JPS61223255A - スタ−リングエンジンの高温熱交換器 - Google Patents
スタ−リングエンジンの高温熱交換器Info
- Publication number
- JPS61223255A JPS61223255A JP6448085A JP6448085A JPS61223255A JP S61223255 A JPS61223255 A JP S61223255A JP 6448085 A JP6448085 A JP 6448085A JP 6448085 A JP6448085 A JP 6448085A JP S61223255 A JPS61223255 A JP S61223255A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- tube
- temperature heat
- stirling engine
- temperature
- 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.)
- Pending
Links
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
- F02G2255/00—Heater tubes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はスターリングエンジンに使用される高温熱交
換器に関し、その熱交換効率の改善に関する。
換器に関し、その熱交換効率の改善に関する。
第４図はダブルアクティング型スターリングエンジンを
、また第５図は例えば特開昭５９−３４８５９号公報に
示された従来のダブルアクティング型スターリングエン
ジンに応用した高温熱交換器を示す断面図であり、第４
図において、１．２，３゜及び４はそれぞれシリンダで
あり、このシリンダ１〜４内にはそれぞれ該シリンダ内
を往復動するディスプレーサピストン５が設けられ、各
ディスプレーサピストン５の上方が膨張空間６、下方が
圧縮空間７となっている。シリンダ１〜４のディスプレ
ーサピストン５はそれぞれ９０”づつ位相がずらして配
設されている。そしてシリンダ１の膨張空間６とシリン
ダ２の圧縮空間７とが連絡されており、その連絡経路に
おいて、高温熱交換器８、蓄熱器９．及び低温熱交換器
１０が膨張空間６から圧縮空間７へ向って順次形成され
ている。
、また第５図は例えば特開昭５９−３４８５９号公報に
示された従来のダブルアクティング型スターリングエン
ジンに応用した高温熱交換器を示す断面図であり、第４
図において、１．２，３゜及び４はそれぞれシリンダで
あり、このシリンダ１〜４内にはそれぞれ該シリンダ内
を往復動するディスプレーサピストン５が設けられ、各
ディスプレーサピストン５の上方が膨張空間６、下方が
圧縮空間７となっている。シリンダ１〜４のディスプレ
ーサピストン５はそれぞれ９０”づつ位相がずらして配
設されている。そしてシリンダ１の膨張空間６とシリン
ダ２の圧縮空間７とが連絡されており、その連絡経路に
おいて、高温熱交換器８、蓄熱器９．及び低温熱交換器
１０が膨張空間６から圧縮空間７へ向って順次形成され
ている。
上記高温熱交換器８は作動流体を加熱するものであり、
蓄熱器９は冷却される前の作動流体の熱を蓄えるもので
あり、低温熱交換器１０は作動流体を冷却するものであ
る。上記高温熱交換器８・蓄熱器９．及び低温熱交換器
１０は、シリンダ２とシリンダ３との間、シリンダ３と
シリンダ４との間、シリンダ４とシリンダーとの間に、
計４組設けられ、４個のシリンダ１〜４が互いに関連す
るものとなっている。なお、各ディスプレーサピストン
５のロッド１１は斜板１２に摺動自在に取付られ、これ
らにより出力軸１３が回転されるようになっている。
蓄熱器９は冷却される前の作動流体の熱を蓄えるもので
あり、低温熱交換器１０は作動流体を冷却するものであ
る。上記高温熱交換器８・蓄熱器９．及び低温熱交換器
１０は、シリンダ２とシリンダ３との間、シリンダ３と
シリンダ４との間、シリンダ４とシリンダーとの間に、
計４組設けられ、４個のシリンダ１〜４が互いに関連す
るものとなっている。なお、各ディスプレーサピストン
５のロッド１１は斜板１２に摺動自在に取付られ、これ
らにより出力軸１３が回転されるようになっている。
第５図は高温熱交換器８の詳細図である。図において、
１４はシリンダであり、該シリンダー４の上方を覆うよ
うに断熱材からなる燃焼壁１５が・ 設けられ、この燃焼壁１５の燃焼空間１６内には多数の
チューブ１７が配置されている。チューブ１７は上方へ
立上がって燃焼壁１５の側壁に沿う筒状となって高温熱
