JPH085176A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

Info

Publication number
JPH085176A
JPH085176A JP16312694A JP16312694A JPH085176A JP H085176 A JPH085176 A JP H085176A JP 16312694 A JP16312694 A JP 16312694A JP 16312694 A JP16312694 A JP 16312694A JP H085176 A JPH085176 A JP H085176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
heat exchanger
high temperature
temperature
temperature side
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.)
Pending
Application number
JP16312694A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Iwasaki
隆夫 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Corp filed Critical Zexel Corp
Priority to JP16312694A priority Critical patent/JPH085176A/ja
Publication of JPH085176A publication Critical patent/JPH085176A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • F02G1/044Hot 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
    • F02G1/0445Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2250/00Special cycles or special engines
    • F02G2250/18Vuilleumier cycles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • 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】 高温シリンダにおける作動ガスの漏れを防止
することによって、熱効率の良い冷凍装置を提供する。 【構成】 ビイルマイヤ冷凍サイクルを利用した冷凍装
置において、その高温側シリンダ11において、高温側
シリンダヘッド15とシリンダライナ18の端部との間
に熱膨張部材19を配置する。これにより、ディスプレ
ーサ12の作動空間17と中温熱交換器51との間を確
実にシールすることができ、作動ガスの漏れを確実に防
止できる。従って、高温側シリンダ11の高温室から中
温室に十分な作動ガスを流すことができ、熱効率がよ
い。しかも、熱膨張部材19は、冷凍装置の組付け後に
膨脹させるものであるから、装置の製造時における組み
付けが容易である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低温側シリンダと高温
側シリンダを備え、これらのシリンダにおいて作動ガス
を移動させて、低温を得るビルマイヤヒートポンプ型の
冷凍装置に関し、特に、冷凍装置の高温側シリンダにお
ける作動ガスのシールに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、スターリング機関(STE、S
TH)やビルマイヤーヒートポンプ(VMHP)等のよ
うにガスサイクルを用いた熱機関では、内部の作動ガス
を加熱することによって、必要な出力を得たり、低温を
得ている。
【0003】この種のビルマイヤヒートポンプでは、例
えば、実開平4−136475号公報に開示されている
ように、低温側シリンダと高温側シリンダとを備えてお
り、低温側シリンダの周囲に低温熱交換器、低温再生
器、中温熱交換器とをこの順序で配置し、高温側シリン
ダの周囲に高温再生器、中温熱交換器とを配置してい
る。そして、低温側シリンダにおいては、低温室と中温
室との間で、上述の低温熱交換器、低温再生器、中温熱
交換器を通過するように作動ガスを移動させており、高
温側シリンダにおいては、高温再生器、中温熱交換器を
通過するように作動ガスを移動させている。これによ
り、低温熱交換器に接続された低温負荷を冷却するよう
になっている。
【0004】一方、高温側シリンダにおいては、外部管
路(高温熱交換器)を加熱して、作動ガスに熱を付与す
る構成としている。
【0005】かかる冷凍装置の高温側シリンダには、一
般に、ディスプレーサを囲むように、ドーナツ形状に上
述の高温再生器、中温熱交換器が設けられており、シリ
ンダ本体内に組み込まれているため、ディスプレーサの
作動空間とこれらの高温再生器及び中温熱交換器との間
には、シリンダライナを介在して、作動空間とこれらの
熱交換器との間を隔離している。
