JPS5851280A - 間欠作動装置 - 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、熱の移動に伴って動力を取出せるようにした
間欠作動装置に関する。

従来、熱の移動に用いる手段としては第１図に示すよう
なヒートパイプが開発されており、密閉された容器１の
内面にウィック２が設けられるとともに、容器１内に作
動液３が充填されている。

容器１０両端に温度差が生じると、その高温端部１ａ内
への熱の流入に伴って作動液３が蒸気４となり、この蒸
気４が低温端部１ｂへ向かって移動することにより、熱
の移動が行なわれる。そして、低温端部１ｂで器外への
熱の流出が行なわれ、これに伴い蒸気４が凝縮して生じ
た液５は、ウィック２の毛細管現象により高温端部１ａ
の方へ戻るようになっている。

このような従来の熱移動手段では、容器１の両端１　ａ
、　、　１　ｂの温度差に応じて連続的な熱の移動が行
なわれるだけで、これから直接動力を取出すことはでき
ない。

本発明は、省エネルギーの観点から、ヒートパイプと同
様に熱を移動させながら、しかも温度差を利用して動力
を取出せるようにした間欠作動装置を提供することを目
的とする。

このため本発明の間欠作動装置は、室内の熱媒の持つ熱
を室外へ放出可能で容積可変の上部室と、この上部室の
下方に位置し室内の熱媒に室外の熱を取入可能で容積可
変の下部室と、上記の上部室と下部室とを連絡する熱媒
流路の開閉のための弁とをそなえ、上記上部室の容積が
減少したとき又は上記下部室の容積が増大したときに上
記弁を開くとともに、上記上部室の容積が増大したとき
又は上記下部室の容積が減少したときに上記弁を閉じる
弁制御機構と、上記上部室の容積の増減又は上記下部室
の容積の増減に応じて変位する動力取出し手段とが設け
られたことを特徴としている。

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第２〜５図は本発明の第１実施例を示すもので、第２図
は本発明による間欠作動装置の縦断面図、第３図は上記
装置におけるフレオン−１１の特性を示すグラフ、第４
図および第５図はいずれも上記装置の使用状態を示す縦
断面図である。

第２図に示すように、密閉されて上下に伸縮する容器６
の内部が、仕切板７で下部室１６と上部室１７とに分割
されており、仕切板７には下部室１６と上部室１７とを
連絡する熱媒流路としての穴１２が形成されている。

この穴１２は、その下側に設けられた弁】０で開閉され
るようになっており、弁１０の下面と仕切板７に取付け
られたバネ受８との間にバネ９が装填されて、弁１０は
穴１２を閉じうるようにバネ９で付勢されている。

捷た上部室１７の頂壁１３から穴１２へ向けて、ピン１
１が垂下されている。

容器６内には蒸発および凝縮を行なう熱媒工４が封入さ
れており、この熱媒としては例えばフレオン−１１が用
いられる。

容器６の下部室１６は受熱部となり、上部室１７Ｉ″ｉ
放熱部となるが、容器６の下端と上端との温度差が無い
ときは、弁１０が穴１２を閉じていて、下部室１６の内
部と上部室１７の内部とは分離されている。

熱媒１４として、第３図に示す特性を持ったフレオン−
１１が、ａ点の温度２５°Ｃ１圧力１１〜の飽和状態で
封入されているとき、下部室１６が３＆０Ｃ１上部室１
７が２０℃となって１０度の温度差を生じると、下部室
１６のフレオン液が矢印２１で示すごとく蒸発して、そ
の圧力は１３へ（第３図の０点）となるので、容器６は
下部室１６において伸長し、逆に上部室１７におけるフ
レオンの蒸気は矢印２２で示すごとく収縮して、その圧
力は０９￥ｌ（第３図のｂ点）になるので、容器６は上
部室１７において収縮する。

このとき、第４図に示すように上部室１７が一定長さだ
け縮むと、ピン１１が弁１０にあたってこれを押し下げ
、穴１２を開くので、下部室１６のフレオン蒸気が矢印
２３で示すように上部室１７へ移動し、同時に上部室１
７に溜まったフレオン液は重力で矢印２４のごとく下部
室１６へ落下して、フレオンの蒸気と液とが入れ代わる
ようになり、これに伴いピン１１が元の状態に戻って弁
１０が穴１２を閉じ、再び最初の動作が繰り返されるよ
うになる。

すなわち、下部室の受熱（、Ｈ）側の温度と、上部室の
放熱（Ｃ）側の温度との差により、一定のサイクルで高
温側から低温側への間欠的な熱移動が生じ、同時に容器
６の下部室１６および上部室１７において伸縮運動が生
じるのである。

上述の作用により、第４図に示すごとく、仕切板７の位
置でレバー２５が側方へ突設されていると、高温壁１８
から低温壁１９への熱移動に伴ってレバー２５は上下動
を繰り返すようになり、このレバー２５の往復運動を制
御機器の作動や他の動力源として用いることができる。

