JPH0996455A - Gas compressing/expanding machine - Google Patents

Gas compressing/expanding machine

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JPH0996455A
JPH0996455A JP27506495A JP27506495A JPH0996455A JP H0996455 A JPH0996455 A JP H0996455A JP 27506495 A JP27506495 A JP 27506495A JP 27506495 A JP27506495 A JP 27506495A JP H0996455 A JPH0996455 A JP H0996455A
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JP
Japan
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piston
gas
heat storage
storage material
expansion
Prior art date
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Application number
JP27506495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Kurosawa
美暁 黒澤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0996455A publication Critical patent/JPH0996455A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas compressing/expanding machine of a favorable thermal efficiency, which prevents a heat loss from generating. SOLUTION: At one part of a gas passage which communicates with a driving chamber through the inside of a piston rod 8 from the inside of a piston 5 the inside of which is formed to be hollow, and which communicates with the driving chamber through the hollow piston rod 8, a heat accumulating material 21 or 22 is arranged. By doing so, the inside of the piston 5 and the driving chamber communicate with each other in terms of the pressure, but are thermally shut off, and the piston 5 is prevented from being broken, and a heat loss can be prevented from generating.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機やスターリングエンジン、ヴィルミエルヒートポンプ
などのピストンがシリンダ内を往復動作することによ
り、シリンダ内に流入するガスを圧縮又は膨張させるガ
ス圧縮・膨張機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas compression / expansion machine that compresses or expands gas flowing into a cylinder by reciprocating pistons such as a Stirling refrigerator, a Stirling engine, and a Wilmiel heat pump in the cylinder. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のガス圧縮・膨張機においては、
ピストン駆動部の負荷及びピストン材料費の低減のた
め、ピストン内部を中空にしているものがある。しか
し、ピストン周囲の外部圧力はかなりの高圧になるの
で、その外部圧力に耐えられるようにピストン内部圧力
も高圧に保たないとピストンが変形もしくは破損してし
まう。だからといって、ピストン内部だけに高圧ガスを
封入することは組立作業上困難である。そこで従来は、
作業性を向上させるため、ピストンロッドを中空に形成
し、ピストン内部空間を駆動室と連通させて組立後外部
から駆動室に高圧ガスを封入することにより、ピストン
内部圧力をピストン周囲の外部圧力に見合った圧力に保
持するようにしていた。
2. Description of the Related Art In this type of gas compressor / expander,
In order to reduce the load on the piston drive part and the cost of the piston material, some pistons are hollow inside. However, since the external pressure around the piston becomes a considerably high pressure, the piston is deformed or damaged unless the internal pressure of the piston is kept high to withstand the external pressure. However, it is difficult to assemble the high-pressure gas only inside the piston in terms of assembly work. So conventionally,
In order to improve workability, the piston rod is made hollow, the internal space of the piston communicates with the drive chamber, and high pressure gas is filled into the drive chamber from outside after assembly, so that the internal pressure of the piston becomes the external pressure around the piston. I was trying to keep the pressure to match.

【0003】図5は、そのような駆動室に連通する中空
ピストン構造を有するガス圧縮・膨張機の構成例をスタ
ーリング冷凍機について示したもので、スターリング冷
凍機は、主として膨張機1、圧縮機2、駆動室3より構
成されている。その膨張機1は、膨張シリンダ4、その
シリンダ内を往復動作する膨張ピストン5からなり、同
様に圧縮機2は、圧縮シリンダ6、そのシリンダ内を往
復動作する圧縮ピストン7から成る。
FIG. 5 shows an example of the structure of a gas compression / expansion machine having a hollow piston structure which communicates with such a drive chamber for a Stirling refrigeration machine. The Stirling refrigeration machine mainly comprises the expansion machine 1 and the compressor. 2 and the drive chamber 3. The expander 1 includes an expansion cylinder 4 and an expansion piston 5 that reciprocates in the cylinder. Similarly, the compressor 2 includes a compression cylinder 6 and a compression piston 7 that reciprocates in the cylinder.

