JPS62223577A - 熱駆動ヒ−トポンプ - Google Patents
熱駆動ヒ−トポンプInfo
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- JPS62223577A JPS62223577A JP61066620A JP6662086A JPS62223577A JP S62223577 A JPS62223577 A JP S62223577A JP 61066620 A JP61066620 A JP 61066620A JP 6662086 A JP6662086 A JP 6662086A JP S62223577 A JPS62223577 A JP S62223577A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
- F02G1/0445—Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- 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】
(産業上の利用分野)
この発明は熱駆動ヒートポンプに関するものである。
(従来の技術)
本出願人は先の出@(特願昭60−106280号)に
て第6図に示すような熱駆動ヒートポンプを提案してい
るが、この装置について説明すると、第6図において、
1は熱駆動ヒートポンプの筒状ケーシングで、このケー
シング1の内部には、それと一体的に高温シリンダ2H
及び低温シリンダ2Lが同軸的に設けられている。図示
の例では低温シリンダ2Lの方が高温シリンダ2Hより
径が大となっている。ケーシング1内には、例えばヘリ
ウムガスのような作動ガスが封入されている。
て第6図に示すような熱駆動ヒートポンプを提案してい
るが、この装置について説明すると、第6図において、
1は熱駆動ヒートポンプの筒状ケーシングで、このケー
シング1の内部には、それと一体的に高温シリンダ2H
及び低温シリンダ2Lが同軸的に設けられている。図示
の例では低温シリンダ2Lの方が高温シリンダ2Hより
径が大となっている。ケーシング1内には、例えばヘリ
ウムガスのような作動ガスが封入されている。
高温シリンダ2Hの内部には高温ディスプレーサ3Hが
摺動自在に収容され、この高温ディスプレーサ3Hによ
って、高温シリンダ2Hの低温シリンダ2Lと反対の側
に高温室41(が形成され、また低温シリンダ2Lの側
に中温室4?lが形成されている。
摺動自在に収容され、この高温ディスプレーサ3Hによ
って、高温シリンダ2Hの低温シリンダ2Lと反対の側
に高温室41(が形成され、また低温シリンダ2Lの側
に中温室4?lが形成されている。
高温室4Hと中温室4Mは、高温シリンダ211の外周
に形成した高温側作動ガス流路5Hにより連通している
。そして、この流路5Hの内部には、高温室4Hから中
温室4Mへ向かって高温熱交換器7H1高温リジエネレ
ータ8H及び高温側中温熱交換器9■が順次設けられて
いる。
に形成した高温側作動ガス流路5Hにより連通している
。そして、この流路5Hの内部には、高温室4Hから中
温室4Mへ向かって高温熱交換器7H1高温リジエネレ
ータ8H及び高温側中温熱交換器9■が順次設けられて
いる。
低温シリンダ2Lの側においても同様な構成がとられ、
低温シリンダ2Lの内部に低温ディスプレーサ3Lが摺
動自在に収容され、この低温ディスプレーサ3Lによっ
て、低温シリンダ2Lの高温シリンダ2Hと反対の側に
低温室4Lが形成され、また高温シリンダ2Hの側に中
温室4Mが形成されている。
低温シリンダ2Lの内部に低温ディスプレーサ3Lが摺
動自在に収容され、この低温ディスプレーサ3Lによっ
て、低温シリンダ2Lの高温シリンダ2Hと反対の側に
低温室4Lが形成され、また高温シリンダ2Hの側に中
温室4Mが形成されている。
さらに、低温室4Lと中温室4Mは、低温シリンダ2L
の外周に形成した低温側作動ガス流路5Lにより連通し
ている。そして、この流路5Lの内部には、低温室4L
から中温室4Mへ向かって低温熱交換器7L、低温リジ
ェネレータ8L及び低温側中温熱交換器9Lが順次設け
られている。
の外周に形成した低温側作動ガス流路5Lにより連通し
ている。そして、この流路5Lの内部には、低温室4L
から中温室4Mへ向かって低温熱交換器7L、低温リジ
ェネレータ8L及び低温側中温熱交換器9Lが順次設け
られている。
両シリンダ2H,2Lの中間部には、ケーシング1と一
体をなして隔壁10が設けられ、この°隔壁10からは
高温側及び低温側ディスプレーサガイド11H、IIL
が軸方向に突設されている。これらのガイドIIH、I
ILはロッドとして形成され、それぞれのロッドIIH
、IILは高温及び低温ディスプレーサ38.3Lに形
成した凹穴121 、12Lに摺動自在に挿入され、こ
れにより凹穴12H、12L内にガスばね室13H、1
3Lが形成されている。ガスばね室内にはぐ例えばヘリ
ウムガスが封入される。隔壁10には連通開口14が形
成され、雨中温室4M、4Mは連通し、1つの中温室の
ように機能するようになっている。
体をなして隔壁10が設けられ、この°隔壁10からは
高温側及び低温側ディスプレーサガイド11H、IIL
が軸方向に突設されている。これらのガイドIIH、I
ILはロッドとして形成され、それぞれのロッドIIH
、IILは高温及び低温ディスプレーサ38.3Lに形
成した凹穴121 、12Lに摺動自在に挿入され、こ
れにより凹穴12H、12L内にガスばね室13H、1
