JP2000310456A - Regenerative heat exchanger - Google Patents

Regenerative heat exchanger

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JP2000310456A
JP2000310456A JP11120426A JP12042699A JP2000310456A JP 2000310456 A JP2000310456 A JP 2000310456A JP 11120426 A JP11120426 A JP 11120426A JP 12042699 A JP12042699 A JP 12042699A JP 2000310456 A JP2000310456 A JP 2000310456A
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JP
Japan
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expansion
regenerative
compression
heat exchanger
gas
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Application number
JP11120426A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Nakamura
隆広 中村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise a thermal efficiency of a gas compression expander by preventing a reduction in an expanding work and improving heat exchanging performance of a regenerative heat exchanger. SOLUTION: In the regenerative heat exchanger 39 of a gas compression expander disposed with a cool storage material 51 having a predetermined perforating density in a cylinder to pass operating gas to the material 51 to exchange heat, the material 51 is constituted by laminating a first cool storage member 52 having a first perforating density and a second cool storage member 53 having a lower perforating density than that of the member 52.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動力の発生に用い
るスターリングエンジンや、低温の発生に用いるスター
リング冷凍機などのガス圧縮膨張機に関し、特に、その
再生熱交換器の熱交換性能の改善に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas compression / expansion machine such as a Stirling engine used for generating power and a Stirling refrigerator used for generating low temperature, and more particularly to an improvement in heat exchange performance of a regenerative heat exchanger. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バイオテクノロジーの分野や電子
デバイスの分野等の先端技術分野において、各種試料や
各種材料の極低温の保存技術の開発が急務になってい
る。特に、スターリング冷凍機などのガス圧縮膨張機
は、上記極低温を実現する手段として注目され各種赤外
線センサー、超電導デバイス等の冷却用やバイオメディ
カル用のフリーザ、冷凍庫等に広く利用されようとして
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an urgent need to develop techniques for preserving various samples and various materials at extremely low temperatures in advanced technology fields such as the field of biotechnology and the field of electronic devices. In particular, gas compression / expansion machines such as Stirling refrigerators are attracting attention as means for achieving the extremely low temperature, and are going to be widely used for cooling, biomedical freezers, freezers, and the like for various infrared sensors, superconducting devices, and the like.

【0003】そして、このガス圧縮膨張機において、再
生熱交換器(蓄冷器)は、膨張室と圧縮室間の作動ガス
流路中に設けられ、移動する作動ガスの熱を蓄熱及び放
熱して、冷凍システムの能力を向上させる装置である。
In this gas compression / expansion machine, a regenerative heat exchanger (regenerator) is provided in a working gas flow path between the expansion chamber and the compression chamber, and stores and radiates heat of the moving working gas. , A device for improving the capacity of a refrigeration system.

【0004】以下では、再生熱交換器を内部に配備した
ディスプレーサタイプのスターリング冷凍機について、
図3に基づき詳述する。
Hereinafter, a displacer type Stirling refrigerator having a regenerative heat exchanger disposed therein will be described.
This will be described in detail with reference to FIG.

【0005】本体ハウジング1には膨張シリンダー2と
圧縮シリンダー3とが90度の角度差で取り付けられ、
膨張シリンダー2に内蔵されたディスプレーサ6と、圧
縮シリンダー3に内蔵された圧縮ピストン7は、共通の
クランク機構5に連結されて、互いに位相がずれた状態
で往復駆動される。
[0005] An expansion cylinder 2 and a compression cylinder 3 are attached to the main body housing 1 at an angle difference of 90 degrees.
The displacer 6 incorporated in the expansion cylinder 2 and the compression piston 7 incorporated in the compression cylinder 3 are connected to a common crank mechanism 5 and are reciprocally driven with their phases shifted from each other.

【0006】ディスプレーサ6は、両端が開口した筒体
の内部に、例えば金属メッシュ部材の積層部材からなる
蓄冷材14が充填されており、筒体17の一方の開口1
8から流入した作動ガスは蓄冷材14の内部を通過し、
他方の開口19から流出するまでの過程で、蓄冷材14
との熱交換が行なわれる。
The displacer 6 has a cylindrical body open at both ends filled with a cold storage material 14 made of a laminated member of a metal mesh member, for example.
The working gas flowing from 8 passes through the inside of the cold storage material 14,
In the process before flowing out of the other opening 19, the cold storage material 14
And heat exchange is performed.

