JP3003287U - ブルマイヤーヒートポンプの再生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、ブルマイヤーヒートポンプの再生
器胴体の内壁に沿って流れる作動流体の量を減少させ
て、再生効率を向上させる。 【構成】 再生器胴体１４Ｂ，２４Ｂの内壁と蓄冷／熱
材１５の外側面との間に作動流体の流れを阻止する流れ
阻止部４を形成する。流れ阻止部は、再生器胴体の内壁
に形成した溝部４００と、溝部に嵌合されるリング部４
１０とからなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ブルマイヤーヒートポンプ（Vuilleumier heat pump ）の再生器に 関し、特に、再生器胴体の内壁と蓄冷／熱材の外壁との間の隙間を流れる作動流 体の量を減少させることにより、再生効率を向上させ、従って、ヒートポンプの 効率を向上させたブルマイヤーヒートポンプの再生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ブルマイヤーヒートポンプは、図１に示すように、高温側シリンダ１ ００と低温側シリンダ２００とがそれぞれ直角となるように配置されている。

【０００３】 高温側シリンダ１００は、高温ディスプレーサ１１０により、高温作動空間１ ０１と高温側中温作動空間１０２とに区画されている。また、高温側シリンダ１ ００は、燃焼器３００からの熱エネルギを吸収する高温熱交換器１２０と、熱エ ネルギを外部に放出する高温側中温熱交換器１３０と、高温作動空間１０１と高 温側中温作動空間１０２との間を流動する作動流体からの熱を蓄熱あるいは放熱 する高温再生器１４０とを備える。

【０００４】 低温側シリンダ２００は、低温ディスプレーサ２１０により、低温作動空間２ ０１と低温側中温作動空間２０２とに区画されている。また、低温側シリンダ２ ００は、熱エネルギを吸収する低温熱交換器２２０と、熱エネルギを外部へ放出 する低温側中温熱交換器２３０と、低温作動空間２０１と低温側中温作動空間２ ０２との間を流動する作動流体からの熱を蓄熱あるいは放熱する低温再生器２４ ０とを備える。

【０００５】 前記のように構成されたブルマイヤーヒートポンプは、燃焼器３００にて高温 熱交換器１２０を加熱することにより、作動される。ここで、４個の相互異なる 作動空間１０１，１０２，２０１，２０２を有する２個のシリンダ１００，２０ ０内には、作動流体（例えば、ヘリウムガス）が充填されており、シリンダ１０ ０及び２００内でそれぞれ高温ディスプレーサ１１０及び低温ディスプレーサ２ １０を一定の位相差をもって往復動させることにより、各作動空間１０１，１０ ２，２０１，２０２内の作動流体を相互に移動させる。そして、作動流体の温度 変化に伴う圧力変動を起こすことにより、それぞれの高温及び低温作動空間内で 作動流体を等温膨脹及び等温圧縮させる。各作動空間内の作動流体は熱交換器に 送られて、冷暖房出力を得るようになっている。

【０００６】 このようなブルマイヤーヒートポンプの一部を構成する高温再生器１４０及び 低温再生器２４０は、図５に示すように、中空の再生器内部に金属材質の網であ る金網５を備えている。この再生器１４０，２４０は、高温作動空間１０１から 高温側中温作動空間１０２に、低温側中温作動空間２０２から低温作動空間２０ １にそれぞれ移動する作動流体の熱を一部蓄熱する。また、作動流体の移動方向 が変わると、各再生器１４０，２４０に蓄熱された熱が放熱され、各再生器１４ ０，２４０を通過する作動流体を加熱する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の再生器においては、再生器胴体の内壁と金網の側面との間の隙 間を通じて作動流体が流れるために、高温または低温の作動流体は、再生器にお いて充分に熱交換されることになしに、直接各熱交換器１２０，１３０，２２０ ，２３０に流入して、ブルマイヤーヒートポンプの冷暖房効率の低下を招いてい た。すなわち、加熱された高温の作動流体が、直接、低温作動空間に流入するた めに、低温作動空間内の温度が上昇し、一方、低温の作動流体が、直接、高温側 作動空間に流入するために、高温作動空間内の温度が低下という欠点があった。

【０００８】 なお、このような従来の再生器の一例が、実開昭６３−１２００５５号公報に 示されている。

【０００９】 そこで、本考案の目的は、再生器胴体と蓄冷／熱材との間の隙間を通して作動 流体が流動することを防止した再生器を提供することにある。

【００１０】 本考案の他の目的は、高温の作動流体が直接低温作動空間に、また、低温の作 動流体が直接高温作動空間にそれぞれ流入することを防止することによって、冷 暖房効率を高めた再生器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案のブルマイヤーヒートポンプの再生器は、再生器胴体の内壁とこの胴体 内に収容される蓄冷／熱材の外側面との間を作動流体が流れるのを阻止する流れ 阻止部を設けて成る。

【００１２】 前記流れ阻止部は、再生器胴体の内壁に形成した多数の溝部と、各溝部を境界 に分割された蓄冷／熱材を支持して、前記溝部に嵌合される多数のリング部とか ら成る。

【００１３】 また、各リング部は、重ね合せた複数のリングから成り、各リングのエンドカ ット部が相互に異なる位置となるように配置されることが好ましい。

【００１４】 更に、前記流れ阻止部は、再生器胴体内壁に形成された凹凸部と、蓄冷／熱材 の外側面に形成された対応する形状の凹凸部とで構成してもよい。

【００１５】

【作用】

以上のように構成された本考案の再生器は、胴体内壁に形成された溝部に、リ ングの外周部を密着させて設置することにより、胴体内壁と蓄冷／熱材の外側面 との間の隙間に作動流体が流入することを阻止して、蓄冷／熱材を通じて各作動 空間に流入するようにしている。

