JPH0886525A - ヴィルミエルガス機関 - Google Patents
ヴィルミエルガス機関Info
- Publication number
- JPH0886525A JPH0886525A JP24676794A JP24676794A JPH0886525A JP H0886525 A JPH0886525 A JP H0886525A JP 24676794 A JP24676794 A JP 24676794A JP 24676794 A JP24676794 A JP 24676794A JP H0886525 A JPH0886525 A JP H0886525A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature side
- temperature
- heat exchanger
- low
- high temperature
- Prior art date
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- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/08—Thermoplastics
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温側高温部熱交換器と、円筒形シェルの内
側に設けられた高温側再生器、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
熱交換器とを有し、更に、その内側にスリーブを介して
高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴ
ィルミエルガス機関において、各再生器の熱的応答性を
高め、熱交換量を十分に保持して死容積を小さくし、冷
房、暖房性能に必要なＣＯＰの値を向上させる。 【構成】 前記高温側再生器の高温側中温部熱交換器に
隣接する外周端部付近に、及び／又は前記低温側再生器
の低温側中温部熱交換器に隣接する外周端部付近に、線
膨張率の大きい材料で作られた円筒形のシール部１３、
１４を設ける。
側に設けられた高温側再生器、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
熱交換器とを有し、更に、その内側にスリーブを介して
高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有するヴ
ィルミエルガス機関において、各再生器の熱的応答性を
高め、熱交換量を十分に保持して死容積を小さくし、冷
房、暖房性能に必要なＣＯＰの値を向上させる。 【構成】 前記高温側再生器の高温側中温部熱交換器に
隣接する外周端部付近に、及び／又は前記低温側再生器
の低温側中温部熱交換器に隣接する外周端部付近に、線
膨張率の大きい材料で作られた円筒形のシール部１３、
１４を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷暖房の空気調和に使用
されるヴィルミエルガス機関（Ｖｕｉｌｌ−ｅｒｍｉｅ
ｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）の改良に関する。
されるヴィルミエルガス機関（Ｖｕｉｌｌ−ｅｒｍｉｅ
ｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のヴィルミエルガス機関（以下ＶＭ
機関と略称する）の要部断面図を図３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９は直
径ａのロッド１９と直径ｂのロッド２０とが直列になっ
た段違いロッドを有し、ロッド２０の端部は加振器（図
示せず）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１５ａ、１５ｂの外側には図で上
から順に高温側高温部熱交換器４３、高温側再生器１、
高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器１２、
低温側再生器２及び低温側低温部熱交換器８が配設さ
れ、中温部熱交換器の高温側７と低温側１２とはリング
形部２１を介して一体となっている。更に、高温側再生
器１、高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器
１２の外側にはそれぞれ高温側円筒形シェル４、中温側
円筒形シェル６ａ、６ｂが配設され、又、低温側再生器
２及び低温側低温部熱交換器８の外側には低温側円筒形
シェル５が配設されて外部と隔離される。高温側円筒形
シェル４の頭部には電気ヒータ３が設けられ、暖房用と
して高温側中温部熱交換器７及び低温側中温部熱交換器
１２から熱を取り出し、冷房用として低温側低温部熱交
換器８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３により加熱された高温側作動空間１６及び中温側
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７を介して外側の水を加熱し、一方、
低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７内の作動ガ
