JPH07111282B2 - 熱圧縮式ヒートポンプ - Google Patents
熱圧縮式ヒートポンプInfo
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- JPH07111282B2 JPH07111282B2 JP4338629A JP33862992A JPH07111282B2 JP H07111282 B2 JPH07111282 B2 JP H07111282B2 JP 4338629 A JP4338629 A JP 4338629A JP 33862992 A JP33862992 A JP 33862992A JP H07111282 B2 JPH07111282 B2 JP H07111282B2
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- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱圧縮式ヒートポンプ
に関し、特に、作動中モータの追加駆動なしに自体から
生じた動力によりシステムが稼動される熱圧縮式ヒート
ポンプに関する。
に関し、特に、作動中モータの追加駆動なしに自体から
生じた動力によりシステムが稼動される熱圧縮式ヒート
ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、熱圧縮式ヒートポンプは、シリ
ンダ内に満たされたヘリウムのようなガスの圧縮及び膨
脹により暖房及び冷房に要する出力を得ている。
ンダ内に満たされたヘリウムのようなガスの圧縮及び膨
脹により暖房及び冷房に要する出力を得ている。
【０００３】熱圧縮式ヒートポンプのシリンダ内部は、
２つのディスプレイサーにより高、中、低温室の３つの
空間に分けられる。高温室内に満たされたガスは、外部
の加熱手段により直接加熱され、加熱されたガスの膨脹
によりディスプレイサーがシリンダ内で往復動を行う。
クランクは、モータの駆動により回転する。
２つのディスプレイサーにより高、中、低温室の３つの
空間に分けられる。高温室内に満たされたガスは、外部
の加熱手段により直接加熱され、加熱されたガスの膨脹
によりディスプレイサーがシリンダ内で往復動を行う。
クランクは、モータの駆動により回転する。
【０００４】ガスの膨脹及びクランクの回転によるディ
スプレイサーの変位により、ガスが３つの空間へ移動し
始め、時間がやや経過すると、夫々の空間内にあるガス
の温度は正常状態になって所定温度を保持し、ディスプ
レイサーの作動は続けられる。
スプレイサーの変位により、ガスが３つの空間へ移動し
始め、時間がやや経過すると、夫々の空間内にあるガス
の温度は正常状態になって所定温度を保持し、ディスプ
レイサーの作動は続けられる。
【０００５】これにより、シリンダ内の夫々の空間は、
等温状態で圧縮及び膨脹過程が繰り返される。
等温状態で圧縮及び膨脹過程が繰り返される。
【０００６】このような圧縮及び膨脹過程においてヒー
トポンプはワークＷを得るようになる。すなわち、圧縮
時には、暖房出力が、膨脹時には、冷房出力が得られ
る。
トポンプはワークＷを得るようになる。すなわち、圧縮
時には、暖房出力が、膨脹時には、冷房出力が得られ
る。
【０００７】図５は、従来の熱圧縮式ヒートポンプを示
す。図において、熱圧縮式ヒートポンプのシリンダ３１
内部は、２つの高温及び低温ディスプレイサー３２，３
３により互いに異なる温度を有する高、中、低温室３
８，３９，４０の３つの空間に分けられる。高温ディス
プレイサー３２は、第１のコネクティングロッド３４に
よりクランクケース４４内に位置したクランク部材４３
に連結され、低温ディスプレイサー３３は、第２のコネ
クティングロッド３５によりクランク部材３４に連結さ
れ、第１及び第２コネクティングロッド３４，３５は９
０°の相互位相差をもつべくクランク部材４３に連結さ
れる。
す。図において、熱圧縮式ヒートポンプのシリンダ３１
内部は、２つの高温及び低温ディスプレイサー３２，３
３により互いに異なる温度を有する高、中、低温室３
８，３９，４０の３つの空間に分けられる。高温ディス
プレイサー３２は、第１のコネクティングロッド３４に
よりクランクケース４４内に位置したクランク部材４３
に連結され、低温ディスプレイサー３３は、第２のコネ
クティングロッド３５によりクランク部材３４に連結さ
れ、第１及び第２コネクティングロッド３４，３５は９
０°の相互位相差をもつべくクランク部材４３に連結さ
れる。
【０００８】シリンダヘッド４９に一体形成された加熱
ダクト３６は、高温室３８と連通し、外部の加熱手段３
７により直接加熱され、高温室３８内のガスに直接熱を
伝達する。上記加熱手段３７が加熱ダクト３６を加熱し
始めるとき、クランク部材４３は、モータ（図示せず）
により駆動され、ディスプレイサー３２，３３は熱膨脹
及びクランク部材４３の回転によりシリンダ３１内で往
復動する。
ダクト３６は、高温室３８と連通し、外部の加熱手段３
