JPS629191A - 流体間の熱交換に基づく熱力学的プロセスを行なうプレ−ト型装置のためのシエル - 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】 本発明は流れている流体間の熱交換に基づく熱力学的方
法を行なうプレート型装ｒ！１（Ｐｌａｔｅ　　Ｔｙｐ
ｅ　　ａρρａｒａｔＬＩｓ）のためのシェルに関する
。

本明ｍ書において、“シェル”という用語は、間隔を置
いて配置された熱伝導性制限プレー）　（ｃｏｎｆｉｎ
ｉＢ　　ｐｌａｔｅｓ）とそれらの開の流体伝導通路か
ら成るユニットを意味する。それらは内蔵されているか
又は軸線方向圧力に上り一緒にその間しこ保持されたが
スケットを有するか又は有していないゆるい制限プレー
ト（ｌｏｏｓｅ　　ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ　　ｐｌａｔｅ
ｓ）から成る。

流れている流体間の熱交換に基づく熱力学的プロセスを
行なうためのシェルから成るプレート型装置は、当業界
では既に知られている。このような装置は、例えば米国
特許第４，４９７．６８９号に記載されており、その基
本的ユニットは、流体伝導通路を邪ｆ限プレート間に有
している間隔を置ぃて配置された制限プレートから成る
シェルである。それらの使用の意義は、適当な数の均一
なシェルを選ぶことによって、所定の値の所望の熱力学
的出力（ｔｈｅｒｍｏ−ｄｙｎａｍｉｃ　　ｏｕｔｐｕ
ｔｓ）が得られ得ることから成る。故に、例えば少数の
製造操作のみ必要とするシリーズの製造において自動ロ
ボットによりつくることができる同じユニットから多様
な装置を構成することができる。

蒸発又は冷凍の如き所望の熱力学的プロセスは、レニル
の通路を流れており且つシェルの熱伝導性表面を介して
相互に作用する流体により行なわれる。

流体の循環は、一般に、シェルの外側のポンプにより行
なわれる。流体の流れが、例えば冷凍機における如（、
密封して且つ多分恒久的に閉じられたシェルの内側で行
なわれなければならない場合には、流体は熱の作用によ
り循環せしめられる。

このような目的に対して、密閉されたシェルは、隣接し
たシェル内に位置づけられた熱源によりエネルギーを与
えられる（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）サーモサイフオン（ｔ
ｆ＋ｅｒｍｏ−５ｉｐｈｏｎｓ）を備えている・かくし
て、上記した種類の従来知られたプレート型装置未開発
のままであるそれらの圧力の相互作用なしにもっばら流
体間の熱交換によって操作される。故に、流体間の熱交
換に加えて、それらの圧力変化も利用できる。手段を提
供することは望ましいと思われる。理解される通り、こ
のような可能性は一方ではシェル式熱力学的装置を簡単
にし、他方、それらの利用分野を広げることを可能とす
る。

本発明は、熱交換の他に、シェル内の圧力相互作用も利
用することがで終るプレート型装置を提ｆ共することを
目的とする。

本発明の主な目的は、本質的に、隣接したシェルの通路
を流れている流体間の熱交換及び圧力交換の両方を利用
することを可能とする手段を提供することである。換言
すれば、シェルの制限プレートは、熱の他に、このよう
な熱交換に関与する流体間の圧力差も伝達するのに好適
であるようにしなければならない。

上記の問題に対する解決の重要なアイデアは、シェルの
制限プレートの１つ又は両方に１つ又はそれより多くの
ダイアフラムを設けることから成る。制限プレートに設
けられたダイアフラムが圧力感受性であれば、それらは
隣接したシェルの通路に行きわたっている圧力差に対し
て偏向する（ｄｅｆｆｅｃｔ）であろう。故に、熱移動
表面としてのそれらの機能の他に、ダイアフラムが圧力
も又伝搬するであろう。１つのシェルに行きわたってい
るより高い圧力は、それにより、隣接したシェル内を流
れているより低い圧力の流体に移すことができる。その
結果後者の積極的循環が得られ得る。

しかしながら、圧力差は、隣接したシェルの１つの通路
の流れ抵抗をかかる通路に設けられたグイア７ラム揉作
制御弁によって調節するためにも使用することができ、
これは本発明により示唆されたダイア要約すると、本発
明は、間隔を置いて配置された熱伝導性制限プレートと
それらの開の流体伝導通路をそれ自体公知の方法で具備
するシェルの改良に関する。本発明は、制限プレートの
少なくとも１つが流体伝導通路に隣接した少なくとも１
つダイアフラムを具備することを特徴とする。

ダイアフラムは、蒸発の如き熱力学的方法に必要な熱を
運ぶ又はこのような蒸発の過程において形成された蒸気
を凝縮させるために熱を奪う熱運搬流体（１＋ｅｒｔ−
ｃａｒｒｙｉｎｇ　　ｆｌｕｉｄ）により操作すること
がで訃る。その場合に、ダイアフラムは熱伝導性表面の
一部である。このような装置の利、αは、熱運搬流体の
熱作用がダイアフラムを介して伝達され、それにより装
置の効率が増加することから成る。

しかしながら、グイ７７ラムは、専用的にこのような目
的に対して使用される流体により偏向させることができ
る。その場合には、シェルは操作流体（ｏｐｅｒａｔｉ
ｎｇｆｌｕｉｄ）を導く通路を閉じる末端のダイアフラ
ムを具備する。それにより、末端のダイアフラムに作用
する圧力は、厳密に調節することができ、これは制御弁
を操作することにより流れ抵抗の正確な値を得るために
ダイアフラムを使用する場合の特定の意義である。

更に、電磁操作式ダイアフラムを使用することが可能で
あり、これはダイアフラム運動の振幅及び周波数を広い
範囲内で正確に変えることができそしてダイアフラムを
、言わば積極的に運動させることができるという利点を
有する。これハダイアフラムの熱的機能よりむしろ機械
的機能が所望される場合に特に重要である。

複数のダイアフラムの場合に、このような操作方法の混
合した使用は実行可能である。例えば、２つのダイアフ
ラムの場合に、それらの１つは操作流体により動かされ
、他の１つは熱運搬流体により又は電磁気的に操作され
るであろう。

本発明により示唆された如きシェルのダイアフラムは種
々の機能を遂行することができることがわかるであろう
。

例えば、冷凍サイクルの如き熱力学的プロセスに関与す
る流体の流れ抵抗を特定の値に調節できることを要求さ
れることがある。その場合には、制御弁はそれぞれの流
体を導く通路に設けられそしてダイアフラムは上記に暗
示された如く制御弁の操作手段として作用するであろう
。

他方、もし、積極的循環が目的であるならば、そのそれ
ぞれの流体を導くための通路がダイアフラムの上流及び
下流に背圧弁を具備しているダイア７ラムシエルを使用
することができる。それによりその流体ががスもしくは
蒸気であるか又は流体であるかに従って、それぞれダイ
アフラム圧縮機又はダイアフラムポンプが、形成される
。

明らかに、両方を同時に使用することができる。

ダイアフラムを使用することによって、スターリング型
冷凍サイクル（Ｓ　ｔｉｒｌｉｎｇ　−Ｔ　ｉｐｅ　　
ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　　ｃｙｃｌｅｓ）を行な
うのに好適なシェルも実行可能とされる。この場合には
、シェルは密封して（ｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ）そし
て場合により恒久的に閉じられ、その制限プレートの少
なくとも１つはダイアフラムの対を備えている。ダイア
フラムに隣接した通路は再生熱交換器（ｒｅｇｅｎｅｒ
ａｔｉｖｅ　　ｈｅａｔ−ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を具備
する。ピストン型装置の形態における慣用の解決とは対
照的に、ダイア７ラムシエルの使用は、時間単位当りの
ダイアフラムのストロークの数が始めから小さいので、
それらの相対的に大きい熱移動表面が最大限に発揮され
得るという利、σを有する。それにより小さい寸法のシ
リングを備えた高速の慣用のピストン型装置に関してｉ
験したすべての困難は都合良く回！される。