【0007】ディスプレーサ6は再生熱交換器としての
機能を兼ね備えたものであって、その熱交換性能はスタ
ーリング冷凍機の成績係数を大きく左右することにな
る。
The displacer 6 also has a function as a regenerative heat exchanger, and its heat exchange performance largely affects the coefficient of performance of the Stirling refrigerator.

【0008】又、図3の如く膨張シリンダー2及び圧縮
シリンダー3は夫々オイルシール8、9によってクラン
ク室12と仕切られており、膨張シリンダー2の基端部
と圧縮シリンダー3の基端部とは、連絡管4によって互
いに連通されている。クランク室12にはオイル10が
注入されている。
As shown in FIG. 3, the expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3 are separated from the crank chamber 12 by oil seals 8 and 9, respectively, and the base end of the expansion cylinder 2 and the base end of the compression cylinder 3 are separated from each other. Are communicated with each other by a communication pipe 4. Oil 10 is injected into the crank chamber 12.

【0009】図4は、横軸に時間T、縦軸にストローク
Sをとって、上記スターリング冷凍機の動作を表わした
ものである。
FIG. 4 shows the operation of the Stirling refrigerator with time T on the horizontal axis and stroke S on the vertical axis.

【0010】スターリング冷凍機に於いては、ディスプ
レーサ6が図5の曲線B、Cの如く往復移動すると同時
に、圧縮ピストン7が図5の曲線Dの如く往復移動する
ことによって、膨張シリンダー2の膨張空間11は、図
5の直線Aと曲線Bに挟まれた幅領域で容積変化し、圧
縮シリンダー3の圧縮空間13は、図5の曲線Cと曲線
Dに挟まれた幅領域で容積変化する。
[0010] In the Stirling refrigerator, the displacer 6 reciprocates as shown by curves B and C in FIG. 5 and the compression piston 7 reciprocates as shown by curve D in FIG. The space 11 changes in volume in a width region between the straight line A and the curve B in FIG. 5, and the compression space 13 of the compression cylinder 3 changes in volume in a width region between the curves C and D in FIG. .

【0011】この結果、図4のの行程では、圧縮空間
13内のガスが圧縮され、連絡管4を経て膨張シリンダ
ー2内へ流入する(理想的には等温圧縮)。このガスは
図4のの行程で、ディスプレーサ6内の蓄冷材14を
通過し、蓄冷材14と熱交換を行なって、温度低下する
(定積冷却)。蓄冷材14を通過したガスは図4のの
行程で、膨張シリンダー2の膨張空間11へ流入し、そ
の後、ディスプレーサ6の降下に伴って膨張する(理想
的には等温膨張)。次に、図4のの行程では、ディス
プレーサ6の上昇に伴って、膨張空間11内のガスが蓄
冷材14を通過し、蓄冷材14と熱交換を行なって、温
度上昇した後、連絡管4を経て再び圧縮空間13へ流入
する(定積加熱)。
As a result, in the process shown in FIG. 4, the gas in the compression space 13 is compressed and flows into the expansion cylinder 2 through the communication pipe 4 (ideally, isothermal compression). This gas passes through the cold storage material 14 in the displacer 6 in the process of FIG. 4 and exchanges heat with the cold storage material 14 to lower the temperature (constant volume cooling). The gas that has passed through the cold storage material 14 flows into the expansion space 11 of the expansion cylinder 2 in the process shown in FIG. 4, and then expands as the displacer 6 descends (ideally, isothermal expansion). Next, in the process of FIG. 4, the gas in the expansion space 11 passes through the cold storage material 14 and exchanges heat with the cold storage material 14 as the displacer 6 rises. Again flows into the compression space 13 (fixed volume heating).

