JPH0791758A - 冷凍装置 - Google Patents
冷凍装置Info
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- JPH0791758A JPH0791758A JP5262987A JP26298793A JPH0791758A JP H0791758 A JPH0791758 A JP H0791758A JP 5262987 A JP5262987 A JP 5262987A JP 26298793 A JP26298793 A JP 26298793A JP H0791758 A JPH0791758 A JP H0791758A
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- heat exchanger
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- gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- 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
- F02G1/0445—Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2250/00—Special cycles or special engines
- F02G2250/18—Vuilleumier cycles
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビルマイヤサイクルヒートポンプ型の冷凍器
であって、ガスの流動損失が小さく且つ小型で冷凍能力
の優れた冷凍装置を提供する。 【構成】 ディスプレーサ15、16、42、43を変
位させて各ビルマイヤサイクルA、B内の作動ガスを移
動させる。各ビルマイヤサイクルA、Bでは、高温熱交
換器9A、9B、第1再生熱交換器13、第1及び第2
中温熱交換器11A、11B、37A、37B、第2再
生熱交換器41、低温熱交換器39A、39Bを通過し
てそれぞれ作動ガスの熱が熱交換される。各サイクルの
位相をずらしているため、一方のビルマイヤサイクルの
作動ガスが放熱するときには、他方のビルマイヤサイク
イルは吸熱するので、第1及び第2再生熱交換器13、
41では、表面式熱交換器によって、各ビルマイヤサイ
クルが相互に吸熱と放熱の熱交換が直接的におこなわれ
る。しかも、作動ガスの流通路に金網等の抵抗がないか
ら、再生熱交換器13、41における流動抵抗が小さ
く、高速運転も可能であるから小型で冷凍能力に優れ
る。
であって、ガスの流動損失が小さく且つ小型で冷凍能力
の優れた冷凍装置を提供する。 【構成】 ディスプレーサ15、16、42、43を変
位させて各ビルマイヤサイクルA、B内の作動ガスを移
動させる。各ビルマイヤサイクルA、Bでは、高温熱交
換器9A、9B、第1再生熱交換器13、第1及び第2
中温熱交換器11A、11B、37A、37B、第2再
生熱交換器41、低温熱交換器39A、39Bを通過し
てそれぞれ作動ガスの熱が熱交換される。各サイクルの
位相をずらしているため、一方のビルマイヤサイクルの
作動ガスが放熱するときには、他方のビルマイヤサイク
イルは吸熱するので、第1及び第2再生熱交換器13、
41では、表面式熱交換器によって、各ビルマイヤサイ
クルが相互に吸熱と放熱の熱交換が直接的におこなわれ
る。しかも、作動ガスの流通路に金網等の抵抗がないか
ら、再生熱交換器13、41における流動抵抗が小さ
く、高速運転も可能であるから小型で冷凍能力に優れ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温熱交換器により外
部から回路内のガスに熱を与える一方、低温熱交換器に
より外部の熱を汲み上げて冷却するガスサイクルを用い
る冷凍装置に関する。
部から回路内のガスに熱を与える一方、低温熱交換器に
より外部の熱を汲み上げて冷却するガスサイクルを用い
る冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の冷凍装置として、特開平
1ー137164号公報に開示されているようなビルマ
イヤサイクルヒートポンプが公知であるが、この公報に
開示の技術は、図7に示すように、シリンダ70及びデ
ィスプレーサ71によりガスの作動空間を形成するとと
もに、ディスプレーサ71の往復運動により作動空間の
容積を変化させて作動ガスの移送を行い、作動ガスは往
復流として、再生熱交換器73及び熱交換器75、76
内を通過させるようにしている。
1ー137164号公報に開示されているようなビルマ
イヤサイクルヒートポンプが公知であるが、この公報に
開示の技術は、図7に示すように、シリンダ70及びデ
ィスプレーサ71によりガスの作動空間を形成するとと
もに、ディスプレーサ71の往復運動により作動空間の
容積を変化させて作動ガスの移送を行い、作動ガスは往
復流として、再生熱交換器73及び熱交換器75、76
内を通過させるようにしている。
【0003】そして、従来の再生熱交換器73は、熱効
率を向上させるために設けられており、作動ガスの熱を
一時的に蓄熱し、蓄熱した熱を再び作動ガスに付与する
ものである。かかる再生熱交換器73は、従来金網を積
層して構成されており、この金網に作動ガスを往復動さ