蒸発のためには、それらの制限プレートが各々ダイアフ
ラムを具備し、その上流及び下流に背圧弁が設けられそ
してダイアフラムは対になって相互に反対の操作をする
ように配列されているシェルを使用することができる。

かかる装置は、並列に接続された複数の並置されたシェ
ルの場合に、ｖｃ置の内側の流体のブレンディングは高
められ、それによりシェルの群における同様な温度及び
濃度が得られるという利点を有する。以下に、本発明を
添付図面を参照して更に詳細に説明する。図面は本発明
に従うシェルの種々の態様及びこのようなシェルを備え
た熱力学的装置の種々の態様を示す。

第１図及び第２図はその重要な特徴に限定すした本発明
を示す６ 見られる通り、本発明に従うシェルは開隔装置いて配置
された制限プレート５０を具備する。この場合には、シ
ェルの制限プレートはスペーサ５２によって相互に隔て
られている。スペーサ５２はスペーサ５２はそれ自体公
知の方式で、従って示されていないが、例えば接着、ハ
ンダ付は又は溶接によって制限プレート５０と接続され
ており又は〃スタット５４によってそれに接合されてい
る。しかしながら、スペーサ５２の代わりに前記参考文
献に詳細に述べた如く、制限プレー）５０のスペーシン
グのために制限プレー）５０の隆起（ｅｍｂｏｓｓｍｅ
ｎＬｓ）を使用してもよい。わがりゃすくするため、今
後は分離したスペーサーを有するシェルのみを説明する
。

制限プレート５０間のスペーサ５２は、それ自体知られ
た如き方法において、熱力学的プロセスをベースとする
所望の熱交換に関与する流体を導くための種々の通路を
形成する６それらは一般に参照番号５６により示される
。

制限プレートの両側を流体が通る場合に・それらの間で
熱移動が起こり、その目的に対して制限プレートは熱伝
導性材料からつくられ、従って熱移動表面として機能す
る。

本発明の主な特徴に従えば、制限プレート５０の少なく
とも１つ、更に特定的には第１図の中央の制限プレート
５０は隣接したシェルの通路５６の間のダイアフラム５
８をｉ＋備する。グイ７７ラム５８はその両側で通路５
６に隣接しているので、それは、二重の機能を有してい
る。一つには、それは熱移動表面の部分を構成し、故に
、相互作用する流体間の熱交換を可能とする。他方、そ
の可視性によって、このような流体間の圧力差がグイ７
７ラムの一側から他の側に伝搬されることを可能とする
。

即ち、第１図の左のシェルの通路５６に行きわたってい
る圧力が右のシェル内を流れている流体の圧力より低い
場合には、グイ７７ラム５８は第１図において連続線に
よって示された位置をとる。

圧力状態が逆転すると、ダイアフラム５８は同図の点線
で示された位置に移動する。

第１図及Ｖ第２図に示された如き本発明の態様は、それ
自体、交互に反対方向に、左側のシェルの通路５６内で
流れている流体を循環させるのに好適であり、その実際
の意義は後に説明する。

しかしながら、制御弁で補足されたダイアフラムは、通
路５６の１つにおける流れ抵抗を調節するのに、更に特
定的には絞る（ｔｈｒｏｔｔ　ｌｅ）のに使用すること
ができ、又は、背圧弁の助けによってかかる通路内で流
れている流体を圧縮するか又はボンピングするのに使用
することができる。

ダイアフラム捏作式制御弁の例示された態様は第３図及
び第４図に示される。

ｍ３図及び第４図における左側シェルのスペーサ５２は
通路５６における凹部６０から突き出している弁座６２
を形成する。弁座６２はダイアフラム５８の前表面に固
定された弁キャップ６４と協働する。ダイアフラム５８
の他の側では、即ち、図面の右側のシェルにおいては、
ダイアフラム５８により閉じられておりそしてそれに作
用すル圧力空気の如き操作流体（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　
　ｆｌｕｉｄ）を導くようになっている通路５６がある
。かくして、隣接したシェルの１つ又は他方から見られ
ているダイアフラム５８に従えば、それは操作流体導通
路を閉じる末端ダイアフラム（ｔｅｒｍｉｎａｌ　　ｄ
ｉａｐｈｒａｇｌｌｌ）を形成するか又は厳密な意味で
のダイアフラム５８　（ｐｒｏｐｅｒ　　ｄｉａｐｈｒ
ａｇｍ）、弁座６２及び弁キャップ６４から成る制御弁
５８，６２．６４の操作手段を構成する。

右側シェルの通路５６によって導かれる流体の圧力に依
存して、ダイアフラム５８は種々の軸線方向位置をとり
、それにより種々の程度に弁座６２を開閉する。換言す
れば、それは、矢印６６により示された方向に左側シェ
ルの通路５６において流れている流体の流れ抵抗を調節
するであろう。

第５図及び第６図は背圧弁の例示態様を示す。

スペーサ５２は先の場合における如く通路５６における
弁座６２を形成する。弁座６２はダイアフラムプレート
６８と協働し、ダイア７ラムプレ−トロ８は弁ディスク
として機能しそしてねじ７ｏによってＸペーサ５２に固
定されている。ダイアフラムプレート６８の下のスペー
サ５２における凹部６０はダイアフラムプレート６８が
開くと弁座６２の全周に沿って流体の均一な広が’）　
（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ　　ｏｕｔ）を可能とする。

流れ出しを妨害しないことを確実にするために、ダイア
７ラムプレート６８は長方形オリフィス７１を備えてい
る。

矢印６６の方向に通路５６において流れている流体の圧
力がダイアフラムプレート６８のばね力を圧倒すると、
ダイア７ラムプレート６８は図面に示された位置に上昇
し、そして弁座６２を介して通路５６を開く。他方、通
路５６において流れている流体の圧力がダイア７ラムプ
レート６８のばね力より低く下がると、ダイア７ラムプ
レート６８は弁座６２の上に着座し、それにより通路５
６における流れを阻止し、同時にそれにおける流体のバ
ック７０−を防止する。かくして、弁座６２及びダイア
７ラム６８は背圧弁６２．６８を構成する。

明らかに、ぼね作用するダイアフラムプレートの代わり
に・玉形弁の如き他の手段も使用することができる。し
かしながら、第５図及び６図に示された弁は、その平坦
な形状によって、それ自体本質的に平坦な構成部品から
成る本発明に従うシェルにおいて使用されるのに特に好
適である。

本発明に従うシェルが、シェルの通路において流れてい
る流体間の熱交換に基づく熱力学的プロセスを遂行する
ために種々の装置を形成するようにいかに構成すること
ができるかを以下に示す。

第７−１２図は慣用の冷凍サイクルを行なうための例示
されたシェル装置を示す。

装置の作用原理は第７図に表わされている。

アンモニア（ＮＨｌ）の如きサイクルの作用流体（ＩＩ
ｌｏｒｋｉｎｇ　　ｆｌｕｉｄ）を、その主要な部分が
直列に接続された蒸発熱交換器（ｅｖａｐｏｒａｔｉｎ
ｇ　　ｈｅａｔ　　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）７２、圧縮機
７４、コンデンサ７６及Ｖ膨張弁７８である閉じた系内
で循環させる。膨張弁７８は、膨張弁７８とその下流の
直列の接続、αとを結」ζ点線ニより示された如く、蒸
発熱交換器°７２内に行きわたっている圧力により制御
される。

操作においては、蒸発熱交換器７２はプラインの如き熱
運搬流体により横切られ、それにより循環している作用
流体は低温で蒸発せしめられる。

得られる蒸気な冷却流体が横切っている相対的により高
い圧力のコンデンサ７６に圧Ｍ磯７４によって運ばれる
。冷却流体は蒸気を凝縮せしめ、そして流体状態に到ら
しめる。膨張弁７８を通って流れる流体の圧力は蒸発熱
交換器７２において行きわたっている圧力の値に絞るこ
とによって再び減少せしめる。それと共にサイクルは新
たに開始する。冷却出力は蒸発熱交換器を横切る熱運搬
流体（ｈｅａｔ−ｃａｒｒｙｉｎｇｆｌｕｉｄ）例えば
上記したプラインによって運び去られる。

