JPS5914618B2 - 熱ガス機械のヒ−タチユ−ブとハウジングとの接合部 - Google Patents
熱ガス機械のヒ−タチユ−ブとハウジングとの接合部Info
- Publication number
- JPS5914618B2 JPS5914618B2 JP10575879A JP10575879A JPS5914618B2 JP S5914618 B2 JPS5914618 B2 JP S5914618B2 JP 10575879 A JP10575879 A JP 10575879A JP 10575879 A JP10575879 A JP 10575879A JP S5914618 B2 JPS5914618 B2 JP S5914618B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater tube
- housing
- tube
- joint
- hot gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- 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
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
- F02G2244/06—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type
- F02G2244/08—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type having parallel cylinder, e.g. "Rider" engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はスターリングエンジン、スターリングサイク
ル式冷凍機、スターリングサイクル式ヒートポンプ等の
熱ガス機械におけるヒータチューブとハウジングとの接
合部の構造に関する。
ル式冷凍機、スターリングサイクル式ヒートポンプ等の
熱ガス機械におけるヒータチューブとハウジングとの接
合部の構造に関する。
もつとも代表的な熱ガス機械として知られるスターリン
グエンジンはエンジン内に水素、ヘリウム等を高圧で封
入し、これを外部から加熱・冷却することによってガス
の膨張・圧縮を繰り返して動力を発生するようにした外
燃機関である。
グエンジンはエンジン内に水素、ヘリウム等を高圧で封
入し、これを外部から加熱・冷却することによってガス
の膨張・圧縮を繰り返して動力を発生するようにした外
燃機関である。
第１図はスターリングエンジンの原理を模型的に示すも
ので、１は加熱用ヒータ、２は冷却用クーラ、３は再生
器であり、ヒータ１、クーラ２、および再生器３で熱交
換器が構成されている。
ので、１は加熱用ヒータ、２は冷却用クーラ、３は再生
器であり、ヒータ１、クーラ２、および再生器３で熱交
換器が構成されている。
４は膨張シリンダ、４′は圧縮シリンダ、５はピストン
であり、膨張シリンダ４はシリンダヘッド４ａとシリン
ダブロック４ｂとから構成され、ヒータ１はシリンダヘ
ッド４ａ及び再生器３のハウジング（以下このシリンダ
ヘッド４ａ及び再生器３のハウジングを総称して「ハウ
ジング６」と称する）にヒータチューブ７で連結されて
いる。
であり、膨張シリンダ４はシリンダヘッド４ａとシリン
ダブロック４ｂとから構成され、ヒータ１はシリンダヘ
ッド４ａ及び再生器３のハウジング（以下このシリンダ
ヘッド４ａ及び再生器３のハウジングを総称して「ハウ
ジング６」と称する）にヒータチューブ７で連結されて
いる。
このようなスターリングエンジンではヒータチューブ７
の内部容積が大きすぎると圧縮比が小さくなって性能が
低下するので、ヒータチューブ７の内部容積は比較的小
さくすると同時に伝熱面積はできるだけ大きくする必要
がある。
の内部容積が大きすぎると圧縮比が小さくなって性能が
低下するので、ヒータチューブ７の内部容積は比較的小
