JPH09318172A - 外燃式熱ガス機関の熱交換器 - Google Patents
外燃式熱ガス機関の熱交換器Info
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- JPH09318172A JPH09318172A JP16096496A JP16096496A JPH09318172A JP H09318172 A JPH09318172 A JP H09318172A JP 16096496 A JP16096496 A JP 16096496A JP 16096496 A JP16096496 A JP 16096496A JP H09318172 A JPH09318172 A JP H09318172A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
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- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い熱交換効率を確保しながら製造の容易化
を実現した外燃式熱ガス機関の熱交換器を提供する。 【解決手段】 ガスチューブ５０の中間部５３には、イ
ンナフィン５５が圧入されている。インナフィン５５
は、アルミ合金や銅等の押出し成型品であり、６枚のフ
ィン部５６が中心から等角度で放射状に配置されたアウ
タリスク（＊）形状となっており、これによりガスチュ
ーブ５０の管路が６等分されている。また、各フィン部
５６の両側面には、それぞれ３対のサブフィン５７が突
設されている。また、中間部５３の外壁面５３ｂには、
円環状のアウタフィン５４が多数形成されている。
を実現した外燃式熱ガス機関の熱交換器を提供する。 【解決手段】 ガスチューブ５０の中間部５３には、イ
ンナフィン５５が圧入されている。インナフィン５５
は、アルミ合金や銅等の押出し成型品であり、６枚のフ
ィン部５６が中心から等角度で放射状に配置されたアウ
タリスク（＊）形状となっており、これによりガスチュ
ーブ５０の管路が６等分されている。また、各フィン部
５６の両側面には、それぞれ３対のサブフィン５７が突
設されている。また、中間部５３の外壁面５３ｂには、
円環状のアウタフィン５４が多数形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房装置や給湯
装置等の冷熱源として好適な外燃式熱ガス機関の熱交換
器に係り、詳しくは熱交換効率の向上や製造の容易化等
を図る技術に関する。
装置等の冷熱源として好適な外燃式熱ガス機関の熱交換
器に係り、詳しくは熱交換効率の向上や製造の容易化等
を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、冷暖房や給湯を行う装置として、
外燃式熱ガス機関たるヴェルミエサイクルを利用したヒ
ートポンプ（以下、ＶＭＨＰ：Vuilleumier Cycle Heat
Pumpという）が開発されている。ＶＭＨＰは、封入媒
体（作動ガス）としてのＨｅ（ヘリウム）ガスの温度分
布変化のみにより圧力変化を引起し、ダイレクトに冷暖
房・給湯を可能とするものである（例えば、特公平５−
６５７７７号公報または特開平４−１１３１７０号公報
等参照）。
外燃式熱ガス機関たるヴェルミエサイクルを利用したヒ
ートポンプ（以下、ＶＭＨＰ：Vuilleumier Cycle Heat
Pumpという）が開発されている。ＶＭＨＰは、封入媒
体（作動ガス）としてのＨｅ（ヘリウム）ガスの温度分
布変化のみにより圧力変化を引起し、ダイレクトに冷暖
房・給湯を可能とするものである（例えば、特公平５−
６５７７７号公報または特開平４−１１３１７０号公報
等参照）。
【０００３】ＶＭＨＰの作動ガス回路には中温室や低温
室に熱交換器が設けられている。熱交換器は作動ガスと
外部熱媒体との間で熱エネルギーの授受を行わせる装置
であり、例えば、中温側熱交換器内では作動ガスから外
部熱媒体に熱エネルギーが放出され、低温側熱交換器内
では作動ガスが外部熱媒体の熱エネルギーを吸収する。
従来の熱交換器は、外部熱冷媒用の配管が接続される熱
交換器本体と、熱交換器本体内に配設されたガスチュー
ブとからなっており、作動ガスと外部熱冷媒とがガスチ
ューブの管壁により隔てられている。
室に熱交換器が設けられている。熱交換器は作動ガスと
外部熱媒体との間で熱エネルギーの授受を行わせる装置
であり、例えば、中温側熱交換器内では作動ガスから外
部熱媒体に熱エネルギーが放出され、低温側熱交換器内
では作動ガスが外部熱媒体の熱エネルギーを吸収する。
従来の熱交換器は、外部熱冷媒用の配管が接続される熱
交換器本体と、熱交換器本体内に配設されたガスチュー
ブとからなっており、作動ガスと外部熱冷媒とがガスチ
ューブの管壁により隔てられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した熱ガス機関で
は、運転中に作動ガスの圧力が１０ＭＰa程度に上昇す
るため、ガスチューブには高い耐圧性が要求される。ま
た、熱交換効率を向上させるためには、作動ガスと外部