【0012】この結果、膨張シリンダー2頭部に設けた
コールドヘッド15が冷却されるのである。
As a result, the cold head 15 provided on the head of the expansion cylinder 2 is cooled.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディスプレ
ーサ6は、筒体の内部に金属メッシュ部材からなる蓄冷
材14が積層されているが、冷凍機本体内の水分等のコ
ンタミ物質が蓄冷材14を通過する際に凝固して、金属
メッシュ部材の目詰まりを引き起こしていた。そして、
この結果、ガスが蓄冷材14を通過する際に圧力損失が
生じ、膨張空間11での膨張仕事が減少するとともに、
蓄冷材14での熱交換効率の低下を引き起こし、これに
よって冷凍機の成績係数が大きく低下するという問題が
あった。また、冷凍機に限らず、再生熱交換器を備えた
その他のガス圧縮膨張機に於いても同様である。
By the way, in the displacer 6, the cold storage material 14 made of a metal mesh member is laminated inside the cylindrical body, but the contaminant such as moisture in the refrigerator main body is used to cool the cold storage material 14. It solidified when passing through, causing clogging of the metal mesh member. And
As a result, a pressure loss occurs when the gas passes through the cold storage material 14, and the expansion work in the expansion space 11 decreases,
There is a problem in that the heat exchange efficiency in the cold storage material 14 is reduced, and thereby the coefficient of performance of the refrigerator is significantly reduced. The same applies to other gas compression / expansion machines provided with a regenerative heat exchanger, not limited to refrigerators.

【0014】本発明の目的は、膨張仕事の減少を防止す
るとともに、再生熱交換器の熱交換性能を改善すること
によって、ガス圧縮膨張機の熱効率を上げることであ
る。
An object of the present invention is to improve the heat efficiency of a gas compression expander by preventing the reduction of expansion work and improving the heat exchange performance of a regenerative heat exchanger.

【0015】[0015]

【課題を解決する為の手段】本発明は、筒体の内部に所
定の穿孔密度の有する蓄冷材が配置され、該蓄冷材に作
動ガスを通過させて熱交換するガス圧縮膨張機の再生熱
交換器に於いて、前記蓄冷材は、第1の穿孔密度の有す
る第1蓄冷部材と、該第1蓄冷部材に比較して穿孔密度
は低い第2蓄冷部材とが積層されて構成されていること
を特徴とする。そして、具体的には、蓄冷材は積層され
たメッシュ部材から構成され、積層メッシュ部材の低温
側端部及び/又はガス圧縮膨張機の連続運転時における
所定温度部分を第2蓄冷部材で形成している。
According to the present invention, a regenerative heat of a gas compression / expansion machine in which a regenerative material having a predetermined perforation density is arranged inside a cylindrical body and a heat exchange is performed by passing a working gas through the regenerative material. In the exchanger, the regenerator material is formed by laminating a first regenerative member having a first perforation density and a second regenerative member having a perforation density lower than the first regenerative member. It is characterized by the following. And, specifically, the regenerative material is composed of a laminated mesh member, and the low-temperature side end of the laminated mesh member and / or a predetermined temperature portion during continuous operation of the gas compression expander is formed by the second regenerative member. ing.

【0016】この構成を用いることにより、装置内部に
存在するコンタミ物質が穿孔密度の低い第2蓄冷部材で
凝固することになり、このコンタミ物質の凝固に伴い蓄
冷材が目詰まりし通過する作動ガス通路が塞がれて、膨
張仕事が減少し熱交換性能が低下するのを抑制すること
ができる。
By using this configuration, the contaminant substance present inside the apparatus is solidified by the second regenerative member having a low piercing density, and the regenerator material is clogged with the solidification of the contaminant substance and the working gas passing therethrough. It is possible to suppress that the passage is closed and the expansion work is reduced and the heat exchange performance is reduced.

