JPH0828979A - 熱駆動型ヒートポンプ装置の熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作性や加工性が良く、コストを低減しうる
熱駆動型ヒートポンプ装置の熱交換器を得る。 【構成】 熱駆動型ヒートポンプ装置における出力部を
構成する熱交換器に関し、両端の開放した平行な二次流
体通路４２を内部に形成した伝熱材料よりなる平板を曲
げて半円筒体の通路要素３７を形成するとともに、複数
枚のプレートフィン３８を周方向に放射状に設けて単位
熱交換部材３９を構成する。この単位熱交換部材３９二
つを向い合わせて合わせ部をそれぞれ中空体のヘッダ４
０，４１でつないで円筒状の本体４４を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヴィルミエサイクルを用
いた熱駆動型ヒートポンプ装置の出力部を構成する熱交
換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヴィルミエサイクルを用いた熱駆動型ヒ
ートポンプ装置は基本的には例えば特開昭６１ー４４２
５４号公報や特開平２ー４１７４号公報に開示されてい
るような構成を採っている。前者は図１０に示すよう
に、第１と第２のガス作動装置２００，２０１を備えて
いる。第１のガス作動装置２００は、往復動されるディ
スプレーサー２０２により作動ガスで満たされた内部が
高温室２０３と中温室２０４とに区画された高温シリン
ダ２０５と、この高温シリンダ２０５の高温室２０３と
中温室２０４とを、高温室２０３側から中温室２０４側
に順に連設した高温側熱交換器２０６と蓄熱器２０７と
中温側熱交換器２０８とによる作動ガス流路により連通
させた構成で、高温側熱交換器２０６には加熱手段２０
９が併設されている。

【０００３】また、第２のガス作動装置２０１は、往復
動されるディスプレーサー２１０により作動ガスで満た
された内部が低温室２１１と中温室２１２とに区画され
た低温シリンダ２１３と、この低温シリンダ２１３の低
温室２１１と中温室２１２とを、低温室２１１側から中
温室２１２側に順に連設した低温側熱交換器２１４と蓄
冷器２１５と中温側熱交換器２１６とによる作動ガス流
路により連通させた構成である。

【０００４】第１と第２のガス作動装置２００，２０１
の中温室２０４，２１２は、各ガス流路の末端に設けら
れた連通部により相互に連通している。高温シリンダ２
０５と低温シリンダ２１３とは概ね直角をなして基部に
おいて結合され、その結合部分にはクランク機構部２１
７が組み込まれ、これにより高温側と低温側の各ディス
プレーサー２０２，２１０がある位相差をもって往復動
するように構成されている。

【０００５】後者も基本的には前者と同様の構成で、概
ね直角をなして基部側において結合された高温シリンダ
と低温シリンダとの結合部分に、高温シリンダと低温シ
リンダとで形成される平面に直角にクランク機構のクラ
ンク軸が配設され、このクランク軸にクランク機構部を
動かすスターターモータの回転軸が連結されている。

【０００６】このような熱駆動型ヒートポンプ装置は、
いずれも外燃機関に属するスターリングエンジンと同様
にヴィルミエサイクルを利用した基本構造を持ち、高温
側熱交換器２０６で強制的に作動ガスを加熱する外部加
熱方式により、低温側熱交換器２１４から低温熱媒体
を、中温側熱交換器２０８，２１６から中温熱媒体をそ
れぞれ取り出して、低温熱媒体を冷房に、中温熱媒体を
暖房に利用するようにしたものである。

【０００７】このように中温側熱交換器２０８，２１６
及び低温側熱交換器２１４は熱駆動型ヒートポンプ装置
の出力部となるが、例えば第１のガス作動装置２００で
は、例えば特開昭６２ー８２２６４号公報に示されてい
るように、高温シリンダ２０５の内周面に形成された凹
部に蓄熱器２０７と中温側熱交換器２０８とが高温シリ
ンダ２０５と同軸状に組込まれている。蓄熱器２０７と
中温側熱交換器２０８の内周面側は、高温シリンダ２０
５内に嵌合されディスプレーサー２０２に対する摺動面
を構成するライナにより被覆されている。

【０００８】中温側熱交換器自体は、例えば特開平１ー
１７０７４６号公報に開示されている図１１に示すもの
のように、リング状の熱交換ユニット２１８を複数個積
み重ねた構成となっている。各熱交換ユニツト２１８の
熱媒体の出入口は互い違いに設けられ、中温側熱交換器
２０８内で熱媒体が蛇行して流れるようになっている。
熱交換ユニット２１８同士の合面には放熱板２１９が挟
み込まれ、この放熱板２１９を貫いて複数本のパイプ２
２０が軸方向に全周にわたり配設されている。これらの
パイプ２２０は中温側熱交換器２０８の端部に開口し、
一端側は第１のガス作動装置では蓄熱器２０７に接続さ
れ、他端側は中温室２０４に接続されている。即ち、熱
交換における一次流体となる作動ガスは各熱交換ユニッ
ト２１８を縦に貫く複数本のパイプ２２０内を流れ、二
次流体となる熱媒体は各熱交換ユニット２１８内をパイ
プ２２０に接触しながら蛇行して入口から出口へ流れ、
作動ガスと熱媒体間での熱交換が行なわれる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような熱駆動型
ヒートポンプ装置の出力部となる熱交換器は、構成が複
雑で加工及び組み立てが煩雑かつ難しく、製造に手間が
かかりコストが高くつくといった問題点がある。即ち、
作動ガスを通すパイプ２２０は細く、通常は数百本にも
達するもので、両端のヘッダとなる熱交換ユニット２１
８にはこのパイプ２２０を通す数百にものぼる孔開け加
工と、パイプ２２０との接合部へのロウ付けなど手間の
かかる作業を行なわなければならない。勿論、各熱交換
ユニット２１８間に挟み込まれた放熱板２１９にも多数
の孔開け加工が必要である。また、熱媒体として熱駆動
型ヒートポンプ装置では殆ど水が使用されるため、高価
でも要所はステンレス材など錆びにくい材料で構成しな
ければならない。

【００１０】本発明は上記した従来の問題点を解消する
ためになされたもので、その課題とするところは、製作
性や加工性が良く、コストを低減しうる熱駆動型ヒート
ポンプ装置の熱交換器を得ることであり、組込むシリン
ダ側への防錆に対する対応をしなくても済むようにする
ことであり、熱交換器としての構造的安定性と性能の向
上を図ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項１の発明は、シリンダ及び熱交換器を備えた第
１と第２のガス作動装置を有する熱駆動型ヒートポンプ
装置における熱交換器に関して、両端の開放した複数の
平行な二次流体通路を内部に形成した伝熱材料よりなる
平板を半円筒体の通路要素に曲げ形成し、この通路要素
にその内周面及び外周面よりそれぞれ内方側と外方側へ
張り出した複数枚のプレートフィンを周方向に放射状に
設けて単位熱交換部材となし、この単位熱交換部材二つ
を向い合わせて中空体のヘッダでつないで円筒状の本体
を構成し、ヘッダにはその一方に入口を形成し、他方に
は出口を形成して、入口から流入される二次流体をヘッ
ダにより各単位熱交換部材の各二次流体通路に分配して
流入させ、各単位熱交換部材の各二次流体通路に流入し
た二次流体をヘッダの出口から集合させて流出させるよ
うにするとともに、各プレートフィンの内面と外面にそ
れぞれ接触する内外の筒体を設けて、この内外の筒体の
間にプレートフィンに沿って中心線方向へ一次流体であ
る作動ガスを流通させる一次流体通路を構成する手段を
採用する。