さくすると同時に伝熱面積はできるだけ大きくする必要
がある。
そのため、ヒータチューブ７は通常外径５ｍ位の比較的
小径の管となし、これを数十本並列して第２図に示すよ
うにハウジング６の高温部に接合しなければならず、各
チューブ間の間隙は非常に小さくなり、ヒータチューブ
７とハウジング６との接合部を溶接することは殆んど不
可能となる。
小径の管となし、これを数十本並列して第２図に示すよ
うにハウジング６の高温部に接合しなければならず、各
チューブ間の間隙は非常に小さくなり、ヒータチューブ
７とハウジング６との接合部を溶接することは殆んど不
可能となる。
また、この部分の構造を変更してたとえば溶接が可能と
なったとしても、溶接結合の場合にはビード部にピンホ
ールを生じ易く、作動ガスの漏洩により熱ガス機械の性
能が著しく低下する結果となる。
なったとしても、溶接結合の場合にはビード部にピンホ
ールを生じ易く、作動ガスの漏洩により熱ガス機械の性
能が著しく低下する結果となる。
この点から熱ガス機械においては、ヒータチューブ７と
ハウジング６との接合部を鑞付けすることが必要となる
。
ハウジング６との接合部を鑞付けすることが必要となる
。
第３図はチューブとハウジングとの鑞付は接合部の一般
的な構造を示すもので、チューブ７′の先端をハウジン
グ６′の内面より１７Ｉｇｌ程度突出させることにより
、鑞付けの際溶融した鑞８がチューブ７′の内部こと侵
入しないためのストッパの役目を果させている。
的な構造を示すもので、チューブ７′の先端をハウジン
グ６′の内面より１７Ｉｇｌ程度突出させることにより
、鑞付けの際溶融した鑞８がチューブ７′の内部こと侵
入しないためのストッパの役目を果させている。
しかるに、この７３′で示すような突出部は、ガスのヒ
ータチューブ内への流入に対して著しく抵抗（圧力損失
）を増加させるばかりか、スターリングエンジンの場合
には、シリンダヘッド４ａとヒータチューブ７の接合部
では、第４図に示すようにヒータチューブ７の先端とピ
ストン５の頭部とが干渉するため、上記のような構造は
不可能であり、鑞付は後、極めて硬い高温用の鑞８の付
着したヒータチューブの先端部を機械加工により削り落
す必要があり、加工が困難であると同時に多大の工数を
要する欠点がある。
ータチューブ内への流入に対して著しく抵抗（圧力損失
）を増加させるばかりか、スターリングエンジンの場合
には、シリンダヘッド４ａとヒータチューブ７の接合部
では、第４図に示すようにヒータチューブ７の先端とピ
ストン５の頭部とが干渉するため、上記のような構造は
不可能であり、鑞付は後、極めて硬い高温用の鑞８の付
着したヒータチューブの先端部を機械加工により削り落
す必要があり、加工が困難であると同時に多大の工数を
要する欠点がある。
また、この形状はヒータチューブ端における作動ガスの
圧力損失が非常に大きく、さらにヒータチューブ７の位
置決めがないので、組立て作業も困難となる難点を有し
ている。
圧力損失が非常に大きく、さらにヒータチューブ７の位
置決めがないので、組立て作業も困難となる難点を有し
ている。
このような難点を解決するため、第５図に示すようにス
ターリングエンジンのハウジング６のヒータチューブ７
の取付孔を大径部９ａと小径部９ｂとからなる段付孔９
となし、上記大径部９ａにヒータチューブ７の先端部を
挿入することにより、鑞のハウジング６内への流出を防
止して追加加工を不必要とすると共にチューブ７の位置
決め、組立て作業を容易にしたハウジング６とヒータチ
ューブ７との接合部の構造が提案されているが、この構
造においては、第３図に示すチューブ突出部７ａ′のよ
うなストッパ部分がないので、鑞がヒータチューブ７の
内部に侵入して孔７ｂを閉塞するおそれがある。
ターリングエンジンのハウジング６のヒータチューブ７
の取付孔を大径部９ａと小径部９ｂとからなる段付孔９
となし、上記大径部９ａにヒータチューブ７の先端部を
挿入することにより、鑞のハウジング６内への流出を防
止して追加加工を不必要とすると共にチューブ７の位置
決め、組立て作業を容易にしたハウジング６とヒータチ
