JPH0886524A - ヴィルミエルガス機関 - Google Patents
ヴィルミエルガス機関Info
- Publication number
- JPH0886524A JPH0886524A JP24676694A JP24676694A JPH0886524A JP H0886524 A JPH0886524 A JP H0886524A JP 24676694 A JP24676694 A JP 24676694A JP 24676694 A JP24676694 A JP 24676694A JP H0886524 A JPH0886524 A JP H0886524A
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- JP
- Japan
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- heat exchanger
- temperature side
- temperature
- low
- part heat
- Prior art date
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- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、高温
側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側再生
器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温ディス
プレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィルミエル
ガス機関において、前記各熱交換器のフィンの効率を高
めて熱交換量を大きくし、冷房、暖房の能力を向上させ
るとともに、実用上最適な熱交換器を得る。 【構成】 前記各熱交換器は台形断面の多数のフィン３
８ｂを設けるようにした。
側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側再生
器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温ディス
プレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィルミエル
ガス機関において、前記各熱交換器のフィンの効率を高
めて熱交換量を大きくし、冷房、暖房の能力を向上させ
るとともに、実用上最適な熱交換器を得る。 【構成】 前記各熱交換器は台形断面の多数のフィン３
８ｂを設けるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷暖房の空気調和に使用
されるヴィルミエルガス機関（Ｖｕｉｌｌ−ｅｒｍｉｅ
ｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）の改良に関する。
されるヴィルミエルガス機関（Ｖｕｉｌｌ−ｅｒｍｉｅ
ｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のヴィルミエルガス機関（以下ＶＭ
機関と略称する）の要部断面図を図４に示し、その構
造、作動について説明する。高温ディスプレーサ９は直
径ａのロッド１９と直径ｂのロッド２０とが直列になっ
た段違いロッドを有し、ロッド２０の端部は加振器（図
示せず）により強制的に図で上、下に駆動される。一
方、円筒形のスリーブ１５ａ、１５ｂの外側には図で上
から順に高温側高温部熱交換器４３、高温側再生器１、
高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器１２、
低温側再生器２及び低温側低温部熱交換器８が配設さ
れ、中温部熱交換器の高温側７と低温側１２とはリング
形部２１を介して一体となっている。更に、高温側再生
器１、高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器
１２の外側にはそれぞれ高温側円筒形シェル４、中温側
円筒形シェル６ａ、６ｂが配設され、又、低温側再生器
２及び低温側低温部熱交換器８の外側には低温側円筒形
シェル５が配設されて外部と隔離される。高温側円筒形
シェル４の頭部には電気ヒータ３が設けられ、暖房用と
して高温側中温部熱交換器７及び低温側中温部熱交換器
１２から熱を取り出し、冷房用として低温側低温部熱交
換器８から冷熱を与えられる。搬送用媒体としては水が
それぞれの熱交換器の外側に配置される。ここで電気ヒ
ータ３により加熱された高温側作動空間１６及び中温側
作動空間１７内のヘリウム等の作動ガスによって、高温
側中温部熱交換器７を介して外側の水を加熱し、一方、
低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７内の作動ガ
スは低温側中温部熱交換器１２を介して外側の水を加熱
するとともに、低温側低温部熱交換器８を介して外側の
水から熱を奪う。このとき、前記高温ディスプレーサ９
の上下運動は作動ガスを高温側作動空間１６と中温側作
動空間１７との間を、高温側高温部熱交換器４３、高温
