JPH08152214A - フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関 - Google Patents
フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関Info
- Publication number
- JPH08152214A JPH08152214A JP31771094A JP31771094A JPH08152214A JP H08152214 A JPH08152214 A JP H08152214A JP 31771094 A JP31771094 A JP 31771094A JP 31771094 A JP31771094 A JP 31771094A JP H08152214 A JPH08152214 A JP H08152214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- low temperature
- high temperature
- displacer
- heat exchanger
- spring chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関にお
いて、高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを振
幅、中立位置の設定等について最適に動作させることを
可能とし、ガスばね室容積の微調整を可能とする。 【構成】高温側高温部熱交換器6a、高温側再生器7、
高温側中温部熱交換器8、低温側中温部熱交換器9、低
温側再生器10及び低温側低温部熱交換器11を有し、
更に、高温ディスプレーサ1及び低温ディスプレーサ1
9を有するフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関に
おいて、高温ディスプレーサ1に対する最適な低温ディ
スプレーサ19の動作を可能とするために、機関外部に
前記低温ディスプレーサ19内にあるガスばね室25を
増大させるためのガスばね室用リザーバ32を装着し、
又、高温ディスプレーサ1内を中空としてガスばね室2
6として用いるようにする。
いて、高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを振
幅、中立位置の設定等について最適に動作させることを
可能とし、ガスばね室容積の微調整を可能とする。 【構成】高温側高温部熱交換器6a、高温側再生器7、
高温側中温部熱交換器8、低温側中温部熱交換器9、低
温側再生器10及び低温側低温部熱交換器11を有し、
更に、高温ディスプレーサ1及び低温ディスプレーサ1
9を有するフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関に
おいて、高温ディスプレーサ1に対する最適な低温ディ
スプレーサ19の動作を可能とするために、機関外部に
前記低温ディスプレーサ19内にあるガスばね室25を
増大させるためのガスばね室用リザーバ32を装着し、
又、高温ディスプレーサ1内を中空としてガスばね室2
6として用いるようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空調機、冷凍機等に用い
られるフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関の改良
に関する。
られるフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関の改良
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のフリーピストン式ヴィルミエサイ
クル機関の基本構造を示す断面正面図を図4に示し、そ
の構造、作動について説明する。高温ディスプレーサ1
は直径aのディスプレーサピストンロッド2と直径bの
ディスプレーサピストンロッド3とが直列になった段違
いロッドを有し、ディスプレーサピストンロッド3の端
部はリニアアクチュエータ4により強制的に図で上、下
に駆動される。一方、円筒形のスリーブ5a、5bの外
側には図で上から順に高温側高温部熱交換器6a、高温
側再生器7、高温側中温部熱交換器8、低温側中温部熱
交換器9、低温側再生器10及び低温側低温部熱交換器
11が配設され、高温側中温部熱交換器8と低温側中温
部熱交換器9とはリング形部12を介して一体となって
いる。更に、高温側再生器7、高温側中温部熱交換器
8、低温側中温部熱交換器9の外側にはそれぞれ高温側
円筒形シェル13、中温側円筒形シェル14a、14b
が配設され、又、低温側再生器10及び低温側低温部熱
交換器11の外側には低温側円筒形シェル15が配設さ
れて外部と隔離される。高温側円筒形シェル13の頭部
には電気ヒータ6が設けられ、暖房用として高温側中温
部熱交換器8及び低温側中温部熱交換器9から熱を取り
出し、冷房用として低温側低温部熱交換器11から冷熱
を与えられる。搬送用媒体としては水がそれぞれの熱交
換器の外側に配置される。ここで電気ヒータ6により加
熱された高温作動空間16及び中温作動空間17内のヘ
リウム等の作動ガスによって、高温側中温部熱交換器8
を介して外側の水を加熱し、一方、低温作動空間18及
