JPH05340621A - ビルマイヤヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温シリンダ（１Ｈ）の周壁内空間（１８）
に配設されたアニュラ形の高温再生器（１３Ｈ）の内周
部側や外周部側に、作動ガスの再生器（１３Ｈ）に対す
るバイパス通路となる隙間がシリンダ（１Ｈ）及び再生
器（１３Ｈ）の各熱膨張に応じて生じるのを防止する。 【構成】 再生器（１３Ｈ）の内周部側に隙間が生じる
場合には、該内周部側に再生器（１３Ｈ）よりも線膨張
係数の大きい内筒部材（２０）を配設する。また、再生
器（１３Ｈ）の外周部側に隙間が生じる場合には、該外
周部側に再生器（１３Ｈ））よりも線膨張係数の小さい
外筒部材（２１）を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビルマイヤヒートポ
ンプ装置に関し、特に高温再生器の配置構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のビルマイヤヒートポンプ装置の
一例としては、例えば特開平１−１３７１６４号公報等
に開示されているものがある。このものでは、図２に例
示するように、高温シリンダ（１Ｈ）内の高温ディスプ
レーサ（３Ｈ）と低温シリンダ（１Ｌ）内の低温ディス
プレーサ（３Ｌ）とを所定の位相差（例えば９０°）で
往復動させて各シリンダ（１Ｈ），（１Ｌ）内の高温空
間（９Ｈ）、中温空間（１０Ｈ），（１０Ｌ）及び低温
空間（９Ｌ）の各容積をそれぞれに変化させることによ
り、作動ガスの圧力を変化させて熱サイクルを形成し、
ヒータ部（１４Ｈ）及びクーラ部（１７Ｌ）では吸熱
を、また中温部熱交換器（１６Ｈ），（１６Ｌ）では放
熱をそれぞれ行うように構成されている。

【０００３】そして、高温空間（９Ｈ）と高温側の中温
空間（１０Ｈ）とは高温連通路（１２Ｈ）によって互い
に連通され、該連通路（１２Ｈ）の途中には高温再生器
（１３Ｈ）が配設されており、高温ガスが高温空間（９
Ｈ）から中温空間（１０Ｈ）に移動する際には再生器
（１３Ｈ）で蓄熱し、中温ガスが中温空間（１０Ｈ）か
ら高温空間（９Ｈ）に移動する際には再生器（１３Ｈ）
に蓄えた上記熱を再生するようになされている。

【０００４】上記再生器（１３Ｈ）としては、従来、図
５に示すように、高温シリンダ（１Ｈ）の周壁内に該該
シリンダ（１Ｈ）と同心の筒形状に形成した周壁内空間
（１８）に圧入状態で配設されたアニュラ形のものが知
られている。そして、高温空間（９Ｈ）の数百℃程度に
昇温した作動ガスがヒータ管（１４Ｈ）を通って再生器
（１３Ｈ）に運ばれ、該再生器（１３Ｈ）を通過する間
に熱交換により数十℃程度に降温される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のヒ
ートポンプ装置では、高温再生器（１３Ｈ）を内外周部
の各側と周壁内空間（１８）の内外周壁面との間に隙間
が生じないように該空間（１８）に十分に圧入してはい
るものの、運転を開始して高温シリンダ（１Ｈ）及び再
生器（１３Ｈ）が熱膨張すると、上記空間（１８）の内
周側壁面と再生器（１３Ｈ）の内周部との間や、空間
（１８）の外周側壁面と再生器（１３Ｈ）の外周部との
間の圧入度合が緩んで再生器（１３Ｈ）の内周部側や外
周部側に隙間（ａ），（ｂ）が生じる。そして、この隙
間（ａ），（ｂ）が作動ガスの再生器（１３Ｈ）に対す
るバイパス通路となって再生器（１３Ｈ）自体のガス通
過量が減少し易いという構造上の問題があり、再生器
（１３Ｈ）の効率低下の原因となっている。

【０００６】この発明は斯かる諸点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高温シリンダ及び高温再生器の熱膨
張時に、高温再生器の内周部側や外周部側に隙間が生じ
ないようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、高温再生器よりも線膨張係
数の大きい内筒部材によって、高温再生器の内周部側に
大きな隙間が生じないようにした。

【０００８】具体的には、この発明では、図２に示すよ
うに高温シリンダ（１Ｈ）内の高温空間（９Ｈ）及び中
温空間（１０Ｈ）を互いに連通する高温連通路（１２
Ｈ）が、シリンダ（１Ｈ）の周壁内に該シリンダ（１
Ｈ）と同心の筒形状に形成された周壁内空間（１８）を
有し、該空間（１８）に両端が開口された筒状の高温再
生器（１３Ｈ）が同心状に収容されたビルマイヤヒート
ポンプ装置が前提である。

