JPS63118593A - 熱機関の低温側熱交換器 - Google Patents
熱機関の低温側熱交換器Info
- Publication number
- JPS63118593A JPS63118593A JP26481586A JP26481586A JPS63118593A JP S63118593 A JPS63118593 A JP S63118593A JP 26481586 A JP26481586 A JP 26481586A JP 26481586 A JP26481586 A JP 26481586A JP S63118593 A JPS63118593 A JP S63118593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- helium
- heat
- temperature side
- flow channel
- Prior art date
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- Granted
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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等の熱ガス機関の低
温側熱交換器に関するものである。
温側熱交換器に関するものである。
第３図は例えば実開昭６１−５５１４７号公報に示され
た従来のスターリング機関を示す断面図であり、図にお
いて、１は再生器ハウジング２に取り付けられたヒータ
管、３はステンレスの金網からなる再生器、４は低温側
熱交換器である冷却器、５は冷却器４が挿入されるブロ
ック、６は通路案内部材である。
た従来のスターリング機関を示す断面図であり、図にお
いて、１は再生器ハウジング２に取り付けられたヒータ
管、３はステンレスの金網からなる再生器、４は低温側
熱交換器である冷却器、５は冷却器４が挿入されるブロ
ック、６は通路案内部材である。
第４図は低温側熱交換器を詳細に示す断面図であり、７
はシェル＆チューブ型熱交換器の冷却流体である水が流
入する冷却水入口フランジ、８は冷却水が流出する冷却
水出口フランジである。９は熱交換流体であるＨｅ（ヘ
リウム）が流入するＨｅ入口フランジ、１０は）ｌｅが
流出するＨｅ出口フランジである。１１はＨｅ入口フラ
ンジ７とＨｅ出口フランジ８との間に配置されるととも
に、その両端が各フランジ７．８にろう付され、熱交換
流体であるＨｅが流通する熱交換パイプ、１２は水の熱
交換を促進するためのジャマ板、１３はシェル＆チュー
ブのシェルの部分にあたる胴である。
はシェル＆チューブ型熱交換器の冷却流体である水が流
入する冷却水入口フランジ、８は冷却水が流出する冷却
水出口フランジである。９は熱交換流体であるＨｅ（ヘ
リウム）が流入するＨｅ入口フランジ、１０は）ｌｅが
流出するＨｅ出口フランジである。１１はＨｅ入口フラ
ンジ７とＨｅ出口フランジ８との間に配置されるととも
に、その両端が各フランジ７．８にろう付され、熱交換
流体であるＨｅが流通する熱交換パイプ、１２は水の熱
交換を促進するためのジャマ板、１３はシェル＆チュー
ブのシェルの部分にあたる胴である。
次に動作について説明する。
ヒータ管１部で加熱された流体（Ｈｅ）は、再生器３に
入り徐冷され、その温度は６５０℃から８０℃に低くな
る。そしてさらに冷却器４で冷却され、流体の温度は２
５℃まで下がる。
入り徐冷され、その温度は６５０℃から８０℃に低くな
る。そしてさらに冷却器４で冷却され、流体の温度は２
５℃まで下がる。
次に冷却器４での動作について詳細に説明する。
第４図において、熱交換流体である温度の高いＨｅ（約
８０℃）がＨｅ入口フランジ９から入り、熱交換パイプ
１１の中を流れる。また、冷却流体である水（約１０℃
）が冷却水入口フランジ７から入り、熱交換パイプ１１
の外側を流れ、熱交換パイプ１１の中のＨｅを熱伝達に
より冷却する。
８０℃）がＨｅ入口フランジ９から入り、熱交換パイプ
１１の中を流れる。また、冷却流体である水（約１０℃
）が冷却水入口フランジ７から入り、熱交換パイプ１１
の外側を流れ、熱交換パイプ１１の中のＨｅを熱伝達に
より冷却する。
熱交換パイプ１１を通過中に冷却されたＨｅ（約２５°
Ｃ）は、Ｈｅ出口フランジ１０から流出する。
Ｃ）は、Ｈｅ出口フランジ１０から流出する。
また、冷却流体である水はＨＯから熱を奪い、冷却水出
口フランジ８から流出する。ジャマ板１２は冷却水の流
れを乱し、強制対流によりパイプ表面の温度の上がった
水を冷却し、熱交換効率を向上させる。
口フランジ８から流出する。ジャマ板１２は冷却水の流