び中温作動空間17内の作動ガスは低温側中温部熱交換
器9を介して外側の水を加熱するとともに、低温側低温
部熱交換器11を介して外側の水から熱を奪う。このと
き、前記高温ディスプレーサ1の上下運動は作動ガスを
高温作動空間16と中温作動空間17との間を、高温側
高温部熱交換器6a、高温側再生器7及び高温側中温部
熱交換器8を通って交番させる。又、低温ディスプレー
サ19の上下運動は作動ガスを低温作動空間18及び中
温作動空間17の間を、低温側低温部熱交換器11、低
温側再生器10及び低温側中温部熱交換器9を通って交
番させる。その際高温の作動ガスと低温の作動ガスの割
合が変化することにより圧力変動を生ずるが、ディスプ
レーサピストンロッド2、3の直径a、bの違いにより
低温ディスプレーサ19に加振力を生じ、高温ディスプ
レーサ1とはある一定の位相差を保つように低温ディス
プレーサ19が作動する。このとき、各再生器7、10
の蓄熱作用により各作動空間は温度が一定に保たれる。
機関としての出力は各熱交換器6a、8、9、11の熱
の放出、吸収を暖房、冷房として利用するわけである。
又、20は低温ディスプレーサ用補助機械ばね、21は
作動空間18のためのロッドシール、22は高温ディス
プレーサ用機械ばね、23は適当な圧力値に保つための
バッファ室、24はバッファ室用ロッドシール、25は
低温ディスプレーサ内ガスばね室である。
クル機関の基本構造を示す断面正面図を図4に示し、そ
の構造、作動について説明する。高温ディスプレーサ1
は直径aのディスプレーサピストンロッド2と直径bの
ディスプレーサピストンロッド3とが直列になった段違
いロッドを有し、ディスプレーサピストンロッド3の端
部はリニアアクチュエータ4により強制的に図で上、下
に駆動される。一方、円筒形のスリーブ5a、5bの外
側には図で上から順に高温側高温部熱交換器6a、高温
側再生器7、高温側中温部熱交換器8、低温側中温部熱
交換器9、低温側再生器10及び低温側低温部熱交換器
11が配設され、高温側中温部熱交換器8と低温側中温
部熱交換器9とはリング形部12を介して一体となって
いる。更に、高温側再生器7、高温側中温部熱交換器
8、低温側中温部熱交換器9の外側にはそれぞれ高温側
円筒形シェル13、中温側円筒形シェル14a、14b
が配設され、又、低温側再生器10及び低温側低温部熱
交換器11の外側には低温側円筒形シェル15が配設さ
れて外部と隔離される。高温側円筒形シェル13の頭部
には電気ヒータ6が設けられ、暖房用として高温側中温
部熱交換器8及び低温側中温部熱交換器9から熱を取り
出し、冷房用として低温側低温部熱交換器11から冷熱
を与えられる。搬送用媒体としては水がそれぞれの熱交
換器の外側に配置される。ここで電気ヒータ6により加
熱された高温作動空間16及び中温作動空間17内のヘ
リウム等の作動ガスによって、高温側中温部熱交換器8
を介して外側の水を加熱し、一方、低温作動空間18及
び中温作動空間17内の作動ガスは低温側中温部熱交換
器9を介して外側の水を加熱するとともに、低温側低温
部熱交換器11を介して外側の水から熱を奪う。このと
き、前記高温ディスプレーサ1の上下運動は作動ガスを
高温作動空間16と中温作動空間17との間を、高温側
高温部熱交換器6a、高温側再生器7及び高温側中温部
熱交換器8を通って交番させる。又、低温ディスプレー
サ19の上下運動は作動ガスを低温作動空間18及び中
温作動空間17の間を、低温側低温部熱交換器11、低
温側再生器10及び低温側中温部熱交換器9を通って交
番させる。その際高温の作動ガスと低温の作動ガスの割
合が変化することにより圧力変動を生ずるが、ディスプ
レーサピストンロッド2、3の直径a、bの違いにより
低温ディスプレーサ19に加振力を生じ、高温ディスプ
レーサ1とはある一定の位相差を保つように低温ディス
プレーサ19が作動する。このとき、各再生器7、10
の蓄熱作用により各作動空間は温度が一定に保たれる。
機関としての出力は各熱交換器6a、8、9、11の熱
の放出、吸収を暖房、冷房として利用するわけである。
又、20は低温ディスプレーサ用補助機械ばね、21は
作動空間18のためのロッドシール、22は高温ディス
プレーサ用機械ばね、23は適当な圧力値に保つための
バッファ室、24はバッファ室用ロッドシール、25は
低温ディスプレーサ内ガスばね室である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の図4に示される
従来のフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関におい
て、比出力の向上、軽量化、コストダウンを目的とする
場合、低温ディスプレーサの大きさが制約を受け、この
ときに、高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサが
理想的な動作をするためには、ガスばね力を適切な値と
するために低温ディスプレーサ内に設けられているガス
ばね室の内容積を増大させる必要があるという問題があ
った。
従来のフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関におい
て、比出力の向上、軽量化、コストダウンを目的とする
場合、低温ディスプレーサの大きさが制約を受け、この
