JPH08105353A

JPH08105353A - 熱駆動装置

Info

Publication number: JPH08105353A
Application number: JP6241411A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Ohori; 正春大堀; Noboru Matsushita; 登松下; Etsuo Miyoshi; 悦夫三好; Yoshio Adachi; 義男足立; Mitsuo Fukuda; 光男福田; Hirotaka Hayashi; 広高林; Keiichiro Utsunomiya; 敬一郎宇都宮; Masaaki Haba; 政明羽場
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱手段を高性能化して熱駆動装置のコンパ
クト化とコストの低減を達成する。【構成】熱駆動装置における作動ガスの通るヒータ管
１５を加熱する燃焼装置１８について、第１のガス作動
装置１のシリンダ９の上部に被冠する構成とするととも
に、燃焼用空気を供給する空気供給部３４が臨み、ヒー
タ管１５を内包する円筒形空間としての燃焼室１９を備
えさせ、燃焼室１９の外周りを略接線方向に縦配列した
複数枚の扁平盤状で中空の空気予熱器３６により取り囲
み、燃焼装置１８の外殻の一部から導入される燃焼用空
気を各空気予熱器３６内に分流させ、各空気予熱器３６
を経て空気供給部３４に供給し、燃焼室１９に生じる燃
焼排ガスを、燃焼室１９から各空気予熱器３６同士の各
隙間を経て燃焼装置１８の外殻の一部に設けられた排気
口５７により外部に排気するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はヴィルミエサイクルを
用いたスターリングエンジンや熱駆動型ヒートポンプ装
置などの熱駆動装置に関するもので、特にその加熱装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の熱駆動装置として例えば熱
駆動型ヒートポンプ装置は、ヴィルミエヒートポンプ装
置（ＶＭＨＰ）とも称され、従来においても例えば特開
昭６１ー４４２５４号公報や特開平２ー４１７４号公報
に示されているようなものがある。前者は図１７により
示すように、第１と第２のガス作動装置２００，２０１
を備えている。第１のガス作動装置２００は、往復動さ
れるディスプレーサー２０２により作動ガスで満たされ
た内部が高温室２０３と中温室２０４とに区画された高
温シリンダ２０５と、この高温シリンダ２０５の高温室
２０３と中温室２０４とを、高温室２０３側から中温室
２０４側に順に連設した高温側熱交換器２０６と蓄熱器
２０７と中温側熱交換器２０８とによる作動ガス流路に
より連通されている。高温側熱交換器２０６には加熱手
段２０９が併設されている。

【０００３】また、第２のガス作動装置２０１は、往復
動されるディスプレーサー２１０により作動ガスで満た
された内部が低温室２１１と中温室２１２とに区画され
た低温シリンダ２１３と、この低温シリンダ２１３の低
温室２１１と中温室２１２とを、低温室２１１側から中
温室２１２側に順に連設した低温側熱交換器２１４と蓄
冷器２１５と中温側熱交換器２１６とによる作動ガス流
路により連通させている。

【０００４】第１と第２のガス作動装置２００，２０１
の中温室２０４，２１２は、各ガス流路の末端に設けら
れた連通部により相互に連通している。高温シリンダ２
０５と低温シリンダ２１３とは概ね直角を成して基部に
おいて結合され、その結合部分にはクランク機構部２１
７が組み込まれ、これにより高温側と低温側の各ディス
プレーサー２０２，２１０がある位相差をもって往復動
するように構成されている。

【０００５】後者も基本的には前者と同様の構成で、高
温シリンダ２０５と低温シリンダ２１３との結合部分
に、高温シリンダ２０５と低温シリンダ２１３とで形成
される平面に直角にクランク機構部２１７のクランク軸
が配設され、このクランク軸にクランク機構部２１７を
動かすスタータモータの出力軸が連結されている。

【０００６】上記した従来の熱駆動型ヒートポンプ装置
は、いずれも外燃機関に属するスターリングエンジンと
同様にブルマイアサイクルを利用した基本構造を持ち、
高温側熱交換器２０６で強制的に作動ガスを加熱する外
部加熱方式により、低温側熱交換器２１４から低温熱媒
体を、中温側熱交換器２０８，２１６から中温熱媒体を
それぞれ取り出して、低温熱媒体を冷房に、中温熱媒体
を暖房に利用するようにしたものである。

【０００７】こうした熱駆動装置における作動ガスを加
熱する加熱手段２０９に関する従来技術としては、例え
ば特開平４ー９０４０４号公報に示されているようなも
のがある。即ち、図１８に示すように、外部断熱材２１
８の内部に設けられた内部断熱材２１９により形成され
る燃焼空間２２０に、作動ガスの流動するヒータ管２２
１が配設されている。燃焼空間２２０には燃料を噴出す
る燃料ノズル２２２と、その近傍に燃焼用空気を供給す
る旋回ノズル２２３とが設けられている。燃料ノズル２
２２から噴出される燃料と旋回ノズル２２３から吹き出
される燃焼用空気とは燃焼空間２２０に向かって開口し
たバーナスロート２２４により混合される。

【０００８】燃焼空間２２０を囲んでいる内部断熱材２
１９の外周面と外部断熱材２１８の内周面との間には熱
交換壁２２５で隔てられた排気ガス流路と燃焼用空気流
路とが内外に形成されている。排気ガス流路の一端は、
バーナスロート２２４の外周部と内部断熱材２１９との
間から燃焼空間２２０に連通され、他端は外部断熱材２
１８の外に開口した排気口に連絡している。燃焼用空気
流路は外部断熱材２１８の内面に沿って形成され、その
一端は旋回ノズル２２３に連絡し、他端は外部断熱材２
１８の外に開口した給気口に連絡している。

【０００９】この加熱手段２０９では、燃焼用空気は燃
焼用空気流路を通る間に熱交換壁２２５を介して燃焼排
ガスの熱により予熱されて旋回ノズル２２３から吹き出
され、燃料ノズル２２２から噴出される燃料と混合し、
点火用放電電極により着火され燃焼空間２２０において
燃焼する。燃焼により生じる燃焼排ガスは排気ガス流路
を通り燃焼用空気に熱を受け渡しながら排気口から外部
へ排気される。内部断熱材２１９で囲まれた燃焼空間２
２０は高温に維持され、ヒータ管２２１も保温される。
また、内部断熱材２１９により熱交換後の排気ガスへの
燃焼空間２２０からの熱移動も防止される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の熱駆動
装置の加熱手段２０９においては、燃焼排ガスによる燃
焼用空気の予熱が、一層の熱交換部分により行なわれる
だけであるため、必要な熱交換量を得るためには加熱手
段２０９の全体の外径又は高さを大きくしなくてはなら
ず、熱駆動装置のコンパクト化の達成を阻む要因となっ
ている。

【００１１】本発明は上記した従来の課題を解決するた
めになされたもので、その課題とするところは、加熱手
段を高性能にすることにより熱駆動装置のコンパクト化
とコストの低減を達成することであり、加熱手段におけ
る燃焼排ガスと燃焼用空気との熱交換に関する熱交換性
能の向上を図ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項１の発明は、ディスプレーサー、シリンダ、ヒ
ータ管、蓄熱再生器、熱交換器等による、第１のガス作
動装置と、ディスプレーサー、シリンダ、低温側熱交換
器、再生器、熱交換器とによる第２のガス作動装置と、
これら第１と第２のガス作動装置の各ディスプレーサー
をある位相差をもって往復動させるクランク機構部とを
備えた熱駆動装置におけるヒータ管を加熱する加熱手段
について、第１のガス作動装置のシリンダの上部に被冠
する構成としたうえで、加熱手段を燃料を噴射する燃料
ノズルと、この燃料ノズルの近傍に燃焼用空気を供給す
る空気供給部とが臨むとともにヒータ管を内包する円筒
形空間としての燃焼室を備えさせ、その燃焼室の外周り
を燃焼室のほぼ外径に近い位置から略接線方向に縦配列
した複数枚の扁平盤状で中空の空気予熱器により取り囲
み、燃焼装置の外殻の一部から導入される燃焼用空気を
各空気予熱器内に分流させ、各空気予熱器を経て空気供
給部に供給し、燃焼室に生じる燃焼排ガスを、燃焼室か
ら各空気予熱器同士の各隙間を経て燃焼装置の外殻の一
部に設けられた排気口により外部に排気するようにする
手段を採用する。