熱冷媒との間に広い伝熱面積を確保する必要がある。そ
こで従来は、ガスチューブとして厚肉小径のものを用
い、これを熱交換器本体内に数百本〜千本程度配置する
ようにしていた。しかしながら、このような構成を採っ
た場合、部品点数が非常に多くなると共に個々のガスチ
ューブを熱交換器本体の支持孔に挿通させる工程等も煩
雑になり、製造コストの上昇や製造に要する時間の増大
が避けられなかった。
は、運転中に作動ガスの圧力が１０ＭＰa程度に上昇す
るため、ガスチューブには高い耐圧性が要求される。ま
た、熱交換効率を向上させるためには、作動ガスと外部
熱冷媒との間に広い伝熱面積を確保する必要がある。そ
こで従来は、ガスチューブとして厚肉小径のものを用
い、これを熱交換器本体内に数百本〜千本程度配置する
ようにしていた。しかしながら、このような構成を採っ
た場合、部品点数が非常に多くなると共に個々のガスチ
ューブを熱交換器本体の支持孔に挿通させる工程等も煩
雑になり、製造コストの上昇や製造に要する時間の増大
が避けられなかった。
【０００５】本発明の目的は、高い熱交換効率を確保し
ながら製造の容易化を実現した外燃式熱ガス機関の熱交
換器を提供することにある。
ながら製造の容易化を実現した外燃式熱ガス機関の熱交
換器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、外燃式熱ガス機関のピストンの
外周に設けられると共に、作動ガス回路と外部熱媒体回
路との間に介装される熱交換器であって、外部熱媒体が
流通する筒状の熱交換器本体と、当該熱交換器本体内に
配設されて作動ガスの流通に供されるガスチューブと、
このガスチューブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に
略沿うように形成されたインナフィンとを備えたことを
特徴とする。
に、請求項１の発明は、外燃式熱ガス機関のピストンの
外周に設けられると共に、作動ガス回路と外部熱媒体回
路との間に介装される熱交換器であって、外部熱媒体が
流通する筒状の熱交換器本体と、当該熱交換器本体内に
配設されて作動ガスの流通に供されるガスチューブと、
このガスチューブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に
略沿うように形成されたインナフィンとを備えたことを
特徴とする。
【０００７】この発明によれば、作動ガスに対する熱エ
ネルギーの伝達が、ガスチューブの内壁面だけではな
く、インナフィンによっても行われることになり、熱交
換効率が向上する。
ネルギーの伝達が、ガスチューブの内壁面だけではな
く、インナフィンによっても行われることになり、熱交
換効率が向上する。
【０００８】また、請求項２の発明は、外燃式熱ガス機
関のピストンの外周に設けられると共に、作動ガス回路
と外部熱媒体回路との間に介装される熱交換器であっ
て、外部熱媒体が流通する筒状の熱交換器本体と、当該
熱交換器本体内に配設されて作動ガスの流通に供される
ガスチューブと、このガスチューブの内壁面に前記作動
ガスの流れ方向に略沿うように形成されたインナフィン
と、当該インナフィンの表面に形成されたサブフィンと
を備えたことを特徴とする。
関のピストンの外周に設けられると共に、作動ガス回路
と外部熱媒体回路との間に介装される熱交換器であっ
て、外部熱媒体が流通する筒状の熱交換器本体と、当該
熱交換器本体内に配設されて作動ガスの流通に供される
ガスチューブと、このガスチューブの内壁面に前記作動
ガスの流れ方向に略沿うように形成されたインナフィン
と、当該インナフィンの表面に形成されたサブフィンと
を備えたことを特徴とする。
【０００９】この発明によれば、作動ガスに対する熱エ
ネルギーの伝達がインナフィンとサブフィンとによって
行われることになり、熱交換効率が更に向上する。
ネルギーの伝達がインナフィンとサブフィンとによって
行われることになり、熱交換効率が更に向上する。
【００１０】また、請求項３の発明によれば、外燃式熱
ガス機関の作動ガス回路と外部熱媒体回路との間に介装
され、外部熱媒体が流通する熱交換器本体と、当該熱交
換器本体内に配設されて作動ガスの流通に供されるガス
チューブとを有する熱交換器において、前記ガスチュー
ブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に略沿うようにイ
ンナフィンが形成され、当該ガスチューブの外壁面に前
記外部熱媒体の流れ方向に略沿うようにアウタフィンが
形成されたことを特徴とする。
ガス機関の作動ガス回路と外部熱媒体回路との間に介装
され、外部熱媒体が流通する熱交換器本体と、当該熱交
換器本体内に配設されて作動ガスの流通に供されるガス
チューブとを有する熱交換器において、前記ガスチュー
ブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に略沿うようにイ
ンナフィンが形成され、当該ガスチューブの外壁面に前
記外部熱媒体の流れ方向に略沿うようにアウタフィンが
形成されたことを特徴とする。
【００１１】この発明によれば、作動ガスに対する熱エ
ネルギーの伝達が、インナフィンによっても行われる一