3Lが形成されている。ガスばね室内にはぐ例えばヘリ
ウムガスが封入される。隔壁10には連通開口14が形
成され、雨中温室4M、4Mは連通し、1つの中温室の
ように機能するようになっている。
前記高温熱交換器7Hは、その外部からの高温の熱源、
例えばプロパンガスの燃焼ガスによって矢印Aで示すよ
うに加熱され、内部の作動ガスへその熱が伝わるように
される。また、高温室4Hは高温熱交換器7Hによって
高温に保持される。
例えばプロパンガスの燃焼ガスによって矢印Aで示すよ
うに加熱され、内部の作動ガスへその熱が伝わるように
される。また、高温室4Hは高温熱交換器7Hによって
高温に保持される。
一方、高温側中温熱交換器9Hは、外部の低温熱源、例
えば上水道水に接し、それによって冷却され、内部の作
動ガスを中間温度、例えば40℃程度にするように機能
する。
えば上水道水に接し、それによって冷却され、内部の作
動ガスを中間温度、例えば40℃程度にするように機能
する。
作動ガスは、2個のディスプレーサ3H,3Lの動きに
応じて、それぞれの作動ガス流路5H,5L内をいずれ
の方向にも自由に流れることもできる。そして、高温室
4■と中温室4M、及び低温室4Lと中温室4Mの圧力
の間には、作動ガスが流路5H25Lを流れるときに発
生する圧力降下に起因する圧力差のみが存在する。両リ
ジェネレータ8H18Lは蓄熱性能に優れた材料から成
り、そこを流通する作動ガスに、蓄えた熱を放出したり
、熱を奪ったりする。
応じて、それぞれの作動ガス流路5H,5L内をいずれ
の方向にも自由に流れることもできる。そして、高温室
4■と中温室4M、及び低温室4Lと中温室4Mの圧力
の間には、作動ガスが流路5H25Lを流れるときに発
生する圧力降下に起因する圧力差のみが存在する。両リ
ジェネレータ8H18Lは蓄熱性能に優れた材料から成
り、そこを流通する作動ガスに、蓄えた熱を放出したり
、熱を奪ったりする。
前述のように、高温ディスプレーサ3H及び低温ディス
プレーサ3Lは、それぞれガスばね室13■1.13L
内のガスばねを介してケーシング1内に支持されており
、いわゆるばね質点系を構成している。
プレーサ3Lは、それぞれガスばね室13■1.13L
内のガスばねを介してケーシング1内に支持されており
、いわゆるばね質点系を構成している。
また、高温室41(、中温室4M及び低温室4Lは流路
5H15Lを通じて互いに連通しており、各室の作動ガ
ス圧力間には流路5H15Lの圧力降下分の圧力差があ
るのみであり、全作動ガスの圧力はほぼ均一とみなせる
。
5H15Lを通じて互いに連通しており、各室の作動ガ
ス圧力間には流路5H15Lの圧力降下分の圧力差があ
るのみであり、全作動ガスの圧力はほぼ均一とみなせる
。
一方、ディスプレーサ311.3Lが作動ガスから圧力
を受ける面積は、高温、低温いずれのディスプレーサに
おいても、中温室4M側の方がケーシング端(高温室4
H1低温室4L)側よりo7ド1111.11Lの断面
積分だけ小さくなっている。よって、いずれのディスプ
レーサも、作動ガス圧力が上昇すると圧力上昇分にロッ
ド断面積を乗じただけの力、を中温室4Mに向かう方向
へ受け、作動ガス圧力が低下すると圧力の低下分にロッ
ド断面積を乗じただけの力を中温室41’lから遠ざか
る方向へ受ける。
を受ける面積は、高温、低温いずれのディスプレーサに
おいても、中温室4M側の方がケーシング端(高温室4
H1低温室4L)側よりo7ド1111.11Lの断面
積分だけ小さくなっている。よって、いずれのディスプ
レーサも、作動ガス圧力が上昇すると圧力上昇分にロッ
ド断面積を乗じただけの力、を中温室4Mに向かう方向
へ受け、作動ガス圧力が低下すると圧力の低下分にロッ
ド断面積を乗じただけの力を中温室41’lから遠ざか
る方向へ受ける。
作動ガスの温度は、前述のように高温室4Hでは高温に
保持され、中温室4Mでは中間的な温度に保持され、低
温室4Lは、後述のような本ヒートボンブの作動の結果
低温に保持される。
保持され、中温室4Mでは中間的な温度に保持され、低
温室4Lは、後述のような本ヒートボンブの作動の結果
低温に保持される。
次に上記装置の作動状態について説明する。まず低温デ
ィスプレーサ3Lの動きが高温ディスプレーサ3Hに及
ぼす影響について説明すると、低温ディスプレーサ3L
が上昇した場合、低温室4L内の容積が増大することに
なるが、これにより作動ガスの圧力が低下し、この結果
、高温ディスプレーサ3Hに対しては、圧力の低下分に
ロッド11Hの断面積を乗じた力が上方へと作用するこ
とになる。また上記とは逆に低温ディスプレーサ3Lが
下降した場合、低温室4L内の容積が減少することによ
って作動ガスの圧力が上昇し、この結果、高温ディスプ
レーサ3Hに対しては、上記と同様の理由から、下方へ
の力が作用することになる。すなわち、低温ディスプレ
ーサ3Lが往復運動をすると、高温ディスプレーサ3H
に対しては、低温ディスプレーサ3Lの変位と同方向へ
の力が作用し、この結果、高温ディスプレーサ3Hは、
ばね質点系の一般的な特性に基づいて、低温ディスプレ
ーサ3Lの変位に時間的に遅れつつ追従することになる
のである。
ィスプレーサ3Lの動きが高温ディスプレーサ3Hに及
ぼす影響について説明すると、低温ディスプレーサ3L
が上昇した場合、低温室4L内の容積が増大することに
なるが、これにより作動ガスの圧力が低下し、この結果
、高温ディスプレーサ3Hに対しては、圧力の低下分に
ロッド11Hの断面積を乗じた力が上方へと作用するこ
とになる。また上記とは逆に低温ディスプレーサ3Lが
下降した場合、低温室4L内の容積が減少することによ
