JP2009133513A - Stirling cycle apparatus - Google Patents

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Makoto Ijiri
良 井尻
Hiroyuki Katayama
博之 片山
Hideo Okada
英生 岡田
Kosuke Watanabe
耕輔 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain higher engine efficiency by increasing the energy of working gas blown from a displacer to an expansion space to effectively stir the working gas in the expansion space. <P>SOLUTION: In this Stirling cycle apparatus 1A, a piston 5 in a first cylinder 3 and the displacer 6 in a second cylinder 4 are made to reciprocate with a phase difference by a crank disc 12, thereby generating a flow of working gas through a regenerator 11 to lower the temperature of the expansion space 8 which one end of the displacer 6 faces. In the displacer 6, a pressure accumulating space 15 is formed to receive the working gas through a working gas inflow port 16 when the external space of the displacer 5 has higher pressure, and inject the working gas to the expansion space 8 through a working gas jet orifice 17 when the expansion space 8 has lower pressure. A one-way valve 18 which inhibits the outflow of the working gas to the outside of the pressure accumulating space 15 is disposed in the working gas inflow port 16. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はスターリングサイクル装置に関する。   The present invention relates to a Stirling cycle apparatus.

スターリングサイクルで熱を動力に変換し、あるいは逆スターリングサイクルで動力を熱に変換するスターリングサイクル装置は、近年技術開発が進み、実用化に供される例も多くなっている。文献例も数多く、その一例として特許文献1を挙げることができる。特許文献1にはα型と呼ばれる2シリンダ構成のスターリングサイクル装置であって、冷凍装置として用いられるものが記載されている。   The Stirling cycle device that converts heat into power in the Stirling cycle or converts power into heat in the reverse Stirling cycle has been developed in recent years and has been put into practical use in many cases. There are many literature examples, and Patent Document 1 can be cited as an example. Patent Document 1 describes a two-cylinder Stirling cycle apparatus called α type, which is used as a refrigeration apparatus.

熱機関の通例として、スターリングサイクル装置には不断の効率向上が求められ、そのため数多くの工夫がなされている。特許文献1に記載された冷凍装置では、膨張ディスプレーサが蓄冷器を内蔵しており、この蓄冷器の膨張空間側の出入り口に、膨張空間に吹き出す作動ガスの流れを乱す作動ガス乱流発生部を設けている。これにより低温を発生する膨張空間内を攪拌し、膨張空間内の低温作動ガスと膨張シリンダの内壁面との熱伝達を円滑に行えるようにして、冷凍効果を向上させている。
特開平8−152215号公報
As a customary heat engine, the Stirling cycle device is required to constantly improve the efficiency, and therefore, many devices have been devised. In the refrigeration apparatus described in Patent Document 1, the expansion displacer has a built-in regenerator, and a working gas turbulent flow generation unit that disturbs the flow of the working gas blown into the expansion space is provided at the inlet / outlet on the expansion space side of the regenerator. Provided. Thus, the inside of the expansion space that generates a low temperature is agitated so that heat transfer between the low-temperature working gas in the expansion space and the inner wall surface of the expansion cylinder can be performed smoothly, thereby improving the refrigeration effect.
JP-A-8-152215

特許文献1記載のスターリングサイクル装置は、ディスプレーサの一端から取り込んだ作動ガスをそのままディスプレーサの他端から吹き出しており、吹き出しの力が強いとは言えず、強力な乱流効果を期待するのは難しい。本発明はこの点に鑑みなされたものであり、ディスプレーサから膨張空間に吹き出す作動ガスの勢いを強くして膨張空間内の作動ガスを効果的に攪拌し、より高い機関効率が得られるようにすることを目的とする。   In the Stirling cycle apparatus described in Patent Document 1, the working gas taken in from one end of the displacer is blown out from the other end of the displacer as it is. . The present invention has been made in view of this point, and the momentum of the working gas blown from the displacer to the expansion space is strengthened so that the working gas in the expansion space is effectively stirred to obtain higher engine efficiency. For the purpose.

上記目的を達成するために本発明は、動力源によりピストンとディスプレーサをそれぞれシリンダ内で相互に位相差をもって往復運動させ、それによって生じる再生器を通じた作動ガスの流動及び圧縮膨張により、前記ディスプレーサの一方の端が面する膨張空間で作動ガスに吸熱させるスターリングサイクル装置において、前記ディスプレーサの内部に、ディスプレーサの外部空間の方が圧力が高いときに作動ガス流入口を通じて作動ガスを受け入れ、前記膨張空間の方が圧力が低くなったときに作動ガス噴出口を通じて膨張空間に作動ガスを噴出させる蓄圧空間を形成したことを特徴としている。   To achieve the above object, according to the present invention, a piston and a displacer are reciprocated in a cylinder with a phase difference from each other by a power source, and the flow of the working gas and the compression and expansion through the regenerator generated thereby cause the displacement of the displacer. In a Stirling cycle apparatus that absorbs heat into a working gas in an expansion space facing one end, the working gas is received inside the displacer through a working gas inlet when the pressure in the outer space of the displacer is higher, and the expansion space This is characterized in that a pressure accumulation space is formed in which working gas is ejected into the expansion space through the working gas outlet when the pressure becomes lower.

この構成によると、ディスプレーサに取り込んだ作動ガスを即座に吹き出すのでなく、ディスプレーサの内部に形成した蓄圧空間が、ディスプレーサの外部空間の方が圧力が高いときに受け入れた作動ガスを、膨張空間の方が圧力が低くなったときに膨張空間に噴出させるものであるから、吹き出す作動ガスの勢いが強くなり、膨張空間内の作動ガスを効果的に攪拌することができ、より高い機関効率を得ることができる。   According to this configuration, the working gas taken into the displacer is not immediately blown out, but the pressure accumulation space formed inside the displacer allows the working gas received when the pressure in the outer space of the displacer is higher to the expansion space. Because the pressure of the gas is discharged into the expansion space when the pressure becomes low, the momentum of the working gas blown out becomes strong, the working gas in the expansion space can be effectively stirred, and higher engine efficiency can be obtained. Can do.

また本発明は、上記構成のスターリングサイクル装置において、前記ディスプレーサの内部に、このディスプレーサの一方の端が面する膨張空間と他方の端が面する圧縮空間とに連通する再生器を配置し、前記再生器を二分して、その一方を収納した空間を前記蓄圧空間としたことを特徴としている。   In the Stirling cycle apparatus having the above-described configuration, the regenerator may be disposed in the displacer, the regenerator being in communication with an expansion space facing one end of the displacer and a compression space facing the other end. The regenerator is divided into two, and a space in which one of the regenerators is stored is used as the pressure accumulation space.