【0004】膨張ピストン5及び圧縮ピストン7は、そ
れぞれピストンロッド8、ピストンロッド9を介して駆
動室3内部に配置されるクランク機構10に連結され、
90゜の位相差を持って駆動される。
The expansion piston 5 and the compression piston 7 are connected to a crank mechanism 10 arranged inside the drive chamber 3 via a piston rod 8 and a piston rod 9, respectively.
It is driven with a phase difference of 90 °.

【0005】膨張機1の膨張シリンダ4周囲と容器間に
は蓄熱器11が配置され、この蓄熱器を介して膨張ピス
トン5前方に生じる膨張空間12と圧縮ピストン7前方
に生じる圧縮空間13との間はガス流路14によって連
通され、冷凍サイクル時のガスの移動が行われる。一
方、膨張ピストン5及び圧縮ピストン7の背圧側空間は
ピストンの仕事量の損失を防ぐため、ガス流路15によ
って連通されている。また、圧縮機2の容器外周面と膨
張機1の容器下部外周面には放熱フィン16、17が配
置形成されている。
A regenerator 11 is arranged between the periphery of the expansion cylinder 4 of the expander 1 and the container, and an expansion space 12 formed in front of the expansion piston 5 and a compression space 13 formed in front of the compression piston 7 are arranged via the regenerator. The spaces are communicated with each other by the gas flow path 14, and the gas is moved during the refrigeration cycle. On the other hand, the space on the back pressure side of the expansion piston 5 and the compression piston 7 is connected by the gas flow path 15 in order to prevent the loss of the work of the piston. Radiating fins 16 and 17 are arranged on the outer peripheral surface of the container of the compressor 2 and the outer peripheral surface of the lower portion of the expander 1.

【0006】この構成で、図示省略する駆動モータの回
転によって駆動室3のクランク機構10が駆動される
と、ガス圧縮機2の圧縮シリンダ6内の圧縮ピストン7
が圧縮空間13側に移動して圧縮空間13に充満するヘ
リウム等の液化しにくい冷媒ガスが圧縮される。
With this configuration, when the crank mechanism 10 of the drive chamber 3 is driven by the rotation of the drive motor (not shown), the compression piston 7 in the compression cylinder 6 of the gas compressor 2 is driven.
Moves toward the compression space 13 and compresses the refrigerant gas such as helium which is difficult to liquefy and fills the compression space 13.

【0007】圧縮された冷媒ガスは、ガス流路14から
蓄熱器11へ流入する。蓄熱器11に流入した冷媒ガス
は、比熱の大きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるい
は球からなる蓄熱材によって冷却され、冷却された冷媒
ガスが膨張機1の膨張空間12へ流入され高圧状態とな
る。
The compressed refrigerant gas flows into the heat storage unit 11 from the gas passage 14. The refrigerant gas that has flowed into the heat storage unit 11 is cooled by a material having a large specific heat, for example, a heat storage material made of copper or lead wire mesh or spheres, and the cooled refrigerant gas flows into the expansion space 12 of the expander 1 and has a high pressure. It becomes a state.

【0008】その後、膨張機1の膨張シリンダ4内の膨
張ピストン5が圧縮ピストン7と約90°の位相差を持
って降下する。これによって、膨張空間12が急激に拡
張されて蓄熱器11から膨張空間12へ流入した高圧の
冷媒ガスが、急に膨張されて、冷媒ガスの圧力が急降下
することにより冷媒ガスが低温となる。
After that, the expansion piston 5 in the expansion cylinder 4 of the expander 1 descends with the phase difference of about 90 ° with the compression piston 7. Thereby, the expansion space 12 is rapidly expanded and the high-pressure refrigerant gas flowing from the heat storage unit 11 into the expansion space 12 is rapidly expanded and the pressure of the refrigerant gas sharply drops, so that the refrigerant gas becomes a low temperature.

