JPH0854150A - 熱駆動装置の熱再生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作が容易で熱再生機能が良く、コストも抑
えられる熱駆動装置の熱再生器を得る。 【構成】 シリンダとヒータ管と熱再生器と熱交換器に
よるガス通路を備えた第１のガス作動装置と、シリンダ
と低温側熱交換器と熱再生器と熱交換器とによるガス通
路を備えた第２のガス作動装置とを有する熱駆動装置に
おける熱再生器に関し、伝熱性があり作動ガスの厚み方
向への流通を許容する薄円板状の熱再生部材３７を多数
枚積層して円筒体又は円柱体を構成するとともに、熱再
生部材３７の層間における要所要所に、断熱性があり作
動ガスの厚み方向への流通を許容する薄円板状の断熱部
材３８を介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スターリングエンジン
や熱駆動型ヒートポンプ装置など、ヴィルミエサイクル
を用いた熱駆動装置のシリンダに組込まれる熱再生器に
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装置
として、例えば熱駆動型ヒートポンプ装置は基本的には
特開昭６１ー４４２５４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２０
０，２０１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２
０５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２
０６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２
０６には加熱手段２０９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】第１のガス作動装置２００の蓄熱器２０７
も第２のガス作動装置２０１の蓄冷器２１５も、ともに
作動ガスの熱を一旦蓄え、再び作動ガスに受け渡す熱再
生器であり、この熱再生器に関する従来技術としては、
例えば特開昭６２ー８２２６４号公報に示されているよ
うなものがある。即ち、図１１に示すように高温シリン
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２０５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２１
８により被覆されている。蓄熱器２０７は、ＳＵＳ材の
金網をプレスで打ち抜き、リング状の蓄熱部材を形成
し、この蓄熱部材をライナ２１８に複数枚積層すること
により構成されている。このタイプのドーナツ状のもの
はアニューラー型と称されている。

【０００８】また、特開平５ー２２３３４７号公報に
は、図１２に示すように全面を断熱材２１９でコーティ
ングした蓄熱器２０７が示されている。この蓄熱器２０
７のような円形部材を用いているものをキャニスター型
と称し、蓄熱器２０７においては、図示のように熱伝導
率の高い円板に熱媒体の通過する孔２２０を軸方向に多
数形成し、全面（孔２２０部分は除く）を断熱材２１９
でコーティングした蓄熱部材２２１を容器２２２（シリ
ンダであることもある）に収めたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の熱
再生器（蓄熱器２０７，蓄冷器２１５）において、金網
をプレスで打ち抜いた蓄熱部材を積層したものでは、重
なり合う蓄熱部材間での接触熱伝導が大きく、熱再生器
内部での温度勾配が減少し、内部の温度が平均化するた
め、熱の授受が円滑に行なわれにくく、熱再生機能が低
いといった問題点がある。また、断熱材２１９でコーテ
ィングした蓄熱部材２２１によるものでは、多数の孔２
２０を円板に開け、さらに外表面全体に対して断熱材２
１９をコーティングしなければならず、孔開け加工が面
倒なうえ、断熱材２１９をコーティングするといった困
難度の高い加工が含まれるため製造が難しく、コストも
非常に高くなるといった問題点がある。

【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
が容易で熱再生機能が良く、コストも抑えられる熱駆動
装置の熱再生器を得ることである。

【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、シリンダとヒータ管と熱再生器と
熱交換器によるガス通路を備えた第１のガス作動装置
と、シリンダと低温側熱交換器と熱再生器と熱交換器と
によるガス通路を備えた第２のガス作動装置とを有する
熱駆動装置における熱再生器に関し、伝熱性があり作動
ガスの厚み方向への流通を許容する薄円板状の熱再生部
材を多数枚積層して円筒体又は円柱体を構成するととも
に、上記熱再生部材の層間における要所要所に、断熱性
があり作動ガスの厚み方向への流通を許容する薄円板状
の断熱部材を介在させる手段を採用する。

【００１２】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、請求項１にかかる手段における断熱部材を不織布で
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、請求項１にかかる手段における断熱部材をプラスチ
ックのメッシュで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、請求項１にかかる手段における断熱部材をセラミッ
クのメッシュで構成する手段を採用する。

【００１５】前記課題を達成するために請求項５の発明
は、請求項１から請求項４までのいずれかにかかる手段
における断熱部材の介在する間隔を作動ガスの流入側に
ついては狭くする手段を採用する。

