JPH05272406A - 熱ガス機関のヒータヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、作動ガスの流れを阻害することな
く、複数のヒータチユーブ内において作動ガスを均一に
加熱することを目的とする。 【構成】 マニホールド間に複数のヒータチユーブを円
周状に配設する。ここで、中央のヒータチユーブの管径
を相対的に細くすると共に外側のヒータチユーブの管径
を相対的に太くし、同時に各ヒータチユーブ間の間隔は
均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱ガス機関のヒータヘ
ツドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スターリング機関の燃焼器の従来技術と
して、例えば実開昭６０−１５５７５９号公報に開示さ
れた「熱ガス機関のヒータヘツド」がある。この従来技
術を図４に基づいて説明すると、熱ガス機関の膨張空間
７１を構成するシリンダ７２と蓄熱器ハウジング７３と
はヒータチユーブ７４を介して接続される。ここで、複
数のヒータチユーブ７４を介在させるためにシリンダ７
２とヒータチユーブ７４との間および蓄熱器ハウジング
７３とヒータチユーブ７４との間には、それぞれマニホ
ールド７５，７６が配設される。そして、膨張空間７１
と図示しない圧縮空間との間を蓄熱器ハウジング７３お
よびヒータチユーブ７４を介して作動ガスが往復流す
る。

【０００３】このとき、シリンダ７２とマニホールド７
５との接続部および蓄熱器ハウジング７３とマニホール
ド７５との接続部においてそれぞれ絞り部７７，７８が
存在するため、マニホールド７５，７６の中央に作動ガ
スの流れが集中してしまう。

【０００４】この作動ガスの集中により複数のヒータチ
ユーブ７４には作動ガス流量のばらつきが生じ、作動ガ
スの効率良い加熱ができない。そこで、マニホールド７
５，７６内の中央にそれぞれ整流板７９，８０を配設し
て、外側に配設されたヒータチユーブ７４にも作動ガス
が流れやすくなるようにして、複数のヒータチユーブ７
４全体に均一に作動ガスが流れるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この整流板
７９，８０の存在により、作動ガスの流れの拡大・縮小
が生じ、作動ガスの圧損が増加してしまう。この結果、
熱ガス機関の出力減少といつた不具合を有することとな
る。

【０００６】そこで、本発明では、作動ガスの流れを阻
害することなく、複数のヒータチユーブ内において作動
ガスを均一に加熱することを、その技術的課題とする。

【０００７】

【発明の構成】

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、シ
リンダと蓄熱器ハウジングとを接続する複数のヒータチ
ユーブと、シリンダとヒータチユーブとの間、および蓄
熱器ハウジングとヒータチユーブとの間にそれぞれ配設
されるマニホールドとから熱ガス機関のヒータヘツドを
構成し、ヒータチユーブはマニホールド上において円周
状に配列され、隣合うヒータチユーブ同士の間隔を均一
にすると共に、外側に配列されるヒータチユーブの管径
を中央に配列されるヒータチユーブの管径よりも相対的
に太くしたことである。

【０００９】

【作用】上述した本発明の技術的手段によれば、外側に
配列されるヒータチユーブの管径は中央に配列されるヒ
ータチユーブの管径よりも相対的に太く、各ヒータチユ
ーブを流れる作動ガスの流量が均一化される。このと
き、ヒータチユーブ間隔は均一なので、どのヒータチユ
ーブ内の作動ガスも均一に加熱される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の技術的手段を具体化した実施
例について添付図面に基づいて説明する。

【００１１】図１に熱ガス機関のヒータヘツドを示す。
ここで、熱ガス機関の燃焼空間１１は断熱材を有するハ
ウジング１２により構成され、ハウジング１２の頂部中
央には燃料噴射ノズル１３およびスワラ１４が配設され
ている。このスワラ１４は燃焼用空気に旋回流を与える
もので、図示しない空気予熱器およびブロワと通路１５
を介して連通している。燃焼空間１１の下部には熱ガス
機関のヒータチユーブ１６が複数配設されている。この
ヒータチユーブ１６は、シリンダ１７と蓄熱器ハウジン
グ１８とを接続し、ヒータチユーブ１６とシリンダ１７
との間、およびヒータチユーブ１６と蓄熱器ハウジング
１８との間にそれぞれマニホールド１９，２１が配設さ
れている。尚、燃焼空間１１で生成された燃焼ガスの排
気ガスは排気出口２０より空気予熱器へと流出する。