【0009】やがて、膨張ピストン5が上昇を開始し、
圧縮ピストン7が後退すると、低温の冷媒ガスが、蓄熱
器11を通り、ガス流路14を経て圧縮空間13へ戻さ
れる。このとき、蓄熱器11では、蓄熱材が冷却されて
冷熱が蓄えられる。
Eventually, the expansion piston 5 starts to rise,
When the compression piston 7 retracts, the low-temperature refrigerant gas passes through the heat storage unit 11 and returns to the compression space 13 via the gas flow path 14. At this time, in the heat storage unit 11, the heat storage material is cooled and cold heat is stored.

【0010】上記した工程によって、一つの熱サイクル
が終了し、この工程がクランク機構10によって繰り返
されることにより、徐々に膨張空間12である冷凍発生
部の温度と蓄熱器11の温度が降下し、冷凍発生部の冷
媒ガスが低温になり、発生する冷熱を外部に取り出し利
用することができるようになる。
By the above-mentioned process, one heat cycle is completed, and this process is repeated by the crank mechanism 10, so that the temperature of the freezing generation part which is the expansion space 12 and the temperature of the heat accumulator 11 are gradually lowered, The refrigerant gas in the freezing generation section becomes low in temperature, and the generated cold heat can be taken out and used.

【0011】ところで、膨張ピストン5及び圧縮ピスト
ン7は内部を中空にした方がクランク機構10の負荷や
コスト、重量を軽減できる。この場合、ピストン外部の
圧力はかなりの高圧になるので、ピストン内部には高圧
のガスを封入する必要が生じる。しかし、予めピストン
内部だけに高圧ガスを封入することは組立作業上難し
い。このため、従来は、ピストンロッド8及び9内部に
中空のガス通路18及び19を設けて駆動室3内部と連
通させ、組立後に駆動室3内部に外部から高圧ガスを封
入することにより、ピストン5、7内部を高圧に保つよ
うにしていた。
By the way, when the expansion piston 5 and the compression piston 7 are hollow inside, the load, cost and weight of the crank mechanism 10 can be reduced. In this case, the pressure outside the piston becomes considerably high, so that high-pressure gas needs to be enclosed inside the piston. However, it is difficult to pre-charge high-pressure gas only inside the piston in terms of assembly work. Therefore, conventionally, hollow gas passages 18 and 19 are provided inside the piston rods 8 and 9 so as to communicate with the inside of the drive chamber 3, and high pressure gas is sealed from the outside into the drive chamber 3 after assembly, so that the piston 5 , 7 was kept at a high pressure.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成によると、駆動されたピストン5、7内部が対流
により常に駆動室3内部の温度に保持される。一方、ピ
ストン5、7の外部は先端部が例えばー200℃の低温
にまた根元部が常温に維持されると共に、先端部から根
元部にかけて温度勾配が形成される。このため、特にピ
ストン先端部の低温が熱伝導あるいは対流により駆動室
3へと熱伝達され、膨張空間12に生じる冷熱の熱損失
が大きくガス圧縮・膨張機としての熱効率が低下する問
題点があった。
However, according to the above-mentioned conventional structure, the temperature inside the drive chamber 3 is always maintained by the convection inside the driven pistons 5 and 7. On the other hand, outside the pistons 5 and 7, the tip is maintained at a low temperature of, for example, −200 ° C. and the root is kept at room temperature, and a temperature gradient is formed from the tip to the root. For this reason, in particular, the low temperature at the tip of the piston is transferred to the drive chamber 3 by heat conduction or convection, and the heat loss of the cold heat generated in the expansion space 12 is large, which lowers the thermal efficiency of the gas compression / expansion device. It was

【0013】本発明は上記問題点を解決して、熱効率の
良いガス圧縮・膨張機を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to solve the above problems and provide a gas compressor / expander with good thermal efficiency.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1は、内部が中空に形成されると共
に中空のピストンロッドを介して駆動室に連通するピス
トンがシリンダ内を往復動作することにより、シリンダ
内に流入するガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張
機において、少なくとも前記駆動室に連通する前記ピス
トン内部及び前記ピストンロッド内のガス流路の一部に
蓄熱材を配置したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to claim 1 of the present invention, a piston, which is hollow inside and communicates with a driving chamber through a hollow piston rod, reciprocates in a cylinder. In a gas compression / expansion device that compresses or expands gas flowing into a cylinder by operating, a heat storage material is arranged in at least a part of a gas flow path inside the piston and in the piston rod, which communicates with the drive chamber. It is characterized by having done.

