JPH0718612B2

JPH0718612B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH0718612B2
Application number: JP62146648A
Authority: JP
Inventors: 正博酒井; 洋一久森; 淳綾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS63311050A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は冷凍装置、特に外部加熱により駆動される冷
凍装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば公開特許公報昭61−44254号に示された
従来の外部加熱方式の冷凍装置を示す断面図である。

図において、１は高温側ディスプレーサを示し、高温側
シリンダ２内に往復動可能に設けられている。また、３
は低温側ディスプレーサであり、低温側シリンダ４内に
往復動可能に設けられている。高温側シリンダ２内は高
温側ディスプレーサ１により、高温側作動空間部５と第
１中温作動空間部６に区分されている。７は高温側熱交
換器であり、高温作動空間部５に連通して設けられてい
る。高温側熱交換器７に例えばバーナなどの燃焼器８が
備えられ、この燃焼器８により高温側熱交換器７が外部
から加熱されるように設けられている。

また、高温側熱交換器７と第１中温作動空間部６との間
に高温側再生器９と第１中温側熱交換器10が配設されて
いる。

低温側シリンダ４内は低温側ディスプレーサ３により低
温側作動空間部11と第２中温作動空間部12に区分され、
第２中温作動空間部12が第１中温作動空間部10と連通管
13により連通されている。また、低温側作動空間部11と
第２中温作動空間部12との間に低温側熱交換器14、低温
側再生器15及び第２中温側熱交換器16が配設されてい
る。17はクランクケースを示し、クランクケース17内に
バッファ室18と高温側と低温側の両ディスプレーサ1,3
を駆動させるクランク機構としてのクランク軸19が設け
られている。20は軸受であり、クランク軸19を回動可能
に支持している。21はクランクアームであり、このクラ
ンクアーム21にクランクピン22を介して、コネクテング
ロッド23,24が回動自在に連結されている。コネクテン
グロッド23は低温側ディスプレーサロッド25を介して、
低温側ディスプレーサ３に連結され、また他のコネクテ
ングロッド24は高温側ディスプレーサロッド26を介し
て、高温側ディスプレーサ１と回動自在に連結されてい
る。また、低温側と高温側の両ディスプレーサロッド2
5,26の径は略同一に形成されている。

上記の構成において、次に動作について説明する。

高温側作動空間部５、第１・第２中温作動空間部6,12、
低温側作動空間部11及びバッファ室18に作動ガスを封入
する。次に高温側・低温側の両ディスプレーサ1,3を適
正な位相差に保持させて往復動させる。即ち、クランク
軸19を図示しないモータで回転させると、両ディスプレ
ーサ1,3はクランク機構により適正な位相差が保持され
て駆動される。

モータの動力は、シール部などにおける摩擦損失、高温
側・低温側の熱交換器7,10、第１・第２中温側熱交換器
10,16及び高温側・低温側の再生器9,15における圧力損
失、さらにクランク機構における機械損失などに応じ
て、その値が必要となる。

このようにして、モータを駆動し、適正な位相差を保持
させて、高温側・低温側の両ディスプレーサ1,3を往復
動し、作動ガスを流動させると、密閉空間即ち、高温側
・低温側作動空間部5,11及び第１・第２中温作動空間部
6,12の作動ガスに熱力学的仕事が発生する。

高温側熱交換器７は、燃焼器８により加熱され、その燃
焼熱を吸収する。また、第１・第２中温側熱交換器10,1
6に図示しない冷却水を供給すると、第１・第２中温側
熱交換器10,16から熱が放散される。また、低温側熱交
換器14に図示しない水を外部から供給すると、低温側熱
交換器14は、その水から熱を吸収する。

