JPH0278862A - 蓄冷器 - Google Patents
蓄冷器Info
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- JPH0278862A JPH0278862A JP63230507A JP23050788A JPH0278862A JP H0278862 A JPH0278862 A JP H0278862A JP 63230507 A JP63230507 A JP 63230507A JP 23050788 A JP23050788 A JP 23050788A JP H0278862 A JPH0278862 A JP H0278862A
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- refrigerant
- container
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- regenerator
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- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 55
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 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
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
-
- 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
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/24—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using regenerators, cold accumulators or reversible heat exchangers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は蓄冷器に関し、特にスターリングサイクル、ギ
フオードマクマホンサイクル、ソルベーサイクル等の冷
凍機に利用される蓄冷器に関する。
フオードマクマホンサイクル、ソルベーサイクル等の冷
凍機に利用される蓄冷器に関する。
（従来の技術）
第４図は従来の蓄冷器の縦断面図を示したものである。
図中符号１は円筒状の容器であり、この容器１の側壁下
方および土壁には冷媒が容器１内に流入あるいは流出す
るための冷媒流出入口１ａおよび冷媒流出入口１ｂが穿
設されている。さらに、この容器１内上部および下底部
にはメツシュ２が装着されており、このメツシュ２間に
は例えば小径の鉛球のような蓄冷材３が充填されている
。
方および土壁には冷媒が容器１内に流入あるいは流出す
るための冷媒流出入口１ａおよび冷媒流出入口１ｂが穿
設されている。さらに、この容器１内上部および下底部
にはメツシュ２が装着されており、このメツシュ２間に
は例えば小径の鉛球のような蓄冷材３が充填されている
。
しかして、圧縮された冷媒が容器１の側面下方に設けら
れた冷媒流出入口１ａを経て容器１内に流入されると、
蓄冷器内の蓄冷材３によって冷却された後、容器１の土
壁に設けられた冷媒流出入口１ｂを経て容器１外部に流
出される。一方、上記容器１の外部に流出し、膨張によ
って冷却された冷媒が、冷媒流出入口１ｂから容器１内
に送り戻されると、そこで冷熱が蓄冷材３に与えられ、
その後冷媒流出入口１ａを経て容器１の外部に流出され
る。
れた冷媒流出入口１ａを経て容器１内に流入されると、
蓄冷器内の蓄冷材３によって冷却された後、容器１の土
壁に設けられた冷媒流出入口１ｂを経て容器１外部に流
出される。一方、上記容器１の外部に流出し、膨張によ
って冷却された冷媒が、冷媒流出入口１ｂから容器１内
に送り戻されると、そこで冷熱が蓄冷材３に与えられ、
その後冷媒流出入口１ａを経て容器１の外部に流出され
る。
そこで、蓄冷材３として小径の鉛球等を使用したり、蓄
冷器の長さを長くすることによって、伝熱面を大きくす
るとともに、空間占有率を向上させ、熱容量を増加して
、蓄冷材３と作動ガスとの熱交換効率が向上するように
構成されている。
冷器の長さを長くすることによって、伝熱面を大きくす
るとともに、空間占有率を向上させ、熱容量を増加して
、蓄冷材３と作動ガスとの熱交換効率が向上するように
構成されている。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、上述のような蓄冷器において、蓄冷材と作動
ガスとの熱交換効率を向上させるために、蓄冷器全体の
長さを長くすることには物理的、経済的に限界がある。
ガスとの熱交換効率を向上させるために、蓄冷器全体の
