JPH07318182A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の小型化を図ることができる冷凍装置を
提供する。 【構成】 夫々往復動されるディスプレーサ１２、２２
が収納された低温側シリンダ２１と高温側シリンダ１１
を有する冷凍装置１において、高温側シリンダ及び低温
側シリンダの各ディスプレーサ１２、２２はその内側に
おいて互いに連動させるための連動機構８１に連結され
ており、且つこの連動機構８１が駆動装置８２を有して
いる。従って、各ディスプレーサ１２、２２はその内側
において駆動装置８２を有する連動機構８１によって連
結されているから、連動機構８１のためのスペースをシ
リンダの外側に別に必要とせず、装置の小型化を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスサイクルを利用し
た熱機関を用いた冷凍装置に関し、特に、高温側シリン
ダと低温側シリンダ内をディスプレーサが往復動する型
の冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の冷凍装置は、一般に、低温側シ
リンダと高温側シリンダとを備え、これらのシリンダ内
にはディスプレーサが収納されており、低温側シリンダ
の低温室側に低温熱交換器、その中温室側に中温熱交換
器を配置し、高温側シリンダの中温室に中温熱交換器を
配置し、高温側シリンダの高温室に配置された加熱器に
より作動ガスを加熱して、ディスプレーサを往復動する
構成となっている。そして、低温熱交換器から低温を取
り出して冷凍装置として機能させている。

【０００３】ところで、かかる冷凍装置においては、始
動時にディスプレーサを外力によって駆動する必要があ
るため、ディスプレーサの駆動機構を設けている。

【０００４】この種の従来の冷凍装置として、例えば、
特開平４ー２０８３６２号公報に開示の技術には、高温
側ディスプレーサと低温側ディスプレーサとをいわゆる
タンデムに連結してそのディスプレーサロッドをシリン
ダの外に延出して、このロッドをシリンダの外に配置さ
れた駆動機構に連結した構成が公知である。

【０００５】また、特開平４ー３５３３６３号公報に開
示の技術にはタンデムに配置されたディスプレーサを共
通の回転軸に連結し、この回転軸の回転によりディスプ
レーサを往復動する構成が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
公報に開示の技術にあっては、ディスプレーサを往復動
するための駆動機構はシリンダの外側に配置する構成で
あるから、シリンダとは別に駆動機構用のスペースを必
要とするため、冷凍装置全体が大きくなるという問題点
がある。

【０００７】また、後者の公報に開示の技術にあって
は、ディスプレーサを回転するための駆動装置はシリン
ダの外側に配置する構成であるから、前者の場合と同様
に冷凍装置全体が大きくなるという問題点がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、装置の小型化を
図ることができる冷凍装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の本発明は、夫々往復動されるディスプレーサ
が収納された低温側シリンダと高温側シリンダとを備
え、低温側シリンダの低温室に低温熱交換器を介在し、
この低温熱交換器に低温負荷をつなぐと共に、高温側シ
リンダの中温室と低温側シリンダの中温室とに中温熱交
換器を介在し、この中温熱交換器に高温負荷をつなぎ、
且つ、前記高温室側には作動ガスを加熱するための加熱
器を設けた冷凍装置において、前記高温側シリンダ及び
前記低温側シリンダの各ディスプレーサはその内側にお
いて互いに連動させるための連動機構に連結されてお
り、且つこの連動機構が駆動装置を有することを特徴と
するものである。

【００１０】第２の本発明は、上述の第１の発明におい
て、連動機構が、各ディスプレーサの内側に軸支された
ロッドとこのロッドに連結されたクランクとを備え、ク
ランク機構の駆動により前記ロッドが往復動して各ディ
スプレーサを往復動させることを特徴とするものであ
る。

【００１１】第３の本発明は、上述の第１の発明におい
て、高温側シリンダと前記低温側シリンダとは横並びに
配置され、これらのシリンダに配置される中温熱交換器
は一体に形成されていることを特徴とするものである。

【００１２】第４の本発明は、上述の第１の発明におい
て、駆動装置は発電機を備えることを特徴とするであ
る。

【００１３】

【作用】第１の本発明によれば、各ディスプレーサはそ
の内側において駆動装置を有する連動機構によって連結
されているから、連動機構のためのスペースをシリンダ
の外側に別に必要とせず、ディスプレーサ内に連動機構
を配置している。従って、装置の小型化を図ることがで
きる。