【0017】また、ガス圧縮膨張機の連続運転時におけ
る所定温度部分は、略0度及び/又は略マイナス80度
であるのが好ましい。この構成を用いることにより、連
続運転時に発生する水分又は二酸化炭素からなるコンタ
ミ物質がこの所定温度部分で凝固されることになる。
Preferably, the predetermined temperature portion during the continuous operation of the gas compression / expansion machine is approximately 0 degrees and / or approximately minus 80 degrees. By using this configuration, the contaminant substance formed of water or carbon dioxide generated during the continuous operation is solidified at the predetermined temperature portion.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明をスターリング冷凍
機に実施した場合につき、図面に沿って詳述する。図1
は本実施の形態にかかる2ピストン型ガス圧縮膨張機の
断面図を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A case where the present invention is applied to a Stirling refrigerator will be described below in detail with reference to the drawings. FIG.
1 shows a sectional view of a two-piston gas compression / expansion machine according to the present embodiment.

【0019】2ピストン型ガス圧縮膨張機は、クランク
42a、42bからなるクランク機構43を備えた駆動
部40、膨張ピストン下部31及び膨張ピストン上部3
9を備えた膨張部30及び圧縮ピストン21を備えた圧
縮部20等を有している。
The two-piston gas compression / expansion machine comprises a drive unit 40 having a crank mechanism 43 composed of cranks 42a and 42b, an expansion piston lower part 31, and an expansion piston upper part 3.
9 and a compression section 20 including a compression piston 21.

【0020】駆動部40は、クランク機構43に回転駆
動力を与えるロータ41、クランク機構43を潤滑する
ためのオイルを貯留する貯留槽47、クランク42a、
42bに連結されたコネクティングロッド44a、44
b、該コネクティングロッド44a、44bからの駆動
力を直線運動に変換するクロスガイド45a、45b等
を有している。
The drive section 40 includes a rotor 41 for applying a rotational driving force to the crank mechanism 43, a storage tank 47 for storing oil for lubricating the crank mechanism 43, a crank 42a,
Connecting rods 44a, 44 connected to 42b
b, cross guides 45a and 45b for converting the driving force from the connecting rods 44a and 44b into linear motion.

【0021】なお、クランク42aとクランク42bと
は、シャフト46に偏心して連結され、かつ、圧縮ピス
トン21の位相が膨張ピストン下部31の位相に対して
略90度遅れるようになている。
The crank 42a and the crank 42b are eccentrically connected to the shaft 46, and the phase of the compression piston 21 is delayed by about 90 degrees with respect to the phase of the lower part 31 of the expansion piston.

【0022】膨張部30は、膨張ピストン下部31、該
膨張ピストン下部31に連結された膨張ピストン上部3
9、膨張ピストン上部39及び膨張ピストン上部31を
往復自在に収納する膨張シリンダ32(32a、32
b)、該膨張シリンダ32の頭部側(図1において上
側)に設けられた膨張空間33、膨張ピストン下部31
の背圧側に形成されたバッファ空間34、該バッファ空
間34と連通したバッファ室35、膨張ピストン下部3
1とクロスガイド45bとを連結する膨張ピストンロッ
ド36等を有し、膨張シリンダ32の頭部に負荷62が
取付けられている。
The expansion portion 30 includes an expansion piston lower portion 31 and an expansion piston upper portion 3 connected to the expansion piston lower portion 31.
9, the expansion cylinder 32 (32a, 32a) that accommodates the expansion piston upper part 39 and the expansion piston upper part 31 in a reciprocating manner.
b), an expansion space 33 provided on the head side (upper side in FIG. 1) of the expansion cylinder 32, and an expansion piston lower part 31
, A buffer chamber 35 communicating with the buffer space 34, and a lower portion of the expansion piston 3
A load 62 is attached to the head of the expansion cylinder 32 and the like.

【0023】なお、膨張シリンダ32は、膨張ピストン
上部39が往復運動する膨張ピストン上部シリンダ32
aと膨張ピストン下部31が往復運動する膨張ピストン
下部シリンダ32bとにより形成されている。
The expansion cylinder 32 is an expansion piston upper cylinder 32 in which the expansion piston upper part 39 reciprocates.
a and an expansion piston lower cylinder 32b in which an expansion piston lower part 31 reciprocates.