【0015】請求項2は、請求項1記載の蓄熱材を前記
ピストン内部に充満させたことを特徴とするものであ
る。
A second aspect of the invention is characterized in that the inside of the piston is filled with the heat storage material according to the first aspect.

【0016】請求項3は、内部が中空に形成されると共
に中空のピストンロッドを介して駆動室に連通するピス
トンがシリンダ内を往復動作することにより、シリンダ
内に流入するガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張
機において、前記ピストンロッドから前記ピストン内部
中心部を通り先端部にかけて蓄熱材を配置すると共に、
その蓄熱材に嵌合してピストン内部を複数の空間に仕切
る仕切板を配置し、前記各空間を前記蓄熱材を介して連
通させたことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, a piston having a hollow interior and communicating with the drive chamber via a hollow piston rod reciprocates in the cylinder to compress or expand the gas flowing into the cylinder. In the gas compression / expansion device, a heat storage material is arranged from the piston rod through the center part of the piston interior to the tip part,
A partition plate that is fitted into the heat storage material and partitions the interior of the piston into a plurality of spaces is arranged, and the spaces are communicated with each other via the heat storage material.

【0017】請求項4は、内部が中空に形成されると共
に中空のピストンロッドを介して駆動室に連通するピス
トンがシリンダ内を往復動作することにより、シリンダ
内に流入するガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張
機において、蓄熱材を設けた仕切り板を用いて前記ピス
トン内部を複数の空間に仕切ると共に、前記各仕切り板
に設けた蓄熱材を介して前記各空間を連通させたことを
特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a piston having a hollow interior and communicating with the drive chamber via a hollow piston rod reciprocates in the cylinder to compress or expand the gas flowing into the cylinder. In the gas compression / expansion device, a partition plate provided with a heat storage material is used to partition the inside of the piston into a plurality of spaces, and the spaces are communicated with each other via the heat storage material provided in each partition plate. It is what

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をスタ
ーリング冷凍機に適用した場合を例に取り、図面を参照
して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A case where an embodiment of the present invention is applied to a Stirling refrigerator will be described below as an example with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明の実施の形態の一例に係わ
るスターリング冷凍機における膨張ピストン5の断面図
を示したもので、このピストン以外のスターリング冷凍
機としての構成は図5に示した構成と変わりがないた
め、図1にはピストン部分のみを示し他は図5を参照す
る。
FIG. 1 shows a sectional view of an expansion piston 5 in a Stirling refrigerator according to an example of the embodiment of the present invention. The structure other than this piston as a Stirling refrigerator is shown in FIG. Since only the piston portion is shown in FIG. 1, reference is made to FIG. 5 for the rest.

【0020】図1に示すように、本発明による膨張ピス
トン5は、ピストンロッド8の軸に沿って形成される中
空のガス通路18の一部に蓄熱材21を配設すると共
に、中空のピストン5内部のガス通路18が開口する部
分に蓄熱材22を配設した点に特徴を有する。これら蓄
熱材としては、例えばステンレスやセラミック、銅や鉛
等の金網状、針状あるいは球状のものが使用される。ま
た、駆動室3からガス通路18を経てピストン5内部に
封入されるガスとしては、ヘリウムガスやアルゴンガス
等が使用可能である。
As shown in FIG. 1, in the expansion piston 5 according to the present invention, a heat storage material 21 is provided in a part of a hollow gas passage 18 formed along the axis of a piston rod 8, and a hollow piston is used. 5 is characterized in that the heat storage material 22 is arranged in a portion where the gas passage 18 inside is open. As the heat storage material, for example, stainless steel, ceramic, wire mesh, needle or spherical material such as copper or lead is used. Further, as the gas filled in the piston 5 from the drive chamber 3 through the gas passage 18, helium gas, argon gas or the like can be used.