【００１２】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、シリンダ及び熱交換器を備えた第１と第２のガス作
動装置を有する熱駆動型ヒートポンプ装置における熱交
換器に関して、両端の開放した複数の平行な二次流体通
路を内部に形成した伝熱材料よりなる平板を半円筒体の
通路要素に曲げ形成し、この通路要素にその内周面及び
外周面よりそれぞれ内方側と外方側へ張り出した複数枚
のプレートフィンを周方向に放射状に設けて単位熱交換
部材となし、この単位熱交換部材二つを向い合わせて中
空体のヘッダでつないで円筒状の本体を構成し、ヘッダ
の一方の内部を二分割して、入口と出口を形成し、その
入口から流入される二次流体をこのヘッダにより各単位
熱交換部材の各二次流体通路に分配して流入させ、各単
位熱交換部材の各二次流体通路に流入した二次流体を出
口から集合させて流出させるとともに、各プレートフィ
ンの内面と外面にそれぞれ接触する内外の筒体を設け
て、この内外の筒体の間にプレートフィンに沿って中心
線方向へ一次流体である作動ガスを流通させる一次流体
通路を構成する手段を採用する。

【００１３】前記課題を達成するために請求項３の発明
は、シリンダ及び熱交換器を備えた第１と第２のガス作
動装置を有する熱駆動型ヒートポンプ装置における熱交
換器に関して、長さの等しい大径と小径の両端の開放し
た伝熱材料よりなる二個の円筒体を同心状に配置し、そ
れらの間に平行な二次流体通路を形成する小径で伝熱性
を有する内部フィンパイプを全周にわたり緻密な状態に
円筒体の両端より内方へ後退した位置に各開口端が臨む
ように多数本差し通して円筒体の間を両端に設けた蓋で
閉止し、大径の円筒体の一端には内部フィンパイプの一
方の各開口端が臨む空間に連通する入口を設け、大径の
円筒体の他端には内部フィンパイプの他方の各開口端が
臨む空間に連通する出口を設け、その入口から流入され
る二次流体を各内部フィンパイプによる二次流体通路に
分配して流入させ、各二次流体通路に流入した二次流体
を出口から集合させて流出させ、小径の円筒体の内側に
は該円筒体より小径で長い内筒を同心状に設け、それら
の間には小径で伝熱性を有する外部フィンパイプを全周
にわたり緻密な状態に多数本配設し、大径の円筒体の外
側には該円筒体より大径で長い外筒を同心状に設け、そ
れらの間には小径で伝熱性を有する外部フィンパイプを
全周にわたり緻密な状態に多数本配設し、これらの各外
部フィンパイプによりそれらの一端側から他端側へ一次
流体である作動ガスを流通させる複列の一次流体通路を
構成する手段を採用する。

【００１４】前記課題を達成するために請求項４の発明
は、シリンダ及び熱交換器を備えた第１と第２のガス作
動装置を有する熱駆動型ヒートポンプ装置における熱交
換器に関して、円筒部の外側と内側とにそれぞれ放射状
に複数列の外側フィンと内側フィンとをスプライン歯状
に全周にわたり一体に形成した伝熱材料よりなる内筒体
の外側に、内筒体の各外側フィンにそれぞれ隙間をもっ
て噛み合う内側フィンを内側に、外側には外側フィンを
それぞれ全周にわたり放射状のスプライン歯状に伝熱材
料よりなる円筒部に一体に形成した外筒体を同心状に嵌
め合せ、この内筒体と外筒体との両端の間を蓋により閉
止し、外筒体の一方の端部側に内筒体と外筒体間の各外
側フィンと各内側フィンとの隙間に二次流体をそれぞれ
流入させる入口を設け、外筒体の他方の端部側に内筒体
と外筒体間の各外側フィンと各内側フィンとの隙間を流
れた二次流体をそれぞれ流出させる出口を設け、内筒体
の内側フィンの内周に筒体を接合し、外筒体の外側フィ
ンにも筒体を接合し、これらの各筒体と内筒体と外筒体
との間に一次流体である作動ガスを流通させる一次流体
通路を構成する手段を採用する。

【００１５】

【作用】請求項１にかかる前記手段においては、通路要
素は、アルミ材の押し出しにより形成した平板を半円筒
体に曲げ成形することにより得られ、単位熱交換部材は
複数枚のプレートフィンを通路要素に順次差し通して配
列固定することにより構成でき、本体は単位熱交換部材
二つを向い合わせて中空体のヘッダで合わせ面をつない
で円筒状にすることにより構成することができる。一次
流体通路を構成する内外の筒体のうちの外側のものはガ
ス作動装置のシリンダ内周面により構成することもで
き、内側のものはシリンダ内に設けられるライナにより
構成することもできる。この場合、一次流体は水でなく
作動ガスであるためこれと接触することになるシリンダ
やライナの防錆についての対応は必ずしも必要ではな
い。二次流体は一方のヘッダの入口から二次流体通路に
分流して流入し、他方のヘッダにおいて集められ出口に
向うことになる。

【００１６】請求項２にかかる前記手段においては、通
路要素は、アルミ材の押し出しにより形成した平板を半
円筒体に曲げ成形することにより得られ、単位熱交換部
材は複数枚のプレートフィンを通路要素に順次差し通し
て配列させることにより構成でき、本体は単位熱交換部
材二つを向い合わせて中空体のヘッダでつないで円筒状
にすることにより構成できる。一次流体通路を構成する
内外の筒体のうちの外側のものはガス作動装置のシリン
ダ内周面により構成することもでき、内側のものはシリ
ンダ内に設けられるライナにより構成することもでき
る。この場合、一次流体は水でなく作動ガスであるため
これと接触することになるシリンダやライナの防錆につ
いての対応は必ずしも必要ではない。そして、二次流体
はヘッダの入口に通じる半分の二次流体通路に流入し、
出口に通じる他の半分の二次流体通路を経て出口に向う
ことになる。

【００１７】請求項３にかかる前記手段においては、長
さの等しい大径と小径の両端の開放した伝熱材料よりな
る二個の円筒体を同心状に配置しておいて、それらの間
に小径で伝熱性を有する内部フィンパイプを全周にわた
り緻密な状態に多数本差し通して配置させ、円筒体の間
を両端に設けた蓋で閉止すれば二次流体通路を構成する
ことができる。一次流体通路は小径の円筒体の内側に設
けた小径で長い内筒との間に外部フィンパイプを全周に
わたり緻密な状態に多数本配設することと、大径の円筒
体の外側に設けた大径で長い外筒との間に外部フィンパ
イプを全周にわたり緻密な状態に多数本配設することに
より構成することができる。外部フィンパイプを配設す
る外筒はガス作動装置のシリンダ内周面により構成する
こともでき、内筒はシリンダ内に設けられるライナによ
り構成することもできる。この場合、一次流体は外部フ
ィンパイプ内を流れ、二次流体は内部フィンパイプ内を
流れ、一次流体も二次流体もシリンダやライナに接触し
ない。従って、これらの防錆についての対応は必ずしも
必要ではない。