ューブ７との接合部の構造が提案されているが、この構
造においては、第３図に示すチューブ突出部７ａ′のよ
うなストッパ部分がないので、鑞がヒータチューブ７の
内部に侵入して孔７ｂを閉塞するおそれがある。
第６図は上記の過程を示すもので、ａに示すようにハウ
ジング６の上面に載置された鑞８は、溶融するにつれて
その毛細管現象によりヒータチューブ７と段付孔９の大
径部９ａとの間隙に拡散した溶融鑞がヒータチューブ７
の先端に流れ出し、ｂに示すように小径部９ｂの壁面を
伝わって下方に流出する。
ジング６の上面に載置された鑞８は、溶融するにつれて
その毛細管現象によりヒータチューブ７と段付孔９の大
径部９ａとの間隙に拡散した溶融鑞がヒータチューブ７
の先端に流れ出し、ｂに示すように小径部９ｂの壁面を
伝わって下方に流出する。
−このとき流出した溶融鑞はＣに示すように小径部９ｂ
の下部で次第に停滞して小径部９ｂを閉塞じ、次いで表
面張力にによりｄに示すように小径部９ｂの壁面を上昇
して、最終的にはヒータチューブ７の孔Ｉｂ内にチュー
ブ端から約１０１１１１１１乃至２０ｗ１．上方まで侵
入する。
の下部で次第に停滞して小径部９ｂを閉塞じ、次いで表
面張力にによりｄに示すように小径部９ｂの壁面を上昇
して、最終的にはヒータチューブ７の孔Ｉｂ内にチュー
ブ端から約１０１１１１１１乃至２０ｗ１．上方まで侵
入する。
この第６図ｃ、ｄに示すように、鑞８で閉塞されたヒー
タチューブ７は装置運転中に焼損して使用不能となり、
第６図すに示すように内径が縮小されたものでは、圧力
損失が高く作動ガスの流量が減って、熱ガス機械の効率
を著しく低下させる結果となる。
タチューブ７は装置運転中に焼損して使用不能となり、
第６図すに示すように内径が縮小されたものでは、圧力
損失が高く作動ガスの流量が減って、熱ガス機械の効率
を著しく低下させる結果となる。
この発明は上記の欠点を解決するためになされたもので
あり、熱ガス機械におけるシリンダヘッドや再生器ハウ
ジングのヒータチューブ取付孔を大径部と小径部とから
なる段付孔とすると共に小径部に隣接してハウジング内
方に向ってラッパ状に拡開したデーパ部を設けることに
より、流下した鑞が小径部を閉塞しないようにし、かつ
ヒータチューブ先端部の内径を拡開して、ハウジングの
小径部との間に段差をほとんど無くシ、動作ガス流動時
の圧力損失を無くした新規なヒータチューブとハウジン
グとの接合部を提供するものである。
あり、熱ガス機械におけるシリンダヘッドや再生器ハウ
ジングのヒータチューブ取付孔を大径部と小径部とから
なる段付孔とすると共に小径部に隣接してハウジング内
方に向ってラッパ状に拡開したデーパ部を設けることに
より、流下した鑞が小径部を閉塞しないようにし、かつ
ヒータチューブ先端部の内径を拡開して、ハウジングの
小径部との間に段差をほとんど無くシ、動作ガス流動時
の圧力損失を無くした新規なヒータチューブとハウジン
グとの接合部を提供するものである。
以下、第７図乃至第９図に示す実施例によってこの発明
を説明するが、先に述べた従来例と同一の部分は同一の
符号を付してその説明を省略する。
を説明するが、先に述べた従来例と同一の部分は同一の
符号を付してその説明を省略する。
第７図を参照して、ヒータチューブ７の先端部は内面に
、ラッパ状に開いた拡開部７ｃが設けられ、ヒータチュ
ーブ７を接合するハウジング６の取付孔は、ヒータチュ
ーブＩの外径より若干大きい径の大径部９ａと、ヒータ
チューブ７の内径より大きく且つその外径より若干率さ
い径の小径部９ｂと、小径部９ｂからハウジング６の内
方に向ってラッパ状に開いた拡開部９ｃとからなる段付
孔９として形成される。
、ラッパ状に開いた拡開部７ｃが設けられ、ヒータチュ
ーブ７を接合するハウジング６の取付孔は、ヒータチュ
ーブＩの外径より若干大きい径の大径部９ａと、ヒータ
チューブ７の内径より大きく且つその外径より若干率さ
い径の小径部９ｂと、小径部９ｂからハウジング６の内
方に向ってラッパ状に開いた拡開部９ｃとからなる段付
孔９として形成される。