この構成によると、蓄圧空間に取り込んだ作動ガスと再生器との間で熱交換を行い、作動ガスを膨張空間の作動ガスに近い温度にして噴出できるから、熱損失が少なくて済む。   According to this configuration, heat exchange can be performed between the working gas taken into the pressure accumulating space and the regenerator, and the working gas can be ejected at a temperature close to that of the working gas in the expansion space.

また本発明は、上記構成のスターリングサイクル装置において、前記ディスプレーサを収容したシリンダの外側に第1再生器を配置し、前記ディスプレーサの内部にはこのディスプレーサの一方の端が面する膨張空間と他方の端が面する圧縮空間とに連通する第2再生器を配置し、前記第2再生器を収納した空間を前記蓄圧空間としたことを特徴としている。   According to the present invention, in the Stirling cycle apparatus configured as described above, a first regenerator is disposed outside a cylinder housing the displacer, and the displacer has an expansion space facing one end of the displacer and the other. A second regenerator that communicates with the compression space facing the end is disposed, and a space in which the second regenerator is accommodated is defined as the pressure accumulation space.

この構成によると、蓄圧空間に取り込んだ作動ガスと再生器との間で熱交換を行い、作動ガスを膨張空間の作動ガスに近い温度にして噴出できるから、熱損失が少なくて済む。   According to this configuration, heat exchange can be performed between the working gas taken into the pressure accumulating space and the regenerator, and the working gas can be ejected at a temperature close to that of the working gas in the expansion space.

また本発明は、上記構成のスターリングサイクル装置において、前記作動ガス流入口には、蓄圧空間外への作動ガスの流出を阻止する一方向弁が配置されていることを特徴としている。   According to the present invention, in the Stirling cycle apparatus configured as described above, a one-way valve that prevents the working gas from flowing out of the pressure accumulating space is disposed at the working gas inlet.

この構成によると、蓄圧空間に取り込まれる作動ガスの逆流を阻止し、蓄圧空間の圧力が、膨張空間に作動ガスを噴出させる前に低下してしまうという事態を防ぐことができる。   According to this configuration, it is possible to prevent the backflow of the working gas taken into the pressure accumulating space and prevent the pressure in the pressure accumulating space from decreasing before the working gas is ejected into the expansion space.

また本発明は、上記構成のスターリングサイクル装置において、前記作動ガス噴出口には、前記蓄圧空間と前記膨張空間との圧力差が所定値以上になったときに開く一方向弁が配置されていることを特徴としている。   Further, in the Stirling cycle device having the above-described configuration, the one-way valve that opens when the pressure difference between the pressure accumulation space and the expansion space becomes a predetermined value or more is disposed at the working gas outlet. It is characterized by that.

この構成によると、蓄圧空間の圧力に比べ膨張空間の圧力が少しでも下がったら膨張空間に作動ガスを出すというのでなく、蓄圧空間と膨張空間との圧力差が所定値以上になったときに一方向弁が開いて作動ガスを噴出させるものであるから、噴出する作動ガスの勢いが増して噴流を発生させる力が強くなり、一層高い機関効率を得ることができる。また、作動ガス噴出口からの作動ガスの漏洩が問題にならなくなるので、作動ガス噴出口の口径を大きくし、噴流量を大きくして、熱伝達率を大幅に向上できる。さらに、一方向弁の調整により噴流のタイミングをずらし、より効果的なタイミングで噴流を生じさせるようにすることができる。   According to this configuration, when the pressure in the expansion space is slightly lower than the pressure in the pressure accumulation space, the working gas is not discharged to the expansion space, but when the pressure difference between the pressure accumulation space and the expansion space exceeds a predetermined value. Since the directional valve is opened and the working gas is ejected, the momentum of the working gas to be ejected increases to increase the force for generating the jet flow, and higher engine efficiency can be obtained. Further, since the leakage of the working gas from the working gas outlet does not become a problem, the diameter of the working gas outlet can be increased, the jet flow rate can be increased, and the heat transfer rate can be greatly improved. Furthermore, it is possible to shift the jet timing by adjusting the one-way valve so as to generate the jet at a more effective timing.

本発明によると、ディスプレーサに取り込んだ作動ガスを即座に吹き出すのでなく、ディスプレーサ内の蓄圧空間に、ディスプレーサの外部空間の方が圧力が高いときに作動ガスを取り込み、その作動ガスを、膨張空間の方が圧力が低くなったときに膨張空間に噴出させるものであるから、吹き出す作動ガスの勢いを強め、膨張空間内の作動ガスを効果的に乱し、熱機関としての効率を一層高めることができる。   According to the present invention, the working gas taken into the displacer is not blown out immediately, but is taken into the pressure accumulation space in the displacer when the pressure in the outer space of the displacer is higher, and the working gas is taken up in the expansion space. Since the pressure is lower when the pressure becomes lower, the momentum of the working gas blown out is strengthened, the working gas in the expansion space is effectively disturbed, and the efficiency of the heat engine can be further enhanced. it can.

本発明の第1実施形態を図1から図4までの図に基づき説明する。図1はスターリングサイクル装置の断面図、図2はスターリングサイクル装置の部分拡大断面図、図3は同じくスターリングサイクル装置の部分拡大断面図にして、図2と異なる状態におけるもの、図4はPV線図である。   1st Embodiment of this invention is described based on the figure from FIG. 1 to FIG. 1 is a sectional view of a Stirling cycle device, FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the Stirling cycle device, FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the Stirling cycle device, and is in a state different from FIG. FIG.