【００１８】請求項４にかかる前記手段においては、内
筒体も外筒体もともに、それらの円筒部と外側フィンと
内側フィンをアルミ材の押し出しにより一体に成形する
ことができ、内筒体に外筒体を嵌め合わせて、それらの
両端の間を蓋により閉止すれば外側フィンと内側フィン
の隙間による二次流体通路が構成される。外筒体の一方
の端部側に設けられた入口から隙間に流れ込んだ二次流
体は外側フィンと内側フィンに接触しながら出口に向
う。一次流体通路を構成する内外の筒体のうちの外側の
ものはガス作動装置のシリンダ内周面により構成するこ
ともでき、内側のものはシリンダ内に設けられるライナ
により構成することもできる。この場合、一次流体は水
でなく作動ガスであるためこれと接触することになるシ
リンダやライナの防錆についての対応は必ずしも必要で
はない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 実施例１．図１はこの発明の一実施例としての熱駆動型
ヒートポンプ装置の構成を示した断面図である。始めに
この図１に基づいてその全体の構成について説明する。
図１に示すこの熱駆動型ヒートポンプ装置は、第１と第
２のガス作動装置１，２と、これらを動作させるクラン
ク機構部３，４及びスタータモータ５とを主体として構
成され、フレーム６にコイルスプリングを備えた懸架装
置７により弾性的に懸架されたベース８上に取付けられ
ている。第１のガス作動装置１と第２のガス作動装置２
とは、ベース８上に近接状態に並立された各クランク機
構部３，４の上部にそれぞれ設けられ、各クランク機構
部３，４間の中央部に各クランク機構部３，４の初期動
作のための単一のスタータモータ５が配置されている。

【００２０】第１のガス作動装置１は高温側シリンダ９
と、この高温側シリンダ９内を往復動する高温側ディス
プレーサー１０を備えている。高温側シリンダ９にはヘ
リウムガス等の作動ガスが充填され、高温側ディスプレ
ーサー１０はこの高温側シリンダ９内をシリンダヘッド
側の高温空間１１と、クランク機構部３側の高温側中温
空間１２とに区画している。高温側シリンダ９の下端は
クランク機構部３の外殻を構成しているクランクケース
１３の上端に連結され、クランクケース１３内のクラン
ク室上部に嵌装されたロッドシール部１４により高温側
シリンダ９の高温側中温空間１２とクランク室との気密
が保持される。

【００２１】高温側シリンダ９の高温空間１１と高温側
中温空間１２とは、高温空間１１側から高温側中温空間
１２側に順に連設したヒータ管１５と蓄熱再生器１６と
高温側中温部熱交換器１７とによるガス流路により連通
されている。ヒータ管１５は、高温側シリンダ９のシリ
ンダヘッドに複数本角状に並列配管され、高温側シリン
ダ９の上部側にキャップ状に被冠装着された燃焼装置１
８の燃焼室１９にそれぞれ配設されている。これらのヒ
ータ管１５の一端は高温空間１１にそれぞれ臨み、他端
は蓄熱再生器１６に連絡している。

【００２２】蓄熱再生器１６と高温側中温部熱交換器１
７とは高温側シリンダ９の内壁面に形成された凹部２０
に蓄熱再生器１６を上側に、高温側中温部熱交換器１７
を下側にしてそれぞれ高温側シリンダ９に同軸状に組付
けられ、それらの内周側は、高温側シリンダ９における
高温側ディスプレーサー１０との摺動面を形成するライ
ナ２１により被覆されている。

【００２３】第２のガス作動装置２も低温側シリンダ２
２と、この低温側シリンダ２２内を往復動する低温側デ
ィスプレーサー２３を備えている。低温側シリンダ２２
にもヘリウムガス等の作動ガスが充填され、低温側ディ
スプレーサー２３はこの低温側シリンダ２２内をシリン
ダヘッド側の低温空間２４と、クランク機構部４側の低
温側中温空間２５とに区画している。低温側シリンダ２
２の下端はクランク機構部４の外殻を構成するクランク
ケース２６の上端に連結され、クランクケース２６内の
クランク室上部に嵌装されたロッドシール部２７により
低温側シリンダ２２の低温側中温空間２５とクランク室
との気密が保持される。

【００２４】低温側シリンダ２２の低温空間２４と低温
側中温空間２５とは、低温空間２４側から低温側中温空
間２５側に順に連設した低温側熱交換器２８と再生器２
９と低温側中温部熱交換器３０とによるガス流路により
連通されている。低温側熱交換器２８と再生器２９と低
温側中温部熱交換器３０とは低温側シリンダ２２の内壁
面に形成された凹部２０に低温側熱交換器２８を上側
に、再生器２９を中間に、低温側中温部熱交換器３０を
下側にして、それぞれ低温側シリンダ２２に同軸状に組
付けられ、それらの内周側は、低温側シリンダ２２にお
ける低温側ディスプレーサー２３との摺動面を形成する
ライナ２１により被覆されている。

【００２５】第１のガス作動装置１の高温側中温空間１
２と、第２のガス作動装置２の低温側中温空間２５と
は、それぞれの底部を形成しているロッドシール部１
４，２７に形成した連通孔を経て各クランクケース１
３，２６に設けられた接続口に通じ、この接続口同士を
繋いだ外部連通管３１により相互に連通している。

【００２６】第１のガス作動装置１と第２のガス作動装
置２の高温側ディスプレーサー１０と低温側ディスプレ
ーサー２３とは、それぞれそれらの下部に設けられたク
ランク機構部３，４により所定の位相差（この実施例で
は９０°である）をもって高温側シリンダ９内と低温側
シリンダ２２内をそれぞれ往復動する。各クランク機構
部３，４は図１に示すようにほぼ相同の構成で、それら
の間に組付けられた両軸型のスタータモータ５の回転軸
の各端にクランクシャフトが連結されている。

【００２７】各クランクシャフトにはクランクケース１
３，２６内においてクランクシャフトの回転運動を往復
直線運動に変換するコンロッド３２の大径端が枢着され
ている。各コンロッド３２の小径端は、クランクケース
１３，２６の上部側に形成された筒部３３に摺動可能に
組込まれたクロスヘッド３４にピンにより連結され、ク
ランクシャフトの一回転により、クロスヘッド３４が筒
部３３内を上下に一往復動する。各クロスヘッド３４の
上部と高温側ディスプレーサー１０及び低温側ディスプ
レーサー２３の下端とはロッドシール部１４，２７を貫
いて設けた連結ロッド３５，３６によりそれぞれ連結さ
れ、高温側ディスプレーサー１０と低温側ディスプレー
サー２３はそれらに連結されたクロスヘッド３４と同期
してそれぞれ高温側シリンダ９内と低温側シリンダ２２
内の上死点と下死点の間を往復直線動する。各ロッドシ
ール部１４，２７を貫く連結ロッド３５，３６は、ロッ
ドシール部１４，２７の摺動面を気密状態で上下動す
る。