７により直接加熱され、高温室３８内のガスに直接熱を
伝達する。上記加熱手段３７が加熱ダクト３６を加熱し
始めるとき、クランク部材４３は、モータ（図示せず）
により駆動され、ディスプレイサー３２，３３は熱膨脹
及びクランク部材４３の回転によりシリンダ３１内で往
復動する。
【０００９】上記ディスプレイサー３２，３３の外周面
には、Ｏ−リングが設けられ、夫々の空間内のガス漏れ
を防止している。シリンダ３１の外周に設けられ夫々の
空間に連通した通路４５を通して、ガスは３つの高、
中、低温室３８，３９，４０にそれぞれ移動する。
には、Ｏ−リングが設けられ、夫々の空間内のガス漏れ
を防止している。シリンダ３１の外周に設けられ夫々の
空間に連通した通路４５を通して、ガスは３つの高、
中、低温室３８，３９，４０にそれぞれ移動する。
【００１０】上記高温室３８と中温室３９との間の通路
上には高温再生部４１が、中温室３９と低温室４０との
間の通路上には、低温再生部４２が設けられている。高
温及び低温再生部４１，４２は移動するガスの熱を吸い
こみ又は発散して上記高、中、低温室３８，３９，４０
の温度を一定に保持する。
上には高温再生部４１が、中温室３９と低温室４０との
間の通路上には、低温再生部４２が設けられている。高
温及び低温再生部４１，４２は移動するガスの熱を吸い
こみ又は発散して上記高、中、低温室３８，３９，４０
の温度を一定に保持する。
【００１１】上記のごとく、シリンダ３１内に配置した
２つのディスプレイサー３２，３３の変位により密閉界
内で圧力変動が生じ、圧縮及び膨脹過程がシステム内で
繰り返され、冷・暖房の出力が得られる。
２つのディスプレイサー３２，３３の変位により密閉界
内で圧力変動が生じ、圧縮及び膨脹過程がシステム内で
繰り返され、冷・暖房の出力が得られる。
【００１２】ところで、上記のごとき従来の熱圧縮式ヒ
ートポンプは、ディスプレイサー３２，３３により分け
られる夫々の高、中、低温室３８，３９，４０の体積
は、ディスプレイサー３２，３３の変位により変化する
が、全体としての体積は変化しない。
ートポンプは、ディスプレイサー３２，３３により分け
られる夫々の高、中、低温室３８，３９，４０の体積
は、ディスプレイサー３２，３３の変位により変化する
が、全体としての体積は変化しない。
【００１３】従って、冷暖房出力を得るためのワークは
下記式（１）のごとく生じない。
下記式（１）のごとく生じない。
【００１４】 Ｗ＝φＰｄＶT ＝Ｐ（ＶT2−ＶT1） …（１） ここで、 ｄＶT ＝ｄ（ＶH ＋ＶM ＋ＶL ）、 Ｐ＝全体圧力、 ＶH ＝高温室の体積、 ＶM ＝中温室の体積、 ＶL ＝低温室の体積である。
【００１５】図６に示すように、高、中、低温室３８，
３９，４０の体積は図面のごとく変わるとしても、全体
としての体積、つまり、ＶT ＝ＶH ＋ＶM ＋ＶL を表わ
す方形部分の体積は変わらず、図７及び図８に示すよう
に圧力のみが変化する。
３９，４０の体積は図面のごとく変わるとしても、全体
としての体積、つまり、ＶT ＝ＶH ＋ＶM ＋ＶL を表わ
す方形部分の体積は変わらず、図７及び図８に示すよう
に圧力のみが変化する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
熱圧縮式ヒートポンプは、全体体積ＶT が変化しないた
めＶT2＝ＶT1である。すなわち、各空間の体積の変動が
あっても、システム全体の体積ＶT の変化がないため、
冷・暖房出力を得るためのワークが生じない。従って、
ディスプレイサー３２，３３はそれ自体駆動ができず、
ディスプレイサー３２，３３を引き続き作動させるため
には、モータを引き続き駆動しなければならない。
熱圧縮式ヒートポンプは、全体体積ＶT が変化しないた
めＶT2＝ＶT1である。すなわち、各空間の体積の変動が
あっても、システム全体の体積ＶT の変化がないため、
冷・暖房出力を得るためのワークが生じない。従って、
ディスプレイサー３２，３３はそれ自体駆動ができず、
ディスプレイサー３２，３３を引き続き作動させるため
には、モータを引き続き駆動しなければならない。
【００１７】これにより、消費電力が増大することはも
とより、長時間の駆動によるモータの発熱でモータの寿
命の短縮を来し、また、モータの熱を冷やすための冷却
装置を設置しなければならないという問題があった。
とより、長時間の駆動によるモータの発熱でモータの寿
命の短縮を来し、また、モータの熱を冷やすための冷却
装置を設置しなければならないという問題があった。
【００１８】従って、本発明の目的は、作動時モータを
追加して駆動することなく引き続き作動され得る熱圧縮
式ヒートポンプを提供することにある。
追加して駆動することなく引き続き作動され得る熱圧縮
式ヒートポンプを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基づく熱圧縮式ヒートポンプは、作動初期
の駆動力を得るためのモータ手段と、クランクケースと
一体に形成され内部にヘリウムのようなガスを充填され