【０００９】そして、図１に示すように上記周壁内空間
（１８）の内周側壁面と高温再生器（１３Ｈ）の内周部
との間に、内筒部材（２０）を内周面が上記内周側壁面
に対面しかつ外周面が上記内周部に圧接した状態に配設
する。この内筒部材（２０）を高温再生器（１３Ｈ）よ
りも線膨張係数の大きい素材によって構成する。

【００１０】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明において、内筒部材（２０）の両端部における作
動ガスの洩れを防止するために、上記周壁内空間（１
８）の両端側壁面に、少なくとも熱膨張時には内筒部材
（２０）の両端部に略密着状態で接する密閉係止面（２
３），（２４）を周設する。

【００１１】そして、上記請求項２の発明における密閉
係止面（２３），（２４）を、請求項３の発明では円環
溝（２７），（２８）の側面によって、また請求項４の
発明では図４に示すように円環突条（３１），（３２）
の側面によってそれぞれ構成する。

【００１２】請求項５の発明では、上記目的を達成する
ために、高温再生器よりも線膨張係数の小さい外筒部材
によって、高温再生器の外周部側に隙間が生じないよう
にした。

【００１３】具体的には、この発明では、図２に示すよ
うに高温シリンダ（１Ｈ）内の高温空間（９Ｈ）及び中
温空間（１０Ｈ）を互いに連通する高温連通路（１２
Ｈ）が、シリンダ（１Ｈ）の周壁内に該シリンダ（１
Ｈ）と同心の筒形状に形成された周壁内空間（１８）を
有し、該空間（１８）に筒状で両端が開口された高温再
生器（１３Ｈ）が同心状に収容されたビルマイヤヒート
ポンプ装置が前提である。

【００１４】そして、図１に示すように上記周壁内空間
（１８）の外周側壁面と高温再生器（１３Ｈ）の外周部
との間に、外筒部材（２１）を外周面が上記壁面に対面
しかつ内周面が上記外周部に圧接した状態に配設する。
この外筒部材（２１）を高温シリンダ（１Ｈ）よりも線
膨張係数の小さい素材によって構成する。

【００１５】また、請求項６の発明では、上記請求項５
の発明において、外筒部材（２１）の両端部における作
動ガスの洩れを防止するために、上記周壁内空間（１
８）の両端側壁面に、少なくとも熱膨張時には外筒部材
（２１）の両端部に略密着状態で接する密閉係止面（２
５），（２６）を周設する。

【００１６】そして、上記請求項６の発明における密閉
係止面（２５），（２６）を、請求項７の発明では円環
溝（２９），（３０）の側面によって、また請求項８の
発明では図４に示すように円環突条（３３），（３４）
の側面によってそれぞれ構成する。

【００１７】さらに、請求項９の発明では、上記請求項
５の発明における外筒部材（２１）に加えて、周壁内空
間（１８）の内周側壁面と高温再生器（１３Ｈ）の内周
部との間に、高温再生器（１３Ｈ）よりも線膨張係数の
大きい内筒部材（２０）を内周面が上記壁面に対面しか
つ外周面が上記内周部に圧接した状態に配設する。

【００１８】

【作用】上記の構成において、請求項１の発明では、高
温シリンダ（１Ｈ）及び高温再生器（１３Ｈ）の熱膨張
時に周壁内空間（１８）の内周側壁面と、該壁面の外周
側に位置する高温再生器（１３Ｈ）の内周部との間に半
径方向の隙間が生じる場合に、内筒部材（２０）の外周
面と該外周面の外周側に位置する再生器（１３Ｈ）の内
周部とが互いに圧接し合った状態で内筒部材（２０）及
び再生器（１３Ｈ）がそれぞれ熱膨張すると、内筒部材
（２０）は再生器（１３Ｈ）よりも大きく熱膨張するこ
とにより外周面を再生器（１３Ｈ）の内周部にさらに強
く圧接させるので、再生器（１３Ｈ）の内周部側に隙間
は生じない。

【００１９】加えて、上記の場合に内筒部材（２０）が
外周面を再生器（１３Ｈ）の内周部に圧接させるように
熱膨張することにより、内筒部材（２０）の内周面と周
壁内空間（１８）の内周側壁面との間には隙間（２２）
が半径方向に形成ないし拡大されることになる。この隙
間（２２）は上記壁面の内筒部材（２０）に対する断熱
層となるので、上記壁面から内筒部材（２０）を介して
再生器（１３Ｈ）に伝わる熱伝達量が減少する。

【００２０】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明において、少なくとも熱膨張時には内筒部材（２
０）の両端部に密閉係止面（２３），（２４）が全周に
わたって略密着状態で接していることにより、上記両端
部を略密閉状態とすることができるので、装置の運転中
に、内筒部材（２０）の両端部から作動ガスが洩れるの
を抑えることができる。そして、このような密閉係止面
（２３），（２４）は、円環溝（２７），（２８）や円
環突条（３１），（３２）の一方または両方の側面によ
って構成することができる。