【0021】このように、膨張ピストン5内部からピス
トンロッド8内部のガス通路18を経て図5に示した駆
動室3内部に繋がるガス流路の一部に蓄熱材を設置する
ことにより、膨張ピストン5内部と駆動室3内部とを温
度的に遮断することができる。即ち、ピストンの往復運
動ないしは熱対流により、膨張ピストン5内部と駆動室
3内部間には、ガスの移動が生じるが、膨張空間12に
発生する冷熱により冷却された膨張ピストン5内部のガ
スは蓄熱材22、21を通過する際に、その冷熱が蓄熱
材に蓄熱されて駆動室3への熱伝達が阻止される。一
方、駆動室3内の常温近くのガスが蓄熱材21、22を
通過する際には、温熱が蓄熱材に蓄熱され、つまり、冷
熱がガスに負荷されて膨張ピストン5への熱伝達が防止
される。この結果、膨張ピストン5内部のガスの温度は
ほぼピストン外周面の温度近くに保持されて、膨張空間
12から膨張ピストン5への熱の移動が阻止される。こ
のような構成を圧縮ピストン7側にも採用することによ
り、熱損失の少ない、つまり、熱効率の良いスターリン
グ冷凍機が得られるようになる。
As described above, by installing the heat storage material in a part of the gas flow path connected from the inside of the expansion piston 5 through the gas passage 18 inside the piston rod 8 to the inside of the drive chamber 3 shown in FIG. The inside of 5 and the inside of the drive chamber 3 can be thermally isolated. That is, due to the reciprocating motion of the piston or the thermal convection, the gas moves between the inside of the expansion piston 5 and the inside of the drive chamber 3, but the gas inside the expansion piston 5 cooled by the cold heat generated in the expansion space 12 accumulates heat. When passing through the materials 22 and 21, the cold heat is stored in the heat storage material and the heat transfer to the drive chamber 3 is blocked. On the other hand, when the gas near the room temperature in the drive chamber 3 passes through the heat storage materials 21 and 22, hot heat is stored in the heat storage material, that is, cold heat is loaded on the gas and heat transfer to the expansion piston 5 is prevented. To be done. As a result, the temperature of the gas inside the expansion piston 5 is maintained near the temperature of the outer peripheral surface of the piston, and the transfer of heat from the expansion space 12 to the expansion piston 5 is blocked. By adopting such a configuration also on the compression piston 7 side, it is possible to obtain a Stirling refrigerator with low heat loss, that is, high thermal efficiency.