【0006】そして、このシリンダライナは、その上端
部をシリンダヘッドに当接させ、下端部はクランクケー
スの締結部に固定されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディス
プレーサが摺動するシリンダライナの周面については問
題ないが、シリンダヘッドとシリンダライナの上端部と
は当接させているだけであるから、これらの間には隙間
が生じやすく、この隙間から作動ガスの漏れが生じると
いう問題点があった。特に、シリンダライナの下端部は
クランクケースの締結部に固定する必要があるため、製
造上、その上端部は自由端となり隙間が生じ易い。
【0008】かかる隙間が生じると、高温シリンダの作
動空間から中温熱交換器側に作動ガスが流れて、高温熱
交換器に十分な作動ガスが流れずあるいは熱が逃げて、
熱効率の低下が生じるという問題点がある。
【0009】そこで、本発明の目的は、高温シリンダに
おける作動ガスの漏れを防止することによって、熱効率
の良い冷凍装置を提供することにある。
【0010】
【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、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と中温室とを低温熱交換器
でつなぎ、この低温熱交換器に低温負荷をつなぐと共
に、高温側シリンダの高温室と中温室とを外部管路並び
に中温熱交換器でつなぎ、この中温熱交換器に高温負荷
をつなぎ、且つ、外部管路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
ダには、ディスプレーサの作動空間の周囲にシリンダラ
イナを介して前記中温熱交換器を配置し、前記高温側シ
リンダのシリンダヘッドと前記シリンダライナの端部と
の間に熱膨脹部材を介在して作動ガスをシールすること
を特徴とするものである。
【0011】尚、熱膨脹部材とは、加熱によりその体積
が膨脹するものをいう。
【0012】
【作用】本発明によれば、高温側シリンダヘッドとシリ
ンダライナの端部との間に、熱膨張部材を配置して冷凍
装置を組み立てる。組み立て後、熱膨張部材を加熱す
る。これにより、熱膨張部材は膨脹して高温側シリンダ
ヘッドとシリンダライナの上端との間に密着してこの間
を確実にシールする。従って、かかる部分からの作動ガ
スの漏れが防止されて、ディスプレーサの作動空間から
中温熱交換器に十分な作動ガスを流すことができ熱の漏
れがないので、熱効率がよい。
【0013】しかも、熱膨張部材は、冷凍装置の組付け
後に膨脹させるものであるから、製造が容易にできる。
【0014】
【実施例】以下、本発明による冷凍装置の一実施例を図
面を参照して説明する。
【0015】図1において、冷凍装置1は、作動ガスが
封入された高温側シリンダ11を有し、この高温側シリ
ンダ11内には高温側ディスプレーサ12が往復動可能
に装着されている。高温側ディスプレーサ12の先端側
には高温室13が形成され、後端側には中温室14が形
成されている。
【0016】高温側ディスプレーサ12の後端部にはピ
ストンロッド42aが連結され、このピストンロッド4
2aは機械室41の内部に延出している。この機械室4
1において、ピストンロッド42aは回転軸44回りを
回転するクランク機構43に連結されており、このクラ
ンク機構43には、同じく作動ガスの封入された低温側
シリンダ21のピストンロッド42bが連結されてい
る。
【0017】ピストンロッド42bは、低温側ディスプ
レーサ22の後端部に連結されている。この低温側ディ
スプレーサ22は往復動可能に装着され、その先端側に
は低温室23が形成され、後端側には中温室24が形成
されている。
【0018】また、高温側シリンダ11の先端部には作
動ガスを加熱するための加熱部31が設けられている。
この加熱部31は多管式の外部管路32を備え、この外
部管路32の一端は高温側シリンダ11の高温室13に
夫々連通し、他端は高温再生器51、中温熱交換器52
を介して中温室14に夫々連通している。
【0019】加熱部31では、ガスバーナ35が外部管
路32を加熱するようになっている。
【0020】一方、低温側シリンダ21の低温室23
は、低温熱交換器55、低温再生器56及び中温熱交換
器57を介して中温室24に連通し、この中温室24は
連通管53を介して中温室14に連通している。
【0021】また、夫々の中温熱交換器52,57に
は、温水配管62が配管され、この温水配管62は循環
ポンプ63を介して室外熱交換器61につながれてい
る。更に、低温熱交換器55には冷水配管72が配管さ
れ、この冷水配管72は、循環ポンプ73を介して室内
熱交換器71につながれている。
【0022】ここで、図2を参照して、高温側シリンダ
11の具体的な構成について説明する。
【0023】高温側シリンダ11は、概して、シリンダ
ヘッド15とシリンダ本体16とから構成されており、
その中央にディスプレーサ12の作動空間17が形成さ
れている。
【0024】ディスプレーサの作動空間17の周囲に
は、シリンダライナ18を介して上述前記の高温再生器
51及び中温熱交換器52がリング状に配置されてい
る。従って、これらの高温再生器51及び中温熱交換器
52とディスプレーサの作動空間17とはシリンダライ
ナ18により隔離されている。