って作動ガスの圧力が上昇し、この結果、高温ディスプ
レーサ3Hに対しては、上記と同様の理由から、下方へ
の力が作用することになる。すなわち、低温ディスプレ
ーサ3Lが往復運動をすると、高温ディスプレーサ3H
に対しては、低温ディスプレーサ3Lの変位と同方向へ
の力が作用し、この結果、高温ディスプレーサ3Hは、
ばね質点系の一般的な特性に基づいて、低温ディスプレ
ーサ3Lの変位に時間的に遅れつつ追従することになる
のである。
一方、高温ディスプレーサ3Hが上昇した場合、高温室
4■の容積が減少することから作動ガスの圧力が低下す
ることになり、この結果、低温ディスプレーサ3Lには
圧力の低下分にロッドIILの断面積を乗じただけの力
が、下方へと作用することになる。また逆に高温ディス
プレーサ3Hが下降した場合には、上記と同様の理由か
ら低温ディスプレーサ3Lに対しては、上方への力が作
用することになる。すなわち、高温ディスプレーサ3H
が往復運動をすると、低温ディスプレーサ3Lに対して
は、変位とは逆方向への力が作用することになるのであ
る。そして、力によって生ずる変位は力に対して時間的
に遅れるものの、力とは逆向きの波形に対しては先行す
るということを勘案して、上記を換言すれば、低温ディ
スプレーサ3Lは高温ディスプレーサ3Hの変位に先行
した波形で変位するということになる。
4■の容積が減少することから作動ガスの圧力が低下す
ることになり、この結果、低温ディスプレーサ3Lには
圧力の低下分にロッドIILの断面積を乗じただけの力
が、下方へと作用することになる。また逆に高温ディス
プレーサ3Hが下降した場合には、上記と同様の理由か
ら低温ディスプレーサ3Lに対しては、上方への力が作
用することになる。すなわち、高温ディスプレーサ3H
が往復運動をすると、低温ディスプレーサ3Lに対して
は、変位とは逆方向への力が作用することになるのであ
る。そして、力によって生ずる変位は力に対して時間的
に遅れるものの、力とは逆向きの波形に対しては先行す
るということを勘案して、上記を換言すれば、低温ディ
スプレーサ3Lは高温ディスプレーサ3Hの変位に先行
した波形で変位するということになる。
以上のように、
■低温ディスプレーサ3Lが周期運動をすると、高温デ
ィスプレーサ3Hは低温ディスプレーサ3Lの変位に遅
れて追従する波形で変位し、 ■高温ディスプレーサ3Hが周期運動をすると、低温デ
ィスプレーサ3Lは高温ディスプレーサ3■の変位に先
行する波形で変位する、 ことが明らかであり、この結果、上記ヒートポンプにお
いては低温ディスプレーサ3Lと高温ディスプレーサ3
Hとは、第3図に示すような関係にて自励振動すること
になる。
ィスプレーサ3Hは低温ディスプレーサ3Lの変位に遅
れて追従する波形で変位し、 ■高温ディスプレーサ3Hが周期運動をすると、低温デ
ィスプレーサ3Lは高温ディスプレーサ3■の変位に先
行する波形で変位する、 ことが明らかであり、この結果、上記ヒートポンプにお
いては低温ディスプレーサ3Lと高温ディスプレーサ3
Hとは、第3図に示すような関係にて自励振動すること
になる。
第4図及び第5図に高温ディスプレーサ3Hの変位と高
温ディスプレーサに対する作動ガスの力の線図、及び低
温ディスプレーサ3しの変位と低温ディスプレーサに対
する作動ガスの力の線図を示す。
温ディスプレーサに対する作動ガスの力の線図、及び低
温ディスプレーサ3しの変位と低温ディスプレーサに対
する作動ガスの力の線図を示す。
これらの図中、aないしhは上記第3図の符号aないし
hの状態にそれぞれ相当する。高温ディスプレーサと低
温ディスプレーサとは、これらの線図で囲まれた面積に
相当するエネルギーを作動ガスから受は取ることになり
、この結果、高温ディスプレーサ3Hと低温ディスプレ
ーサ3Lとは、上述の作動ガスからの力と、ロッド11
H111Lやシリンダ2H12Lとの摩擦、流路5H1
5Lを作動ガスが流れるときの抵抗などに起因する減衰
力とがつり合った状態で持続振動をすることになる。
hの状態にそれぞれ相当する。高温ディスプレーサと低
温ディスプレーサとは、これらの線図で囲まれた面積に
相当するエネルギーを作動ガスから受は取ることになり
、この結果、高温ディスプレーサ3Hと低温ディスプレ
ーサ3Lとは、上述の作動ガスからの力と、ロッド11
H111Lやシリンダ2H12Lとの摩擦、流路5H1
5Lを作動ガスが流れるときの抵抗などに起因する減衰
力とがつり合った状態で持続振動をすることになる。
一方、第3図のaないしhの過程における各熱交換器で
の熱の授受は次の■〜■の通りである。
の熱の授受は次の■〜■の通りである。
■aからCの過程では、hからaの過程における低温室
4Lの膨張仕事相当分の熱量を低温熱交換器7Lから吸
収する。この熱量は高温室4Hと中温室4Mの温度差に
比例する。また、同時に中温室4Mの作動ガスは圧力上
昇により圧縮仕事を受ける。
4Lの膨張仕事相当分の熱量を低温熱交換器7Lから吸
収する。この熱量は高温室4Hと中温室4Mの温度差に
比例する。また、同時に中温室4Mの作動ガスは圧力上
昇により圧縮仕事を受ける。
■Cからeの過程では、aからCの過程における中温室
4Mに対する圧縮仕事相当分の熱量を主に高温側中温熱
交換器9Hから排出する。この熱量は低温室4Lと中温
室4Mの温度差に比例する。また、同時に中温室4Mの
作動ガスはaからCに引き続いて圧縮仕事を受ける。
4Mに対する圧縮仕事相当分の熱量を主に高温側中温熱
交換器9Hから排出する。この熱量は低温室4Lと中温
室4Mの温度差に比例する。また、同時に中温室4Mの