せていた。
率を向上させるために設けられており、作動ガスの熱を
一時的に蓄熱し、蓄熱した熱を再び作動ガスに付与する
ものである。かかる再生熱交換器73は、従来金網を積
層して構成されており、この金網に作動ガスを往復動さ
せていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金網を
積層した再生熱交換器では、作動ガス通過時の流動抵抗
が大きくなってしまうという問題点があった。
積層した再生熱交換器では、作動ガス通過時の流動抵抗
が大きくなってしまうという問題点があった。
【0005】特に、ビルマイヤサイクルの出力を上げる
ために、機関の運転回転数を上げる必要があるが、作動
ガスの抵抗が大きいと性能低下が著しく、そのような高
速運転が困難であった。
ために、機関の運転回転数を上げる必要があるが、作動
ガスの抵抗が大きいと性能低下が著しく、そのような高
速運転が困難であった。
【0006】そのため、高出力を実現するには作動容積
を大きくしたり、作動圧力を高くする必要があるため、
機関の重量と容積の増大を生じ、装置が大型になるとい
う問題点がある。
を大きくしたり、作動圧力を高くする必要があるため、
機関の重量と容積の増大を生じ、装置が大型になるとい
う問題点がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、ビルマイヤサイ
クルヒートポンプ型の冷凍装置であって、ガスの流動損
失が小さく且つ小型で冷凍能力の優れた冷凍装置を提供
することにある。
クルヒートポンプ型の冷凍装置であって、ガスの流動損
失が小さく且つ小型で冷凍能力の優れた冷凍装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ディスプレーサの変位により、作動ガス
を移動させて熱交換をおこなうビルマイヤサイクルを複
数備え、且つ各ビルマイヤサイクルは互いに位相をずら
して設けられた冷凍装置であって、前記各ビルマイヤサ
イクルは、それぞれ、作動ガスに熱を付与する高温熱交
換器と、熱の受け取りと付与を適宜おこなう第1再生熱
交換器と、作動ガスの熱を取り出す第1中温熱交換器及
び第2中温熱交換器と、熱の受け取りと付与を適宜おこ
なう第2再生熱交換器と、回路内のガスにより冷却され
る低温熱交換器とを備え、前記第1再生熱交換器及び第
2再生熱交換器の少なくとも一方は、相互のビルマイヤ
サイクルにおいて吸熱と放熱による熱の移動がされるよ
うに熱的に接続された表面式熱交換器であることを特徴
とする。
に、本発明は、ディスプレーサの変位により、作動ガス
を移動させて熱交換をおこなうビルマイヤサイクルを複
数備え、且つ各ビルマイヤサイクルは互いに位相をずら
して設けられた冷凍装置であって、前記各ビルマイヤサ
イクルは、それぞれ、作動ガスに熱を付与する高温熱交
換器と、熱の受け取りと付与を適宜おこなう第1再生熱
交換器と、作動ガスの熱を取り出す第1中温熱交換器及
び第2中温熱交換器と、熱の受け取りと付与を適宜おこ
なう第2再生熱交換器と、回路内のガスにより冷却され
る低温熱交換器とを備え、前記第1再生熱交換器及び第
2再生熱交換器の少なくとも一方は、相互のビルマイヤ
サイクルにおいて吸熱と放熱による熱の移動がされるよ
うに熱的に接続された表面式熱交換器であることを特徴
とする。
【0009】尚、本明細書において、「表面式熱交換
器」とは、壁によって分けられた空間にそれぞれ温度の
異なる2種類の流体を流し、壁を介して2流体間の流体
の伝熱をおこなう形式の熱交換器をいう。
器」とは、壁によって分けられた空間にそれぞれ温度の
異なる2種類の流体を流し、壁を介して2流体間の流体
の伝熱をおこなう形式の熱交換器をいう。
【0010】
【作用】ディスプレーサを変位させて各ビルマイヤサイ
クル内の作動ガスを移動させ、各ビルマイヤサイクルで
は、高温熱交換器、第1再生熱交換器、第1及び第2中
温熱交換器、第2再生熱交換器、低温熱交換器を通過し
てそれぞれ作動ガスの熱が熱交換される。
クル内の作動ガスを移動させ、各ビルマイヤサイクルで
は、高温熱交換器、第1再生熱交換器、第1及び第2中
温熱交換器、第2再生熱交換器、低温熱交換器を通過し
てそれぞれ作動ガスの熱が熱交換される。
【0011】各サイクルの位相をずらしているため、一
方のビルマイヤサイクルの作動ガスが放熱するときに
は、他方のビルマイヤサイクイルは吸熱するので、第1
及び第2再生熱交換器では、表面式熱交換器によって、
各ビルマイヤサイクルが相互に吸熱と放熱の熱交換がお
こなわれる。
方のビルマイヤサイクルの作動ガスが放熱するときに
は、他方のビルマイヤサイクイルは吸熱するので、第1
及び第2再生熱交換器では、表面式熱交換器によって、
各ビルマイヤサイクルが相互に吸熱と放熱の熱交換がお
こなわれる。
【0012】しかも、作動ガスの流通路に金網等の抵抗
がないから、再生熱交換器における流動抵抗が小さく、
高速運転も可能であるから小型で冷凍能力に優れる。
がないから、再生熱交換器における流動抵抗が小さく、
高速運転も可能であるから小型で冷凍能力に優れる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例による冷凍装置を添付
図面の図1乃至図6を参照して説明するが、まず、図1
乃至図3を参照して第1実施例について説明する。
図面の図1乃至図6を参照して説明するが、まず、図1