【００１３】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、請求項１にかかる手段における各空気予熱器に空気
通路を蛇行状に一体に形成し、燃焼用空気をこの空気通
路の一端に接続した空気供給パイプから導入し、他端に
接続した空気供給パイプを経て空気供給部に供給する手
段を採用する。

【００１４】前記課題を達成するために請求項３の発明
は、請求項１又は請求項２のいずれかにかかる手段にお
ける燃焼室の上部及び下部に続く空気予熱器部分の上下
の内壁面を形成している隔壁部材の半径方向における中
間部に全周にわたる隙間を設ける手段を採用する。

【００１５】前記課題を達成するために請求項４の発明
は、請求項１又は請求項２のいずれかにかかる手段にお
ける、各空気予熱器の内端縁と外端縁とに燃焼室の上下
方向全体に及び、全体に多数の穴を有する均圧筒を設け
る手段を採用する。

【００１６】前記課題を達成するために請求項５の発明
は、ディスプレーサー、シリンダ、ヒータ管、蓄熱再生
器、熱交換器等による、第１のガス作動装置と、ディス
プレーサー、シリンダ、低温側熱交換器、再生器、熱交
換器とによる第２のガス作動装置と、これら第１と第２
のガス作動装置の各ディスプレーサーをある位相差をも
って往復動させるクランク機構部とを備えた熱駆動装置
におけるヒータ管を加熱する加熱手段について、第１の
ガス作動装置のシリンダの上部に被冠する構成としたう
えで、加熱手段を燃料を噴射する燃料ノズルと、この燃
料ノズルの近傍に燃焼用空気を供給する空気供給部とが
臨むとともにヒータ管を内包する円筒形空間としての燃
焼室を備えさせ、その燃焼室の外周りを複数個の平面扇
形の空気予熱器を相互間に隙間を持って円筒状に組み合
わせた予熱装置により囲い込み、その各空気予熱器を扇
形の扁平盤状の中空体を複数本の空気供給パイプに対し
て相互に間隔をおいて積層した構成とし、燃焼装置の外
殻の一部から導入される燃焼用空気を各空気予熱器の各
中空体内に空気供給パイプにより分流させ、各中空体内
から空気供給パイプを経て空気供給部に供給し、燃焼室
に生じる燃焼排ガスを、該燃焼室から各空気予熱器の中
空体同士の各隙間を経て燃焼装置の外殻の一部に設けら
れた排気口により外部に排気する手段を採用する。

【００１７】前記課題を達成するために請求項６の発明
は、請求項５にかかる手段における燃焼室の上部及び下
部に続く空気予熱器部分の内壁面を形成している隔壁部
材の半径方向における中間部に全周にわたる隙間を設け
る手段を採用する。

【００１８】前記課題を達成するために請求項７の発明
は、請求項５にかかる手段における各空気予熱器の各中
空体に放射状の絞りを設け、各中空体の内部に半径方向
に延びる複列の空気通路を形成する手段を採用する。

【００１９】前記課題を達成するために請求項８の発明
は、請求項５にかかる手段における各空気予熱器の各中
空体を波状の絞りを設けた上下の波板をそれらの波状の
絞りが交差するように接合して構成する手段を採用す
る。

【００２０】前記課題を達成するために請求項９の発明
は、ディスプレーサー、シリンダ、ヒータ管、蓄熱再生
器、熱交換器等による、第１のガス作動装置と、ディス
プレーサー、シリンダ、低温側熱交換器、再生器、熱交
換器とによる第２のガス作動装置と、これら第１と第２
のガス作動装置の各ディスプレーサーをある位相差をも
って往復動させるクランク機構部とを備えた熱駆動装置
におけるヒータ管を加熱する加熱手段について、第１の
ガス作動装置のシリンダの上部に被冠する構成としたう
えで、加熱手段を燃料を噴射する燃料ノズルと、この燃
料ノズルの近傍に燃焼用空気を供給する空気供給部とが
臨むとともにヒータ管を内包する円筒形空間としての燃
焼室を備えさせ、その燃焼室の外周りを、円弧状に湾曲
した中空で扁平の湾曲体を径方向に隙間をもって柵状に
並べた筒状体を半径方向に隙間をもって複数層重ねた予
熱装置により囲い込み、燃焼装置の外殻の一部から導入
される燃焼用空気を筒状体の外側から内側に向って各湾
曲体内を経て渦巻状に流して空気供給部に供給し、燃焼
室に生じる燃焼排ガスを、該燃焼室から各湾曲体同士の
隙間から渦巻状に外側へ流して予熱装置の最外部の筒状
体の外方から燃焼装置の外殻の一部に設けられた排気口
により外部に排気する手段を採用する。

【００２１】前記課題を達成するために請求項１０の発
明は、請求項９にかかる手段における燃焼室の上部及び
下部に続く予熱装置部分の上下の内壁面を形成している
隔壁部材の半径方向における中間部に全周にわたる隙間
を設ける手段を採用する。

【００２２】

【作用】請求項１の発明においては、外殻の一部から導
入される燃焼用空気は各空気予熱器内に分流して流れ、
各空気予熱器内からそれぞれ空気供給部に供給され燃焼
に供せられる。一方、燃焼室に生じる燃焼排ガスは燃焼
室から各空気予熱器同士の各隙間を経て接線状に外方へ
向って流れ、燃焼装置の外殻の一部に設けられた排気口
から外部に排気される。この間、燃焼用空気は各空気予
熱器内を流れる間に各空気予熱器同士の隙間から流れ出
す燃焼排ガスと熱交換し、十分に予熱されて空気供給部
に供給されることになる。各空気予熱器への燃焼用空気
の分配が均等化されるうえ、熱交換部分が多くの層とし
て構成されるので熱交換性能が良く燃焼装置の外径を小
さくすることができる。また、燃焼排ガスの流速も各空
気予熱器の間隔により任意の値に設定することができ
る。

【００２３】請求項２の発明においては、請求項１にか
かる作用とともに各空気予熱器での燃焼排ガスとの接触
面積を増加させうるとともに、燃焼用空気の流速を各空
気予熱器の空気流路により任意の値に設定することがで
きる。

【００２４】請求項３の発明においては、請求項１又は
請求項２のいずれかにかかる作用とともに隙間で隔てら
れた隔壁部材の各々の燃焼熱による内周側と外周側との
温度差を小さくでき、熱応力が低減する。

【００２５】請求項４の発明においては、請求項１又は
請求項２のいずれかにかかる作用とともに、排気口が一
箇所であっても空気予熱器部分の燃焼排ガスの周方向及
び軸方向での流速分布が均一化し、各空気予熱器の伝熱
面積が有効に機能する。