また第５図に示すように、容器６の仕切板７の付近の外
周を固定すれば、低温側の上部室１７の伸縮あるいはこ
れに伴う頂壁１３の上下動と、熱の移動とを利用するこ
とができる。

第６図は本発明の第２実施例としてポンプに組込捷れた
間欠作動装置を示す縦断面図であり、第７図および第８
図はいずれも上記ポンプの変形例を示す縦断面図である
。

第６図中、第２図と同じ符号は同様の部分を示すもので
、この第２実施例では容器６における仕切板７の付近の
外周に、ポンプ壁２６の底部を形成する伸縮膜２７が取
付けられており、容器６の頂壁１３はポンプ壁２６０天
板２８に固定されている。

種だポンプ壁２６の下端に伸縮膜２７の縁部を介して均
圧穴２９付きストッパ３０が取付けられ、このストッパ
３０の下端開口の縁部で下部室１６の下端壁の周縁部が
支持されている。

なお下部室１６の下端壁外面には受熱用フィン３１が設
けられている。

ポンプ壁２６内には吸入管３２および吐出管３３が接続
連通し、それぞれ吸入弁３２ａおよ１１ び吐出弁３３ａをそなえている。

上述の構成により、下部室１６内へ熱（Ｈ）の流入が行
なわれると、前述の第１実施例の場合と同様に、熱媒の
作用で上部室１７の壁部を介しポンプ壁２６内の流体へ
放熱（Ｃ）が行なわれ、これと同時に伸縮膜２７が上下
に往復動して、吸入弁３２ａおよび吐出弁３３ａが交互
に開閉することにより、ポンプ作用が行なわれるのであ
る。

なお、第７図に示すよ５に下部室１６の周囲にポンプ壁
２６を設け、上部室１７の壁部を介して行なわれる放熱
（Ｃ）を、周囲の空気中へ行なうようにしてもよい。

捷だ第８図に示すように、下部室１６および上部室１７
のそれぞれの周囲に、ポンプ壁２６を設けるようにして
もよい。

第９〜１２図は本発明の第３実施例を示すもので、第９
図は本発明による間欠作動装置を圧縮機に組込んだ場合
の縦断面図、第１０図および第１１図はいずれも上記装
置の作用を示す説明図、第１２図は上記装置に封入され
たフレオン−１２の特性を示すグラフである。

第９図に示すよ５に、両端の密閉された円筒４１の内部
に、仕切板４３が配置され、この仕切板４３には第１吸
入弁４８、第２吸入弁４９、吐出弁５０、弁バネ４７、
吸入管５３、吐出管５４が設けられている。

フリー、ピストン４２は上下に動くようになっていて、
シールリング４４で円筒４１と仕切板４３との間をシー
ルされ、蒸発室６０、凝縮室６１、圧縮室５９および吸
入室５８を構成する。

フリーピストン４２に上部室６１と下部室６゜とを連絡
する連通穴６２がおいており、この六６２を下方から閉
じるように弁５２が配設されている。

上部室６１の上端に均圧ピン５１が取付けられて、フリ
ーピストン４２が上端まで動いたとき、弁５２を押すよ
うになっており、下部室６゜の下端には作動ピン４５が
取付けられて、フリーピアトン４２が下端まで動いたと
き、弁５２を押し上げて連通穴６２を閉じるようになっ
ている。

また上部室６１に作動バネ４６が設けられ、フリーピア
トン４２を下に押し下げている。

さらに、冷却フィン６３、加熱体５６が設けられ、符号
５７け熱媒の液、６４は流体、６５は弁受け、６６は熱
媒の蒸気、５５ａ、５５ｂ。

５５Ｃ，５５ｄは流体通路穴を示している。

熱媒として第１２図の性質を有するフンオン−１２を入
れ、第１１図のフリーピストン４２が下端にあるとき、
重力の影響で上部室６１にはフレオンの蒸気６６、下部
室６ｏにはフレオンの液５７が満たされており、作動ピ
ン４５が弁５２を押し上げ連通穴６２を閉じて、両室６
０゜６１間は各々独立した状態になる。

この状態から加熱体５６で下部室６ｏを第１２図の３点
８０℃に加熱し、冷却フィン６３より上部室６１を０点
の４０℃に冷却すると、圧力は３点でＰ、　＝　２３％
　、　ｃ点でＰ２＝１０￥１となり、Ｐ、−Ｐ、−１３
〜の圧力差を生じて、弁５２が連通穴６２に押しつけら
れたままとなるので、フリーピストン４２は上に押し上
げられる。