た主シリンダと、主シリンダのヘッド部に形成された加
熱管と、前記主シリンダ内部の上部及び下部領域で上下
往復運動を行なうとともに前記主シリンダの内部をそれ
ぞれ温度の異なる高温室、中温室及び低温室に区画する
高温及び低温ディスプレイサーと、前記クランクケース
内に位置づけられたクランク部材と、前記主シリンダの
外側に設置されて前記高温室、中温室及び低温室を相互
に連通させるとともに内部に高温再生部、低温再生部及
び熱交換手段を備える第１通路と、前記主シリンダに対
して所定角度傾斜させて前記クランクケースの外部に設
置され、内部において往復動するピストン部材を備えた
補助シリンダと、前記補助シリンダ内で前記ピストン部
材により区画される作動空間と前記主シリンダの低温室
とを連通させる第２通路とからなり、前記高温及び低温
ディスプレイサーは第１及び第２のコネクティングロッ
ドをそれぞれ備えており、前記第２コネクティングロッ
ドが前記第１コネクティングロッドより９０°先立つ位
相差をもつべく第１及び第２コネクティングロッドをク
ランク部材に連結させてモータ手段の回転運動を位相差
のある前記高温及び低温ディスプレイサーの往復運動に
変換するとともに、前記ピストン部材のピストンロッド
を前記第１コネクティングロッドの連結点で前記クラン
ク部材に連結してなる。
に、本発明の基づく熱圧縮式ヒートポンプは、作動初期
の駆動力を得るためのモータ手段と、クランクケースと
一体に形成され内部にヘリウムのようなガスを充填され
た主シリンダと、主シリンダのヘッド部に形成された加
熱管と、前記主シリンダ内部の上部及び下部領域で上下
往復運動を行なうとともに前記主シリンダの内部をそれ
ぞれ温度の異なる高温室、中温室及び低温室に区画する
高温及び低温ディスプレイサーと、前記クランクケース
内に位置づけられたクランク部材と、前記主シリンダの
外側に設置されて前記高温室、中温室及び低温室を相互
に連通させるとともに内部に高温再生部、低温再生部及
び熱交換手段を備える第１通路と、前記主シリンダに対
して所定角度傾斜させて前記クランクケースの外部に設
置され、内部において往復動するピストン部材を備えた
補助シリンダと、前記補助シリンダ内で前記ピストン部
材により区画される作動空間と前記主シリンダの低温室
とを連通させる第２通路とからなり、前記高温及び低温
ディスプレイサーは第１及び第２のコネクティングロッ
ドをそれぞれ備えており、前記第２コネクティングロッ
ドが前記第１コネクティングロッドより９０°先立つ位
相差をもつべく第１及び第２コネクティングロッドをク
ランク部材に連結させてモータ手段の回転運動を位相差
のある前記高温及び低温ディスプレイサーの往復運動に
変換するとともに、前記ピストン部材のピストンロッド
を前記第１コネクティングロッドの連結点で前記クラン
ク部材に連結してなる。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明に基づく一実施例を添付図面
に沿って詳述する。
に沿って詳述する。
【００２１】図１に示すごとく、熱圧縮式ヒートポンプ
１は、内部にクランク部材１４を有するクランクケース
１３と、クランクケース１３に一体形成され、内部にお
いて高温及び低温ディスプレイサー２，３が往復動する
主シリンダ４と、主シリンダ４に所定角度を有してクラ
ンクケース１３の外部に位置される補助シリンダ１６と
から構成されている。
１は、内部にクランク部材１４を有するクランクケース
１３と、クランクケース１３に一体形成され、内部にお
いて高温及び低温ディスプレイサー２，３が往復動する
主シリンダ４と、主シリンダ４に所定角度を有してクラ
ンクケース１３の外部に位置される補助シリンダ１６と
から構成されている。
【００２２】上記主シリンダ４は、内部にヘリウムのよ
うなガスが満たされており、高温及び低温ディスプレイ
サー２，３は主シリンダ４の内部を互いに温度の異なる
高、中、低温室５，６，７に夫々仕分ける。高、低温室
５，７の体積はほとんど同一であり、中温室６の体積は
これらよりやや大きい。主シリンダ４のヘッド部には、
加熱管１５が高温室５に連通するように連結され、外部
の加熱手段（図示せず）により直接加熱され、その熱を
高温室５に伝達する。
うなガスが満たされており、高温及び低温ディスプレイ
サー２，３は主シリンダ４の内部を互いに温度の異なる
高、中、低温室５，６，７に夫々仕分ける。高、低温室
５，７の体積はほとんど同一であり、中温室６の体積は
これらよりやや大きい。主シリンダ４のヘッド部には、
加熱管１５が高温室５に連通するように連結され、外部
の加熱手段（図示せず）により直接加熱され、その熱を
高温室５に伝達する。
【００２３】高、中、低温室５，６，７にそれぞれ連通
する第１の通路２５が主シリンダ４の外側に連結され、
高、低温再生部８，９が第１通路２５内に配置され、
中、低温熱交換器２１，２３が第１通路２５の周囲に配
置されている。
する第１の通路２５が主シリンダ４の外側に連結され、