【００２１】上記の構成において、請求項５の発明で
は、高温シリンダ（１Ｈ）及び高温再生器（１３Ｈ）の
熱膨張時に周壁内空間（１８）の外周側壁面と、該壁面
の内周側に位置する再生器（１３Ｈ）の外周部との間に
半径方向の隙間が生じる場合に、外筒部材（２１）の内
周面と該内周面の内周側に位置する再生器（１３Ｈ）の
外周部とが互いに圧接し合った状態で外筒部材（２１）
及び再生器（１３Ｈ）がそれぞれ熱膨張すると、外筒部
材（２１）は再生器（１３Ｈ）よりも熱膨張の程度が小
さいことにより内周面を再生器（１３Ｈ）の外周部にさ
らに強く圧接させるので、再生器（１３Ｈ）の外周部側
に隙間は生じない。

【００２２】また、請求項６の発明では、上記請求項５
の発明において、少なくとも熱膨張時には外筒部材（２
１）の両端部に密閉係止面（２５），（２６）が全周に
わたって略密着状態で接していることにより、上記両端
部を略密閉状態とすることができるので、装置の運転中
に、外筒部材（２１）の両端部から作動ガスが洩れるの
を抑えることができる。そして、このような密閉係止面
（２５），（２６）は、円環溝（２９），（３０）や円
環突条（３３），（３４）の一方または両方の側面によ
って構成することができる。

【００２３】さらに、請求項９の発明では、上記内筒部
材（２０）及び外筒部材（２１）を共に配設したことに
より、再生器（１３Ｈ）内外周部の両側において隙間が
生じるのを防止することができる。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）以下、この発明の実施例１を図面に基づい
て説明する。先ず、この実施例に係るビルマイヤヒート
ポンプ装置の全体構成を、図２に基づいて説明する。こ
の装置は、互いに例えば９０°の交差角度で交差するニ
ッケルクロム合金製の高温及び低温シリンダ（１Ｈ），
（１Ｌ）同士がそれぞれクランクケース（２）の隔壁
（２Ｈ），（２Ｌ）で一体に接合され、各シリンダ（１
Ｈ），（１Ｌ）は略密閉状態に閉塞されている。そし
て、高温シリンダ（１Ｈ）内には高温ディスプレーサ
（３Ｈ）が、また低温シリンダ（１Ｌ）内には低温ディ
スプレーサ（３Ｌ）がそれぞれ往復動可能に嵌挿されて
いる。

【００２５】上記両ディスプレーサ（３Ｈ），（３Ｌ）
は例えば９０°の位相差で往復動するように連結機構
（４）により連結されている。連結機構（４）は、クラ
ンクケース（２）に水平方向の回転中心をもって支持さ
れたクランク軸（５）を有し、このクランク軸（５）に
はクランクケース（２）内に位置するクランクピン（５
ａ）が設けられている。クランク軸（５）の一端は起動
用モータ（図示せず）に駆動連結されている。上記クラ
ンクピン（５ａ）には、リンク（５ｂ），（６Ｈ）を介
して高温ロッド（７Ｈ）の基端が連結され、このロッド
（７Ｈ）は上記隔壁（２Ｈ）のロッド挿通孔（８Ｈ）を
貫通し、その先端は高温ディスプレーサ（３Ｈ）の基端
に結合されている。また、クランクピン（５ａ）には、
リンク（５ｂ），（６Ｌａ），（６Ｌｂ）を介して低温
ロッド（７Ｌ）の基端が連結され、このロッド（７Ｌ）
は上記隔壁（２Ｌ）のロッド挿通孔（８Ｌ）を貫通し、
その先端は低温ディスプレーサ（３Ｌ）の基端に結合さ
れており、両ディスプレーサ（３Ｈ），（３Ｌ）はシリ
ンダ（１Ｈ），（１Ｌ）の交差により所定の位相差（９
０°）で往復動するようになっている。

【００２６】高温シリンダ（１Ｈ）内は、上記高温ディ
スプレーサ（３Ｈ）により先端側の高温空間（９Ｈ）と
基端側の中温空間（１０Ｈ）とに区画されている。一
方、低温シリンダ（１Ｌ）内は、低温ディスプレーサ
（３Ｌ）により先端側の低温空間（９Ｌ）と基端側の中
温空間（１０Ｌ）とに区画されている。高温シリンダ
（１Ｈ）側の中温空間（１０Ｈ）と低温シリンダ（１
Ｌ）側の中温空間（１０Ｌ）とは中温部接続管（１１）
により接続され、これら高温、低温及び中温空間（９
Ｈ），（９Ｌ），（１０Ｈ），（１０Ｌ）にはヘリウム
等の作動ガスが充填されている。