方、外部熱冷媒に対する熱エネルギーの伝達がアウタフ
ィンによっても行われることになり、熱交換効率が更に
向上する。
ネルギーの伝達が、インナフィンによっても行われる一
方、外部熱冷媒に対する熱エネルギーの伝達がアウタフ
ィンによっても行われることになり、熱交換効率が更に
向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。
基づき詳細に説明する。
【００１３】図１は空気調和機の冷温水供給回路を示し
ており、この回路には図２に断面斜視を示すヴィルミエ
サイクルの熱ガス機関１が採用されている。熱ガス機関
１は、互いに直交配置された高温側ピストン２と低温側
ピストン３とを備えており、これらがヘリウム等の作動
ガスを封入した容器に収納されている。容器内部は、高
温室１２と、中温室１３，１４と、低温室１５とに区画
されている。また、高温室１２の端部には加熱器１６を
有しており、加熱器１６は、燃焼器１１により加熱され
る。
ており、この回路には図２に断面斜視を示すヴィルミエ
サイクルの熱ガス機関１が採用されている。熱ガス機関
１は、互いに直交配置された高温側ピストン２と低温側
ピストン３とを備えており、これらがヘリウム等の作動
ガスを封入した容器に収納されている。容器内部は、高
温室１２と、中温室１３，１４と、低温室１５とに区画
されている。また、高温室１２の端部には加熱器１６を
有しており、加熱器１６は、燃焼器１１により加熱され
る。
【００１４】両ピストン２，３は、例えば高温側ピスト
ン２が上死点と下死点との中間位置へ到達するときに、
低温側ピストン３が上死点に位置するように、互いに９
０°位相をずらして動作するべく、モータ９で駆動され
るクランク１０を介して連結されている。高温側ピスト
ン２と低温側ピストン３とが動作すると、封入された作
動ガスが、高温再生器４と低温再生器７を通って各室１
２と１３，１４と１５間を移動する。そして、作動ガス
は、これら再生器４，７を通過する際に、加熱あるいは
冷却されることになり、密閉容器内が昇圧あるいは減圧
されることになる。
ン２が上死点と下死点との中間位置へ到達するときに、
低温側ピストン３が上死点に位置するように、互いに９
０°位相をずらして動作するべく、モータ９で駆動され
るクランク１０を介して連結されている。高温側ピスト
ン２と低温側ピストン３とが動作すると、封入された作
動ガスが、高温再生器４と低温再生器７を通って各室１
２と１３，１４と１５間を移動する。そして、作動ガス
は、これら再生器４，７を通過する際に、加熱あるいは
冷却されることになり、密閉容器内が昇圧あるいは減圧
されることになる。
【００１５】例えば、高温室１２の作動ガスが高温再生
器４を通って中温室１３に移動する際には、作動ガスの
熱エネルギーが高温再生器４に蓄えられ、作動ガスの圧
力は低下する。逆に、作動ガスが中温室１３から高温室
１２に環流する際には、高温再生器４に蓄えられた熱エ
ネルギーが作動ガスに放出され、作動ガスの圧力は上昇
する。また、低温室１５の作動ガスが低温再生器７を通
って中温室１３に移動する際には、作動ガスに高温再生
器４の熱エネルギーが供給され、作動ガスの圧力も上昇
する。逆に、作動ガスが中温室１３から低温室１５に環
流する際には、作動ガスの熱エネルギーが低温再生器４
に吸収され、作動ガスの圧力は低下する。
器４を通って中温室１３に移動する際には、作動ガスの
熱エネルギーが高温再生器４に蓄えられ、作動ガスの圧
力は低下する。逆に、作動ガスが中温室１３から高温室
１２に環流する際には、高温再生器４に蓄えられた熱エ
ネルギーが作動ガスに放出され、作動ガスの圧力は上昇
する。また、低温室１５の作動ガスが低温再生器７を通
って中温室１３に移動する際には、作動ガスに高温再生
器４の熱エネルギーが供給され、作動ガスの圧力も上昇
する。逆に、作動ガスが中温室１３から低温室１５に環
流する際には、作動ガスの熱エネルギーが低温再生器４
に吸収され、作動ガスの圧力は低下する。
【００１６】また、外部との熱エネルギーのやり取り
は、中温室１３，１４と接続する中温熱交換器５，６及
び低温室と接続する低温熱交換器８が行う。例えば、加
熱器１６が高温室１２の作動ガスに熱エネルギーを与え
ると、中温室１３，１４側の作動ガスが中温熱交換器
５，６を介して外部熱媒体に熱エネルギーを放出すると
共に、低温室１５側の作動ガスが低温熱交換器８を介し
て外部熱媒体から熱エネルギーを吸収する。
は、中温室１３，１４と接続する中温熱交換器５，６及
び低温室と接続する低温熱交換器８が行う。例えば、加
熱器１６が高温室１２の作動ガスに熱エネルギーを与え
ると、中温室１３，１４側の作動ガスが中温熱交換器
５，６を介して外部熱媒体に熱エネルギーを放出すると
共に、低温室１５側の作動ガスが低温熱交換器８を介し
て外部熱媒体から熱エネルギーを吸収する。
【００１７】すなわち、本実施形態の熱ガス機関１で
は、低温熱交換器８と低温室１５とは吸熱部を構成する
一方で、中温熱交換器５，６と中温室１３，１４とが放
熱部を構成し、熱ガス機関１の低温熱交換器８、および
中温熱交換器５，６を利用してなる空気調和機１００が
提供される。空気調和機１００は、熱ガス機関１と室内
機２００と室外機３００とからなっている。
