JPH09151793A - 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

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Publication number
JPH09151793A
JPH09151793A JP33433295A JP33433295A JPH09151793A JP H09151793 A JPH09151793 A JP H09151793A JP 33433295 A JP33433295 A JP 33433295A JP 33433295 A JP33433295 A JP 33433295A JP H09151793 A JPH09151793 A JP H09151793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas spring
spring chamber
low temperature
high temperature
chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP33433295A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Sekiya
弘志 関谷
Eiju Fukuda
栄寿 福田
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Priority to US08/755,954 priority patent/US5737925A/en
Priority to EP96308577A priority patent/EP0777044B1/en
Priority to DE69611717T priority patent/DE69611717T2/de
Priority to DK96308577T priority patent/DK0777044T3/da
Publication of JPH09151793A publication Critical patent/JPH09151793A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両ディスプレーサ用ガスばね室を小さくし、
フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関全体をコンパ
クトにするため。 【解決手段】 再生サイクルを用いた外燃機関であるフ
リーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、低温
ディスプレーサロッド11内に高温ディスプレーサ用ば
ね18を内蔵し、高温ガスばね室5を低温ガスばね室6
と連通して両ディスプレーサ用ガスばね室として用い、
更に、外部に前記両ディスプレーサ用ガスばね室の容積
を調整するためのガスばね室用リザーバ22を設けたフ
リーピストン式ヴィルミエサイクル機関を提供する。
又、更に、外部に前記両ディスプレーサ用ガスばね室の
容積を調整するためのガスばね室用リザーバの代わりに
ガスばね室用シリンダを設け、そのガスばね室用シリン
ダ内に、ガスばね室用ピストンを設け、そのガスばね室
用ピストンを可動マグネットコイル及び固定マグネット
コイルから成るアクチュエータによって駆動するように
することもでき、更に、前記アクチュエータと連動する
外部補機用駆動機を付加することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の再生サイクルを用いた外燃機関で
ある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101は直径aのデ
ィスプレーサピストンロッド102と直径bのディスプ
レーサピストンロッド103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103の端
部はリニアアクチュエータ104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105
a、105bの外側には図で上から順に高温側高温部熱
交換器106a、高温側再生器107、高温側中温部熱
交換器108、低温側中温部熱交換器109、低温側再
生器110及び低温側低温部熱交換器111が配設さ
れ、高温側中温部熱交換器108と低温側中温部熱交換
器109とはリング形部112を介して一体となってい
る。更に、高温側再生器107、高温側中温部熱交換器
108、低温側中温部熱交換器109の外側にはそれぞ
れ高温側円筒形シェル113、中温側円筒形シェル11
4a、114bが配設され、又、低温側再生器110及
び低温側低温部熱交換器111の外側には低温側円筒形
シェル115が配設されて外部と隔離される。高温側円
筒形シェル113の頭部には電気ヒータ106が設けら
れ、暖房用として高温側中温部熱交換器108及び低温
側中温部熱交換器109から熱を取り出し、冷房用とし
て低温側低温部熱交換器111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106により加熱された高
温作動空間116及び中温作動空間117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108を
介して外側の水を加熱し、一方、低温作動空間118及
び中温作動空間117内の作動ガスは低温側中温部熱交
換器109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111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101の上下運
動は作動ガスを高温作動空間116と中温作動空間11
7との間を、高温側高温部熱交換器106a、高温側再
生器107及び高温側中温部熱交換器108を通って交
番させる。又、低温ディスプレーサ119の上下運動は
作動ガスを低温作動空間118及び中温作動空間117
の間を、低温側低温部熱交換器111、低温側再生器1
10及び低温側中温部熱交換器109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102、103の直径a、bの違いによ
り低温ディスプレーサ119に加振力を生じ、高温ディ
スプレーサ101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119が作動する。このとき、各再生
器107、110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106
a、108、109、111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、120は低温ディ
スプレーサ用補助機械ばね、121は作動空間118の
ためのロッドシール、122は高温ディスプレーサ用機