【００１２】図２において、第１実施例を説明すると、
複数のヒータチユーブ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ
はマニホールド１９，２１上において円周状に配列さ
れ、隣合うヒータチユーブ同士の間隔はいずれもｓ０で
あり均一とされている。しかし、外側に配列されるヒー
タチユーブ１６ｃ，１６ｄの管径ｒ３，ｒ４は、中央に
配列されるヒータチユーブ１６ａ，１６ｂの管径ｒ１，
ｒ２よりも相対的に太くしている。尚、本実施例では各
管径の関係はｒ１＜ｒ２＜ｒ３＝ｒ４となつているが、
特にこの組み合わせに限定されるものではない。尚、ヒ
ータチユーブ１６の配列は図２において左右対象となつ
ている。

【００１３】以上の構成を有する熱ガス機関のヒータヘ
ツドの作動について説明する。

【００１４】図示しないブロワより給送された空気は、
空気予熱器において高温排気ガスにより予熱され、昇温
してスワラ１４へと導かれる。スワラ１４により旋回流
が付与された空気は燃料噴射ノズル１３から噴射された
燃料と混合され、点火されて連続燃焼を行う。この連続
燃焼によつて発生した高温燃焼ガスはヒータチユーブ１
６へと導かれる。ここで、高温燃焼ガスとヒータチユー
ブ１６内を流れる作動ガスとの間で熱交換が行われ、ヒ
ータチユーブ１６内の作動ガスが昇温すると共に燃焼ガ
スが降温し、燃焼ガスは燃焼空間１１内の上方に位置す
る排気ガス出口２０から空気予熱器を介して外部へと排
出される。

【００１５】ここで、作動ガスは中央に配設されたヒー
タチユーブ１６ａ，１６ｂに集中しやすいが、それらの
管径が細く、流動抵抗が大きいためにヒータチユーブ１
６ａ，１６ｂを流れる作動ガス流量が制限される。一
方、外側に配設された管径の太いヒータチユーブ１６
ｃ，１６ｄの流動抵抗は小さいので、作動ガスが相対的
に流れやすくなる。従つて、複数のヒータチユーブ１６
のそれぞれの作動ガスの流れが均一化され、同時に隣合
うヒータチユーブ同士の間隔はいずれもｓ０で均一であ
るため、高温燃焼ガスの流れが均一となり、ヒータチユ
ーブ１６全体において作動ガスが均一に加熱される。

【００１６】

【発明の効果】以上に示した様に本発明では、マニホー
ルド内での作動ガスの流量分布に反比例するように、外
側に配列されるヒータチユーブの管径を、中央に配列さ
れるヒータチユーブの管径よりも相対的に太くしたこと
で、複数のヒータチユーブのそれぞれの作動ガス流量が
均一化される。このとき、各ヒータチユーブ間の間隔は
均一であり、全体として作動ガスは均一に加熱されるこ
ととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の熱ガス機関のヒータヘツドの全
体構成図を示す。

【図２】図１における要部拡大断面図を示す。

【図３】従来技術の熱ガス機関のヒータヘツドの構成図
を示す。

【符号の説明】

１６ ヒータチユーブ、 １７ シリンダ、 １８ 蓄熱器ハウジング、 １９，２１ マニホールド、 ２２，２３ フイン、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村 上 建 治 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと蓄熱器ハウジングとを接続す
   る複数のヒータチユーブと、 前記シリンダと前記ヒータチユーブとの間、および前記
   蓄熱器ハウジングと前記ヒータチユーブとの間にそれぞ
   れ配設されるマニホールドとを有し、 前記ヒータチユーブは前記マニホールド上において円周
   状に配列され、隣合う前記ヒータチユーブ同士の間隔を
   均一にすると共に、外側に配列される前記ヒータチユー
   ブの管径を、中央に配列される前記ヒータチユーブの管
   径よりも相対的に太くしたことを特徴とする熱ガス機関
   のヒータヘツド。