【００１６】

【実施例】

図２は、図１に示すようなブルマイヤーヒートポンプに使用する本考案に基づ く再生器の断面図を示す。図２において、高温再生器１４及び低温再生器２４は 、シリンダ形態の中空の胴体１４Ｂ，２４Ｂと、この胴体内に収容される金属製 の網である蓄冷／熱材１５とから成る。この胴体１４Ｂ，２４Ｂの内壁と蓄冷／ 熱材１５の外壁との間には、作動流体の流動を阻止する流れ阻止部４が形成され ている。

【００１７】 この流れ阻止部４は、胴体１４Ｂ，２４Ｂの内壁に一定間隔離隔させて形成し た複数の溝部４００と、各溝部に嵌合される遮断リング部４１０とから成る。

【００１８】 図３に示すように、遮断リング４１０は、一対のリング４１２からなり、一対 のリングを上下に重ねた状態で前記溝部４００に取り付ける。なお、リング４１ ２の一部分に切り離したカットエンド部４１１を形成し、これにより、再生器１ ４，２４の温度に相応した遮断リング部４１０の膨脹に備えている。

【００１９】 ２つのリング４１２のカットエンド部４１１が、相互に異なる位置（図では反 対方向に）位置するように重ねることにより、カットエンド部４１１の隙間に流 れる作動流体の量を最大限少なくしている。このリング４１２をやや弾性を有す る材質にて形成することによって、作動流体が再生器を通過する際、蓄冷／熱材 の振動を吸収する。この効果を最大に発揮させるために、高温再生器１４０に用 いるリングは金属材から形成し、一方、低温再生器２４０に用いるリングは金属 材、ゴム材または合成樹脂材から形成するのが好ましい。また、リング４１２の 断面形状は、円形または四角形状に形成することもできる。更に、各リング部４ １２の厚さは、デッドスペースを避けるために、０．５〜２ｍｍとするのが好ま しい。更に、前記リング４１２の内径を蓄冷／熱材１５の外径より大きく形成す る。

【００２０】 一方、このようなリング形状に対応させるために、溝部４００の形状を円形ま たは四角形状に形成する。また、前記遮断リング部４１０が各溝部４００に嵌め 込まれる際、リングの内周縁が再生器１４，２４の胴体内壁より内側へ突出する ようにする。更に、分割形成した複数個の蓄冷／熱材１５は、前記遮断リング部 ４１０の突出部の上下に配置する。

【００２１】 以上のように構成した再生器において、再生器１４，２４の上下側にある通路 （図示せず）を介して作動流体が再生器１４，２４を通過すると、多段に設置さ れた蓄冷／熱材１５によって蓄熱または放熱を行う。この時、再生器胴体の内壁 に沿って流れる作動流体は複数の遮断リング部４１０に妨げられて、その流れが 遮断される。

【００２２】 従って、再生器胴体の内壁に沿って流れることができなかった作動流体は、蓄 冷／熱材１５を通過して、各作動空間に流入するようになる。更に、各蓄冷／熱 材を各遮断リング部にて分離させているので、蓄冷／熱材間の熱伝導率は減少す る。

【００２３】 図４は、本考案の再生器の他の実施例を示すもので、流れ阻止部４′は、再生 器胴体１４Ｂ′，２４Ｂ′の内壁に作動流体が流れる方向に波型に形成した凹凸 部と、蓄冷／熱材の外側面に前記胴体の内壁形状と対応する形状に形成された凹 凸面とから成る。

【００２４】

【考案の効果】

本考案に基づく再生器によれば、再生器胴体の内壁に沿って流れる作動流体の 量が減少するので、再生効率が向上する。また、リングにより分割形成された各 蓄冷／熱材間の熱伝導率は最小化するので、再生器の熱損失を防止することがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に基づく再生器を使用する一般的なブル
マイヤーヒートポンプの概略図である。

【図２】本考案に基づく再生器の１実施例の断面図であ
る。

【図３】本考案に基づく再生器の遮断リング部の斜視図
である。

【図４】本考案に基づく再生器の他の実施例の断面図で
ある。

【図５】従来の再生器の断面図である。

【符号の説明】

４ 流れ阻止部 １４，１４′ 高温再生器 １４Ｂ，２４Ｂ，１４Ｂ′，２４Ｂ′ 胴体 １５，１５′ 蓄冷／熱材 ２４，２４′ 低温再生器 １００ 高温側シリンダ ２００ 低温側シリンダ ４００ 溝部 ４１０ 遮断リング部 ４１１ カットエンド部 ４１２ リング

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブルマイヤーヒートポンプにおける冷却
   機と加熱器との間に設置され、高温の作動流体が冷却機
   側に流れる際、作動流体の熱を回収して蓄積し、低温の
   作動流体が加熱器側に流れる際、備蓄した熱を作動流体
   に放熱する再生器において、 再生器胴体の内壁と、その中に収容される蓄冷／熱材の
   外側面との間に前記作動流体の流れ阻止部を形成したこ
   とを特徴とする再生器。
2. 【請求項２】 前記流れ阻止部は、再生器胴体の内壁に
   形成した多数の溝部と、各溝部を境界にして分割された
   蓄冷／熱材を支持して、前記溝部に嵌合される多数のリ
   ング部とから成ることを特徴とする請求項１に記載の再
   生器。
3. 【請求項３】 各リング部は、重ね合せた複数のリング
   から成り、各リングのエンドカット部が相互に異なる位
   置となるように配置されることを特徴とする請求項２に
   記載の再生器。
4. 【請求項４】 前記流れ阻止部は、再生器胴体の内壁に
   形成された凹凸部と、蓄冷／熱材の外側面に形成された
   対応する形状の凹凸部とにより成ることを特徴とする請
   求項１に記載の再生器。