このような冷凍サイクルを行なうシェル式装置の接続図
は例として第８図に示される。

第７図に示された概念的接続は、フレーム８４と８６と
の開に対になって位置づけられそして中心ユニット９０
にボルト８８によって一体化されている本発明に従うシ
ェルにおいて実現される。

不明瞭になることと重要でない詳細を回避するためにこ
れらのうちの２つのみが示されている。

シェルの対の構成員は第９図に最善に示されている通り
それぞれ参照番号９２．９４により示される。

蒸発熱交換器７２（第７図）を横切る上記した熱運搬流
体（プライン）はポンプ９８によって導管９６において
循環せしめられる。導Ｗ９６はチャンバ１００を通して
導かれ、チャンバ１００において冷却出力は熱交換器１
０２により抜き取られ、それにより熱運搬流体は暖めら
れる。

他の導Ｉｒｌ１０４においては、コンデンサ７６（第７
図）のための上記した冷却流体がポンプ１０６によって
循環せしめられる。その熱は枦斗（ｆｕｎｎｅｌ）１０
８に位置づけられた熱交換器１１０において抜き取られ
、枦斗１０８は枦斗１０８内に同様に配置された７アン
１１２によって運ばれる空気により横切られる。かくし
て枦斗１０８、熱交換器１１０及び７アン１１２は空気
冷却器１０８、１１０．１１２を構成する。

導￥１１０４は制御弁１１４を具備し、それにより冷却
流体の圧力は周期的に変えられる。理解される通り、こ
れはシェル内の圧縮機７４を操作するのに必要である。

対照的に、ポンプ１０６の吐出は均一な速度である。そ
の結果導管１０４における冷却流体の脈動流を生じる。

かかる脈動は導管】０４におけるバランスタンク１１６
によって減衰せしめられる。

作用流体により横切られる直列接続の膨張弁７８及び冷
却流体により横切られる導管１０４における制御弁１１
４はチャンバ１００において行きわたっている温度であ
る所望の冷却出力に依存して調節されなければならない
。かがる調節はチャンバ１００に接続された温度感知性
人口１２０と、それぞれ中心ユニット９０及び制御弁１
１４に接続された２つの制御出力１２２及び１２４を有
する流体圧式制御ユニット（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　　ｃ
ｏｎｔｒｏｌ　　ｕｎｉｔ）１１８により行なわれる。

中心ユニット９０を構成するシェルの詳細は第９−１２
図に示されている。

ｔｊＳ９図はシェル９２及び９４の対を示す。これらの
うちシェル９４はＬの形状に形成されている。

シェル９２はＬ形状シェル９４の脚により取り囲まれて
おり、そして密封されて且つ、この場合にはその制限プ
レー）５０ａ及び５０ｂが例えば溶接によってウェブプ
レート１２６によって相互に空気漏れのないように接続
されるということにより恒久的に閉じられている。

密封して閉じられたシェル９２の内側の詳細は第１０図
に示されている。そのスペーサ５２は、グイ７７ラム構
造物の対を介して相互に接続されている下部通路５６ａ
及び上部通路５６ｂを規定することがわかるであろう。

ｌｌ５１０図の右に示されたこれらのダイアフラム構造
物の１つはｍ１図及び第２図に実質的に示された如く構
成される。そのダイアフラム５８ａの上流及び下流に第
５図及び第６図に示された背圧弁６２．６８と同様であ
るそれぞれ背圧弁６２ａ１６８ａ及び６２ｂ、６８ｂが
設けられている。

第１０図の左に示されたダイアフラム構造の他の１つは
１３図及ゾ４図に関連して説明されたものと本質的に同
じである。第１０図においては弁座６２のみが見える。

ｆＪ！ｔシで閉じられる前に、シェル９２は上記したア
ンモニアの如き冷凍サイクルの作用媒体又は作用流体か
ら成る充填物を備える。

その立面図及び断面図が第９図及び１０図に示されてい
るＬ形状のシェル９４の短い脚は、ｆｌＳ８図に示され
た中心ユニット９０全体にわたって延びているチャンネ
ル１２８，１３０，１３２，１３４及び１３６の部分で
あるキャビティを具備する。

該キャビティはそれぞれのチャンネルの参照番号を有す
る。

Ｌ形状のシェル９４のより長い脚の内側構造の詳細は第
１１図かられかる。スペーサ５２は、下部通路５６ｃ及
び上部通路５６ｄを規定し、該下部通路５６ｃ及び上部
通路５６ｄはそれぞれチャンネル１２８．１３０及び１
３４．１３６に接続され且つ相互に分離していることは
明らかであろう。

それらはシェル９２と９４の開の制限プレート５０ｂを
合して、それぞれシェル９２の通路５６ａ及び５６ｂ＋
：隣接しそして通路５６ａ及び５６ｂと位置が合ってい
る（ｒｅｇｉｓｔｅｒｉｎｇ）、更なる通路５６ｅがチ
ャンネル１３２と接続されており、そして制限プレー）
５０ｂに設けられた末端ダイアフラム５８ｂの上に通じ
ている。

シェル９２及び９４の通路の相互の配列は第１２図の断
面図に部分的に示される。

図面から明らかな如く、熱伝導性制限プレート５０ｂの
一部としてのダイアフラム５８ａは通路５６ｄに隣接し
ており、従って熱移動表面としても機能することができ
る。他方、ダイアフラム５８ｂは制限プレー）５０ｂの
同様に一部であるが圧力伝達機能のみを有する。何故な
らばそれは第３図及び４図に関連して説明された如き圧
力流体を導くようになっている通路５６ｅの端にある（
Ｌｅｒｍｉｎａｔｅ）からである。

更に、第９．１０．１１図の比較は、シェル９２がそれ
自体閉じた系を表わし、一方シエル９４の通路５６゜及
び５６ｃｌはチャンネル１２８．１３０及び１３４．１
３６開で平列に接続され、かくしてそれぞれ１導管９６
及び１０４に集合的に接続されている。本質的に、同じ
ことがすべてチャ。

ネル１３２から枝分れしている通路５６ｅにあてはまる
。

操作において、導Ｗ９６（第８図）は熱交換器１（）２
によってチャンバ１００においてその熱を受は取る熱運
搬流体を運よ。

暖められた熱運搬流体は、ポンプ９８によってチャンネ
ル１２８及びシェル９４の並列に接続された通路５Ｇｃ
を横切らされ（第１１図、濃い矢印）、その後、それは
チャンネル１３０及び導Ｗ９６を介して熱交換器１０２
に戻される。

ところで、熱運搬流体は、その熱が制限プレート５０ａ
及び５０ｂを介してシェル９２内の閉じた系において循
環している作用媒体又は作用流体に伝達されるので冷却
される。

冷却された熱運搬流体は熱交換器１０２において新たに
暖められ、これはチャンバ１００が冷却されること、熱
取り出しく冷却出力）であることを意味する。

シェル９２の通路５６ｇにおいて流れて（する作用流体
はシェル９４の通路５６ｃにおり１て流れている熱運搬
流体の熱によって蒸発せしめられる（第１０図、点線矢
印）。かくして、通路５６ａ及び５６Ｃ並びに制限プレ
ー）５０ａ及び５０ｂ力Ｃ第７図に示された蒸発熱交換
器７２を表わす。

蒸発から生じる蒸気は、要素５８ａ１６２ａ、６８ａ、
６２ｂ及び６８ｂから成るダイアフラム圧縮機７４によ
って、相対的により高い圧力でシェル９２の通路５６ｂ
に運ばれ、そこでそれらはシェル９４の通路５６ｄにお
いて流れている冷却流体（第１０図、連１＆線矢印）の
冷却効果により凝縮せしめられる。かくして、通路５６
ｂ及１制限プレー）５０ａ及１１５０ｂは第７図に示さ
れたコンデンサ７６を表わす。