高、低温再生部８，９が第１通路２５内に配置され、
中、低温熱交換器２１，２３が第１通路２５の周囲に配
置されている。
【００２４】上記高温ディスプレイサー２は、主シリン
ダ４の内側上部に配置されて、高温室５を区画し、第１
コネクティングロッド１０に連結された高温ロッド２６
を備える。また、上記低温ディスプレイサー３は、主シ
リンダ４の下部に配置されて低温室７を区画するととも
に高温ディスプレイサー２との間に中温室６を区画形成
する。低温ディスプレイサー３は、第２のコネクティン
グロッド１１に連結された低温ロッド２７を備える。こ
れら高温及び低温ディスプレイサー２，３の外周面には
リング２４が取り付けられており、高、中、低温室５，
６，７相互間のガスの流れを遮断する。
ダ４の内側上部に配置されて、高温室５を区画し、第１
コネクティングロッド１０に連結された高温ロッド２６
を備える。また、上記低温ディスプレイサー３は、主シ
リンダ４の下部に配置されて低温室７を区画するととも
に高温ディスプレイサー２との間に中温室６を区画形成
する。低温ディスプレイサー３は、第２のコネクティン
グロッド１１に連結された低温ロッド２７を備える。こ
れら高温及び低温ディスプレイサー２，３の外周面には
リング２４が取り付けられており、高、中、低温室５，
６，７相互間のガスの流れを遮断する。
【００２５】第１のコネクティングロッド１０はクラン
ク部材１４に連結され、第２のコネクティングロッド１
１は、第１のコネクティングロッド１０より９０°先立
つ位相差を有し、クランク部材１４に連結される。クラ
ンク部材１４はクランク軸１２を介してモータ（図示せ
ず）に連結されており、第１及び第２のコネクティング
ロッド１０，１１を介してモータの回転運動を高温及び
低温ディスプレイサー２，３のそれぞれの往復運動に変
化させる。
ク部材１４に連結され、第２のコネクティングロッド１
１は、第１のコネクティングロッド１０より９０°先立
つ位相差を有し、クランク部材１４に連結される。クラ
ンク部材１４はクランク軸１２を介してモータ（図示せ
ず）に連結されており、第１及び第２のコネクティング
ロッド１０，１１を介してモータの回転運動を高温及び
低温ディスプレイサー２，３のそれぞれの往復運動に変
化させる。
【００２６】補助シリンダ１６は、主シリンダ４と所定
角度、すなわち、９０°以内の角度をなしてクランクケ
ース１３に一体形成されるか、又は溶接などにより密封
させて設けられる。
角度、すなわち、９０°以内の角度をなしてクランクケ
ース１３に一体形成されるか、又は溶接などにより密封
させて設けられる。
【００２７】ヘリウムのようなガスが満たされている補
助シリンダ１６の作動空間１９の体積は、主シリンダ４
の高温室５又は低温室７の体積の約０．３〜０．４倍、
好ましくは０．３６倍であり、補助シリンダ１６の内径
は主シリンダ４の内径の０．６倍である。
助シリンダ１６の作動空間１９の体積は、主シリンダ４
の高温室５又は低温室７の体積の約０．３〜０．４倍、
好ましくは０．３６倍であり、補助シリンダ１６の内径
は主シリンダ４の内径の０．６倍である。
【００２８】補助シリンダ１６の作動空間１９は、主シ
リンダ４の低温室７と第２の通路２０を通して連通して
いる。ピストンロッド３０に連結された第３のコネクテ
ィングロッド１８は、第１コネクティングロッド１０が
連結される地点でクランク部材１４に連結される。すな
わち、第２のコネクティングロッド１１より９０°以上
遅れた位相差でクランク部材１４に連結される。従っ
て、高温及び低温ディスプレイサー２，３とピストン部
材１７の行程は同じくなる。
リンダ４の低温室７と第２の通路２０を通して連通して
いる。ピストンロッド３０に連結された第３のコネクテ
ィングロッド１８は、第１コネクティングロッド１０が
連結される地点でクランク部材１４に連結される。すな
わち、第２のコネクティングロッド１１より９０°以上
遅れた位相差でクランク部材１４に連結される。従っ
て、高温及び低温ディスプレイサー２，３とピストン部
材１７の行程は同じくなる。
【００２９】上記のごとく構成された本発明に基づく熱
圧縮式ヒートポンプ１は、モータ（図示せず）により初
期動力が生じるとともに、外部の加熱手段により加熱ダ
クト１５が加熱される。加熱ダクト１５は高温室５に熱
を伝達して高温室５内のガスを熱膨脹させる。この際、
モータの駆動力とガスの膨脹により高温及び低温ディス
プレイサー２，３及びピストン部材１７が往復動する。
圧縮式ヒートポンプ１は、モータ（図示せず）により初
期動力が生じるとともに、外部の加熱手段により加熱ダ
クト１５が加熱される。加熱ダクト１５は高温室５に熱
を伝達して高温室５内のガスを熱膨脹させる。この際、
モータの駆動力とガスの膨脹により高温及び低温ディス
プレイサー２，３及びピストン部材１７が往復動する。
【００３０】ところで、高温及び低温ディスプレイサー
２，３は９０°の位相差を有するため、ピストン部材１
７は高温及び低温ディスプレイサー２，３と夫々異なる
位相差を有し往復動する。