れを乱し、強制対流によりパイプ表面の温度の上がった
水を冷却し、熱交換効率を向上させる。
従来の低温側熱交換器は以上のように構成されているの
で、Ｈｅガスが冷却水に漏れないように、Ｈｅ入口フラ
ンジ９．Ｈｅ出口フランジ１０と熱交換パイプ１１とを
ろう付しなければならない。
で、Ｈｅガスが冷却水に漏れないように、Ｈｅ入口フラ
ンジ９．Ｈｅ出口フランジ１０と熱交換パイプ１１とを
ろう付しなければならない。
しかるにこのろう付を行うと、ろう付時に発生する熱応
力による歪や、ろう付不良による熱交換パイプのつまり
、漏れが発生することになり、これらを解消するために
は、加工法が複雑になり、加工費も高価となる。また上
記従来構造ではパイプの本数が多くなるが、ろう付時の
制約からパイプピンチを小さくするには限界があり、従
って装置が大きく、重いなどの問題点があった。
力による歪や、ろう付不良による熱交換パイプのつまり
、漏れが発生することになり、これらを解消するために
は、加工法が複雑になり、加工費も高価となる。また上
記従来構造ではパイプの本数が多くなるが、ろう付時の
制約からパイプピンチを小さくするには限界があり、従
って装置が大きく、重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、ろう付を製作工程から無くし、加工法を簡素
化して加工費を安価にするとともに、軽量・小型化され
たＦ８機関の低温側熱交換器を得ることを目的とする。
たもので、ろう付を製作工程から無くし、加工法を簡素
化して加工費を安価にするとともに、軽量・小型化され
たＦ８機関の低温側熱交換器を得ることを目的とする。
この発明に係る低温側熱交換器は、アルミニウムの棒状
体に円周状に軸方向に貫通する丸穴を配設し、この穴に
アルミニウムのスプライン軸を圧入等して該スプライン
軸の凹部を作動流体用の流路とし、さらに上記アルミニ
ウム棒状体の外周部に周囲から上記作動流体を冷却する
ためのフィンを設けたものである。
体に円周状に軸方向に貫通する丸穴を配設し、この穴に
アルミニウムのスプライン軸を圧入等して該スプライン
軸の凹部を作動流体用の流路とし、さらに上記アルミニ
ウム棒状体の外周部に周囲から上記作動流体を冷却する
ためのフィンを設けたものである。
この発明においては、ＡＩ！のスプライン軸によって流
路を構成することにより、工作法が圧入だけで済み、ま
た全ての部分がＡＡ材の熱交換器となるので重量が著し
く減少し、大きさも小型化される。
路を構成することにより、工作法が圧入だけで済み、ま
た全ての部分がＡＡ材の熱交換器となるので重量が著し
く減少し、大きさも小型化される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図ｔａ＋はこの発明の一実施例による熱機関の低温側熱
交換器の平面図、同図由）はその一部拡大図、同図（Ｃ
１は該低温側熱交換器の断面構成図である。これらの図
において、２４はアルミニウムの棒状体く丸棒）からな
る熱交換器本体であり、該熱交換器本体２４には円周状
に穴２４ａが軸方向に貫通して設けられている。またこ
の熱交換器本体２４の外周部には、冷却効率を高めると
ともに冷却水の流路を構成するフィン２３が形成されて
いる。２５は上記穴２４ａに圧入されたＡｌ製のスプラ
イン軸、２６はスプライン軸２５の凹部と熱交換器本体
２４の穴２４ａとの間に形成された微小なＨｅ流路であ
る。また、２１は冷却流体である水が流入する冷却水入
口、２２は冷却水が流出する冷却水出口である。
図ｔａ＋はこの発明の一実施例による熱機関の低温側熱
交換器の平面図、同図由）はその一部拡大図、同図（Ｃ
１は該低温側熱交換器の断面構成図である。これらの図
において、２４はアルミニウムの棒状体く丸棒）からな
る熱交換器本体であり、該熱交換器本体２４には円周状
に穴２４ａが軸方向に貫通して設けられている。またこ
の熱交換器本体２４の外周部には、冷却効率を高めると
ともに冷却水の流路を構成するフィン２３が形成されて
いる。２５は上記穴２４ａに圧入されたＡｌ製のスプラ
イン軸、２６はスプライン軸２５の凹部と熱交換器本体
２４の穴２４ａとの間に形成された微小なＨｅ流路であ
る。また、２１は冷却流体である水が流入する冷却水入
口、２２は冷却水が流出する冷却水出口である。
次に動作について説明する。
熱交換流体である温度の高いＨｅ（約８０℃）がＨｅ流
路２６の入口（上側）から入り、Ｈｅ流路２６の中を高
速で流れる。また、冷却流体である水（約１０℃）が冷
却水人口２１から入り、フィン２３のまわりを流れ、熱
伝達によりＨｅ流路２６を流れているＨｅを冷却する。
路２６の入口（上側）から入り、Ｈｅ流路２６の中を高