図1に示すスターリングサイクル装置1Aは、α型2シリンダ構成で、冷凍機として用いられるものであり、クランク室2と、クランク室2から突き出す第1シリンダ3及び第2シリンダ4を備える。第1シリンダ3と第2シリンダ4は互いに直角をなす。第1シリンダ3にはピストン5が挿入され、圧縮機を構成する。第2シリンダ4にはディスプレーサ6が挿入され、膨張機を構成する。第1シリンダ3の圧縮空間7と第2シリンダ4の膨張空間8は作動ガス管路9により連通せしめられる。作動ガス管路9には、第1シリンダ3寄りの箇所に放熱器10が設けられ、第2シリンダ4寄りの箇所に再生器11が設けられる。クランク室2には図示しない動力源(例えば電動機)により回転せしめられるクランク円板12が配置され、このクランク円板12に対し、ピストン5はコネクティングロッド13を介して、ディスプレーサ4はコネクティングロッド14を介して、それぞれ連結されている。   A Stirling cycle apparatus 1 </ b> A shown in FIG. 1 has an α-type two-cylinder configuration and is used as a refrigerator, and includes a crank chamber 2, a first cylinder 3 and a second cylinder 4 protruding from the crank chamber 2. The first cylinder 3 and the second cylinder 4 are perpendicular to each other. A piston 5 is inserted into the first cylinder 3 to constitute a compressor. A displacer 6 is inserted into the second cylinder 4 to constitute an expander. The compression space 7 of the first cylinder 3 and the expansion space 8 of the second cylinder 4 are communicated by a working gas pipe 9. In the working gas line 9, a radiator 10 is provided near the first cylinder 3, and a regenerator 11 is provided near the second cylinder 4. The crank chamber 2 is provided with a crank disk 12 that is rotated by a power source (not shown) (not shown). The piston 5 is connected to the crank disk 12 via the connecting rod 13, and the displacer 4 is connected to the connecting rod 14. Are connected to each other.

クランク円板12が回転すると、ピストン5は第1シリンダ3の中で、ディスプレーサ6は第2シリンダ4の中で、相互に所定の位相差をもって往復運動する。これにより作動ガスは、圧縮空間7と膨張空間8の間を移動する。   When the crank disk 12 rotates, the piston 5 reciprocates in the first cylinder 3 and the displacer 6 reciprocates in the second cylinder 4 with a predetermined phase difference. As a result, the working gas moves between the compression space 7 and the expansion space 8.

スターリングサイクル装置1Aは図4のPV線図に従った動作を展開する。図4は冷凍サイクルを示すものであり、圧縮過程(1→2)では圧縮空間7からそれに連通する再生器11及び膨張空間8が高圧となる。等容過程(2→3)から膨張過程(3→4)になると膨張空間8からそれに連通する空間が低圧となり、等容過程(4→1)を経てサイクルが再スタートする。   The Stirling cycle apparatus 1A develops the operation according to the PV diagram of FIG. FIG. 4 shows a refrigeration cycle. In the compression process (1 → 2), the regenerator 11 and the expansion space 8 communicating with the compression space 7 are in high pressure. In the expansion process (3 → 4) from the isobaric process (2 → 3), the space communicating from the expansion space 8 becomes a low pressure, and the cycle is restarted through the isovolumetric process (4 → 1).

圧縮過程(1→2)で圧力が上昇し放熱器10で温熱を放散した圧縮空間7の作動ガスは、等容過程(2→3)において再生器11に温熱を伝えた後、膨張空間8へと向かう。膨張空間8の作動ガスは膨張過程(3→4)で低圧となり、第2シリンダ4の中で吸熱を行い、膨張空間8を囲む部分を冷却する。第2シリンダ4のこの部分は吸熱ヘッド4aとして機能し、吸熱ヘッド4aの冷熱により、スターリングサイクル装置1Aは冷凍機としての役割を果たす。膨張空間8の作動ガスは等容過程(4→1)で圧縮空間7の側に引き戻され、その過程で再生器11と熱交換する。   The working gas in the compression space 7 whose pressure has increased in the compression process (1 → 2) and dissipated the heat in the radiator 10 transmits the heat to the regenerator 11 in the isovolumetric process (2 → 3), and then the expansion space 8 Head to. The working gas in the expansion space 8 becomes a low pressure in the expansion process (3 → 4), absorbs heat in the second cylinder 4, and cools the portion surrounding the expansion space 8. This portion of the second cylinder 4 functions as an endothermic head 4a, and the Stirling cycle device 1A serves as a refrigerator due to the cold heat of the endothermic head 4a. The working gas in the expansion space 8 is drawn back to the compression space 7 side in an isovolumetric process (4 → 1), and exchanges heat with the regenerator 11 in the process.

続いて、本発明の眼目であるディスプレーサ6の蓄圧空間につき説明する。ディスプレーサ6の内部には、膨張空間8に面する側の端部に蓄圧空間15が形成されている。蓄圧空間15には、膨張空間8に面して、1個の貫通孔からなる作動ガス流入口16と、複数の小径貫通孔からなる作動ガス噴出口17が形成されている。作動ガス流入口16の内側には、蓄圧空間15内の作動ガスが外部に流出するのを阻止する一方向弁18が配置されている。一方向弁18はバネ用金属材料(例えばリン青銅)の薄板の一端をビスやリベットなどの締結部材で蓄圧空間15の内壁に固定して構成される。   Next, the pressure accumulation space of the displacer 6 that is the eye of the present invention will be described. Inside the displacer 6, a pressure accumulation space 15 is formed at an end portion facing the expansion space 8. In the pressure accumulating space 15, a working gas inflow port 16 composed of one through hole and a working gas jet port 17 composed of a plurality of small diameter through holes are formed facing the expansion space 8. A one-way valve 18 that prevents the working gas in the pressure accumulating space 15 from flowing out is disposed inside the working gas inlet 16. The one-way valve 18 is configured by fixing one end of a thin metal plate material (for example, phosphor bronze) to the inner wall of the pressure accumulating space 15 with a fastening member such as a screw or a rivet.

図2は圧縮過程における作動ガスの挙動を示す。圧縮過程では膨張空間8が高圧となる。この圧力は蓄圧空間15の圧力よりも高いので、作動ガス流入口16を通じて作動ガスが、一方向弁18を押し開いて蓄圧空間15に流入する。作動ガス噴出口17からも僅かではあるが作動ガスが蓄圧空間15に流入する。このように、圧縮過程における膨張空間8の圧力上昇に応じて蓄圧空間15の圧力も上昇する。   FIG. 2 shows the behavior of the working gas during the compression process. In the compression process, the expansion space 8 becomes a high pressure. Since this pressure is higher than the pressure in the pressure accumulating space 15, the working gas flows into the pressure accumulating space 15 through the working gas inlet 16 by pushing the one-way valve 18 open. The working gas flows into the pressure accumulating space 15 from the working gas jet port 17 although it is a little. As described above, the pressure in the pressure accumulating space 15 also increases in accordance with the pressure increase in the expansion space 8 during the compression process.