【００２７】上記高温シリンダ（１Ｈ）の中温空間（１
０Ｈ）は高温空間（９Ｈ）に対し、シリンダ（１Ｈ）周
囲に形成した円筒状の周壁内空間（１８）を一部とする
高温連通路（１２Ｈ）により、また低温シリンダ（１
Ｌ）の中温空間（１０Ｌ）は低温空間（９Ｌ）に対し、
シリンダ（１Ｌ）周囲に形成した円筒状の低温連通路
（１２Ｌ）によりそれぞれ連通されている。高温シリン
ダ（１Ｈ）には、蓄熱式熱交換器からなるアニュラ形の
高温再生器（１３Ｈ）と、該再生器（１３Ｈ）お高温空
間（９Ｈ）側に位置する高温部熱交換器としてのヒータ
管（１４Ｈ）と、上記再生器（１３Ｈ）の中温空間（１
０Ｈ）側に位置するシェルアンドチューブ式の中温部高
温側熱交換器（１６Ｈ）とが配設されている。また、シ
リンダ（１Ｈ）の上方には、ヒータ管（１４Ｈ）内の作
動ガスを加熱する加熱手段としてのバーナ（１７Ｈ）が
配設されている。一方、低温連通路（１２Ｌ）には蓄熱
式熱交換器からなる低温再生器（１３Ｌ）と、該再生器
（１３Ｌ）の低温空間（９Ｌ）側に位置する低温部熱交
換器としてのシェルアンドチューブ式のクーラ（１７
Ｌ）と、上記再生器（１３Ｌ）の中温空間（１０Ｌ）側
に位置するシェルアンドチューブ式の中温部低温側熱交
換器（１６Ｌ）とが配設されている。

【００２８】上記高温再生器（１３Ｈ）は上記高温シリ
ンダ（１Ｈ）の周壁内空間（１８）に配設されている。
この再生器（１３Ｈ）は該空間（１８）に収容された多
数のステンレスメッシュ（マトリックス）からなり、空
間（１８）の形状に合った円筒形状（アニュラ形状）を
なしている。また、空間（１８）の上端側壁面には、図
１に示すように上記ヒータ管（１４Ｈ）の開口端（１４
Ｈａ）が設けられている。

【００２９】この発明の特徴として、この実施例では高
温再生器（１３Ｈ）の内周部側には円筒形状で上下両端
が開口した小径の内筒部材（２０）が、また外周部側に
は同じく円筒形状で上下両端が開口した大径の外筒部材
（２１）が配設されている。上記内筒部材（２０）はニ
ッケルクロム合金製の高温シリンダ（１Ｈ）及びステン
レス製の高温再生器（１３Ｈ）よりも線膨張係数の大き
い例えばアルミニウム等の素材からなっており、一方、
上記外筒部材（２１）はシリンダ（１Ｈ）及び再生器
（１３Ｈ）よりも線膨張係数の小さい例えばアンバー、
タングステン、モリブデン等の素材からなっている。つ
まり、この実施例では、外筒部材（２１）＜再生器（１
３Ｈ）＜シリンダ（１Ｈ）＜内筒部材（２０）の順に線
膨張係数が大きくなるように設定されている。そして、
再生器（１３Ｈ）の内周部には内筒部材（２０）の外周
面が、また外周部には外筒部材（２１）の内周面がそれ
ぞれ圧接状態となっている。また、内筒部材（２０）の
上端部及び下端部と、外筒部材（２１）の上端部及び下
端部とは再生器（１３Ｈ）に比べてそれぞれ上下方向に
若干長く形成されている。

【００３０】尚、この実施例では、再生器（１３Ｈ）及
び内外筒部材（２０），（２１）の三者を予め一体にセ
ットしている。つまり、内筒部材（２０）と外筒部材
（２１）との半径方向における隙間に再生器（１３Ｈ）
を構成する多数のステンレスメッシュが収容された状態
で三者は一体に組み込まれており、そのままシリンダ
（１Ｈ）の周壁内空間（１８）に嵌装できるようになっ
ているので、従来行われている再生器の圧入作業を省略
することができる。

【００３１】一方、周壁内空間（１８）の上下両端側壁
面には、内筒部材（２０）の上下両端部が係入される円
環状の内周溝（２７），（２８）（円環溝）と、外筒部
材（２１）の上下両端部が係入される円環状の外周溝
（２９），（３０）（円環溝）とをそれぞれシリンダ
（１Ｈ）と同心状に周設している。つまり、上端側壁面
の内周側には内筒部材（２０）の上端部に対応する内周
溝（２７）が、また下端側壁面の内周側には内筒部材
（２０）の下端部に対応する内周溝（２８）がれぞれ配
設されている。一方、上端側壁面の外周側には外筒部材
（２１）の上端部に対応する外周溝（２９）が、また下
端側壁面の外周側には外筒部材（２１）の下端部に対応
する外周溝（３０）がそれぞれ配設されている。