長さを長くすることには物理的、経済的に限界がある。
また、蓄冷器全体長を長くすることは、圧力損失の増大
に・６つながり、結果的に上記蓄冷器が設けられた冷凍
機の冷凍能力を低下させることになる。
に・６つながり、結果的に上記蓄冷器が設けられた冷凍
機の冷凍能力を低下させることになる。
すなわち、上述の如き蓄冷器を利用する冷凍機の冷凍能
力は、蓄冷器の熱交換効率および圧力損失に大きく依存
するため、冷凍機の冷凍能力を向上させるためには、蓄
冷器の熱交換効率を上げるとともに、圧力損失を最小に
抑えることが必要となる。
力は、蓄冷器の熱交換効率および圧力損失に大きく依存
するため、冷凍機の冷凍能力を向上させるためには、蓄
冷器の熱交換効率を上げるとともに、圧力損失を最小に
抑えることが必要となる。
ところが、一般に蓄冷器の効率は熱通過数（Ｎｕｍｂｅ
ｒ ｏｆＴｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ ）によって次式
で表される。
ｒ ｏｆＴｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ ）によって次式
で表される。
２ｍｇ゛Ｃｐｇ
ここで、球を充填した場合の熱伝達率りは次式％式％
また、レイノルズ数Ｒｅ、等価直径ｄｅはそれぞれ次式
で表される。
で表される。
ｇ
Ｒｅ −−ｄ ｅ／μｇ ・・・（３）Ａ
ｐ ここで、（２）（３）（４）式を（１）式に代入して整
理すると、 となる。また、同一の温度条件では、ブラントル数Ｐｒ
、冷媒の熱伝導率２ｇ１粘性係数μｇ、定圧比熱ｃｐｇ
は一定とみなせるので、（５）式はとなる。
ｐ ここで、（２）（３）（４）式を（１）式に代入して整
理すると、 となる。また、同一の温度条件では、ブラントル数Ｐｒ
、冷媒の熱伝導率２ｇ１粘性係数μｇ、定圧比熱ｃｐｇ
は一定とみなせるので、（５）式はとなる。
（Ｋ′ ：定数）
蓄冷器の熱交換効率は熱通過数（ＮＴＵ）が大きい程良
いとされるので、伝熱面積ＡＨＴを大きく、冷却長りを
小さく、冷却断面積Ａｐを小さく、さらに冷媒の質量流
量ｍｇを小さくすることが望まれる。
いとされるので、伝熱面積ＡＨＴを大きく、冷却長りを
小さく、冷却断面積Ａｐを小さく、さらに冷媒の質量流
量ｍｇを小さくすることが望まれる。
しかし、一定容積の蓄冷器の場合には、冷却長しと冷却
断面積Ａｐの間には Ａｐ は − Ｃｏｎ５ｔ
＝１７）の関係があり、同時に冷却長りを短
く、冷却断面積ＡＰを小さくすることはできない。ここ
で、（７）式を（６）式に代入して整理すると、（Ｋ′
：定数） となる。また、伝熱面積ＡＨＴは同一容積の蓄冷器では
、蓄冷材の形状が同一であれば、常に一定である。
断面積Ａｐの間には Ａｐ は − Ｃｏｎ５ｔ
＝１７）の関係があり、同時に冷却長りを短
く、冷却断面積ＡＰを小さくすることはできない。ここ
で、（７）式を（６）式に代入して整理すると、（Ｋ′
：定数） となる。また、伝熱面積ＡＨＴは同一容積の蓄冷器では
、蓄冷材の形状が同一であれば、常に一定である。
さらに、伝熱面積ＡＩＩＴを大きく、あるいは冷却断面
積Ａｐを小さくすれば、冷媒の温度が高い程、圧力損失
が増加し、ひいては蓄冷器の効率を低下させることにな
る。
積Ａｐを小さくすれば、冷媒の温度が高い程、圧力損失
が増加し、ひいては蓄冷器の効率を低下させることにな
る。
このように、上記蓄冷器の性能は、様々な要因によって
決定されるため、容易に蓄冷器の性能向上を図ることが
できないといった問題点がある。
決定されるため、容易に蓄冷器の性能向上を図ることが
できないといった問題点がある。
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、コンパクトで効率のよい蓄冷器を提供することを目
的とする。
り、コンパクトで効率のよい蓄冷器を提供することを目
的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、容器内に設けられた支持棒の外周にその支持
棒を中心とする螺旋状の仕切板を設けることにより螺旋
状の冷媒流路を形成するとともに、その冷媒流路内に蓄
冷材を充填し、容器の両端壁部には上記螺旋状の冷媒流
路の各端部にそれぞれ連通ずる冷媒流出入口を設けたこ
とを特徴とする。
棒を中心とする螺旋状の仕切板を設けることにより螺旋
状の冷媒流路を形成するとともに、その冷媒流路内に蓄
冷材を充填し、容器の両端壁部には上記螺旋状の冷媒流
路の各端部にそれぞれ連通ずる冷媒流出入口を設けたこ
とを特徴とする。
（作 用）
圧縮された冷媒が冷媒流出入口を経て容器内に流入され
ると、蓄冷器内の蓄冷材によって冷却されながら、冷媒
は螺旋状に形成された冷媒流路を流れる。その後、冷媒
流路の他端に設けられた冷媒流出入口を経て容器外部に
流出される。一方、容器の外部に流出し、膨張によって
冷却された冷媒が冷媒流出入口から容器内に送り戻され
ると、螺旋状の冷媒流路を通り、そこで冷熱が蓄冷材に
与えられ、その後冷媒流出入口を経て容器の外部に流出
される。