ときに、高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサが
理想的な動作をするためには、ガスばね力を適切な値と
するために低温ディスプレーサ内に設けられているガス
ばね室の内容積を増大させる必要があるという問題があ
った。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するために、高温側高温部熱交換器、高温側再生
器、高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低
温側再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高
温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するフリ
ーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、第1の
発明として、前記高温ディスプレーサに対する最適な低
温ディスプレーサの動作を可能とするために、機関外部
に前記低温ディスプレーサ内にあるガスばね室を増大さ
せるためのガスばね室用リザーバを装着し、又、前記高
温ディスプレーサ内を中空としてガスばね室として用い
るようにしたことを特徴とするフリーピストン式ヴィル
ミエサイクル機関を提供し、第2の発明として、機関外
部に前記低温ディスプレーサ内にあるガスばね室を増大
させるためのガスばね室用リザーバを装着し、且つ、機
関内部の前記ガスばね室と機関外部の前記ガスばね室用
リザーバとの間のガスばね室連絡通路にガスばね室容積
を調整するための流量調整機構を設けるようにしたこと
を特徴とするフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関
を提供し、第3の発明として、前記高温ディスプレーサ
のロッド内を中空にしてガスばね室として用いるととも
に、機関外部のガスばね室用リザーバ及び高温ディスプ
レーサ内のガスばね室との接続に利用するようにしたこ
とを特徴とするフリーピストン式ヴィルミエサイクル機
関を提供しようとするものである。
解決するために、高温側高温部熱交換器、高温側再生
器、高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低
温側再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高
温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するフリ
ーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、第1の
発明として、前記高温ディスプレーサに対する最適な低
温ディスプレーサの動作を可能とするために、機関外部
に前記低温ディスプレーサ内にあるガスばね室を増大さ
せるためのガスばね室用リザーバを装着し、又、前記高
温ディスプレーサ内を中空としてガスばね室として用い
るようにしたことを特徴とするフリーピストン式ヴィル
ミエサイクル機関を提供し、第2の発明として、機関外
部に前記低温ディスプレーサ内にあるガスばね室を増大
させるためのガスばね室用リザーバを装着し、且つ、機
関内部の前記ガスばね室と機関外部の前記ガスばね室用
リザーバとの間のガスばね室連絡通路にガスばね室容積
を調整するための流量調整機構を設けるようにしたこと
を特徴とするフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関
を提供し、第3の発明として、前記高温ディスプレーサ
のロッド内を中空にしてガスばね室として用いるととも
に、機関外部のガスばね室用リザーバ及び高温ディスプ
レーサ内のガスばね室との接続に利用するようにしたこ
とを特徴とするフリーピストン式ヴィルミエサイクル機
関を提供しようとするものである。
【0005】
【作用】第1及び第3の発明によれば、高温ディスプレ
ーサ及び低温ディスプレーサを、振幅、中立位置の設定
等について最適に動作させることが可能となり、第2の
発明によれば、ガスばね室容積の微調整が可能となる。
ーサ及び低温ディスプレーサを、振幅、中立位置の設定
等について最適に動作させることが可能となり、第2の
発明によれば、ガスばね室容積の微調整が可能となる。
【0006】
【実施例】以下、本発明によるフリーピストン式ヴィル
ミエサイクル機関の実施例について図1乃至図3を参照
して説明する。図1は本発明によるフリーピストン式ヴ
ィルミエサイクル機関の第1実施例を示す断面正面図、
図2は本発明によるフリーピストン式ヴィルミエサイク
ル機関の第2実施例及び第3実施例を示す断面正面図、
図3は高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサの変
位と各部の圧力変動の最適な動作状態の計算例を示すグ
ラフである。本発明は、図4に示すように、高温側高温
部熱交換器6a、高温側再生器7、高温側中温部熱交換
器8、低温側中温部熱交換器9、低温側再生器10及び
低温側低温部熱交換器11を有し、更に、高温ディスプ
レーサ1及び低温ディスプレーサ19を有するフリーピ
ストン式ヴィルミエサイクル機関におけるものであり、