【００３２】上記内周溝（２７），（２８）の内周側側
面と外周溝（２９），（３０）の外周側側面との間の間
隔寸法は、一体にセットされた内筒部材（２０）の内周
面と外筒部材（２１）の外周面との間の厚さ寸法よりも
若干大きく設定されている。さらに、この実施例では、
上記内周側側面と周壁内空間（１８）の内周側壁面との
間、及び上記外周側側面と周壁内空間（１８）の外周側
壁面との間にそれぞれ半径方向の間隔をとっており、こ
れによって再生器（１３Ｈ）の嵌装作業自体を容易なも
のとしている。

【００３３】そして、この実施例では、シリンダ（１
Ｈ）の線膨張係数が外筒部材（２１）と内筒部材（２
０）との間にあるので、上記内周溝（２７），（２８）
の外周側側面によって内筒部材（２０）のための密閉係
止面（２３），（２４）を、また上記外周溝（２９），
（３０）の内周側側面によって外筒部材（２１）のため
の密閉係止面（２５），（２６）をそれぞれ構成してい
る。尚、シリンダ（１Ｈ）と内外筒部材（２０），（２
１）との間の線膨張係数の関係によっては、各溝（２
７）〜（３０）の両側面の一方を選択して、または両側
面によって密閉係止面を構成することもできる。また、
この実施例では、上記外周側側面と内周側側面との間の
間隔寸法は、再生器（１３Ｈ）の嵌装時に内外筒部材
（２０），（２１）の各端部を対応する溝（２７）〜
（３０）内に容易に係入することができるように、内筒
部材（２０）の外周面と外筒部材（２１）の内周面との
間の間隔寸法に対して略同じか、ないしは僅かに小さく
設定されている。これにより、再生器（１３Ｈ）がシリ
ンダ（１Ｈ）の周壁内空間（１８）に嵌装された状態で
は、内筒部材（２０）の上下端部は内周側から上下密閉
係止面（２３），（２４）に、また外筒部材（２１）の
上下端部は外周側から上下密閉係止面（２５），（２
６）にそれぞれ略密着しており、よって各端部は略密閉
された状態となっている。

【００３４】以上の構成において、このビルマイヤヒー
トポンプサイクルでは、作動ガスの温度（Ｔ）とエント
ロピー（Ｓ）との関係を示すＴ−Ｓ線図は図３に示すよ
うになる。すなわち、高温側サイクルでは、作動ガスは
行程１→２でバーナ（１７Ｈ）によって加熱されるヒー
タ管（１４Ｈ）から吸熱して等温膨張し、次の行程２→
３では熱を高温再生器（１３Ｈ）に与えて等積冷却され
る。さらに、行程３→４で、中温部高温側熱交換器（１
６Ｈ）を介して放熱して等温圧縮し、行程４→１では、
上記再生器（１３Ｈ）に与えた熱により等積加熱され
る。一方、低温側サイクルでは、作動ガスは行程１′→
２′で熱を低温再生器（１３Ｌ）に与えて等積冷却さ
れ、行程２′→３′ではクーラ（１７Ｌ）から吸熱して
等温膨張し、次の行程３′→４′では、上記再生器（１
３Ｌ）に与えた熱により等積加熱され、行程４′→１′
で、中温部低温側熱交換器（１６Ｌ）を介して放熱して
等温圧縮する。

【００３５】この一連の行程を繰返す間に、高温シリン
ダ（１Ｈ）の高温空間（９Ｈ）ではヒータ管（１４Ｈ）
から吸熱した作動ガスによって数百℃の高熱状態とな
り、またこの高熱ガスがヒータ管（１４Ｈ）を通って周
壁内空間（１８）に流入する結果、高温シリンダ（１
Ｈ）、高温再生器（１３Ｈ）及び内外筒部材（２０），
（２１）はそれぞれに熱膨張する。

【００３６】このとき、内筒部材（２０）は再生器（１
３Ｈ）よりも線膨張係数が大きいので、内筒部材（２
０）は外周面の外径寸法が再生器（１３Ｈ）の内径寸法
よりも大きく拡大するように変形する。すなわち、上記
外周面は昇温に応じて再生器（１３Ｈ）の内周部にさら
に強く圧接する状態となる。一方、外筒部材（２１）は
再生器（１３Ｈ）よりも線膨張係数が小さいので、外筒
部材（２１）の内周面における内径寸法の拡大量は再生
器（１３Ｈ）の外周部よりも小さい。すなわち、外筒部
材（２１）の内周面は昇温に応じて再生器（１３Ｈ）の
外周部にさらに強く圧接する状態となる。これにより、
再生器（１３Ｈ）の内外周部側に作動ガスのバイパス通
路となる隙間が生じるのを高温状態に応じて防止するこ
とができるので、この隙間防止作用により、再生器（１
３Ｈ）自体の実質的なガス通過量を効果的に増加させる
ことができる。