交換器を構成し、その内部を作動媒体が流動している。
１４はシリンダであり、該シリンダー４の上方を覆うよ
うに断熱材からなる燃焼壁１５が・ 設けられ、この燃焼壁１５の燃焼空間１６内には多数の
チューブ１７が配置されている。チューブ１７は上方へ
立上がって燃焼壁１５の側壁に沿う筒状となって高温熱
交換器を構成し、その内部を作動媒体が流動している。
燃焼壁１５の上方中心にはノズル１８が設けられ、スワ
ーラ１９と協同して燃焼炎をつくるよう構成されている
。空間１６内の高温ガスは、チューブ１７の間隙ｈ（同
図−）参照）を通ってパイプ１７の外側へ移行し、必要
に応じて設けられる空気予熱器２０を通って排気される
。また、上記チューブ１７の間隙り内には、金属板又は
セラミックス等からなる輻射板２１が設けられている。
ーラ１９と協同して燃焼炎をつくるよう構成されている
。空間１６内の高温ガスは、チューブ１７の間隙ｈ（同
図−）参照）を通ってパイプ１７の外側へ移行し、必要
に応じて設けられる空気予熱器２０を通って排気される
。また、上記チューブ１７の間隙り内には、金属板又は
セラミックス等からなる輻射板２１が設けられている。
この輻射板２１は間隙りの略中間に配置され、上下方向
に伸びる薄い板体からなっている。
に伸びる薄い板体からなっている。
次に動作について説明する。上記のスターリングエンジ
ンでは高温熱交換器８が多数のチェー、ブ１７からなり
、これに高温燃焼ガスが接触することによってチューブ
１７内の作動流体が加熱される。さらに、燃焼ガスが間
隙りを流れる時、チューブ１７と同時に輻射板２１も加
熱され、輻射板２１は対設されたチューブ１７へ輻射熱
を放射し、これによりチューブ１７は一層加熱される。
ンでは高温熱交換器８が多数のチェー、ブ１７からなり
、これに高温燃焼ガスが接触することによってチューブ
１７内の作動流体が加熱される。さらに、燃焼ガスが間
隙りを流れる時、チューブ１７と同時に輻射板２１も加
熱され、輻射板２１は対設されたチューブ１７へ輻射熱
を放射し、これによりチューブ１７は一層加熱される。
このとき輻射板２１はチューブ１７よりも高温となるの
で、輻射熱の量は大きいものとなる。
で、輻射熱の量は大きいものとなる。
従来の高温熱交換器は、以上のように構成されているが
、輻射板２１をチューブ１７の間に固定することが困難
であり、またヒータ管としてのチューブ１７の縦方向の
温度分布を矯正できないなどの問題点があった。
、輻射板２１をチューブ１７の間に固定することが困難
であり、またヒータ管としてのチューブ１７の縦方向の
温度分布を矯正できないなどの問題点があった。
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、高温熱交換器であるチューブへの熱伝達量が
増大できるとともに、ヒータ管の温度分布を矯正できる
スターリングエンジンの高温熱交換器を得ることを目的
としている。
たもので、高温熱交換器であるチューブへの熱伝達量が
増大できるとともに、ヒータ管の温度分布を矯正できる
スターリングエンジンの高温熱交換器を得ることを目的
としている。
この発明に係るスターリングエンジンの高温熱交換器は
、ヒータチューブ群に輻射用の金属線状体を網状に巻き
つけ、その金属線状体の巻きつける密度をヒータ管の温
度分布によって変えるようにしたものである。
、ヒータチューブ群に輻射用の金属線状体を網状に巻き
つけ、その金属線状体の巻きつける密度をヒータ管の温
度分布によって変えるようにしたものである。
この発明においては、ヒータチューブ群に巻きつけられ
た金属線状体の輻射伝熱と熱伝導によりチューブへの熱
伝達量が増大し、ヒータ管の温度分布も改善され、かつ
製作が容易であり、その分チューブ量の低減を得られる
ので低コスト、軽量化が図られ、シリンダ上方空間のレ
イアウトが容易になる。
た金属線状体の輻射伝熱と熱伝導によりチューブへの熱
伝達量が増大し、ヒータ管の温度分布も改善され、かつ
製作が容易であり、その分チューブ量の低減を得られる
ので低コスト、軽量化が図られ、シリンダ上方空間のレ
イアウトが容易になる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１４はシリンダ、１５はシリンダ１４の上
方を覆うように設けられた断熱材からなる燃焼壁、１６
は燃焼壁１５内部の燃焼空間、１７はシリンダ１４と蓄
熱器９とに接続されたチューブであり、該チューブ１７
は燃焼室１５−の側壁に沿うように上方へ立上って筒１
なとなり、高温熱交換器を構成している。またこのチュ
ーブ１７の内部には動作媒体が流動している。燃焼壁１
５の上方中心にはノズル１８が設けられ、該ノズル１８
とスワーラ１９とによって燃焼炎が形成される。２２は