図3は膨張過程における作動ガスの挙動を示す。膨張過程では膨張空間8が低圧となり、それに比較して蓄圧空間15の圧力が高圧となる。作動ガス流入口16には一方向弁18があるのでここから作動ガスが流出することはない。作動ガス噴出口17は小径であるため流路抵抗が大きく、膨張空間8と蓄圧空間15の圧力差がある程度になるまで作動ガス噴出口17を通じての作動ガスの噴出はない。   FIG. 3 shows the behavior of the working gas during the expansion process. In the expansion process, the expansion space 8 becomes a low pressure, and the pressure in the pressure accumulation space 15 becomes a high pressure. Since the working gas inlet 16 has a one-way valve 18, the working gas does not flow from here. Since the working gas jet port 17 has a small diameter, the flow resistance is large, and the working gas is not jetted through the working gas jet port 17 until the pressure difference between the expansion space 8 and the pressure accumulation space 15 reaches a certain level.

膨張空間8と蓄圧空間15の圧力差がある程度に達すると、蓄圧空間15内の作動ガスが作動ガス噴出口17から噴出する。噴出は膨張空間8と蓄圧空間15の圧力差が作動ガス噴出口17の流路抵抗より低くなるまで続く。噴出している間、作動ガスは膨張空間8内に噴流を形成し、膨張空間8の作動ガスの温度を均一化し、作動ガスと吸熱ヘッド4aの間の熱伝達を促進する。このように膨張過程での熱交換が促進されるため、膨張空間8で発生した冷熱を効率よく吸熱ヘッド4aから取り出すことができる。そして、ディスプレーサ6の外部空間の方が圧力が高いときに蓄圧空間15に受け入れた作動ガスを、膨張空間8の方が圧力が低くなったときに膨張空間8に噴出させるものであるから、吹き出す作動ガスの勢いが強くなり、膨張空間8内の作動ガスを効果的に乱すことができ、より高い機関効率を得ることができる。   When the pressure difference between the expansion space 8 and the pressure accumulation space 15 reaches a certain level, the working gas in the pressure accumulation space 15 is ejected from the working gas outlet 17. The ejection continues until the pressure difference between the expansion space 8 and the pressure accumulation space 15 becomes lower than the flow path resistance of the working gas ejection port 17. During ejection, the working gas forms a jet in the expansion space 8, equalizes the temperature of the working gas in the expansion space 8, and promotes heat transfer between the working gas and the heat absorbing head 4 a. Since heat exchange in the expansion process is thus promoted, the cold heat generated in the expansion space 8 can be efficiently taken out from the heat absorbing head 4a. The working gas received in the pressure accumulating space 15 when the pressure in the outer space of the displacer 6 is higher is blown out to the expansion space 8 when the pressure in the expansion space 8 becomes lower. The momentum of the working gas becomes strong, the working gas in the expansion space 8 can be effectively disturbed, and higher engine efficiency can be obtained.

第1実施形態はα型と呼ばれる2シリンダ構成のスターリングサイクル装置への応用例であるが、同様の蓄圧空間を、β型と呼ばれる単一シリンダ構成のスターリングサイクル装置や、γ型と呼ばれる2シリンダ構成のスターリングサイクル装置に設けることもできる。つまり第1実施形態の構成は、スターリングサイクル装置の形式を問わず利用することができる。   The first embodiment is an application example to a two-cylinder Stirling cycle apparatus called α-type, but a similar accumulator space has a single-cylinder Stirling cycle apparatus called β-type or a γ-type two-cylinder. It can also be provided in a Stirling cycle apparatus having a configuration. That is, the configuration of the first embodiment can be used regardless of the type of the Stirling cycle apparatus.

本発明の第2実施形態を図5及び図6に示す。図5はスターリングサイクル装置の部分拡大断面図、図6は同じくスターリングサイクル装置の部分拡大断面図にして、図5と異なる状態におけるものである。   A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of the Stirling cycle apparatus, and FIG. 6 is a partially enlarged sectional view of the Stirling cycle apparatus, which is in a state different from FIG.

第2実施形態はディスプレーサの構造を第1実施形態から変化させたものである。すなわち第2実施形態のディスプレーサ6は、作動ガス噴出口17の外側に、蓄圧空間15と膨張空間8との圧力差(蓄圧空間15の方が高圧で、膨張空間8の方が低圧となったときの圧力差)が所定値以上になったときに開く一方向弁19が配置されている。一方向弁19は一方向弁18と同様の構造であるが、開く方向が異なる。   In the second embodiment, the structure of the displacer is changed from the first embodiment. That is, the displacer 6 of the second embodiment has a pressure difference between the pressure accumulation space 15 and the expansion space 8 outside the working gas outlet 17 (the pressure accumulation space 15 has a higher pressure and the expansion space 8 has a lower pressure). A one-way valve 19 is disposed that opens when the pressure difference at the time exceeds a predetermined value. The one-way valve 19 has the same structure as the one-way valve 18, but the opening direction is different.

膨張過程で膨張空間8が低圧となり、それに比較して蓄圧空間15の圧力が高圧となっても、その圧力差が所定値に達するまで一方向弁19は開かない。圧力差が所定値に達してはじめて一方向弁19が開き、蓄圧空間15内の作動ガスが作動ガス噴出口17から噴出するので、噴出する作動ガスの勢いが増して噴流を発生させる力が強くなり、一層高い機関効率を得ることができる。また、作動ガス噴出口17からの作動ガスの漏洩が問題にならなくなるので、作動ガス噴出口17の口径を大きくし、噴流量を大きくして、熱伝達率を大幅に向上できる。さらに、一方向弁19の調整により噴流のタイミングをずらし、より効果的なタイミングで噴流を生じさせるようにすることができる。例えば、ディスプレーサ6の端面が第2シリンダ4の内壁から遠ざかるときのみ噴流を生じさせることも可能となる。   Even if the expansion space 8 becomes low pressure during the expansion process, and the pressure in the pressure accumulation space 15 becomes high compared to that, the one-way valve 19 does not open until the pressure difference reaches a predetermined value. Only when the pressure difference reaches a predetermined value, the one-way valve 19 opens, and the working gas in the pressure accumulating space 15 is ejected from the working gas outlet 17, so that the force of the ejected working gas increases and the force for generating the jet is strong. Thus, higher engine efficiency can be obtained. Further, since leakage of the working gas from the working gas outlet 17 does not become a problem, the diameter of the working gas outlet 17 can be increased, the jet flow rate can be increased, and the heat transfer rate can be greatly improved. Furthermore, it is possible to shift the jet timing by adjusting the one-way valve 19 to generate the jet at a more effective timing. For example, it is possible to generate a jet only when the end surface of the displacer 6 moves away from the inner wall of the second cylinder 4.