【００３７】また、この実施例では、内筒部材（２０）
はシリンダ（１Ｈ）よりも線膨張係数が大きいのでシリ
ンダ（１Ｈ）よりも大きく熱膨張し、上下端部を上下内
周溝（２７），（２８）の密閉係止面（２３），（２
４）に内周側からさらに強く圧接させる。一方、外筒部
材（２１）はシリンダ（１Ｈ）よりも線膨張係数が小さ
いのでシリンダ（１Ｈ）よりも熱膨張の程度が小さく、
上下端部を上下外周溝（２９），（３０）の密閉係止面
（２５），（２６）に外周側からさらに強く圧接させ
る。このように、上下端部での密閉状態が上記熱膨張に
応じて強められ、内筒部材（２０）及び外筒部材（２
１）の上下端部から作動ガスが洩れるのを防止すること
ができるので、この洩れ防止作用により、再生器（１３
Ｈ）に対して作動ガスの供給量を十分に確保することが
できる。

【００３８】ところで、高温シリンダ（１Ｈ）自体が高
熱になると、該シリンダ（１Ｈ）の周壁を介して再生器
（１３Ｈ）に上記高熱が伝わり易く、これによって再生
器（１３Ｈ）の能力が低下するという問題があるが、こ
れについては、内筒部材（２０）の熱膨張に伴って内周
面と周壁内空間（１８）の内周側壁面との間に形成され
た隙間（２２）により対処している。つまり、この隙間
（２２）が断熱層として機能し、上記壁面の高熱が内筒
部材（２０）を介して再生器（１３Ｈ）に伝わる熱伝達
量を抑制している。さらに、この断熱隙間（２２）は熱
膨張に応じて隙間寸法が拡大するので、高熱になる程に
断熱性が高まるという利点を有している。尚、この実施
例では、内筒部材（２０）の内径寸法を上記壁面の外径
寸法よりも予め若干大きく設定しているので、この寸法
差によって常温時においても最低隙間寸法の断熱隙間
（２２）が確保できるようにしている。

【００３９】以上のように、この実施例では、再生器
（１３Ｈ）の内外周部側に隙間が生じるのを防止する隙
間防止作用により、再生器（１３Ｈ）自体の実質的なガ
ス通過量を増加することができる。また、内外筒部材
（２０），（２１）の上下端部から作動ガスが洩れるの
を防止する洩れ防止作用により、再生器（１３Ｈ）に対
するガス供給量を確保することができる。さらに、周壁
内空間（１８）の内周側壁面の高熱が再生器（１３Ｈ）
に伝わるのを防止する断熱作用により、再生器（１３
Ｈ）の能力低下を抑えることができる。この結果、高温
再生器（１３Ｈ）の効率を高めることができ、延いては
ビルマイヤヒートポンプ装置の成績係数の向上を図るこ
とができる。

【００４０】（実施例２）図４は実施例２を示し、実施
例１と同じ部分については同じ符号を付している。この
実施例では、周壁内空間（１８）の上下端側壁面におい
て、内周側には横断面矩形状の内周突条（３１），（３
２）を高温シリンダ（１Ｈ）と同心状に周設し、かつシ
リンダ（１Ｈ）と内外筒部材（２０），（２１）との間
の線膨張係数の関係を考慮して、各突条（３１），（３
２）の内周側側面によってこの発明における内筒部材
（２０）側の密閉係止面（２３），（２４）を構成する
一方、外周側には同じく横断面矩形状の外周突条（３
３），（３４）を高温シリンダ（１Ｈ）と同心状に周設
し、各突条（３３），（３４）の外周側側面によってこ
の発明における外筒部材（２１）側の密閉係止面（２
５），（２６）を構成している。内周突条（３１），
（３２）の密閉係止面（２３），（２４）と、外周突条
（３３），（３４）の密閉係止面（２５），（２６）と
の半径方向寸法は実施例１と同様である。尚、これら突
条（３１）〜（３４）を上記壁面に突設したことによっ
て、上端側壁面と再生器（１３Ｈ）の上面部との間、ま
た下端側壁面と再生器（１３Ｈ）の下面部との間には、
比較的大きな隙間空間（３５），（３６）が形成されて
いるが、このような隙間空間（３５），（３６）の形成
については任意である。

【００４１】この実施例によれば、ヒータ管（１４Ｈ）
の開口端（１４Ｈａ）から周壁内空間（１８）の上端側
隙間空間（３５）に流入した作動ガスは、抵抗の少ない
方つまり開口端（１４Ｈａ）から上端側壁面に沿って周
囲に拡がるが、内周側では内周突条（３１）の外周側側
面によって、また外周側では外周突条（３３）の内周側
側面によって流動方向がそれぞれ下向きに曲げられ、再
生器（１３Ｈ）に向かって流動する。つまり、作動ガス
は内外筒部材（２０），（２１）の各上端部に向かって
流動するのを該端部の近傍位置において阻止され、かつ
上記端部から遠ざかって再生器（１３Ｈ）に向かう方向
に誘導される。尚、下端側隙間空間（２７）においても
同様であるので説明は省略する。

