Cylinder) 17 Second Medium Temperature Cylinder (Medium Temperature Cylinder) 41a, 41b, 41c, 41d Displacer
Claims (3)
れぞれ中温空間を形成する第1及び第2の中温シリンダ
と、低温空間を形成する低温シリンダとを備え、これら
の各シリンダに配置されたディスプレーサの変位によ
り、作動ガスを移動させて熱交換をおこなう冷凍装置で
あって、 冷凍装置の中央には、各ディスプレーサを同時に変位さ
せるカム機構を備え、前記各シリンダは前記カム機構を
構成するカムを中心として四方に放射状に配置したこと
を特徴とする冷凍装置。1. A displacer arranged in each of these cylinders, comprising a high temperature cylinder forming a high temperature space, first and second medium temperature cylinders forming a medium temperature space, and a low temperature cylinder forming a low temperature space. Is a refrigerating device that moves the working gas to perform heat exchange by the displacement of, and a cam mechanism that displaces each displacer at the same time is provided at the center of the refrigerating device, and each cylinder has a cam that constitutes the cam mechanism. A refrigerating device, which is arranged radially in four directions as a center.
間、中温空間、低温空間に熱伝導体が配置されているこ
とを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。2. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein a heat conductor is arranged in each of the high temperature space, the medium temperature space, and the low temperature space in each of the cylinders.
形成されており、それぞれ高温空間、中温空間、低温空
間内において前記ディスプレーサをカム機構に向けて付
勢することを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。3. The heat conductor is formed in a coil spring, and biases the displacer toward a cam mechanism in a high temperature space, a medium temperature space, and a low temperature space, respectively. Refrigerating apparatus according to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19102894A JPH0835728A (en) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | Refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19102894A JPH0835728A (en) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | Refrigerator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0835728A true JPH0835728A (en) | 1996-02-06 |
Family
ID=16267700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19102894A Pending JPH0835728A (en) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | Refrigerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0835728A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064252A3 (en) * | 2007-11-16 | 2009-07-02 | Intermultilock Ab | Solar heating element and solar heating unit used for cold production |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP19102894A patent/JPH0835728A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064252A3 (en) * | 2007-11-16 | 2009-07-02 | Intermultilock Ab | Solar heating element and solar heating unit used for cold production |
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