は、低温熱交換器８と低温室１５とは吸熱部を構成する
一方で、中温熱交換器５，６と中温室１３，１４とが放
熱部を構成し、熱ガス機関１の低温熱交換器８、および
中温熱交換器５，６を利用してなる空気調和機１００が
提供される。空気調和機１００は、熱ガス機関１と室内
機２００と室外機３００とからなっている。
【００１８】室内機２００内には室内熱交換器２０１が
配設され、室外機３００内には室外熱交換器３００が配
設されている。２０３は室内ファン、３０３は室外ファ
ンである。低温熱交換器８と室内熱交換器２０１は、管
路２１と四方弁３６と管路２２とによりつながれ、さら
に室内熱交換器２０１と低温熱交換器８は、管路２３と
四方弁３７と管路２４とによりつながれている。また、
中温熱交換器５と室外熱交換器３０１は、管路３１と四
方弁３６と管路３２とによりつながれ、さらに室外熱交
換器３０１と中温熱交換器６は、管路３３と四方弁３７
と管路３４とによりつながれている。また、中温熱交換
器５と６は、管路３５とによりつながれている。管路を
循環する外部熱媒体としては、水（以下、液冷媒と記
す）が用いられている。
配設され、室外機３００内には室外熱交換器３００が配
設されている。２０３は室内ファン、３０３は室外ファ
ンである。低温熱交換器８と室内熱交換器２０１は、管
路２１と四方弁３６と管路２２とによりつながれ、さら
に室内熱交換器２０１と低温熱交換器８は、管路２３と
四方弁３７と管路２４とによりつながれている。また、
中温熱交換器５と室外熱交換器３０１は、管路３１と四
方弁３６と管路３２とによりつながれ、さらに室外熱交
換器３０１と中温熱交換器６は、管路３３と四方弁３７
と管路３４とによりつながれている。また、中温熱交換
器５と６は、管路３５とによりつながれている。管路を
循環する外部熱媒体としては、水（以下、液冷媒と記
す）が用いられている。
【００１９】冷房運転時には、燃焼器１１の点火により
熱ガス機関１が作動し、中温熱交換器５，６を介して作
動ガスの熱エネルギーが液冷媒に放出される一方で、低
温熱交換器８を介して液冷媒の熱エネルギーが作動ガス
に吸収される。この際、四方弁３６，３７は図１で実線
で示すように切り替えられており、低温熱交換器８で熱
エネルギーを放出した液冷媒は、管路２１、四方弁３
６、管路２２を経由して室内熱交換器２０１に流れる。
室内機２００内では、低温となった室内熱交換器２０１
に室内ファン２０３からの送風が行われ、室内に冷風が
送り出され（冷房が行われ）、室内気の熱エネルギーを
吸収した液冷媒は管路２３、四方弁３７、管路２４を経
由して低温熱交換器８に環流する。
熱ガス機関１が作動し、中温熱交換器５，６を介して作
動ガスの熱エネルギーが液冷媒に放出される一方で、低
温熱交換器８を介して液冷媒の熱エネルギーが作動ガス
に吸収される。この際、四方弁３６，３７は図１で実線
で示すように切り替えられており、低温熱交換器８で熱
エネルギーを放出した液冷媒は、管路２１、四方弁３
６、管路２２を経由して室内熱交換器２０１に流れる。
室内機２００内では、低温となった室内熱交換器２０１
に室内ファン２０３からの送風が行われ、室内に冷風が
送り出され（冷房が行われ）、室内気の熱エネルギーを
吸収した液冷媒は管路２３、四方弁３７、管路２４を経
由して低温熱交換器８に環流する。
【００２０】このとき、中温熱交換器５で熱エネルギー
を吸収した液冷媒は、管路３１、四方弁３６、管路３２
を通じて室外熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン
３０３からの送風により冷却された後、管路３３、四方
弁３７、管路３４を通じて中温熱交換器６に流れ、さら
に管路３５を通じて中温熱交換器５に環流する。
を吸収した液冷媒は、管路３１、四方弁３６、管路３２
を通じて室外熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン
３０３からの送風により冷却された後、管路３３、四方
弁３７、管路３４を通じて中温熱交換器６に流れ、さら
に管路３５を通じて中温熱交換器５に環流する。
【００２１】また、暖房運転時にも、燃焼器１１の点火
により熱ガス機関１が作動し、中温熱交換器５，６を介
して作動ガスの熱エネルギーが液冷媒に吸収される一方
で、低温熱交換器８を介して液冷媒の熱エネルギーが作
動ガスに放出されるが、この際には四方弁３６，３７が
図１で点線で示すように切り替えられる。この場合、中
温熱交換器５，６で熱エネルギーを吸収した液冷媒は、
管路３１、四方弁３６、管路２２を経由して室内熱交換
器２０１に流れる。室内機２００内では、比較的高温と
なった室内熱交換器２０１に室内ファン２０３からの送
風が行われ、室内に温風が送り出される（暖房が行われ
る）一方で、室内に熱エネルギーを放出した液冷媒は管
路２３、四方弁３７、管路３４を経由して中温熱交換器
５，６に環流する。
により熱ガス機関１が作動し、中温熱交換器５，６を介
して作動ガスの熱エネルギーが液冷媒に吸収される一方
で、低温熱交換器８を介して液冷媒の熱エネルギーが作
動ガスに放出されるが、この際には四方弁３６，３７が
図１で点線で示すように切り替えられる。この場合、中