【００４２】これにより、実施例１で説明した内外筒部
材（２０），（２１）の各端部における作動ガスの洩れ
防止作用をさらに高めることができるので、再生器（１
３Ｈ）に対するガス供給量を高いレベルで確保すること
ができる。この結果、再生器（１３Ｈ）の効率をさらに
高めることができ、延いてはビルマイヤヒートポンプ装
置の成績係数の向上をさらに図ることができる。

【００４３】尚、上記実施例１及び２では、高温再生器
の内外周部両側に隙間が生じ易い場合について説明した
ので内筒部材及び外筒部材の両方を用いているが、内周
部側に隙間が生じない若しくは生じても再生器効率の低
下が許容範囲内である場合には外筒部材のみを用いるこ
とができ、また外周部側についても同様の場合には内筒
部材のみを用いることができる。

【００４４】また、上記実施例１及び２では、高温シリ
ンダに比べて内筒部材の線膨張係数が大であり、また外
筒部材の線膨張係数が小であることを利用して、内外筒
部材の周壁内空間への設置作業を容易にするために端部
と密閉係止面との間の半径方向寸法を若干緩く設定して
いるが、設置した状態で両者が十分に密閉した状態とな
るように設定してもよい。

【００４５】また、上記実施例２では、突条を横断面矩
形状として内外周側側面がそれぞれの両端側壁面に対し
て略鉛直となるようにしているが、例えば突端側が薄肉
となるようなテーパをつけたり、基端側では上記壁面と
の間にアールを設けたりして任意の形状に構成すること
ができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、熱膨張時に高温再生器の内周部側に作動ガスの
バイパス通路となる隙間が生じ易い場合に、再生器より
も線膨張係数の大きい内筒部材によって上記隙間が生じ
るのを防止することができるので、再生器のガス通過量
を増加させて再生器効率を高めることができ、延いては
ビルマイヤヒートポンプ装置の成績係数の向上を図るこ
とができる。

【００４７】加えて、周壁内空間の内周側壁面と内筒部
材の内周面との間に形成される断熱隙間によって、再生
器にシリンダ内周側壁面の高熱が直接に伝わって能力が
低下するのを防止することができるので、シリンダが高
熱状態にあっても再生器の高い効率を維持することがで
きる。

【００４８】また、請求項２の発明によれば、内筒部材
の両端部を略密閉状態として該両端部における作動ガス
の洩れを防止することができるので、上記請求項１の発
明による効果に加えて、再生器に対する作動ガスの供給
量を確保することができ、再生器効率をさらに高めるこ
とができる。

【００４９】また、請求項３及び４の発明によれば、上
記請求項２の発明において洩れ防止作用をもたらす密閉
係止面をシリンダ周壁内空間の端部側壁面に設けた円環
溝や円環突条の側面によって容易に得ることができる。

【００５０】請求項５の発明によれば、熱膨張時に高温
再生器の外周部側に作動ガスのバイパス通路となる隙間
が生じ易い場合に、再生器よりも線膨張係数の小さい外
筒部材によって上記隙間が生じるのを防止することがで
きるので、再生器のガス通過量を増加させて再生器効率
を高めることができ、延いてはビルマイヤヒートポンプ
装置の成績係数の向上を図ることができる。

【００５１】また、請求項６の発明によれば、外筒部材
の両端部を略密閉状態として該両端部における作動ガス
の洩れを防止することができるので、上記請求項５の発
明による効果に加えて、再生器に対する作動ガスの供給
量を確保することができ、再生器効率をさらに高めるこ
とができる。

【００５２】また、請求項７及び８の発明によれば、上
記請求項６の発明において洩れ防止作用をもたらす密閉
係止面をシリンダ周壁内空間の端部側壁面に設けた円環
溝や円環突条の側面によって容易に得ることができる。

【００５３】さらに、請求項９の発明によれば、熱膨張
時に高温再生器の内外周部の両側に作動ガスのバイパス
通路となる隙間がそれぞれ生じ易い場合に、高温再生器
に比べて線膨張係数の大きい内筒部材及び小さい外筒部
材の両方を用いることによって上記隙間が生じるのを防
止することができるので、再生器のガス通過量を増加さ
せて再生器効率を高めることができ、延いてはビルマイ
ヤヒートポンプ装置の成績係数の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係るビルマイヤヒートポ
ンプ装置の要部の部分拡大縱断面図である。