本発明の第3実施形態を図7に示す。図7はスターリングサイクル装置の断面図である。   A third embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 7 is a sectional view of the Stirling cycle apparatus.

第3実施形態のスターリングサイクル装置1Bは、第1実施形態のスターリングサイクル装置1Aと次の点が異なる。すなわち第2シリンダ4とクランク室2の間に隔壁20が形成され、この隔壁20とディスプレーサ6の間が圧縮空間21となっている。ディスプレーサ6には隔壁20を貫通してクランク室2側に突き出すロッド22が固定されており、このロッド22の端にコネクティングロッド14が連結している。作動ガス管路9は圧縮空間21に接続するものであり、その途中に再生器は設けられていない。再生器はディスプレーサ6の内部に設けられている。   The Stirling cycle apparatus 1B of the third embodiment is different from the Stirling cycle apparatus 1A of the first embodiment in the following points. That is, a partition wall 20 is formed between the second cylinder 4 and the crank chamber 2, and a compression space 21 is formed between the partition wall 20 and the displacer 6. A rod 22 that penetrates the partition wall 20 and protrudes toward the crank chamber 2 is fixed to the displacer 6, and a connecting rod 14 is connected to the end of the rod 22. The working gas line 9 is connected to the compression space 21, and no regenerator is provided in the middle thereof. The regenerator is provided inside the displacer 6.

ディスプレーサ6の内部は、円筒形の隔壁23により同心円状の2空間に区分される。隔壁23の外側の環形空間は主流路24となり、隔壁23の内側の円筒形空間は蓄圧空間25となる。再生器も二分され、一方は主流路24に挿入される第1再生器26aとなり、他方は蓄圧空間25に挿入される第2再生器26bとなる。第1再生器26aも第2再生器26bも、一方の端は膨張空間8に連通し、他方の端は圧縮空間21に連通する。蓄圧空間25の流路抵抗は主流路24よりはるかに大きい。そのため、ディスプレーサ6の動作に応じて圧縮空間21と膨張空間8の間を移動する作動ガスの大部分が主流路24を流れることになる。主流路24と蓄圧空間25は隔壁23で完全に分離され、主流路24と蓄圧空間25を通る作動ガスが入れ替わることはない。   The inside of the displacer 6 is divided into two concentric spaces by a cylindrical partition wall 23. The annular space outside the partition wall 23 becomes the main flow path 24, and the cylindrical space inside the partition wall 23 becomes the pressure accumulation space 25. The regenerator is also divided into two parts, one being a first regenerator 26 a inserted into the main flow path 24 and the other being a second regenerator 26 b inserted into the pressure accumulation space 25. In both the first regenerator 26 a and the second regenerator 26 b, one end communicates with the expansion space 8 and the other end communicates with the compression space 21. The flow path resistance of the pressure accumulating space 25 is much larger than that of the main flow path 24. Therefore, most of the working gas that moves between the compression space 21 and the expansion space 8 according to the operation of the displacer 6 flows through the main flow path 24. The main flow path 24 and the pressure accumulation space 25 are completely separated by the partition wall 23, and the working gas passing through the main flow path 24 and the pressure accumulation space 25 is not interchanged.

蓄圧空間25の圧縮空間21に面する側には作動ガス流入口27及び一方向弁28が設けられ、膨張空間8に面する側には作動ガス噴出口29が設けられている。作動ガス流入口27、一方向弁28、及び作動ガス噴出口29の構造は第1実施形態の作動ガス流入口16、一方向弁18、及び作動ガス噴出口17と同様である。   A working gas inlet 27 and a one-way valve 28 are provided on the side of the pressure accumulating space 25 facing the compression space 21, and a working gas outlet 29 is provided on the side facing the expansion space 8. The structure of the working gas inlet 27, the one-way valve 28, and the working gas outlet 29 is the same as that of the working gas inlet 16, the one-way valve 18, and the working gas outlet 17 of the first embodiment.

圧縮空間7、膨張空間8、作動ガス管路9、圧縮空間21、及び第1再生器26aが占有する空間を「作動空間」と総称することとする。スターリングサイクル装置1Bでは、圧縮過程において、作動空間7、8、9、21、26aが高圧となる。この圧力は蓄圧空間25の圧力よりも高いので、作動ガス流入口27から作動ガスが、一方向弁28を押し開いて蓄圧空間25に流入する。膨張過程に入ると作動空間7、8、9、21、26aが低圧となり、それに比較して蓄圧空間25の圧力が高圧となる。作動ガス噴出口29は小径であるため流路抵抗が大きく、膨張空間8と蓄圧空間25の圧力差がある程度になるまで作動ガス噴出口29を通じての作動ガスの噴出はない。   The space occupied by the compression space 7, the expansion space 8, the working gas conduit 9, the compression space 21, and the first regenerator 26a will be collectively referred to as “working space”. In the Stirling cycle apparatus 1B, the working spaces 7, 8, 9, 21, and 26a become high pressure during the compression process. Since this pressure is higher than the pressure in the pressure accumulating space 25, the working gas flows from the working gas inlet 27 into the pressure accumulating space 25 by pushing the one-way valve 28 open. When the expansion process is started, the working spaces 7, 8, 9, 21, 26a become low pressure, and the pressure in the pressure accumulating space 25 becomes high compared to that. Since the working gas ejection port 29 has a small diameter, the flow resistance is large, and the working gas is not ejected through the working gas ejection port 29 until the pressure difference between the expansion space 8 and the pressure accumulation space 25 reaches a certain level.