作動ガスはaからCに引き続いて圧縮仕事を受ける。
■eからgの過程では、Cからeの過程における中温室
4Mに対する圧縮仕事相当分の熱量を低温側中温熱交換
器9Lから排出する。この熱量は高温室4Hと中温室4
Mの温度差に比例する。また、同時に高温室4Hは中温
室4Mへ向かって作動ガスを排出することによる膨張仕
事をする。
4Mに対する圧縮仕事相当分の熱量を低温側中温熱交換
器9Lから排出する。この熱量は高温室4Hと中温室4
Mの温度差に比例する。また、同時に高温室4Hは中温
室4Mへ向かって作動ガスを排出することによる膨張仕
事をする。
0gからaの過程では、eからgの過程における高温室
4Hの膨張仕事相当分の熱量を高温熱交換器7Hから吸
収する。この熱量は中温室4Mと低温室4Lの温度差に
比例する。また同時に、低温室4Lは中温室4Mへ向か
って作動ガスを排出することによる膨張仕事をする。こ
の膨張仕事相当分の熱量は上述のように、aからCの過
程で低温熱交換器7Lから吸収される。
4Hの膨張仕事相当分の熱量を高温熱交換器7Hから吸
収する。この熱量は中温室4Mと低温室4Lの温度差に
比例する。また同時に、低温室4Lは中温室4Mへ向か
って作動ガスを排出することによる膨張仕事をする。こ
の膨張仕事相当分の熱量は上述のように、aからCの過
程で低温熱交換器7Lから吸収される。
以上のように上記ヒートポンプは、低温側熱交換器7L
を介して外部から熱を吸収し、2つの中温熱交換器9H
19Lから外部へ熱を排出するような作動をなすのであ
る。
を介して外部から熱を吸収し、2つの中温熱交換器9H
19Lから外部へ熱を排出するような作動をなすのであ
る。
(発明が解決しようとする問題点)
ところで上記した熱駆動ヒートポンプにおいては、次の
ような欠点の生ずることが予想される。
ような欠点の生ずることが予想される。
それは、上記のように高温ディスプレーサ3Hと低温デ
ィスプレーサ3Lとが持続振動を行なうのは、ヒートポ
ンプが作動した結果により低温室4Lが低温となってい
る状態のときであって、ヒートポンプが上記のような定
常運転状態に達する前の状態では、低温室4Lを冷却し
たり、外部動力でディスプレーサ3H13Lを駆動する
等して低温室4Lを低温にする必要があり、これら作業
に多くの手数と時間とを要するということである。また
高温ディスプレーサ3Hと低温ディスプレーサ3Lとが
別々のガスばね13H,13Lによって支持され、両者
3H53Lが作動ガス圧力の変動を介して干渉する構造
であるために、両ディスプレーサ3■、3Lの相互干渉
が弱く、そのため負荷変動の影響を受は易く、充分な安
定性が得られないという欠点も予想される。
ィスプレーサ3Lとが持続振動を行なうのは、ヒートポ
ンプが作動した結果により低温室4Lが低温となってい
る状態のときであって、ヒートポンプが上記のような定
常運転状態に達する前の状態では、低温室4Lを冷却し
たり、外部動力でディスプレーサ3H13Lを駆動する
等して低温室4Lを低温にする必要があり、これら作業
に多くの手数と時間とを要するということである。また
高温ディスプレーサ3Hと低温ディスプレーサ3Lとが
別々のガスばね13H,13Lによって支持され、両者
3H53Lが作動ガス圧力の変動を介して干渉する構造
であるために、両ディスプレーサ3■、3Lの相互干渉
が弱く、そのため負荷変動の影響を受は易く、充分な安
定性が得られないという欠点も予想される。
この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、低温室が低温に達する前
の状態においても自励振動させることが可能であり、し
かも負荷変動に対して高い安定度の得られる熱駆動ヒー
トポンプを提供することにある。
たものであって、その目的は、低温室が低温に達する前
の状態においても自励振動させることが可能であり、し
かも負荷変動に対して高い安定度の得られる熱駆動ヒー
トポンプを提供することにある。
(問題点を解決するための手段)
そこでこの発明の熱駆動ヒートポンプにおいては、上記
のような装置において、第1図に示すように、ディスプ
レーサガイドIIH、IILにガスばね13H,13L
を介して高温ディスプレーサ3Hと低温ディスプレーサ
3Lとを支持すると共に、高温ディスプレーサ3Hと低
温ディスプレーサ3Lとの間に、相対ばね15を介設し
である。
のような装置において、第1図に示すように、ディスプ
レーサガイドIIH、IILにガスばね13H,13L
を介して高温ディスプレーサ3Hと低温ディスプレーサ
3Lとを支持すると共に、高温ディスプレーサ3Hと低
温ディスプレーサ3Lとの間に、相対ばね15を介設し
である。
(作用)
上記相対ばね15は、高温ディスプレーサ3Hの動きを
促進し、また低温ディスプレーサ3Lの動きを抑制する
ような作用をなす。一方、高温室4■と中温室4Mとは
それぞれ強制的に加熱及び冷却されているために、高温
ディスプレーサ3Hの動きによって作動ガス圧力の変動
が生じ、低温ディスプレーサ3Lの動きは促進されるこ
とになる。すなわち低温ディスプレーサ3Lの動きは、
作動ガス圧力によって促進され、相対ばね力によって上
記とは逆に抑制されることになる訳であるが、上記相対
ばね15の強さを、作動ガス圧力による促進作用の方が
強くなるように調整することにより、結果として低温デ
ィスプレーサ3Lの動きを促進し得ることになる。そし
てこのように両ディスプレーサ3H13Lの動きを促進
し得る結果、低温室4Lが低温になっていない状態にお
いても、上記両ディスプレーサ3H,3Lは自励振動し
得ることになる。また両ディスプレーサ3H,3L間に