【００２６】請求項５の発明においては、外殻の一部か
ら導入される燃焼用空気は空気供給パイプから各空気予
熱器の各中空体内に分流して流れ、各中空体内から空気
供給パイプを経て空気供給部に供給され燃焼に供せられ
る。一方、燃焼室に生じる燃焼排ガスは燃焼室から各空
気予熱器の中空体同士の各隙間を経て半径方向へ流れ、
燃焼装置の外殻の一部に設けられた排気口から外部に排
気される。この間、燃焼用空気は各空気予熱器の中空体
内を流れる間に各中空体同士の隙間から流れ出す燃焼排
ガスと熱交換し、十分に予熱されて空気供給部に供給さ
れることになる。各空気予熱器は平面扇形で相互間に隙
間を持って円筒状に組み合わされて予熱装置が構成され
ているので、予熱装置の内周側と外周側との温度差によ
る熱変形を防止することができるとともに、燃焼用空気
の分配が均等化されるうえ、熱交換部分が多くの層とし
て構成されるので熱交換性能が良く燃焼装置の外径を小
さくすることができる。また、燃焼排ガスの流速も各空
気予熱器の中空体の間隔により任意の値に設定すること
ができる。

【００２７】請求項６の発明おいては、請求項５にかか
る作用とともに隙間で隔てられた隔壁部材の各々の燃焼
熱による内周側と外周側との温度差を小さくでき、熱応
力が低減する。

【００２８】請求項７の発明においては、請求項５にか
かる作用とともに燃焼用空気が各空気予熱器の各中空体
の内部に半径方向に延びる複列の空気通路を流れること
になり、各中空体での空気の流れ分布が均一化するとと
もに伝熱面積が広くなるうえ、絞り部分で燃焼排ガスの
流れに乱れを誘起できる。

【００２９】請求項８の発明においては、請求項５にか
かる作用とともに各中空体内を流れる空気の流れ分布が
均一化し、伝熱面積も広くなるうえ、波状絞りにより燃
焼用空気及び燃焼排ガスの双方の流れに乱れを誘起でき
る。

【００３０】請求項９の発明においては、燃焼装置の外
殻の一部から導入される燃焼用空気は筒状体の外側から
内側に向って各湾曲体内を経て渦巻状に流れて空気供給
部に供給され、燃焼室に生じる燃焼排ガスは、燃焼室か
ら各湾曲体同士の隙間から渦巻状に順次外側へ流れて予
熱装置の最外部の筒状体の外方から燃焼装置の外殻の一
部に設けられた排気口により外部に排気される。この
間、燃焼用空気は各湾曲体内を流れる間に各内外の湾曲
体間の隙間から流れ出す燃焼排ガスと熱交換し、十分に
予熱されて空気供給部に供給されることになる。従っ
て、湾曲体は外側の筒状体を構成しているもの程温度が
低くなり、熱交換部分が多くの層として構成されるので
熱交換性能が良く燃焼装置の外径を小さくすることがで
きる。また、燃焼排ガスの流速は筒状体を構成する湾曲
体の間隔と、内外の筒状体の半径方向の間隔により任意
の値に設定することができる。

【００３１】請求項１０の発明においては、請求項９に
かかる作用とともに隙間で隔てられた隔壁部材の各々の
燃焼熱による内周側と外周側との温度差を小さくでき、
熱応力が低減する。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。実施例１．図１はこの発明の一実施例としての熱駆動装
置である熱駆動型ヒートポンプ装置の構成を示した断面
図である。始めにこの図１に基づいてその全体の構成に
ついて説明する。図１に示すこの熱駆動型ヒートポンプ
装置は、第１と第２のガス作動装置１，２と、これらを
動作させるクランク機構部３，４及びスタータモータ５
とを主体として構成され、フレーム６にコイルスプリン
グを備えた懸架装置７により弾性的に懸架されたベース
８上に取付けられている。第１のガス作動装置１と第２
のガス作動装置２とは、ベース８上に近接状態に並立さ
れた各クランク機構部３，４の上部にそれぞれ設けら
れ、各クランク機構部３，４の間の中央部に各クランク
機構部３，４の初期動作のための単一のスタータモータ
５が配置されている。

【００３３】第１のガス作動装置１は高温側シリンダ９
と、この高温側シリンダ９内を往復動する高温側ディス
プレーサー１０を備えている。高温側シリンダ９にはヘ
リウムガス等の作動ガスが充填され、高温側ディスプレ
ーサー１０はこの高温側シリンダ９内をシリンダヘッド
側の高温空間１１と、クランク機構部３側の高温側中温
空間１２とに区画している。高温側シリンダ９の下端は
クランク機構部３の外殻を構成しているクランクケース
１３の上端に連結され、クランクケース１３内のクラン
ク室上部に嵌装されたロッドシール部１４により高温側
シリンダ９の高温側中温空間１２とクランク室との気密
が保持される。高温側シリンダ９の高温空間１１と高温
側中温空間１２とは、高温空間１１側から高温側中温空
間１２側に順に連設したヒータ管１５と蓄熱再生器１６
と高温側中温部熱交換器１７とによるガス流路により連
通されている。ヒータ管１５は、高温側シリンダ９のシ
リンダヘッドに複数本角状に並列配管され、高温側シリ
ンダ９の上部側にキャップ状に被冠装着された燃焼装置
１８の燃焼室１９にそれぞれ配設されている。これらの
各ヒータ管１５の一端は高温空間１１にそれぞれ臨み、
他端は蓄熱再生器１６に連絡している。蓄熱再生器１６
と高温側中温部熱交換器１７とは高温側シリンダ９の内
壁面に形成された凹部に蓄熱再生器１６を上側に、高温
側中温部熱交換器１７を下側にしてそれぞれ高温側シリ
ンダ９に同軸状に組付けられ、それらの内周側は、高温
側シリンダ９における高温側ディスプレーサー１０との
摺動面を形成するライナにより被覆されている。ヒータ
管１５と蓄熱再生器１６との間の高温側シリンダ９の内
壁部には蓄熱再生器１６の高さ位置の位置決めを行なう
スペーサが組込まれている。

【００３４】第２のガス作動装置２も低温側シリンダ２
０と、この低温側シリンダ２０内を往復動する低温側デ
ィスプレーサー２１を備えている。低温側シリンダ２０
にもヘリウム等の作動ガスが充填され、低温側ディスプ
レーサー２１はこの低温側シリンダ２０内をシリンダヘ
ッド側の低温空間２２と、クランク機構部４側の低温側
中温空間２３とに区画している。低温側シリンダ２０の
下端はクランク機構部４の外殻を構成するクランクケー
ス２４の上端に連結され、クランクケース２４内のクラ
ンク室上部に嵌装されたロッドシール部２５により低温
側シリンダ２０の低温側中温空間２３とクランク室との
気密が保持される。低温側シリンダ２０の低温空間２２
と低温側中温空間２３とは、低温空間２２側から低温側
中温空間２３側に順に連設した低温側熱交換器２６と再
生器２７と低温側中温部熱交換器２８とによるガス流路
により連通されている。低温側熱交換器２６と再生器２
７と低温側中温部熱交換器２８とは低温側シリンダ２０
の内壁面に形成された凹部に低温側熱交換器２６を上側
に、再生器２７を中間に、低温側中温部熱交換器２８を
下側にして、それぞれ低温側シリンダ２０に同軸状に組
付けられ、それらの内周側は、低温側シリンダ２０にお
ける低温側ディスプレーサー２１との摺動面を形成する
ライナにより被覆されている。

【００３５】第１のガス作動装置１の高温側中温空間１
２と、第２のガス作動装置２の低温側中温空間２３と
は、それぞれの底部を形成しているロッドシール部１
４，２５に形成した連通孔を経て各クランクケース１
３，２４に設けられた接続口に通じ、この接続口同士を
繋いだ外部連通管２９により相互に連通している。