膨張空間8と蓄圧空間25の圧力差がある程度に達すると、蓄圧空間25内の作動ガスが作動ガス噴出口29から噴出する。噴出は膨張空間8と蓄圧空間25の圧力差が作動ガス噴出口29の流路抵抗より低くなるまで続く。噴出している間、作動ガスは膨張空間8内に噴流を形成し、膨張空間8の作動ガスの温度を均一化し、作動ガスと吸熱ヘッド4aの間の熱伝達を促進する。このように膨張過程での熱交換が促進されるため、膨張空間8で発生した冷熱を効率よく吸熱ヘッド4aから取り出すことができる。   When the pressure difference between the expansion space 8 and the pressure accumulation space 25 reaches a certain level, the working gas in the pressure accumulation space 25 is ejected from the working gas outlet 29. The ejection continues until the pressure difference between the expansion space 8 and the pressure accumulation space 25 becomes lower than the flow path resistance of the working gas ejection port 29. During ejection, the working gas forms a jet in the expansion space 8, equalizes the temperature of the working gas in the expansion space 8, and promotes heat transfer between the working gas and the heat absorbing head 4 a. Since heat exchange in the expansion process is thus promoted, the cold heat generated in the expansion space 8 can be efficiently taken out from the heat absorbing head 4a.

圧縮空間21の方が圧力が高いときに蓄圧空間25に受け入れた作動ガスを、膨張空間8の方が圧力が低くなったときに膨張空間8に噴出させるものであるから、吹き出す作動ガスの勢いが強くなり、膨張空間8内の作動ガスを効果的に乱すことができ、より高い機関効率を得ることができる。また、蓄圧空間25にも第2再生器26bがあるため、作動ガス流入口27から流入した作動ガスと第2再生器26bとの間で熱交換を行い、作動ガスを膨張空間8の作動ガスに近い温度にして噴出できるから、熱損失が少なくて済む。   The working gas received in the pressure accumulating space 25 when the pressure in the compression space 21 is higher is ejected into the expansion space 8 when the pressure in the expansion space 8 becomes lower. Becomes stronger, the working gas in the expansion space 8 can be effectively disturbed, and higher engine efficiency can be obtained. Further, since the second regenerator 26b is also present in the pressure accumulating space 25, heat is exchanged between the working gas flowing in from the working gas inlet 27 and the second regenerator 26b, and the working gas is used as the working gas in the expansion space 8. Since it can be ejected at a temperature close to, there is little heat loss.

第3実施形態の構成は、図7の構造以外の構造のスターリングサイクル装置にも適用できる。また第3実施形態の作動ガス噴出口29に第2実施形態の一方向弁19を組み合わせれば、噴出する作動ガスの勢いがさらに増し、一層高い効率を得ることができる。   The configuration of the third embodiment can also be applied to a Stirling cycle apparatus having a structure other than the structure of FIG. Further, when the one-way valve 19 of the second embodiment is combined with the working gas outlet 29 of the third embodiment, the momentum of the working gas ejected further increases, and higher efficiency can be obtained.

本発明の第4実施形態を図8に示す。図8はスターリングサイクル装置の断面図である。   A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 8 is a sectional view of the Stirling cycle apparatus.

スターリングサイクル装置1Cはβ型のシリンダ構成で、冷凍機として用いられる。スターリングサイクル装置1Cはフリーピストンタイプであって、シリンダ30、31が組立の中心をなす。シリンダ30、31の軸線は同一直線上に並ぶ。シリンダ30にはピストン32が挿入され、シリンダ31にはディスプレーサ33が挿入される。ピストン32及びディスプレーサ33は、スターリングサイクル装置1Cの運転中、ガスベアリングの仕組みによりシリンダ30、31の内壁に接触することなく往復運動する。ピストン32とディスプレーサ33は所定の位相差を備えて動く。   The Stirling cycle apparatus 1C has a β-type cylinder configuration and is used as a refrigerator. The Stirling cycle device 1C is a free piston type, and the cylinders 30 and 31 form the center of assembly. The axes of the cylinders 30 and 31 are aligned on the same straight line. A piston 32 is inserted into the cylinder 30, and a displacer 33 is inserted into the cylinder 31. The piston 32 and the displacer 33 reciprocate without contacting the inner walls of the cylinders 30 and 31 by the mechanism of the gas bearing during the operation of the Stirling cycle apparatus 1C. The piston 32 and the displacer 33 move with a predetermined phase difference.

ピストン32の一方の端にはカップ状のマグネットホルダ34が設けられる。ディスプレーサ33の一方の端からはディスプレーサ軸35が突出する。ディスプレーサ軸35はピストン32及びマグネットホルダ34を軸線方向にスライドできるように貫通し、背圧空間に突出する。   A cup-shaped magnet holder 34 is provided at one end of the piston 32. A displacer shaft 35 protrudes from one end of the displacer 33. The displacer shaft 35 penetrates the piston 32 and the magnet holder 34 so as to be slidable in the axial direction, and protrudes into the back pressure space.

シリンダ30はピストン32の動作領域にあたる部分の外側にリニアモータ40を保持する。リニアモータ40は、コイル41を備えたアウターヨーク42と、シリンダ30の外周面に接するように設けられたインナーヨーク43と、アウターヨーク42とインナーヨーク43の間の環状空間に挿入されたリング状のマグネット44と、アウターヨーク42を囲む管体45と、アウターヨーク42、インナーヨーク43、及び管体45を所定の位置関係に保持する合成樹脂製エンドブラケット46、47とを備える。マグネット44はマグネットホルダ34に固定されている。   The cylinder 30 holds the linear motor 40 outside the portion corresponding to the operation area of the piston 32. The linear motor 40 includes an outer yoke 42 provided with a coil 41, an inner yoke 43 provided so as to be in contact with the outer peripheral surface of the cylinder 30, and a ring shape inserted into an annular space between the outer yoke 42 and the inner yoke 43. Magnet 44, a tubular body 45 surrounding the outer yoke 42, an outer yoke 42, an inner yoke 43, and synthetic resin end brackets 46, 47 for holding the tubular body 45 in a predetermined positional relationship. The magnet 44 is fixed to the magnet holder 34.

マグネットホルダ34のハブの部分にはスプリング50の中心部が固定される。ディスプレーサ軸35にはスプリング51の中心部が固定される。スプリング50、51の外周部はエンドブラケット47に固定される。スプリング50、51の外周部同士の間にはスペーサ52が配置されており、これによりスプリング50、51は一定の距離を保つ。スプリング50、51は円板形の素材にスパイラル状の切り込みを入れたものであり、ディスプレーサ33をピストン32に対し所定の位相差(65゜〜90゜の位相差)をもたせて共振させる役割を果たす。   The central portion of the spring 50 is fixed to the hub portion of the magnet holder 34. The center portion of the spring 51 is fixed to the displacer shaft 35. The outer peripheral portions of the springs 50 and 51 are fixed to the end bracket 47. A spacer 52 is disposed between the outer peripheries of the springs 50 and 51, whereby the springs 50 and 51 maintain a certain distance. The springs 50 and 51 are obtained by making a spiral cut into a disk-shaped material, and have the role of causing the displacer 33 to resonate with a predetermined phase difference (65 ° to 90 ° phase difference) with respect to the piston 32. Fulfill.