このような構成にすれば、段付孔９の壁面を鑞が流れる
とき、重力による壁方向の成分がどの位置でもほぼ等し
くなるので、鑞の流れは極めてスムーズさなる。
とき、重力による壁方向の成分がどの位置でもほぼ等し
くなるので、鑞の流れは極めてスムーズさなる。
今、溶融された鑞８が段付孔９の大径部９ａの壁面に沿
って流下し、さらに小径部９ｂの壁面に伝って拡開部９
Ｃに達すると、この部分は下方に向って拡開しているの
で、鑞８が付着しても第８図に示すように段付孔９の通
路を閉塞するおそれはなく、この部分に達した鑞８は拡
開部９ｃに滑らかな曲面をなして凝固する。
って流下し、さらに小径部９ｂの壁面に伝って拡開部９
Ｃに達すると、この部分は下方に向って拡開しているの
で、鑞８が付着しても第８図に示すように段付孔９の通
路を閉塞するおそれはなく、この部分に達した鑞８は拡
開部９ｃに滑らかな曲面をなして凝固する。
また、ヒータチューブ７の先端部分の内径は拡開して段
付孔９の小径部９ｂの内径とほぼ等しくなっていてこの
部分に著しい段付部がなく、またヒータチューブ７の内
径より小径部９ｃの内径の方が大きいので、この小径部
９ｃの上部に鑞８の一部が留まって凝固した場合でも、
ヒータチューブ７の内径よりも狭い通路になるようなこ
とはないので、作動ガスがヒータチューブ７を出入する
ときの圧力損失を激減することができる。
付孔９の小径部９ｂの内径とほぼ等しくなっていてこの
部分に著しい段付部がなく、またヒータチューブ７の内
径より小径部９ｃの内径の方が大きいので、この小径部
９ｃの上部に鑞８の一部が留まって凝固した場合でも、
ヒータチューブ７の内径よりも狭い通路になるようなこ
とはないので、作動ガスがヒータチューブ７を出入する
ときの圧力損失を激減することができる。
次に第９図は上記の実施例を一部変更したこの発明の他
の実施例を示すものであり、ヒータチューブ７の先端部
内面の拡開部７ｃ及び段付孔９の拡開部９ｃをベル状の
曲面とし、作動ガスの通路にある角部を悉く排除して連
続した清らな面となすことにより圧力損失をさらに減少
させることが可能となる。
の実施例を示すものであり、ヒータチューブ７の先端部
内面の拡開部７ｃ及び段付孔９の拡開部９ｃをベル状の
曲面とし、作動ガスの通路にある角部を悉く排除して連
続した清らな面となすことにより圧力損失をさらに減少
させることが可能となる。
以上述べたようにこの発明によれば、熱ガス機械のヒー
タチューブとハウジングとの接合に際し、ヒータチュー
ブの位置決めが容易であると共に、鑞の量が必要以上に
多くなっても作動ガス通路が閉塞されたり、ヒータチュ
ーブの内径より縮小されたりすることなく、十分に確保
される。
タチューブとハウジングとの接合に際し、ヒータチュー
ブの位置決めが容易であると共に、鑞の量が必要以上に
多くなっても作動ガス通路が閉塞されたり、ヒータチュ
ーブの内径より縮小されたりすることなく、十分に確保
される。
さらに、作動ガス通路を段部を排して滑らかな形状とし
たので、圧力損失が減少して熱ガス機械の性能を大巾に
向上させる優れた効果を有する。
たので、圧力損失が減少して熱ガス機械の性能を大巾に
向上させる優れた効果を有する。
また、動作ガス通路の閉塞や小網などの不良品がなくな
り、歩留りが良くなるので、安価に製品を供給すること
ができる。
り、歩留りが良くなるので、安価に製品を供給すること
ができる。
第１図は熱ガス機械の代表例としてスターリングエンジ
ンの原理を模型的に示す説明図、第２図はシリンダヘッ
ドとヒータチューブとの接合部を示す断面図、第３図は
一般のチューブとハウジングとの接合部の例を示す一部
拡大断面図、第４図はヒータチューブ先端とピストンと
の干渉状態を示す説明図、第５図は他の従来のヒータチ
ューブとハウジングとの接合部を示一部拡大断面図、第
６図は第５図に示す接合部の鑞付は工程における鑞の拡
散状態を示す説明図、第７図はこの発明によるヒータチ
ューブとハウジングとの接合部を示す一部拡大断面図、
第８図は第７図に示す接合部の鑞付は後の鑞の固着状態
を示す説明図、第９図はこの発明の他の実施例を示す一