温熱交換器５，６で熱エネルギーを吸収した液冷媒は、
管路３１、四方弁３６、管路２２を経由して室内熱交換
器２０１に流れる。室内機２００内では、比較的高温と
なった室内熱交換器２０１に室内ファン２０３からの送
風が行われ、室内に温風が送り出される（暖房が行われ
る）一方で、室内に熱エネルギーを放出した液冷媒は管
路２３、四方弁３７、管路３４を経由して中温熱交換器
５，６に環流する。
【００２２】このとき、低温熱交換器８で熱エネルギー
を放出した液冷媒は、管路２１、四方弁３６、管路３２
を通じて室外熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン
３０３からの送風により外気の熱エネルギーを吸収した
後、管路３３、四方弁３７、管路２４を経由して低温熱
交換器８に環流する。
を放出した液冷媒は、管路２１、四方弁３６、管路３２
を通じて室外熱交換器３０１に流れ、そこで室外ファン
３０３からの送風により外気の熱エネルギーを吸収した
後、管路３３、四方弁３７、管路２４を経由して低温熱
交換器８に環流する。
【００２３】熱交換器の実施形態 以下、中温熱交換器５，６および低温熱交換器８の実施
形態を説明するが、両熱交換器５，６，８はその構成が
実質的に同一であるため、具体的説明は中温熱交換器
（以下、単に熱交換器と記す）５に対してのみ行う。
形態を説明するが、両熱交換器５，６，８はその構成が
実質的に同一であるため、具体的説明は中温熱交換器
（以下、単に熱交換器と記す）５に対してのみ行う。
【００２４】図３には本発明に係る熱交換器５の第１実
施形態を斜視により示し、図４にはその縦断面を示して
ある。
施形態を斜視により示し、図４にはその縦断面を示して
ある。
【００２５】これらの図に示したように、熱交換器５
は、高温側ピストン２（あるいは、低温側ピストン３）
が往復動する筒穴４０を中央に有した円筒形状をなして
いる。熱交換器５の熱交換器本体４１は、円筒形状のア
ウタスリーブ４２およびインナスリーブ４３と、円環形
状の上下管板４４，４５とから構成されており、これら
がロウ付けにより接合されている。アウタスリーブ４２
の上下方向中央部には１８０°間隔で冷媒流入口４６と
冷媒流出口４７とが形成されており、冷媒流入口４６か
ら熱交換器本体４１内に流入した液冷媒が冷媒流出口４
７から流出する。また、上下管板４４，４５には多数個
（本実施形態では、各５２個）のチューブ支持孔４８，
４９が同位置に穿孔されており、これらチューブ支持孔
４８，４９に図５に示す比較的大径のガスチューブ５０
が支持されている。
は、高温側ピストン２（あるいは、低温側ピストン３）
が往復動する筒穴４０を中央に有した円筒形状をなして
いる。熱交換器５の熱交換器本体４１は、円筒形状のア
ウタスリーブ４２およびインナスリーブ４３と、円環形
状の上下管板４４，４５とから構成されており、これら
がロウ付けにより接合されている。アウタスリーブ４２
の上下方向中央部には１８０°間隔で冷媒流入口４６と
冷媒流出口４７とが形成されており、冷媒流入口４６か
ら熱交換器本体４１内に流入した液冷媒が冷媒流出口４
７から流出する。また、上下管板４４，４５には多数個
（本実施形態では、各５２個）のチューブ支持孔４８，
４９が同位置に穿孔されており、これらチューブ支持孔
４８，４９に図５に示す比較的大径のガスチューブ５０
が支持されている。
【００２６】ガスチューブ５０は銅製のパイプを素材と
しており、上下管板４４，４５への挿入部５１,５２を
除く中間部５３が縮径されている。また、ガスチューブ
５０の中間部５３は、その内壁面５３ａについては平滑
に仕上げられているが、外壁面５３ｂには図６（図５中
のＡ部拡大図）に示すように円環状のアウタフィン５４
が多数形成されている。尚、本実施形態の場合、これら
アウタフィン５４は中間部５３の縮径と同時に転造によ
り形成されているが、切削加工や別部品を圧入する等の
方法により形成してもよい。
しており、上下管板４４，４５への挿入部５１,５２を
除く中間部５３が縮径されている。また、ガスチューブ
５０の中間部５３は、その内壁面５３ａについては平滑
に仕上げられているが、外壁面５３ｂには図６（図５中
のＡ部拡大図）に示すように円環状のアウタフィン５４
が多数形成されている。尚、本実施形態の場合、これら
アウタフィン５４は中間部５３の縮径と同時に転造によ
り形成されているが、切削加工や別部品を圧入する等の
方法により形成してもよい。
【００２７】第１実施形態の場合、ガスチューブ５０の
中間部５３には、インナフィン５５が圧入されている。
インナフィン５５は、アルミ合金や銅等の押出し成型品
であり、図７（図５中のＢ−Ｂ拡大断面図）に示したよ
うに、６枚のフィン部５６が中心から等角度で放射状に
配置されたアウタリスク（＊）形状となっており、これ
によりガスチューブ５０の管路が６等分されている。ま
た、各フィン部５６の両側面には、それぞれ３対のサブ
フィン５７が突設されている。
中間部５３には、インナフィン５５が圧入されている。
インナフィン５５は、アルミ合金や銅等の押出し成型品
であり、図７（図５中のＢ−Ｂ拡大断面図）に示したよ
うに、６枚のフィン部５６が中心から等角度で放射状に
配置されたアウタリスク（＊）形状となっており、これ