チューブ１７間を縫うように設けられたワイヤである。
図において、１４はシリンダ、１５はシリンダ１４の上
方を覆うように設けられた断熱材からなる燃焼壁、１６
は燃焼壁１５内部の燃焼空間、１７はシリンダ１４と蓄
熱器９とに接続されたチューブであり、該チューブ１７
は燃焼室１５−の側壁に沿うように上方へ立上って筒１
なとなり、高温熱交換器を構成している。またこのチュ
ーブ１７の内部には動作媒体が流動している。燃焼壁１
５の上方中心にはノズル１８が設けられ、該ノズル１８
とスワーラ１９とによって燃焼炎が形成される。２２は
チューブ１７間を縫うように設けられたワイヤである。
第２図はアニエラー型の高温熱交換器にこの発明を適用
した一実施例である。但し、燃焼壁１５゜燃焼空間１６
．ノズル１８．スワーラ１９はこの図では省略している
。
した一実施例である。但し、燃焼壁１５゜燃焼空間１６
．ノズル１８．スワーラ１９はこの図では省略している
。
ここで、上記ワイヤ２２は、以下のようにして配設する
。即ち、予めワイヤ２２の配設されていない状態でチュ
ーブ１７の温度分布を計測しておき、温度の低い所では
、ワイヤ２２の単位面積当たりの本数を多く配設する。
。即ち、予めワイヤ２２の配設されていない状態でチュ
ーブ１７の温度分布を計測しておき、温度の低い所では
、ワイヤ２２の単位面積当たりの本数を多く配設する。
但し、ヒータ管チューブ１７の温度分布はバーナの特性
により太き（変わるので、バーナは同じ物を使用するこ
とが前提条件である。そしてチューブ１７を縫うように
ワイヤ２２をはりめぐらせ、チェニフ゛１７とワイヤ２
２の接点をロウ付けなどにより固定する。この時、接点
では、ワイヤ２２・とチューブ１７間に０
空気層ができないよ′うにすることが重要である。
により太き（変わるので、バーナは同じ物を使用するこ
とが前提条件である。そしてチューブ１７を縫うように
ワイヤ２２をはりめぐらせ、チェニフ゛１７とワイヤ２
２の接点をロウ付けなどにより固定する。この時、接点
では、ワイヤ２２・とチューブ１７間に０
空気層ができないよ′うにすることが重要である。
次に作用効果について説明する。第２図のスターリング
エンジンの高温熱交換器（アニユラ−型）において、ワ
イヤ２２がない時のチューブ１７の温度分布を第３図世
）に示す０図かられかるように、温度分布にバラツキが
あることがわかる。同図（ａ）に測定点を示す、そこで
本実施例では、ワイヤ２２を縫うようにチューブ１７間
に設置するようにしており、これにより温度分布が校正
されると同時に熱伝達量が増大される。実際の熱伝達の
機構としては、多数のチューブ１７に高温ガスを触れさ
せることにより、チューブ１７内の作動流体を加熱し、
さらに、燃焼ガスがチューブ間隙りを流れる時、チュー
ブ１７とワイヤ２２の両者を加熱する。従ってワイヤ２
２は対設されたチューブ１７へ輻射熱を放射すると同時
に、熱伝導によってもチューブ１７へ伝熱し、チューブ
１７は一層熱されるものとなる。そしてワイヤ２２のは
りめぐらし方、即ち、チューブ１７の下方部分を中間部
分に比してより密に配設するようにすることにより、チ
ューブ１７゛への伝熱量を調整し、チューブ１７の温度
分布の不均衡を調整する。
エンジンの高温熱交換器（アニユラ−型）において、ワ
イヤ２２がない時のチューブ１７の温度分布を第３図世
）に示す０図かられかるように、温度分布にバラツキが
あることがわかる。同図（ａ）に測定点を示す、そこで
本実施例では、ワイヤ２２を縫うようにチューブ１７間
に設置するようにしており、これにより温度分布が校正
されると同時に熱伝達量が増大される。実際の熱伝達の
機構としては、多数のチューブ１７に高温ガスを触れさ
せることにより、チューブ１７内の作動流体を加熱し、
さらに、燃焼ガスがチューブ間隙りを流れる時、チュー
ブ１７とワイヤ２２の両者を加熱する。従ってワイヤ２
２は対設されたチューブ１７へ輻射熱を放射すると同時
に、熱伝導によってもチューブ１７へ伝熱し、チューブ
１７は一層熱されるものとなる。そしてワイヤ２２のは
りめぐらし方、即ち、チューブ１７の下方部分を中間部
分に比してより密に配設するようにすることにより、チ
ューブ１７゛への伝熱量を調整し、チューブ１７の温度
分布の不均衡を調整する。
なお、上記実施例ではワイヤを配設するようにしたが、
これはテープ状の金属でもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。
これはテープ状の金属でもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。
また、ワイヤの材料については、耐熱材料でかつ可塑性