ると、蓄冷器内の蓄冷材によって冷却されながら、冷媒
は螺旋状に形成された冷媒流路を流れる。その後、冷媒
流路の他端に設けられた冷媒流出入口を経て容器外部に
流出される。一方、容器の外部に流出し、膨張によって
冷却された冷媒が冷媒流出入口から容器内に送り戻され
ると、螺旋状の冷媒流路を通り、そこで冷熱が蓄冷材に
与えられ、その後冷媒流出入口を経て容器の外部に流出
される。
（実施例）
以下、添附図面を参照して本発明の一実施例について説
明する。
明する。
第１図は本発明における一実施例の蓄冷器の縦断面図を
示したものである。図中符号１は円筒状の容器であり、
この容器１の側壁下方および土壁には冷媒が容器１内に
流入あるいは流出するための冷媒流出入口１ａおよび冷
媒流出入口１ｂが穿設されている。さらに、この容器１
内上部および内部下底部にはそれぞれメツシュ２が装着
されている。一方、この容器１内には容器１の軸線方向
に容器１内底部から突起した支持棒４が設けられている
。この支持棒４には第２図に示すように螺旋状の仕切板
５が設けられており、この仕切板５により、冷媒流路６
が形成されている。さらに、この容器１内部には鉛球の
蓄冷材３が充填されている。
示したものである。図中符号１は円筒状の容器であり、
この容器１の側壁下方および土壁には冷媒が容器１内に
流入あるいは流出するための冷媒流出入口１ａおよび冷
媒流出入口１ｂが穿設されている。さらに、この容器１
内上部および内部下底部にはそれぞれメツシュ２が装着
されている。一方、この容器１内には容器１の軸線方向
に容器１内底部から突起した支持棒４が設けられている
。この支持棒４には第２図に示すように螺旋状の仕切板
５が設けられており、この仕切板５により、冷媒流路６
が形成されている。さらに、この容器１内部には鉛球の
蓄冷材３が充填されている。
しかして、圧縮された冷媒が容器１の側面下方に設けら
れた冷媒流出入口１ａを経て容器１内に流入されると、
蓄冷器内の蓄冷材３によって冷却されながら、冷媒は螺
旋状に形成された冷媒流路６を流れる。その後、容器１
の上壁に設けられた冷媒流出入口１ｂを経て容器１外部
に流出される。
れた冷媒流出入口１ａを経て容器１内に流入されると、
蓄冷器内の蓄冷材３によって冷却されながら、冷媒は螺
旋状に形成された冷媒流路６を流れる。その後、容器１
の上壁に設けられた冷媒流出入口１ｂを経て容器１外部
に流出される。
一方、上記容器１の外部に流出し、膨張によって冷却さ
れた冷媒が冷媒流出入口１ｂから容器１内に送り戻され
ると、螺旋状の冷媒流路６を通り、そこで冷熱が蓄冷材
３に与えられ、その後、冷媒流出入口１ａを経て容器１
の外部に流出される。
れた冷媒が冷媒流出入口１ｂから容器１内に送り戻され
ると、螺旋状の冷媒流路６を通り、そこで冷熱が蓄冷材
３に与えられ、その後、冷媒流出入口１ａを経て容器１
の外部に流出される。
ここで、鉛球を使用する蓄冷器は通常１０に〜８０に程
度の温度範囲で使用され、この程度の温度では、冷媒で
あるヘリウムの粘性係数は比較的小さく、圧力損失もそ
れ程大きくはならない。さらに、支持棒４に螺旋状に仕
切板５を設けたことにより、冷媒流路６が螺旋状に形成
されることに伴い、冷却長しの長さが長くなり、上記（
７）式から冷却断面積Ａ、は、同一形状、同一容積の蓄
冷器に対して伝熱面積を変えることなく、小さくするこ
とができる。さらに、冷却断面積ＡＦが小さくなる。ま
た、上記（６）式から熱通過数（ＮＴＵ）は冷却断面積
Ａｐおよび冷却長しの０．４乗に反比例するため、冷却
長しの増加による熱通過数（ＮＴＵ）の低下よりも冷却
断面積ＡＰを小さくしたことによる効果の方が大きく、
結果として、熱通過数（ＮＴＵ）は増加し、蓄冷器の効
率は向上する。
度の温度範囲で使用され、この程度の温度では、冷媒で
あるヘリウムの粘性係数は比較的小さく、圧力損失もそ
れ程大きくはならない。さらに、支持棒４に螺旋状に仕
切板５を設けたことにより、冷媒流路６が螺旋状に形成
されることに伴い、冷却長しの長さが長くなり、上記（
７）式から冷却断面積Ａ、は、同一形状、同一容積の蓄
冷器に対して伝熱面積を変えることなく、小さくするこ
とができる。さらに、冷却断面積ＡＦが小さくなる。ま
た、上記（６）式から熱通過数（ＮＴＵ）は冷却断面積
Ａｐおよび冷却長しの０．４乗に反比例するため、冷却
長しの増加による熱通過数（ＮＴＵ）の低下よりも冷却
断面積ＡＰを小さくしたことによる効果の方が大きく、
結果として、熱通過数（ＮＴＵ）は増加し、蓄冷器の効
率は向上する。
第３図は本発明における他の実施例を示したものである
。これは高温部と低温部とで数十に〜数百にの温度差の
ある蓄冷器においては、一般に高温部での粘性係数の増
加に伴う冷却断面積Ａ、の縮小に伴い、圧力損失が増加
するため、この圧力損失を最小限に抑えるために構成さ
れたものである。すなわち、本実施例もまた上記第一実
施例と同様に、容器１の軸線方向に容器内底部から突起
した支持棒４が設けられ、この支持棒４に螺旋状の仕切
板５を設けたものである。ここで、この仕切板５の螺旋