乃至図3を参照して第1実施例について説明する。
【0014】図1及び図2に示すように、冷凍装置1
は、2つのビルマイヤサイクルを備える構成であり、図
中ディスプレーサの上側に第1ビルマイヤサイクルA
が、下側に第2ビルマイヤサイクルBが構成されてお
り、各ビルマイヤサイクルでは、図の左に一対の高温側
回路3が右側に低温側回路5が構成されている。
は、2つのビルマイヤサイクルを備える構成であり、図
中ディスプレーサの上側に第1ビルマイヤサイクルA
が、下側に第2ビルマイヤサイクルBが構成されてお
り、各ビルマイヤサイクルでは、図の左に一対の高温側
回路3が右側に低温側回路5が構成されている。
【0015】各ビルマイヤサイクルA、Bの回路内に
は、ヘルウム(He)ガス等の作動ガス(以下単に「ガ
ス」という)が封入されている。
は、ヘルウム(He)ガス等の作動ガス(以下単に「ガ
ス」という)が封入されている。
【0016】以下に、各ビルマイヤサイクル毎にその構
成を説明するが、一方のビルマイヤサイクルと同一部分
の他方のビルマイヤサイクルには、かっこ書の符号を付
することにより説明を簡単にする。
成を説明するが、一方のビルマイヤサイクルと同一部分
の他方のビルマイヤサイクルには、かっこ書の符号を付
することにより説明を簡単にする。
【0017】一方のビルマイヤサイクルA(B)におけ
る高温側回路3A(3B)は、適宜回路内のガスに熱を
付与する高温熱交換器9A(9B)と、回路内のガスか
ら熱を取り出す第1中温熱交換器11A(11B)と、
熱の受け取りと付与を適宜おこなう第1再生熱交換器1
3と、回路内のガスを移動させる高温側シリンダ10、
中温側シリンダ14とから構成されており、高温側シリ
ンダ10及び中温側シリンダ14にはそれぞれ、ディス
プレーサ15、16が摺動可能に設けられており、ディ
スプレーサ15、16によって分割される2つの空間
に、一方のビルマイヤサイクルのガスが他方の空間に他
方のビルマイヤサイクルのガスが封入されており、それ
ぞれ混ざり合わないようになっている。
る高温側回路3A(3B)は、適宜回路内のガスに熱を
付与する高温熱交換器9A(9B)と、回路内のガスか
ら熱を取り出す第1中温熱交換器11A(11B)と、
熱の受け取りと付与を適宜おこなう第1再生熱交換器1
3と、回路内のガスを移動させる高温側シリンダ10、
中温側シリンダ14とから構成されており、高温側シリ
ンダ10及び中温側シリンダ14にはそれぞれ、ディス
プレーサ15、16が摺動可能に設けられており、ディ
スプレーサ15、16によって分割される2つの空間
に、一方のビルマイヤサイクルのガスが他方の空間に他
方のビルマイヤサイクルのガスが封入されており、それ
ぞれ混ざり合わないようになっている。
【0018】低温側回路5A(5B)は、回路内のガス
から熱を取り出す第2中温熱交換器37A(37B)
と、回路内のガスにより冷却される低温熱交換器39A
(39B)と、熱の受け取りと付与を適宜おこなう第2
再生熱交換器41と、回路内のガスを移動させる中温側
シリンダ40、低温側シリンダ44とから構成されてお
り、中温側シリンダ40及び低温側シリンダ44には、
それぞれ、ディスプレーサ42、43が摺動可能に設け
られており、ディスプレーサによって分割される2つの
空間に、一方のビルマイヤサイクルのガスが他方の空間
に他方のビルマイヤサイクルのガスが封入されており、
それぞれ混ざり合わないようになっている。
から熱を取り出す第2中温熱交換器37A(37B)
と、回路内のガスにより冷却される低温熱交換器39A
(39B)と、熱の受け取りと付与を適宜おこなう第2
再生熱交換器41と、回路内のガスを移動させる中温側
シリンダ40、低温側シリンダ44とから構成されてお
り、中温側シリンダ40及び低温側シリンダ44には、
それぞれ、ディスプレーサ42、43が摺動可能に設け
られており、ディスプレーサによって分割される2つの
空間に、一方のビルマイヤサイクルのガスが他方の空間
に他方のビルマイヤサイクルのガスが封入されており、
それぞれ混ざり合わないようになっている。
【0019】次に、上述の各構成部分について説明す
る。
る。
【0020】高温熱交換器9A(9B)は、ガスバーナ
又は電熱線等により回路内のガスを適宜加熱するように
なっている。
又は電熱線等により回路内のガスを適宜加熱するように
なっている。
【0021】第1中温熱交換器11A(11B)は、ガ
スの熱を熱交換するもので、暖房器21や湯沸かし器等
の負荷が接続されており、熱媒体としての水に熱を付与
するものである。
スの熱を熱交換するもので、暖房器21や湯沸かし器等
の負荷が接続されており、熱媒体としての水に熱を付与
するものである。
【0022】第1再生熱交換器13は、表面式熱交換器
であって、高温側回路において、一方のビルマイヤサイ
クルAの回路と他方のビルマイヤサイクルBの回路のガ
スがここに導入されて、相互に熱交換されている。表面
式熱交換器は、詳細に図示していないが、壁によって分
けられた2つの空間通路の一方に第1ビルマイヤサイク
ルAのガス、他方に第2ビルマイヤサイクルBのガスを
同時に流すものであって、壁を介して、温度の異なる2
種類の流体間の流体の伝熱をおこなっている。従って、
金網を積層した従来の再生熱交換器と異なりガスの流動
抵抗を小さくすることができる。そして、流動抵抗が小
さいことから、ビルマイヤサイクルの出力を上げるため