【００２８】続いて上記した基本構成の熱駆動型ヒート
ポンプ装置の動作について説明する。燃焼装置１８の運
転により燃焼装置１８が燃焼を開始すると、燃焼室１９
にある各ヒータ管１５は通常４００℃〜８００℃に加熱
され、高温側中温部熱交換器１７と低温側中温部熱交換
器３０とはそれぞれ３５℃〜８０℃になり、スタータモ
ータ５の駆動により起動する。スタータモータ５の駆動
とともに各クランク機構部３，４により、高温側ディス
プレーサー１０は高温側シリンダ９内を、低温側ディス
プレーサー２３は低温側シリンダ２２内をそれぞれ９０
°の位相差をもって往復動を始める。

【００２９】作動ガスは、第１のガス作動装置１では高
温側ディスプレーサー１０の動きにより高温空間１１か
らヒータ管１５、蓄熱再生器１６、高温側中温部熱交換
器１７を経て高温側中温空間１２に至る順の移動と、こ
の逆順での移動を交互に繰り返し、第２のガス作動装置
２では低温側ディスプレーサー２３の動きにより低温空
間２４から低温側熱交換器２８、再生器２９、低温側中
温部熱交換器３０を経て低温側中温空間２５に至る順の
移動と、この逆順での移動を交互に繰り返す。この間、
作動ガスの作動空間の体積は一定であり、作動ガスの温
度と圧力とが変化する。作動ガスの圧力の変化は第１の
ガス作動装置１と第２のガス作動装置２とは外部連通管
３１で連通しているため瞬時に伝わり、圧力は全作動空
間において一様になる。

【００３０】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が上死点にある時、蓄熱再生器１６は高温の
作動ガスの通過により加熱され蓄熱されている。高温空
間１１は容積がない状態であり、高温側中温空間１２に
移動した作動ガスは低温側シリンダ２２の作用を受けて
圧力が上がり発熱し、高温側中温部熱交換器１７により
放熱される。この状態は熱的プロセスとしては等温圧縮
である。この時、第２のガス作動装置２の低温側ディス
プレーサー２３は、シリンダヘッド側への移動途中にあ
り、作動ガスは低温空間２４から低温側中温空間２５へ
移動している。再生器２９は低温空間２４からの低温ガ
スに熱を奪われその蓄熱量が減少していく。再生器２９
からの受熱により加熱されて低温側中温空間２５へ移動
する作動ガスにより、低温側シリンダ２２内の作動ガス
の平均温度が上昇し、圧力が上昇する。この状態は熱的
プロセスとしては等容加熱（体積一定の状態変化）であ
る。

【００３１】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が上死点から下降途中になると、作動ガスは
高温側中温空間１２から高温空間１１へ移動する。蓄熱
再生器１６は高温側中温空間１２からの作動ガスに熱を
奪われその蓄熱量が減少していく。蓄熱再生器１６から
の受熱により加熱されて高温空間１１へ移動する作動ガ
スにより、高温側シリンダ９内の作動ガスの平均温度が
上昇し、圧力が上昇する。この状態は熱的プロセスとし
ては等容加熱である。この時、第２のガス作動装置２の
低温側ディスプレーサー２３は上死点になり、再生器２
９は低温の作動ガスの通過により冷却され蓄冷されてい
る。低温空間２４は容積がない状態であり、低温側中温
空間２５に移動した作動ガスは高温側シリンダ９の作用
を受けて圧力が上がり発熱し、低温側中温部熱交換器３
０により放熱される。この状態は熱的プロセスとしては
等温圧縮である。

【００３２】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が下死点になると、作動ガスは高温側中温空
間１２から高温空間へ１１へ移動する。蓄熱再生器１６
は高温側中温空間１２からの作動ガスに熱を奪われその
蓄熱量はほぼ無くなっている。高温空間１１の容積は最
大の状態にあり、蓄熱再生器１６からの受熱より加熱さ
れ高温空間１１に移動した作動ガスは低温側シリンダ２
２の作用を受けて圧力が下がり膨張して放熱するが、ヒ
ータ管１５を通じて燃焼装置１８から吸熱するので、熱
的プロセスとしては等温膨張となる。この時、第２のガ
ス作動装置２の低温側ディスプレーサー２３は上死点か
ら下降途中になっていて、作動ガスは低温側中温空間２
５から低温空間２４へ再生器２９により冷却されて移動
していく。再生器２９により冷却されて低温空間２４へ
移動する作動ガスにより、低温側シリンダ２２内の作動
ガスの平均温度が上昇し、圧力が上昇する。この状態は
熱的プロセスとしては等容冷却である。

【００３３】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が下死点からシリンダヘッド側への移動途中
になると、作動ガスは高温空間１１から高温側中温空間
１２へ移動している。蓄熱再生器１６は高温空間１１か
らの高温の作動ガスによりその蓄熱量を増加させてい
く。蓄熱再生器１６により冷却されて高温側中温空間１
２へ移動する作動ガスにより、高温側シリンダ９内の作
動ガスの平均温度が下降し、圧力が減少する。この状態
は熱的プロセスとしては等容冷却である。この時、第２
のガス作動装置２の低温側ディスプレーサー２３は下降
していき下死点になる。低温側ディスプレーサー２３が
下死点になると、作動ガスは低温側中温空間２５から低
温空間２４へ再生器２９に冷却されて移動している。低
温空間２４の容積は最大の状態にあり、再生器２９によ
り冷却され低温空間２４に移動した作動ガスは高温側シ
リンダ９の作用を受けて圧力が下がり膨張して放熱する
が、低温側熱交換器２８により吸熱されるので熱的プロ
セスとしては等温膨張となる。

【００３４】上記したサイクルが繰り返されて、高温側
中温部熱交換器１７と低温側中温部熱交換器３０とから
暖房出力が、低温側熱交換器２８から冷房出力がそれぞ
れ得られる。上記サイクルは、初期運転をスタータモー
タ５により起こせば、その後はスタータモータ５の動力
を必要とすることなく自律的な運転が可能である。

【００３５】この実施例の熱駆動型ヒートポンプ装置の
特徴は、冷暖房出力を取り出すための高温側中温部熱交
換器１７、低温側中温部熱交換器３０、低温側熱交換器
２８の構成にあり、以下にその説明をする。なお、高温
側中温部熱交換器１７、低温側中温部熱交換器３０、低
温側熱交換器２８はいずれも、熱交換器自体としての構
成も機能も同じであるので、以降の説明は高温側中温部
熱交換器１７で代表するものとして高温側中温部熱交換
器１７について説明することにする。

【００３６】高温側中温部熱交換器１７は、図２〜図４
に示すように半円筒体の通路要素３７に複数枚のプレー
トフィン３８を周方向に放射状に設けた単位熱交換部材
３９二つを向い合わせてヘッダ４０，４１でつないだ構
成となっている。通路要素３７は、アルミ材の押し出し
成形により得られた両端の開放した複数の平行な二次流
体通路４２を内部に有する平板を各二次流体通路４２が
周方向に平行になるように曲げることにより形成されて
いる。即ち、二次流体通路４２は内周面と外周面との間
に形成された複数の橋絡構造４３同士の間に相互に独立
して形成され、周方向の両端のみが開口している。

