JPH0654099B2 - デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 - Google Patents

デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器

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JPH0654099B2
JPH0654099B2 JP60079582A JP7958285A JPH0654099B2 JP H0654099 B2 JPH0654099 B2 JP H0654099B2 JP 60079582 A JP60079582 A JP 60079582A JP 7958285 A JP7958285 A JP 7958285A JP H0654099 B2 JPH0654099 B2 JP H0654099B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディスプレーサ形スターリング機関の熱交
換器に関し、特に、従来に比して熱効率及び耐久性の向
上を図ることができるディスプレーサ形スターリング機
関の熱交換器に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は特開昭52−25952 号公報に記載された従来のデ
ィスプレーサ形スターリング機関の熱交換器の構成を示
す断面図であり、図において、1は高温シリンダ、1a
は膨張室、2は高温シリンダ1の周囲に同心円環状に構
成された再生器ハウジング、3は該再生器ハウジング2
に対し、オーリングシール3bと固定ボルト102とに
より密閉固定されている低温シリンダ、3aは圧縮室、
4は上記高温シリンダ1のヘッド部から上記再生器ハウ
ジング2のヘッド部へ放射状に配管された複数のヒータ
管、5は金網等で構成された同心円環状の再生器充填
物、6は該再生器充填物5の下方に配置された同心円環
状クーラ、6aは該同心円環状クーラ6にロウ付等で組
み立てられた冷却管、6b,6cは上記同心円環状クー
ラ6を外気と密閉するためのオーリングシール、7,8
はクーラ6を冷却するための冷却水入口管,冷却水出口
管,9は中空密閉状のディスプレーサ、10はディスプ
レーサ9に装着されたガスシールリング、101は上記
動力ピストン11の中心軸部に設けられ、ディスプレー
サロッド13をシールするロッドシール、14は上記動
力ピストン11に固定された動力ピストンロッドであ
る。ここで、低温動力シリンダ3の下部は上記ディスプ
レーサ9と上記動力ピストン11とを所定の位相差で往
復動させるクランク機構及び各々のコンロッドを備えた
クランクケースとなっている。
次に動作について説明する。
ディスプレーサ形スターリング機関では、ヒータ管4,
クーラ6を各々連続的に加熱冷却することにより、作業
流体は膨張,圧縮させ、該作業流体を熱交換器内に往復
流動させる。即ち、作業流体は、ヒータ管4から再生器
充填物5を介してクーラ6へ、又はその逆方向に流動す
る。そして、ヒータ管4への加熱エネルギが各ピストン
の往復動を介してクランク軸の回転エネルギに変換され
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、従来のディスプレーサ形スターリング機関の
熱交換器においては以下のような問題点があった。
即ち、高温シリンダ1と再生器ハウジング2は、高温シ
リンダ1の膨張室1aにかかる10〜60気圧の内圧に
耐えなければならない必要性から、厚い肉厚に形成され
ていた。しかるに、これは、高温シリンダ1から再生器
ハウジング2を介してクーラ6への伝わる熱伝導損失を
大きくし、エンジンの熱効率を悪くするという問題点を
発生させていた。また、高温シリンダ1と再生器ハウジ
ング2との接合部では大きな断面積変化があり、このた
め、該接合部には溶接応力の外に大きな熱応力集中が発
生し、該接合部が破損しやすいという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、その内部の膨張室からクーラへ作業流体が
往復流動するシリンダとクーラ間における熱伝導損失が
低減し、しかも、シリンダと該シリンダの一部に接合し
て再生器が充填される空間を形成するハウジング部材と
の接合部における熱応力集中が低減した、機関の熱効率
及び耐久性に優れたディスプレーサ形スターリング機関