【0022】図2は、本発明の実施の形態の他の例を示
したもので、この例の場合は、膨張ピストン5内部のみ
に蓄熱材23を充満設置した点に特徴を有する。このよ
うに、膨張ピストン5内部全体に蓄熱材23を充満させ
て配設した場合は、ピストン内周面側のガス温度が、外
周面の温度に近い温度に保持され、ピストン外部から内
部への熱の移動が効果的に阻止され、更に熱効率の良い
ガス圧縮・膨張機が得られる。即ち、前述したように、
膨張ピストン5の外周面は、ピストン先端部が最も低温
で、根元部は常温近くになり、先端部から根元部にかけ
て温度勾配が生じる。図1の構成の場合は膨張ピストン
5内部がほぼ一定の温度に保たれるため、ピストン外部
と内部とで多少温度差の大きい個所が生じ、そこで熱移
動が生じていた。しかし、図2の構成による場合は、蓄
熱材23がピストン内部に充満されることにより、ピス
トン内周面近くのガス温度はそれぞれピストン外周面近
くの温度に維持され、ピストン内周面側にも外周面側に
比例した温度勾配ができ、ピストン外周面側から内周面
側への熱の移動が更に効率よく阻止される。この結果、
上記の例よりも更に熱効率の良いスターリング冷凍機が
得られる。
FIG. 2 shows another example of the embodiment of the present invention. This example is characterized in that the heat storage material 23 is fully installed only inside the expansion piston 5. In this way, when the entire interior of the expansion piston 5 is arranged so as to be filled with the heat storage material 23, the gas temperature on the inner peripheral surface side of the piston is maintained at a temperature close to the temperature of the outer peripheral surface, and the gas temperature from the outside of the piston to the inside is increased. The transfer of heat is effectively blocked, and a gas compressor / expander with higher thermal efficiency can be obtained. That is, as described above,
On the outer peripheral surface of the expansion piston 5, the piston tip has the lowest temperature and the root is near room temperature, and a temperature gradient occurs from the tip to the root. In the case of the configuration of FIG. 1, since the inside of the expansion piston 5 is maintained at a substantially constant temperature, there is a portion where the temperature difference between the outside and the inside of the piston is somewhat large, and heat transfer occurs there. However, in the case of the configuration of FIG. 2, the heat storage material 23 is filled inside the piston, so that the gas temperature near the piston inner peripheral surface is maintained at a temperature near the piston outer peripheral surface, and the piston inner peripheral surface side is also maintained. A temperature gradient proportional to the outer peripheral surface side is created, and heat transfer from the outer peripheral surface side of the piston to the inner peripheral surface side is more efficiently blocked. As a result,
A Stirling refrigerator having higher thermal efficiency than that of the above example can be obtained.

【0023】図3は、本発明の実施の形態の別の例を示
したもので、この例の場合は、ピストンロッド8の中空
部であるガス通路18から膨張ピストン5内部中心部を
通り先端部にかけて蓄熱材24を配設すると共に、この
蓄熱材24に嵌合して膨張ピストン5内部を複数の空間
25部分に仕切る仕切板26を配設した点に特徴を有す
る。
FIG. 3 shows another example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the gas passage 18 which is a hollow portion of the piston rod 8 passes through the central portion of the inside of the expansion piston 5 and the tip thereof. It is characterized in that the heat storage material 24 is disposed over the portion and a partition plate 26 that is fitted into the heat storage material 24 and partitions the inside of the expansion piston 5 into a plurality of spaces 25 is disposed.

【0024】膨張ピストン5をこのように構成した場
合、ガスは蓄熱材24を介して膨張ピストン5内部の仕
切板26で仕切られた各空間25に出入りすることにな
り、各空間25はそれぞれのピストン外部温度に近い温
度に一様に保たれる。
When the expansion piston 5 is constructed in this way, the gas enters and leaves each space 25, which is partitioned by the partition plate 26 inside the expansion piston 5, through the heat storage material 24. Uniformly maintained at a temperature close to the piston external temperature.

【0025】従って、図3の構成による場合は、図2の
構成に比べて、蓄熱材の使用量を節約でき、重量を少な
くできると共に、ピストン内部温度が外部温度に近い温
度に維持されて、図1の構成による場合よりも熱移動の
少ないつまり熱効率の良いスターリング冷凍機が得られ
ることになる。
Therefore, in the case of the configuration of FIG. 3, compared with the configuration of FIG. 2, the amount of heat storage material used can be saved, the weight can be reduced, and the internal temperature of the piston can be maintained close to the external temperature. A Stirling refrigerator having less heat transfer, that is, better thermal efficiency than the case of the configuration of FIG. 1 can be obtained.