【0024】膨張ピストン上部39には金属メッシュ部
材を複数枚積層させてなる蓄冷材51が収納され、その
上端面には膨張空間33との連通用の連通孔39aが多
数設けられている。
The upper part 39 of the expansion piston accommodates a regenerative material 51 formed by laminating a plurality of metal mesh members, and a plurality of communication holes 39 a for communicating with the expansion space 33 are provided at the upper end surface thereof.

【0025】また膨張ピストン上部39と膨張ピストン
下部31との接続部には、ガス流路G2と膨張ピストン
上部39とを連通させる連通空間39bが形成されてい
る。
A communication space 39b for connecting the gas flow path G2 and the upper part of the expansion piston 39 is formed at the connection between the upper part 39 of the expansion piston and the lower part 31 of the expansion piston.

【0026】従って、作動ガスは、ガス流路G2から連
通空間39bに流入し、蓄冷材51で熱交換して連通孔
39aから膨張空間33に流出する。膨張空間33から
ガス流路G2に流動する場合は、逆の流路を経て流動す
る。
Accordingly, the working gas flows into the communication space 39b from the gas flow path G2, exchanges heat with the cold storage material 51, and flows out from the communication hole 39a to the expansion space 33. When flowing from the expansion space 33 to the gas flow path G2, it flows through the reverse flow path.

【0027】膨張ピストン上部39及び膨張ピストン下
部31にはガスシール37a、37bが設けられて、こ
れらと膨張ピストン上部シリンダ32a及び膨張ピスト
ン下部シリンダ32bとの密接状態を高めている。
Gas seals 37a and 37b are provided on the expansion piston upper portion 39 and the expansion piston lower portion 31 to increase the close contact between them and the expansion piston upper cylinder 32a and the expansion piston lower cylinder 32b.

【0028】また、膨張ピストンロッド36と隔壁63
との間にはオイルシール38が設けられて、駆動部40
のオイルが膨張部30に侵入するのを防止している。
The expansion piston rod 36 and the partition 63
An oil seal 38 is provided between the
Is prevented from entering the expansion section 30.

【0029】圧縮部20は、圧縮ピストン21を収納す
る圧縮シリンダ22、該圧縮シリンダ22の頭部側(図
1において上側)に設けられた圧縮空間23、圧縮シリ
ンダ22の背圧側に形成されたバッファ空間24、該バ
ッファ空間24と連通したバッファ室25等を有してい
る。
The compression section 20 is formed on a compression cylinder 22 for accommodating a compression piston 21, a compression space 23 provided on the head side (upper side in FIG. 1) of the compression cylinder 22, and a back pressure side of the compression cylinder 22. It has a buffer space 24, a buffer chamber 25 communicating with the buffer space 24, and the like.

【0030】また、圧縮ピストン21には、ガスシール
27が配設されて圧縮ピストン21と圧縮シリンダ22
とを密接させ、圧縮ピストンロッド26と隔壁63との
間にはオイルシール28が設けられて、駆動部40のオ
イルが圧縮部20に侵入するのを防止している。
A gas seal 27 is provided on the compression piston 21 so that the compression piston 21 and the compression cylinder 22
And an oil seal 28 is provided between the compression piston rod 26 and the partition 63 to prevent the oil of the drive unit 40 from entering the compression unit 20.

【0031】さらに、圧縮シリンダ22及び膨張ピスト
ン下部シリンダ32bの周囲には、これらを覆うように
作動ガスの熱を外部に放熱する放熱フィン64が配設さ
れている。
Further, radiating fins 64 for radiating the heat of the working gas to the outside are arranged around the compression cylinder 22 and the expansion piston lower cylinder 32b so as to cover them.