によりガスチューブ５０の管路が６等分されている。ま
た、各フィン部５６の両側面には、それぞれ３対のサブ
フィン５７が突設されている。
【００２８】本実施形態の熱交換器５では、熱ガス機関
１の運転が開始されると、ガスチューブ５０内の作動ガ
スが、中間部５３の内壁面５３ａだけではなく、インナ
フィン５５のフィン部５６とサブフィン５７とにも接触
しながら流動する。また、熱交換器本体４１内の液冷媒
も、中間部５３の外壁面５３ｂだけではなく、アウタフ
ィン５４にも接触しながらガスチューブ５０の外周を流
動する。これにより、本実施形態の熱交換器５では、ガ
スチューブ５０の本数が少ないにも拘わらず、作動ガス
と外部熱冷媒との間に広い伝熱面積が確保され、従来装
置と同等以上の熱交換効率を実現することができた。
１の運転が開始されると、ガスチューブ５０内の作動ガ
スが、中間部５３の内壁面５３ａだけではなく、インナ
フィン５５のフィン部５６とサブフィン５７とにも接触
しながら流動する。また、熱交換器本体４１内の液冷媒
も、中間部５３の外壁面５３ｂだけではなく、アウタフ
ィン５４にも接触しながらガスチューブ５０の外周を流
動する。これにより、本実施形態の熱交換器５では、ガ
スチューブ５０の本数が少ないにも拘わらず、作動ガス
と外部熱冷媒との間に広い伝熱面積が確保され、従来装
置と同等以上の熱交換効率を実現することができた。
【００２９】図８〜図１０には、本発明の第２〜第４実
施形態に係るガスチューブの横断面を示してある。第
２，第３実施形態は、第１実施形態と同様に、ガスチュ
ーブ５０にインナフィン５５を圧入したものである。第
２実施形態におけるインナフィン５５は、比較的薄肉の
銅パイプを素材としたもので、プレス加工等によってク
ローバ形状に成形されている。また、第３実施形態にお
けるインナフィン５５は、第１実施形態と同様にアルミ
合金や銅等の押出し成型品であり、ガスチューブ５０の
管路を４等分する十字形状となっている。一方、第４実
施形態におけるインナフィン５５は、ガスチューブ５０
の内壁面５３ａに直接加工されたもので、いわゆる内部
溝付管の内周面に形成された螺旋状の溝と同様のもので
ある。尚、第２〜第４実施形態においても、ガスチュー
ブ５０の中間部５３の外壁面５３ｂには円環状のアウタ
フィン５４が多数形成されている。
施形態に係るガスチューブの横断面を示してある。第
２，第３実施形態は、第１実施形態と同様に、ガスチュ
ーブ５０にインナフィン５５を圧入したものである。第
２実施形態におけるインナフィン５５は、比較的薄肉の
銅パイプを素材としたもので、プレス加工等によってク
ローバ形状に成形されている。また、第３実施形態にお
けるインナフィン５５は、第１実施形態と同様にアルミ
合金や銅等の押出し成型品であり、ガスチューブ５０の
管路を４等分する十字形状となっている。一方、第４実
施形態におけるインナフィン５５は、ガスチューブ５０
の内壁面５３ａに直接加工されたもので、いわゆる内部
溝付管の内周面に形成された螺旋状の溝と同様のもので
ある。尚、第２〜第４実施形態においても、ガスチュー
ブ５０の中間部５３の外壁面５３ｂには円環状のアウタ
フィン５４が多数形成されている。
【００３０】第２〜第４実施形態も、その作用は第１実
施形態と略同様である。すなわち、インナフィン５５と
アウタフィン５４とにより作動ガスと外部熱冷媒との間
に広い伝熱面積が確保され、ガスチューブ５０の本数が
少ないにも拘わらず、従来装置と同等以上の熱交換効率
を実現することができた。
施形態と略同様である。すなわち、インナフィン５５と
アウタフィン５４とにより作動ガスと外部熱冷媒との間
に広い伝熱面積が確保され、ガスチューブ５０の本数が
少ないにも拘わらず、従来装置と同等以上の熱交換効率
を実現することができた。
【００３１】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、第１〜第３実施形態ではガスチューブにインナ
フィンを圧入するようにしたが、ロウ付けや拡散接合等
により一体化させるようにしてもよい。また、インナフ
ィンの断面形状や全体形状（例えば、スパイラル形状に
する）の他、ガスチューブの本数や外径等についても、
製造の容易さや要求される熱交換効率に応じて適宜変更
可能である。また、ガスチューブの素材として、ステン
レス鋼やアルミ合金等を用いてもよいし、インナフィン
やアウタフィンの素材として、銅やステンレス鋼等を用
いるようにしてもよい。更に、本発明の熱交換器は、ス
ターリングエンジン等、ヴェルミエサイクル以外の外燃
式熱ガス機関にも適用可能である。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、第１〜第３実施形態ではガスチューブにインナ
フィンを圧入するようにしたが、ロウ付けや拡散接合等
により一体化させるようにしてもよい。また、インナフ
ィンの断面形状や全体形状（例えば、スパイラル形状に
する）の他、ガスチューブの本数や外径等についても、
製造の容易さや要求される熱交換効率に応じて適宜変更
可能である。また、ガスチューブの素材として、ステン
レス鋼やアルミ合金等を用いてもよいし、インナフィン
やアウタフィンの素材として、銅やステンレス鋼等を用