相対ばね15を介設した結果、両ディスプレーサ3H1
3L間の相互干渉が強くなり、負荷変動に対する安定性
を向上し得ることになる。
促進し、また低温ディスプレーサ3Lの動きを抑制する
ような作用をなす。一方、高温室4■と中温室4Mとは
それぞれ強制的に加熱及び冷却されているために、高温
ディスプレーサ3Hの動きによって作動ガス圧力の変動
が生じ、低温ディスプレーサ3Lの動きは促進されるこ
とになる。すなわち低温ディスプレーサ3Lの動きは、
作動ガス圧力によって促進され、相対ばね力によって上
記とは逆に抑制されることになる訳であるが、上記相対
ばね15の強さを、作動ガス圧力による促進作用の方が
強くなるように調整することにより、結果として低温デ
ィスプレーサ3Lの動きを促進し得ることになる。そし
てこのように両ディスプレーサ3H13Lの動きを促進
し得る結果、低温室4Lが低温になっていない状態にお
いても、上記両ディスプレーサ3H,3Lは自励振動し
得ることになる。また両ディスプレーサ3H,3L間に
相対ばね15を介設した結果、両ディスプレーサ3H1
3L間の相互干渉が強くなり、負荷変動に対する安定性
を向上し得ることになる。
(実施例)
次にこの発明の熱駆動ヒートポンプの具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
第2図のように、全体構成は前記従来例と略同−であり
、同一の部分を同一の符号で示すが、同一部分は前記実
施例と同様な機能及び作用を有するものである。したが
って、その構造についてのみ簡単に説明すると、図にお
いて、1は熱駆動ヒートポンプの筒状ケーシングで、こ
のケーシング1の内部には、それと一体的に高温シリン
ダ2H及び低温シリンダ2Lが同軸的に設けられている
。図示の例では低温シリンダ2Lの方が高温シリンダ2
Hより径が大となっている。ケーシング1内には、例え
ばヘリウムガスのような作動ガスが封入されている。
、同一の部分を同一の符号で示すが、同一部分は前記実
施例と同様な機能及び作用を有するものである。したが
って、その構造についてのみ簡単に説明すると、図にお
いて、1は熱駆動ヒートポンプの筒状ケーシングで、こ
のケーシング1の内部には、それと一体的に高温シリン
ダ2H及び低温シリンダ2Lが同軸的に設けられている
。図示の例では低温シリンダ2Lの方が高温シリンダ2
Hより径が大となっている。ケーシング1内には、例え
ばヘリウムガスのような作動ガスが封入されている。
高温シリンダ2Hの内部には高温ディスプレーサ3Hが
摺動自在に収容され、この高温ディスプレーサ3Hによ
って、高温シリンダ211の低温シリンダ2Lと反対の
側に高温室4Hが形成され、また低温シリンダ2Lの側
に中温室4Mが形成されている。
摺動自在に収容され、この高温ディスプレーサ3Hによ
って、高温シリンダ211の低温シリンダ2Lと反対の
側に高温室4Hが形成され、また低温シリンダ2Lの側
に中温室4Mが形成されている。
高温室4■と中温室4旧よ、高温シリンダ2Hの外周に
形成した高温側作動ガス流路5Hにより連通している。
形成した高温側作動ガス流路5Hにより連通している。
そして、この流路5Hの内部には、高温室4Hから中温
室4Mへ向かって高温熱交換器711、高温リジェネレ
ータ8H及び高温側中温熱交換器9Hが順次設けられて
いる。
室4Mへ向かって高温熱交換器711、高温リジェネレ
ータ8H及び高温側中温熱交換器9Hが順次設けられて
いる。
低温シリンダ2Lの側においても同様な構成がとられ、
低温シリンダ2Lの内部に低温ディスプレーサ3Lが摺
動自在に収容され、この低温ディスプレーサ3Lによっ
て、低温シリンダ2Lの高温シリンダ2Hと反対の側に
低温室4Lが形成され、また高温シリンダ211の側に
中温室4Mが形成されている。
低温シリンダ2Lの内部に低温ディスプレーサ3Lが摺
動自在に収容され、この低温ディスプレーサ3Lによっ
て、低温シリンダ2Lの高温シリンダ2Hと反対の側に
低温室4Lが形成され、また高温シリンダ211の側に
中温室4Mが形成されている。
さらに、低温室4Lと中温室4旧よ、低温シリンダ2L
の外周に形成した低温側作動ガス流路5Lにより連通し
ている。そして、この流路5Lの内部には、低温室4L
から中温室4Mへ向かって低温熱交換器7L、低温リジ
ェネレータ8L及び低温側中温熱交換器9Lが順次設け
られている。
の外周に形成した低温側作動ガス流路5Lにより連通し
ている。そして、この流路5Lの内部には、低温室4L
から中温室4Mへ向かって低温熱交換器7L、低温リジ
ェネレータ8L及び低温側中温熱交換器9Lが順次設け
られている。
両シリンダ2H12Lの中間部には、ケーシング1と一
体をなして隔壁10が設けられ、この隔壁10からは高
温側及び低温側ディスプレーサガイド11H、IILが
軸方向に突設されている。これらのガイドIIH、II
Lはロッドとして形成され、それぞれのロッド11H1
11Lは高温及び低温ディスプレーサ3H,3Lに形成
した凹穴12H、12Lに摺動自在に挿入されている。
体をなして隔壁10が設けられ、この隔壁10からは高
温側及び低温側ディスプレーサガイド11H、IILが
軸方向に突設されている。これらのガイドIIH、II
Lはロッドとして形成され、それぞれのロッド11H1
11Lは高温及び低温ディスプレーサ3H,3Lに形成
した凹穴12H、12Lに摺動自在に挿入されている。
各ディスプレーサガイド11H、IILの先端部には、
径大なピストン部19H119Lが形成されており、各
ピストン部19H,19Lの周側面が上記凹穴128.