以下第1〜第3の実施例について説明する。 第1実施例:第1実施例は第1の発明に対応するもので
あり、図1に示されるように、高温ディスプレーサ1に
対する最適な低温ディスプレーサ19の動作を可能とす
るために、機関外部に低温ディスプレーサ19内にある
ガスばね室25を増大させるためのガスばね室用リザー
バ32を装着し、又、前記高温ディスプレーサ1内を中
空としてガスばね室26として用いるようにしたもので
ある。 第2実施例:第2実施例は第2の発明に対応するもので
あり、図2に示されるように、機関外部に低温ディスプ
レーサ19内にあるガスばね室25を増大させるための
ガスばね室用リザーバ32を装着し、且つ、機関内部の
前記ガスばね室25と機関外部の前記ガスばね室用リザ
ーバ32との間のガスばね室連絡通路33にガスばね室
容積を調整するための流量調整機構34を設けるように
したものである。 第3実施例:第3実施例は第3の発明に対応するもので
あり、図2に示されるように、高温ディスプレーサ1の
ロッド内を中空にしてガスばね室として用いるととも
に、機関外部のガスばね室用リザーバ32及び高温ディ
スプレーサ1内のガスばね室26との接続に利用するよ
うにしたものである。図3は、高温及び低温ディスプレ
ーサの変位と各部の圧力変動の最適な動作状態の計算例
を示すグラフである。
ミエサイクル機関の実施例について図1乃至図3を参照
して説明する。図1は本発明によるフリーピストン式ヴ
ィルミエサイクル機関の第1実施例を示す断面正面図、
図2は本発明によるフリーピストン式ヴィルミエサイク
ル機関の第2実施例及び第3実施例を示す断面正面図、
図3は高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサの変
位と各部の圧力変動の最適な動作状態の計算例を示すグ
ラフである。本発明は、図4に示すように、高温側高温
部熱交換器6a、高温側再生器7、高温側中温部熱交換
器8、低温側中温部熱交換器9、低温側再生器10及び
低温側低温部熱交換器11を有し、更に、高温ディスプ
レーサ1及び低温ディスプレーサ19を有するフリーピ
ストン式ヴィルミエサイクル機関におけるものであり、
以下第1〜第3の実施例について説明する。 第1実施例:第1実施例は第1の発明に対応するもので
あり、図1に示されるように、高温ディスプレーサ1に
対する最適な低温ディスプレーサ19の動作を可能とす
るために、機関外部に低温ディスプレーサ19内にある
ガスばね室25を増大させるためのガスばね室用リザー
バ32を装着し、又、前記高温ディスプレーサ1内を中
空としてガスばね室26として用いるようにしたもので
ある。 第2実施例:第2実施例は第2の発明に対応するもので
あり、図2に示されるように、機関外部に低温ディスプ
レーサ19内にあるガスばね室25を増大させるための
ガスばね室用リザーバ32を装着し、且つ、機関内部の
前記ガスばね室25と機関外部の前記ガスばね室用リザ
ーバ32との間のガスばね室連絡通路33にガスばね室
容積を調整するための流量調整機構34を設けるように
したものである。 第3実施例:第3実施例は第3の発明に対応するもので
あり、図2に示されるように、高温ディスプレーサ1の
ロッド内を中空にしてガスばね室として用いるととも
に、機関外部のガスばね室用リザーバ32及び高温ディ
スプレーサ1内のガスばね室26との接続に利用するよ
うにしたものである。図3は、高温及び低温ディスプレ
ーサの変位と各部の圧力変動の最適な動作状態の計算例
を示すグラフである。
【0007】
【発明の効果】本発明によるフリーピストン式ヴィルミ
エサイクルは、上述のように構成されているので、第1
及び第3の発明によれば、高温ディスプレーサ及び低温
ディスプレーサを、振幅、中立位置の設定等について最
適に動作させることが可能となり、又、第2の発明によ
れば、ガスばね室容積の微調整が可能となる。
エサイクルは、上述のように構成されているので、第1
及び第3の発明によれば、高温ディスプレーサ及び低温
ディスプレーサを、振幅、中立位置の設定等について最
適に動作させることが可能となり、又、第2の発明によ
れば、ガスばね室容積の微調整が可能となる。
【図1】本発明によるフリーピストン式ヴィルミエサイ
クル機関の第1実施例を示す断面正面図である。
クル機関の第1実施例を示す断面正面図である。
【図2】本発明によるフリーピストン式ヴィルミエサイ
クル機関の第2実施例及び第3実施例を示す断面正面図
である。
クル機関の第2実施例及び第3実施例を示す断面正面図
である。
【図3】高温及び低温ディスプレーサの変位と各部の圧
力変動の最適な動作状態の計算例を示すグラフである。
力変動の最適な動作状態の計算例を示すグラフである。
【図4】従来のフリーピストン式ヴィルミエサイクル機
関の基本構造を示す断面正面図である。
関の基本構造を示す断面正面図である。
1:高温ディスプレーサ 4:リニアアクチュエータ 6:電気ヒータ 6a:高温側高温部熱交換器 7:高温側再生器 8:高温側中温部熱交換器 9:低温側中温部熱交換器 10:低温側再生器 11:低温側低温部熱交換器 19:低温ディスプレーサ 20:低温ディスプレーサ用補助機械ばね 22:高温ディスプレーサ用機械ばね 23:バッファ室 25:低温ディスプレーサ内ガスばね室 26:高温ディスプレーサ内ガスばね室