【0032】そして、上記膨張ピストン上部39内の蓄
冷材51は、メッシュ線径0.1[mm]、メッシュ素線ピ
ッチ0.17[mm]、メッシュ空隙率約65%の第1メッ
シュ部材52(第1蓄冷部材)の積層部分と、メッシュ
線径0.45[mm]、メッシュ素線ピッチ1.6[mm]、メ
ッシュ空隙率約77%の第2メッシュ部材53(第2蓄
冷部材)の積層部分と、から構成されている。ここで、
メッシュ線径およびメッシュ素線ピッチとは、図2に示
すように、金属メッシュ部材を構成しているメッシュ素
線の直径および隣り合う各メッシュ素線間の距離をそれ
ぞれ表している。
The regenerative material 51 in the upper part 39 of the expansion piston has a mesh wire diameter of 0.1 [mm], a mesh wire pitch of 0.17 [mm], and a first mesh member 52 having a mesh porosity of about 65%. (The first cold storage member), the second mesh member 53 (the second cold storage member) having a mesh wire diameter of 0.45 [mm], a mesh element wire pitch of 1.6 [mm], and a mesh porosity of about 77%. And a laminated portion of here,
As shown in FIG. 2, the mesh wire diameter and the mesh wire pitch respectively represent the diameter of the mesh wire constituting the metal mesh member and the distance between adjacent mesh wires.

【0033】ここで、図1に示すように、第2メッシュ
部材53は、蓄冷材51の低温側端部51aと、ガス圧
縮膨張機の連続運転時において略0度の温度領域となる
第1温度部51bと、ガス圧縮膨張機の連続運転時にお
いて略マイナス80度の温度領域となる第2温度部51
cとに積層されており、その他の蓄冷材51の部分には
第1メッシュ部材52が積層されている。
Here, as shown in FIG. 1, the second mesh member 53 is connected to the low-temperature end 51a of the cold storage material 51 and to a first temperature range of approximately 0 degrees during continuous operation of the gas compression and expansion machine. A temperature section 51b and a second temperature section 51 having a temperature range of approximately minus 80 degrees during continuous operation of the gas compression / expansion machine.
The first mesh member 52 is laminated on the other cold storage material 51.

【0034】このように、蓄冷材51の低温側端部51
aに穿孔密度は低い第2メッシュ部材53を積層させる
いるのは、ガス圧縮膨張機内部に存在する水分等のコン
タミ物質が装置の起動開始後、所定時間経過後に蓄冷材
51の低温側端部51aが一番早くコンタミ物質の凝固
点温度付近まで冷却され、この低温側端部51aにコン
タミ物質が凝固してガス流路を塞ぐのを防止するためで
ある。
As described above, the low-temperature side end 51 of the cold storage material 51
The reason why the second mesh member 53 having a low perforation density is laminated on a is that a contaminant substance such as moisture existing inside the gas compression expander starts the operation of the apparatus, and after a lapse of a predetermined time, the low-temperature side end of the cold storage material 51. 51a is cooled to the vicinity of the freezing point temperature of the contaminant first to prevent the contaminant from solidifying on the low-temperature side end portion 51a and blocking the gas flow path.

【0035】また、蓄冷材51の第1温度部51bおよ
び第2温度部51cに穿孔密度は低い第2メッシュ部材
53を積層させているのは、ガス圧縮膨張機の連続運転
時に構成部品などから発生するコンタミ物質としては、
水分および二酸化炭素が殆どであり、連続運転時にその
コンタミ物質の凝固点温度付近に冷却されている蓄冷材
51の第1温度部51bおよび第2温度部51cにコン
タミ物質が凝固してガス流路を塞ぐのを防止するためで
ある。ここで、ガス圧縮膨張機の連続運転時には、第1
温度部51bは水分の凝固点温度付近になっており、第
2温度部51cは二酸化炭素の凝固点温度付近になって
いる。なお、図1では、蓄冷材51の低温側端部51
a、第1温度部51bおよび第2温度部51cに第2メ
ッシュ部材53を積層しているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、これらのいずれかの蓄冷材51の
部分に第2メッシュ部材53を配置するだけでも、第1
メッシュ部材52のみから構成されるものに比較して効
果を期待できる。
The second mesh member 53 having a low perforation density is laminated on the first temperature portion 51b and the second temperature portion 51c of the cold storage material 51 because components such as components are continuously operated during continuous operation of the gas compression / expansion machine. The generated contaminants include:
Most of the water and carbon dioxide, the contaminant solidifies in the first temperature part 51b and the second temperature part 51c of the regenerative material 51 that is cooled to around the freezing point temperature of the contaminant during continuous operation, and the gas flow path is formed. This is to prevent blocking. Here, during continuous operation of the gas compression / expansion machine, the first
The temperature section 51b is near the freezing point temperature of water, and the second temperature section 51c is near the freezing point temperature of carbon dioxide. In FIG. 1, the low-temperature side end 51 of the cold storage material 51 is shown.
a, the second mesh member 53 is laminated on the first temperature part 51b and the second temperature part 51c, but the present invention is not limited to this, Even if the two-mesh member 53 is simply arranged, the first
An effect can be expected as compared with a member constituted only by the mesh member 52.