12Lの内周面に摺接している。また上記各凹穴12+
1.12Lの開口部19H119Lの内周面には、上記
ディスプレーサガイド11H、IILのロッド部分の外
周面が摺接しており、上記各凹穴12H,12L内が上
記ピストン15H,15Lによって上下2室に分割構成
されている。上記高温ディスプレーサ3H側の上室が、
ディスプレーサガイドIIHと高温ディスプレーサ3H
との間に介設されたガスばね13Hとなる部分であり、
また上記低温ディスプレーサ3Lとの間に介設されたガ
スばね13Lとなる部分である。そして上記高温ディス
プレーサ3Hの下室17Hと、上記低温ディスプレーサ
3Lの上室17Lとが連通孔18を介して連通しており
、これら両室17H,17Lと連通孔18とによって、
両ディスプレーサ3H,3L間に介設された相対ガスば
ね15が構成されている。なお隔壁10には連通関口1
4が形成され、雨中温室4M、4Mは互いに連通してお
り、1つの中温室のように機能するようになっている。
径大なピストン部19H119Lが形成されており、各
ピストン部19H,19Lの周側面が上記凹穴128.
12Lの内周面に摺接している。また上記各凹穴12+
1.12Lの開口部19H119Lの内周面には、上記
ディスプレーサガイド11H、IILのロッド部分の外
周面が摺接しており、上記各凹穴12H,12L内が上
記ピストン15H,15Lによって上下2室に分割構成
されている。上記高温ディスプレーサ3H側の上室が、
ディスプレーサガイドIIHと高温ディスプレーサ3H
との間に介設されたガスばね13Hとなる部分であり、
また上記低温ディスプレーサ3Lとの間に介設されたガ
スばね13Lとなる部分である。そして上記高温ディス
プレーサ3Hの下室17Hと、上記低温ディスプレーサ
3Lの上室17Lとが連通孔18を介して連通しており
、これら両室17H,17Lと連通孔18とによって、
両ディスプレーサ3H,3L間に介設された相対ガスば
ね15が構成されている。なお隔壁10には連通関口1
4が形成され、雨中温室4M、4Mは互いに連通してお
り、1つの中温室のように機能するようになっている。
上記相対ガスばね15の作用を、第2表に示すが、同表
のように相対ガスばね15から高温ディスプレーサ3■
に作用する力は、高温ディスプレーサ3Hが下降行程に
あるときには主として下向きとなり、一方高温デイスプ
レーサ3Hが上昇行程にあるときには主として上向きと
なる訳であり、このことから高温ディスプレーサ3Hの
動きが上記相対ガスばね15によって促進されることが
明らかである。これに対して、相対ガスばね15から低
温ディスプレーサ3Lに作用する力は、低温ディスプレ
ーサ3Lが下降行程にあるときには主として上向きとな
り、一方低温デイスプレーサ3Lが上昇行程にあるとき
には主として下向きとなるというように、低温ディスプ
レーサ3Lの動きを抑制する方向に作用することになる
。
のように相対ガスばね15から高温ディスプレーサ3■
に作用する力は、高温ディスプレーサ3Hが下降行程に
あるときには主として下向きとなり、一方高温デイスプ
レーサ3Hが上昇行程にあるときには主として上向きと
なる訳であり、このことから高温ディスプレーサ3Hの
動きが上記相対ガスばね15によって促進されることが
明らかである。これに対して、相対ガスばね15から低
温ディスプレーサ3Lに作用する力は、低温ディスプレ
ーサ3Lが下降行程にあるときには主として上向きとな
り、一方低温デイスプレーサ3Lが上昇行程にあるとき
には主として下向きとなるというように、低温ディスプ
レーサ3Lの動きを抑制する方向に作用することになる
。
ところで、前記従来例にて説明したように、低温ディス
プレーサ3Lは、高温ディスプレーサ3Hの動きによっ
て、作動ガスの圧力変動により第1表に示すような力を
受ける訳であるが、低温室4Lが低温状態に、ない場合
でも、高温室4Hと中温室4Mとはそれぞれ強制的に加
熱及び冷却されていることから、高温ディスプレーサ3
Hの動きによって作動ガスの圧力変動が生じ、これによ
り上記同様に低温ディスプレーサ3Lの動きは促進され
ることになる。したがって上記相対ガスばね15の強さ
を調整することにより、作動ガス圧力による促進作用を
、相対ガスばね15による抑制作用よりも大とすれば、
結果として低温ディスプレーサ3Lの動きは促進される
ことになる。上記のように高温ディスプレーサ3Hと低
温ディスプレーサ3Lとの両者の動きが促進されること
により、低温室4Lが低温になっていなくても、両ディ
スプレーサ3H,3Lは自励振動を起こすことになる。
プレーサ3Lは、高温ディスプレーサ3Hの動きによっ
て、作動ガスの圧力変動により第1表に示すような力を
受ける訳であるが、低温室4Lが低温状態に、ない場合
でも、高温室4Hと中温室4Mとはそれぞれ強制的に加
熱及び冷却されていることから、高温ディスプレーサ3
Hの動きによって作動ガスの圧力変動が生じ、これによ
り上記同様に低温ディスプレーサ3Lの動きは促進され
ることになる。したがって上記相対ガスばね15の強さ
を調整することにより、作動ガス圧力による促進作用を
、相対ガスばね15による抑制作用よりも大とすれば、
結果として低温ディスプレーサ3Lの動きは促進される
ことになる。上記のように高温ディスプレーサ3Hと低
温ディスプレーサ3Lとの両者の動きが促進されること
により、低温室4Lが低温になっていなくても、両ディ
スプレーサ3H,3Lは自励振動を起こすことになる。
そしてこのような自励振動が1!続する過程において、
低温室4Lの温度が次第に低下し、この結果、前記従来
例で説明したような持続振動の行なわれる状態となるの
である。
低温室4Lの温度が次第に低下し、この結果、前記従来
例で説明したような持続振動の行なわれる状態となるの
である。
また上記熱駆動ヒートポンプにおいては、上記のことが
ら自励振動に対する低温室4Lの温度の影響が従来例に
比較して弱くなるため、低温室4Lの温度変動に対する
動作の安定性を向上し得ることになる。しかも、相対ガ
スばね15の強さを調整することにより、自励振動を成