械ばね、123は適当な圧力値に保つためのバッファ
室、124はバッファ室用ロッドシール、125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
ては、両ディスプレーサの作動機構上、ガスばね室の容
量を小さくすることができず、機関が大きくなるという
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、第1の発明として、再生サイクルを用
いた外燃機関であるフリーピストン式ヴィルミエサイク
ル機関において、低温ディスプレーサロッド内に高温デ
ィスプレーサ用ばねを内蔵し、高温ガスばね室を低温ガ
スばね室と連通して両ディスプレーサ用ガスばね室とし
て用い、更に、外部に前記両ディスプレーサ用ガスばね
室の容積を調整するためのガスばね室用リザーバを設け
た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、再生サイクルを用いた外燃機関であ
るフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、
低温ディスプレーサロッド内に高温ディスプレーサ用ば
ねを内蔵し、高温ガスばね室を低温ガスばね室と連通し
て両ディスプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外
部に前記両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整す
るためのガスばね室用シリンダを設け、そのガスばね室
用シリンダ内にガスばね室用ピストンを設け、そのガス
ばね室用ピストンを可動マグネットコイル及び固定マグ
ネットコイルから成るアクチュエータによって駆動する
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、再生サイクルを用いた外燃機関である
フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、低
温ディスプレーサロッド内に高温ディスプレーサ用ばね
を内蔵し、高温ガスばね室を低温ガスばね室と連通して
両ディスプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部
に前記両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整する
ためのガスばね室シリンダを設け、そのガスばね室用シ
リンダ内にガスばね室用ピストンを設け、そのガスばね
室用ピストンを可動マグネットコイル及び固定マグネッ
トコイルから成るアクチュエータによって駆動するよう
にし、更に、前記アクチュエータと連動する外部補機用
駆動機を付加した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】第1の発明によれば、両ディスプレーサ用
ガスばね室の大きさが小さくなり、機関全体がコンパク
ト化され、第2の発明によれば、ガスばね室用リザーバ
の代わりに設けられたガスばね室用シリンダの大きさが
小さくなり、第3の発明によれば、外部補機用駆動機を
別途装着する必要がなくなる。
【0006】
【発明の実施の形態】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の形態について図1
乃至図3を参照して説明する。図1は第1の発明に対応
するフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関の第1の
実施の形態を示す断面正面図、図2は第2の発明に対応
するフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関の第2の
実施の形態を示す断面正面図、図3は第3の発明に対応
するフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関の第3の
実施の形態を示す断面正面図である。図1乃至図3に示
すフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関は、図4に
示す従来のフリーピストン式ヴィルミエサイクル機関と
同様に再生サイクルを用いる外燃機関であり、その機能
については図4のものに準じている。
【0007】第1の実施の形態は、図1を参照して、再
生サイクルを用いた外燃機関であるフリーピストン式ヴ
ィルミエサイクル機関において、低温ディスプレーサロ
ッド11内に高温ディスプレーサ用ばね18を内蔵し、
高温ガスばね室5を低温ガスばね室6と連通して両ディ
スプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部に前記
両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整するための
ガスばね室用リザーバ22を設けたものである。
【0008】第2の実施の形態は、図2を参照して、再
生サイクルを用いた外燃機関であるフリーピストン式ヴ
ィルミエサイクル機関において、低温ディスプレーサロ
ッド11内に高温ディスプレーサ用ばね18を内蔵し、
高温ガスばね室5を低温ガスばね室6と連通して両ディ
スプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部に前記
両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整するための
ガスばね室用シリンダ22aを設け、そのガスばね室用
シリンダ22a内にガスばね室用ピストン24を設け、
そのガスばね室用ピストン24を可動マグネットコイル
26及び固定マグネットコイル27から成るアクチュエ
ータによって駆動するようにしたものである。
【0009】第3の実施の形態は、図3を参照して、再
生サイクルを用いた外燃機関であるフリーピストン式ヴ
ィルミエサイクル機関において、低温ディスプレーサロ
ッド11内に高温ディスプレーサ用ばね18を内蔵し、
高温ガスばね室5を低温ガスばね室6と連通して両ディ
スプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部に前記
両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整するための
ガスばね室用シリンダ22aを設け、そのガスばね室用
シリンダ22a内にガスばね室用ピストン24を設け、
そのガスばね室用ピストン24を可動マグネットコイル
26及び固定マグネットコイル27から成るアクチュエ
ータによって駆動するようにし、更に、前記アクチュエ
ータと連動する外部補機用駆動機を付加したものであ
る。外部補機用駆動機は、本実施の形態のものは、補機
シリンダ38、補機ピストン39、ピストン保持用スプ
リング40、ダイヤフラム41、吸入ポート42及び排
出ポート43から成り、ヒートポンプにおける水ポンプ
や空気ブロワなどの外部補機として利用できる。
【0010】