ダイアフラム圧縮機７４はシェル９４の通路５６ｄにお
いて流れている冷却流体（第１１図、連続した細いＭ）
の圧力変化によって操作される。これはグイア７ラム５
８ａが熱移動表面の一部であるという意味である。何故
ならば、熱交換の他に、圧力交換も、かかる目的に使用
される別の操作流体を必要とすることなしに行なわれる
からである。

シェル９２の通路５６ｂ（第１０図、連続矢印）におい
て凝縮した蒸気の凝縮物は要素５８ｂ、６２．６４から
成る制御弁７８を横切りそして絞ることによって通路５
６ａに行きわたっている相対的に低い圧力をとりそして
それがシェル９４の通路５６ｃにおいて流れている熱運
搬流体から熱を取り出す（冷却出力）間に新たに蒸発さ
れる。

冷却流体はバランスタンク１１６からチャンネル１３４
（第８図）にポンプ１０６によって送られ、ここからシ
ェル９４の通路５８ｄ（第１１図）に送られそこでそれ
はシェル９２の通路５６ａにおいて流れている（第１０
図）作用流体に対して制限プレート５０ａ及び５０１Ｊ
を横切ってその凝縮効果を及ぼす。

暖められた冷却流体は制御弁１１４を横断しそして空気
冷却器１０８．１１０．１１２を通って流れ、そこでそ
の熱は環境（ａｍｂｉａｎｃｙ）に運び去られる。その
後、冷却された冷却流体はノイランスタンク１１６（第
８図）に再び入れられる。

流体圧式制御ユニツ）１１８（第８図）は一連のＷｉ能
を有している。

１つには、それはその感知器入口（ｆｅｅｌｅｒ　　１
ｎｌｅｔ）１２０を介してチャンバ１００における温度
、即ち冷却出力の値を感知する。

他方、それはその制御出口１２２及びシェル９４の通路
５６ｅを介して冷却出力の感知された値に依存して膨張
弁７８を調節する。

更に、感知された冷却出力に同様に依存して、それはそ
の制御出口１２４を介して冷却流体の導管１０４におけ
る制御弁１１４を調節する。

かくして、冷却出力に依存して、制御ユニット１１８は
シェル９２内の閉じた系において流れている作用流体及
び並列接続においてシェル９４を通って流れている冷却
流体の流れ抵抗に影響を与える。

所望されるよりも高い冷却出力においては、流体圧式制
御ユニット１１８は膨張弁７８及び制御弁１１４により
絞り（ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ）を開始する・かくして、
それは閉じた系におけるシェル９２の各々において循環
している作用流体及Ｖ並列接続においてシェル９４を通
って流れている冷却流体の流れ抵抗を妨害する。

他方、冷却出力が所望の値より低く下がるならば、流体
圧式制御ユニット１１８は作用流体及び冷却流体のより
激しい流れの効果を伴なって弁７８及び１１４を開かし
める。その結果冷却出力が増加するであろう。

流体圧式制御ユニット１１８のデザインは、流体圧式制
御の分野において慣用の仕事を表わしそして更に説明す
ることを要しない。それは本発明の部分として特許請求
の範囲に請求されないのでなお更そうである。

前記した冷凍サイクルの過程の線図的特徴は第１３図及
び１４図に示され、これは慣用の冷凍サイクルを行なう
ためシェル式装置において本発明に従うシェルの使用に
より得られ得る利点を指摘することも可能とする。

第１３図はチャンバ１００に行きわたっている温度Ｔの
変化をエントロピーＳの関数として示す・第１４図は、
当業界で使用されている術語に従って圧力の対数（１ｇ
ｐ）とエンタルピー（ｉ）の関係として冷凍サイクルの
過程を示す。

画線図において、細い線は冷凍サイクルとは独立のパラ
メータの関係を表わす。

圧縮機７４（第７図）における圧縮が損失がないと仮定
すると、冷凍パラメータは線図において太い連続した線
により表わされた過程をたどる。しかしながら、中心ユ
ニツ）９０（１８図）が本発明に従うシェル９２及び９
４から成るならば、圧縮は同時的熱抜き取りを伴なって
行なわれる。何故ならば、圧縮の責任を負うダイアフラ
ム５８ａ（ｔｒＳ１１図及び１２図）は熱移動表面ら構
成するからである。故に、実際には、圧縮は第１３図及
び１４図における点線により示された経過をたどる。

それは、必要とされる圧縮仕事の減少により、冷凍サイ
クルの仕事の要求の面積特性も又減少することを意味す
る。

その冷却作用の他にその圧力も利用することができる高
圧の流水が冷却の目的で使用されるならば第８図に示さ
れた装置は相当簡単になるであろう、その場合には、ポ
ンプ１０６、空気冷却器１０８．１１０．１１２及びバ
ランスタンク１１６は明らかに省くことができる。何故
ならば冷却の仕事は該流水によって引き受けられるから
である。

流体圧式制御ユニット１１８により調節された制御弁１
１４により依然として逐行される場合にはその圧力のみ
を調節すれば良い。暖められた冷却水はドレンに排出さ
れる。

ダイアフラム圧縮［７４は、冷却流体による代わりに、
熱運搬流体又はこのような目的に特に使用される圧力液
体により操作することができる。

前者の場合には、ダイアフラム圧縮器７４はシェル９２
の通路５６ａにあり、そして制御弁１１４は導９９６に
よって構成されるであろう。

他方、もし、別の圧力流体が使用される場合には、ダイ
アフラム５８ｎはダイアフラム５８ｂと同様な末端ダイ
アフラムの方式において作用しそして通路５６ｅと同様
な更なる通路を閉じる。

従って、制御ユニット１１８の制御出口１２４は導管９
６における制御弁１１４に又は制御出口１２２の方式に
おいて上記した更なる通路に接続される。

バランスタンク１１６の寸法は、もし、相互に反対の操
作のために並列に接続された中心ユニット９０の対が使
用される場合に最小とすることができる。何故ならば、
その場合には、導管１０４に対応する導管の対において
流れている流体の脈動は部分的１こ抑圧されるからであ
る。

中程度の要求の場合には、固定的な絞Ｑ（ｆｉｘｅｃｌ
ｔｈｒｏｔｔｌｅｓ）を膨張弁７８に対して置き換える
ことができ、それにより、１つｌ二は低い資本コストを
必要とし、他方、破断の可能性が制限される。

広義に開示されたダイアフラム圧縮機７４（第１０図）
は例えば収着型（ｓｏｒｐｔｉｏｎ　　ｔｙｐｅ）冷凍
サイクルを遂行するためのダイアフラムポンプとして使
用されてもよい。その場合には、それは、閉じた系にお
いて同様に、ギの液体状態において作用流体を循環する
ために使用されるであろう。

本発明に従うシェルの更に有利な使用を説明するために
、第１５図乃至２２図はスターリング型冷凍サイクルを
行なうのに好適な装置を示す。

スターリング型冷凍サイクルは、操作温度範囲において
理想的ガスとして挙動する水素又はヘリウムの如きガス
によって行なわれる。

ｆ￥１ｔｌｓ図はスターリング型冷凍サイクルのＰ■（
圧力−比容）線図を示す。理解される通り、サイクルは
等温圧縮及び膨張Ｂ−Ｃ及びＤ−Ａから成り、各々はそ
れぞれ等容圧力増加及び減少Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄの対の開
にある。

第１６図において、作用流体の温度Ｔはそのエントロピ
ーＳに対してプロットされでおり、状態Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ
，Ｃ−Ｄ及びＤ−Ａのそれぞれの変化を示す。

スターリング型冷凍サイクルを実現する技術的原理は第
１７図ｉ′示された接続線図かられかる。

シリング１３：°及び１４０の対は、各々、シャ７）１
４６及び１４８によって積極的に駆動されるピストン１
４２及び１４４を具備する。シリング１３８及び１４０
のチャンバは相互に再生熱交換器（ｒｅｇｅｎｅｒａｔ
ｉｖｅ　　ｈｅａｔ　　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）１５０に
よって相互に接続される。