シリンダ31のうち、ディスプレーサ33の動作領域にあたる部分の外側には高温側伝熱ヘッド60と低温側伝熱ヘッド61が配置される。高温側伝熱ヘッド60、低温側伝熱ヘッド61、及び後述する再生器チューブ68はスターリングサイクル装置1Cの外殻の一部を構成する。   A high temperature side heat transfer head 60 and a low temperature side heat transfer head 61 are disposed outside the portion of the cylinder 31 corresponding to the operating region of the displacer 33. The high temperature side heat transfer head 60, the low temperature side heat transfer head 61, and the regenerator tube 68 described later constitute a part of the outer shell of the Stirling cycle apparatus 1C.

高温側伝熱ヘッド60はリング状、低温側伝熱ヘッド61はキャップ状であって、いずれも銅や銅合金など熱伝導の良い金属からなる。高温側伝熱ヘッド60の内周面にはリング状の高温側内部熱交換器62が装着され、低温側伝熱ヘッド61の内周面には同じくリング状の低温側内部熱交換器63が装着される。高温側内部熱交換器62と低温側内部熱交換器63はそれぞれ通気性を有し、内部を通り抜ける作動ガスの熱を高温側伝熱ヘッド60と低温側伝熱ヘッド61に伝える。高温側内部熱交換器62と低温側内部熱交換器63は、銅や銅合金などの薄板をコルゲート加工し、リング状に形成したものである。   The high temperature side heat transfer head 60 has a ring shape, and the low temperature side heat transfer head 61 has a cap shape, both of which are made of metal having good heat conductivity such as copper or copper alloy. A ring-shaped high-temperature side internal heat exchanger 62 is mounted on the inner peripheral surface of the high-temperature side heat transfer head 60, and a ring-shaped low-temperature-side internal heat exchanger 63 is also mounted on the inner peripheral surface of the low-temperature side heat transfer head 61. Installed. Each of the high temperature side internal heat exchanger 62 and the low temperature side internal heat exchanger 63 has air permeability, and transfers the heat of the working gas passing through the inside to the high temperature side heat transfer head 60 and the low temperature side heat transfer head 61. The high temperature side internal heat exchanger 62 and the low temperature side internal heat exchanger 63 are formed by corrugating a thin plate made of copper or copper alloy into a ring shape.

高温側伝熱ヘッド60と低温側伝熱ヘッド61はこのように高温側内部熱交換器62と低温側内部熱交換器63を介在させた形でシリンダ31の外側に支持される。そして高温側伝熱ヘッド60にはシリンダ30及び圧力容器70が連結される。圧力容器70はリニアモータ40、シリンダ30、及びピストン32を包む。圧力容器70の内部のシリンダ30の外周側の空間は背圧空間71となる。   The high temperature side heat transfer head 60 and the low temperature side heat transfer head 61 are thus supported outside the cylinder 31 with the high temperature side internal heat exchanger 62 and the low temperature side internal heat exchanger 63 interposed therebetween. The cylinder 30 and the pressure vessel 70 are connected to the high temperature side heat transfer head 60. The pressure vessel 70 encloses the linear motor 40, the cylinder 30, and the piston 32. A space on the outer peripheral side of the cylinder 30 inside the pressure vessel 70 becomes a back pressure space 71.

高温側伝熱ヘッド60、シリンダ30、31、ピストン32、ディスプレーサ33、ディスプレーサ軸35、及び高温側内部熱交換器62で囲まれる環状の空間は圧縮空間65となる。低温側伝熱ヘッド61、シリンダ31、ディスプレーサ33、及び低温側内部熱交換器63で囲まれる空間は膨張空間66となる。   An annular space surrounded by the high temperature side heat transfer head 60, the cylinders 30 and 31, the piston 32, the displacer 33, the displacer shaft 35, and the high temperature side internal heat exchanger 62 is a compression space 65. A space surrounded by the low temperature side heat transfer head 61, the cylinder 31, the displacer 33, and the low temperature side internal heat exchanger 63 becomes an expansion space 66.

ディスプレーサ33を収容したシリンダ31の外側には、高温側内部熱交換器62と低温側内部熱交換器63の間に、第1再生器67が配置される。第1再生器67は樹脂フィルムを円筒形に巻回したものであり、フィルムの片面に微小な突起を多数点在させてフィルム間に突起の高さ分の間隙を形成し、これを作動ガスの通り道としている。第1再生器67の外側を再生器チューブ68が包み、伝熱ヘッド60、61の間に気密通路を構成する。再生器チューブ68は、例えばステンレス鋼で形成することができる。再生器チューブ68の両端は高温側伝熱ヘッド60と低温側伝熱ヘッド61の内面に連結され、高温側伝熱ヘッド60と低温側伝熱ヘッド61は再生器チューブ68により連結される。   A first regenerator 67 is disposed between the high temperature side internal heat exchanger 62 and the low temperature side internal heat exchanger 63 outside the cylinder 31 that houses the displacer 33. The first regenerator 67 is formed by winding a resin film into a cylindrical shape, and a plurality of minute protrusions are scattered on one side of the film to form gaps corresponding to the height of the protrusions between the films. It is a street. A regenerator tube 68 wraps the outside of the first regenerator 67 and forms an airtight passage between the heat transfer heads 60 and 61. The regenerator tube 68 can be formed of stainless steel, for example. Both ends of the regenerator tube 68 are connected to the inner surfaces of the high temperature side heat transfer head 60 and the low temperature side heat transfer head 61, and the high temperature side heat transfer head 60 and the low temperature side heat transfer head 61 are connected by the regenerator tube 68.