側再生器１及び高温側中温部熱交換器７を通って交番さ
せる。また、前記低温ディスプレーサの上下運動は作動
ガスを低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７の間
を、低温側低温部熱交換器８、低温側再生器２及び低温
側中温部熱交換器１２を通って交番させる。その際高温
の作動ガスと低温の作動ガスの割合が変化することによ
り圧力変動を生ずるが、ロツド１９、２０の直径ａ、ｂ
の違いにより低温ディスプレーサ１０に加振力を生じ、
高温ディスプレーサ９とはある一定の位相差を保つよう
に低温ディスプレーサ１０が作動する。このとき、各再
生器１、２の蓄熱作用により各作動空間は温度が一定に
保たれる。機関としての出力は各熱交換器７、８、１２
の熱の放出、吸収を暖房、冷房として利用するわけであ
る。
機関と略称する）の要部断面図を図４に示し、その構
造、作動について説明する。高温ディスプレーサ９は直
径ａのロッド１９と直径ｂのロッド２０とが直列になっ
た段違いロッドを有し、ロッド２０の端部は加振器（図
示せず）により強制的に図で上、下に駆動される。一
方、円筒形のスリーブ１５ａ、１５ｂの外側には図で上
から順に高温側高温部熱交換器４３、高温側再生器１、
高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器１２、
低温側再生器２及び低温側低温部熱交換器８が配設さ
れ、中温部熱交換器の高温側７と低温側１２とはリング
形部２１を介して一体となっている。更に、高温側再生
器１、高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器
１２の外側にはそれぞれ高温側円筒形シェル４、中温側
円筒形シェル６ａ、６ｂが配設され、又、低温側再生器
２及び低温側低温部熱交換器８の外側には低温側円筒形
シェル５が配設されて外部と隔離される。高温側円筒形
シェル４の頭部には電気ヒータ３が設けられ、暖房用と
して高温側中温部熱交換器７及び低温側中温部熱交換器
１２から熱を取り出し、冷房用として低温側低温部熱交
換器８から冷熱を与えられる。搬送用媒体としては水が
それぞれの熱交換器の外側に配置される。ここで電気ヒ
ータ３により加熱された高温側作動空間１６及び中温側
作動空間１７内のヘリウム等の作動ガスによって、高温
側中温部熱交換器７を介して外側の水を加熱し、一方、
低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７内の作動ガ
スは低温側中温部熱交換器１２を介して外側の水を加熱
するとともに、低温側低温部熱交換器８を介して外側の
水から熱を奪う。このとき、前記高温ディスプレーサ９
の上下運動は作動ガスを高温側作動空間１６と中温側作
動空間１７との間を、高温側高温部熱交換器４３、高温
側再生器１及び高温側中温部熱交換器７を通って交番さ
せる。また、前記低温ディスプレーサの上下運動は作動
ガスを低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７の間
を、低温側低温部熱交換器８、低温側再生器２及び低温
側中温部熱交換器１２を通って交番させる。その際高温
の作動ガスと低温の作動ガスの割合が変化することによ
り圧力変動を生ずるが、ロツド１９、２０の直径ａ、ｂ
の違いにより低温ディスプレーサ１０に加振力を生じ、
高温ディスプレーサ９とはある一定の位相差を保つよう
に低温ディスプレーサ１０が作動する。このとき、各再
生器１、２の蓄熱作用により各作動空間は温度が一定に
保たれる。機関としての出力は各熱交換器７、８、１２
の熱の放出、吸収を暖房、冷房として利用するわけであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４に示す低温側低温
部熱交換器８の断面立面図、平面図をそれぞれ図５、図
６に示し、図６のＡ部拡大部を図７に示す。一般に熱交
換量Ｑは次式で与えられる。 Ｑ＝ｑＡΔｔｍ ここに、ｑは熱通過率、Ａは伝達面積、Δｔｍは作動ガ
ス媒体とフィンとの温度差である。このＡを大きくする
ために、従来は図７に示すような細長い矩形の溝８ａに
より細長い矩形断面のフィン８ｂが形成され、作動ガス
は溝８ａを流れるが、この矩形断面のフィン８ｂは先端
と根元で温度差があり、前記のΔｔｍを大きくすること
は出来ないという問題がある。高温側中温部熱交換器７
及び低温側中温部熱交換器１２も構造が同様で、上記と
全く同じことが言える。
部熱交換器８の断面立面図、平面図をそれぞれ図５、図
６に示し、図６のＡ部拡大部を図７に示す。一般に熱交
換量Ｑは次式で与えられる。 Ｑ＝ｑＡΔｔｍ ここに、ｑは熱通過率、Ａは伝達面積、Δｔｍは作動ガ
ス媒体とフィンとの温度差である。このＡを大きくする
ために、従来は図７に示すような細長い矩形の溝８ａに
より細長い矩形断面のフィン８ｂが形成され、作動ガス
は溝８ａを流れるが、この矩形断面のフィン８ｂは先端
と根元で温度差があり、前記のΔｔｍを大きくすること
は出来ないという問題がある。高温側中温部熱交換器７
及び低温側中温部熱交換器１２も構造が同様で、上記と