２，３は９０°の位相差を有するため、ピストン部材１
７は高温及び低温ディスプレイサー２，３と夫々異なる
位相差を有し往復動する。
【００３１】作動開始後、一定時間が過ぎると、高、
中、低温室５，６，７内のガスの温度はそれぞれ正常状
態となり、一定温度を保持する。すなわち、高温室５内
のガスの温度は５００〜７００℃間の温度に一定に維持
され、中温室６内のガスの温度は４０〜１００℃の間の
温度に、また低温室７内のガスの温度は−５〜１０℃の
間の温度に一定に保持される。
中、低温室５，６，７内のガスの温度はそれぞれ正常状
態となり、一定温度を保持する。すなわち、高温室５内
のガスの温度は５００〜７００℃間の温度に一定に維持
され、中温室６内のガスの温度は４０〜１００℃の間の
温度に、また低温室７内のガスの温度は−５〜１０℃の
間の温度に一定に保持される。
【００３２】この際、モータの駆動は停止されるが、加
熱手段（図示せず）の加熱により引き続いてディスプレ
イサー２，３及びピストン部材１７は往復動する。
熱手段（図示せず）の加熱により引き続いてディスプレ
イサー２，３及びピストン部材１７は往復動する。
【００３３】この往復動により高、中、低温室５，６，
７及び作動空間１９の体積が変化し、それぞれの空間内
に満たされたガスは、第１及び第２の通路２５，２０を
介して他の空間に移動する。
７及び作動空間１９の体積が変化し、それぞれの空間内
に満たされたガスは、第１及び第２の通路２５，２０を
介して他の空間に移動する。
【００３４】例えば、高温ディスプレイサー２が上昇し
て、高温室５の体積が減少すると、高温室５内の高温ガ
スは、加熱ダクト１５と第１通路２５を通して中、低温
室６，７に移動する。この際、第１通路２５上にある高
温再生部８は高温ガスの熱を吸収して蓄熱し、また、中
温熱交換部２１は、暖房出力を得るための汲水循環熱交
換器であって、高温ガスと熱交換されて暖房出力を得
る。
て、高温室５の体積が減少すると、高温室５内の高温ガ
スは、加熱ダクト１５と第１通路２５を通して中、低温
室６，７に移動する。この際、第１通路２５上にある高
温再生部８は高温ガスの熱を吸収して蓄熱し、また、中
温熱交換部２１は、暖房出力を得るための汲水循環熱交
換器であって、高温ガスと熱交換されて暖房出力を得
る。
【００３５】一方、低温ディスプレイサー３が下降する
と、低温室７内のガスは、第１通路２５を介して高、中
温室５，６に移動するとともに、第２通路２０を通して
作動空間１９に移動する。上記第１通路２５を通って移
動するガスは、低温熱交換器２３、低温再生部９、中温
熱交換器２１を通過しながら熱交換され、これらの室内
５，６内のガスの温度は、一定温度に維持される。ま
た、低温熱交換器２３は、冷房出力を得るための汲水循
環熱交換器であって、低温ガスと熱交換されて冷房出力
を得る。
と、低温室７内のガスは、第１通路２５を介して高、中
温室５，６に移動するとともに、第２通路２０を通して
作動空間１９に移動する。上記第１通路２５を通って移
動するガスは、低温熱交換器２３、低温再生部９、中温
熱交換器２１を通過しながら熱交換され、これらの室内
５，６内のガスの温度は、一定温度に維持される。ま
た、低温熱交換器２３は、冷房出力を得るための汲水循
環熱交換器であって、低温ガスと熱交換されて冷房出力
を得る。
【００３６】本発明に基づく熱圧縮式ヒートポンプにお
いて、低温室７と連通する補助シリンダ１６の作動空間
１９の体積が、ピストン部材１７の往復動により変わる
ため、全システムの体積が変化する。すなわち、高温及
び低温ディスプレイサー２，３とは異なる位相差で作動
するピストン部材１７により、作動空間１９の体積が変
わるため、全システムの体積に変化を来す。
いて、低温室７と連通する補助シリンダ１６の作動空間
１９の体積が、ピストン部材１７の往復動により変わる
ため、全システムの体積が変化する。すなわち、高温及
び低温ディスプレイサー２，３とは異なる位相差で作動
するピストン部材１７により、作動空間１９の体積が変
わるため、全システムの体積に変化を来す。
【００３７】図２を参照して、上記高、中、低温室５，
６，７及び作動空間１９の体積の変化をクランク部材１
４が時計回り方向へ回転するとして説明すれば、高温デ
ィスプレイサー２が上死点に位置するとき、すなわち、
高温室５の体積ＶH が最小（ｃ）になったとき、低温室
７の体積ＶL1は、低温ディスプレイサー３が下降中であ
るため減少中にあり、また、作動空間１９の体積Ｖ
L2は、ピストン部材１７の位相が低温ディスプレイサー
３の位相より所定角度遅れてピストン部材１７が上昇中
にあるので、減少中にある。
６，７及び作動空間１９の体積の変化をクランク部材１
４が時計回り方向へ回転するとして説明すれば、高温デ
ィスプレイサー２が上死点に位置するとき、すなわち、
高温室５の体積ＶH が最小（ｃ）になったとき、低温室
７の体積ＶL1は、低温ディスプレイサー３が下降中であ
るため減少中にあり、また、作動空間１９の体積Ｖ
L2は、ピストン部材１７の位相が低温ディスプレイサー