【0026】図4は、本発明の実施の形態の更に別の例
を示したもので、この例の場合は、ピストンロッド8の
中空部であるガス通路18に蓄熱材27を配設すると共
に、開口部に蓄熱材28を配設した仕切板29により膨
張ピストン5内部を複数の空間30部分に仕切るように
した点に特徴を有する。
FIG. 4 shows still another example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the heat storage material 27 is provided in the gas passage 18 which is the hollow portion of the piston rod 8. It is characterized in that the inside of the expansion piston 5 is partitioned into a plurality of spaces 30 by a partition plate 29 having a heat storage material 28 arranged in the opening.

【0027】膨張ピストン5をこのように構成した場
合、ガスはピストンロッド8内部のガス通路18に配設
された蓄熱材27から膨張ピストン5内部の各仕切板2
6に設けられた各蓄熱材28を介して各空間25に出入
りすることになり、各空間25内はそれぞれのピストン
外部温度に近い温度に一様に保たれる。
When the expansion piston 5 is constructed in this way, the gas flows from the heat storage material 27 disposed in the gas passage 18 inside the piston rod 8 to each partition plate 2 inside the expansion piston 5.
6 enters and leaves each space 25 through each heat storage material 28 provided in 6, and the inside of each space 25 is uniformly maintained at a temperature close to the piston external temperature.

【0028】従って、この図4の構成による場合は、図
3の構成に比べて、ピストン内部の蓄熱材28は仕切板
29のみに配置されるだけなので、さらに蓄熱材の使用
量を節約でき、図3同様の熱効率の良いスターリング冷
凍機が得られる。
Therefore, in the case of the configuration of FIG. 4, the heat storage material 28 inside the piston is arranged only on the partition plate 29 as compared with the configuration of FIG. 3, so that the amount of heat storage material used can be further saved. A Stirling refrigerator having good thermal efficiency similar to that shown in FIG. 3 can be obtained.

【0029】なお、上記に説明した実施の形態では本発
明をスターリング冷凍機に適用した例について説明した
が、本発明はこれに限らず、スターリングエンジンやヴ
ィルミエルヒートポンプ等のガス圧縮・膨張機に適用で
きることは言うまでもない。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a Stirling refrigerator has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a gas compression / expansion device such as a Stirling engine or a Wilmiel heat pump. It goes without saying that it can be applied.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の請求項1の構成によれば、ピス
トン内部と駆動室とが圧力的には連通しているが、温度
的に遮断され、熱損失を防止して熱効率の良いガス圧縮
・膨張機が得られる。
According to the structure of claim 1 of the present invention, although the inside of the piston and the drive chamber communicate with each other in terms of pressure, they are thermally shut off, heat loss is prevented, and gas with good thermal efficiency is provided. A compression / expansion machine can be obtained.

【0031】本発明の請求項2の構成によれば、ピスト
ン全体にわたって内周面と外周面の温度差が少なくな
り、請求項1の構成よりも更に効果的に熱損失を防止し
て更に熱効率の良いガス圧縮・膨張機が得られる。
According to the structure of claim 2 of the present invention, the temperature difference between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is reduced over the entire piston, and the heat loss can be prevented more effectively and the thermal efficiency can be further improved as compared with the structure of claim 1. A good gas compressor / expander can be obtained.

【0032】本発明の請求項3の構成によれば、仕切板
で仕切られた空間毎にピストン外周面側温度近くに維持
され、請求項1の構成よりも効果的に熱損失を防止する
ことができると共に、蓄熱材の使用量を抑えて、経済的
にして熱効率の良いガス圧縮・膨張機が得られる。
According to the structure of claim 3 of the present invention, the temperature is maintained close to the piston outer peripheral surface side for each space partitioned by the partition plate, and the heat loss can be prevented more effectively than the structure of claim 1. In addition, the amount of heat storage material used can be suppressed, and an economically efficient gas compressor / expander with good thermal efficiency can be obtained.