全く同じことが言える。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するために、高温側高温部熱交換器、高温側再生
器、高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低
温側再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高
温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィ
ルミエルガス機関において、第１の発明として、前記高
温側中温部熱交換器は台形断面の多数のフィンを有する
ヴィルミエルガス機関を提供し、第２の発明として、前
記低温側中温部熱交換器は台形断面の多数のフィンを有
するヴィルミエルガス機関を提供し、第３の発明とし
て、前記低温側低温部熱交換器は台形断面の多数のフィ
ンを有するヴィルミエルガス機関を提供しようとするも
のである。
解決するために、高温側高温部熱交換器、高温側再生
器、高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低
温側再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高
温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィ
ルミエルガス機関において、第１の発明として、前記高
温側中温部熱交換器は台形断面の多数のフィンを有する
ヴィルミエルガス機関を提供し、第２の発明として、前
記低温側中温部熱交換器は台形断面の多数のフィンを有
するヴィルミエルガス機関を提供し、第３の発明とし
て、前記低温側低温部熱交換器は台形断面の多数のフィ
ンを有するヴィルミエルガス機関を提供しようとするも
のである。
【０００５】
【作用】フィンの断面形状が三角形であると、フィンの
先端も含めたフィン全表面の温度が殆どフィンの根元の
温度に近づきほゞ一様な温度になるので、Δｔｍが大き
くなり、従って熱交換量Ｑが大きくなる（表面温度にム
ラがなく一定である程Δｔｍは大きい）。しかし、熱交
換器を機関内部に円筒状に配置するのに、フィンの断面
形状が三角形であると、頂部のエッジによって真円が出
にくくなり、強度も弱くなる。そこで、フィンの断面形
状を台形にすると、三角形フィンの利点を生かしながら
真円を出し易く、かつ、強度も保たれ、実用上最適なフ
ィンとなる。
先端も含めたフィン全表面の温度が殆どフィンの根元の
温度に近づきほゞ一様な温度になるので、Δｔｍが大き
くなり、従って熱交換量Ｑが大きくなる（表面温度にム
ラがなく一定である程Δｔｍは大きい）。しかし、熱交
換器を機関内部に円筒状に配置するのに、フィンの断面
形状が三角形であると、頂部のエッジによって真円が出
にくくなり、強度も弱くなる。そこで、フィンの断面形
状を台形にすると、三角形フィンの利点を生かしながら
真円を出し易く、かつ、強度も保たれ、実用上最適なフ
ィンとなる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明によるＶＭ機関の実施例につい
て図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明によ
るＶＭ機関の要部断面図、図２は図１に示す低温側低温
部熱交換器３８の平面図、図３は図２のＢ部拡大図であ
る。図１乃至図３において図４と同じ部品には同じ符号
を付し、異なる点のみを説明する。図２及び図３に示さ
れるように、円筒形の低温側低温部熱交換器３８がスリ
ーブ１５ｂに接する内周に沿って細長い溝３８ａを等間
隔に切ると細長い台形のフィン３８ｂが形成される。作
動ガスは溝３８ａを紙面に直角方向に流れてフィン３８
ｂから熱を奪うが、フィン３８ｂが台形であると、フィ
ンの全表面の温度が根元３８′ｂの温度にほゞ近づいて
一様になり、溝３８ａを流れる作動ガスとの温度差Δｔ
ｍが大きくなって、熱交換量Ｑが大きくなる。また、ス
リーブ１５ｂに沿って真円が出し易く、かつ、強度も十
分に保つことができる。高温側中温部熱交換器３７及び
低温側中温部熱交換器４２も全く同様な構造、作用を有
するものとすることができる。
て図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明によ
るＶＭ機関の要部断面図、図２は図１に示す低温側低温
部熱交換器３８の平面図、図３は図２のＢ部拡大図であ
る。図１乃至図３において図４と同じ部品には同じ符号
を付し、異なる点のみを説明する。図２及び図３に示さ
れるように、円筒形の低温側低温部熱交換器３８がスリ
ーブ１５ｂに接する内周に沿って細長い溝３８ａを等間
隔に切ると細長い台形のフィン３８ｂが形成される。作
動ガスは溝３８ａを紙面に直角方向に流れてフィン３８
ｂから熱を奪うが、フィン３８ｂが台形であると、フィ
ンの全表面の温度が根元３８′ｂの温度にほゞ近づいて
一様になり、溝３８ａを流れる作動ガスとの温度差Δｔ
ｍが大きくなって、熱交換量Ｑが大きくなる。また、ス
リーブ１５ｂに沿って真円が出し易く、かつ、強度も十
分に保つことができる。高温側中温部熱交換器３７及び
低温側中温部熱交換器４２も全く同様な構造、作用を有
するものとすることができる。
【０００７】
