JPS62206353A - スタ−リング機関駆動冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はスターリング機関駆動片ナー今φヂ冷凍機に
関する。

従来の技術 従来のこの種スターリング機関駆動μ−−→亨ヂ冷凍機
は、第２図のような構造になっていた。

１は容器で中にはヘリウム、水素等の作動流体（以下ヘ
リウムと称す）が封入されている。２はヘリウムを加熱
する加熱器、３はヘリウムを冷却する冷却器、４は再生
器、６は容器１の内壁に摺動自在に上下に運動するディ
スプレーサ、６は容ある。７はガスばね空間である。−
万８．９は低温熱交換器、１ｏはポンプ、１１，１２は
高温熱交換器、１３はポンプ、１４は再生器である。

１６は容器１の内壁に摺動自在に上下に運動するディス
プレーサ、１６はガスばね空間である。

次に作用について説明する。ピストン６から上部はスタ
ーリング機関を構成しており、ピストン６から下部はス
ターリング冷凍機を構成している。

ピストン６はスターリング機関の出力を取出すピストン
であり、かつまたスターリング冷凍機のピストンでもあ
る。

スターリング機関側から説明すると、ディスプレーサ６
およびピストン６は上下に振動しており、通常ディスプ
レーサの位置の位相角はピストン６の位置の位相角よ＃
）３σから９０’進んでいる。

したがって加熱器２からヘリウムに入った熱の一部はピ
ストン６の上部のヘリウムがピストンにする仕事に変わ
シ、一部は冷却器を通して容器１の外へ捨てられる。

またガスばね空間７はディスプレーサ６の上下運動によ
って、その体積が増減し、ヘリウムの圧力が増減する、
その為ディスプレーサ６に対してばねとして働き、ディ
スプレーサ６の運動を適当にする役目をしている。

次に、スターリング冷凍機側について説明する。

ディスプレーサ１６およびピストン６は上下に振動して
いる。このときディスプレーサ１６の位置の位相角はピ
ストン６の位置の位相角に対して約９０’　　進んでい
る。その為、膨張空間１７および低温空間１８の湿度は
圧縮空間１９および高温空間２０の温度よシ低くなって
いる。

−万低渦熱交換器８．９およびポンプ１０ｉ含む閉流路
にはプラインが入ってお９流路内を循環している。また
高温熱交換器１１．１２およびポンプ１３を含む閉流路
にはプラインが入っておシ流路内を循環している。

したがって低温空間１８の冷熱は低温熱交換器９へ運ば
れて利用される。また高温空間２Ｑの熱は高温熱交換器
１２へ運ばれて捨てられる。

したがってピストン６の上部のヘリウムがピストン６に
した仕事の一部は高温熱交換器１２から外部へ捨てられ
、また、低温熱交換器９からプラインに伝えられた熱の
一部は高温熱交換器１２から外部へ捨てられる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものでは、低温熱交換器９の
プラインから得られる冷熱の湿度は低温空間１８内のヘ
リウム湿度よりも高くなる。それは低湿熱交換器８．９
を用いているからである。

同様に高温熱交換器１２のプラインから得られる熱の湿
度は高温空間２０内のヘリウム温度よりも低くなる。そ
れは高温熱交換器１１．１２を用いているからである。

このように低温空間１８のヘリウムの温度と低湿熱交換
器９のプラインから得られる冷熱の温度に差が生じ、ま
た高温空間２ｏのヘリウムの温度と高温熱交換器１２の
プラインから得られる湿度に差が生じるため従来のスタ
ーリング冷凍機の成績係数は低温熱交換器８．９および
高温熱交換器１１．１２がないときにくらべ低下すると
いう問題点があった。

問題点を解決するための手段 本発明は、流路Ｂ内に設けられた再生器と、流路Ｂの再
生器と膨張空間との間の点Ｐｃと膨張空間とを連通ずる
流路Ｃあるいは流路Ｂの再生器と圧縮空間との間の点Ｐ
ＫＩと圧縮空間とを連通する流路りと、流路Ｃあるいは
流路りに設けられ流体ムと流路Ｃあるいは流路りの外部
との間で熱交換する手段と、流路Ｃあるいは流路りを開
閉する手段を具備するものである。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち流路ｃｌたは流路りにスターリング冷凍機の作
動流体が直接流れる為、高温熱交換器あるいは低温熱交
換器が１つになり、その為に、スターリング冷凍機の成
績係数が増加する。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図において２１は容器で中にはヘリウム、水素
等の作動流体（以下ヘリウムと称す）が封入されている
。２２はヘリウムを加熱する加熱器、２３はヘリウムを
冷却する冷却器、２４は再生器、２６は容器２１の内壁
に摺動自在に上下に運動するディスプレーサ、２６は容
器２１の内壁に摺動自在に上下に運動するピストンであ
る。２７はガスばね空間である。２８は低温空間、２９
は高温空間、３０は再生器である。

３１は膨張空間３２と低温空間２日とを連通ずる流路で
、この中に弁３３，３４、ポンプ３６．熱交換器３６が
設けられている。また３７は圧縮空間３８と低温空間２
９とを連通ずる流路で、この中に弁３９．４０、ポンプ
４１．熱交換器４２が設けられている。３ｏは再生器で
ある。４３は容器２１の内壁に摺動自在に上下に運動す
るディスプレーサである。

次に作用について説明する。ピストン２６から上部はス
ターリング機関を構成しており、ピストン２６から下部
はスターリング冷凍機を構成している。ピストン２６は
スターリング機関の出力を取出すピストンであり、かつ
またスターリング冷凍機のピストンでもある。スターリ
ング機関側から説明すると、ディスプレーサ２５および
ピストン２６は上下に振動しており、通常ディスプレー
サの位置の位相角はピストン２６の位置の位相角より３
０’から９０°進んでいる。

したがって加熱器２２からヘリウムに入った熱の一部は
ピストン２６の上部のヘリウムがピストンにする仕事に
変わり、一部は冷却器２３を通して容器２１の外へ捨て
られる。

またガスばね空間２７はディスプレーサ２６の上下運動
によって、その体積が増減し、ヘリウムの圧力が増減す
る。その為ディスプレーサ２６に対してばねとして働き
、ディスプレーサ２６の運動を適当にする役目をしてい
る。

次に、スターリング冷凍機側について説明する。

ディスプレーサ４３およびピストン２６は上下に振動し
ている。このときディスプレーサ４３の位置の位相角は
ピストン２６の位置の位相角に対して約９０°進んでい
る。この結果、膨張空間３２および低温空間２８内のヘ
リウムは低温になり、圧縮空間３８および高温空間２９
内のヘリウムは高温となる。

ところで膨張空間３２のヘリウムはディスプレーサ４３
およびピストン２６が一往復する間のある短い時間、弁
３３．３４が開いてポンプ３６によって熱交換器３６を
通って加熱され高温となって低温空間２８へ送られる。

これによって膨張空間３２のヘリウムの冷熱は熱交換器
３６を通して利用される。この為、膨張空間３２のヘリ
ウムは一定温度に保たれる。同様に、圧縮空間３８のヘ
リウムはディスプレーサ４３およびピストン２６が一往
復する間のある短い時間、弁３９．４０が開いてポンプ
４１によって熱交換器４２を通って冷却され低温となっ
て高温空間２９へ送られる。

この為、圧縮空間３８のヘリウムは一定温度に保たれる
。この様に、本実施例に於ては、熱源とヘリウムとの熱
交換にあたり、従来例のように、ヘリウムとプラインと
の熱交換器８．１１を設けず、ヘリウムを直接熱交換器
３６．４２に流しているので、従来例にくらべ成績係数
が増加するという効果がある。

発明の効果 以上のように本発明は、被加熱空間において、作動媒体
と直接熱交換する構成なのでヒートポンプ装置の成績係
数が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のスターリング機関駆動浄÷
−命−−冷凍機の断面図、第２図は従来のスターリング
機関駆動塵÷−今≠ヂ冷凍機の断面図である。 ２１・・・・・・容器、２２・・・・・・加熱器、２３
・・・・・・冷却器、２４・・・・・・再生器、２６・
・・・・・ディスプレーサ、２６・・・・・・ピストン
、４３・・・・・・ディスプレーサ、２８・・・・・・
低温空間、２９・・・・・・高温空間、３０・・・・・
・再生ｉ、３３．３４・・・・・・弁、３６・・・・・
・ポンプ、３６・・・・・・勢交換器、３９．４０・・
・・・・弁、４１・・・・・・ポンプ、４２・・・・・
・熱交換器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　容器と、前記容器内に入れられた流体Ａと、前
   記容器の内壁に摺動自在に運動可能なように配設された
   ディスプレーサと、前記容器の内壁に摺動自在に運動可
   能なように配設されスターリング機関から仕事をされて
   運動するピストンと、前記容器の内壁と前記ディスプレ
   ーサとで囲まれた膨張空間と前記容器の内壁と前記ディ
   スプレーサとピストンとで囲まれた圧縮空間とを連通す
   るように設けられた流路Ｂと、流路Ｂ内に設けられた再
   生器と、流路Ｂの前記再生器と前記膨張空間との間の点
   Ｐ＿Ｃと前記膨張空間とを連通する流路Ｃおよび／もし
   くは流路Ｂの再生器と圧縮空間との間の点Ｐ＿Ｄと圧縮
   空間とを連通する流路Ｄと、流路Ｃおよび／もしくは流
   路Ｄに設けられ流体Ａと、流路Ｃおよび／もしくは流路
   Ｄの外部との間で熱交換する手段と、流路Ｃおよび／も
   しくは流路Ｄを開閉する手段を有するスターリング機関
   駆動冷 凍機。
2. （２）　容器内の流体とスターリング機関内の作動流体
   とがいききできる流路を設けた特許請求の範囲第１項記
   載のスターリング機関駆動 冷凍機。