スは低温側中温部熱交換器１２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８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９
の上下運動は作動ガスを高温側作動空間１６と中温側作
動空間１７との間を、高温側高温部熱交換器４３、高温
側再生器１及び高温側中温部熱交換器７を通って交番さ
せる。また、前記低温ディスプレーサの上下運動は作動
ガスを低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７の間
を、低温側低温部熱交換器８、低温側再生器２及び低温
側中温部熱交換器１２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、ロツド１９、２０の直径ａ、ｂ
の違いにより低温ディスプレーサ１０に加振力を生じ、
高温ディスプレーサ９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１０が作動する。このとき、各再
生器１、２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７、８、１２
の熱の放出、吸収を暖房、冷房として利用するわけであ
る。
機関と略称する）の要部断面図を図３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９は直
径ａのロッド１９と直径ｂのロッド２０とが直列になっ
た段違いロッドを有し、ロッド２０の端部は加振器（図
示せず）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１５ａ、１５ｂの外側には図で上
から順に高温側高温部熱交換器４３、高温側再生器１、
高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器１２、
低温側再生器２及び低温側低温部熱交換器８が配設さ
れ、中温部熱交換器の高温側７と低温側１２とはリング
形部２１を介して一体となっている。更に、高温側再生
器１、高温側中温部熱交換器７、低温側中温部熱交換器
１２の外側にはそれぞれ高温側円筒形シェル４、中温側
円筒形シェル６ａ、６ｂが配設され、又、低温側再生器
２及び低温側低温部熱交換器８の外側には低温側円筒形
シェル５が配設されて外部と隔離される。高温側円筒形
シェル４の頭部には電気ヒータ３が設けられ、暖房用と
して高温側中温部熱交換器７及び低温側中温部熱交換器
１２から熱を取り出し、冷房用として低温側低温部熱交
換器８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３により加熱された高温側作動空間１６及び中温側
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７を介して外側の水を加熱し、一方、
低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７内の作動ガ
スは低温側中温部熱交換器１２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８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９
の上下運動は作動ガスを高温側作動空間１６と中温側作
動空間１７との間を、高温側高温部熱交換器４３、高温
側再生器１及び高温側中温部熱交換器７を通って交番さ
せる。また、前記低温ディスプレーサの上下運動は作動
ガスを低温側作動空間１８及び中温側作動空間１７の間
を、低温側低温部熱交換器８、低温側再生器２及び低温
側中温部熱交換器１２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、ロツド１９、２０の直径ａ、ｂ
の違いにより低温ディスプレーサ１０に加振力を生じ、
高温ディスプレーサ９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１０が作動する。このとき、各再
生器１、２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７、８、１２
の熱の放出、吸収を暖房、冷房として利用するわけであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３及び図３の部分拡
大図の図４を参照して高温側作動空間１６、中温側作動
空間１７及び低温側作動空間１８の作用について説明す
る。一般にＶＭ機関の高温側作動空間１６は５００℃〜
７００℃に保たれ、中温側作動空間１７は５０℃前後、
低温側作動空間１８は０℃前後に保たれる。従って高温
側再生器１の高温端部は５００℃、中温端部は５０℃に
接し、内部の温度分布は５００℃←→５０℃になってい
る。一方、高温側円筒形シェル４の下端部は中温側作動
空間１７に接し、且つ外周部は外気（室温）に覆われて
いる。通常、高温側円筒形シェル４も高温側再生器１も
不銹鋼で作られるが、常温では嵌合がぴったりしていて
も、形状が異なる上に上記の様な温度差によって両者間
のＡの部分に隙間を生ずるという問題がある（図４参
照）。温度条件は多少異なるが、低温側再生器２と低温
側円筒形シェル５との間にも同様に隙間を生ずるという
問題がある。一方、再生器１、２の要求項目としては、