【００１４】第２の本発明によれば、各ディスプレーサ
は、ロッドにより軸支されているから、連動機構との連
結による摺動面積を最小にすることができる。

【００１５】第３の本発明によれば、高温側シリンダと
低温側シリンダとは横並びに配置しているから、これら
のシリンダに配置される中温熱交換器も横並びにできる
ので、夫々のシリンダ側に配置される中温熱交換器を一
体成型することができる。このように中温熱交換器を一
体形成するにより、部品点数の削減、装置の簡易化並び
に小型化を図ることができる。また、高温負荷に接続の
ための接続口を一つにまとめることができる。

【００１６】第４の本発明によれば、駆動装置が発電機
を有する構成であるから、冷凍装置でありながら、必要
に応じて電力を取り出すことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例による冷凍装置
を添付図面の図１乃至図５を参照して説明する。

【００１８】図１において、冷凍装置１は、高温側シリ
ンダ１１と低温側シリンダ２１とを横並びに備え、高温
側シリンダ１１内には高温側ディスプレーサ１２が摺動
可能に収納されており、低温側シリンダ２１内には低温
側ディスプレーサ２２が摺動可能に収納されている。

【００１９】高温側シリンダ１１内には、高温室１３と
中温室１４とが形成されており、高温室１３と中温室１
４とを連結する高温側通路１５には、その高温室側に高
温熱交換器１６が配置され、中温室側に中温熱交換器１
７が配置されている。高温熱交換器１６と中温熱交換器
１７との間には再生熱交換器１８が配置されている。

【００２０】高温熱交換器１６は、高温側通路１５の作
動ガスに高温を付与するものであり、電気ヒータまたは
ガスバーナにより加熱するものである。

【００２１】中温熱交換器１７には、高温負荷としての
暖房用熱交換器６１を有する温水循環回路６２が接続さ
れている。

【００２２】高温側ディスプレーサ１２は、中空に形成
されており、その一側の開口を介して連動機構８１に連
結されている。即ち、連動機構８１はディスプレーサ１
２の内側に設けられている。この連動機構８１は後述す
る低温側シリンダ１１のディスプレーサ２２と連動する
構成となっており、その構成については後述する。

【００２３】低温側シリンダ２１内には、低温室２３と
中温室２４とが形成されており、低温室２３と中温室２
４とを連結する低温側通路２５には、その低温室側に低
温熱交換器２６が配置され、中温室側に中温熱交換器１
７が配置されている。低温熱交換器２６と中温熱交換器
１７との間には、再生熱交換器２８が配置されている。

【００２４】低温熱交換器２６には、低温負荷としての
冷房用熱交換器７１を有する冷却水循環回路７２が接続
されている。そして、低温熱交換器２６から低温を取り
出して冷凍装置として機能させている。

【００２５】尚、高温側シリンダ１１に配置された再生
熱交換器１８と低温側シリンダ２８に配置された再生熱
交換器２８とは、図２に示すように、馬蹄形状に形成さ
れている。

【００２６】また、高温側シリンダ１１と低温側シリン
ダ２１とは横並びに配置することにより、各シリンダ内
に配置される中温熱交換器１７も横並びにでき、中温熱
交換器１７を連続した一体成型とすることができる。こ
のように中温熱交換器を一体形成するにより、部品点数
の削減、装置の簡易化並びにさらなる小型化を図ること
ができる。従って、本実施例では、図３に示すように、
中温熱交換器１７は連続した形成されており、一対の熱
交換媒体の冷却水入口１７ａと出口１７ｂでたりるの
で、簡易な構成となっている。

【００２７】高温側ディスプレーサ１２と低温側ディス
プレーサ２２とには、その対抗する側に開口１２ｃが形
成されており、この開口１２ｃを介して連動機構８１が
形成されている。