【図２】ビルマイヤヒートポンプ装置の全体構成を示す
縱断面図である。

【図３】ビルマイヤヒートポンプサイクルのＴ−Ｓ線図
である。

【図４】この発明の実施例２に係るビルマイヤヒートポ
ンプ装置の要部の部分拡大縱断面図である。

【図５】従来例の要部の部分拡大縱断面図である。

【符号の説明】

（１Ｈ） 高温シリンダ （９Ｈ） 高温空間 （１０Ｈ） 中温空間 （１２Ｈ） 高温連通路 （１３Ｈ） 高温再生器 （１８） 周壁内空間 （２０） 内筒部材 （２１） 外筒部材 （２３）〜（２６） 密閉係止面 （２７），（２８） 内周溝（円環溝） （２９），（３０） 外周溝（円環溝） （３１），（３２） 内周突条（円環突条） （３３），（３４） 外周突条（円環突条）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 文一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 石野 勉 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温シリンダ（１Ｈ）内の高温空間（９
   Ｈ）及び中温空間（１０Ｈ）を互いに連通する高温連通
   路（１２Ｈ）が、高温シリンダ（１Ｈ）の周壁内に該シ
   リンダ（１Ｈ）と同心の筒形状に形成された周壁内空間
   （１８）を有し、該空間（１８）に両端が開口された筒
   状の高温再生器（１３Ｈ）が同心状に収容されたビルマ
   イヤヒートポンプ装置において、 上記周壁内空間（１８）の内周側壁面と高温再生器（１
   ３Ｈ）の内周部との間に、両端が開口された筒状の内筒
   部材（２０）を内周面が上記内周側壁面に対面しかつ外
   周面が上記内周部に圧接した状態に配設し、 上記内筒部材（２０）を高温再生器（１３Ｈ）よりも線
   膨張係数の大きい素材によって構成したことを特徴とす
   るビルマイヤヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】 周壁内空間（１８）の両端側壁面に、少
   なくとも熱膨張時には内筒部材（２０）の両端部に全周
   にわたって略密着状態で接する密閉係止面（２３），
   （２４）を備えたことを特徴とする請求項１記載のビル
   マイヤヒートポンプ装置。
3. 【請求項３】 周壁内空間（１８）の両端側壁面に高温
   シリンダ（１Ｈ）と同心状の円環溝（２７），（２８）
   を周設し、 上記円環溝（２７），（２８）の側面によって密閉係止
   面（２３），（２４）を構成したことを特徴とする請求
   項２記載のビルマイヤヒートポンプ装置。
4. 【請求項４】 周壁内空間（１８）の両端側壁面に高温
   シリンダ（１Ｈ）と同心状の円環突条（３１），（３
   ２）を周設し、 上記円環突条（３１），（３２）の側面によって密閉係
   止面（２３），（２４）を構成したことを特徴とする請
   求項２記載のビルマイヤヒートポンプ装置。
5. 【請求項５】 高温シリンダ（１Ｈ）内の高温空間（９
   Ｈ）及び中温空間（１０Ｈ）を互いに連通する高温連通
   路（１２Ｈ）が、高温シリンダ（１Ｈ）の周壁内に該シ
   リンダ（１Ｈ）と同心の筒形状に形成された周壁内空間
   （１８）を有し、該空間（１８）に両端が開口された筒
   状の高温再生器（１３Ｈ）が同心状に収容されたビルマ
   イヤヒートポンプ装置において、 上記周壁内空間（１８）の外周側壁面と高温再生器（１
   ３Ｈ）の外周部との間に、筒状で両端が開口された外筒
   部材（２１）を外周面が上記外周側壁面に対面しかつ内
   周面が上記外周部に圧接した状態に配設し、 上記外筒部材（２１）を高温再生器（１３Ｈ）よりも線
   膨張係数の小さい素材によって構成したことを特徴とす
   るビルマイヤヒートポンプ装置。
6. 【請求項６】 周壁内空間（１８）の両端側壁面に、少
   なくとも熱膨張時には外筒部材（２１）の両端部に全周
   にわたって略密着状態で接する密閉係止面（２５），
   （２６）を備えたことを特徴とする請求項５記載のビル
   マイヤヒートポンプ装置。
7. 【請求項７】 周壁内空間（１８）の両端側壁面に高温
   シリンダ（１Ｈ）と同心状の円環溝（２９），（３０）
   を周設し、 上記円環溝（２９），（３０）の側面によって密閉係止
   面（２５），（２６）を構成したことを特徴とする請求
   項６記載のビルマイヤヒートポンプ装置。
8. 【請求項８】 周壁内空間（１８）の両端側壁面に高温
   シリンダ（１Ｈ）と同心状の円環突条（３３），（３
   ４）を周設し、 上記円環突条（３３），（３４）の側面によって密閉係
   止面（２５），（２６）を構成したことを特徴とする請
   求項６記載のビルマイヤヒートポンプ装置。
9. 【請求項９】 周壁内空間（１８）の内周側壁面と高温
   再生器（１３Ｈ）の内周部との間に、両端が開口された
   筒状の内筒部材（２０）を内周面が上記内周側壁面に対
   面しかつ外周面が上記内周部に圧接した状態に配設し、 上記内筒部材（２０）を高温再生器（１３Ｈ）よりも線
   膨張係数の大きい素材によって構成したことを特徴とす
   る請求項５記載のビルマイヤヒートポンプ装置。