【0036】なお、図1において放熱フィン64は、圧
縮シリンダ22と膨張ピストン下部シリンダ32bとの
周囲を取巻く用に形成した場合について示しているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮シリンダ
22の周囲のみを取巻くように放熱フィンを形成しても
よい。無論、この場合に膨張ピストン下部シリンダの周
囲にも同様の放熱フィンを設けてもよいことはいうまで
もない。
FIG. 1 shows a case where the radiation fins 64 are formed so as to surround the compression cylinder 22 and the expansion piston lower cylinder 32b.
The present invention is not limited to this, and the radiation fins may be formed so as to surround only the periphery of the compression cylinder 22. Of course, in this case, it goes without saying that a similar heat radiation fin may be provided around the lower cylinder of the expansion piston.

【0037】このように圧縮シリンダ22等の周囲を独
立に取巻くように放熱フィンを形成することにより、放
熱フィンの面積を増やすことが可能になると共に、作動
ガスの熱が当該放熱フィンまで伝熱する平均距離を短く
することができるので、効率的に放熱を行うことが可能
になる。従って、当該ガス圧縮/膨張機を冷凍機等に用
いた場合には、その成績係数を高くすることができるよ
うになる。
By forming the radiation fins so as to independently surround the periphery of the compression cylinder 22 and the like, the area of the radiation fins can be increased, and the heat of the working gas is transferred to the radiation fins. Since it is possible to shorten the average distance to be performed, heat can be efficiently dissipated. Therefore, when the gas compression / expansion machine is used in a refrigerator or the like, the coefficient of performance can be increased.

【0038】上記実施の形態の説明は、本発明を説明す
るためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で
ある。
The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof.
Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims.

【0039】例えば、蓄冷材51をステンレス鋼、銅、
或いは鉛等の燒結金属から形成しても構わない。
For example, the cold storage material 51 is made of stainless steel, copper,
Alternatively, it may be formed from a sintered metal such as lead.

【0040】更に、本発明は、図1および図3に示す如
く膨張ピストン上部39やディスプレーサ6に蓄冷材を
内蔵したスターリング冷凍機に限らず、再生熱交換器を
膨張ピストン上部39等とは別個に配置したもの等、あ
らゆる種類のガス圧縮膨張機に実施できるのは言うまで
もない。
Further, the present invention is not limited to the Stirling refrigerator having the regenerative heat exchanger built in the expansion piston upper part 39 and the displacer 6 as shown in FIGS. It is needless to say that the present invention can be applied to all kinds of gas compression / expansion machines, such as those arranged in a gas compression and expansion machine.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、装置
内部に存在するコンタミ物質が穿孔密度の低い第2蓄冷
部材で凝固することになり、このコンタミ物質の凝固に
伴い蓄冷材が目詰まりして、通過する作動ガス通路が塞
がれて熱交換性能が低下するのを抑制することができる
とともに、ガス圧縮膨張機の膨張仕事の減少を防止する
ことができる。従って、ガス圧縮膨張機の熱効率を向上
させることができる。
As described above, according to the present invention, the contaminant present inside the apparatus is solidified by the second regenerative member having a low perforation density, and the regenerative material is clogged with the solidification of the contaminant. As a result, it is possible to prevent the working gas passage passing therethrough from being blocked and the heat exchange performance from deteriorating, and to prevent a reduction in expansion work of the gas compression and expansion machine. Therefore, the thermal efficiency of the gas compression and expansion machine can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態における2ピストン型ガス
圧縮膨張機の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a two-piston gas compression / expansion machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1装置の蓄冷材51の積層メッシュ部材の要
部拡大説明図である。
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of a laminated mesh member of a cold storage material 51 of the apparatus in FIG.