【００２８】連動機構８１は、図４に示すように、駆動
装置としてのモータ８２を中央に備え、モータ８２から
高温側ディスプレーサ１２及び低温側ディスプレーサ２
２側に延出した駆動軸８３ａ、８３ｂを備えており、各
駆動軸８３ａ、８３ｂにはロッド８４ａ、８４ｂが連結
されている。ロッド８４ａ、８４ｂの一端にはピン８５
ａ、８５ｂが設けられており、このピン８５ａ、８５ｂ
が駆動軸８３ａ、８３ｂを中心に回転するようになって
いる。

【００２９】高温室側のピン８５ａは、図５に示すよう
に、高温側ディスプレーサ１２の側壁１２ａに形成され
た長溝１２に摺動可能に係合されており、ロッド８４ａ
の回転により高温側ディスプレーサ１２が往復動するよ
うになっている。尚、低温室側の低温側ディスプレーサ
１２においても高温側ディスプレーサ１２と同様に構成
されている。

【００３０】尚、ディスプレーサ１２、２２の周囲に設
けられているのはシール用のリング３１である。

【００３１】次に、本発明の実施例による冷凍装置の動
作を説明する。

【００３２】始動時には、モータ８２を駆動させて駆動
軸８３ａ、８３ｂ、クランク８４ａ、８４ｂを回転させ
ると、ピン８５ａ、８５ｂが高温側ディスプレーサ１２
と低温側ディスプレーサ２２とに形成された長溝１２ｂ
内を左右に摺動しつつ、各ディスプレーサ１２、２２を
シリンダ１１、２１内に往復動（図１中上下動）させ
る。

【００３３】同時に、高温熱交換器１６により作動ガス
が加熱されて所定温度に達すると、作動ガスの移動とと
もに、高温側ディスプレーサ１２及び低温側ディスプレ
ーサ２２が自立運転をするようになる。従って、自立運
転を始めたところで、モータ８２の駆動を停止し、その
後は高温加熱器１６により作動ガスに熱を付与するだけ
で、高温側ディスプレーサ１２及び低温側ディスプレー
サ２２が往復運動をする。

【００３４】この往復運動の過程においては、封入され
た作動ガスに圧力変動が起こり、この変動に応じて、中
温熱交換器１８、２８に熱が与えられると共に、低温熱
交換器２０から熱が奪われる。

【００３５】そして、低温側シリンダ２１の低温熱交換
器２６には、室内熱交換器７１がつながれると共に、中
温熱交換器１７には室外熱交換器６１がつながれている
ので、結局、低温作動ガスは低温熱交換器２６において
吸熱し、冷房運転が行われる。

【００３６】尚、中温熱交換器１７につながれた室外熱
交換器６１を利用すれば、このシステムを暖房運転に適
用することも可能である。

【００３７】しかして、この第１の実施例によれば、低
温側ディスプレーサ１２と高温側ディスプレーサ２２と
は、その内側において連動機構８１を有する構成であ
り、ディスプレーサ１２、２２内の空間を利用している
から、連動機構８１のためのスペースを別途に必要とし
ない。従って、冷凍装置を小型化にすることができる。

【００３８】尚、自立運転後は、モータ８２を発電機と
して作用させ、電力を取り出す構成とすることもでき
る。

【００３９】次に、図７乃至図９を参照して、本発明の
第２の実施例について説明するが、上述した第１の実施
例と同一の部分には同一の符号を付することによって、
その部分の詳細な説明を省略する。

【００４０】この第２の実施例では、高温側ディスプレ
ーサ１２と低温側ディスプレーサ２２とがそれぞれシリ
ンダ形状に形成されており、各ディスプレーサには、ロ
ッドが軸支されている点で第１の実施例と異なってい
る。

【００４１】即ち、連動機構８１は、駆動軸８３ａ、８
３ｂの端部に円盤８７ａ、８７ｂを備えており、これら
の円盤８７ａ、８７ｂにはクランクピン８８ａ、８８ｂ
が設けられている。このクランクピン８８ａ、８８ｂは
Ｔ字ロッド８９ａ、８９ｂの下端部に連結されており、
Ｔ字ロッド８９ａ、８９ｂのピストンピン９１ａ、９１
ｂの両端部がディスプレーサに軸支されている。