（ａ）熱容量が大きく作動ガスの熱量を十分に蓄えるこ
と、（ｂ）熱的応答性が良く、熱の放出、吸収が速やか
に行えること、つまりこの場合は高温側作動空間１６、
中温側作動空間１７、低温側作動空間１８の温度を常に
定められた温度に保つこと、（ｃ）熱伝達率及び伝熱面
積が大きく作動ガスとの熱交換量が十分であること、
（ｄ）死容積を少なくすること、が挙げられる。そこで
前記のように隙間が生ずると、作動ガスは隙間を素通り
して上記の要求項目（ａ）〜（ｄ）を満足せず、冷房、
暖房の性能を表わすＣＯＰ（冷房能力、暖房能力／ヒー
タ入力）の値が悪くなる。
大図の図４を参照して高温側作動空間１６、中温側作動
空間１７及び低温側作動空間１８の作用について説明す
る。一般にＶＭ機関の高温側作動空間１６は５００℃〜
７００℃に保たれ、中温側作動空間１７は５０℃前後、
低温側作動空間１８は０℃前後に保たれる。従って高温
側再生器１の高温端部は５００℃、中温端部は５０℃に
接し、内部の温度分布は５００℃←→５０℃になってい
る。一方、高温側円筒形シェル４の下端部は中温側作動
空間１７に接し、且つ外周部は外気（室温）に覆われて
いる。通常、高温側円筒形シェル４も高温側再生器１も
不銹鋼で作られるが、常温では嵌合がぴったりしていて
も、形状が異なる上に上記の様な温度差によって両者間
のＡの部分に隙間を生ずるという問題がある（図４参
照）。温度条件は多少異なるが、低温側再生器２と低温
側円筒形シェル５との間にも同様に隙間を生ずるという
問題がある。一方、再生器１、２の要求項目としては、
（ａ）熱容量が大きく作動ガスの熱量を十分に蓄えるこ
と、（ｂ）熱的応答性が良く、熱の放出、吸収が速やか
に行えること、つまりこの場合は高温側作動空間１６、
中温側作動空間１７、低温側作動空間１８の温度を常に
定められた温度に保つこと、（ｃ）熱伝達率及び伝熱面
積が大きく作動ガスとの熱交換量が十分であること、
（ｄ）死容積を少なくすること、が挙げられる。そこで
前記のように隙間が生ずると、作動ガスは隙間を素通り
して上記の要求項目（ａ）〜（ｄ）を満足せず、冷房、
暖房の性能を表わすＣＯＰ（冷房能力、暖房能力／ヒー
タ入力）の値が悪くなる。
【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と、円筒形シェ
ルの内側に設けられた高温側再生器、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
低温部熱交換器とを有し、更に、その内側にスリーブを
介して高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有
するヴィルミエルガス機関において、第１の発明とし
て、前記高温側再生器の高温側中温部熱交換器に隣接す
る外周端部付近に、前記高温側円筒形シェルとの間に線
膨張率の大きい材料で作られた高温側シール部を有する
ヴィルミエルガス機関を提供し、第２の発明として、前
記低温側再生器の低温側中温部熱交換器に隣接する外周
端部付近に、前記低温側円筒形シェルとの間に線膨張率
の大きい材料で作られた低温側シール部を有するヴィル
ミエルガス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と、円筒形シェ
ルの内側に設けられた高温側再生器、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
低温部熱交換器とを有し、更に、その内側にスリーブを
介して高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有
するヴィルミエルガス機関において、第１の発明とし
て、前記高温側再生器の高温側中温部熱交換器に隣接す
る外周端部付近に、前記高温側円筒形シェルとの間に線
膨張率の大きい材料で作られた高温側シール部を有する
ヴィルミエルガス機関を提供し、第２の発明として、前
記低温側再生器の低温側中温部熱交換器に隣接する外周
端部付近に、前記低温側円筒形シェルとの間に線膨張率
の大きい材料で作られた低温側シール部を有するヴィル
ミエルガス機関を提供しようとするものである。
【０００５】
【作用】ヒータの加熱でＶＭ機関が作動した場合、温度
分布の相違から高温側再生器と高温側円筒形シェルの
間、及び低温側再生器と低温側円筒形シェルの間に隙間
が生じても、線膨張率の大きい高温側シール部及び低温
側シール部によって隙間を塞ぎ、作動ガスが隙間を通過
せず、全部の作動ガスがそれぞれの再生器を通過する。
分布の相違から高温側再生器と高温側円筒形シェルの
間、及び低温側再生器と低温側円筒形シェルの間に隙間
が生じても、線膨張率の大きい高温側シール部及び低温
側シール部によって隙間を塞ぎ、作動ガスが隙間を通過
せず、全部の作動ガスがそれぞれの再生器を通過する。
【０００６】
【実施例】以下、本発明によるヴィルミエルガス機関の
実施例について図１及び図２を参照して説明する。図１
は本発明によるヴィルミエルガス機関の要部断面図、図
２は図１の部分拡大図である。図１及び図２から明らか
なように、高温側再生器３１の高温側中温部熱交換器３
７に隣接する端部外周付近で、高温側円筒形シェル４と
の間に円筒状の高温側シール部１３が設けられる。この
シール部１３は樹脂等の線膨張率の大きい材料で作られ
る。従って温度変化により高温側再生器３１と高温側円
筒形シェル４との間に隙間が生じても、シール部１３に
