JPS6332170A

JPS6332170A - サ−マルポンプ

Info

Publication number: JPS6332170A
Application number: JP61173851A
Authority: JP
Inventors: Mikio Morioka; 森岡　幹雄
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1988-02-10

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］本発明は宇宙空間において、使用し得るようにしたロー
タリ一式サーマルポンプに関するものである。

［従来の技術］サーマルポンプは熱エネルギーを直接流体の運動エネル
ギーに変換する一種の熱機関である。

サーマルポンプの一般的な構造を第３図により説明する
と、２周のりザーバ−ａ１　、ａ２の外側にはりザーバ
−ａｌ　、ａ２内の液体ｂｌ　、ｂ２を加熱または冷却
するための熱交換器ｃ１　、ｃ２が配設され、熱交換器
ＣＩ　、Ｃ２で液体ｂｌ　、　ｂ２を加熱または冷却す
ることにより、液体ｂｌ、ｂ２は蒸発して、蒸気ｄｌ　
、ｄ２が発生しまた。蒸気ｄｌ　、ｄ２がで縮して、液
体ｂｌ　、ｂ２を得るようになっている。リザーバーａ
１の液体出入口部に接続した出入口管ｅには、液体供給
管ｆと液体戻り管ｑが接続され、液体供給管ｆと液体戻
り管ｑには第３図の左側から右側へ向って液体が流れる
が、右側から左側へは液体が流れないようにした逆止弁
ｈｌ　、ｈ２が設けられている。

また、リザーバーａ２の液体出入口部に接続した出入口
管ｉには液体供給管ｊと液体戻り管ｋが接続され、この
液体供給管ｊの逆止弁ｈ１取付は位置より下流側に接続
され、液体戻り管にの一端は、液体戻り管ｑの逆止弁ｈ
２取付は位置より上流側に接続されている。

ざらに、熱交換器Ｃ１または熱交換器Ｃ２は四方弁ｑ１
の操作により温水供給管Ｓ１より温水の供給が得られ、
また、冷却供給管Ｓ２より冷水の供給か得られ、一方、
四方弁ｑ２の操作により熱交換器Ｃ１または熱交換器Ｃ
２に供給された温水または冷水を温水戻り管ｒ１または
冷水戻り管ｒ２に戻すように構成されている。図中ｐｌ
　、　ｐ２　。

ｐ３．ｐ４は熱交換器ｃｌ　、ｃ２と四方弁Ｃ１１゜ｑ
２とをそれぞれ接続する接続配管である。また。

ｏｌ　、ｏ２はりザーバ−８１，ａ２を囲繞した断熱材
を示す。

上記のように構成されたサーマルポンプで液体の輸送を
行なう場合には、リザーバーａｌ　、　ａ２から液体ｂ
ｌ　、ｂ２を交互に送出するように運転する。

例えば、リザーバーａ１から液体ｂ１を送出する場合に
は、熱交換器Ｃ１に温水供給管Ｓ１より温水を供給する
ようにし、また、熱交換器Ｃ２に冷却水供給管Ｓ２より
冷却水を供給するように四方弁ｑ１の操作を行なう。さ
らに、温水または冷水が温水戻り管ｒ１または冷水戻り
管ｒ２に戻るように四方弁ｑ２の操作を行なう。以上の
ような操作により、リザーバー８１内の液体ｂ１は熱交
換器Ｃ１により加熱して蒸発し、蒸気ｄ１が生じるため
、リザーバーａ１内の圧力が上昇する。従って液体ｂ１
は蒸気ｄ１の圧力によりリザーバーａ１から送出され、
出入口管ｅから液体供給管ｆを通って目的機器へ供給さ
れる。