に富むものであればどのような材料でもよい。
に富むものであればどのような材料でもよい。
以上のように、この発明によれば、ヒータチューブにワ
イヤ等の輻射用の金属線状体を縫うように巻き付け、か
つその巻き付ける密度を温度ｉ布によって調整するよう
にしたので、高温熱交換器であるチューブへの熱伝達量
が増大できるとともに、ヒータ管の温度分布が均一にで
きる効果がある。
イヤ等の輻射用の金属線状体を縫うように巻き付け、か
つその巻き付ける密度を温度ｉ布によって調整するよう
にしたので、高温熱交換器であるチューブへの熱伝達量
が増大できるとともに、ヒータ管の温度分布が均一にで
きる効果がある。
第１図（ａ）はこの発明をダブルアクティング型スター
リングエンジンに適用した場合の一実施例を示す高温熱
交換器の断面図、第１図世）はそのＩｂ−Ｉｂ線断面図
、第２図（ａ）はこの発明をディスプレーサ型スターリ
ングエンジンのアニエラー型高温熱交換器に適用した場
合の一実ｋＭ例を示す断面図、第２図世）はそのｎｂ−
ｎｂ線断面図、第２図（Ｃ）はその一部拡大図、第３図
（ａ）はヒータチューブ−換器を使用したダブルアクテ
ィング型の、スターリングエンジンを説明するための概
略図、第５図（ａ）は従来の高温熱交換器を示す断面図
、第５図（ｂ）はそのｖｂ−ｖｂ線断面図である。 １７・・・ヒータチューブ、２２・・・ワイヤ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
リングエンジンに適用した場合の一実施例を示す高温熱
交換器の断面図、第１図世）はそのＩｂ−Ｉｂ線断面図
、第２図（ａ）はこの発明をディスプレーサ型スターリ
ングエンジンのアニエラー型高温熱交換器に適用した場
合の一実ｋＭ例を示す断面図、第２図世）はそのｎｂ−
ｎｂ線断面図、第２図（Ｃ）はその一部拡大図、第３図
（ａ）はヒータチューブ−換器を使用したダブルアクテ
ィング型の、スターリングエンジンを説明するための概
略図、第５図（ａ）は従来の高温熱交換器を示す断面図
、第５図（ｂ）はそのｖｂ−ｖｂ線断面図である。 １７・・・ヒータチューブ、２２・・・ワイヤ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）スターリングエンジンの高温熱交換器において、
ヒータチューブに縫うように配設され、かつ該ヒータチ
ューブの温度分布を均一にする輻射用の金属線状体を備
えたことを特徴とするスターリングエンジンの高温熱交
換器。 - （２）上記輻射用の金属線状体はワイヤであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のスターリングエン
ジンの高温熱交換器。 - （３）上記輻射用の金属線状体はテープ状金属体である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスターリ
ングエンジンの高温熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6448085A JPS61223255A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | スタ−リングエンジンの高温熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6448085A JPS61223255A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | スタ−リングエンジンの高温熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223255A true JPS61223255A (ja) | 1986-10-03 |
Family
ID=13259421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6448085A Pending JPS61223255A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | スタ−リングエンジンの高温熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61223255A (ja) |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP6448085A patent/JPS61223255A/ja active Pending
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