圧力の増加又は減少により、作用流体が１つのシリンダ
チャンバから他のチャンバに流れると、それは再生熱交
換器を横切る。それにより、それは再生熱交換器を暖め
ることにより冷却されるが又は再生熱交換器が冷却され
ることによって暖められる。これは、その状態の等容的
変化の期間中、作用流体はそれぞれ、線図の曲線区域Ａ
−Ｂ及びＣ−Ｄに従って暖められ及び冷却されることを
確実にする。

更に、シリング１３８及び１４０は、それぞれ、曲線区
域Ｂ−Ｃ及びＤ−Ａの等温的性質の責任を負っている熱
交換器１５２及び１５４により示される熱移動表面を構
成する。

第１５図及び１６図に示された線図を参照することによ
って、スターリング型冷凍サイクルは下記の如く説明す
ることができる： ピストン１４２及び１４４の相互の位置により、作用流
体はシリング１３８のチャンバを占めそしてその圧力が
最小値ｐ（点Ａ）であると仮定すると、ピストン運動は
作用流体が一定の容積でシリング１４０に流れることを
引き起こす。しかしながら、再生熱交換器１５０を横切
ることによって、作用流体はそれから熱を収り上げ、そ
れによりその圧力は増加する（曲線区域Ａ−Ｂ）。

このような等零状態変化の終点（点Ｂ）まで、今シリン
ダ１４０にある作用流体は、作用流体の温度が圧縮期間
中変化せず、それにより作用流体の等温的性質を確実に
するように（曲線区域ｌ３−Ｃ）、熱交換器１５４によ
る熱抜き取りの速度に対応する速度で圧縮される。

圧縮の終り（点Ｃ）において、ピストン１４２及Ｖ１４
４の相互の運動は作用流体がシリング１３８に戻ること
を引き起こす。再生熱交換器１５０を横切りながら、作
用流体は、その圧力及び温度がそれぞれ、第１５図及び
１６図に示された如く減少するように（曲線区域Ｃ−Ｄ
）変化しない容積においでその熱を送り渡す（等容冷却
）。

かかる等容冷却は終了すると（点Ｄ）、シリング１３８
における作用流体は等温膨張せしめられる（曲線区域Ｄ
−Ａ）。これは１つにはピストン１４２の更なる運動に
より、他方、熱交換器１５２により作用流体に伝達され
る熱による。

これにより、スターリング型冷凍サイクルは閉じそして
それぞれ前記した方式で繰り返される。

冷却出力は熱交換器１５２により送り出される。

本発明に従うシェルから成る例示されたスターリング型
冷凍器の接続線図は第１８図に示されている。

参照番号により示唆される通り、スターリング型冷凍磯
は、部分的には、慣丹の冷凍サイクルを行なうための第
８図シニ示された装置と同じ構成部品から成る。異なる
のは２つの熱交換器１６０ａ及び１６０ｂであり、これ
は同一デザインであり、そして熱を取り出し及び導入す
るように配列されている。この意義については後に訊明
するであろう。

中心ユニット９０は＠１９−２２図に示さ、れな対で使
用されたシェル１６２及び１６４から成る。

かかる対の断面図及び縦方向断面図はそれぞれ、第１９
図及び２０図に示されている。

作用流体を含有するｆｆｉ封的に閉じられたシェル１６
２はシェル１６４の凹部１６６に位置づけられ、シェル
１６４は熱運搬流体及び冷却流体を導く。実際にはシェ
ル１６４はシェル１６２のウェブプレート１２６に沿っ
てシェル１６２を取り囲む。

シェル１６２の制限プレー）Ｓｏｂは、縁で重ねられた
ダイアフラム５８ｃ及び５８ｃｌの対を具備し、ダイア
フラム５８ｃ及び５８ｃｌはそれぞれシェル１６２にお
ける通路５６Ｆ及び５６ｇを規定する。

両通路５６ｆ及び５６８間に、第１７図と関連した説明
した再生熱交換器１５０が設けられている。

ダイアフラムを取り巻きそして再生熱交換器１５０に向
き合っているシェル１６２のスペーサ５２の曲がった区
域は、オリフィス１６８を兵・噛し、オリフィス１６８
を介して通路５６ｆ及び５６ｇは後者へと開く。

第２１図に示された如く、シェル１６４のスペーサ５２
はダイアフラム５８ｃ及び５８ｄの一側でチャンネル１
７０及Ｖ１７２の対をＪＡ：罰し、一方その他側にはそ
れぞれブラインドチャンネル１７４及び１７６の対が設
けられている。通しチャンネル１７０　（ｔｈｒｏｕｇ
ｈ　　ｃｈａｎｎｅｌ）は通路５６１１を介してブライ
ンドチャンネル１７４と接続されており、一方通しチャ
ンネル１７２は通路５６ｉを介してブラインドチャンネ
ル１７６と接続されている。

中心ユニット９０における隣接シェル１６４は１８０度
相互に変位した角度位置を占める。結果として、シェル
は熱運搬流体及び冷却流体の両者の流れに関して直列に
接続される。かかる手段の意義は、熱運搬流体及び冷却
流体の温度範囲に依存して、種々の冷凍サイクルが行な
われ、それによって装置の全効率が好ましく増加させ得
るということにある。

第２２図に基づいて、第２１図において、ブラインドチ
ャンネル１７４及び１７６の底部はスペーサ５２の表面
積として現われる。

操作において、熱運搬流体はシェル１６４のチャンネル
１７０及び１７４の直列接続によってポンプ１０６ａに
よって循環される。その熱及び圧力はシェル１６２のダ
イアフラム５８ｃを通って亘つ該ダイアフラム５８ｃに
よって通路５６ｆにおける作用流体に伝達される。

同時に、チャンネル１７２及び１７６はポンプ１０６ｂ
の作用下に冷却流体により横切られる。

かくして、ダイアフラム５８ｄによって、導管１０４ｂ
に行きわたっている温度及び圧力はシェル１６２の通路
５６ｇ＋、：、伝達されるであろう。

熱運搬流体及び冷却流体のための導管１０４（１及び１
０４ｂに行きわたっている圧力は第１７図に関して説明
されたピストン運動に従って、それぞれ制御弁１１４ａ
及び１１４ｂによって制御される。かくして、ダイアフ
ラム５８ｃ及び５８ｃｌはピストン１４２及び１４４と
同じ方法において偏向される（ｄｅｆ　１ｅｃｔｅｄ）
。しがしながら、ダイアフラム偏向の期間及び間隔は制
御ユニット１１８により規定される。

第１９図に示されたダイアフラム５８ｃ及び５８ｄの位
置において、通路５６ｆにおける作用流体の圧力は最小
値である（、αＡ）。

グイ７７ラムは作用流体を容積変化することなく通路５
６ｆから通路５６ｇに流れ（ｆｌｏＩＩＩｏｖｅｒ）さ
せるように今は偏向させられている。その開、作用流体
は再生熱交換器１５０において熱を取り上げ、それによ
りその圧力は一定の容積において増加する（状態の等容
変化、曲線区域Ａ−Ｂ）。

等容圧力増加の終りに、作用流体は一定の温度でダイア
フラム５８ｄによって圧縮される。何故ならばその圧縮
熱は制限ブレー゛）　５０ａ及びダイアフラム５８ｃｌ
を介して冷却することによりそれから抜き取られる（等
温圧縮、曲線区域Ｂ−Ｃ）。

等温圧縮が終了するとく、αＣ）、ダイアフラム５８ｃ
及び５８ｄの偏向は作用流体が一定の容積で通路５８ｆ
に流れ返ることを引き起こす。再生熱交換器１５０を横
切ることによって、それは冷却され、そしてその圧力は
減少する（状態の等容変化、曲線区域Ｃ−Ｄ＞。

かかる等容圧力降下がその終り（、αＤ）に達すると、
ダイアフラム５８ｃは更に偏向させられ、その開、作用
流体は制限プレート５０ａ及びダイアフラム５８ｃを通
して受取った熱により、一定の温度で膨張せしめられる
（等温膨張、曲線区域Ｄ−Ａ）。