に、機関の高速運転が可能であり、更に、作動容積を大
きくしたり、作動圧力を高くすることが容易となるか
ら、高出力で装置が小型にできる。
であって、高温側回路において、一方のビルマイヤサイ
クルAの回路と他方のビルマイヤサイクルBの回路のガ
スがここに導入されて、相互に熱交換されている。表面
式熱交換器は、詳細に図示していないが、壁によって分
けられた2つの空間通路の一方に第1ビルマイヤサイク
ルAのガス、他方に第2ビルマイヤサイクルBのガスを
同時に流すものであって、壁を介して、温度の異なる2
種類の流体間の流体の伝熱をおこなっている。従って、
金網を積層した従来の再生熱交換器と異なりガスの流動
抵抗を小さくすることができる。そして、流動抵抗が小
さいことから、ビルマイヤサイクルの出力を上げるため
に、機関の高速運転が可能であり、更に、作動容積を大
きくしたり、作動圧力を高くすることが容易となるか
ら、高出力で装置が小型にできる。
【0023】尚、この第1再生熱交換器13内の流路
は、高温側回路3Aと高温側回路3Bとにおける熱の移
動が容易に行われるように、互いに交差し又は近接した
状態で蛇行して配置されている。
は、高温側回路3Aと高温側回路3Bとにおける熱の移
動が容易に行われるように、互いに交差し又は近接した
状態で蛇行して配置されている。
【0024】第2中温熱交換器37A(37B)は、第
1中温熱交換器11A(11B)と同様にガスの熱を熱
交換するもので、この第2中温熱交換器37A(37
B)には、暖房器や湯沸かし器等の負荷が接続されてお
り、負荷媒体としての温水に熱を付与するようになって
いる。本実施例では、第1中温熱交換器11A(11
B)に接続された暖房器21が第2中温熱交換器37A
(37B)に直列に接続されている。従って、暖房器2
1の温水は、第1中温熱交換器11A(11B)と第2
中温熱交換器37A(37B)との両方により加熱され
る。
1中温熱交換器11A(11B)と同様にガスの熱を熱
交換するもので、この第2中温熱交換器37A(37
B)には、暖房器や湯沸かし器等の負荷が接続されてお
り、負荷媒体としての温水に熱を付与するようになって
いる。本実施例では、第1中温熱交換器11A(11
B)に接続された暖房器21が第2中温熱交換器37A
(37B)に直列に接続されている。従って、暖房器2
1の温水は、第1中温熱交換器11A(11B)と第2
中温熱交換器37A(37B)との両方により加熱され
る。
【0025】低温熱交換器39A(39B)には冷房器
等の負荷が接続されており、冷房器22との間で循環す
る冷媒を冷却する。
等の負荷が接続されており、冷房器22との間で循環す
る冷媒を冷却する。
【0026】第2再生熱交換器41は、上述した第1再
生熱交換器と同じ構成であって、一方のビルマイヤサイ
クルAの回路と他方のビルマイヤサイクルBとの回路の
ガスがここに導入されて、相互に熱交換されている。
生熱交換器と同じ構成であって、一方のビルマイヤサイ
クルAの回路と他方のビルマイヤサイクルBとの回路の
ガスがここに導入されて、相互に熱交換されている。
【0027】次に、図1及び図3を参照して、本実施例
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【0028】本実施例では、一方のビルマイヤサイクル
Aの回路及び他方のビルマイヤサイクルBの回路内のガ
スは、高温側シリンダ10、中温側シリンダ14、中温
側シリンダ40、低温側シリンダ44における各ディス
プレーサ15、16、42、43の変位により、高温熱
交換器9A(9B)、第1再生熱交換器13、第1中温
熱交換器11A(B)、第2中温熱交換器37A(37
B)、第2再生熱交換器41、低温熱交換器39A(3
9B)を通過して、所要の熱交換がなされる。
Aの回路及び他方のビルマイヤサイクルBの回路内のガ
スは、高温側シリンダ10、中温側シリンダ14、中温
側シリンダ40、低温側シリンダ44における各ディス
プレーサ15、16、42、43の変位により、高温熱
交換器9A(9B)、第1再生熱交換器13、第1中温
熱交換器11A(B)、第2中温熱交換器37A(37
B)、第2再生熱交換器41、低温熱交換器39A(3
9B)を通過して、所要の熱交換がなされる。
【0029】尚、図3は、各シリンダ10、14、4
0、44におけるディスプレーサ15、16、42、4
3の変位の関係を示したもので、縦軸に各シリンダ毎の
ディスプレーサの位置を示し、各マス目の最上部が上死
点を最下部が下死点を示しており、横軸に作動工程(時
間経過)を示している。また、図3において、実線はデ
ィスプレーサの位置が段階的に変化する理想状態を示し
たものであり、破線は正弦波状に変化する状態(例え
ば、ディスプレーサ駆動にクランク機構を用いる場合)
を示したものである。
0、44におけるディスプレーサ15、16、42、4
3の変位の関係を示したもので、縦軸に各シリンダ毎の
ディスプレーサの位置を示し、各マス目の最上部が上死
点を最下部が下死点を示しており、横軸に作動工程(時
間経過)を示している。また、図3において、実線はデ
ィスプレーサの位置が段階的に変化する理想状態を示し
たものであり、破線は正弦波状に変化する状態(例え
ば、ディスプレーサ駆動にクランク機構を用いる場合)
を示したものである。
【0030】(1)第1工程では、高温側回路3Aにお
ける第1中温熱交換器11Aで放熱、高温側回路3Bの
高温熱交換器9Bで吸熱状態を示す。