【0033】本発明の請求項4の構成によれば、請求項
3の構成よりも更に蓄熱材の使用量を削減して、より経
済的にして熱効率の良いガス圧縮・膨張機が得られる。
According to the structure of claim 4 of the present invention, the amount of the heat storage material used can be further reduced as compared with the structure of claim 3, and a gas compression / expansion machine which is more economical and has high thermal efficiency can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態の第1例を示すピストンの
断面構成図。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a piston showing a first example of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の第2例を示すピストンの
断面構成図。
FIG. 2 is a sectional configuration diagram of a piston showing a second example of the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の第3例を示すピストンの
断面構成図。
FIG. 3 is a sectional configuration diagram of a piston showing a third example of the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の第4例を示すピストンの
断面構成図。
FIG. 4 is a sectional configuration diagram of a piston showing a fourth example of the embodiment of the present invention.

【図5】従来のスターリング冷凍機の断面構成図。FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram of a conventional Stirling refrigerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 ピストン 8 ピストンロッド 18 ガス通路 21、22、23、24、27、28 蓄熱材 26、29 仕切板 25、30 空間 5 Piston 8 Piston Rod 18 Gas Passage 21, 22, 23, 24, 27, 28 Heat Storage Material 26, 29 Partition Plate 25, 30 Space

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部が中空に形成されると共に中空のピ
ストンロッドを介して駆動室に連通するピストンがシリ
ンダ内を往復動作することにより、シリンダ内に流入す
るガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張機におい
て、 少なくとも前記駆動室に連通する前記ピストン内部及び
前記ピストンロッド内のガス流路の一部に蓄熱材を配置
したことを特徴とするガス圧縮・膨張機。
1. A gas compression / compression system that compresses or expands gas flowing into a cylinder by reciprocating a piston having a hollow interior and communicating with a drive chamber via a hollow piston rod. In the expander, a heat storage material is arranged in at least a part of a gas flow path inside the piston and in the piston rod communicating with the drive chamber.
【請求項2】 前記蓄熱材を前記ピストン内部に充満さ
せたことを特徴とする請求項1記載のガス圧縮・膨張
機。
2. The gas compression / expansion machine according to claim 1, wherein the heat storage material is filled inside the piston.
【請求項3】 内部が中空に形成されると共に中空のピ
ストンロッドを介して駆動室に連通するピストンがシリ
ンダ内を往復動作することにより、シリンダ内に流入す
るガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張機におい
て、 前記ピストンロッドから前記ピストン内部中心部を通り
先端部にかけて蓄熱材を配置すると共に、その蓄熱材に
嵌合してピストン内部を複数の空間に仕切る仕切板を配
置し、前記各空間を前記蓄熱材を介して連通させたこと
を特徴とするガス圧縮・膨張機。
3. A gas compression / compression device for compressing or expanding a gas flowing into the cylinder by reciprocating a piston having a hollow interior and communicating with a drive chamber via a hollow piston rod. In the expander, a heat storage material is arranged from the piston rod through the center portion of the piston to the tip portion, and a partition plate that is fitted to the heat storage material and partitions the inside of the piston into a plurality of spaces is arranged. A gas compression / expansion device, characterized in that the gas is communicated through the heat storage material.
【請求項4】 内部が中空に形成されると共に中空のピ
ストンロッドを介して駆動室に連通するピストンがシリ
ンダ内を往復動作することにより、シリンダ内に流入す
るガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張機におい
て、 蓄熱材を設けた仕切り板を用いて前記ピストン内部を複
数の空間に仕切ると共に、前記各仕切り板に設けた蓄熱
材を介して前記各空間を連通させたことを特徴とするガ
ス圧縮・膨張機。
4. A gas compression / compression system for compressing or expanding a gas flowing into the cylinder by reciprocating a piston having a hollow interior and communicating with a drive chamber via a hollow piston rod. In the expander, a partition plate provided with a heat storage material is used to partition the interior of the piston into a plurality of spaces, and the spaces are communicated with each other via the heat storage material provided to each partition plate. Compressor / expander.
JP27506495A 1995-09-29 1995-09-29 Gas compressing/expanding machine Pending JPH0996455A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009299472A (en) * 2008-04-11 2009-12-24 ▲崎▼谷 修 Solar engine

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