JPH01138353A - スターリングエンジン用空気予熱器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はスターリングエンジン用空気予熱器に関する
。

（従来の技術） 外燃機関であるスターリングエンジンに於ては、例えば
特開昭５９−２５０６２に示すようなタイプのものが挙
げられるが、それは第１図に示すようにシリンダー１内
の作動ピストン２によりシリンダー１を圧縮室３と膨張
室４とに区画し、隣り合うシリンダー５の圧縮室６をク
ーラー７、蓄冷器８及びヒーター９を介して膨張室４に
接続する。

同様にシリンダー１の圧縮室３を図示せざるクーラー、
蓄冷器及びヒーター１０を介して隣り合うシリンダー５
の膨張室１１に接続する。

ヒーター９及び１０は燃焼室１２の周囲に配列され、燃
焼室１２の上部中央には燃料供給用ノズル１３を配する
。

一方燃焼用空気は矢印■にて示すようにその供給ダクト
１４から燃焼室１２の周囲を通り、天井１５に入り、燃
焼農工６によって燃焼室Ｉ２内に供給される。他方排気
ガスは矢印■にて示すように燃焼室１２の周囲を通って
別の排気ガス用ダクト１６を介して外部へと放出される
。スターリングエンジンはシリンダｌ及び５内の作動ガ
スの膨張・圧縮によって作動ピストン２及び１７を往復
動させて出力を得ているが、その出力は膨脹室４及び１
１に供給される作動ガスをヒーター９及び１０でいかに
高温にさせるかによって決められる。

従って供給用ノズル１３からの燃料を完全燃焼させて、
燃焼室１２内の温度を高温にさせることは極めて重要で
ある。一般に燃料の完全燃焼を図る為に燃焼用空気を予
熱しておくことは有効な手段であるが、スターリングエ
ンジンに於ても、排気ガスの排熱を利用して、排気ガス
と燃焼用空気とを予熱器１８で熱交換させ、燃焼用空気
の昇温を図っている。

従来の予熱器１８は第２図に示すように、波形エレメン
ト１９の上下及び内外周にパネルを配し、内周パネル２
０と上下パネル２１．２２の間に排気ガス取入及び取出
口２３．２４を形成し、又外周パネル２５と上下パネル
２１．２２の間に燃焼用空気取入及び取出口２６．２７
を形成する構成となっている。排気ガスは矢印Ｂの如（
、波形エレメント１９の内周側通路に排気ガス取入口２
３より入り、次いで、排気ガス取出口２４より排出し、
又、燃焼用空気は、矢印への如く、波形エレメント１．
９の外周側通路に空気取入口２６より入り、次いで、空
気取出口２７より燃焼室１２へと供給される。

排気ガスの熱は波形エレメント１９を介して燃焼用空気
に伝達され、空気を予熱する。

（発明が解決しようとする問題点） 波形パネル１９は上から見て全体として環状を呈し、且
つ連続した一枚の金属板で形成されているため、特に波
形パネル１９−の上下端面と上下パネル２１．２２との
接合部分が密着度がわるくて、燃焼用空気が排気ガス側
へ洩れやすく、又構成上の制約から波形形状の大きさが
限られ、小さくできないため熱交換作用即ち空気の予熱
効率が低い等性能面で問題があった。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するために、本発明において
講じた手段は、上方フランジ及び下方フランジに各筒体
の上方及び下方端部を貫通嵌入して両者を固着し、各筒
体の内部空間及び各筒体の回向外部空間には夫々波状フ
ィンを配設してそれらを固着して、空気及び排気ガス通
路を形成したユニットを、燃焼室の囲りに適数個配置し
たスターリングエンジン用空気予熱器を構成したことで
ある。

（作用） 上記技術的手段は、次の様に作用する。

完全分離された筒体内部空間及び筒体外部空間内を、夫
々燃焼用空気及び燃焼後排気ガスが流動することにより
熱交換が行なわれ、燃焼用空気の予熱が図られる。

（実施例） 第３図は本発明を具体化した一実施例を示し、予熱器２
８は次の様に構成される。

上方フランジ２９及び下方フランジ３０には多枚の筒体
３１が横一列に整列した状態で貫通嵌入し、夫々の上下
開口端は上方、下方フランジ２９．３０の上面及び下面
から若干突出している。その夫々の筒体３１の内部空間
４６には縦方向に波打った波状フィン３２が嵌入され、
両者３１と３２はロー付又は熔接で接着固定される。

夫々の筒体３１間には横方向に適当な間隙３８が設定さ
れ、その筒体３１の外側対向外部空間３８には縦方向に
波打った波状フィン３３が設置され、両者３１と３３と
はロー付又は熔接で接着固定される。