いるようにしてもよい。更に、本発明の熱交換器は、ス
ターリングエンジン等、ヴェルミエサイクル以外の外燃
式熱ガス機関にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の熱交換器に
よれば、筒状の熱交換器本体内に配置されるガスチュー
ブの内壁面に作動ガスの流れ方向に略沿うようにインナ
フィンを形成するようにしたため、高い熱交換効率を確
保しながらガスチューブの本数を削減することができ、
製造の容易化や製造コストの低減等を実現できる。
よれば、筒状の熱交換器本体内に配置されるガスチュー
ブの内壁面に作動ガスの流れ方向に略沿うようにインナ
フィンを形成するようにしたため、高い熱交換効率を確
保しながらガスチューブの本数を削減することができ、
製造の容易化や製造コストの低減等を実現できる。
【図１】ヒートポンプ式空気調和機の構成を示す回路図
である。
である。
【図２】熱ガス機関の構造を示す断面斜視図である。
【図３】熱交換器の実施形態を示す斜視図である。
【図４】熱交換器の実施形態を示す縦面図である。
【図５】第１実施形態に係るガスチューブの半裁断面図
である。
である。
【図６】図５中のＡ部拡大図である。
【図７】図５中のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】第２実施形態に係るガスチューブの横断面図で
ある。
ある。
【図９】第３実施形態に係るガスチューブの横断面図で
ある。
ある。
【図１０】第２実施形態に係るガスチューブの横断面図
である。
である。
１ 熱ガス機関 ５，６ 中温熱交換器 ８ 低温熱交換器 ４０ 筒穴 ４１ 熱交換器本体 ４２ アウタスリーブ ４３ インナスリーブ ４４，４５ 管板 ５０ ガスチューブ ５３ 中間部 ５３ａ 内壁面 ５３ｂ 外壁面 ５４ アウタフィン ５５ インナフィン ５６ フィン部 ５７ サブフィン
Claims (3)
- 【請求項１】 外燃式熱ガス機関のピストンの外周に設
けられると共に、作動ガス回路と外部熱媒体回路との間
に介装される熱交換器であって、外部熱媒体が流通する
筒状の熱交換器本体と、当該熱交換器本体内に配設され
て作動ガスの流通に供されるガスチューブと、このガス
チューブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に略沿うよ
うに形成されたインナフィンとを備えたことを特徴とす
る外燃式熱ガス機関の熱交換器。 - 【請求項２】 外燃式熱ガス機関のピストンの外周に設
けられると共に、作動ガス回路と外部熱媒体回路との間
に介装される熱交換器であって、外部熱媒体が流通する
筒状の熱交換器本体と、当該熱交換器本体内に配設され
て作動ガスの流通に供されるガスチューブと、このガス
チューブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に略沿うよ
うに形成されたインナフィンと、当該インナフィンの表
面に形成されたサブフィンとを備えたことを特徴とする
外燃式熱ガス機関の熱交換器。 - 【請求項３】 外燃式熱ガス機関のピストンの外周に設
けられると共に、作動ガス回路と外部熱媒体回路との間
に介装される熱交換器であって、外部熱媒体が流通する
筒状の熱交換器本体と、当該熱交換器本体内に配設され
て作動ガスの流通に供されるガスチューブと、このガス
チューブの内壁面に前記作動ガスの流れ方向に略沿うよ
うに形成されたインナフィンと、当該ガスチューブの外
壁面に前記外部熱媒体の流れ方向に略沿うように形成さ
れたアウタフィンとを備えたことを特徴とする外燃式熱
ガス機関の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16096496A JPH09318172A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 外燃式熱ガス機関の熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16096496A JPH09318172A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 外燃式熱ガス機関の熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318172A true JPH09318172A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15725991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16096496A Pending JPH09318172A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 外燃式熱ガス機関の熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318172A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004279021A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-10-07 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd | 樹脂材製フィン部材を内装した伝熱管 |