【００１６】前記課題を達成するために請求項６の発明
は、請求項１から請求項５までのいずれかにかかる手段
における断熱部材の組成を粗くして、熱再生部材の通気
性より高くする手段を採用する。

【００１７】

【作用】請求項１にかかる前記手段においては、薄円板
状の熱再生部材を要所要所に断熱部材を介在させて積層
するだけで構成することができ、断熱部材により作動ガ
スの流れ方向の要所要所で熱再生部材間の接触熱伝導が
抑制され、内部の温度が平均化しないようになる。

【００１８】請求項２にかかる前記手段においては請求
項１にかかる作用とともに、断熱部材の組成が複雑なた
め通過する作動ガスに積極的な乱れを各所で作り出すこ
とができ、全体として作動ガスを熱再生部材に広く行き
渡らせることができる。

【００１９】請求項３にかかる前記手段においては請求
項１にかかる作用とともに、低温の熱再生に適した耐腐
蝕性の高い断熱部材を容易に得ることができる。

【００２０】請求項４にかかる前記手段においては請求
項１にかかる作用とともに、高低温の熱再生に適した耐
腐蝕性の高い断熱部材を得ることができる。

【００２１】請求項５にかかる前記手段においては請求
項１から請求項４までのいずれかにかかる作用ととも
に、内部の温度勾配が断熱部材の介在する間隔の違いに
より、より確かに維持されることになる。

【００２２】請求項６にかかる前記手段においては請求
項１から請求項５までのいずれかにかかる作用とともに
作動ガスの圧力損失が少なくなり、圧力損失と蓄熱量と
をバランスよくすることができる。

【００２３】

【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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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と熱再生器
２９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と熱再生器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、熱再生器２９を中間に、低温側中温部熱交換器３
０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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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、熱再生器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。

【００３４】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。熱再生器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。熱再生器
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。

【００３５】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、熱再生器
２９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
３０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。

【００３６】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からの受熱により加熱
され高温空間１１に移動した作動ガスは低温側シリンダ
２２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
２５から低温空間２４へ熱再生器２９により冷却されて
移動していく。熱再生器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。

【００３７】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へ熱再生器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、熱再生器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。

【００３８】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。

【００３９】この実施例１の熱駆動型ヒートポンプ装置
の特徴は、第１のガス作動装置１の高温側シリンダ９に
組込まれた蓄熱再生器１６及び第２のガス作動装置２の
低温側シリンダ２２に組込まれた熱再生器２９の構成に
あり、以下にその説明をする。なお、第１のガス作動装
置１の蓄熱再生器１６は蓄熱であり、第２のガス作動装
置２の熱再生器２９は蓄冷であるが、熱再生器としての
機能及び構成はいずれも同じであり、以降では特記しな
いかぎり第１のガス作動装置１の蓄熱再生器１６で代表
するものとして蓄熱再生器１６について説明することに
する。

【００４０】蓄熱再生器１６は、図２と図３及び図４に
示すように伝熱性があるＳＵＳ材などの金網の薄板をリ
ング状に打ち抜いて形成された熱再生部材３７を２００
枚程度積層し、円筒体を形成することにより構成され
る。熱再生部材３７の積層においては、熱再生部材３７
と同形同寸法に形成された図４に示すような断熱部材３
８が要所要所に挟み込まれている。断熱部材３８は熱伝
導率の低い通気性のある薄板により形成されている。図
示のものは２０枚程度が当間隔に挟み込まれている。作
動ガスは円筒体の中心線の方向に各層にわたり流通する
ことができる。

【００４１】熱再生部材３７に断熱部材３８を挟み込ん
だ円筒体は、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。その
上端側はヒータ管１５側に接続され、下端側は高温側中
温部熱交換器１７に接続され蓄熱再生器１６として機能
する。蓄熱再生器１６の内周側は高温側シリンダ９に装
着されるライナ２１の外周面に当接される。

【００４２】この蓄熱再生器１６は、熱再生部材３７も
断熱部材３８も打ち抜きなどの簡単な加工で形成でき、
これらを積層するだけの簡単な操作で製造することがで
る。作動ガスは熱再生部材３７と断熱部材３８とを次々
に通過することになるが、熱再生部材３７と組成の異る
断熱部材３８を通過する時に流れに乱れが起き、熱再生
部材３７の全域に広く行き渡ることになる。これにより
蓄熱再生器１６の死容積が減り、蓄熱再生の効率が向上
する。断熱部材３８は熱再生部材３７を要所要所で熱的
に分断し、内部での接触熱伝導を減少させるため、蓄熱
再生器１６の内部での温度勾配が維持され、内部の温度
が平均化しにくいため、熱の授受が円滑に行なわれるよ
うになる。従って、熱再生機能が向上する。