ける第1中温熱交換器11Aで放熱、高温側回路3Bの
高温熱交換器9Bで吸熱状態を示す。
【0031】この状態において、高温側回路3Aでは、
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は上死点にあ
り、中温側シリンダ14のディスプレーサ16は下死点
にあり、低温側回路5Aではガスは低温側シリンダ44
から、低温熱交換器39A,第2再生熱交換器41、第
2中温熱交換器37Aを通過して中温側シリンダ40へ
移動する。
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は上死点にあ
り、中温側シリンダ14のディスプレーサ16は下死点
にあり、低温側回路5Aではガスは低温側シリンダ44
から、低温熱交換器39A,第2再生熱交換器41、第
2中温熱交換器37Aを通過して中温側シリンダ40へ
移動する。
【0032】ガスは、低温側回路5Aでは、第2再生熱
交換器41でガスに熱を与えるので低温側回路5Aの内
圧は上昇し、温度も上昇する。低温側回路5A内の高圧
は導圧管6Aを介して高温側回路3Aに伝達され、これ
により高温側回路3Aの内圧と温度が上昇し、第1中温
熱交換器11Aにおいて、高温になったガスの熱が放熱
される。従って、第1中温熱交換器11Aに接続された
暖房器21の熱媒体に熱を付与する。
交換器41でガスに熱を与えるので低温側回路5Aの内
圧は上昇し、温度も上昇する。低温側回路5A内の高圧
は導圧管6Aを介して高温側回路3Aに伝達され、これ
により高温側回路3Aの内圧と温度が上昇し、第1中温
熱交換器11Aにおいて、高温になったガスの熱が放熱
される。従って、第1中温熱交換器11Aに接続された
暖房器21の熱媒体に熱を付与する。
【0033】一方、低温側回路5Bでは、第2再生熱交
換器41でガス熱を吸収するので低温側回路5Bの内圧
は下降して低圧となり、温度も下降する。低温側回路5
Bの低圧は、導圧管6Bを介して高温側回路3Bに伝達
され、高温側回路3Bの内圧と温度が下降する。これに
より、高温側回路3Bの高温熱交換器9Bでは、発熱体
から熱がガスに吸熱される。
換器41でガス熱を吸収するので低温側回路5Bの内圧
は下降して低圧となり、温度も下降する。低温側回路5
Bの低圧は、導圧管6Bを介して高温側回路3Bに伝達
され、高温側回路3Bの内圧と温度が下降する。これに
より、高温側回路3Bの高温熱交換器9Bでは、発熱体
から熱がガスに吸熱される。
【0034】第2再生熱交換器41では、低温側回路5
Bから放熱した熱をそのまま低温側回路5Aで吸収して
いるので、従来のように蓄熱しておく必要がなく、直接
的に熱の受け渡しをするので効率的に熱の受け渡しがさ
れている。
Bから放熱した熱をそのまま低温側回路5Aで吸収して
いるので、従来のように蓄熱しておく必要がなく、直接
的に熱の受け渡しをするので効率的に熱の受け渡しがさ
れている。
【0035】(2)第2工程では、低温側回路5Aにお
ける第2中温熱交換器37Aで放熱、低温側回路5Bの
低温熱交換器39Bで吸熱状態を示す。
ける第2中温熱交換器37Aで放熱、低温側回路5Bの
低温熱交換器39Bで吸熱状態を示す。
【0036】この状態において、高温側回路3Aでは、
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は上死点から
下死点へ移動し、中温側シリンダ14のディスプレーサ
16は下死点から上死点へ移動する。そして、ガスは、
中温側シリンダ14から、第1中温熱交換器11A、第
1再生熱交換器13、高温熱交換器9Aを通過して高温
側シリンダ10へ移動する。低温側回路5Aでは、中温
側シリンダ40のディスプレーサ42は下死点にあり、
低温側シリンダ44のディスプレーサ43は上死点にあ
る。
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は上死点から
下死点へ移動し、中温側シリンダ14のディスプレーサ
16は下死点から上死点へ移動する。そして、ガスは、
中温側シリンダ14から、第1中温熱交換器11A、第
1再生熱交換器13、高温熱交換器9Aを通過して高温
側シリンダ10へ移動する。低温側回路5Aでは、中温
側シリンダ40のディスプレーサ42は下死点にあり、
低温側シリンダ44のディスプレーサ43は上死点にあ
る。
【0037】そして、高温側回路3Aでは、第1再生熱
交換器13においてガスが吸熱するので、ガスの温度が
上昇し、高温側回路3Aの内圧は上昇する。高温側回路
3A内の高圧は、導圧管6Aを介して低温側回路5Aに
伝達され、低温側回路5Aの内圧と温度が上昇する。こ
れにより、第2中温熱交換器37Aでガスの熱が放熱さ
れ、第2中温熱交換器37Aに接続された暖房21熱媒
体を加熱する。
交換器13においてガスが吸熱するので、ガスの温度が
上昇し、高温側回路3Aの内圧は上昇する。高温側回路
3A内の高圧は、導圧管6Aを介して低温側回路5Aに
伝達され、低温側回路5Aの内圧と温度が上昇する。こ
れにより、第2中温熱交換器37Aでガスの熱が放熱さ
れ、第2中温熱交換器37Aに接続された暖房21熱媒
体を加熱する。
【0038】一方、高温側回路3Bでは、ガスは、高温
側シリンダ10から、高温熱交換器9B、第1再生熱交
換器13、第1中温熱交換11Bを通過して第1中温側
シリンダ16へ移動する。