| EP1617139A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-18 | UNICAL AG S.p.A. | Pipe in a fire tube boiler |
| WO2010099920A3 (de) * | 2009-03-02 | 2011-07-14 | Sms Siemag Ag | Energierückgewinnung in warmbandstrassen durch umwandlung der kühlwärme der stranggiessanlage sowie der restwärme von brammen und coils in elektrische energie oder sonstige nutzung der aufgefangenen prozesswärme |
| CN102778160A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-14 | 王宝根 | 耐高压空调换热管 |
| AU2015100762B4 (en) * | 2012-09-14 | 2015-08-13 | Revent International Ab | Hot air oven |
| CN107166840A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-15 | 安徽科瑞克保温材料有限公司 | 一种可拼装移动冷库 |
| CN111189341A (zh) * | 2017-08-03 | 2020-05-22 | 山东大学 | 一种稳流装置翅片高度的设计方法 |
| KR20240176168A (ko) * | 2023-06-15 | 2024-12-24 | 주식회사 다스코 | 열교환기의 인너핀구조 |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP16096496A patent/JPH09318172A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8544526B2 (en) | 2000-04-28 | 2013-10-01 | Sms Siemag Ag | Energy recovery in a steel mill |
| JP2004279021A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-10-07 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd | 樹脂材製フィン部材を内装した伝熱管 |
| EP1617139A1 (en) * | 2004-07-13 | 2006-01-18 | UNICAL AG S.p.A. | Pipe in a fire tube boiler |
| WO2010099920A3 (de) * | 2009-03-02 | 2011-07-14 | Sms Siemag Ag | Energierückgewinnung in warmbandstrassen durch umwandlung der kühlwärme der stranggiessanlage sowie der restwärme von brammen und coils in elektrische energie oder sonstige nutzung der aufgefangenen prozesswärme |
| CN102778160A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-14 | 王宝根 | 耐高压空调换热管 |
| AU2015100762B4 (en) * | 2012-09-14 | 2015-08-13 | Revent International Ab | Hot air oven |
| CN107166840A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-15 | 安徽科瑞克保温材料有限公司 | 一种可拼装移动冷库 |
| CN107166840B (zh) * | 2017-07-07 | 2021-04-06 | 安徽科瑞克保温材料有限公司 | 一种可拼装移动冷库 |
| CN111189341A (zh) * | 2017-08-03 | 2020-05-22 | 山东大学 | 一种稳流装置翅片高度的设计方法 |
| KR20240176168A (ko) * | 2023-06-15 | 2024-12-24 | 주식회사 다스코 | 열교환기의 인너핀구조 |
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