コノとき第９図に示すように、フリービストン４２の移
動に伴い、吸入室５８１ｄ膨張して流体６４を吸入し、
同時に圧縮室５９は圧縮されて流体６４を吐出する。熱
媒の状態は、上部室６１のフレオン蒸気６６が凝縮して
液となり、下部室６０のフレオン液５７は蒸発して蒸気
となるので、フリーピストン４２が上端まで移動し、均
圧ピン５１が弁５２を押すと、下部室６０のフレオン蒸
気６６が連通穴６２を通って上部室６１に入り、画室６
０．６１の圧力差が無くなって、弁５２は弁受け６５に
落ち、上部室６１のフレオン液は重力で下部室６０に落
ちる。（第１０図参照） そして、作動バネ４６の力でフリーピストン４２（ｄ第
１１図の状態にまで移動させられる。

また、このとき同時に吸入室５８に吸入した流体６４は
、圧縮室５９に移動させられる。

このように、上部室６１を冷却し、下部室６０、・”　
□ を加熱することによって、間欠的に圧縮作用が行なわれ
、同時に熱媒の蒸気によって加熱側から冷却側へ熱の移
動が行なわれる。

上述の装置によれば、熱媒の蒸発、凝縮に伴う圧力変化
を駆動源として利用しているので、他の動力を必要とせ
ず、一定の温度差があれば圧縮機としての作用が得られ
るのである。

また、これと同時に間欠的に熱を輸送するヒートバイブ
の効果も得られ、特に、排熱部および冷却壁面に取り付
けて、伝熱の向上と熱利用効率の向上とをはかることが
できる。

以上詳述したように、本発明の間欠作動装置によれば、
僅かな温度差を利用して熱の移動と同時に効率のよい間
欠作動が得られ、ポンプや圧縮機に用いて好適の動力装
置を実現しうる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートパイプを示す縦断面図、第２〜５
図は本発明の第１実施例を示すもので、第２図は本発明
吟、よる間欠作動装置の縦断面図、第３図は上記装置に
おけるフレオン−１１の特性を示すグラフ、第４図およ
び第５図はいずれも上記装置の使用状態を示す縦断面図
であり、第６図は本発明の第２実施例としてポンプに組
込まれた間欠作動装置を示す縦断面図、第７図および第
８図はいずれも上記ポンプの変形例を示す縦断面図であ
り、第９〜１２図は本発明の第３実施例を示すもので、
第９図は本発明による間欠作動装置を圧縮機に組込んだ
場合の縦断面図、第１０図および第１１図はいずれも上
記装置の作用を示す説明図、第」２図は上記装置に封入
されたフレオン−１２の特性を示すグラフである。 １・・容器、２・・ウィック、３・・作動液、４・・蒸
気、５・・液、６・・容器、７・・仕切板、８・・バネ
受、９・・バネ、１０・・弁、１１・・ピン、１２・・
熱媒流路としての穴、１３・・頂壁、１４・・熱媒、１
６・・下部室、１７拳・上部室、１８１１・高温壁、１
９・・低温壁、２５・・レバー、２６・・ポンプ壁、２
７・・伸縮膜、２８・・天板、２９・・均圧穴、３０・
善ストッパ、３１・・受熱用フィン、３２・・吸入管、
３２ａ・・吸入弁、３３・・吐出管、３３ａ・・吐出弁
、４１・・円筒、４２・拳フリーピストン、４３・・仕
切板、４４・・シールリング、４５・ｅ作動ピン、４６
ｃ魯作動バネ、４７・・弁バネ、４８・・第１吸入弁、
４９・・第２吸入弁、５０・・吐出弁、５１・・均圧ピ
ン、５２・・弁、５３・・吸入管、５４・・吐出管、５
５ａ　、５５ｂ　。 ５５ｃ、５５ｄ礫・流体通路穴、５６・・加熱体、５７
・・熱媒の液、５８・・吸入室、５９・・圧縮室、６０
・・下部室、６１・・上部室、６２・・連通穴、６３・
・冷却フィン、６４・・流体、６５・・弁受け、６６・
・熱媒の蒸気復代理人　弁理士　　飯　沼　義　彦 第１図 第５図 第３図 第４図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 ３ Ｌ−６ ６６、゛ビ、゛シ１２．・、゛パ、　　　　包８ ら２ １＋’５ Ｔ−２ ５′７　７丁　　　１５９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 室内の熱媒の持つ熱を室外へ放出可能で容積可変の上部
   室と、この上部室の下方に位置し室内の熱媒に室外の熱
   を取入可能で容積可変の下部室と、上記の上部室と下部
   室とを連絡する熱媒流路の開閉のための弁とをそなえ、
   上記上部室の容積が減少したとき又は上記下部室の容積
   が増大したときに上記弁を開くとともに、上記上部室の
   容積が増大したとき又は上記下部室の容積が減少したと
   きに上記弁を閉じる弁制御機構と、上記上部室の容積の
   増減又は上記下部室の容積の増減に応じて変位する動力
   取出し手段とが設けられたことを特徴とする、間欠作動
   装置０