【００３７】プレートフィン３８は、通路要素３７の内
周面及び外周面よりそれぞれ内方側と外方側へ長辺側が
張り出し、短辺側が通路要素３７の上下端から若干張り
出すような寸法に金属の薄板で短冊状に形成されてい
る。このプレートフィン３８には中央に通路要素３７へ
の嵌合孔が形成され、この嵌合孔により周方向に放射状
に並ぶように通路要素３７に複数枚が差し通されて装着
される。単位熱交換部材３９はプレートフィン３８と通
路要素３７との組付け体として構成され、この単位熱交
換部材３９二つを端面同士を向い合わせてそれらの合わ
せ部をそれぞれ中空体のヘッダ４０，４１でつなぐこと
により円筒状の本体４４が構成されている。

【００３８】一方のヘッダ４０にはその中心線方向の中
央に入口４５が形成され、他方のヘッダ４１の中心線方
向の中央に出口４６が形成されている。本体４４は高温
側シリンダ９の内壁面に形成された凹部２０に高温側シ
リンダ９と同心状に嵌装される。各プレートフィン３８
の外方へ張り出した長辺は凹部２０の内周面に当接さ
れ、内方へ張り出した長辺は高温側シリンダ９に装着さ
れるライナ２１の外周面に当接される。ヘッダ４０の入
口４５から流入される水等の二次流体はヘッダ４０内に
臨んで開口している各単位熱交換部材３９の各二次流体
通路４２に分配して流れ込む。各単位熱交換部材３９の
各二次流体通路４２に流入した二次流体は他方のヘッダ
４１において集合され出口４６から流出する。プレート
フィン３８の短辺側が臨む一方の端部は蓄熱再生器１６
に接続され、他方の端面は高温側シリンダ９の高温側中
温空間１２に連絡され、プレートフィン３８に沿って中
心線方向へ一次流体である作動ガスが流通する一次流体
通路４７が構成される。

【００３９】この高温側中温部熱交換器１７の通路要素
３７は、アルミ材の押し出しにより構成でき、単位熱交
換部材３９は複数枚のプレートフィン３８を通路要素３
７に順次差し通して配列固定することにより構成でき
る。そして本体４４は単位熱交換部材３９二つを向い合
わせて中空体のヘッダ４０，４１で合わせ面をロウ付け
等を施して繋ぎ、円筒状にすることにより構成すること
ができ、数百にものぼる孔開け加工や、多くのロウ付け
作業を必要とすることなく製造することができる。機械
切削加工もヘッダ４０，４１への入口４５や出口４６の
加工等、最小限に抑えることができ、製作性や加工性が
良く、主要材料も比較的安価なアルミ材料や銅材料で賄
うことができ、コストを顕著に低減させることができ
る。また、二次流体である熱媒体として熱駆動型ヒート
ポンプ装置では殆ど水が使用されるが、二次流体通路４
２とヘッダ４０，４１を流通し、高温側シリンダ９やラ
イナ２１は接触しないため、防錆の配慮は不要でこれら
の材料を高価なステンレス材などにしなくてもよくな
り、熱駆動型ヒートポンプ装置のコストを低減させるこ
ともできる。

【００４０】なお、一次流体通路４７を構成する高温側
シリンダ９の内周面とライナ２１の外周面とを別部材と
して構成した内外の筒体により構成しても良いが、コス
トの低減を図る目的からは部品点数が嵩むことになるの
で得策ではない。しかしながら、熱交換機能の向上のた
めには、断熱物質で内外の筒体を別部材として構成する
ことは有意義なことである。

【００４１】実施例２．この実施例２も冷暖房出力を取
り出すための高温側中温部熱交換器１７、低温側中温部
熱交換器３０、低温側熱交換器２８に関するものであ
り、実施例１の場合と同様に高温側中温部熱交換器１７
で代表するものとして高温側中温部熱交換器１７につい
て説明することにする。なお、熱駆動型ヒートポンプ装
置については構成も機能も実施例１で示したものを援用
し、重複する説明は省くことにする。

【００４２】この実施例２の高温側中温部熱交換器１７
は、図５に示すように実施例１により示した高温側中温
部熱交換器１７のヘッダ４０，４１の構成に特徴がある
もので、ヘッダ４０，４１にかかる構成以外は実施例１
のものと同じである。従って、それらの説明については
図に共通の符号を付し説明は省略する。この実施例の高
温側中温部熱交換器１７のヘッダ４０，４１の一方は、
内部が中心線方向、即ち上下に隔壁４８で二等分されて
いる。隔壁４８より上側の空間は、当該部の中央に形成
された入口４５が臨み、隔壁４８より下側の空間は、当
該部の中央に形成された出口４６が臨んでいる。他方の
ヘッダ４１は単なる中空の接続部品であり、出入口は無
い。

【００４３】この高温側中温部熱交換器１７も実施例１
のものと同様にして製作することができ、実施例１のも
のと同様の作用効果を果たすが、この高温側中温部熱交
換器１７は入口４５からヘッダ４０に流入した二次流体
は、二次流体通路４２の半数に流れ込み、他方のヘッダ
４１から他の半数の二次流体通路４２を流れて出口４６
へ向うことになるので、二次流体の流速は単純にいえば
実施例１のものの２倍になる。即ち、二次流体の流速が
速い分、二次流体側伝達率が大きくなり、熱交換性能が
向上する。これ以外の機能は実施例１のものと同じであ
るので、その説明は省略する。

【００４４】実施例３．この実施例３も冷暖房出力を取
り出すための高温側中温部熱交換器１７、低温側中温部
熱交換器３０、低温側熱交換器２８に関するものであ
り、実施例１の場合と同様に高温側中温部熱交換器１７
で代表するものとして高温側中温部熱交換器１７につい
て説明することにする。なお、熱駆動型ヒートポンプ装
置については構成も機能も実施例１で示したものを援用
し、重複する説明は省くことにする。

【００４５】この実施例３の高温側中温部熱交換器１７
は、図６と図７に示すように大小二個の円筒体４９，５
０と、多数本の内部フィンパイプ５１及び外部フィンパ
イプ５２とを主体に構成されている。二個の円筒体４
９，５０は、長さが等しく両端の開放したアルミ管又は
銅管で、小径の円筒体５０の外側に大径の円筒体４９が
同心状に配置されている。円筒体４９，５０相互の間は
例えば内外二重に内部フィンパイプ５１としての細管を
差し込み配列させ得る間隔をもっている。内部フィンパ
イプ５１は円筒体４９，５０より短く構成されたアルミ
や銅の細管で、円筒体４９，５０の間に全周にわたり緻
密な状態に円筒体４９，５０の両端より内方へ後退した
位置に各開口端が臨むように多数本（図示のものは内外
二重に配列されている）差し通されている。

【００４６】円筒体４９と円筒体５０の間はそれらの端
部において上下ともリング状の蓋５３がロウ付けにされ
液密状態に閉止されている。大径の円筒体４９の一端側
の外周部には内部フィンパイプ５１の一方の各開口端が
臨む空間に連通する入口５４が形成され、他端側の外周
部には入口５４に対向して内部フィンパイプ５１の他方
の各開口端が臨む空間に連通する出口５５が形成されて
いる。この入口５４から流入される二次流体は各内部フ
ィンパイプ５１による二次流体通路５６に分配して流入
し、各二次流体通路５６に流入した二次流体は集合され
て出口５５から流出することになる。