【００４３】断熱部材３８としては、工業製品として広
く普及し、安価で入手し易い耐熱繊維性の不織布が適し
ている（図４の左半分を参照）。不織布は加工性もよく
性状も種々のものがあるので、当該熱駆動装置に適した
ものを高い自由度で選定することができる。また、不織
布は繊維構造が複雑なため、作動ガスの流れに積極的に
乱れを作り出すことができ、上述した死容積を減少させ
る効果は大きい。

【００４４】また断熱部材３８としては、図４の右半分
に示すようにプラスチックのメッシュで構成することも
できる。プラスチックによれば成形も容易で、耐腐蝕性
に富むものも多いため、耐久性に優れた熱再生器２９を
低コストで作ることができる。但し、耐熱性についての
問題があるので、低温側の熱再生器２９に適したものと
なる。

【００４５】さらに断熱部材３８としては、セラミック
のメッシュで構成することもできる（図４の右半分を参
照）。セラミックのメッシュは耐腐蝕性に富み耐熱性も
高いため、耐久性に優れた蓄熱再生器１６を作ることが
できる。この場合には耐熱性についての問題はないの
で、高温側の蓄熱再生器１６にも低温側の熱再生器２９
に適したものとなる。

【００４６】なお、上述した蓄熱再生器１６はアニュー
ラー型であるが、図５及び図６並びに図７に示すよう熱
再生部材３７も断熱部材３８も薄円板状に形成し、ケー
シング３９内に円柱体として積層し、上述のものと同じ
機能を果たすキャニスター型に構成することもできる。

【００４７】実施例２．この実施例２も第１のガス作動
装置１の高温側シリンダ９に組込まれた蓄熱再生器１６
及び第２のガス作動装置２の低温側シリンダ２２に組込
まれた熱再生器２９に関するものであり、実施例１の場
合と同様に蓄熱再生器１６で代表するものとして第１の
ガス作動装置１の蓄熱再生器１６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。

【００４８】この実施例２の蓄熱再生器１６は、図８に
示すように伝熱性があるＳＵＳ材などの金網の薄板をリ
ング状や円板状に打ち抜いて形成された熱再生部材３７
を２００枚程度積層し、円筒体又は円柱体を形成するこ
とにより構成される。熱再生部材３７の積層において
は、熱再生部材３７と同形同寸法に形成された断熱部材
３８が中間部は粗に上下部分は密に間隔を異なえて挟み
込まれている。断熱部材３８自体の構成や材料組成及び
蓄熱再生器１６の高温側シリンダ９への組込み方も実施
例１で示したものと同じであり、その説明は省略する。

【００４９】この蓄熱再生器１６では作動ガスから熱を
受け取る場合に作動ガスの流れに対して入口側になる部
分と、作動ガスに熱を受け渡す場合に作動ガスの流れに
対して入口側となる部分の断熱部材３８の間隔を密にす
ることにより、内部の温度勾配がより確かに維持される
ことになり、熱再生機能がより向上する。この効果は作
動ガスから熱を受け取る場合に作動ガスの流れに対して
入口側になる部分（図では上側）に対して断熱部材３８
の間隔を他の部分より密にすることによっても十分に得
られる。これ以外の機能及び構成は実施例１のものと同
じであるのでその説明は省略する。

【００５０】実施例３．この実施例３も第１のガス作動
装置１の高温側シリンダ９に組込まれた蓄熱再生器１６
及び第２のガス作動装置２の低温側シリンダ２２に組込
まれた熱再生器２９に関するものであり、実施例１の場
合と同様に蓄熱再生器１６で代表するものとして第１の
ガス作動装置１の蓄熱再生器１６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３の蓄熱再生器１６は、図９に
示すように伝熱性があるＳＵＳ材などの金網の薄板をリ
ング状や円板状に打ち抜いて形成された熱再生部材３７
を２００枚程度積層し、円筒体や円柱体を形成すること
により構成される。熱再生部材３７の積層においては、
熱再生部材３７と同形同寸法に形成された断熱部材３８
が実施例１や実施例２で示したように挟み込まれてい
る。断熱部材３８の材料組成は実施例１により示したも
のと同じであるが、作動ガスを熱再生部材３７より通し
易くするためにそのメッシュ組成や繊維組成が熱再生部
材３７よりも粗く構成されている。蓄熱再生器１６の高
温側シリンダ９への組込み方は実施例１で示したものと
同じであり、その説明は省略する。