３の位相より所定角度遅れてピストン部材１７が上昇中
にあるので、減少中にある。
【００３８】一方、補助シリンダ１６の作動空間１９の
体積が最大（ａ）になるとき、高温室５の体積ＶH は、
減少中にあり、低温室の体積ＶL1は増加中にある。図２
において、主シリンダ４の全体積はＶ区間であり、作動
空間１９の体積ＶL2はΔＶ区間であって、全システム体
積Ｖ＋ΔＶが増減することが理解されよう。また、低温
室７と作動空間１９とは第２通路２０を介して互いに連
通しているため、システム全低温室の体積ＶL はＶL1＋
ＶL2である。
体積が最大（ａ）になるとき、高温室５の体積ＶH は、
減少中にあり、低温室の体積ＶL1は増加中にある。図２
において、主シリンダ４の全体積はＶ区間であり、作動
空間１９の体積ＶL2はΔＶ区間であって、全システム体
積Ｖ＋ΔＶが増減することが理解されよう。また、低温
室７と作動空間１９とは第２通路２０を介して互いに連
通しているため、システム全低温室の体積ＶL はＶL1＋
ＶL2である。
【００３９】上述のごとく、主シリンダ４の全体積Ｖは
変わらないが、補助シリンダ１６の体積ΔＶが変化す
る。また、作動空間１９の体積が最大となる地点ａはピ
ストン部材１７の下死点であり、作動空間１９の体積が
最小となる地点ｂはピストン部材１７の上死点である。
この際、全システム体積Ｖ＋ΔＶが最大となるピストン
部材１７の下死点ａが膨脹過程の終了点である。
変わらないが、補助シリンダ１６の体積ΔＶが変化す
る。また、作動空間１９の体積が最大となる地点ａはピ
ストン部材１７の下死点であり、作動空間１９の体積が
最小となる地点ｂはピストン部材１７の上死点である。
この際、全システム体積Ｖ＋ΔＶが最大となるピストン
部材１７の下死点ａが膨脹過程の終了点である。
【００４０】従って、ピストン部材１７が下死点ａから
上死点ｂへ移動するとき、全システム体積ＶT が減少す
る圧縮過程として、暖房出力が得られる。
上死点ｂへ移動するとき、全システム体積ＶT が減少す
る圧縮過程として、暖房出力が得られる。
【００４１】図３において、ピストン部材１７の上死点
に到達する時点ｂは、最高圧時点ｃより速く、ピストン
部材１７の下死点に到達する時点ａは最低圧時点ｄより
速い。
に到達する時点ｂは、最高圧時点ｃより速く、ピストン
部材１７の下死点に到達する時点ａは最低圧時点ｄより
速い。
【００４２】図４において、閉曲線のａ，ｂ地点は、ピ
ストン部材１７の上死点と下死点を示し、ａ→ｂは膨脹
過程であり、ｂ→ａは圧縮過程である。
ストン部材１７の上死点と下死点を示し、ａ→ｂは膨脹
過程であり、ｂ→ａは圧縮過程である。
【００４３】ここで、閉曲線により取り囲まれた面積は
ワークを表わす。つまり、ワークＷは、 Ｗ＝φＰｄＶT ＝Ｐ（ＶT2−ＶT1）＞０ …（２） ここで、ＶT2はピストン部材が下死点にあるときの全シ
ステム体積であり、ＶT1はピストン部材が上死点にある
ときの全システム体積であり、Ｐはシステム圧力であ
る。
ワークを表わす。つまり、ワークＷは、 Ｗ＝φＰｄＶT ＝Ｐ（ＶT2−ＶT1）＞０ …（２） ここで、ＶT2はピストン部材が下死点にあるときの全シ
ステム体積であり、ＶT1はピストン部材が上死点にある
ときの全システム体積であり、Ｐはシステム圧力であ
る。
【００４４】従って、全システム体積が変化するためワ
ークが生じる。
ークが生じる。
【００４５】
【発明の効果】上述のごとく、本発明に基づく熱圧縮式
ヒートポンプは、主シリンダと所定角度をなしてクラン
クケースに設けられた補助シリンダを備え、この補助シ
リンダの作動空間が主シリンダの低温室と第２通路を介
して連通し、また、ピストン部材の位相が高温及び低温
ディスプレイサーとは異なるため、全システム体積が変
化して式Ｗ＝φＰｄＶT ＞０によりワークＷが生じ、モ
ータの追加駆動なしに、加熱だけで自動駆動することが
できる。
ヒートポンプは、主シリンダと所定角度をなしてクラン
クケースに設けられた補助シリンダを備え、この補助シ
リンダの作動空間が主シリンダの低温室と第２通路を介
して連通し、また、ピストン部材の位相が高温及び低温
ディスプレイサーとは異なるため、全システム体積が変
化して式Ｗ＝φＰｄＶT ＞０によりワークＷが生じ、モ
ータの追加駆動なしに、加熱だけで自動駆動することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく熱圧縮式ヒートポンプの断面図
である。
である。
【図２】本発明に基づく熱圧縮式ヒートポンプの時間に
よる各空間の圧力変化図である。
よる各空間の圧力変化図である。
【図３】本発明に基づく熱圧縮式ヒートポンプの時間に
よる圧力変化図である。
よる圧力変化図である。
【図４】本発明に基づく熱圧縮式ヒートポンプのＰ−Ｖ
線図である。
線図である。
【図５】従来の熱圧縮式ヒートポンプの断面図である。
【図６】従来の熱圧縮式ヒートポンプの時間による各空
間の体積の変化図である。
間の体積の変化図である。