【００４７】外部フィンパイプ５２の一方は、円筒体４
９，５０より長い蓋５３面に各開口端が位置する長さに
構成されたアルミや銅の細管で、大径の円筒体４９の外
周の全周にわたり緻密な状態に配列されている。また外
部フィンパイプ５２の他方は、やはり円筒体４９，５０
より長い蓋５３面に各開口端が位置する長さに構成され
たアルミや銅の細管で、小径の円筒体５０の内周の全周
にわたり緻密な状態に配列される。上記した構成のもの
は、高温側シリンダ９の内壁面に形成された凹部２０に
高温側シリンダ９と同心状に嵌装される。外側の外部フ
ィンパイプ５２は凹部２０の内周面に当接され、凹部２
０の内周面と円筒体４９の外周面との間に結束された状
態に組込まれ、内側の外部フィンパイプ５２は高温側シ
リンダ９に装着されるライナ２１の外周面に当接され、
ライナ２１の外周面と円筒体５０の内周面との間に結束
された状態に組込まれる。各外部フィンパイプ５２の開
口端が臨む一方の端部は蓄熱再生器１６に接続され、他
方の端面は高温側シリンダ９の高温側中温空間１２に連
絡され、各外部フィンパイプ５２内に一次流体である作
動ガスが流通する一次流体通路５７が構成される。

【００４８】この高温側中温部熱交換器１７の各円筒体
４９，５０は、アルミ材等の押し出しにより構成でき、
内部フィンパイプ５１も外部フィンパイプ５２も流通品
のパイプ材を使い、円筒体４９，５０に沿って配設する
だけで構成することができ、数百にものぼる孔開け加工
や、多くのロウ付け作業を必要とすることなく製造する
ことができる。機械切削加工も円筒体４９，５０への入
口５４や出口５５の加工等、最小限に抑えることがで
き、製作性や加工性が良く、主要材料も比較的安価なア
ルミ材料や銅材料で賄うことができ、コストを顕著に低
減させることができる。また、二次流体である熱媒体と
して熱駆動型ヒートポンプ装置では殆ど水が使用される
が、他とは隔てられた二次流体通路５６を流通し、高温
側シリンダ９やライナ２１とは接触しないため、防錆の
配慮は不要でこれらの材料を高価なステンレス材などに
しなくてもよくなり、熱駆動型ヒートポンプ装置のコス
トを低減させることもできる。さらに、内部フィンパイ
プ５１は緻密に円筒体４９，５０間に詰められているた
め、一次流体である作動ガスと二次流体である水との圧
力差（約１００気圧）による円筒体４９，５０の変形を
防ぐ強度メンバとしても機能する。

【００４９】なお、一次流体通路５７を構成する高温側
シリンダ９の内周面とライナ２１の外周面とを別部材と
して構成した外筒と内筒により構成しても良いが、コス
トの低減を図る目的からは部品点数が嵩むことになるの
で得策ではない。しかしながら、熱交換機能の向上のた
めには、断熱物質で外筒と内筒を別部材として構成する
ことは有意義なことである。

【００５０】実施例４．この実施例４も冷暖房出力を取
り出すための高温側中温部熱交換器１７、低温側中温部
熱交換器３０、低温側熱交換器２８に関するものであ
り、実施例１の場合と同様に高温側中温部熱交換器１７
で代表するものとして高温側中温部熱交換器１７につい
て説明することにする。なお、熱駆動型ヒートポンプ装
置については構成も機能も実施例１で示したものを援用
し、重複する説明は省くことにする。

【００５１】この実施例４の高温側中温部熱交換器１７
は図８と図９に示すように、小径の内筒体５８と大径の
外筒体５９とを主体として構成されている。内筒体５８
も外筒体５９もともに、円筒部の外側と内側とにそれぞ
れ放射状に複数列の外側フィン６０と内側フィン６１と
がスプライン歯状に全周にわたり一体に形成され、アル
ミ材の押し出し成形により構成されている。外筒体５９
は内筒体５８の外側に内筒体５８に同心状に嵌められ、
内筒体５８の各外側フィン６０にそれぞれ隙間をもって
その内側フィン６１が噛み合わされている。外筒体５９
の外側フィン６０は円筒部の全長にわたり形成され、内
側フィン６１は外側フィン６０より突出量が大きく、両
端は円筒部の端より後退した位置にある。また、内筒体
５８の内側フィン６１は円筒部の全長にわたり形成さ
れ、外側フィン６０は内側フィン６１より突出量が大き
く、両端は円筒部の端より後退した位置にある。外筒体
５９と内筒体５８との間は、上下において蓋６２がロウ
付けにされ液密状態に閉止されている。

【００５２】外筒体５９の一端側の外周部には蓋６２の
内側において内筒体５８と外筒体５９の間に形成された
空間に連通する入口６３が形成され、対向側の外周部に
は他方の蓋６２の内側において内筒体５８と外筒体５９
の間に形成された空間に連通する出口６４が形成されて
いる。二次流体はこの入口６３から流入され、内筒体５
８と外筒体５９間の各外側フィン６０と各内側フィン６
１との隙間の二次流体通路６５を通り、外筒体５９の他
方の端部側に設けられた出口６４から流出される。

【００５３】内筒体５８の内側フィン６１の内周には、
内筒体５８の内側フィン６１に隙間をもって噛み合う突
出量の小さいフィン状突起６６を形成した断熱物質によ
る筒体６７が嵌着されている。また、外筒体５９の外側
フィン６０の外周にも、外筒体５９の外側フィン６０に
隙間をもって噛み合う突出量の小さいフィン状突起６６
を形成した断熱物質による筒体６７が嵌着されている。
これらの各筒体６７と内筒体５８と外筒体５９との間に
一端側から他端へ向って一次流体である作動ガスを流通
させる一次流体通路６８が構成されている。

【００５４】上記した構成の全体が高温側シリンダ９の
内壁面に形成された凹部２０に高温側シリンダ９と同心
状に嵌装される。最外部の断熱物質よりなる筒体６７の
外周面が凹部２０の内周面に当接され、最内部の筒体６
７の内周面が高温側シリンダ９に装着されるライナ２１
の外周面に当接される。一次流体通路６８の一端側は蓄
熱再生器１６に接続され、他端側は高温側シリンダ９の
高温側中温空間１２に連絡され、内外の一次流体通路６
８を通り中心線方向へ一次流体である作動ガスが流通す
る。

【００５５】この高温側中温部熱交換器１７は、内筒体
５８も外筒体５９もともにアルミ材の押し出しにより構
成でき、内筒体５８と外筒体５９を組合わせて、蓋６２
をロウ付けにすることにより構成することができ、数百
にものぼる孔開け加工や、多くのロウ付け作業を必要と
することなく製造することができる。機械切削加工も入
口６３や出口６４の加工等、最小限に抑えることがで
き、製作性や加工性が良く、主要材料も比較的安価なア
ルミ材料で賄うことができ、コストを顕著に低減させる
ことができる。また、二次流体である熱媒体として熱駆
動型ヒートポンプ装置では殆ど水が使用されるが、二次
流体通路６５を流通し、高温側シリンダ９やライナ２１
とは接触しないため、防錆の配慮は不要でこれらの材料
を高価なステンレス材などにしなくてもよくなり、熱駆
動型ヒートポンプ装置のコストを低減させることもでき
る。さらに、二次流体通路６５を構成する内側フィン６
１と外側フィン６０は、内筒体５８と外筒体５９とを相
互に支保するため、一次流体である作動ガスと二次流体
である水との圧力差（約１００気圧）による内筒体５８
と外筒体５９の変形を防ぐ強度メンバとしても機能す
る。