側シリンダ10から、高温熱交換器9B、第1再生熱交
換器13、第1中温熱交換11Bを通過して第1中温側
シリンダ16へ移動する。
【0039】そして、高温側回路3Bでは、第1再生熱
交換器13にガス熱を放熱するので低温側回路3Bの内
圧は下降して低圧となり、温度も下降する。高温側回路
3Bの低圧は、導圧管6Bを介して低温側回路5Bに伝
達され、低温側回路5Bの内圧と温度が下降する。これ
により、低温側回路5Bの低温熱交換器39Bでは熱を
吸収して、ここに導入されている負荷媒体を冷却し、冷
凍装置として作用する。
交換器13にガス熱を放熱するので低温側回路3Bの内
圧は下降して低圧となり、温度も下降する。高温側回路
3Bの低圧は、導圧管6Bを介して低温側回路5Bに伝
達され、低温側回路5Bの内圧と温度が下降する。これ
により、低温側回路5Bの低温熱交換器39Bでは熱を
吸収して、ここに導入されている負荷媒体を冷却し、冷
凍装置として作用する。
【0040】第1再生熱交換器13では、上述したよう
に、高温側回路3Bから放熱した熱を同時に且つ直接的
に高温側回路3Aで吸収しているので、効率的に熱の受
け渡しがされている。
に、高温側回路3Bから放熱した熱を同時に且つ直接的
に高温側回路3Aで吸収しているので、効率的に熱の受
け渡しがされている。
【0041】(3)第3工程では、高温側回路3Aにお
ける高温熱交換器9Aで吸熱し、高温側回路3Bにおけ
る第1中温熱交換器11Bで放熱状態を示す。
ける高温熱交換器9Aで吸熱し、高温側回路3Bにおけ
る第1中温熱交換器11Bで放熱状態を示す。
【0042】この状態において、高温側回路3Aでは、
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は下死点にあ
り、中温側シリンダ14のディスプレーサ16は上死点
にある。ガスは、低温側回路5Aでは、第2再生熱交換
器41でガスから吸熱するので低温側回路5Aの内圧は
下降し、温度も下降する。低温側回路5A内の低圧は導
圧管6Aを介して高温側回路3Aに伝達され、これによ
り高温側回路3Aの内圧と温度が下降し、高温側におけ
る高温熱交換器9Aからガスが吸熱する。
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は下死点にあ
り、中温側シリンダ14のディスプレーサ16は上死点
にある。ガスは、低温側回路5Aでは、第2再生熱交換
器41でガスから吸熱するので低温側回路5Aの内圧は
下降し、温度も下降する。低温側回路5A内の低圧は導
圧管6Aを介して高温側回路3Aに伝達され、これによ
り高温側回路3Aの内圧と温度が下降し、高温側におけ
る高温熱交換器9Aからガスが吸熱する。
【0043】一方、低温側回路5Bでは、第2再生熱交
換器41がガスに放熱するので低温側回路5Bの内圧は
上昇して高圧となり、温度も上昇する。低温側回路5B
の高圧は、導圧管6Bを介して高温側回路3Bに伝達さ
れ、高温側回路3Bの内圧と温度が上昇し、第1中温熱
交換器11Bで放熱する。
換器41がガスに放熱するので低温側回路5Bの内圧は
上昇して高圧となり、温度も上昇する。低温側回路5B
の高圧は、導圧管6Bを介して高温側回路3Bに伝達さ
れ、高温側回路3Bの内圧と温度が上昇し、第1中温熱
交換器11Bで放熱する。
【0044】第2再生熱交換器41では、低温側回路5
Aから放熱した熱をそのまま低温側回路5Bで吸収して
いるので、従来のように蓄熱しておく必要がなく、直接
的に熱の受け渡しをするので効率的に熱の受け渡しがさ
れている。
Aから放熱した熱をそのまま低温側回路5Bで吸収して
いるので、従来のように蓄熱しておく必要がなく、直接
的に熱の受け渡しをするので効率的に熱の受け渡しがさ
れている。
【0045】(4)第4工程では、低温側回路5Aにお
ける第2中温熱交換器37Bで放熱し、低温熱交換器3
9Aで吸熱する状態を示す。
ける第2中温熱交換器37Bで放熱し、低温熱交換器3
9Aで吸熱する状態を示す。
【0046】この状態において、高温側回路3Aでは、
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は下死点から
上死点へ移動し、中温側シリンダ14のディスプレーサ
16は上死点から下死点へ移動する。そして、ガスは、
高温側シリンダ10から、、高温熱交換器9A、第1再
生熱交換器13、第1中温熱交換器11Aを通過して中
温側シリンダ14へ移動する。低温側回路5Aでは、中
温側シリンダ40のディスプレーサ42は上死点にあ
り、低温側シリンダ44のディスプレーサ43は下死点
にある。
高温側シリンダ10のディスプレーサ15は下死点から
上死点へ移動し、中温側シリンダ14のディスプレーサ
16は上死点から下死点へ移動する。そして、ガスは、
高温側シリンダ10から、、高温熱交換器9A、第1再
生熱交換器13、第1中温熱交換器11Aを通過して中
温側シリンダ14へ移動する。低温側回路5Aでは、中
温側シリンダ40のディスプレーサ42は上死点にあ
り、低温側シリンダ44のディスプレーサ43は下死点
にある。
【0047】そして、高温側回路3Aでは、第1再生熱
交換器13で放熱し、高温側回路3Aの内圧は下降して
低圧となり、温度も下降する。高温側回路3Aの低圧
は、導圧管6Aを介して低温側回路5Aに伝達され、こ
れにより低温側回路5Aの内圧と温度が下降する。低温
側回路5Aの低温熱交換器39Aでは、冷媒から熱を吸