部拡大断面図である。 １・・・・・・ヒータ、２・・・・・・クーラ、３・・
・・・・再生器、４・・・・・・圧縮シリンダ、４′・
・・・・・膨張シリンダ、５・・・・・・ピストン、６
・・・・・・ハウジング、Ｔ・・・・・・ヒータチュー
ブ、８・・・・・・鑞、９・・・・・・段付孔、９ａ・
・・・・・大径部、９ｂ・・・・・・小径部、９ｃ・・
・・・・拡開部。
ンの原理を模型的に示す説明図、第２図はシリンダヘッ
ドとヒータチューブとの接合部を示す断面図、第３図は
一般のチューブとハウジングとの接合部の例を示す一部
拡大断面図、第４図はヒータチューブ先端とピストンと
の干渉状態を示す説明図、第５図は他の従来のヒータチ
ューブとハウジングとの接合部を示一部拡大断面図、第
６図は第５図に示す接合部の鑞付は工程における鑞の拡
散状態を示す説明図、第７図はこの発明によるヒータチ
ューブとハウジングとの接合部を示す一部拡大断面図、
第８図は第７図に示す接合部の鑞付は後の鑞の固着状態
を示す説明図、第９図はこの発明の他の実施例を示す一
部拡大断面図である。 １・・・・・・ヒータ、２・・・・・・クーラ、３・・
・・・・再生器、４・・・・・・圧縮シリンダ、４′・
・・・・・膨張シリンダ、５・・・・・・ピストン、６
・・・・・・ハウジング、Ｔ・・・・・・ヒータチュー
ブ、８・・・・・・鑞、９・・・・・・段付孔、９ａ・
・・・・・大径部、９ｂ・・・・・・小径部、９ｃ・・
・・・・拡開部。
Claims (1)
- １ 熱ガス機械において、ハウジングに外方から順次ヒ
ータチューブの外径より若干大きい径の大径部と、ヒー
タチューブの内径より大きく且つその外径より若干小さ
い小径部と、該小径部からハウジング内方に向ってラッ
パ状に開いた拡開部とを有する段付孔を設け、該段付孔
の上記大径部に、先端部内面に先端が前記段付孔の小径
部とほぼ同径になるように拡開部を設けたヒータチュー
ブを挿入して鑞付けしてなることを特徴とするヒータチ
ューブとハウジングとの接合部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10575879A JPS5914618B2 (ja) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | 熱ガス機械のヒ−タチユ−ブとハウジングとの接合部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10575879A JPS5914618B2 (ja) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | 熱ガス機械のヒ−タチユ−ブとハウジングとの接合部 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5629040A JPS5629040A (en) | 1981-03-23 |
| JPS5914618B2 true JPS5914618B2 (ja) | 1984-04-05 |
Family
ID=14416117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10575879A Expired JPS5914618B2 (ja) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | 熱ガス機械のヒ−タチユ−ブとハウジングとの接合部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5914618B2 (ja) |
-
1979
- 1979-08-20 JP JP10575879A patent/JPS5914618B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5629040A (en) | 1981-03-23 |
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