【００５６】なお、一次流体通路６８を構成する断熱物
質の筒体６７は、そのフィン状突起６６により一次流体
通路６８を狭め熱伝達率を高める働きと、作動ガスの放
熱や熱侵入を防ぎ、効率を改善する働きをしているが、
実施例１，２，３により説明したように、これらを高温
側シリンダ９の内周面とライナ２１の外周面とで構成
し、構成の簡素化を図ることもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上実施例による説明からも明らかなよ
うに請求項１の発明によれば、通路要素は、アルミ材の
押し出しにより形成した平板を半円筒体に曲げ成形する
ことにより得られ、単位熱交換部材は複数枚のプレート
フィンを通路要素に順次差し通して配列固定することに
より構成でき、本体は単位熱交換部材二つを向い合わせ
て中空体のヘッダで合わせ面をつないで円筒状にするこ
とにより構成することができる。従って、製作性や加工
性が良く、コストを低減しうる熱駆動型ヒートポンプ装
置の熱交換器が得られる。また、シリンダ側には二次流
体は接触しないので、二次流体に水が使われても、組込
むシリンダ側への防錆に対する対応をしなくても済む。

【００５８】請求項２の発明によれば、通路要素は、ア
ルミ材の押し出しにより形成した平板を半円筒体に曲げ
成形することにより得られ、単位熱交換部材は複数枚の
プレートフィンを通路要素に順次差し通して配列固定す
ることにより構成でき、本体は単位熱交換部材二つを向
い合わせて中空体のヘッダで合わせ面をつないで円筒状
にすることにより構成することができる。従って、製作
性や加工性が良く、コストを低減しうる熱駆動型ヒート
ポンプ装置の熱交換器が得られる。また、シリンダ側に
は二次流体は接触しないので、二次流体に水が使われて
も、組込むシリンダ側への防錆に対する対応をしなくて
も済むうえ、二次流体通路を流れる二次流体の流速を速
くでき、性能が向上する。

【００５９】請求項３の発明によれば、長さの等しい大
径と小径の両端の開放した伝熱材料よりなる二個の円筒
体を同心状に配置しておいて、それらの間に小径で伝熱
性を有する内部フィンパイプを全周にわたり緻密な状態
に多数本差し通して配置させ、円筒体の間を両端に設け
た蓋で閉止すれば二次流体通路を構成することができ、
一次流体通路は小径の円筒体の内側に設けた小径で長い
内筒との間に外部フィンパイプを全周にわたり緻密な状
態に多数本配設することと、大径の円筒体の外側に設け
た大径で長い外筒との間に外部フィンパイプを全周にわ
たり緻密な状態に多数本配設することにより構成するこ
とができる。従って、製作性や加工性が良く、コストを
低減しうる熱駆動型ヒートポンプ装置の熱交換器が得ら
れる。また、シリンダ側には二次流体は接触しないの
で、二次流体に水が使われても、組込むシリンダ側への
防錆に対する対応をしなくても済むばかりでなく、内部
フィンパイプが強度メンバとして働くので構造的安定性
が増す。

【００６０】請求項４の発明によれば、内筒体も外筒体
もともに、それらの円筒部と外側フィンと内側フィンを
アルミ材の押し出しにより一体に成形することができ、
内筒体に外筒体を嵌め合わせて、それらの両端の間を蓋
により閉止すれば外側フィンと内側フィンの隙間による
二次流体通路が構成される。一次流体通路は内外の筒体
のうちの外側のものをガス作動装置のシリンダ内周面に
より構成することもでき、内側のものはシリンダ内に設
けられるライナにより構成することもできる。従って、
製作性や加工性が良く、コストを低減しうる熱駆動型ヒ
ートポンプ装置の熱交換器が得られる。また、シリンダ
側には二次流体は接触しないので、二次流体に水が使わ
れても、組込むシリンダ側への防錆に対する対応をしな
くても済むばかりでなく、内側フィンと外側フィンが内
筒体と外筒体に強度メンバとして働くので構造的安定性
が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例としての熱駆動型ヒートポ
ンプ装置の全体の構成を示す断面図である。