立させるための各熱交換器71(,8H19■、7L、
8L、9Lにおける圧力損失の条件が緩和されるために
、熱サイクルの性能を向上させる余地が広くなり、この
結果、ヒートポンプ性能を向上することが可能となる。
ら自励振動に対する低温室4Lの温度の影響が従来例に
比較して弱くなるため、低温室4Lの温度変動に対する
動作の安定性を向上し得ることになる。しかも、相対ガ
スばね15の強さを調整することにより、自励振動を成
立させるための各熱交換器71(,8H19■、7L、
8L、9Lにおける圧力損失の条件が緩和されるために
、熱サイクルの性能を向上させる余地が広くなり、この
結果、ヒートポンプ性能を向上することが可能となる。
(発明の効果)
この発明の熱駆動ヒートポンプにおいては、上記のよう
に高温ディスプレーサと低温ディスプレーサとの間に相
対ばねを介設しであるので、この相対ばねの調整によっ
て、低温ディスプレーサと高温ディスプレーサとの両者
の動きを促進することができ、そのため低温室が低温で
なくても自励振動を起こすことが可能となり、この結果
、熱駆動ヒートポンプの定常運転状態への移行を容易に
行なうことが可能となる。また両ディスプレーサ間の相
互干渉が強くなる結果、負荷変動に対する安定性を向上
し得ることになる。
に高温ディスプレーサと低温ディスプレーサとの間に相
対ばねを介設しであるので、この相対ばねの調整によっ
て、低温ディスプレーサと高温ディスプレーサとの両者
の動きを促進することができ、そのため低温室が低温で
なくても自励振動を起こすことが可能となり、この結果
、熱駆動ヒートポンプの定常運転状態への移行を容易に
行なうことが可能となる。また両ディスプレーサ間の相
互干渉が強くなる結果、負荷変動に対する安定性を向上
し得ることになる。
第1図はこの発明の熱駆動ヒートポンプの一実施例の原
理の説明図、第2図はその中央縦断面図、第3図はばね
質点系の振動の説明図、第4図は高温ディスプレーサの
変位と作動ガスがそれに及ぼす力との関係を示すグラフ
、第5図は低温ディスプレーサの変位と作動ガスがそれ
に及ぼす力との関係を示すグラフ、第6図は従来例を示
す熱駆動ヒートポンプの中央縦断面図である。 1・・・ケーシング、2H・・・高温シリンダ、2L・
・・低温シリンダ、3H・・・高温ディスプレーサ、3
L・・・低温ディスプレーサ、4H・・・高温室、4L
・・・低温室、4M、4M1.4M2 ・・・中温室
、5H・・・高温側作動ガス流路、SL・・・低温側作
動ガス流路、7H・・・高温熱交換器、7L・・・低温
熱交換器、8H・・・高温リジェネレータ8L・・・低
温リジェネレータ、9H・・・高温側中温熱交換器、9
L・・・低温側中温熱交換器、10・・・隔壁、IIH
・・・高温側ディスプレーサガイド、IIL ・・・低
温側ディスプレーサガイド、12H、12L ・・・凹
穴、13H、13L ・・・ガスばね室、15・・・相
対ガスばね。 特許出願人 川崎重工業株式会社第1図 り 第2図 I〃 第3図 第4図 第5図 第す図 L
理の説明図、第2図はその中央縦断面図、第3図はばね
質点系の振動の説明図、第4図は高温ディスプレーサの
変位と作動ガスがそれに及ぼす力との関係を示すグラフ
、第5図は低温ディスプレーサの変位と作動ガスがそれ
に及ぼす力との関係を示すグラフ、第6図は従来例を示
す熱駆動ヒートポンプの中央縦断面図である。 1・・・ケーシング、2H・・・高温シリンダ、2L・
・・低温シリンダ、3H・・・高温ディスプレーサ、3
L・・・低温ディスプレーサ、4H・・・高温室、4L
・・・低温室、4M、4M1.4M2 ・・・中温室
、5H・・・高温側作動ガス流路、SL・・・低温側作
動ガス流路、7H・・・高温熱交換器、7L・・・低温
熱交換器、8H・・・高温リジェネレータ8L・・・低
温リジェネレータ、9H・・・高温側中温熱交換器、9
L・・・低温側中温熱交換器、10・・・隔壁、IIH
・・・高温側ディスプレーサガイド、IIL ・・・低
温側ディスプレーサガイド、12H、12L ・・・凹
穴、13H、13L ・・・ガスばね室、15・・・相
対ガスばね。 特許出願人 川崎重工業株式会社第1図 り 第2図 I〃 第3図 第4図 第5図 第す図 L
Claims (1)
- 1、内部に作動ガスを充填した高温シリンダ及び低温シ
リンダと、高温シリンダの低温シリンダと反対の側に高
温室を形成しかつ高温シリンダの低温シリンダ側に中温
室を形成するように、高温シリンダの内部に摺動自在に
挿入された高温ディスプレーサと、前記高温室と中温室
とを連通させる高温側作動ガス流路と、高温室から中温
室へ向かう方向に関して高温側作動ガス流路内に順次配
列された高温熱交換器、高温リジェネレータ及び高温側
中温熱交換器と、低温シリンダの高温シリンダと反対の
側に低温室を形成しかつ低温シリンダの高温シリンダ側
に中温室を形成するように、低温シリンダの内部に摺動
自在に挿入された低温ディスプレーサと、前記低温室と
中温室とを連通させる低温側作動ガス流路と、低温室か
ら中温室へ向かう方向に関して低温側作動ガス流路内に
順次配列された低温熱交換器、低温リジェネレータ及び
低温側中温熱交換器と、前記高温シリンダ及び低温シリ
ンダの間に固定状態で設けられたディスプレーサガイド
とを備え、ディスプレーサガイドは、高温ディスプレー
サ及び低温ディスプレーサを軸方向に摺動自在に案内し
、かつ両ディスプレーサとの間にガスを収容したガスば
ね室が形成され、さらに上記高温ディスプレーサと低温
ディスプレーサとの間には相対ばねを介設したことを特
徴とする熱駆動ヒートポンプ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61066620A JPH0660770B2 (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 熱駆動ヒ−トポンプ |
EP86108607A EP0238707B1 (en) | 1986-03-25 | 1986-06-24 | Heat activated heat pump |