速で流れる。また、冷却流体である水（約１０℃）が冷
却水人口２１から入り、フィン２３のまわりを流れ、熱
伝達によりＨｅ流路２６を流れているＨｅを冷却する。
Ｈｅ流路２６を通過中に冷却されたＨｅ（約２５℃）は
、Ｈｅ流路２６の出口から流出する。また、冷却流体で
ある水はＨｅから熱を奪い、冷却水出口２２から流出す
る。フィン２３は水側の伝熱表面積を増加させ、熱交換
効率を向上させる。
、Ｈｅ流路２６の出口から流出する。また、冷却流体で
ある水はＨｅから熱を奪い、冷却水出口２２から流出す
る。フィン２３は水側の伝熱表面積を増加させ、熱交換
効率を向上させる。
このような本実施例では、Ｈｅ流路２６を従来より小さ
くし、流速を増加させて熱伝達率を向上させているので
、Ｈｅ流路２６本数が少なくてよく、熱交換器を小径化
することができる。また、低温側熱交換器が有する死容
積が従来のシェル＆チューブ型の熱交換器より小さくな
り、エンジン効率も高くなる。
くし、流速を増加させて熱伝達率を向上させているので
、Ｈｅ流路２６本数が少なくてよく、熱交換器を小径化
することができる。また、低温側熱交換器が有する死容
積が従来のシェル＆チューブ型の熱交換器より小さくな
り、エンジン効率も高くなる。
なお、上記実施例ではスプライン軸を熱交換器本体の穴
に圧入し固定するようにしたが、これは焼き嵌め又は冷
し嵌めにより挿入固定するようにしてもよい。また、水
側のフィンの厚さ、ピッチ。
に圧入し固定するようにしたが、これは焼き嵌め又は冷
し嵌めにより挿入固定するようにしてもよい。また、水
側のフィンの厚さ、ピッチ。
高さなどは規定するものでなく、伝達効率の高い形状な
らどのような形状でもよい。
らどのような形状でもよい。
さらに、Ａｌ製のスプライン軸を圧入する際、焼き付く
可能性があるので、スプライン軸の外径部にＮｉメッキ
やタフトライド処理を行って、焼き付きを防止するよう
にしてもよい。
可能性があるので、スプライン軸の外径部にＮｉメッキ
やタフトライド処理を行って、焼き付きを防止するよう
にしてもよい。
また、上記本実施例では本発明の低温側熱交換器をスタ
ーリングエンジンに適用した場合について説明したが、
スターリングサイクルを使った熱機関、例えばスターリ
ング冷凍機、ベルマイヤサイクル機関（冷凍機又はヒー
トポンプ）、Ｇ、Ｍサイクル機関等やその他の熱機関に
使用してもよい。また、作動流体（熱交換流体）はＨｅ
に固定するものではない。
ーリングエンジンに適用した場合について説明したが、
スターリングサイクルを使った熱機関、例えばスターリ
ング冷凍機、ベルマイヤサイクル機関（冷凍機又はヒー
トポンプ）、Ｇ、Ｍサイクル機関等やその他の熱機関に
使用してもよい。また、作動流体（熱交換流体）はＨｅ
に固定するものではない。
さらに、上記実施例ではアニユラ−型の低温側熱交換器
を示したが、本発明は第２図に示すような中実の低温側
熱交換器に適用してもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。なおこの第２図において、第１図と同一符号は
同−又は相当部分を示している。
を示したが、本発明は第２図に示すような中実の低温側
熱交換器に適用してもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。なおこの第２図において、第１図と同一符号は
同−又は相当部分を示している。
以上のように、この発明によれば、アルミニウムの棒状
体に形成した複数の穴のそれぞれにスプライン軸を圧入
し、このスプライン軸の凹部を作動流体用流路としたの
で、従来装置のようなろう付工程がなくなって工作が非
常に簡単になり、装置が安価にできる。また、装置の全
てがアルミ材で構成されているので非常に軽量であり、
しかも高速で熱交換流体を流して熱伝達率を向上させ、
溝本数を削減したので、小型の低温側熱交換器が得られ
る効果がある。
体に形成した複数の穴のそれぞれにスプライン軸を圧入
し、このスプライン軸の凹部を作動流体用流路としたの
で、従来装置のようなろう付工程がなくなって工作が非
常に簡単になり、装置が安価にできる。また、装置の全
てがアルミ材で構成されているので非常に軽量であり、
しかも高速で熱交換流体を流して熱伝達率を向上させ、
溝本数を削減したので、小型の低温側熱交換器が得られ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図ｉａ）はこの発明の一実施例による低温側熱交換
器の平面図、第１図（′ｂ）はその一部拡大図、第１図
（Ｃ）はその断面構成図、第２図（ａ）はこの発明の他
の実施例を示す図、第２図（ｂ）はその断面構成図、第