ここで上記したサイクルは再び開始される。

冷却出力は第１７図に示された熱交換器１５２に相当す
る熱交換器１６０ａにより送り出される。

理解される通り、本発明に従うシェルから成るスターリ
ング型冷凍機の基本の利点は、慣用の高速ピストン機構
と対照的に、所定のプログラムに従って且つ場合により
低速で動かされ且つ同時にその熱移動表面は相対的に大
きいダイアフラムによって伝達されそして取り出される
ということから成る。か（して、熱移動の遅いことは、
小さい寸法のシリンダ表面を通して比較的高い速度で熱
移動を行わなければならないピストン式機械と対照的に
、熱移動表面の大きいことによって補償される。結果と
して、圧縮と膨張は等温特性に近づき、それにより理論
的に得られ得る効率の最大値に近づくであろう、、実際
には、スターリング型冷凍サイクルの実際の実現は、従
来のしかし理論的可能性を実施するのに好適な手段を提
供する本発明によって始めて可能である。

制御ユニット１１８を切り換えろこと（ｓｗｉｔｃｈｉ
ｎｇ　　ｏｖｅｒ）によって熱の流れ方向を逆にするこ
とができ、それにより冷凍は熱ポンピング（ｂｅａｔｐ
ｕｍｐｉｎｇ）に変えることができるということにある
。

これは熱交換器１６０ａ及び１６０ｂのデザインの同一
性が指摘されている、図面に示され且つ前記したｉ置の
対称性レイアウトにより可能となる。

冷凍機から熱ポンピング手段への転向は熱が系から取り
出されるということはむしろ系１こ導入されることを意
味する。操作の変更は第１８図の熱交換器１６０ａ及び
１６０ｂにおいて反対方向の矢印により示される。可逆
性制御ユニット１１８の対応するデザインはルーチンな
作業から成る流体圧式制御システムの設計の分野内【こ
ある。故【二構遺的詳細の説明はここでは省く。

切り換えが可能であることは、夏期【二おし１て冷却す
ることの他に、熱ポンピングにより冬期番こ加熱するこ
とも必要とされる空気調節の分野（こおし１てその意義
を有する。

曲記したスターリング型冷凍プロセスは、その制限プレ
ー）５０ａ及び５０ｂの両方共ダイアフラムを具備する
シエλし１６２によっても達成することができる６それ
ｔこよって、ダイアフラムの偏向は減少させることがで
き、それらの寿命期間を対応して増加することがでトる
。

バランスタンク１１６ａ及Ｖｌ　１６ｂは、例えば制御
ユニット１１８によってお互いに従って制御される複数
の制御ユニット９０が並列接続におり１て使用されるな
らば、ここでも省くことができる。

そうすると多様な導管１０４ａ及Ｖ１０４ｂにおける流
れの脈動は互いに消されるであろう。

第２３図乃至第２８図は本発明に従うシェルの使用によ
り実現された例示された蒸発器を示す。

蒸発プロセスの本質は第２３図に示された接続線図から
れかる。

蒸発されるべき供給流体（例えば濃縮されるべき溶液）
は導管１８０を通って到達する。導管１８０に接続され
た導管１８２に設けられたポンプ１８４は供給流体を部
分的に蒸発させる熱交換器１８６を通して供給流体を駆
動する。蒸発熱は導管１８８を通して導入された加熱ス
チームによって供給される。熱交換器１８６にお〜・て
その熱を与えることによって加熱スチームは凝縮する。

その凝縮物は導Ｗ１９０を辿って抜き出される。

熱交換器１８６において生成する蒸気は供給流体の蒸発
していない部分と一緒になって導′ｌ？１８２を通って
分離器又はデミスタ・１９２に流れる。

ここから、ミストを除いた蒸気は導管１９４を通して排
出される。分離した小滴は濃縮物と一緒に、一部熱交換
器１８６に再導入されそして一部は導管１９６を通して
抜き取られる。

かかる蒸発器はシェルｊ＋η造において既に知られてい
る。例として、ＡＰＶプレート型フィルム蒸発器を挙げ
ることができる。しかしながら、この場合に各蒸発段階
はシェルの外側にポンプ及び分離器を備えている。

本発明はかかる外側のポンプ１８４及び分離器１９２を
厳密な意味でのシェル（ｓｂｅｌｌｓ　　ｐｒｏｐｅｒ
）中に組み込むことを可能とし、それによりプレート型
蒸発器はそれらの構造と比較してよりコンパクトにすら
なりそしてそれらの操作に関してより簡単にすらなる６ かかる蒸発器のシェルの組立体は第２４図及び２５図に
示される。

蒸発器のシェルは前記した装置の場合の如く、ボルト８
８によってフレーム８４と８６の開に相互に固定される
。蒸発プロセスの種々の流体は導管１８０．１８８．１
９０．１９４及び１９６に相当し従って同じ参照番号に
より示される管を通してシェルに入りそしてシェルから
抜き出される。

この場合に、２種類のスペーサ及び制限プレートから成
る２種類のシェルが対で使用される。

第２６図は対で使用されたシェルの１つのスペーサ５２
ａ及び制限プレー）５０ｃを示す。フレーム８６及びボ
ルト８８はわかりやすくするため図面から省かれている
。

スペーサ５２ｇは第２３図に基づいてわかる辿り蒸発プ
ロセスの種々の流体を導くためのキャビティ１８０．１
８８．１９０．１９４及び１９６を具備する。これらの
キャビティは第７図乃至第１４図に示された装置に関連
して記載された装置に類似しておりそしてシェルの組立
体において同様なチャンネルを形成する。故に、それら
は、それらを構成しているキャビティと同じ参照番号に
より表わされる６加熱スチームを導入するためのキャビ
ティ１８８及び個々のシェルから加熱スチームの凝縮物
を排出するためのキャビティ１９０はシェル内のチャン
バ１９８と接続されている。

スペーサ５２＆の下部はダイアフラムポンプに隣接した
且つチャンバ１９８と完全に分離したチャンバ２００を
具備する。

スペーサ５２ａの後の制限プレー）５０ｃはキャビティ
及びチャンネ７し１８０．１８８．１９０．１９４及Ｖ
１９６と関連したオリアイスを備えている。その下部は
チャンバ２００に隣接したダイアフラム５８ｅをＪｌ−
備し、その両側には弁座６２ａ及び６２ｂがある。構造
的には、ダイアフラム５８ｅ及び弁座６２ａ及び６２ｂ
はそれぞれ、第１図及Ｃ／’第２図に示されたグイ７７
ラム５８及び＄５図及び６図に示された弁座６２と同じ
である。弁座６２　ａは第５図及び６図において同様に
示された固定方式でスペーサ５２ａに固定されたダイア
フラムプレート６８ａにより閉じられる。

対で使用されたシェルの池の部材の池のスペーサ５２ｂ
及び他の制限プレート５０ｄの詳細は同様にフレーム８
６及びボルト８８の例示されていない第２７図かられか
る。

スペーサ５２ｂはやはりキャビティ１８０．１８８．１
９０．１９４及び１９６と関連したオリフィスを備えて
おり、そのキャビティ１８０．１９４及び１９６はシェ
ル内のチャンバ２０２　ト接続されている。チャンバ２
０２はスペーサ５２ｂによってシャフトの対に小分けさ
れており、シャフトの１つは池のシャフトより細い。シ
ェルの最下部はチャンバ２０２から分離されているシリ
ング状チャンバ２０４を具備する。

一方、制限プレー）５０ｄはキャビティ１８０・１８８
．１９０．１９４及び１９６と関連したオリフィスを備
えている、他方、それはシリング状チャンバ２０４に隣
接しそしてチャンバ２０４と位置が合っているダイアフ
ラム５８ｆを備えている。ダイアフラム５８ｆの各−側
の弁座６２ａ及び６２ｂはチャンバ２０２へと開いてい
る。弁座６２ｂは第５図及び６図に示された方式でスペ
ーサ５２ｂに固定されたダイア７ラムプレー）６８ｂに
より閉じられる。