【図3】従来のスターリング冷凍機の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional Stirling refrigerator.

【図4】スターリング冷凍サイクルの行程を説明する図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a process of a Stirling refrigeration cycle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 圧縮部 21 圧縮ピストン 22 圧縮シリンダ 23 圧縮空間 24,34 バッファ空間 25,35 バッファ室 28,38 オイルシール 30 膨張部 31 膨張ピストン下部 32a 膨張ピストン下部シリンダ 32b 膨張ピストン下部シリンダ 33 膨張空間 39 膨張ピストン上部 39a 連通孔 39b 連通空間 40 駆動部 43 クランク機構 51 蓄冷材 52 第1メッシュ部材(第1蓄冷部材) 53 第2メッシュ部材(第2蓄冷部材) 64 放熱フィン Reference Signs List 20 compression section 21 compression piston 22 compression cylinder 23 compression space 24, 34 buffer space 25, 35 buffer chamber 28, 38 oil seal 30 expansion section 31 lower expansion piston 32a expansion piston lower cylinder 32b expansion piston lower cylinder 33 expansion space 39 expansion piston Upper part 39a Communication hole 39b Communication space 40 Drive unit 43 Crank mechanism 51 Cold storage material 52 First mesh member (first cold storage member) 53 Second mesh member (second cold storage member) 64 Radiation fin

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒体の内部に所定の穿孔密度の有する蓄
冷材が配置され、該蓄冷材に作動ガスを通過させて熱交
換するガス圧縮膨張機の再生熱交換器に於いて、 前記蓄冷材は、第1の穿孔密度の有する第1蓄冷部材
と、該第1蓄冷部材に比較して穿孔密度は低い第2蓄冷
部材とが積層されて構成されていることを特徴とする再
生熱交換器。
A regenerative heat exchanger for a gas compression / expansion machine, wherein a regenerative material having a predetermined perforation density is disposed inside a cylindrical body, and a working gas is passed through the regenerative material to exchange heat. The regenerative heat exchange is characterized in that the material is formed by laminating a first regenerative member having a first perforation density and a second regenerative member having a perforation density lower than the first regenerative member. vessel.
【請求項2】 前記蓄冷材は積層されたメッシュ部材か
ら構成され、積層メッシュ部材の少なくとも低温側端部
を前記第2蓄冷部材で形成したことを特徴とする請求項
1に記載の再生熱交換器。
2. The regenerative heat exchange according to claim 1, wherein the cold storage material is formed of a laminated mesh member, and at least a low-temperature side end of the laminated mesh member is formed of the second cold storage member. vessel.
【請求項3】 前記蓄冷材は積層されたメッシュ部材か
ら構成され、ガス圧縮膨張機の連続運転時において、積
層メッシュ部材の少なくとも所定温度部分を前記第2蓄
冷部材で形成したことを特徴とする請求項1に記載の再
生熱交換器。
3. The cold accumulating material is formed of a laminated mesh member, and at least a predetermined temperature portion of the laminated mesh member is formed by the second cold accumulating member during continuous operation of the gas compression and expansion machine. The regenerative heat exchanger according to claim 1.
【請求項4】 ガス圧縮膨張機の連続運転時において、
前記積層メッシュ部材の所定温度部分を前記第2蓄冷部
材で形成したことを特徴とする請求項2に記載の再生熱
交換器。
4. A continuous operation of the gas compression and expansion machine,
The regenerative heat exchanger according to claim 2, wherein a predetermined temperature portion of the laminated mesh member is formed by the second regenerative member.
【請求項5】 前記所定温度部分は、略0度及び/又は
略マイナス80度であることを特徴とする請求項3又は
4に記載の再生熱交換器。
5. The regenerative heat exchanger according to claim 3, wherein the predetermined temperature portion is approximately 0 degrees and / or approximately −80 degrees.
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