３図は従来のスターリングエンジンの熱交換器部を示す
断面構成図、第４図は従来のシェル＆チューブ型低温側
熱交換器を示す断面構成図である。 ２１・・・冷却水入口、２２・・・冷却水出口、２３・
・・フィン、２４・・・熱交換器本体、２５・・・スプ
ライン軸、２６・・・Ｈｅ流路。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 ２４Ｑ：π ２５、ヌフンンｍ 第２図 第３図 第４図 手続令甫正１１１発） 昭和６３年 １月ユ２日
器の平面図、第１図（′ｂ）はその一部拡大図、第１図
（Ｃ）はその断面構成図、第２図（ａ）はこの発明の他
の実施例を示す図、第２図（ｂ）はその断面構成図、第
３図は従来のスターリングエンジンの熱交換器部を示す
断面構成図、第４図は従来のシェル＆チューブ型低温側
熱交換器を示す断面構成図である。 ２１・・・冷却水入口、２２・・・冷却水出口、２３・
・・フィン、２４・・・熱交換器本体、２５・・・スプ
ライン軸、２６・・・Ｈｅ流路。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 ２４Ｑ：π ２５、ヌフンンｍ 第２図 第３図 第４図 手続令甫正１１１発） 昭和６３年 １月ユ２日
Claims (3)
- （１）熱機関の作動流体を冷却するための低温側熱交換
器であって、 円周状に軸方向に貫通する複数の円形の穴が配設される
とともに、外周部に冷却流体用のフィンが形成されたア
ルミニウム材の棒状体からなる熱交換器本体と、 上記複数の穴のそれぞれに嵌合され、その凹部と上記穴
の内壁とにより上記作動流体の流路を形成するためのア
ルミニウム材のスプライン軸とを備えたことを特徴とす
る熱機関の低温側熱交換器。 - （２）上記スプライン軸は、少なくともその外径部にニ
ッケルメッキ又はタフトライド処理が施されたものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱機関
の低温側熱交換器。 - （３）上記熱機関はスターリングサイクルを利用した機
関であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の熱機関の低温側熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26481586A JPS63118593A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 熱機関の低温側熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26481586A JPS63118593A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 熱機関の低温側熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63118593A true JPS63118593A (ja) | 1988-05-23 |
| JPH0587755B2 JPH0587755B2 (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=17408596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26481586A Granted JPS63118593A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 熱機関の低温側熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63118593A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62165063U (ja) * | 1986-04-03 | 1987-10-20 |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP26481586A patent/JPS63118593A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62165063U (ja) * | 1986-04-03 | 1987-10-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587755B2 (ja) | 1993-12-17 |
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