【図２】実施例１の高温側中温部熱交換器の構成を示す
横断平面図である。

【図３】実施例１の高温側中温部熱交換器における単位
熱交換部材の端面図である。

【図４】実施例１の高温側中温部熱交換器の繋ぎ部分の
構成を示す断面を含む斜視図である。

【図５】実施例２の高温側中温部熱交換器の構成を示す
断面を含む斜視図である。

【図６】実施例３の高温側中温部熱交換器の構成を示す
横断平面図である。

【図７】実施例３の高温側中温部熱交換器の構成を示す
縦断平面図である。

【図８】実施例４の高温側中温部熱交換器の構成を示す
横断平面図である。

【図９】実施例４の高温側中温部熱交換器の構成を示す
縦断平面図である。

【図１０】従来の熱駆動型ヒートポンプ装置の全体の構
成を示す構成図である。

【図１１】従来の熱駆動型ヒートポンプ装置のガス作動
装置の主要部の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 第１のガス作動装置 ２ 第２のガス作動装置 ９ 高温側シリンダ １０ 高温側ディスプレーサー １１ 高温空間 １２ 高温側中温空間 １５ ヒータ管 １６ 蓄熱再生器 １７ 高温側中温部熱交換器 ２０ 凹部 ２１ ライナ ２２ 低温側シリンダ ２３ 低温側ディスプレーサー ２４ 低温空間 ２５ 低温側中温空間 ２８ 低温側熱交換器 ２９ 再生器 ３０ 低温側中温部熱交換器 ３７ 通路要素 ３８ プレートフィン ３９ 単位熱交換部材 ４０ ヘッダ ４１ ヘッダ ４２ 二次流体通路 ４４ 本体 ４５ 入口 ４６ 出口 ４７ 一次流体通路 ４８ 隔壁 ４９ 円筒体 ５０ 円筒体 ５１ 内部フィンパイプ ５２ 外部フィンパイプ ５３ 蓋 ５４ 入口 ５５ 出口 ５６ 二次流体通路 ５７ 一次流体通路 ５８ 内筒体 ５９ 外筒体 ６０ 外側フィン ６１ 内側フィン ６２ 蓋 ６３ 入口 ６４ 出口 ６５ 二次流体通路 ６７ 筒体 ６８ 一次流体通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇都宮 敬一郎 岐阜県中津川市駒場町１番３号 三菱電機 株式会社中津川製作所内 (72)発明者 羽場 政明 岐阜県中津川市駒場町１番３号 三菱電機 株式会社中津川製作所内 (72)発明者 野沢 栄治 岐阜県中津川市駒場町１番３号 三菱電機 株式会社中津川製作所内 (72)発明者 菅波 拓也 岐阜県中津川市駒場町１番３号 三菱電機 株式会社中津川製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
   生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
   ヒータ管には加熱手段が備えられた第１のガス作動装置
   と、往復動するディスプレーサーにより作動ガスで満た
   された内部が低温空間と中温空間とに区画されたシリン
   ダの上記低温空間と中温空間とを、上記低温空間側から
   中温空間側に順に連設した低温側熱交換器と再生器と熱
   交換器とによるガス流路により連通させた第２のガス作
   動装置を備えた熱駆動型ヒートポンプ装置における上記
   熱交換器であって、両端の開放した複数の平行な二次流
   体通路を内部に形成した伝熱材料よりなる平板を各二次
   流体通路が周方向に平行になるように曲げて、半円筒体
   の通路要素を形成し、この通路要素には、該通路要素の
   内周面及び外周面よりそれぞれ内方側と外方側へ張り出
   した複数枚のプレートフィンを周方向に放射状に設けて
   単位熱交換部材を構成し、この単位熱交換部材二つを向
   い合わせてそれらの合わせ部をそれぞれ中空体のヘッダ
   でつないで円筒状の本体を構成し、上記ヘッダにはその
   一方に入口を形成し、他方には出口を形成し、その入口
   から流入される二次流体を該ヘッダにより各単位熱交換
   部材の各二次流体通路に分配して流入させ、上記各単位
   熱交換部材の各二次流体通路に流入した二次流体を上記
   ヘッダの出口から集合させて流出させ、かつ上記各プレ
   ートフィンの内面と外面にそれぞれ接触する内外の筒体
   を設けて、この内外の筒体の間に上記プレートフィンに
   沿って中心線方向へ一次流体である作動ガスを流通させ
   る一次流体通路を構成したことを特徴とする熱駆動型ヒ
   ートポンプ装置の熱交換器。
2. 【請求項２】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
   生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
   ヒータ管には加熱手段が備えられた第１のガス作動装置
   と、往復動するディスプレーサーにより作動ガスで満た
   された内部が低温空間と中温空間とに区画されたシリン
   ダの上記低温空間側から中温空間側に順に連設した低温
   側熱交換器と再生器と熱交換器とによるガス流路により
   連通させた第２のガス作動装置を備えた熱駆動型ヒート
   ポンプ装置における熱交換器であって、両端の開放した
   複数の平行な二次流体通路を内部に形成した伝熱材料よ
   りなる平板を各二次流体通路が周方向に平行になるよう
   に曲げて、半円筒体の通路要素を形成し、この通路要素
   には、該通路要素の内周面及び外周面よりそれぞれ内方
   側と外方側へ張り出した複数枚のプレートフィンを周方
   向に放射状に設けて単位熱交換部材を構成し、この単位
   熱交換部材二つを向い合わせてそれらの合わせ部をそれ
   ぞれ中空体のヘッダでつないで円筒状の本体を構成し、
   上記ヘッダの一方の内部を二分割して、その一方には入
   口を設け、他方には出口を設けて、その入口から流入さ
   れる二次流体を該ヘッダにより各単位熱交換部材の各二
   次流体通路に分配して流入させ、上記各単位熱交換部材
   の各二次流体通路に流入した二次流体を集合させて上記
   出口から流出させ、かつ上記各プレートフィンの内面と
   外面にそれぞれ接触する内外の筒体を設けて、この内外
   の筒体の間に上記プレートフィンに沿って中心線方向へ
   一次流体である作動ガスを流通させる一次流体通路を構
   成したことを特徴とする熱駆動型ヒートポンプ装置の熱
   交換器。
3. 【請求項３】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
   生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
   ヒータ管には加熱手段が備えられた第１のガス作動装置
   と、往復動するディスプレーサーにより作動ガスで満た
   された内部が低温空間と中温空間とに区画されたシリン
   ダの上記低温空間側から中温空間側に順に連設した低温
   側熱交換器と再生器と熱交換器とによるガス流路により
   連通させた第２のガス作動装置を備えた熱駆動型ヒート
   ポンプ装置における熱交換器であって、長さの等しい大
   径と小径の両端の開放した伝熱材料よりなる二個の円筒
   体を同心状に配置し、それらの間に平行な二次流体通路
   を形成する小径で伝熱性を有する内部フィンパイプを全
   周にわたり緻密な状態に上記円筒体の両端より内方へ後
   退した位置に各開口端が臨むように多数本差し通し、上
   記円筒体の間をそれらの両端に設けた蓋で閉止するとと
   もに、上記大径の円筒体の一端には上記内部フィンパイ
   プの一方の各開口端が臨む空間に連通する入口を設け、
   大径の円筒体の他端には上記内部フィンパイプの他方の
   各開口端が臨む空間に連通する出口を設け、その入口か
   ら流入される二次流体を各内部フィンパイプによる二次
   流体通路に分配して流入させ、各二次流体通路に流入し
   た二次流体を上記出口から集合させて流出させ、かつ上
   記小径の円筒体の内側には該円筒体より小径で長い内筒
   を同心状に設け、それらの間には小径で伝熱性を有する
   外部フィンパイプを全周にわたり緻密な状態に多数本配
   設し、上記大径の円筒体の外側には該円筒体より大径で
   長い外筒を同心状に設け、それらの間には小径で伝熱性
   を有する外部フィンパイプを全周にわたり緻密な状態に
   多数本配設し、これらの各外部フィンパイプによりそれ
   らの一端側から他端側へ一次流体である作動ガスを流通
   させる複列の平行な一次流体通路を構成したことを特徴
   とする熱駆動型ヒートポンプ装置の熱交換器。
4. 【請求項４】 往復動するディスプレーサーにより作動
   ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
   れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
   空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
   生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
   ヒータ管には加熱手段が備えられた第１のガス作動装置
   と、往復動するディスプレーサーにより作動ガスで満た
   された内部が低温空間と中温空間とに区画されたシリン
   ダの上記低温空間と中温空間とを、上記低温空間側から
   中温空間側に順に連設した低温側熱交換器と再生器と熱
   交換器とによるガス流路により連通させた第２のガス作
   動装置を備えた熱駆動型ヒートポンプ装置における熱交
   換器であって、円筒部の外側と内側とにそれぞれ放射状
   に複数列の外側フィンと内側フィンとをスプライン歯状
   に全周にわたり一体に形成した伝熱材料よりなる内筒
   体、上記内筒体の外側に該内筒体と同心状に嵌められ、
   上記内筒体の各外側フィンにそれぞれ隙間をもって噛み
   合う内側フィンを内側に、外側には外側フィンをそれぞ
   れ全周にわたり放射状のスプライン歯状に伝熱材料より
   なる円筒部に一体に形成した外筒体、この内筒体と外筒
   体との両端においてそれらの間を閉止する蓋、上記外筒
   体の一方の端部側に設けられ、上記内筒体と外筒体間の
   各外側フィンと各内側フィンとの隙間に二次流体をそれ
   ぞれ流入させる入口、上記外筒体の他方の端部側に設け
   られ、上記内筒体と外筒体間の各外側フィンと各内側フ
   ィンとの隙間を流れた二次流体をそれぞれ流出させる出
   口、上記内筒体の内側フィンの内周に接合された筒体、
   上記外筒体の外側フィンに接合された筒体、これらの各
   筒体と上記内筒体と外筒体との間に形成された一端側か
   ら他端へ向って一次流体である作動ガスを流通させる一
   次流体通路を備えた構成の熱駆動型ヒートポンプ装置の
   熱交換器。