【００３６】第１のガス作動装置１と第２のガス作動装
置２の高温側ディスプレーサー１０と低温側ディスプレ
ーサー２１とは、それぞれそれらの下部に設けられたク
ランク機構部３，４により所定の位相差（この実施例で
は９０°である）をもって高温側シリンダ９内と低温側
シリンダ２０内をそれぞれ往復動する。各クランク機構
部３，４は図１に示すようにほぼ相同の構成で、それら
の間に組付けられた両軸型のスタータモータ５の回転軸
の各端にクランクシャフトが連結されている。各クラン
クシャフトにはクランクケース１３，２４内においてク
ランクシャフトの回転運動を往復直線運動に変換するコ
ンロッド３０の大径端が枢着されている。各コンロッド
３０の小径端は、クランクケース１３，２４の上部側に
形成された筒部に摺動可能に組込まれたクロスヘッドに
ピンにより連結され、クランクシャフトの一回転によ
り、クロスヘッドが筒部内を上下に一往復動する。各ク
ロスヘッドの上部と高温側ディスプレーサー１０及び低
温側ディスプレーサー２１の下部とはロッドシール部１
４，２５を貫いて設けた連結ロッド３１，３２によりそ
れぞれ連結され、高温側ディスプレーサー１０と低温側
ディスプレーサー２１はそれらに連結されたクロスヘッ
ドと同期してそれぞれ高温側シリンダ９内と低温側シリ
ンダ２０内の上死点と下死点の間を往復直線動する。各
ロッドシール部１４，２５を貫く連結ロッド３１，３２
は、ロッドシール部１４，２５の摺動面を気密状態で上
下動する。

【００３７】続いて上記した基本的構成の熱駆動型ヒー
トポンプ装置の動作について説明する。燃焼装置１８の
運転により燃焼装置１８が燃焼を開始すると、燃焼室１
９にある各ヒータ管１５は通常４００℃〜８００℃に加
熱され、高温側中温部熱交換器１７と低温側中温部熱交
換器２８とはそれぞれ３５℃〜８０℃になり、スタータ
モータ５の駆動により起動する。スタータモータ５の駆
動とともに各クランク機構部３，４により、高温側ディ
スプレーサー１０は高温側シリンダ９内を、低温側ディ
スプレーサー２１は低温側シリンダ２０をそれぞれ９０
°の位相差をもって往復運動を始める。

【００３８】作動ガスは、第１のガス作動装置１では高
温側ディスプレーサー１０の動きにより高温空間１１か
らヒータ管１５、蓄熱再生器１６、高温側中温部熱交換
器１７を経て高温側中温空間１２に至る順の移動と、こ
の逆順での移動を交互に繰り返し、第２のガス作動装置
２では低温側ディスプレーサー２１の動きにより低温空
間２２から低温側熱交換器２６、再生器２７、低温側中
温部熱交換器２８を経て低温側中温空間２３に至る順の
移動と、この逆順での移動を交互に繰り返す。この間、
作動ガスの作動空間の体積は一定であり、作動ガスの温
度と圧力とが変化する。作動ガスの圧力の変化は第１の
ガス作動装置１と第２のガス作動装置２とは外部連通管
２９で連通しているため瞬時に伝わり、圧力は全作動空
間において一様になる。

【００３９】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が上死点にある時、蓄熱再生器１６は高温の
作動ガスの通過により加熱され蓄熱されている。高温空
間１１は容積がない状態であり、高温側中温空間１２に
移動した作動ガスは低温側シリンダ２０の作用を受けて
圧力が上がり発熱し、高温側中温部熱交換器１７により
放熱される。この状態は熱的プロセスとしては等温圧縮
である。この時、第２のガス作動装置２の低温側ディス
プレーサー２１は、シリンダヘッド側への移動途中にあ
り、作動ガスは低温空間２２から低温側中温空間２３へ
移動している。再生器２７は低温空間２２からの低温ガ
スに熱を奪われその蓄熱量が減少していく。再生器２７
からの受熱により加熱されて低温側中温空間２３へ移動
する作動ガスにより、低温側シリンダ２０内の作動ガス
の平均温度が上昇し、圧力が上昇する。この状態は熱的
プロセスとしては等容加熱（体積一定の状態変化）であ
る。

【００４０】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が上死点から下降途中になると、作動ガスは
高温側中温空間１２から高温空間１１へ移動する。蓄熱
再生器１６は高温側中温空間１２からの作動ガスに熱を
奪われその蓄熱量が減少していく。蓄熱再生器１６から
の受熱により加熱されて高温空間１１へ移動する作動ガ
スにより、高温側シリンダ９内の作動ガスの平均温度が
上昇し、圧力が上昇する。この状態は熱的プロセスとし
ては等容加熱である。この時、第２のガス作動装置２の
低温側ディスプレーサー２１は上死点になり、再生器２
７は低温の作動ガスの通過により冷却され蓄冷されてい
る。低温空間２２は容積がない状態であり、低温側中温
空間２３に移動した作動ガスは高温側シリンダ９の作用
を受けて圧力が上がり発熱し、低温側中温部熱交換器２
８により放熱される。この状態は熱的プロセスとしては
等温圧縮である。

【００４１】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が下死点になると、作動ガスは高温側中温空
間１２から高温空間１１へ移動する。蓄熱再生器１６は
高温側中温空間１２からの作動ガスに熱を奪われその蓄
熱量はほぼ無くなっている。高温空間１１の容積は最大
の状態にあり、蓄熱再生器１６からの受熱により加熱さ
れ高温空間１１に移動した作動ガスは低温側シリンダ２
０による作用を受けて圧力が下がり膨張して放熱する
が、ヒータ管１５を通じて燃焼装置１８から吸熱するの
で、熱的プロセスとしては等温膨張となる。この時、第
２のガス作動装置２の低温側ディスプレーサー２１は上
死点から下降途中になっていて、作動ガスは低温側中温
空間２３から低温空間２２へ再生器２７により冷却され
て移動していく。再生器２７により冷却されて低温空間
２２へ移動する作動ガスにより、低温側シリンダ２０内
の作動ガスの平均温度が下降し、圧力が減少する。この
状態は熱的プロセスとしては等容冷却である。

【００４２】第１のガス作動装置１の高温側ディスプレ
ーサー１０が下死点からシリンダヘッド側への移動途中
になると、作動ガスは高温空間１１から高温側中温空間
１２へ移動している。蓄熱再生器１６は高温空間１１か
らの高温の作動ガスによりその蓄熱量を増加させてい
く。蓄熱再生器１６により冷却されて高温側中温空間１
２へ移動する作動ガスにより、高温側シリンダ９内の作
動ガスの平均温度が下降し、圧力が減少する。この状態
は熱的プロセスとしては等容冷却である。この時、第２
のガス作動装置２の低温側ディスプレーサー２１は下降
していき下死点になる。低温側ディスプレーサー２１が
下死点になると、作動ガスは低温側中温空間２３から低
温空間２２へ再生器２７に冷却されて移動している。低
温空間２２の容積は最大の状態にあり、再生器２７によ
り冷却され低温空間２２に移動した作動ガスは高温側シ
リンダ９による作用を受けて圧力が下がり膨張して放熱
するが、低温側熱交換器２６により吸熱されるので熱的
プロセスとしては等温膨張となる。

【００４３】上記したサイクルが繰り返えされて、高温
側中温部熱交換器１７と低温側中温部熱交換器２８とか
ら暖房出力が、低温側熱交換器２６から冷房出力がそれ
ぞれ得られる。上記サイクルは、初期運転をスタータモ
ータ５により起こせば、その後はスタータモータ５の動
力を必要とすることなく自立的な運転が可能である。