【図７】従来の熱圧縮式ヒートポンプの時間による圧力
変化図である。
変化図である。
【図８】従来の熱圧縮式ヒートポンプのＰ−Ｖ線図であ
る。
る。
１ 熱圧縮式ヒートポンプ ２ 高温ディスプレイサー ３ 低温ディスプレイサー ４ 主シリンダ ５ 高温室 ６ 中温室 ７ 低温室 ８ 高温再生部 ９ 低温再生部 １０ 第１コネクティングロッド １１ 第２コネクティングロッド １３ クランクケース １４ クランク部材 １６ 補助シリンダ １７ ピストン部材 １９ 作動空間 ２０ 第２通路 ２５ 第１通路
Claims (4)
- 【請求項１】 作動初期の駆動力を得るためのモータ手
段と、クランクケースと一体に形成され内部にヘリウム
のようなガスを充填された主シリンダと、主シリンダの
ヘッド部に形成された加熱管と、前記主シリンダ内部の
上部及び下部領域で上下往復運動を行なうとともに前記
主シリンダの内部をそれぞれ温度の異なる高温室、中温
室及び低温室に区画する高温及び低温ディスプレイサー
と、前記クランクケース内に位置づけられたクランク部
材と、前記主シリンダの外側に設置されて前記高温室、
中温室及び低温室を相互に連通させるとともに内部に高
温再生部、低温再生部及び熱交換手段を備える第１通路
と、前記主シリンダに対して所定角度傾斜させて前記ク
ランクケースの外部に設置され、内部において往復動す
るピストン部材を備えた補助シリンダと、前記補助シリ
ンダ内で前記ピストン部材により区画される作動空間と
前記主シリンダの低温室とを連通させる第２通路とから
なり、前記高温及び低温ディスプレイサーは第１及び第
２のコネクティングロッドをそれぞれ備えており、前記
第２コネクティングロッドが前記第１コネクティングロ
ッドより９０°先立つ位相差をもつべく第１及び第２コ
ネクティングロッドをクランク部材に連結させてモータ
手段の回転運動を位相差のある前記高温及び低温ディス
プレイサーの往復運動に変換するとともに、前記ピスト
ン部材のピストンロッドを前記第１コネクティングロッ
ドの連結点で前記クランク部材に連結した熱圧縮式ヒー
トポンプ。 - 【請求項２】 前記主シリンダに対する前記補助シリン
ダの傾斜角度は、９０°以内であることを特徴とする請
求項１に記載の熱圧縮式ヒートポンプ。 - 【請求項３】 前記補助シリンダは、主シリンダ部材よ
り時計回り方向へ位相が先立つことを特徴とする請求項
２に記載の熱圧縮式ヒートポンプ。 - 【請求項４】 前記補助シリンダの内径は、前記主シリ
ンダの内径の約０．６倍であることを特徴とする請求項
１に記載の熱圧縮式ヒートポンプ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1992-65 | 1992-01-07 | ||
| KR1019920000065A KR940010581B1 (ko) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 열압축식 히트펌프 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248720A JPH05248720A (ja) | 1993-09-24 |
| JPH07111282B2 true JPH07111282B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=19327571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4338629A Expired - Lifetime JPH07111282B2 (ja) | 1992-01-07 | 1992-12-18 | 熱圧縮式ヒートポンプ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5335506A (ja) |
| JP (1) | JPH07111282B2 (ja) |
| KR (1) | KR940010581B1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5465579A (en) * | 1993-05-12 | 1995-11-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Gas compression/expansion apparatus |
| US5485726A (en) * | 1994-05-17 | 1996-01-23 | Lg Electronics Inc. | Pressure control apparatus for stirling module |
| JP3674791B2 (ja) * | 1994-07-14 | 2005-07-20 | アイシン精機株式会社 | 冷却装置 |
| DE29911071U1 (de) * | 1999-06-24 | 2000-12-14 | CSP Cryogenic Spectrometers GmbH, 85737 Ismaning | Kühlvorrichtung |