更に夫々の筒体３１の前後外側端面を被うカバープレー
ト３４．３５が張り付けられ、前方カバープレート３４
の上端と上方フランジ２９との間には排気ガス取入口３
６が、後方カバープレート３５の下端と上方フランジ３
０との間には排気ガス取出口３７が夫々形成される。

こうしてユニット化された予熱器２８は燃焼室の囲りに
適数個配設される。

先ず燃焼用空気は矢印Ａで示す様に下方の空気取入口（
図示略）から流入し、夫々の筒体３１内の下方開口端か
ら筒体３１と筒体３１内のフィン３２との間隙内を上昇
し、上方開口端を経て上方の空気取出口（図示略）へと
流出する。

一方排気ガスは矢印Ｂで示す様に上方の排気ガス取入口
３６から流入し、フィン３３の上方開口端を経て夫々の
筒体３１間の間隙３８と間隙３８間内のフィン３３との
間隙内を下降し、フィン３３の下方開口端を経て下方の
排気ガス取出口３７へと流出する。

斯くして燃焼用空気と排気ガスとは互いに完全に分離さ
れた流路内を夫々矢印Ａ及びＢの如く流動し、効率よく
熱交換作用が遂行され、空気は順調に予熱される。

尚、空気通路と排気ガス通路は逆にしてもよく、特に筒
体の外部空間内のフィンは横方向波状フィンに置換して
も関連部品・構造を若干変更すれば、同様の作用効果が
得られる。

この予熱器２８は前述の如く燃焼室の囲りに必要個数配
設されるが、第４図の如くリング状に形成した本体の上
下リングプレート３９．４０に上下フランジ２９．３０
がロー付は又は溶接にて接合され、空気及び排気ガスが
洩れない俤に構成される。

第５図は第４図の接合に変えて、それら２８と３９．４
．０とをボルト４１で脱着自在に取付けたタイプで、第
６図は第３図の上下フランジ２９．３０を省略して上下
リングプレート３９．４０で兼用したタイプで、筒体３
１が直に上下リングプレート３９．４０に貫通嵌入し、
それら３１と３９．４０とはロー付は又は熔着される。

更に第７図は第６図の上下リングプレート３９．４０を
予め扇状の上下フランジ４２．４３として切り離してユ
ニット化し、それを改めて上下リングプレートの切断切
り口４４．４５に嵌め込んでロー付は又は熔着したタイ
プを示す。

第８図は筒体３１の開口及び横断面形状の８種類の変形
例を夫々示し、先ず（ａ）は重ね合せ個所は一個所の長
方形、（ｂ）は重ね合せが２個所で異形の２部品から成
る長方形、（Ｃ）は重ね合せが２個所で同形の２部品か
ら成る長方形、（ｄ）は突き合せが一個所の長方形の４
種類に加えて、夫々曲率を与えたトラック状のもの４種
類を（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）を示すが、（ｅ）
−（ａ）、　　（ｆ）−（ｂ）、　　（ｇ）−（ｃ）。

（ｈ）−（ｄ）に夫々相当している。

（発明の効果） 本発明によれば、従来の連続した一枚の波形パネルで形
成されたリング状予熱器に変えて適当（必要）数にユニ
ット化した予熱器としたので、製作及び加工が容易とな
り、従って各部品の接合精度が向上するため空気と排気
ガスの混入がなくなり、且つ筒体とフィンも小型化でき
、熱交換作用の効率もよくなり、全体の性能も著しく向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はスターリングエンジンの要部中央縦断面図、 第２図は従来の予熱器を示す部分断面斜視図、第３図は
本発明の一実施例を示す部分断面斜視図、 第４．５．６及び７図は他実施例を示す部分断面斜視図
、 第８図は本発明の一要部である筒体の各種変形例を示す
図である。 ２８：ユニット（予熱器）、 ２９：上方フランジ、 ３０：下方フランジ、 ３１：筒体、 ３２．３３：波状フィン、 ３８：各筒体の対向外部空間、 ４６：各筒体の内部空間。 代理人　弁理士　　桑　　原　　英　　明第１図 ４゜ 第５図 第６図 Ｕ 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上方フランジ２９及び下方フランジ３０に各筒体３１の
   上方及び下方端部を貫通嵌入して両者を固着し、各筒体
   内部空間４６及び各筒体の対向外部空間３８には夫々波
   状フィン３２、３３を配設してそれらを固着して、空気
   及び排気ガス通路を構成したユニット２８を、燃焼室の
   囲りに適数個配置した事を特徴とするスターリングエン
   ジン用空気予熱器。