上記のように、第１・第２中温側熱交換器10,16の放熱
量を暖房または給湯用に使用し、低温側熱交換器14の吸
熱効果を利用し、低温を発生させ、これを冷房用として
使用している。即ち、第１・第２中温側熱交換器10,16
及び低温側熱交換器14により冷暖房が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の冷凍装置では、モータによりクラン
ク軸19を回転し、冷凍装置を駆動した場合、冷暖房効果
と同時に、機械損失と圧力損失が発生するので、これら
の損失を補う駆動力が必要であって、その駆動力は冷凍
装置の回転数にしたがって増大する。ここで、冷凍装置
の性能を冷房能力または暖房能力／（加熱入力＋モータ
駆動入力）として表わすと、モータ駆動入力が増大する
と、性能が低減することが示される。そこで、従来の冷
凍装置を駆動する場合、機械損失と圧力損失が大きく、
モータの駆動入力が増大して、冷凍装置の性能が著しく
低下するという問題があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、モータ駆動入力が低減されて、高性能な外部加熱
方式の冷凍装置を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る冷凍装置は低温側ディスプレーサに連結
した低温側ディスプレーサロッドが、高温側ディスプレ
ーサに連結した高温側ディスプレーサロッドの径と異っ
た大きさの径に形成された構成としてものである。

〔作用〕

この発明における低温側ディスプレーサロッドは、高温
側ディスプレーサロッドの径と異った大きさの径に形成
されているので、高温側と低温側の両ディスプレーサが
駆動すると、冷凍装置の密閉空間の容積が変化し、この
容積変化と作動ガスの圧力変化により、熱力学的仕事が
発生して、高温側と低温側の両ディスプレーサが駆動さ
れ、モータ駆動入力を低減する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す冷凍装置の断面図で
ある。図において、符号１乃至24は従来例と同一または
相当の構成であって、詳細な説明は省略する。

27は高温側ディスプレーサロッドを示し、この高温側デ
ィスプレーサロッド27の一端は、コネクテングロッド24
と回動自在に連結され、他端が高温側ディスプレーサ１
に接続されている。また、28は低温側ディスプレーサロ
ッドであり、その一端はコネクテングロッド23と回動自
在に連結され、他端が低温側ディスプレーサ３に接続さ
れている。高温側ディスプレーサロッド27の径は、低温
側ディスプレーサロッド28の径と異った大きさであっ
て、高温側ディスプレーサロッド27の径が低温側ディス
プレーサロッド28の径よりも小さく設けられている。

高温ディスプレーサロッド27は、第１の中温作動空間部
６とバッファ室18を貫通しているが、第１の中温作動空
間部６とバッファ室18をしきる部分で、高温ディスプレ
ーサロッド27が往復可能で、かつ上記両室間の作動流体
を気密するシールが設けられている。同様に、低温ディ
スプレーサロッド28も、第２の中温作動空間12とバッフ
ァ室18を貫通しているが、第２の中温作動空間12とバッ
ファ室18をしきる部分では、低温ディスプレーサロッド
28が往復可能で、かつ上記両室間の作動流体を気密する
シールが設けられている。そのため、高温側作動空間部
５、第１・第２中温作動空間部6,12、低温側作動空間部
11、高温側・低温側熱交換器7,14、第1,第２中温熱交換
器10,16及び高温側，低温側再生器9,15は、それぞれつ
ながっており、前述のシールによりバッファ室18とへだ
てられた密閉空間となっている。

上記の構成において、次に動作について説明する。

クランク軸19を図示しないモータで回転させると、高温
側・低温側の両ディスプレーサ1,3はクランク機構によ
り駆動し、適正な位相差を保持して往復動する。即ち、
高温側・低温側の両ディスプレーサ1,3は、それぞれ高
温側・低温側の両シリンダ2,4内を位相が異った状態で
駆動される。