収して、冷房器22に導入されている冷媒を冷却する。
交換器13で放熱し、高温側回路3Aの内圧は下降して
低圧となり、温度も下降する。高温側回路3Aの低圧
は、導圧管6Aを介して低温側回路5Aに伝達され、こ
れにより低温側回路5Aの内圧と温度が下降する。低温
側回路5Aの低温熱交換器39Aでは、冷媒から熱を吸
収して、冷房器22に導入されている冷媒を冷却する。
【0048】一方、高温側回路3Bでは、第1再生熱交
換器13でガスに熱を与えるので高温側回路3Bの内圧
は上昇し、温度も上昇する。高温側回路3B内の高圧
は、導圧管6Bを介して低温側回路5Bに伝達され、低
温側回路5Bの内圧と温度が上昇する。これにより、第
2中温熱交換器37Bの第2熱交換器45Bでガスの熱
が放熱される。第2中温熱交換器37Bには、高温側の
第1中温熱交換器11Bと共通の暖房器21が接続され
ており、この熱媒体に熱を付与する。
換器13でガスに熱を与えるので高温側回路3Bの内圧
は上昇し、温度も上昇する。高温側回路3B内の高圧
は、導圧管6Bを介して低温側回路5Bに伝達され、低
温側回路5Bの内圧と温度が上昇する。これにより、第
2中温熱交換器37Bの第2熱交換器45Bでガスの熱
が放熱される。第2中温熱交換器37Bには、高温側の
第1中温熱交換器11Bと共通の暖房器21が接続され
ており、この熱媒体に熱を付与する。
【0049】第1再生熱交換器13では、高温側回路3
Aから放熱した熱をそのまま高温側回路3Bで吸収して
いるので、従来のように蓄熱しておく必要がなく、効率
的に熱の受け渡しがされている。
Aから放熱した熱をそのまま高温側回路3Bで吸収して
いるので、従来のように蓄熱しておく必要がなく、効率
的に熱の受け渡しがされている。
【0050】本装置では、上述の(1)〜(4)の工程
が繰り返される。
が繰り返される。
【0051】しかして、この実施例によれば、第1再生
熱交換器13、第2再生熱交換器41において、一方の
回路から吸収した熱を他方の回路に同時に放熱する構成
であるから、熱損失を低減し、効率良く熱の吸収と放出
とができる。
熱交換器13、第2再生熱交換器41において、一方の
回路から吸収した熱を他方の回路に同時に放熱する構成
であるから、熱損失を低減し、効率良く熱の吸収と放出
とができる。
【0052】次に、図4乃至図6を参照して、本発明の
第2実施例及び第3実施例を詳細に説明するが、上述し
た第1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。
第2実施例及び第3実施例を詳細に説明するが、上述し
た第1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。
【0053】図4及び図5示す第2実施例は、高温部シ
リンダ30、31、低温部シリンダ32、33を備えて
おり、実質的に第1実施例の低温側シリンダ14、中温
側シリンダ40及び低温側シリンダ44を縦横2列づつ
の配列にした構成としており、その他の点は第1実施例
と同様である。従って、この第2実施例によれば、上述
の第1実施例と同様な効果を得ることができる。また、
この第2実施例によれば、更に、冷凍装置全体の構成を
コンパクトにすることができる。
リンダ30、31、低温部シリンダ32、33を備えて
おり、実質的に第1実施例の低温側シリンダ14、中温
側シリンダ40及び低温側シリンダ44を縦横2列づつ
の配列にした構成としており、その他の点は第1実施例
と同様である。従って、この第2実施例によれば、上述
の第1実施例と同様な効果を得ることができる。また、
この第2実施例によれば、更に、冷凍装置全体の構成を
コンパクトにすることができる。
【0054】尚、図4に示す高温部シリンダ30、31
のディスプレーサ34、35の各上方に高温空間が形成
され、それらの下方、及び低温部シリンダ32、33の
ディスプレーサ36、26の上方に中温空間が形成され
ている。更に、ディスプレーサ36、26の下方に低温
空間が形成されている。
のディスプレーサ34、35の各上方に高温空間が形成
され、それらの下方、及び低温部シリンダ32、33の
ディスプレーサ36、26の上方に中温空間が形成され
ている。更に、ディスプレーサ36、26の下方に低温
空間が形成されている。
【0055】図6に示す第3実施例は、ガスをディスプ
レーサの一側のみに封入した点で、ディスプレーサの両
側に封入した第1実施例と異なる。従って、第3実施例
では合計8個のシリンダ51〜58及びディスプレーサ
59〜66を備える構成となる。この第3実施例によれ
ば、ガスの空間はディスプレーサ59〜66の一側にの
み設けられているから、第1実施例に加えて、更に簡易
な構成とすることができる。
レーサの一側のみに封入した点で、ディスプレーサの両
側に封入した第1実施例と異なる。従って、第3実施例
では合計8個のシリンダ51〜58及びディスプレーサ
59〜66を備える構成となる。この第3実施例によれ
ば、ガスの空間はディスプレーサ59〜66の一側にの
み設けられているから、第1実施例に加えて、更に簡易
な構成とすることができる。
【0056】本発明は上述した実施例に限定されるもの
でなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
である。
でなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
