JPH0835728A - 冷凍装置 - Google Patents
冷凍装置Info
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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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- heat
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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
-
- 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
- F02G2250/00—Special cycles or special engines
- F02G2250/18—Vuilleumier cycles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 本発明の冷凍装置１によれば、その中央に、
各ディスプレーサ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを同
時に変位するカムを備え、各シリンダをカム８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。また、ひとつのシリンダには異なる
温度の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。
きるビルマイヤサイクル型の冷凍装置を提供する。 【構成】 本発明の冷凍装置１によれば、その中央に、
各ディスプレーサ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを同
時に変位するカムを備え、各シリンダをカム８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。また、ひとつのシリンダには異なる
温度の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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
図面の図１乃至図７を参照して説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２２】次に、上述の各構成部分について説明す
る。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
５と同じ構成である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
れた案内部１２によりその摺動が案内されている。
【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。
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。
【００３６】次に、本実施例の作用について説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００４８】本装置では、上述の（１）〜（４）の工程
が繰り返される。
が繰り返される。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図面の簡単な説明】
【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。
図である。
【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。
ある。
【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。
す構成図である。
【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。
す構成図である。
【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。
す図である。
【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。
及び圧力の関係を示すグラフ図である。
【図７】他の実施例によるカムを示す側面図である。
【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。
概略的に示す構成図である。
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
Claims (3)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 前記各シリンダには、それぞれ高温空
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。 - 【請求項３】 前記各熱伝導体は、コイルスプリングに
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19102894A JPH0835728A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19102894A JPH0835728A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0835728A true JPH0835728A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16267700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19102894A Pending JPH0835728A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0835728A (ja) |
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/ja 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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