一方、リザーバーａ２内の温度は熱交換器ｃ２に冷水が
供給されているため降下し、蒸気ｄ２は凝縮して液体ｂ
２により、リザーバー８２内の圧力は低下する。したが
って液体戻り管ＣＩ、　ｋ、出入口管ｉを通って液体が
リザーバーａ２内に吸入される。　リザーバーａ１から
液体ｂ１が所定量送出されると、熱交換器Ｃ１は四方弁
ｑｌ、ｑ２の切換えにより冷水の供給を受は熱交換器Ｃ
２は温水の供給を受ける。このためリザーバーａ２内の
液体ｂ２は加熱されて蒸発し、蒸気ｄ２が発生してリザ
ーバー８２内の圧力が上昇し、蒸気ｄ２の圧力によって
リザーバーａ２内の液体は出入ロ管ｉ、液体供給管ｊ、
ｆをとおり、目的機器へ供給される。

また、リザーバーａ１内の蒸気ｄ１は凝縮して液体ｂ１
になるため、リザーバー８１内の圧力は低下し、液体戻
り管ｑ、出入ロ管ｅを通って液体がリザーバーａ１内に
吸込まれる。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、このサーマルポンプにおいて、複数個のリザ
ーバーを交互に切換えて熱エネルギーを機械エネルギー
に変えるので切換え操作に必要な弁およびその配管を必
要とし、その都度、弁をいちいち切換えていく必要が有
り、繁雑な操作の上。

移送される液体は脈動を生するという問題があった。

［発明の目的］本発明はナーマルポンプにおける問題点を解決すべく創
案されたものである。

その目的は複雑な切換え機構を必要としない。

複数個のリザーバーを交互に切換えることなく熱エネル
ギーを機械エネルギーに変えるとともに。

移送される液体に脈動の生じないサーマルポンプを提供
するものである。

［発明の慨要］上記目的を達成するために１本発明はリザーバー内の液
気体を熱交換器により加熱蒸発さけ、蒸気の圧力により
液体をリザーバーから送出するようにしたサーマルポン
プにおいて１円筒状のリザーバーと、該リザーバーに嵌
合し回動自在に設け該リザーバーの中心と異なる回転中
心を有し互に交差する一組の円周方向に伸縮自在なベー
ンと。

該ベーンにて区画された領域の対称領域に一組の液体供
給口と液体排出口を設け、該リザーバー外周に少なくと
も前記ベーンにて区画された一つの領域以上の範囲を有
して囲繞した加熱器と、少なくとも前記ベーンにて区画
された他の一つの領域以上の範囲を有して囲繞した冷却
器とを備えて構成し、複数個のリザーバーの切換えを必
要としない、輸動を発生せずに熱エネルギーを機械エネ
ルギーに変換するのである。

［実施例］以下に本発明の好適一実施例を添付図に基づき詳述する
。

第１図は本発明の好適一実施例の断面図、第２図は第１
図の全体図を示す。

第１図において２円筒状のりサーバー１内に。

このリザーバー１の中心と異なる位置に回転軸４を有し
、この回転軸４に取付けられた互いに交差する一組の十
字クロス状のベーン２が回動自在に嵌挿されている。こ
のベーン２はりサーバー１内面に当接する頭部５と回転
軸４とリザーバ−１内面に当接する頭部５との間に伸縮
手段３を設け。

この伸縮手段３は液密性のカバー６にて包まれて一体と
なっている。

円筒状のりザーバ−１に前記ベーンにて区画された領域
の対称領域内の所要位置に液体供給口９および液体排出
口１０を設けている。

また、この回転軸４は第２図に示す如く、リザーバー１
の両端部鏡板１８に設けられた回転子１７に軸支され、
この回転子１７と一体となって回転する。

この回転軸４はリザーバー１の一方の鏡板１８を貫通し
、リザーバー１の外部まで貫通し、動力伝達機構２０と
接続されている。

また、リザーバー１の外周部には少なくとも前記ベーン
２にて区画された一つの領域以上の範囲をもった加熱器
７がリザーバー１の外周部に囲繞されている。

さらに、前記ベーン２にて区画された他の一つの領域以
上の範囲をもった冷却器８がリザーバー１の外周部に囲
繞されている。

これら加熱器７および冷却器８には、それぞれ流体供給
口１１，１３および流体排出口１２，１４が設けられ、
加熱媒体として温水や蒸気が、また、冷却媒体として、
冷却水や冷気が通過できるようになっている。