【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
の発明によれば、両ディスプレーサ用ガスばね室の大き
さが小さくなり、機関全体がコンパクト化され、第2の
発明によれば、ガスばね室用リザーバの代わりに設けら
れたガスばね室用シリンダの大きさが小さくなり、第3
の発明によれば、外部補機を別途装着する必要がなくな
る。
【図面の簡単な説明】
【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の実施の形態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の実施の形態を示す断面正面図である。
【図3】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3の実施の形態を示す断面正面図である。
【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。
【符号の説明】
1:高温室 2:高温部中温室 3:低温部中温室 4:低温室 5:高温ガスばね室 6:低温ガスばね室 7:ガス通路 8:高温ディスプレーサ 9:低温ディスプレーサ 10:高温ディスプレーサロッド 11:低温ディスプレーサロッド 12:ヒータ 13:高温再生器 14:低温再生器 15:高温部ラジエータ 16:低温部ラジエータ 17:クーラ 18:高温ディスプレーサ用ばね 19:低温ディスプレーサ用ばね 20:リザーバ用ガス通路 22a:ガスばね室用シリンダ 21:流量制御弁 22:ガスばね室用リザーバ 23:ガス室内通路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 再生サイクルを用いた外燃機関であるフ
    リーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、低温
    ディスプレーサロッド内に高温ディスプレーサ用ばねを
    内蔵し、高温ガスばね室を低温ガスばね室と連通して両
    ディスプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部に
    前記両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整するた
    めのガスばね室用リザーバを設け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。
  2. 【請求項2】 再生サイクルを用いた外燃機関であるフ
    リーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、低温
    ディスプレーサロッド内に高温ディスプレーサ用ばねを
    内蔵し、高温ガスばね室を低温ガスばね室と連通して両
    ディスプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部に
    前記両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整するた
    めのガスばね室用シリンダを設け、そのガスばね室用シ
    リンダ内にガスばね室用ピストンを設け、そのガスばね
    室用ピストンを可動マグネットコイル及び固定マグネッ
    トコイルから成るアクチュエータによって駆動するよう
    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。
  3. 【請求項3】 再生サイクルを用いた外燃機関であるフ
    リーピストン式ヴィルミエサイクル機関において、低温
    ディスプレーサロッド内に高温ディスプレーサ用ばねを
    内蔵し、高温ガスばね室を低温ガスばね室と連通して両
    ディスプレーサ用ガスばね室として用い、更に、外部に
    前記両ディスプレーサ用ガスばね室の容積を調整するた
    めのガスばね室用シリンダを設け、そのガスばね室用シ
    リンダ内にガスばね室用ピストンを設け、そのガスばね
    室用ピストンを可動マグネットコイル及び固定マグネッ
    トコイルから成るアクチュエータによって駆動するよう
    にし、更に、前記アクチュエータと連動する外部補機用
    駆動機を付加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。
JP33433295A 1995-11-30 1995-11-30 フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関 Pending JPH09151793A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33433295A JPH09151793A (ja) 1995-11-30 1995-11-30 フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関
US08/755,954 US5737925A (en) 1995-11-30 1996-11-25 Free piston Vuillermier machine
EP96308577A EP0777044B1 (en) 1995-11-30 1996-11-27 Free piston vuillermier machine
DE69611717T DE69611717T2 (de) 1995-11-30 1996-11-27 Vuillermier Freikolbenmaschine
DK96308577T DK0777044T3 (da) 1995-11-30 1996-11-27 Fristempel-Vuillermier-maskine

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JP (1) JPH09151793A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100477352B1 (ko) * 1997-02-20 2005-07-18 산요덴키가부시키가이샤 프리피스톤식비루미에싸이클기관
WO2007088340A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 Isis Innovation Ltd Reciprocating thermodynamic machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100477352B1 (ko) * 1997-02-20 2005-07-18 산요덴키가부시키가이샤 프리피스톤식비루미에싸이클기관
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Effective date: 20050419

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