である。
【0057】例えば、上述した実施例では、合計2個の
ビルマイヤサイクイルを備える構成であるが、これに限
らず3、4個等複数であれば同様な効果を得ることがで
きる。 本実施例では、第1再生熱交換器13及び第2
再生熱交換器41のそれぞれにおいて、熱移動が相互に
なされる構成であれるが、第1再生熱交換器又は第2再
生熱交換器の少なくとも一方の再生熱交換器で熱移動が
される構成とし、他方の再生熱交換器では従来と同様な
蓄熱による熱移動であってもよい。
ビルマイヤサイクイルを備える構成であるが、これに限
らず3、4個等複数であれば同様な効果を得ることがで
きる。 本実施例では、第1再生熱交換器13及び第2
再生熱交換器41のそれぞれにおいて、熱移動が相互に
なされる構成であれるが、第1再生熱交換器又は第2再
生熱交換器の少なくとも一方の再生熱交換器で熱移動が
される構成とし、他方の再生熱交換器では従来と同様な
蓄熱による熱移動であってもよい。
【0058】
【発明の効果】本発明の冷凍装置によれば、高温側回路
の第1再生熱交換器同士、低温側回路の第2再生熱交換
器同士を相互に熱が直接移動するから、一時的に熱を蓄
熱する必要がなく、一方の高温側回路から吸収した熱を
他方の高温側回路に同時に放熱することにより、熱損失
を低減し、効率良く熱の吸収と放出とができる。また、
再生熱交換器として表面式熱交換器を用いているから、
再生熱交換器における流動抵抗が小さく、高速運転も可
能でになるため、冷凍装置が小型で且つ冷凍能力に優れ
る。
の第1再生熱交換器同士、低温側回路の第2再生熱交換
器同士を相互に熱が直接移動するから、一時的に熱を蓄
熱する必要がなく、一方の高温側回路から吸収した熱を
他方の高温側回路に同時に放熱することにより、熱損失
を低減し、効率良く熱の吸収と放出とができる。また、
再生熱交換器として表面式熱交換器を用いているから、
再生熱交換器における流動抵抗が小さく、高速運転も可
能でになるため、冷凍装置が小型で且つ冷凍能力に優れ
る。
【図1】本発明による冷凍装置の概略的構成図である。
【図2】本発明の実施例による冷凍装置を模型的に示し
た構成図である。
た構成図である。
【図3】図1に示す冷凍装置の工程を、時間とディスプ
レーサの変位との関係で示したグラフ図である。
レーサの変位との関係で示したグラフ図である。
【図4】本発明の他の実施例の概略的構成図である。
【図5】図4に示す冷凍装置の工程を、時間とディスプ
レーサの変位との関係で示したグラフ図である。
レーサの変位との関係で示したグラフ図である。
【図6】本発明の他の実施例の概略的構成を示す回路図
である。
である。
【図7】従来のビルマイヤヒートポンプによる冷凍装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
1 冷凍装置 3A、3B 高温側回路 5A、5B 低温側回路 6A、6B 導圧管 9A、9B 高温熱交換器 11A、11B 第1中温熱交換器 13 第1再生熱交換器 37A、37B 第2中温熱交換器 39A、39B 低温熱交換器 41 第2再生熱交換器
Claims (1)
- 【請求項1】 ディスプレーサの変位により、作動ガス
を移動させて熱交換をおこなうビルマイヤサイクルを複
数備え、且つ各ビルマイヤサイクルは互いに位相をずら
して設けられた冷凍装置であって、 前記各ビルマイヤサイクルは、それぞれ、作動ガスに熱
を付与する高温熱交換器と、熱の受け取りと付与を適宜
おこなう第1再生熱交換器と、作動ガスの熱を取り出す
第1中温熱交換器及び第2中温熱交換器と、熱の受け取
りと付与を適宜おこなう第2再生熱交換器と、回路内の
ガスにより冷却される低温熱交換器とを備え、 前記第1再生熱交換器及び第2再生熱交換器の少なくと
も一方は、相互のビルマイヤサイクルにおいて吸熱と放
熱による熱の移動がされるように熱的に接続された表面
式熱交換器であることを特徴とする冷凍装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5262987A JPH0791758A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5262987A JPH0791758A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 冷凍装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0791758A true JPH0791758A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=17383330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5262987A Pending JPH0791758A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 冷凍装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0791758A (ja) |
-
1993
- 1993-09-27 JP JP5262987A patent/JPH0791758A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |