JPS6287766A - 蓄熱型熱交換器 - Google Patents
蓄熱型熱交換器Info
- Publication number
- JPS6287766A JPS6287766A JP60228241A JP22824185A JPS6287766A JP S6287766 A JPS6287766 A JP S6287766A JP 60228241 A JP60228241 A JP 60228241A JP 22824185 A JP22824185 A JP 22824185A JP S6287766 A JPS6287766 A JP S6287766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat exchanger
- temperature
- accumulation type
- compression section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、蓄熱型熱交換器に関し、特に、スターリング
サイクル冷凍機に使用される蓄熱型熱交換器に関するも
のである。
サイクル冷凍機に使用される蓄熱型熱交換器に関するも
のである。
（従来の技術）
従来の蓄熱型熱交換器Ａは、第６図に示すように、ケー
シングＡｔと、該ケーシングＡ１内に配設され且つ酸ケ
ーシングＡ１の軸芯と略平行をなすパイプＡ２とを備え
ている。冷凍システムＲの圧縮部Ｂで圧縮ピストンＣに
よって圧縮せられたガスは、このパイプＡ２内を流れ、
ケーシングＡ１内に供給された冷媒により、パイプＡ２
を介して冷却されるようになっている。このようにして
熱交換されたガスは、蓄冷器りを通過する間、その中に
充填された蓄冷材Ｄ１に、更に熱を放出し、低温になっ
て、膨張部Ｅに流入する。膨張部Ｅにおいて、ガスは、
膨張ピストンＦに対して膨張仕事をなし、これが冷凍出
力として、取り出される。
シングＡｔと、該ケーシングＡ１内に配設され且つ酸ケ
ーシングＡ１の軸芯と略平行をなすパイプＡ２とを備え
ている。冷凍システムＲの圧縮部Ｂで圧縮ピストンＣに
よって圧縮せられたガスは、このパイプＡ２内を流れ、
ケーシングＡ１内に供給された冷媒により、パイプＡ２
を介して冷却されるようになっている。このようにして
熱交換されたガスは、蓄冷器りを通過する間、その中に
充填された蓄冷材Ｄ１に、更に熱を放出し、低温になっ
て、膨張部Ｅに流入する。膨張部Ｅにおいて、ガスは、
膨張ピストンＦに対して膨張仕事をなし、これが冷凍出
力として、取り出される。
かくして、このような冷凍システムＲは、超電導磁石、
ジョセフン素子、スキッド素子等を常に極低温の状態に
維持することが要求される冷却システムにおいて、利用
されることになる。
ジョセフン素子、スキッド素子等を常に極低温の状態に
維持することが要求される冷却システムにおいて、利用
されることになる。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、前記したシェル・アンド・チューブ型の熱交
換器は、伝熱面積が比較的小さく、ガスから冷媒への熱
伝達が大きくできず、圧縮部は、等温変化と断熱変化の
中間の、所謂ポリトロピック変化をし、圧縮部で温度変
化が発生していた。
換器は、伝熱面積が比較的小さく、ガスから冷媒への熱
伝達が大きくできず、圧縮部は、等温変化と断熱変化の
中間の、所謂ポリトロピック変化をし、圧縮部で温度変
化が発生していた。
この圧縮部における温度変動の為、冷凍システムの効率
が劣化するという不具合が惹起されていた。
が劣化するという不具合が惹起されていた。
それ故に、本発明は、かかる温度変動を能う限り少なく
することを、技術的課題とするものである。
することを、技術的課題とするものである。
（問題点を解決するための手段）
前記した技術的課題を解決する為に、本発明において講
じた技術的手段は、Ｍ熱型熱交換器の内部に、比熱の大
きい物質（例えば鉛）を配置したことである。
じた技術的手段は、Ｍ熱型熱交換器の内部に、比熱の大
きい物質（例えば鉛）を配置したことである。
（作用）
上記技術的手段は、次のように作用する。すなわち、圧
縮部から送られたガスは、その内部において比熱の大き
い物質に熱を奪われる。しかして、比熱が大きいという
ことは、熱容量が大きいということである。したがって
、冷媒への熱伝達を大きくすることができ、圧縮部での
、所謂ポリトロピック変化による温度変化をなくすこと
ができる。
縮部から送られたガスは、その内部において比熱の大き
い物質に熱を奪われる。しかして、比熱が大きいという
ことは、熱容量が大きいということである。したがって
、冷媒への熱伝達を大きくすることができ、圧縮部での
、所謂ポリトロピック変化による温度変化をなくすこと
ができる。
（実施例）
以下、本発明に基づ（実施例を、第１図および第２図に
基づいて説明すると、蓄熱型熱交換器１０のハウジング
１１は、軸方向の長さが、：条ｊニ比して相対的に小さ
い円板状となっており、その中には、板状部１２と、該
板状部１２の外周を包囲する環状通路１３が形成されて
おり、入口１４から入った冷媒は、ハウジング１１内で
熱交換されて、出口１５から出て行くようになっている
。
基づいて説明すると、蓄熱型熱交換器１０のハウジング
１１は、軸方向の長さが、：条ｊニ比して相対的に小さ
い円板状となっており、その中には、板状部１２と、該
板状部１２の外周を包囲する環状通路１３が形成されて
おり、入口１４から入った冷媒は、ハウジング１１内で
熱交換されて、出口１５から出て行くようになっている
。
板状部１２は、図示されない圧縮空間ないし圧縮行程容
積と、図示されない蓄冷器との間に介設されている。し
かして、板状部１２には、軸方向に互に平行をなす穴１
６が７本貫設されており、その内の１本は、板状部１２
の軸芯と同芯であり、他の６本は、板状部１２の軸芯を
中心とする円周上に、等ピッチで配設されている。各穴
１６の内部は、更に熱良導体で形成された金網（孔あき
板でもよい）１７にて、軸方向に多重の層１８が形成さ
れており、各層１８内には、低温下で比熱の大きい粒子
１９ （例えば、鉛粒子）が充愼されている。
積と、図示されない蓄冷器との間に介設されている。し
かして、板状部１２には、軸方向に互に平行をなす穴１
６が７本貫設されており、その内の１本は、板状部１２
の軸芯と同芯であり、他の６本は、板状部１２の軸芯を
中心とする円周上に、等ピッチで配設されている。各穴
１６の内部は、更に熱良導体で形成された金網（孔あき
板でもよい）１７にて、軸方向に多重の層１８が形成さ
れており、各層１８内には、低温下で比熱の大きい粒子
１９ （例えば、鉛粒子）が充愼されている。
かくして、粒子により、熱交換器１０全体の熱容量を大
きくすることができると共に、金網１７の良熱伝導性に
より、穴１６における温度勾配をなくすことができる。
きくすることができると共に、金網１７の良熱伝導性に
より、穴１６における温度勾配をなくすことができる。
尚、第３図および第４図に示すように、良熱導体たる金
！ｌ＠１７と、比熱の大きい粒子１９とを〜夫々別個の
穴１６．１６’ に入れてもよい。
！ｌ＠１７と、比熱の大きい粒子１９とを〜夫々別個の
穴１６．１６’ に入れてもよい。
前記した技術的課題を解決する為には、例えば特開昭６
０−１９９５０号公報に開示されたものがある。このも
のは、圧縮行程容積に隣接する板状部に１個又は複数個
の貫通穴を有し、この貫通穴の中に、金網が層状に詰め
られ、又は金属穴明板等を有し、この貫通穴の外側を水
又はフロン等の冷媒が流れる流路を有するように構成し
たことである。
０−１９９５０号公報に開示されたものがある。このも
のは、圧縮行程容積に隣接する板状部に１個又は複数個
の貫通穴を有し、この貫通穴の中に、金網が層状に詰め
られ、又は金属穴明板等を有し、この貫通穴の外側を水
又はフロン等の冷媒が流れる流路を有するように構成し
たことである。
このような構成をなせば、確かに、従来のチューブ型熱
交換器にくらべ伝熱面積が太き（でき、熱伝達率が大き
くできる。しかしながら、低温領域に放熱部熱交換器を
介し、該圧縮部で発生した圧縮熱を吸収する場合は熱交
換器が低温のため全体の熱交換器の熱容量が小さくなり
熱伝達率は大きくなっても、圧縮部のガス塩が変動し冷
凍システムの効率が劣化するという不具合がある。
交換器にくらべ伝熱面積が太き（でき、熱伝達率が大き
くできる。しかしながら、低温領域に放熱部熱交換器を
介し、該圧縮部で発生した圧縮熱を吸収する場合は熱交
換器が低温のため全体の熱交換器の熱容量が小さくなり
熱伝達率は大きくなっても、圧縮部のガス塩が変動し冷
凍システムの効率が劣化するという不具合がある。
しかして、前述したところから明らかなように、本発明
においては、かかる不具合は無い。
においては、かかる不具合は無い。
尚、本発明の効果を、別の観点からとらえると、次のと
おりである。
おりである。
第５図のように２つの冷凍機をつなげて常温から極低温
（例えば４．５Ｋ）を得る冷凍システムに於いて、低温
側の冷凍機の圧縮部で発生した熱を高温側の冷凍機の冷
凍部で吸熱する時の温度をＴＬ、低温度側圧縮部での温
度変動をδＴとし、高温側冷凍機の消費動力をＷ ｓ
、低温側冷凍機をＷＭとすると、全体の消費動力Ｗ ｔ
ｏ ｔ ａ ｌに対する冷凍能力ＱＥの割合すなわち
冷凍効率ηはＷｔ ｏ ｔ ａ Ｉ Ｗｓ ＋Ｗ
Ｍと表わされる。
（例えば４．５Ｋ）を得る冷凍システムに於いて、低温
側の冷凍機の圧縮部で発生した熱を高温側の冷凍機の冷
凍部で吸熱する時の温度をＴＬ、低温度側圧縮部での温
度変動をδＴとし、高温側冷凍機の消費動力をＷ ｓ
、低温側冷凍機をＷＭとすると、全体の消費動力Ｗ ｔ
ｏ ｔ ａ ｌに対する冷凍能力ＱＥの割合すなわち
冷凍効率ηはＷｔ ｏ ｔ ａ Ｉ Ｗｓ ＋Ｗ
Ｍと表わされる。
例えば従来の熱交換器で前述の低温側冷凍Ｍｕの圧縮部
の温度変動δＴがＩＫあるとし、さらに熱交換温度ＴＬ
＝３０Ｋ、高温側冷凍機の圧力最大値Ｐｌ”＝２５ａｔ
ｍ、同じく最小値ＰＬ＝１０ａｔｍ、低温側冷凍機の圧
力最大値Ｐ７＝１−２０ａｔｍ、同じく最小値Ｐン＝０
．５ａｔｍ、高温側冷凍機圧縮部温度Ｔ＝３００にとす
る時、ηは約５゜９６Ｘ１０ と計算される。
の温度変動δＴがＩＫあるとし、さらに熱交換温度ＴＬ
＝３０Ｋ、高温側冷凍機の圧力最大値Ｐｌ”＝２５ａｔ
ｍ、同じく最小値ＰＬ＝１０ａｔｍ、低温側冷凍機の圧
力最大値Ｐ７＝１−２０ａｔｍ、同じく最小値Ｐン＝０
．５ａｔｍ、高温側冷凍機圧縮部温度Ｔ＝３００にとす
る時、ηは約５゜９６Ｘ１０ と計算される。
ところがこの熱交換器に蓄熱型熱交換器を使って前述の
低温側の圧縮部での温度変動をδＴ＝０とした時、冷凍
効率ηは約１．２８ Ｘ １０−”と計算され約２．１
５倍の効率向上が期待できる。
低温側の圧縮部での温度変動をδＴ＝０とした時、冷凍
効率ηは約１．２８ Ｘ １０−”と計算され約２．１
５倍の効率向上が期待できる。
例えば鉛を使用して蓄熱型熱交換器を製作した時、従来
の銅の板状の熱交換器として使用した時との性能を比較
すると以下のようになる。
の銅の板状の熱交換器として使用した時との性能を比較
すると以下のようになる。
３０にでの銅の単位体積当りの熱容量は、０．２４ Ｊ
／ｃｃ−に、鉛では０．９Ｊ／ｃｃ−にとなり、約３
．８倍鉛が銅より大きい。
／ｃｃ−に、鉛では０．９Ｊ／ｃｃ−にとなり、約３
．８倍鉛が銅より大きい。
熱の移動量を４Ｗとし、熱交換器の貫通穴内で使われて
いる銅の量を１８ＣＣとすると、温度変動は、約 熱の移動量 ４Ｗ ＝ ＝０．９２６に 熱容量 ０．２４Ｘ１８ になるか、同量（１８ｃｃ）の鉛を併用すると＝０．１
９３Ｋ になり、温度変動を約１／４８にすることができ、それ
による冷凍効率は、約１．８倍になる。
いる銅の量を１８ＣＣとすると、温度変動は、約 熱の移動量 ４Ｗ ＝ ＝０．９２６に 熱容量 ０．２４Ｘ１８ になるか、同量（１８ｃｃ）の鉛を併用すると＝０．１
９３Ｋ になり、温度変動を約１／４８にすることができ、それ
による冷凍効率は、約１．８倍になる。
第１図は本発明に係る蓄熱型熱交換器の一実施例の平面
図、第２図は第１図ト」線に沿う断面図、第３図は他の
実施例の平面図、第４図は第３図ＩＶ−ＩＶ線に沿う断
面図、第５図は本発明の詳細な説明するための図、およ
び第６図は従来の蓄熱型熱交換器を備えた冷凍システム
の図である。 １１・・・ハウジング、１２・・・板状部、１６・・・
穴、１９・・・鉛
図、第２図は第１図ト」線に沿う断面図、第３図は他の
実施例の平面図、第４図は第３図ＩＶ−ＩＶ線に沿う断
面図、第５図は本発明の詳細な説明するための図、およ
び第６図は従来の蓄熱型熱交換器を備えた冷凍システム
の図である。 １１・・・ハウジング、１２・・・板状部、１６・・・
穴、１９・・・鉛
Claims (1)
- 冷凍システムの圧縮空間と蓄冷器との間に介設され、ハ
ウジングの中に比熱の大きい物質を配設し、該物質を通
るガスと冷媒とを熱交換する蓄熱型熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228241A JPS6287766A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 蓄熱型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228241A JPS6287766A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 蓄熱型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287766A true JPS6287766A (ja) | 1987-04-22 |
Family
ID=16873369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60228241A Pending JPS6287766A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 蓄熱型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6287766A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007319759A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | 泡吐出容器 |
| JP2012167867A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 蓄冷器式冷凍機 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6019950A (ja) * | 1983-07-13 | 1985-02-01 | Aisin Seiki Co Ltd | 往復熱機関 |
| JPS6053753A (ja) * | 1983-09-01 | 1985-03-27 | アイシン精機株式会社 | 予冷冷凍機 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60228241A patent/JPS6287766A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6019950A (ja) * | 1983-07-13 | 1985-02-01 | Aisin Seiki Co Ltd | 往復熱機関 |
| JPS6053753A (ja) * | 1983-09-01 | 1985-03-27 | アイシン精機株式会社 | 予冷冷凍機 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007319759A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | 泡吐出容器 |
| JP2012167867A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 蓄冷器式冷凍機 |
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