Claims (3)
- 【請求項1】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、
高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側
再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温デ
ィスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するフリーピ
ストン式ヴィルミエサイクル機関において、前記高温デ
ィスプレーサに対する最適な低温ディスプレーサの動作
を可能とするために、機関外部に前記低温ディスプレー
サ内にあるガスばね室を増大させるためのガスばね室用
リザーバを装着し、又、前記高温ディスプレーサ内を中
空としてガスばね室として用いるようにしたことを特徴
とするフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関。 - 【請求項2】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、
高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側
再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温デ
ィスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するフリーピ
ストン式ヴィルミエサイクル機関において、機関外部に
前記低温ディスプレーサ内にあるガスばね室を増大させ
るためのガスばね室用リザーバを装着し、且つ、機関内
部の前記ガスばね室と機関外部の前記ガスばね室用リザ
ーバとの間のガスばね室連絡通路にガスばね室容積を調
整するための流量調整機構を設けるようにしたことを特
徴とするフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関。 - 【請求項3】 高温側高温部熱交換器、高温側再生器、
高温側中温部熱交換器、低温側中温部熱交換器、低温側
再生器及び低温側低温部熱交換器を有し、更に、高温デ
ィスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するフリーピ
ストン式ヴィルミエサイクル機関において、前記高温デ
ィスプレーサのロッド内を中空にしてガスばね室として
用いるとともに、機関外部のガスばね室用リザーバ及び
高温ディスプレーサ内のガスばね室との接続に利用する
ようにしたことを特徴とするフリーピストン式ヴィルミ
エサイクル機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31771094A JP3286482B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31771094A JP3286482B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08152214A true JPH08152214A (ja) | 1996-06-11 |
JP3286482B2 JP3286482B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=18091174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31771094A Expired - Fee Related JP3286482B2 (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3286482B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100477352B1 (ko) * | 1997-02-20 | 2005-07-18 | 산요덴키가부시키가이샤 | 프리피스톤식비루미에싸이클기관 |
KR20170043713A (ko) * | 2015-10-13 | 2017-04-24 | 경북대학교 산학협력단 | 가스 스프링을 이용한 벌마이어 히트 펌프 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP31771094A patent/JP3286482B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100477352B1 (ko) * | 1997-02-20 | 2005-07-18 | 산요덴키가부시키가이샤 | 프리피스톤식비루미에싸이클기관 |
KR20170043713A (ko) * | 2015-10-13 | 2017-04-24 | 경북대학교 산학협력단 | 가스 스프링을 이용한 벌마이어 히트 펌프 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3286482B2 (ja) | 2002-05-27 |
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