【００４４】この実施例の特徴は第１のガス作動装置１
の作動ガスを加熱する加熱手段としての燃焼装置１８に
あり、以下においてその説明をする。この実施例の燃焼
装置１８は、図２〜図６に示すように高温側シリンダ９
のシリンダヘッド側にキャップ状に被冠され、燃料を噴
射する燃料ノズル３３と、この燃料ノズル３３の近傍に
燃焼用空気を供給する空気供給部３４とが臨むとともに
ヒータ管１５を内包する円筒形空間としての燃焼室１９
を備えている。燃焼室１９の外周は多数の空気予熱器３
６により囲まれ、上側と下側はそれぞれ断熱壁として構
成された上壁部３７と底部３８の各内壁面により囲まれ
ている。

【００４５】空気予熱器３６の一つ一つは、それぞれ矩
形の扁平盤状の中空体に構成され燃焼室１９のほぼ外径
に近い位置から外方へ略接線方向に縦配列され、燃焼室
１９を一方の長辺である内端縁により取り囲んでいる
（図４参照）。各空気予熱器３６の構成は、図５，６に
示すように二枚の金属板を接合し、絞り部３９による蛇
行状の一連の空気通路４０を内部に一体に形成した箱体
ともいえる本体に二本の空気供給パイプ４１を取り付け
たものである。空気供給パイプ４１の一本は空気通路４
０の一端に接続され一方の面に沿って上方へ延ばし出さ
れている。空気供給パイプ４１の他の一本は、空気通路
４０の他端に接続され他方の面に沿って上方へ延ばし出
されている。

【００４６】上壁部３７はカップ状の外殻４２に内部中
央を凹ませた断熱壁４３が内張りにされた構成で、断熱
壁４３の外周面と外殻４２の周側の内面との間には隙間
が形成され、この隙間により環状の空気通路４４が形成
されている。外殻４２の周側の一部には環状の空気通路
４４に連絡する空気供給口４５が設けられている。断熱
壁４３の内面には隔壁部材４６が裏打ちされている。上
壁部３７の中央には、上壁部３７を貫通するバーナ外筒
４７が設けられ、このバーナ外筒４７内を通して燃料ノ
ズル３３と、これに並列に点火プラグ４８とフレームロ
ッド４９とがそれぞれ配設されている。燃料ノズル３３
の先端の燃料噴射部は、燃焼室１９に臨んで取り付けら
れたバーナスロート５０内に臨んでいて周方向に並ぶ複
数の噴射孔を備えている。

【００４７】バーナスロート５０は、燃焼装置１８の胴
部の最外部を構成する胴部外殻５１と上壁部３７との合
せ面に挟み込まれている隔壁部材５２の中央に取り付け
られている。バーナスロート５０が取り付けられた隔壁
部材５２と上壁部３７の断熱壁４３の内面に設けられた
隔壁部材４６との間には中央部に円盤状の空気供給部３
４としての隙間が設けられている。この空気供給部３４
は内側がバーナスロート５０の直上に連通していて、こ
の部分に燃料ノズル３３の燃料噴射部を囲むように空気
旋回ノズル５４が組込まれている。

【００４８】前述した空気予熱器３６は、上述したバー
ナスロート５０の取り付けられた隔壁部材５２と胴部外
殻５１の下部内側に設けられた底部３８の上面を形成し
ている隔壁部材５５との間に短辺を当接させた形態で縦
方向に取り付けられている。即ち、各空気予熱器３６の
一方の空気供給パイプ４１は、外側に向けて隔壁部材５
２の外周側にその自由端側が接続され、他方の空気供給
パイプ４１は、内側に向けて隔壁部材５２の内周側にそ
の自由端側が接続されている。各空気供給パイプ４１の
隔壁部材５２との接続端は円形平面上に並び、外側の接
続端は上壁部３７の空気通路４４に連絡し、内側の接続
端は空気供給部３４に連絡している。各空気予熱器３６
の外側と胴部外殻５１の内面との間には排気チャンバ５
６が形成され、胴部外殻５１の一部にこの排気チャンバ
５６に連通する排気口５７が設けられ外部に開口してい
る。

【００４９】隔壁部材５２と、隔壁部材５５は共にそれ
らの内周側と外周側の中間部に全周にわたる隙間５８が
設定されている。これらの隙間５８により、隙間５８で
隔てられた隔壁部材５２，５５の各々の燃焼熱による内
周側と外周側との温度差を小さくでき、熱応力を低減さ
せることができるが、燃焼装置１８の基本性能は隙間５
８がなくても維持される。

【００５０】なお、燃焼装置１８全体は高温側シリンダ
９の上部を取り巻く底部３８側の断熱壁を保持している
底部構造部材に設けられた支持脚により下から支えられ
ている。

【００５１】上記構成の燃焼装置１８において、燃焼用
空気は図２において実線矢印で示すように流れ、空気旋
回ノズル５４から燃料噴射部に向かって供給される。一
方燃料は燃料ノズル３３へ供給され、各噴射孔から半径
方向へ噴射され、燃焼用空気と混合し混合気の旋回流と
なり、点火プラグ４８の放電により着火され、燃焼室１
９内で燃焼する。燃焼に伴い生ずる燃焼排ガスは、燃焼
室１９から外方へ流れ図２において破線矢印で示すよう
に排気チャンバ５６に至り、排気口５７から外部に排気
される。

【００５２】この燃焼装置１８の性能にかかる燃焼用空
気と燃焼排ガスの流れをさらに詳しく説明する。空気供
給口４５から送り込まれる燃焼用空気は空気通路４４に
いき渡り、接続口から空気供給パイプ４１を経て各空気
予熱器３６内の空気通路４０に分流して蛇行状に流れ、
各空気予熱器３６内からそれぞれ空気供給パイプ４１を
経て空気供給部３４に供給され燃焼に供せられる。一
方、燃焼室１９に生じる燃焼排ガスは燃焼室１９から各
空気予熱器３６同士の各隙間を経て空気予熱器３６に沿
って接線状に外方へ向って流れて排気チャンバ５６に至
りここから排気口５７により外部に排気される。

【００５３】燃焼用空気は各空気予熱器３６内を流れる
間に各空気予熱器３６同士の隙間から流れ出す燃焼排ガ
スと熱交換し、十分に予熱されて空気供給部３４に供給
される。この燃焼装置１８では各空気予熱器３６への燃
焼用空気の分配が均等化されるうえ、熱交換部分が周方
向に立ち並ぶ多くの層として構成されているので全空気
予熱器３６の伝熱面積が有効に機能することになり、空
気予熱器３６の占有面積は少ないうえ熱交換性能は頗る
高いものとなる。従って、その分、燃焼装置１８全体の
外径を小さくすることもでき、コストも低減する。ま
た、燃焼排ガスの流速も各空気予熱器３６の間隔により
任意の値に設定することができる。

【００５４】空気予熱器３６自体は扁平盤状の中空体で
も良いが、この実施例のように絞り部３９を形成した二
枚の金属板を接合させ、蛇行状の空気通路４０を一体成
形したものの方が、構成も簡素で製造し易く伝熱面積も
広く採ることができる。また、燃焼排ガスが空気通路４
０の突出部分により乱流化するので性能面でもより良い
ものとなる。さらに、この燃焼装置１８では隔壁部材５
２と、隔壁部材５５とには内周側と外周側の中間部に全
周にわたる隙間５８が設定されているので、隙間５８で
隔てられた隔壁部材５２，５５の各々の燃焼熱による内
周側と外周側との温度差が小さくなり、熱応力を低減さ
せることができ耐用性が向上する。また、隙間５８より
外側の隔壁部材５２，５５については耐熱性のそれ程高
くない材料で構成することもでき、これにより材料費の
節減も可能になる。

【００５５】実施例２．この実施例２は上述した実施例
１の燃焼装置１８における空気予熱器３６に関するもの
であり、それ以外の構成及び機能は実施例１で示したも
のと同じである。従って、実施例１のものと同じ部分は
実施例１のものと同じ符号を用い、その説明は省略す
る。