| EP1126153A3 (de) * | 2000-02-16 | 2002-10-23 | Josef Ing. Frauscher | Stirlingmaschine |
| US6968703B2 (en) * | 2003-08-21 | 2005-11-29 | Edward Lawrence Warren | Mechanical freezer |
| JP4630626B2 (ja) * | 2004-10-21 | 2011-02-09 | 株式会社サクション瓦斯機関製作所 | 熱機関 |
| FR2950935B1 (fr) * | 2009-10-07 | 2012-04-06 | Stephane Mourgues | Moteur de type stirling |
| US8640453B2 (en) * | 2010-04-20 | 2014-02-04 | Alpha Plus Power Inc. | Heat engine |
| US8945027B2 (en) | 2010-09-23 | 2015-02-03 | Munish K. Batra | Heated compression therapy system and method |
| CN102094708B (zh) * | 2010-12-20 | 2014-11-19 | 罗吉庆 | 自冷回热式活缸式燃料-空气发动机 |
| CN102562355A (zh) * | 2012-02-22 | 2012-07-11 | 罗吉庆 | 一种低排放套缸联合发动机 |
| CN110397517B (zh) * | 2019-07-01 | 2021-11-30 | 山东华宇工学院 | 一种斯特林发动机装置 |
| CN115539242A (zh) * | 2021-06-29 | 2022-12-30 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种分置式两级自由活塞斯特林发电机及其工作方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2664698A (en) * | 1949-09-08 | 1954-01-05 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Hot-gas reciprocating engine with means for augmenting the pressure medium and supplying combustion air |
| US4417443A (en) * | 1981-08-13 | 1983-11-29 | Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) A.B. & Co. | Multi-cylinder, double-acting hot gas engine |
| SU1288461A1 (ru) * | 1985-07-11 | 1987-02-07 | Предприятие П/Я М-5727 | Газова криогенна машина |
| JPH0660770B2 (ja) * | 1986-03-25 | 1994-08-10 | 川崎重工業株式会社 | 熱駆動ヒ−トポンプ |
| JP2773417B2 (ja) * | 1990-09-28 | 1998-07-09 | アイシン精機株式会社 | フリーピストンスターリングエンジン |
| JPH04295167A (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-20 | Aisin Seiki Co Ltd | ディスプレーサー型スターリング機関 |
-
1992
- 1992-01-07 KR KR1019920000065A patent/KR940010581B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-12-18 JP JP4338629A patent/JPH07111282B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-31 US US07/999,400 patent/US5335506A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930016735A (ko) | 1993-08-26 |
| US5335506A (en) | 1994-08-09 |
| KR940010581B1 (ko) | 1994-10-24 |
| JPH05248720A (ja) | 1993-09-24 |
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