【００４２】この第２の実施例によれば、連動機構８１
とディスプレーサとの連結はピストンピン９１ａ、９１
ｂとの軸支部分のみであるから、摺動部が少なく、摩擦
ロスを少なくすることができる。従って、モータ８２の
負荷を少なくできるから、モータを更に小型にできる。

【００４３】本発明は、上述した実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

【００４４】例えば、図６に示すように、モータ８２は
連動機構８１の中央に設ける構成に限らず、モータ８２
は連動機構８１の端部に配置し、そこから延出するクラ
ンク８４ａ、８４ｂに位相を変えて配置するものであっ
ても同様な効果を得ることができる。

【００４５】また、駆動装置は通常のモータに限らず、
スワッシュプレートやリニアモータ等であっても同様な
効果を得ることができる。

【００４６】

【発明の効果】第１の本発明によれば、各ディスプレー
サはその内側において駆動装置を有する連動機構によっ
て連結されているから、連動機構のためのスペースをシ
リンダの外側に別に必要とせず、装置の小型化を図るこ
とができる。更に、シール部品の削減、装置の軽量化、
かかる軽量化に基づく振動の低減と、製造コストの低減
を図ることができる。

【００４７】第２の本発明によれば、第１の発明に加え
て、各ディスプレーサは、ロッドにより軸支されている
から、連動機構との連結による摺動面積を最小にするこ
とができる。

【００４８】第３の本発明によれば、第１の発明に加え
て、高温側シリンダと低温側シリンダとは横並びに配置
しているから、これらのシリンダに配置される中温熱交
換器も横並びにできるので、夫々のシリンダ側に配置さ
れる中温熱交換器を一体成型することができる。このよ
うに中温熱交換器を一体形成するにより、部品点数の削
減、装置の簡易化並びに小型化を図ることができる。ま
た、高温負荷に接続のための接続口を一つにまとめるこ
とができる。

【００４９】第４の本発明によれば、第１の発明に加え
て、駆動装置が発電機を有する構成であるから、冷凍装
置でありながら、必要に応じて電力を取り出すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による冷凍装置の断面図
である。

【図２】図１に示す冷凍装置をIIーII線に沿って切断し
た断面図である。

【図３】図１に示す冷凍装置をIII ーIII 線に沿って切
断した断面図である。

【図４】図１に示す冷凍装置の連動機構を抜き出して示
す斜視図である。

【図５】図１に示すディスプレーサの側面図である。

【図６】本発明の第２の実施例による冷凍装置の断面図
である。

【図７】図６に示すディスプレーサと連動機構とを抜き
出して示す斜視図である。

【図８】図７に示すディスプレーサと連動機構とを抜き
出して示す断面図である。

【図９】本発明の連動機構の変形例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷凍装置 １１ 高温側シリンダ １２ 高温側ディスプレーサ １７ 中温熱交換器 ２１ 低温側シリンダ ２２ 低温側ディスプレーサ ８１ 連動機構 ８２ モータ（駆動装置） ８４ａ、８４ｂ クランク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 夫々往復動されるディスプレーサが収納
   された低温側シリンダと高温側シリンダとを備え、低温
   側シリンダの低温室に低温熱交換器を介在し、この低温
   熱交換器に低温負荷をつなぐと共に、高温側シリンダの
   中温室と低温側シリンダの中温室とに中温熱交換器を介
   在し、この中温熱交換器に高温負荷をつなぎ、且つ、前
   記高温室側には作動ガスを加熱するための加熱器を設け
   た冷凍装置において、 前記高温側シリンダ及び前記低温側シリンダの各ディス
   プレーサはその内側において互いに連動させるための連
   動機構に連結されており、且つこの連動機構が駆動装置
   を有することを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 前記連動機構は、各ディスプレーサの内
   側に軸支されたロッドとこのロッドに連結されたクラン
   クとを備え、クランク機構の駆動により前記ロッドが往
   復動して各ディスプレーサを往復動させることを特徴と
   する請求項１に記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記高温側シリンダと前記低温側シリン
   ダとは横並びに配置され、これらのシリンダに配置され
   る中温熱交換器は一体に形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 前記駆動装置は発電機を備えることを特
   徴とする請求項１に記載の冷凍装置。