の熱交換器を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかるディスプレーサ形スターリング機関の
熱交換器は、その球形部の内側空間が膨張室となるドー
ム状シリンダと、その最上部が上記ドーム状シリンダに
おける上記球形部の内周面に嵌合し、上記ドーム状シリ
ンダの円筒部との間に再生器が充填される空間を形成す
る円筒状のインナライナと、上記空間内に充填された同
心円環状再生器と、上記ドーム状シリンダ内にて、上記
同心円環状再生器及び上記インナライナの下方に設けら
れた同心円環状クーラと、上記同心円環状クーラの内壁
面に摺動して、その球形部の最上部が上記膨張室内で往
復動するよう移動するディスプレーサと、上記ドーム状
シリンダの球形部に設けられ、上記膨張室と上記再生器
が充填される空間とを繋ぐヒータ管とを備えたものであ
る。
〔作用〕
この発明においては、上記構成としたことにより、円筒
状のインナライナの上方に位置する,ドーム状シリンダ
の球形部の内側空間が膨張室になり、円筒状のインナラ
イナの内側壁面には常にディスプレーサの外周面が一定
間隔を隔て対向することになる。従って、円筒状のイン
ナライナに作用する圧力は、作業流体が再生器及びクー
ラを流れる際に発生する圧力損失(約0.2気圧程度の
圧力)が作用するのみとなり、その肉厚を薄くできるの
で、ドーム状シリンダの球形部からヒータ管,及び再生
器を介してクーラへ伝わる熱伝導損失が小さくなり、機
関の熱効率が向上する。
また、円筒状のインナライナは、その最上部がドーム状
シリンダの球形部の内周面に嵌合することにより、ドー
ム状シリンダに接合されており、また、ヒータ管が接続
されるドーム状シリンダの球形部は、その断面積変化が
少ない曲線状であるので、従来装置にして、シリンダに
かかる熱応力集中が著しく低減することができ、機関の
耐久性を向上することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例のディスプレーサ形スターリン
グ機関の熱交換器の構成を示す断面図であり、図におい
て、第2図と同一符号は同一または相当する部分は示し
ている。
15はその球形部の内側空間が膨張室1aとなるドーム
状シリンダ、16は該ドーム状シリンダ15の円筒部の
上部との間で再生器充填物(同心円環状再生器)5が充
填される空間を形成する円筒状のインナライナであり、
その上部は該ドーム状シリンダ15の球形部の内周面に
嵌合されている。また、23は同心円環状クーラ6とイ
ンナライナ16の嵌合部をシールするオーリングシー
ル、また、17は同心円環状クーラ6の下方に設けら
れ、その内壁面が動力ピストン11の摺動面となる圧縮
シリンダ、17a,17bは圧縮シリンダ17を外気か
ら密閉するためのオーリングシール、18,19はそれ
ぞれ圧縮シリンダ17を冷却するための冷却水の入口管
と出口管、20はクランクケースの上部フランジ部で、
このクランクケースはディスプレーサ9及び動力ピスト
ン11を所定の位相差で駆動するための図示しないクラ
ンク機構を備えている。21は上記熱交換器を構成する
ドーム状シリンダ15とクランクケースとの両フランジ
部を結合するボルト、22は気密のためのオーリングシ
ールである。
本実施例装置では、上記のように、ドーム状シリンダ1
5の円筒部の上部と、円筒状のインナライナ16との間
に形成される空間に再生器充填物(同心円環状再生器)
5が充填される。また、同心円環状クーラ6は、再生器
充填物(同心円環状再生器)5とインナライナ16の下
方に配設され、その上部にインナライナ16の下部が嵌
合し、その内壁面がディスプレーサ9の摺動面となる。
また、ディスプレーサ9は、ここでは、その上部が球形
状に形成されており、この球形状部の最上面が膨張室1
a内を往復動するように、ドーム状シリンダ15内を移
動する。また、膨張室1aと上記再生器充填物(同心円
環状再生器)5が充填された空間とを繋ぐ複数のヒータ
管4が、ドーム状シリンダ15の球形部に設けられてい
る。
ここで、本実施例装置の構成を従来装置のそれと比較す
ると、本実施例装置のドーム状シリンダ15の球形部
が、従来装置の,その内側空間が膨張室1aとなる,高
温シリンダ1の上部に相当し、本実施例装置のドーム状
シリンダ15の円筒部の上部が、従来装置の再生器ハウ
ジング2に相当し、本実施例装置の同心円環状クーラ6
の内壁面が、従来装置の,ディスプレーサ摺動面とな
る,高温シリンダ1の下部の内壁面に相当する。