ピッチは下方（冷媒の低温部）では小さく、上方（冷媒
の高温部）では大きく構成されている。そのため、この
仕切板５によって形成される冷媒流路６の高さも下方で
は低く、上方では高くなるため、冷却断面積Ａ、の大き
さは下方では小さく、上方では大きく構成されている。
。これは高温部と低温部とで数十に〜数百にの温度差の
ある蓄冷器においては、一般に高温部での粘性係数の増
加に伴う冷却断面積Ａ、の縮小に伴い、圧力損失が増加
するため、この圧力損失を最小限に抑えるために構成さ
れたものである。すなわち、本実施例もまた上記第一実
施例と同様に、容器１の軸線方向に容器内底部から突起
した支持棒４が設けられ、この支持棒４に螺旋状の仕切
板５を設けたものである。ここで、この仕切板５の螺旋
ピッチは下方（冷媒の低温部）では小さく、上方（冷媒
の高温部）では大きく構成されている。そのため、この
仕切板５によって形成される冷媒流路６の高さも下方で
は低く、上方では高くなるため、冷却断面積Ａ、の大き
さは下方では小さく、上方では大きく構成されている。
上述のように蓄冷器の高温部においては、その冷却断面
積が大きくしであるので、高温部での圧力損失の増加を
最少限に抑えることができ、圧力損失の増大による冷凍
能力の低下を抑制し、蓄冷器の効率を向上させることが
できる。
積が大きくしであるので、高温部での圧力損失の増加を
最少限に抑えることができ、圧力損失の増大による冷凍
能力の低下を抑制し、蓄冷器の効率を向上させることが
できる。
本発明は上述のように容器内部に螺旋状の仕切阪を設け
たことにより、螺旋状の冷媒流路が形成されるので、同
一形状、同−８櫃の蓄冷器に対して伝熱面積を変えるこ
となく、冷却断面積を小さくすることができ、熱伝達率
も著しく向上する。
たことにより、螺旋状の冷媒流路が形成されるので、同
一形状、同−８櫃の蓄冷器に対して伝熱面積を変えるこ
となく、冷却断面積を小さくすることができ、熱伝達率
も著しく向上する。
また、この熱伝達率の向上に伴い、蓄冷器の向上するこ
とができる等の効果を奏する。
とができる等の効果を奏する。
第１図は本発明における一実施例の蓄冷器の縦断面図、
第２図は本発明における一実施例の仕切板の斜視図、第
３図は本発明における他の実施例の蓄冷器の縦断面図、
第４図は従来技術における蓄冷器の縦断面図である。 １・・・容器、１ａ・・・冷媒流出入口、１ｂ・・・冷
媒流出入口、２・・・メツシュ、３・・・蓄冷材、４・
・・支持棒、５・・・仕切板、６・・・冷媒流路。 出願人代理人 佐 藤 −雄 畜 ／ 図 １２ 図 月 ３ 図 第 ４ 図
第２図は本発明における一実施例の仕切板の斜視図、第
３図は本発明における他の実施例の蓄冷器の縦断面図、
第４図は従来技術における蓄冷器の縦断面図である。 １・・・容器、１ａ・・・冷媒流出入口、１ｂ・・・冷
媒流出入口、２・・・メツシュ、３・・・蓄冷材、４・
・・支持棒、５・・・仕切板、６・・・冷媒流路。 出願人代理人 佐 藤 −雄 畜 ／ 図 １２ 図 月 ３ 図 第 ４ 図
Claims (1)
- 容器内に設けられた支持棒の外周にその支持棒を中心と
する螺旋状の仕切板を設けることにより螺旋状の冷媒流
路を形成するとともに、その冷媒流路内に蓄冷材を充填
し、容器の両端壁部には上記螺旋状の冷媒流路の各端部
にそれぞれ連通する冷媒流出入口を設けたことを特徴と
する蓄冷器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63230507A JPH0278862A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 蓄冷器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63230507A JPH0278862A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 蓄冷器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0278862A true JPH0278862A (ja) | 1990-03-19 |
Family
ID=16908843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63230507A Pending JPH0278862A (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 蓄冷器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0278862A (ja) |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63230507A patent/JPH0278862A/ja active Pending
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