より作動ガスが通過するのを阻止し、全部の作動ガスが
再生器３１を通過することができる。図１に示す低温側
シール部１４も同様の構造、作用を有するものとするこ
とができる。
実施例について図１及び図２を参照して説明する。図１
は本発明によるヴィルミエルガス機関の要部断面図、図
２は図１の部分拡大図である。図１及び図２から明らか
なように、高温側再生器３１の高温側中温部熱交換器３
７に隣接する端部外周付近で、高温側円筒形シェル４と
の間に円筒状の高温側シール部１３が設けられる。この
シール部１３は樹脂等の線膨張率の大きい材料で作られ
る。従って温度変化により高温側再生器３１と高温側円
筒形シェル４との間に隙間が生じても、シール部１３に
より作動ガスが通過するのを阻止し、全部の作動ガスが
再生器３１を通過することができる。図１に示す低温側
シール部１４も同様の構造、作用を有するものとするこ
とができる。
【０００７】
【発明の効果】本発明によるヴィルミエルガス機関は、
上述のように構成されているので、線膨張率の大きいシ
ール部により作動ガスが隙間を素通りせず、高温側及び
低温側の再生器に作動ガスの熱量を十分に蓄え、熱的応
答性が良く熱の放出、吸収が速やかになり、作動ガスと
の熱交換量が十分に保持され、死容積を小さくすること
ができる。
上述のように構成されているので、線膨張率の大きいシ
ール部により作動ガスが隙間を素通りせず、高温側及び
低温側の再生器に作動ガスの熱量を十分に蓄え、熱的応
答性が良く熱の放出、吸収が速やかになり、作動ガスと
の熱交換量が十分に保持され、死容積を小さくすること
ができる。
【図１】本発明によるＶＭ機関の一実施例の要部断面図
である。
である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】従来のＶＭ機関の要部断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
３１：高温側再生器 ３２：低温側再生器 ４：高温側円筒形シェル ５：低温側円筒形シェル ６ａ、６ｂ：中温側円筒形シェル ９：高温ディスプレーサ １０：低温ディスプレーサ １３：高温側シール部 １４：低温側シール部 １５ａ、１５ｂ：スリーブ ３７：高温側中温部熱交換器 ３８：低温側低温部熱交換器 ４２：低温側中温部熱交換器 ４３：高温側高温部熱交換器
Claims (2)
- 【請求項１】 高温側高温部熱交換器と、円筒形シェル
の内側に設けられた高温側再生器、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
温部熱交換器とを有し、更に、その内側にスリーブを介
して高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有す
るヴィルミエルガス機関において、前記高温側再生器の
高温側中温部熱交換器に隣接する外周端部付近に、前記
高温側円筒形シェルとの間に線膨張率の大きい材料で作
られた円筒形の高温側シール部を有することを特徴とす
るヴィルミエルガス機関。 - 【請求項２】 高温側高温部熱交換器と、円筒形シェル
の内側に設けられた高温側再生器、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
温部熱交換器とを有し、更に、その内側にスリーブを介
して高温ディスプレーサ及び低温ディスプレーサを有す
るヴィルミエルガス機関において、前記低温側再生器の
低温側中温部熱交換器に隣接する外周端部付近に、前記
低温側円筒形シェルとの間に線膨張率の大きい材料で作
られた円筒形の低温側シール部を有することを特徴とす
るヴィルミエルガス機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24676794A JPH0886525A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ヴィルミエルガス機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24676794A JPH0886525A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ヴィルミエルガス機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886525A true JPH0886525A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=17153370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24676794A Pending JPH0886525A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ヴィルミエルガス機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886525A (ja) |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP24676794A patent/JPH0886525A/ja active Pending
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