次に、動作,及び作用効果について説明する。
本実施例装置の動作は従来装置のそれと基本的に同じで
あり、作業流体が、膨張室1aからヒータ管4,再生器
充填物(同心円環状再生器)5,及びクーラ6を介して
圧縮室3へ、またその逆方向へ往復流動し、ディスプレ
ーサ形スターリング機関として動作する。かかる動作に
おいて、インナライナ16に作用する圧力は、その内側
空間が膨張室とならないので、ディスプレーサ9の往復
動にともなう作業流体の流動により、再生器充填物(同
心円環状再生器)5及び同心円環状クーラ6で生ずる,
圧力損失(約0.2気圧)程度となる。従って、円筒状
のインナライナ16の厚みを、従来装置の高温シリンダ
1の側壁の厚みに比して極めて薄くできるので、ドーム
状シリンダ15からクーラ6への熱伝導損失を低減で
き、機関の熱効率を向上することができる。また、ヒー
タ管4をその断面積変化が少ないドーム状シリンダ15
の球形部に設け、インナライナ16を該球形部の内周面
に嵌合しているので、従来装置に比してシリンダにおけ
る熱応力集中が軽減することができ、機関の耐久性が向
上する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明にかかるディスプレーサ形スタ
ーリング機関の熱交換器によれば、ドーム状シリンダの
球形部の内側空間を膨張室とし、該ドーム状シリンダの
円筒部の内側に同心円環状再生器と同心円環状クーラを
配設し、該同心円環状再生器とディスプレーサの移動空
間とを円筒状のインナライナで区画し、該同心円環状ク
ーラの内壁面をディスプレーサの摺動面としたので、従
来装置に比して、シリンダからクーラへの熱伝導損失及
びシリンダにおける熱応力集中を小さくでき、機関の熱
効率及び耐久性を著しく向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるディスプレーサ形ス
ターリング機関の断面図、第2図は従来のディスプレー
サ形スターリング機関の断面図である。 1……高温シリンダ、2……再生器ハウジング 15……ドーム状シリンダ、16……インナライナ 17……圧縮シリンダ なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭43−20928(JP,B1) 特公 昭42−19534(JP,B1) 特公 昭35−14306(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスプレーサ形スターリング機関の熱交
    換器において、 その球形部の内側空間が膨張室となるドーム状シリンダ
    と、 その最上部が上記ドーム状シリンダにおける上記球形部
    の内周面に嵌合し、上記ドーム状シリンダの円筒部との
    間に再生器が充填される空間を形成する円筒状のインナ
    ライナと、 上記空間内に充填された同心円環状再生部器と、 上記ドーム状シリンダ内にて、上記同心円環状再生器及
    び上記インナライナの下方に設けられた同心円環状クー
    ラと、 上記同心円環状クーラの内壁面に摺動して、その球形部
    の最上部が上記膨張室内で往復動するよう移動するディ
    スプレーサと、 上記ドーム状シリンダの球形部に設けられ、上記膨張室
    と上記再生器が充填される空間とを繋ぐヒータ管とを備
    えたことを特徴とするディスプレーサ形スターリング機
    関の熱交換器。
JP60079582A 1985-04-15 1985-04-15 デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 Expired - Fee Related JPH0654099B2 (ja)

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US06/851,443 US4662176A (en) 1985-04-15 1986-04-14 Heat exchanger for a Stirling engine
EP86302802A EP0202034B1 (en) 1985-04-15 1986-04-15 A stirling engine
DE8686302802T DE3672685D1 (en) 1985-04-15 1986-04-15 Stirling-motor.

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