【0025】シリンダライナ18は、ディスプレーサ1
2の作動空間17に沿って円筒形状に形成されており、
その上端部(図2の上方)が、熱膨張部材19を介在し
てシリンダヘッド15に当接されている。
【0026】この、熱膨張部材19は、図3に示すよう
に、シリンダライナ18の上端部の形状に沿って、その
平面形状がリング状に形成されている。
【0027】熱膨張部材19は、熱を付与するとその体
積が膨脹する性質の材料であり且つ断熱性を有する公知
のものが用いられる。例えば、バーミキュライトとセラ
ミックファイバーとを有機バインダーで結合したもの、
バーミキュライトとセラミックファイバーとを無機バイ
ンダーで結合したもの、グラファイトとセラミックファ
イバーとを無機結合材及び有機バインダで結合したもの
等がある。但し、熱膨張部材としてはこれらに限るもの
ではない、高温シリンダに使用する性質上所定の耐熱温
度、膨脹圧を有することが望ましい。例えば、耐熱温度
600℃以上、膨脹圧1乃至5MPaの範囲内であるこ
とが望ましい。
【0028】本実施例では、熱膨張部材19として、バ
ーミキュライトとセラミックファイバーとを有機バイン
ダーで結合したもの、バーミキュライトとセラミックフ
ァイバーとを無機バインダーで結合したものを用いてい
る。これらの部材の特性は、耐熱温度850℃、膨脹率
約2倍、膨脹圧約2MPa、かさ密度0.4乃至1.0
(g/cm3 )、熱膨張開始温度275℃であって、更に
断熱性を有するものである。
【0029】熱膨張部材19の寸法は、特に規定される
ものではないが、好ましいは、厚さ0.4乃至3mmであ
る。かかる範囲でシール性に優れ、且つ十分だからであ
る。
【0030】次に、冷凍装置の動作を説明する。
【0031】クランク機構43が回転すると、ピストン
ロッド42a,42bを介して高温側ディスプレーサ1
2と低温側ディスプレーサ22とが位相をずらして往復
運動する。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52,57とに熱が与えられると共に、低温熱
交換器55からは、熱が奪われる。
【0032】そして、低温側シリンダ21の低温熱交換
器55には室内熱交換器71がつながれると共に中温熱
交換器52,57には室外熱交換器61がつながれるの
で、結局低温作動ガスの熱は室内に放出され、高温作動
ガスの熱は室外に排出され、冷房運転が行われる。
【0033】尚、以上の組み合わせを変えれば、このシ
ステムを暖房運転に適用することは可能である。
【0034】しかして、この実施例によれば、シリンダ
ライナ18の端部とシリンダヘッド15との間に熱膨張
部材19を介在することを特徴とするものであって、か
かる熱膨張部材19の介在によりシリンダライナ18と
シリンダヘッド15との間における作動ガスの漏れが確
実に防止される。従って、装置の運転中に作動ガスの漏
れがほとんどなく且つ熱の漏れが少ないため、熱効率が
よい。しかも、本実施例に用いた熱膨張部材19は断熱
効果に優れるものであるから、更に、熱効率の向上を図
ることができる。
【0035】また、冷凍装置1の製造時には、高温側シ
リンダヘッド15とシリンダライナ18との間に、熱膨
張部材19を配置して冷凍装置を組み立てる。組み立て
後、装置の駆動開始時に加熱器31の加熱により熱膨張
部材19が加熱される。これにより、熱膨張部材19は
膨脹して高温側シリンダヘッド15とシリンダライナ1
8との間に密着してこの間を確実にシールする。これに
よって、高温室13から中温室14へ、高温再生器5
1、中温熱交換器52を通過して十分な作動ガスを流す
ことができ、冷凍装置の運転について高い熱効率を得る
ことができる。
【0036】しかも、熱膨張部材19は、冷凍装置1の
組付け後に膨脹させるものであるから、製造時の組付け
が容易にできる。
【0037】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能で
ある。
【0038】例えば、熱膨張部材19は、シリンダライ
ナ18の上端面とシリンダヘッド15との間に介在する
ことに限らず、図4に示すように、シリンダライナの上
端部において、その外側周面とシリンダヘッドとの間に
介在するものであっても同様な効果を得ることができ
る。
【0039】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、高温
側シリンダヘッドとシリンダライナの端部との間に、熱
膨張部材を配置する構成であるから、ディスプレーサの
作動空間と中温熱交換器との間を確実にシールすること
ができ、作動ガスの漏れを確実に防止できる。従って、
高温側シリンダの高温室から中温室に十分な作動ガスを
流すことができ、熱効率のよい冷凍装置を得ることがで
きる。
【0040】しかも、熱膨張部材は、冷凍装置の組付け
後に膨脹させるものであるから、装置の製造時における
組み付けが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冷凍装置の一実施例を示す概念図
である。
【図2】図1に示す高温側シリンダを示す断面図であ
る。
【図3】図1に示す熱膨張部材の平面図である。