【発明の効果】本発明によるヴィルミエルガス機関は、
上述のように構成されているので、フィンの断面形状を
台形にすることにより、フィン効率が上昇して伝熱性能
が向上し、冷房、暖房能力を大きくすることが可能にな
るばかりでなく、加工性、組み付け性の良好な熱交換器
とすることができる。
上述のように構成されているので、フィンの断面形状を
台形にすることにより、フィン効率が上昇して伝熱性能
が向上し、冷房、暖房能力を大きくすることが可能にな
るばかりでなく、加工性、組み付け性の良好な熱交換器
とすることができる。
【図１】本発明によるＶＭ機関の一実施例の要部断面図
である。
である。
【図２】図１に示す低温側低温部熱交換器の平面図であ
る。
る。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】従来のＶＭ機関の要部断面図である。
【図５】図４に示す低温側低温部熱交換器の断面立面図
である。
である。
【図６】図４に示す低温側低温部熱交換器の平面図であ
る。
る。
【図７】図６のＡ部拡大図である。
１：高温側再生器 ２：低温側再生器 ４：高温側円筒形シェル ５：低温側円筒形シェル ６ａ、６ｂ：中温側円筒形シェル ９：高温ディスプレーサ １０：低温ディスプレーサ １５ａ、１５ｂ：スリーブ ３７：高温側中温部熱交換器 ３８：低温側低温部熱交換器 ３８ａ：溝 ３８ｂ：フィン ４２：低温側中温部熱交換器 ４３：高温側高温部熱交換器
Claims (3)
- 【請求項１】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、
高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側
再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温デ
ィスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィルミ
エルガス機関において、前記高温側中温部熱交換器は台
形断面の多数のフィンを有することを特徴とするヴィル
ミエルガス機関。 - 【請求項２】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、
高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側
再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温デ
ィスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィルミ
エルガス機関において、前記低温側中温部熱交換器は台
形断面の多数のフィンを有することを特徴とするヴィル
ミエルガス機関。 - 【請求項３】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、
高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側
再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温デ
ィスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴィルミ
エルガス機関において、前記低温側低温部熱交換器は台
形断面の多数のフィンを有することを特徴とするヴィル
ミエルガス機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24676694A JPH0886524A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ヴィルミエルガス機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24676694A JPH0886524A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ヴィルミエルガス機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886524A true JPH0886524A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=17153354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24676694A Pending JPH0886524A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ヴィルミエルガス機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886524A (ja) |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP24676694A patent/JPH0886524A/ja active Pending
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