DE8686108607T DE3674917D1 (de) | 1986-03-25 | 1986-06-24 | Waermegetriebene waermepumpe. |
US06/877,964 US4683723A (en) | 1986-03-25 | 1986-06-24 | Heat activated heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61066620A JPH0660770B2 (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 熱駆動ヒ−トポンプ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62223577A true JPS62223577A (ja) | 1987-10-01 |
JPH0660770B2 JPH0660770B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=13321113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61066620A Expired - Lifetime JPH0660770B2 (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 熱駆動ヒ−トポンプ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4683723A (ja) |
EP (1) | EP0238707B1 (ja) |
JP (1) | JPH0660770B2 (ja) |
DE (1) | DE3674917D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5400599A (en) * | 1991-12-09 | 1995-03-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hot gas machine |
KR940010581B1 (ko) * | 1992-01-07 | 1994-10-24 | 삼성전자 주식회사 | 열압축식 히트펌프 |
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DE4206957A1 (de) * | 1992-03-05 | 1993-09-16 | Viessmann Werke Kg | Aussenbeheizte, regenerative, nach dem vuilleumier-kreisprozess arbeitende waerme- und kaeltemaschine |
GB2279139B (en) * | 1993-06-18 | 1997-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | Vuilleumier heat pump |
DE4328993C2 (de) * | 1993-08-28 | 1995-11-30 | Bosch Gmbh Robert | Maschine zum Heizen und/oder Kühlen |
DE4401247C2 (de) * | 1994-01-18 | 1998-10-08 | Bosch Gmbh Robert | Wärmeübertrager |
JP2003507618A (ja) * | 1999-08-11 | 2003-02-25 | エネルリット ポツダム ゲーエムベーハー | 互いに動く複数のピストンを有する熱ガス機関 |
US8397498B2 (en) * | 2007-09-17 | 2013-03-19 | Pulsar Energy, Inc. | Heat removal systems and methods for thermodynamic engines |
DE102008009783A1 (de) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes mit einer Kühlanordnung und einer Heizanordnung |
DE102008009784A1 (de) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Hausgerät zum Trocknen eines feuchten Gutes mit einer Kühlanordnung und einer Heizanordnung |
WO2013155258A1 (en) | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Thermolift, Inc. | Heat pump with electomechanically-actuated displacers |
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CN110207415B (zh) * | 2013-11-21 | 2021-07-02 | 能升公司 | 用于维勒米尔热泵的四过程循环 |
WO2017070241A1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | Thermolift, Inc. | Gas spring and bridge for a heat pump |
WO2019060890A1 (en) * | 2017-09-25 | 2019-03-28 | Thermolift, Inc. | LINEAR ACTUATORS LOCATED AT THE CENTER TO DRIVE TRAVEL ELEMENTS IN A THERMODYNAMIC APPARATUS |
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