次に以上のように構成された本発明の作用について述べ
る。

まず、第１図に示す如く、リザーバー１の中に液体供給
口９より低沸点媒体の液体１５２例えばフレオンが送給
される。

一方、加熱器７には流体供給口１１より温水または高温
ガスが供給手段（図示せず）より送給され、加熱器７が
昇温される。昇温された加熱器７はリザーバー１の表面
に囲繞されているのでリザーバー１を介して、低沸点媒
体の液体１５を昇温される。

昇温された低沸点媒体の液体１５は気化し低沸点媒体の
蒸気１６となり膨張する。膨張した低沸点媒体の蒸気１
６は圧力のバランスを保とうとしてベーン２を押し、ベ
ーン２にて区画された最大容積の区画方向く図では上部
の区画）に移動する。

さらに最大容積の区画が低沸点媒体の蒸気１６で満され
バランスするが、冷却器８には流体供給口１３より冷却
水または冷気が供給手段（図示せず）より供給され、冷
却器８が冷却される。冷却された冷却器８は、リザーバ
ー１の表面に囲繞されているのでリザーバー１を介して
低沸点媒体の蒸気１６を冷却させる。冷却された低沸点
媒体の蒸気１６は液化し、低沸点媒体の液体１５となり
。

凝縮する。この凝縮の結果、冷却器８に接したりサーバ
ー１内の区画の圧力は減少し、ベーン２を引きつけるこ
とになりベーン２が回転する。

よって、凝縮した低沸点媒体の液体１５は液体排出口１
０よりリザーバー１の外に排出される。

以上の作用が連続的に繰返されてベーン２は回転軸４を
中心に回転し、動力伝達手段２０に回転力が伝達される
。また、低沸点媒体の液体１５を脈動することなく連続
して移送することができる。

Ｕ発明の効果コ以上述べた如く２本発明のサーマルポンプによれば、下
記の如く２種々の優れた効果を発揮する。

（１）リザーバー内に回動自在に設けた十字クロス状の
ベーンとリザーバーの外周に加熱器と冷ｍｌ器とを設け
、低沸点媒体を加熱器にて気化、膨張さぜ、ざらに、冷
却器で凝縮、液化させることにより、ベーンの回転軸を
回転させるとともに、低沸点媒体を脈動なく連続して移
送することができる。

（２）上記により、熱エネルギーを直接流体の運動エネ
ルギーに変換でき２回転軸より動力伝達ｌＲ構を介して
、他の動力源として利用できる。

（３）加熱器の容量を大きくすれば低沸点媒体の加熱器
として利用できる。同様に、冷却器の容量を大きくとれ
ば低沸点媒体の冷却器として利用できる。

（４）宇宙空間のように無ｍ力状態でも容易に動力源と
して利用できる。また、コンパクトな機器溝成が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適一実施例の断面図、第２図は第１
図の全体図、第３図は従来例を示す図である。図中、１・・・リザーバー、２・・・ベーン、３・・・
伸縮手段、４・・・回転軸、５・・・頭部、６・・・カ
バー、７・・・加熱器、８・・・冷却器、９・−・液体
供給〇、１０・・・液体排出口、１１・・・流体供給口
、１２・・・流体排出口。１３・・・流体供給口、１４・・・流体排出口、１５液
体。１６・・・蒸気、１７・・・回転子、１８・・・鏡板、
１９回転方向、２０・・・動力伝達機溝特許出願人　　　石川島播磨重工業株式会社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

リザーバー内の液気体を熱交換器により加熱蒸発させ、
蒸気の圧力により液体をリザーバーから送出するように
したサーマルポンプにおいて、円筒状のリザーバーと、
該リザーバーに嵌合し回動自在に設け該リザーバーの中
心と異なる回転中心を有し互に交差する一組の円周方向
に伸縮自在なベーンと、該ベーンにて区画された領域の
対称領域に一組の液体供給口と液体排出口を設け、該リ
ザーバー外周に少なくとも前記ベーンにて区画された一
つの領域以上の範囲を有して囲繞した加熱器と、少なく
とも前記ベーンにて区画された他の一つの領域以上の範
囲を有して囲繞した冷却器とを備えたことを特徴とする
サーマルポンプ。