【００５６】この実施例２の空気予熱器３６には、図７
に示すように各空気予熱器３６の内端縁と外端縁との双
方に燃焼室１９の上下方向全体に及び、全体に多数の穴
を有する均圧筒５９を設けたものである。これ以外の構
成は実施例１のものと同じである。この燃焼装置１８で
は排気口５７が一箇所であっても空気予熱器３６部分の
燃焼排ガスの周方向及び軸方向での流速分布が均一化
し、各空気予熱器３６の伝熱面積が全体として有効に機
能することになり、熱交換性能が一層向上する。なお、
均圧筒５９は各空気予熱器３６の内端縁と外端縁のいず
れか一方に設ければ、それ相応の効果を果たすが、その
場合には内端縁側に設ける方が有効に機能する。これ以
外の機能は実施例１のものと同じであるのでその説明は
省略する。

【００５７】実施例３．この実施例３は上述した実施例
１や実施例２で示した燃焼装置１８における空気予熱部
分に関するものであり、それ以外の構成及び機能は実施
例１や実施例２で示したものと同じである。従って、実
施例１，２のものと同じ部分は実施例１，２のものと同
じ符号を用い、その説明は省略する。

【００５８】この実施例３の空気予熱器６０は、端的に
言えば図８〜図１０に示すように燃焼室１９の外周部に
おいて中心線方向に多層の熱交換部分持つ構成としたも
のである。即ち、燃焼室１９の外周りは複数個（図示例
は６個）の平面扇形の空気予熱器６０を周方向相互間に
隙間６１を持って円筒状に組み合わせた予熱装置６２に
より囲まれている。図例のように６個の各空気予熱器６
０はそれぞれ扇形の扁平盤状の中空体６３を図１０に示
すように外側と内側を貫く二本の空気供給パイプ４１に
対して相互に軸方向に間隔をおいて積層した構成であ
る。各空気供給パイプ４１の下端は蓋により閉塞され、
上端は隔壁部材５２に接続されて空気通路４４と空気供
給部３４とに連絡されている。各空気供給パイプ４１に
は各層の中空体６３の内部に連通する連通孔６４が設け
られている。

【００５９】このような空気供給パイプ４１と中空体６
３との関係構造は、一般的には溶接するなど面倒な作業
を必要とするが、この実施例の場合では中空体６３に空
気供給パイプ４１を刺し通す通し孔を予め開けておきこ
の中空体６３を、連通孔６４を形成した空気供給パイプ
４１に通して規定位置に保持した状態で空気供給パイプ
４１の当該部を内側から拡開させることにより組付けら
れている。この作業は溶接等より簡単で作業性も良い。

【００６０】各中空体６３は複数本の放射状の絞り部３
９を形成した二枚の金属板を接合し、端部をカシメ付け
ることにより構成され、各中空体６３の内部には絞り部
３９により隔てられた半径方向に延びる複列（図示例で
は６列）の空気通路４０が形成されている。

【００６１】この燃焼装置１８では、空気供給口４５か
ら送り込まれる燃焼用空気は空気通路４４にいき渡り、
接続口から空気供給パイプ４１を経て各空気予熱器６０
に分配される。空気供給パイプ４１の各連通孔６４から
各層の中空体６３に流れ込んだ燃焼用空気は、各空気通
路４０に広がって流れ、外側の空気供給パイプ４１を経
て空気供給部３４に供給され燃焼に供せられる。一方、
燃焼室１９に生じる燃焼排ガスは燃焼室１９から各中空
体６３同士の各隙間を経て半径方向へ流れて排気チャン
バ５６に至りここから排気口５７により外部に排気され
る。

【００６２】燃焼用空気は各空気予熱器６０の中空体６
３内を流れる間に各中空体６３同士の隙間から流れ出す
燃焼排ガスと熱交換し、十分に予熱されて空気供給部３
４に供給される。この燃焼装置１８では各空気予熱器６
０への燃焼用空気の分配が均等化されるうえ、熱交換部
分が上下方向に重なりあう多くの層として構成されてい
るので全空気予熱器６０の伝熱面積が有効に機能するこ
とになり、空気予熱器６０の半径方向での占有面積は実
施例１のものより少なくなる。勿論この燃焼装置１８の
熱交換性能は頗る高いものとなる。従って、その分、燃
焼装置１８全体の外径を小さくすることもでき、コスト
も低減する。また、燃焼排ガスの流速も各中空体６３同
士の間隔により任意の値に設定することができる。さら
にこの予熱装置６２では、各空気予熱器６０が平面扇形
で相互間に隙間６１を持って円筒状に組み合わされてい
るので、隙間６１により予熱装置６２の内周側と外周側
との温度差による熱変形を防止することができる。

【００６３】なお、中空体６３自体は平面扇形の扁平盤
状の中空体で良いが、この実施例のように絞り部３９を
形成した二枚の金属板を接合させ、数本の空気通路４０
を一体成形したものの方が、構成も簡素で製造し易く伝
熱面積も広く採ることができる。また、燃焼排ガスが空
気通路４０の突出部分により乱流化するので性能面でも
より良いものとなる。これ以外の機能は実施例１，２の
ものと同じであるのでその説明は省略する。

【００６４】実施例４．この実施例４は上述した実施例
３で示した燃焼装置１８における予熱装置に関するもの
であり、それ以外の構成及び機能は実施例１や実施例３
で示したものと同じである。従って、実施例１及び実施
例３のものと同じ部分は実施例１，３のものと同じ符号
を用い、その説明は省略する。

【００６５】この実施例４の燃焼装置１８の空気予熱器
６５は、図１１〜図１４に示すように実施例３で示した
各中空体６３を波状の絞り６６を設けた上下の波板６７
をそれらの波状の絞り６６が一定の角度で交差するよう
に絞り面が接するように接合して構成したものである。
空気供給パイプ４１は外周側の両端と内周側の中央とに
それぞれ貫通して設けられ、外周側の空気供給パイプ４
１と内周側の空気供給パイプ４１との間の上下の波板６
７の波状の絞り６６は各々対向して交差し接している。
これ以外の構成は実施例３のものと同じである。

【００６６】この燃焼装置１８においても実施例３とほ
ぼ同様の経路で燃焼用空気と燃焼排ガスが流れ、両者間
で熱交換が行なわれるが、特に中空体６３について外周
側の空気供給パイプ４１と内周側の空気供給パイプ４１
との間の上下の波板６７の波状の絞り６６が各々対向し
て交差し接しているので内部での空気の流れ分布が均一
化し、燃焼用空気と燃焼排ガスの双方の流れに乱流も誘
起できる。このことと波板６７による伝熱面積の拡大に
より熱交換性能は顕著に向上する。従って、コンパクト
化とコストの低減を実現することができる。これ以外の
機能は実施例３のものと同じであり、その説明は省略す
る。

【００６７】実施例５．この実施例５は上述した実施例
１や実施例２で示した燃焼装置１８における空気予熱部
分の構成に関するものであり、それ以外の構成及び機能
は実施例１や実施例２で示したものと同じである。従っ
て、実施例１や実施例２のものと同じ部分はそれらのも
のと同じ符号を用い、その説明は省略する。