第２８図はこのような対で使用されたシェルの群を示す
。わかる通り、２種類の制限プレート５０ｃ及び５０ｅ
及び２種類のスペーサ５２ａ及び５２ｂは互いに交互し
ており、これはシェル５０ｃ、５２ａ、５０＋（の後に
シェル５０ｄ、　　５２ｂ、　　５０ｃが続き、その後
にシェル５０ｃ、５２ａ、５０ｄがやはり続くことを意
味すて・、隣接したシェルはそれらを相互に分離する共
通の制限プレートを有する。

シェルのチャンバ１９８及び２０２はすべてチャンネル
１８８及び１９０にそれぞれチャンネル１９４．１９６
及び１８０に接続されるので、それは流体流れに関して
並列接続を形成する。従って、この場合は単一段階蒸発
器を表わす。

更に、第２８図はチャンバ２０４に隣接したダイアフラ
ム５８ｅ及び５８Ｆは相互に変位した対を形成すること
を示す。わかる通り、チャンバ２００及び２０４におい
ては熱交換は起こらないので、それらを制限するダイア
フラムは熱移動機能を持たず、それ故に、より激しい流
体の流れを伴なってより迅速に操作することができる。

しかしながら、ダイアフラム運動の増加した迅速性は、
制御インパルスに対する鈍い応答で有名な流体圧式手段
によるよりも電気的により容易に達成することができる
。故に、その場合に電磁気的に操作されたダイアフラム
が使用された。

電磁捏作の目的で、共働するダイアフラムは鉄心２０６
によって相互に接続される。必要な電磁場は蒸発の工学
的要求の関数としてそれ自体公知の方法で発生せしめら
れる。発生システムはコイル２０８及び２１０及び電気
的入力２１２により示される（ｔＩＳ２４図及び２７図
）。

背圧弁６２ａ、６８ａ及び６２ｂ、６８ｂと共にダイア
フラム５８ｆはｔＩＳ１０図におけるダイアフラム圧Ｉ
ｔ？ｉ機７４に同様であるダイアフラムポンプを構成す
る。

操作において、チャンネル１８日を通して導入された加
熱スチームはシェル５０ｄ、５２ａ、５０Ｃのチャンバ
１９８を横切り、そしてその熱を制限プレート５０ｄ及
び５０ｃを横切って与えることによってそれぞれ第２６
図において点線の細い矢印２１３及び連続した細い矢印
２１４により表わされた如く凝縮する。

供給流体はチャンネル１８０からシェル５０ｃ、５２ｂ
、５０ｃｌのチャンバ２０２に（第２７図）流れそして
ここから開いた弁座６２ａを通ってシェル５０ｄ、　５
２ａ、　５０ｃのチャンバ２００に（第２６図）流れる
。

電磁場の作用下に相互に接近する方向にお互いに向き合
っているシェル５０ｄ、　　５２ａ、　　５０ｃ及び５
０ｃ、５２ｂ、５０ｄのダイアフラム５８ｆ（第２８図
）の運動により、供給流体は圧力下に置かれ、チャンバ
２００に通じる背圧弁６２ａ、１３８ａは閉じ、背圧弁
６２ｂ、６８ｂは開き、そして供給流体は第２６図及び
２７図における連続した太い矢印２１６により示される
如くチャンバ２０２の狭いシャフトにおいて上昇する。

それぞれ第２７図において連続的な及び、α線の太い矢
印２１６及び２１８は、チャンバ２０２においてより広
いシャフトにおいて落下するフィルムに形態でしたたり
落ちろ供給流体が制限プレート５０ｃ及び５０ｄを横切
って伝達された加熱スチームの熱によって部分的にいか
に蒸発せしめられるかを示す。

供給流体から蒸発した蒸気はサイクロンの如き形状のキ
ャビティを通って抜き出され、これは抜き出されている
蒸気によって運び去られた小滴が分離しそしてチャンバ
２０２の底部に集められた親の液体中心に戻り落ちるこ
とを引き起こす。かかるプロセスの詳細は前記した参考
文献に記載されている。過剰の量の濃縮された供給液体
はチャンネル１９６を通ってチャンバ２０２から排出さ
れる（第２７図）。

一方、第２８図により示された如く、シェルの隣接した
対のダイアフラム５８ｅは相互に離れそしてかかる対の
間でチャンバ２００における凹部を形成する。これらの
チャンバ２００は、四部ノ作用下に背圧弁６２ａ、６８
ａを通してチャンバ２０２から吸い込まれた新らしい量
の供給液体により再充填される。

新らしい量の供給液体はそれらの次のストロークの過程
において再びチャンバ２０２にダイアフラム５８ｅによ
り送り出される。

１つのストロークの過程において、ダイアフラムポンプ
の１つの群は交互する群が排出している間に吸入する。

次のストロークにおいて、それらの機能は逆転される。

かくして、シェルにおける供給流体は脈動する循環に保
たれ、これは、ダイア、う、ポンプが第２３図に示され
たポンプ１８４の役割を実質的に達成することを意味す
る。

同時ニ、チャンバ２０２は背圧弁を通して相互にも周期
的に接続され、これは、シェルから構成された蒸発段階
内で同様な温度及び圧力状態が混合によって行きわたる
であろうということを意味する。明らかに、このような
均一な状態は並列に接続されたシェルの対の場合に都合
が良い。

これまでに開示されたすべてのシェルは、例示された態
様においてはスペーサによって隔てられている制限プレ
ートを有することが認識されるであろう。言及した如く
、スペーサは図面を容易に読めるように描かれている。

何故ならば、スペーサの代わりに使用することができる
制限プレートにおける隆起は図面を過度に煩わしくする
からである。

例示されたシェルのいくつかは恒久的に閉じられている
が、これは貴重な作用流体の起こり得る漏洩を防止し従
って冷凍サイクルの失敗を防止するのにそれ自体公知の
好適な手段である。

しかしながら、真のシーリングは慣用の取り外すことが
できる手段によっても明らかに得ることができる。この
ような場には、作用流体を含有するシェルの制限プレー
トは隣接したシェルの対の何れか一方に属しているもの
と見なすことができる。

本発明に従うシェルの一般的概念は、第２３−２８図に
示された蒸発器のシェルに基づいて、最も容易に解釈す
ることができる。スペーサ５２ａ及び５２ｂの何れが考
察されるかに従って、シェル５０ｃ、　５２ａ、　５０
ｄ又は５０ｄ、　　５２ｂ、　　５０ｃを識別すること
ができる。両方の場合に、シェルは本発明に従って設計
される。何故ならば両方の場合に、制限プレートはダイ
アフラムを具備し、従って両シェルとも、制限プレート
の少なくとも１つにおいて少なくとも１つのダイアフラ
ムを要求する本発明の基本的要求に応じるからである。

冷凍機又は蒸発器である前記の例示されたシェル付き装
置を説明してきた。すべての開示された場合に、操作は
、熱移ｇ！ｌｌＩ表面として機能する制限プレートによ
り可能とされる種々の流体間の熱交換に基づいている。

かかる操作の原理は、制限プレートにおける１つ又はそ
れより多くのダイアフラムによって流体の循環を確実に
することによって本発明により補足される。それにより
、循環のためのシェルの外側のポンプ及びシェルの内側
の熱サイフオン（ｔｈｅｒｌＩＩｏ　　５ｉｐｈｏｎｓ
）は省くことができる。明らかに、これは簡単化された
装置及び揉布の信頼性の増加を意味する。かくして、本
発明に従うシェルは、すべての場合に、プロセスが冷凍
を目的とするが又は蒸発を目的とするにせよ、熱交換に
基づいて、熱力学的プロセスを行なうための熱的装置の
一部である。結果としで、このようなシェルは、循環さ
れた流体間の熱交換に基づく熱力学的プロセスが何を目
的するものであれ、使用することができる。