【００５２】この蓄熱再生器１６では断熱部材３８によ
る圧力損失を減少させることができ、メッシュ組成や繊
維組成の粗さの調整により圧力損失と蓄熱量とのバラン
スを当該熱駆動装置の系に合わせて調整することが可能
になり、熱駆動装置の性能の最大値を引き出しうる。こ
れ以外の機能は実施例１や実施例２で示したものと同じ
であり、その説明は省略する。

【００５３】

【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、薄円板状の熱再生部材を
要所要所に断熱部材を介在させて積層するだけで構成す
ることができ、断熱部材の介在により作動ガスの流れ方
向の要所要所で熱再生部材間の接触熱伝導が抑制される
ため、内部の温度が平均化しないようになり、熱の授受
が円滑に行なわれるようになる。即ち、製作が容易で熱
再生機能が良く、コストも抑えられる熱駆動装置の熱再
生器が得られる。

【００５４】請求項２の発明によれば請求項１にかかる
効果とともに、断熱部材の組成が複雑なため通過する作
動ガスに積極的な乱れを各所で作り出すことができ、全
体として作動ガスを熱再生部材に広く行き渡らせること
ができ、死容積の少ない効率の良い熱駆動装置の熱再生
器が得られる。

【００５５】請求項３の発明によれば請求項１にかかる
効果とともに、低温の熱再生に適した耐腐蝕性の高い熱
駆動装置の熱再生器がより安価に得られる。

【００５６】請求項４の発明によれば請求項１にかかる
効果とともに、高低温の熱再生に適した耐腐蝕性の高い
熱駆動装置の熱再生器が得られる。

【００５７】請求項５の発明によれば請求項１から請求
項４までのいずれかにかかる効果とともに、内部の温度
勾配が断熱部材の介在する間隔の違いにより、より確か
に維持されることになるので熱の授受が一層向上し、熱
再生機能が向上する。

【００５８】請求項６の発明によれば請求項１から請求
項５までのいずれかにかかる効果とともに作動ガスの圧
力損失が少なくなり、圧力損失と蓄熱量のバランスがよ
い熱駆動装置の熱再生器が得られる。

【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の蓄熱再生器の構成を示す縦断面図で
ある。

【図３】実施例１の熱再生部材の構成を示す平面図であ
る。

【図４】実施例１の断熱部材の構成を示す平面図であ
る。

【図５】同じく実施例１の別タイプの蓄熱再生器の構成
を示す縦断面図である。

【図６】図５の蓄熱再生器の熱再生部材の平面図であ
る。

【図７】図５の蓄熱再生器の断熱部材の平面図である。

【図８】実施例２の蓄熱再生器の構成を示す縦断面図で
ある。

【図９】実施例３の蓄熱再生器の熱再生部材と断熱部材
の構成を示す平面図である。

【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】従来の熱再生器の構成を示す断面図である。

【図１２】同じく従来の熱再生器の構成を示す斜視図で
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 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 熱再生器 ３０ 低温側中温部熱交換器 ３７ 熱再生部材 ３８ 断熱部材

フロントページの続き (72)発明者 林 広高 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 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 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 (6)

【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熱再生器と
   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装置における上記熱再生器であ
   って、伝熱性があり作動ガスの厚み方向への流通を許容
   する薄円板状の熱再生部材を多数枚積層して円筒体ない
   しは円柱体を構成するとともに、上記熱再生部材の層間
   における要所要所に、断熱性があり作動ガスの厚み方向
   への流通を許容する薄円板状の断熱部材を介在させたこ
   とを特徴とする熱駆動装置の熱再生器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱駆動装置における熱
   再生器であって、断熱部材を不織布で構成したことを特
   徴とする熱駆動装置の熱再生器。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の熱駆動装置における熱
   再生器であって、断熱部材をプラスチックのメッシュで
   構成したことを特徴とする熱駆動装置の熱再生器。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の熱駆動装置における熱
   再生器であって、断熱部材をセラミックのメッシュで構
   成したことを特徴とする熱駆動装置の熱再生器。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれかに
   記載の熱駆動装置における熱再生器であって、断熱部材
   の介在する間隔を作動ガスの流入側については狭くした
   ことを特徴とする熱駆動装置の熱再生器。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれかに
   記載の熱駆動装置における熱再生器であって、断熱部材
   の組成を粗くして、熱再生部材の通気性より高く構成し
   たことを特徴とする熱駆動装置の熱再生器。