【００６８】この実施例５の燃焼装置１８は、端的に言
えば図１５と図１６に示すように燃焼室１９の外周部
に、半径方向に多層の熱交換部分を持つ予熱装置６８を
構成したものである。即ち、燃焼室１９の外周りは、円
弧状に湾曲した中空で扁平の湾曲体６９を周方向に隙間
７０をもって柵状に並べた筒状体７１を半径方向に隙間
７２をもって複数層、内外の筒状体７１の各湾曲体６９
の重なりに食い違いを付けて重ねた予熱装置６８により
囲まれている。最内部の筒状体７１の任意の一つの湾曲
体６９は、それより外側の筒状体７１の当該部に臨む湾
曲体６９とラップする端部側で連通部７３により橋絡さ
れ、さらに同様にそれより外の筒状体７１の湾曲体６９
と橋絡されている。全ての湾曲体６９がこのような組を
構成して内外について連絡されている。各組について燃
焼用空気の経路は渦巻状になっていて、全体としては多
数の渦巻状の燃焼用空気の経路が形成されている。空気
供給パイプ４１は一組ずつに設けられ、組の最内部の湾
曲体６９と最外部の湾曲体６９に対してそれぞれ取り付
けられている。また、各湾曲体６９の連通部７３の近傍
には左右いずれか一方に湾曲体６９同士の隙間７２を詰
める隔壁７４が設けられている。

【００６９】この実施例５の燃焼装置１８においても、
予熱装置６８以外の所では実施例１と同様の経路で燃焼
用空気と燃焼排ガスが流れる。予熱装置６８においては
燃焼用空気は、内外にわたる一組の湾曲体６９を、組毎
に外側から内側に向い渦巻状に流れ、空気供給部３４に
供給される。燃焼排ガスは、最内部の筒状体７１の湾曲
体６９同士の各隙間７０から内外の筒状体７１の隙間７
２を周方向に流れ、二段目の筒状体７１の湾曲体６９同
士の隙間７０から更にその外側の筒状体７１の作る隙間
７２へと、階段渦巻状に組毎の間を流れて排気チャンバ
５６に至る。燃焼用空気と燃焼排ガスは湾曲体６９部分
において熱交換されるが、接触面積も経路も長いので熱
交換性能は高い。

【００７０】この実施例５の予熱装置６８では外側の筒
状体７１ほど温度が低くなり、筒状体７１相互は構造的
には分離しているので、温度レベルにあった材料で湾曲
体６９を作ることができ、高価な耐熱材による湾曲体６
９を減らすことによりコストを低減できる。また、燃焼
排ガスの流速は湾曲体６９同士の隙間７０により設定す
ることができる。これ以外の機能は実施例１のものと同
じでありその説明は省略する。

【００７１】なお、実施例１などで示した絞り部３９を
湾曲体６９に形成することにより、実施例１などと同様
に絞り部３９による機能を付加させることもできる。

【００７２】

【発明の効果】以上実施例による説明からも明らかなよ
うに請求項１の発明によれば、各空気予熱器への燃焼用
空気の分配が均等化されるうえ、熱交換部分が多くの層
として構成されるので熱交換性能が良く、燃焼装置の外
径を小さくすることができ、熱駆動装置のコンパクト化
とコストの低減を達成することができる。また、燃焼排
ガスの流速も各空気予熱器の間隔により任意の値に設定
することができる。

【００７３】請求項２の発明によれば、請求項１にかか
る効果とともに各空気予熱器での燃焼排ガスとの接触面
積を増加させうるとともに、燃焼用空気の流速を各空気
予熱器の空気流路により任意の値に設定することができ
るので、熱交換性能が一層向上する。

【００７４】請求項３の発明によれば、請求項１又は請
求項２のいずれかにかかる効果とともに隙間で隔てられ
た隔壁部材の各々の燃焼熱による内周側と外周側との温
度差を小さくでき、熱応力が低減するので耐久性が増
す。

【００７５】請求項４の発明によれば、請求項１又は請
求項２のいずれかにかかる効果とともに、排気口が一箇
所であっても空気予熱器部分の燃焼排ガスの周方向及び
軸方向での流速分布が均一化し、各空気予熱器の伝熱面
積が有効に機能するので熱交換性能が一層向上する。

【００７６】請求項５の発明によれば、予熱装置の内周
側と外周側との温度差による熱変形を防止することがで
きるとともに、燃焼用空気の分配が均等化されるうえ、
熱交換部分が多くの層として構成されるので熱交換性能
が良く燃焼装置の外径を小さくすることができ、熱駆動
装置のコンパクト化とコストの低減を達成することがで
きる。

【００７７】請求項６の発明によれば、請求項５にかか
る効果とともに隙間で隔てられた隔壁部材の各々の燃焼
熱による内周側と外周側との温度差を小さくでき、熱応
力が低減し耐久性が増す。

【００７８】請求項７の発明によれば、請求項５にかか
る効果とともに燃焼用空気が各空気予熱器の各中空体の
内部に半径方向に延びる複列の空気通路を流れることに
なり、各中空体での空気の流れ分布が均一化するととも
に伝熱面積が広くなるうえ、絞り部分で燃焼排ガスの流
れに乱れを誘起できるので、熱交換性能が一層向上す
る。

【００７９】請求項８の発明によれば、請求項５にかか
る効果とともに各中空体内を流れる空気の流れ分布が均
一化し、伝熱面積も広くなるうえ、波状絞りにより燃焼
用空気及び燃焼排ガスの双方の流れに乱れを誘起できる
ので熱交換性能が一層向上する。

【００８０】請求項９の発明によれば、湾曲体は外側の
筒状体を構成しているもの程温度が低くなり、温度レベ
ルに応じた材料で構成できるためコストを低減できるう
え、熱交換部分が多くの層として構成されるので熱交換
性能が良く燃焼装置の外径を小さくすることができる。
また、燃焼排ガスの流速は筒状体を構成する湾曲体の間
隔と、内外の筒状体の半径方向の間隔により任意の値に
設定することができる。

【００８１】請求項１０の発明によれば、請求項９にか
かる効果とともに隙間で隔てられた隔壁部材の各々の燃
焼熱による内周側と外周側との温度差を小さくでき、熱
応力が低減するため耐久性が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す熱駆動装置としての熱
駆動型ヒートポンプ装置の断面図である。