【図4】他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 冷凍装置 11 高温側シリンダ 12 ディスプレーサ 13 高温室 14 中温室 15 シリンダヘッド 18 シリンダライナ 19 熱膨張部材 21 低温シリンダ 23 低温室 52、57 中温熱交換器 55 低温熱交換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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と中温室とを低温熱交換器
    でつなぎ、この低温熱交換器に低温負荷をつなぐと共
    に、高温側シリンダの高温室と中温室とを外部管路並び
    に中温熱交換器でつなぎ、この中温熱交換器に高温負荷
    をつなぎ、且つ、外部管路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
    ダには、ディスプレーサの作動空間の周囲にシリンダラ
    イナを介して前記中温熱交換器を配置し、前記高温側シ
    リンダのシリンダヘッドと前記シリンダライナの端部と
    の間に熱膨脹部材を介在して作動ガスをシールすること
    を特徴とする冷凍装置。
JP16312694A 1994-06-22 1994-06-22 冷凍装置 Pending JPH085176A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16312694A JPH085176A (ja) 1994-06-22 1994-06-22 冷凍装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16312694A JPH085176A (ja) 1994-06-22 1994-06-22 冷凍装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH085176A true JPH085176A (ja) 1996-01-12

Family

ID=15767689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16312694A Pending JPH085176A (ja) 1994-06-22 1994-06-22 冷凍装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH085176A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007244A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Nippon Piston Ring Co Ltd 内燃機関用乾式シリンダライナ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007244A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Nippon Piston Ring Co Ltd 内燃機関用乾式シリンダライナ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7325399B2 (en) Coolant penetrating cold-end pressure vessel
US2468293A (en) Refrigerating apparatus actuated by a hot-gas engine
SE321246B (ja)
JPS58500450A (ja) 並列流熱交換器を持つスタ−リングエンジン
US4055953A (en) Hot-gas reciprocating engine
JPH085176A (ja) 冷凍装置
JPS6179842A (ja) 液式スタ−リング機関
JP3357774B2 (ja) 外燃機関のピストン
JP2603683B2 (ja) スターリングサイクル機関の高温側熱交換器
JPH09151790A (ja) フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関
US4578949A (en) Hot gas reciprocating apparatus and convector heater
JPS6226603Y2 (ja)
JP3101448B2 (ja) 熱ガス機関
JP2000018742A (ja) 冷却装置
JP3363697B2 (ja) 冷凍装置
JPH074762A (ja) スターリング機関の熱損失低減構造
JP3695813B2 (ja) フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関
JPH06173763A (ja) 熱ガス機関
JPS58202350A (ja) スタ−リング機関
JPS5947146B2 (ja) 熱空気機関の水冷構造
JPS5985451A (ja) スタ−リングエンジン
JPH06147669A (ja) ヴィルミエヒートポンプ装置
JPH0718612B2 (ja) 冷凍装置
JPH09152213A (ja) 外燃機関のピストン
JPS60142039A (ja) 熱ガス機関の構造