制限プレートにダイアフラムを設けることは、シート工
学により行なうことができ、この場合に、ダイアフラム
は制限ブレー）それ自体か形づくられる。かかる方法は
、ダイアフラムが熱移動のために働（場合及び例えばダ
イアフラム５８ａ（第１０図）又は５８ｅ及び５８ｄ（
第２０図）の場合に使用されるのが好ましいであろう。

しかしながら・ダイアフラムは制限プレートのオリフィ
スに固定されたインサートであることもできる。その場
合には、ダイ７７ラムの材料は制限プレートの材料とは
異なっていてもよい。例えば、プラスチック材料からつ
くられた弾性ディスクはダイアフラム５８ｅ及び５８ｆ
（第２６図乃至第２８図）の場合における如くダイアフ
ラムとして使用することができる。

ダイアフラムの前表面はダイアフラム５８（第１図及び
＠３図）、５８ａ及ｖ５−８ｂ（第１２図）及び５８ｃ
及び５８ｄ（第１９図乃至２２図）の場合に例示された
如きプレーサプレート（ｂｒａｃｅｒ　　ｐｌａｔｅ）
を備えることができる。かがるプレーサプレートは熱及
び／又は圧力伝達に使用されたダイアフラムの機能に従
う熱伝導性又はプラスチック材料からつくることができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は第２図の線１−１に沿って見り断面図ニオケる
本発明に従うシェルの基本的特徴を示す詳細図である。 第２図は第１図の線■−Ｈに沿って見た縦方向断面詳細
図である。 ｍ３図は＠４図の線■−■に沿って見た制御弁の断面図
を表わす。 第４図は第３図の線ＩＶ−ＩＶに沿って見た縦方向断面
図を示す。 ｆｊＳ５図は第６図のｍｖ−ｖに沿って見た背圧弁の断
面図を示す。 ｆｊＳ６図は第５図の線■−■に沿って見た縦方向断面
図を示す。 第７図は冷凍サイクルの作動原理を示す接続図である。 ｆ５８図は第７図に示された如き冷凍サイクルを連灯す
るための本発明に従うシェルを有する装置の接続図を示
す。 第９図はｆ５８図に示されたｌ置から成る本発明に従う
シェルの対側面図を示す。 ｆｊＩｋ１０図は第９図の、ｍｘ−ｘに沿って見た縦方
向断面図である。 第１１図は第９図のＭＸＩ−ＸＩに沿って見た縦方向断
面図を示す。 第１２図は第１０図の＃ＸＸ　ｎ　−ｘ　ｎに沿って見
た断面図を示す。 第１３図は慣用の冷凍サイクルの線図を示す。 第１４図は更なるパラメータの関数として同じサイクル
を示す線図である。 第１５図は冷凍サイクルのスターリング型の線図である
。 第１６図は更なるパラメータの関数としての同じサイク
ルを示す線図を示す。 第１７図はスターリング型冷凍原理に対して作用すみ冷
凍機の接続図を示す。 第１８図は本発明に従うシェルによるスターリング型冷
凍プロセスを遂行する装置の接続図である。 第１９図は第２０図及Ｖ第２１図の線ＸｌＸ−Ｘ１Ｘに
沿って見た第１８図に従う装置に使用されるシェルの対
の断面図を示す。 第２０図は第１９図の線ｘｘ−ｘｘに沿って見た縦方向
断面図を示す。 第２１図は＠１９図の線ＸＸ　Ｉ　　ＸＸ　Ｉ　ニ沿ッ
て見た縦方向断面図を示す。 第２２図は第２０図及び２１図の線ｘｘｎ−ｘＸＩＩに
沿って見た断面図である。 第２３図は蒸発器の接続図を示す。 第２４図は本発明に従うシェルを具備し、第２３図に示
された蒸発器により構成された蒸発器段階の側面図であ
る６ ｆ５２５図は第２４図に示された蒸発器段階の正面図を
示す。 ｆ５２６図は第２４図にも示された、第２８図の線ｘｘ
ｖｒ−ｘｘｖｒに沿って見た縦方向断面図を示す。 第２７図は第２４図に同様に示された、ｆ５２８図の線
ＸＸ■−ＸＸ■に沿って見た縦方向断面図である。 第２８図は１１５２６図及び２７図の線ＸＸ■−ＸＸ■
に沿つてみた断面図を示す。 図において、５０・・・制限プレート、５２・・・スペ
ーサ、５４・・・〃スヶット、５６・・・通路、５８・
・・グイア７ラム、６ｏ・・・凹部、６２・・・弁座、
６４・・・弁キャップ、６６・・・矢印、６８・・・グ
イア７ラムプレート、７０・・・ねじ、７１・・・オリ
フィス、７２・・・蒸発熱交換器、７４・・・圧縮機、
７６・・・コンデンサ、７８・・・膨張弁、８４・・・
７レーム、８８・・・ボルト、９０・・・中心ユニット
、９２・・・シェル、９４・・・シェル、９６・・・導
管、９８・・・ポンプ、１００・・・チャンバ、１０２
・・・熱父換器、１０４・・・導管、１０６・・・ポン
プ、１０８・・・枦斗、１１０・・・熱交換器、１１２
・・・ファン、１１４・・・制御弁、１１６・・・バラ
ンスタンク、１１８・・・制御ユニット、１２０・・・
入力、１２２・・・出力、１２４・・・出力、１２６・
・・ウェブプレート、１２８．．１３０，１３２．１３
４．１３６・・・チャンネル、キャビティ、１３８，１
４０・・、シリング、１４２，１４４・・・ピストン・
　１４（３，１４８・・・シャフト、１５０・・・再生
熱交換器、１５２，１５４．１６０゜・・熱交換器、１
６２，１６４・・・シェル、１６６・・・凹部、１６８
・・・オリフィス、１７０．１７２，１７４，１７６・
・・チャンネル、１８０・・・導管、チャンネル、キャ
ビティ、オリフィス、１８２・・・導管、１８４・・・
ポンプ、１８６・・・熱交換器、１８８，１９０・・・
導管、チャンネル、キャビティ、オリフィス、１９２・
・・分離器、１９４，１９６・・・導管、チャンネル、
キャビティ、オリフィス、１９８，２００゜２０２．２
０４・・・チャンバ、２０６・・・鉄心、２０８，２１
０・・・コイル、２１２・・・入力、２１３，２１４，
２１６，２１８・・・矢印である。 ＦＩＧ、６Ｆｉｇ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、間隔を置いて配置された熱伝導性制限プレートと、
   それらの間の流体伝導通路とを具備する、循環させられ
   ている流体間の熱交換に基づく熱力学的プロセスを行な
   うプレート型装置のためのシェルにおいて、 該制限プレートの少なくとも１つは流体伝導通路に隣接
   した少なくとも１つのダイアフラムを具備することを特
   徴とするシェル。 ２、熱伝導性表面の一部としてダイアフラムを具備する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシェル。 ３、操作流体を導くための通路の末端にあるダイアフラ
   ムを具備することを特徴とする特許請求の範囲第１又は
   ２項記載のシェル。 ４、電磁的に操作されるダイアフラムを具備することを
   特徴とする特許請求の範囲第１−３項の何れかに記載の
   シェル。 ５、制御弁の操作手段としてダイアフラムを具備するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１−４項の何れかに記
   載のシェル。 ６、流体伝導路に隣接したダイアフラムのそれぞれ上流
   及び下流に背圧弁を具備することを特徴とする特許請求
   の範囲第１−３項の何れかに記載のシェル。 ７、該シェルが密閉されており、そしてその制限プレー
   トの少なくとも１つはダイアフラムの対を備えており、
   ダイアフラムに隣接した通路は、スターリング型冷凍サ
   イクルを行なうのに好適であるように該ダイアフラム間
   に再生熱交換器を具備することを特徴とする特許請求の
   範囲第１−５項の何れかに記載のシェル。 ８、制限プレートは各々ダイアフラムを具備し、そのそ
   れぞれ上流及び下流に背圧弁が設けられており、該ダイ
   アフラムは対になって相互に反対に操作するように配列
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１−６項
   の何れかに記載のシェル。