高温側・低温側の両ディスプレーサロッド27,28の径が
互に異って形成されているので、高温側・低温側の両デ
ィスプレーサ1,3が往復動すると、密閉空間の容積即
ち、高温側作動空間部５、第１・第２中温作動空間部6,
12、低温側作動空間部11、高温側・低温側熱交換器7,1
4、第１・第２中温側熱交換器10,16及び高温側・低温側
再生器9,15の総容積が変動する。例えば、上記密閉空間
は、高温側ディスプレーサ１が高温側作動空間５側にあ
ると、クランク機構により低温側ディスプレーサ３がバ
ッファ室18側に位置し、直径の大きい低温側ディスプレ
ーサロッド28は、この密閉空間にほとんど入っていない
ため、密閉空間の容積は大きくなる。一方、高温ディス
プレーサ１がバッファ室18側にあると、クランク機構に
より低温側ディスプレーサ３が低温側作動空間11側に位
置し、直径の大きい低温側ディスプレーサロッド28は、
この密閉空間に大部分はいっているので、密閉空間の容
積は小さくなる。このように、両ディスプレーサ1,3が
往復するたびに、密閉空間の容積が変化する。例えば、
密閉空間全体の平均圧力をＰとすると、両ディスプレー
サの往復による密閉空間の容積変化（V₁→V₂）により、
仕事（Ｗ＝Ｐ（V₁→V₂））が発生する。この容積変化と
密閉空間に封入した作動ガスの圧力変化により、熱力学
的に、外部に対して仕事が発生する。なお、バッファ室
18の内容積は高温側・低温側の両ディスプレーサロッド
27,28の往復動により変動するが、冷凍装置の性能には
大きな影響がない。また、ここで熱力学的に発生した仕
事は高温側・低温側の両ディスプレーサ1,3を駆動する
ので、その駆動する仕事分だけモータの入力が低減され
る。

ここで、高温側・低温側の両ディスプレーサロッド27,2
8の径の比を適正な値に設定することにより、モータの
入力を不要とすることも可能である。

なお、上記実施例は低温側ディスプレーサロッド28の径
を高温側ディスプレーサロッド27の径よりも大きく形成
したが、逆に、低温側ディスプレーサロッド28の径を高
温側ディスプレーサロッド27の径よりも小さく形成して
も、上記と同じように高温側・低温側の両ディスプレー
サ1,3の往復動により、密閉空間の総容積が変動し、封
入された作動ガスの圧力変化によって、外部への仕事が
発生し、モータ駆動入力の低減をすることができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、高温側ディスプレーサ
ロッドの径と低温側ディスプレーサロッドの径を異った
大きさにし、高温側・低温側の両ディスプレーサを異っ
た位相に保持しながら往復動させて、冷凍装置の密閉空
間の総容積を変化させるとともに作動ガスの圧力変化を
発生させることで、外部に仕事をとり出して、高温側・
低温側の両ディスプレーサの駆動をすることとしたの
で、冷凍装置のモータ入力を低減することができ、高性
能の冷凍装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す冷凍装置の断面図、
第２図は従来例を示す冷凍装置の断面図である。１……高温側ディスプレーサ２……高温側シリンダ３……低温側ディスプレーサ４……低温側シリンダ７……高温側熱交換器９……高温側再生器 10……第１中温側熱交換器 14……低温側熱交換器 15……低温側再生器 16……第２中温側熱交換器 27……高温側ディスプレーサロッド 28……低温側ディスプレーサロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温側シリンダと低温側シリンダに位相差
を保持して駆動される高温側ディスプレーサと低温側デ
ィスプレーサが設けられて、前記高温側シリンダに外部
から加熱される高温側熱交換器が接続され、この高温側
熱交換器に高温側再生器、第１中温側熱交換器及び第１
中温作動空間部が連結され、かつ、前記低温側シリンダ
に低温側熱交換器、低温側再生器、第２中温側熱交換器
及び第２中温作動空間部が連結されるとともに、前記第
１中温側熱交換器と前記第２中温側熱交換器が連通管で
接続された冷凍装置において、前記低温側ディスプレー
サに連結された低温側ディスプレーサロッドが前記第２
中温作動空間部を突き抜けており、また前記高温側ディ
スプレーサに連結された高温側ディスプレーサロッドが
前記第１中温作動空間部を突き抜けていて、かつ両ロッ
ドの径が異なった大きさの径に形成されたことを特徴と
する冷凍装置。
【請求項２】低温側ディスプレーサロッドは、高温側デ
ィスプレーサロッドの径よりも大きな径に形成されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。
【請求項３】高温側ディスプレーサロッドは、低温側デ
ィスプレーサロッドの径よりも大きな径に形成されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。