【図２】この発明の実施例１の熱駆動型ヒートポンプ装
置における燃焼装置の断面図である。

【図３】この発明の実施例１の空気予熱器の正面図であ
る。

【図４】この発明の実施例１の空気予熱器の平面図であ
る。

【図５】この発明の実施例１の単一の空気予熱器を示す
平面図である。

【図６】この発明の実施例１の単一の空気予熱器を示す
正面図である。

【図７】この発明の実施例２の燃焼装置の断面図であ
る。

【図８】この発明の実施例３の燃焼装置の断面図であ
る。

【図９】この発明の実施例３の予熱装置を示す平面図で
ある。

【図１０】この発明の実施例３の空気予熱器を示す断面
図である。

【図１１】この発明の実施例４の予熱装置を示す断面を
含む正面図である。

【図１２】この発明の実施例４の予熱装置を示す平面図
である。

【図１３】この発明の実施例４の空気予熱器の中空体を
示す平面図である。

【図１４】この発明の実施例４の空気予熱器の中空体を
示す断面図である。

【図１５】この発明の実施例５の燃焼装置の断面図であ
る。

【図１６】この発明の実施例５の予熱装置の拡大部分平
面図である。

【図１７】従来の熱駆動型ヒートポンプ装置の構成を示
す構成図である。

【図１８】従来の他の熱駆動装置の燃焼装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１第１のガス作動装置２第２のガス作動装置３クランク機構部４クランク機構部５スタータモータ９高温側シリンダ１０高温側ディスプレーサー１１高温空間１２高温側中温空間１５ヒータ管１６蓄熱再生器１７高温側中温部熱交換器１８燃焼装置１９燃焼室２０低温側シリンダ２１低温側ディスプレーサー２２低温空間２３低温側中温空間２６低温側熱交換器２７再生器２８低温側中温部熱交換器２９外部連通管３３燃料ノズル３４空気供給部３６空気予熱器３７上壁部３８底部３９絞り部４０空気通路４１空気供給パイプ４２外殻４４空気通路４５空気供給口４６隔壁部材５１胴部外殻５２隔壁部材５４空気旋回ノズル５５隔壁部材５７排気口５８隙間５９均圧筒６０空気予熱器６１隙間６２予熱装置６３中空体６５空気予熱器６６波状の絞り６７波板６８予熱装置６９湾曲体７０隙間７１筒状体７２隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者足立義男岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (72)発明者福田光男岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (72)発明者林広高岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (72)発明者宇都宮敬一郎岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (72)発明者羽場政明岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】往復動するディスプレーサーにより作動
ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
シリンダにはヒータ管を加熱する加熱装置が備えられた
第１のガス作動装置と、往復動するディスプレーサーに
より作動ガスで満たされた内部が低温空間と中温空間と
に区画されたシリンダの上記低温空間と中温空間とを、
上記低温空間側から中温空間側に順に連設した低温側熱
交換器と再生器と熱交換器とによるガス流路により連通
させた第２のガス作動装置と、上記第１と第２のガス作
動装置の各ガス流路を、それらの中温空間側において相
互に連通させる連通部と、上記各ディスプレーサーをあ
る位相差をもって往復動させるクランク機構部とを備え
た熱駆動装置であって、その加熱装置は、第１のガス作
動装置のシリンダの上部に被冠されており、燃料を噴射
する燃料ノズルと、この燃料ノズルの近傍に燃焼用空気
を供給する空気供給部とが臨むとともに上記ヒータ管を
内包する円筒形空間としての燃焼室を備え、その燃焼室
の外周りは該燃焼室のほぼ外径に近い位置から略接線方
向に縦配列した複数枚の扁平盤状で中空の空気予熱器に
より囲まれ、上記燃焼装置の外殻の一部から導入される
燃焼用空気を上記各空気予熱器内に分流させ、各空気予
熱器を経て上記空気供給部に供給し、上記燃焼室に生じ
る燃焼排ガスを、該燃焼室から上記各空気予熱器同士の
各隙間を経て燃焼装置の外殻の一部に設けられた排気口
により外部に排気する構成であることを特徴とする熱駆
動装置。
【請求項２】請求項１に記載の熱駆動装置であって、
その各空気予熱器には蛇行状に空気通路が一体に形成さ
れ、燃焼用空気をこの空気通路の一端に接続した空気供
給パイプから導入し、他端に接続した空気供給パイプを
経て空気供給部に供給する構成であることを特徴とする
熱駆動装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２のいずれかに記載
の熱駆動装置であって、燃焼室の上部及び下部に続く空
気予熱器部分の上下の内壁面を形成している隔壁部材の
半径方向における中間部に全周にわたる隙間を設けたこ
とを特徴とする熱駆動装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２のいずれかに記載
の熱駆動装置であって、各空気予熱器の内端縁と外端縁
との少なくとも一方に燃焼室の上下方向全体に及び、全
体に多数の穴を有する均圧筒を設けたことを特徴とする
熱駆動装置。
【請求項５】往復動するディスプレーサーにより作動
ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
シリンダにはヒータ管を加熱する加熱装置が備えられた
第１のガス作動装置と、往復動するディスプレーサーに
より作動ガスで満たされた内部が低温空間と中温空間と
に区画されたシリンダの上記低温空間と中温空間とを、
上記低温空間側から中温空間側に順に連設した低温側熱
交換器と再生器と熱交換器とによるガス流路により連通
させた第２のガス作動装置と、上記第１と第２のガス作
動装置の各ガス流路を、それらの中温空間側において相
互に連通させる連通部と、上記各ディスプレーサーをあ
る位相差をもって往復動させるクランク機構部とを備え
た熱駆動装置であって、その加熱装置は、第１のガス作
動装置のシリンダの上部に被冠されており、燃料を噴射
する燃料ノズルと、この燃料ノズルの近傍に燃焼用空気
を供給する空気供給部とが臨むとともに上記ヒータ管を
内包する円筒形空間としての燃焼室を備え、その燃焼室
の外周りは複数個の平面扇形の空気予熱器を相互間に隙
間を持って円筒状に組み合わせた予熱装置により囲ま
れ、上記各空気予熱器は扇形の扁平盤状の中空体を複数
本の空気供給パイプに対して相互に間隔をおいて積層し
た構成で、上記燃焼装置の外殻の一部から導入される燃
焼用空気を上記各空気予熱器の各中空体内に上記空気供
給パイプにより分流させ、上記各中空体内から上記空気
供給パイプを経て上記空気供給部に供給し、上記燃焼室
に生じる燃焼排ガスを、該燃焼室から上記各空気予熱器
の中空体同士の各隙間を経て燃焼装置の外殻の一部に設
けられた排気口により外部に排気する構成であることを
特徴とする熱駆動装置。
【請求項６】請求項５に記載の熱駆動装置であって、
燃焼室の上部及び下部に続く空気予熱器部分の上下の内
壁面を形成している隔壁部材の半径方向における中間部
に全周にわたる隙間を設けたことを特徴とする熱駆動装
置。
【請求項７】請求項５に記載の熱駆動装置であって、
各空気予熱器の各中空体に放射状の絞りを設け、各中空
体の内部に半径方向に延びる複列の空気通路を形成した
ことを特徴とする熱駆動装置。
【請求項８】請求項５に記載の熱駆動装置であって、
各空気予熱器の各中空体が波状の絞りを設けた上下の波
板をそれらの波状の絞りが交差するように接合した構成
であることを特徴とする熱駆動装置。
【請求項９】往復動するディスプレーサーにより作動
ガスで満たされた内部が高温空間と中温空間とに区画さ
れたシリンダの上記高温空間と中温空間とを、上記高温
空間側から中温空間側に順に連設したヒータ管と蓄熱再
生器と熱交換器とによるガス流路により連通させ、上記
シリンダにはヒータ管を加熱する加熱装置が備えられた
第１のガス作動装置と、往復動するディスプレーサーに
より作動ガスで満たされた内部が低温空間と中温空間と
に区画されたシリンダの上記低温空間と中温空間とを、
上記低温空間側から中温空間側に順に連設した低温側熱
交換器と再生器と熱交換器とによるガス流路により連通
させた第２のガス作動装置と、上記第１と第２のガス作
動装置の各ガス流路を、それらの中温空間側において相
互に連通させる連通部と、上記各ディスプレーサーをあ
る位相差をもって往復動させるクランク機構部とを備え
た熱駆動装置であって、その加熱装置は、第１のガス作
動装置のシリンダの上部に被冠されており、燃料を噴射
する燃料ノズルと、この燃料ノズルの近傍に燃焼用空気
を供給する空気供給部とが臨むとともに上記ヒータ管を
内包する円筒形空間としての燃焼室を備え、その燃焼室
の外周りは、円弧状に湾曲した中空で扁平の湾曲体を径
方向に隙間をもって柵状に並べた筒状体を半径方向に隙
間をもって複数層、内外の筒状体の各湾曲体の重なりに
食い違いを付けて重ねた予熱装置により囲まれ、上記燃
焼装置の外殻の一部から導入される燃焼用空気を上記筒
状体の外側から内側に向って上記各湾曲体内を経て渦巻
状に流して上記空気供給部に供給し、上記燃焼室に生じ
る燃焼排ガスを、該燃焼室から上記各湾曲体同士の隙間
から渦巻状に外側へ流して上記予熱装置の最外部の上記
筒状体の外方から上記燃焼装置の外殻の一部に設けられ
た排気口により外部に排気する構成であることを特徴と
する熱駆動装置。
【請求項１０】請求項９に記載の熱駆動装置であっ
て、燃焼室の上部及び下部の内壁面に続く予熱装置部分
の上下の内壁面を形成している隔壁部材の半径方向にお
ける中間部に全周にわたる隙間を設けたことを特徴とす
る熱駆動装置。