ディスプレーサ33の内部は蓄圧空間80となり、ここに第2再生器81が収納される。第2再生器81の構造は第1再生器67と同様である。第2再生器81の一方の端は膨張空間66に連通し、他方の端は圧縮空間65に連通する。蓄圧空間80の圧縮空間65に面する側には作動ガス流入口82及び一方向弁83が設けられ、膨張空間66に面する側には作動ガス噴出口84が設けられている。作動ガス流入口82、一方向弁83、及び作動ガス噴出口84の構造は第1実施形態の作動ガス流入口16、一方向弁18、及び作動ガス噴出口17と同様である。また第1実施形態の場合と同様、高温側熱交換器62が占有する空間、低温側熱交換器63が占有する空間、圧縮空間65、膨張空間66、及び第1再生器67が占有する空間を「作動空間」と総称することとする。   The inside of the displacer 33 becomes a pressure accumulation space 80, and the second regenerator 81 is accommodated therein. The structure of the second regenerator 81 is the same as that of the first regenerator 67. One end of the second regenerator 81 communicates with the expansion space 66, and the other end communicates with the compression space 65. A working gas inlet 82 and a one-way valve 83 are provided on the side of the pressure accumulating space 80 facing the compression space 65, and a working gas outlet 84 is provided on the side facing the expansion space 66. The structure of the working gas inlet 82, the one-way valve 83, and the working gas jet 84 is the same as that of the working gas inlet 16, the one-way valve 18, and the working gas jet 17 of the first embodiment. Similarly to the case of the first embodiment, the space occupied by the high temperature side heat exchanger 62, the space occupied by the low temperature side heat exchanger 63, the compression space 65, the expansion space 66, and the space occupied by the first regenerator 67. Are collectively referred to as “operating space”.

スターリングサイクル装置1Cは次のように動作する。リニアモータ40のコイル41に交流電流を供給するとインナーヨーク43とアウターヨーク42の間にマグネット44を貫通する交番磁界が発生し、マグネット44は軸方向に電磁力を受け往復運動する。ピストン系(ピストン32、マグネットホルダ34、マグネット44、及びスプリング50)の総質量と、スプリング50のバネ定数とにより定まる共振周波数に略一致する周波数の電力を供給することにより、ピストン系は滑らかな正弦波状の往復運動を開始する。   The Stirling cycle apparatus 1C operates as follows. When an alternating current is supplied to the coil 41 of the linear motor 40, an alternating magnetic field penetrating the magnet 44 is generated between the inner yoke 43 and the outer yoke 42, and the magnet 44 reciprocates by receiving an electromagnetic force in the axial direction. The piston system is made smooth by supplying electric power having a frequency substantially equal to the resonance frequency determined by the total mass of the piston system (piston 32, magnet holder 34, magnet 44, and spring 50) and the spring constant of the spring 50. Start a sinusoidal reciprocating motion.

ディスプレーサ系(ディスプレーサ33、ディスプレーサ軸35、及びスプリング51)にあっては、その総質量と、スプリング51のバネ定数とにより定まる共振周波数がピストン32の駆動周波数に共振するよう設定する。   In the displacer system (the displacer 33, the displacer shaft 35, and the spring 51), the resonance frequency determined by the total mass and the spring constant of the spring 51 is set to resonate with the drive frequency of the piston 32.

ピストン32の往復運動により、作動空間62、63、65、66、67では圧縮、膨脹の圧力変化を生じる。この圧力変化に起因する推力によって、ディスプレーサ33もピストン32の駆動周波数に同期して往復運動を行う。このとき、ディスプレーサ33の往復運動とピストン32の往復運動との間には、ピストン32の駆動周波数とディスプレーサ系の共振周波数との差異により決定される所定の位相差が生じる。   Due to the reciprocating motion of the piston 32, the working spaces 62, 63, 65, 66 and 67 cause pressure changes such as compression and expansion. The displacer 33 also reciprocates in synchronization with the drive frequency of the piston 32 by the thrust resulting from this pressure change. At this time, a predetermined phase difference determined by the difference between the driving frequency of the piston 32 and the resonance frequency of the displacer system occurs between the reciprocating motion of the displacer 33 and the reciprocating motion of the piston 32.

ディスプレーサ33の移動により、圧縮空間65と膨脹空間66の間に逆スターリングサイクルが構成される。   Due to the movement of the displacer 33, a reverse Stirling cycle is formed between the compression space 65 and the expansion space 66.

運転中に圧縮空間65と膨張空間66の間を移動する作動ガスは、高温側内部熱交換器62と低温側内部熱交換器63を通過する際に、その有する熱を高温側内部熱交換器62と低温側内部熱交換器63を通じて高温側伝熱ヘッド60と低温側伝熱ヘッド61に伝える。圧縮空間65から膨張空間66に向かう作動ガスは高温であるため高温側伝熱ヘッド60は加熱され、高温側伝熱ヘッド60は放熱ヘッドとなる。膨張空間66から圧縮空間65に向かう作動ガスは低温であるため低温側伝熱ヘッド61は冷却され、低温側伝熱ヘッド61は吸熱ヘッドとなる。高温側伝熱ヘッド60で放熱し、低温側伝熱ヘッド61で吸熱することにより、スターリングサイクル装置1Cは冷凍機関としての機能を果たす。   When the working gas that moves between the compression space 65 and the expansion space 66 during operation passes through the high temperature side internal heat exchanger 62 and the low temperature side internal heat exchanger 63, the working gas transfers its heat to the high temperature side internal heat exchanger. The heat is transferred to the high temperature side heat transfer head 60 and the low temperature side heat transfer head 61 through 62 and the low temperature side internal heat exchanger 63. Since the working gas from the compression space 65 toward the expansion space 66 is high temperature, the high temperature side heat transfer head 60 is heated, and the high temperature side heat transfer head 60 becomes a heat dissipation head. Since the working gas from the expansion space 66 toward the compression space 65 is at a low temperature, the low temperature side heat transfer head 61 is cooled, and the low temperature side heat transfer head 61 becomes a heat absorption head. By radiating heat with the high temperature side heat transfer head 60 and absorbing heat with the low temperature side heat transfer head 61, the Stirling cycle apparatus 1C functions as a refrigeration engine.

第1再生器67及び第2再生器81は、圧縮空間65と膨張空間66の作動ガス温度による顕熱を相手側の空間には伝えないように作動ガスを通す働きをする。第2再生器81は第1再生器67に比べて流路抵抗が大きく、そのため作動ガスの大部分は第1再生器67を通ることになる。   The first regenerator 67 and the second regenerator 81 function to pass the working gas so that sensible heat due to the working gas temperature in the compression space 65 and the expansion space 66 is not transmitted to the counterpart space. The second regenerator 81 has a larger flow path resistance than the first regenerator 67, so that most of the working gas passes through the first regenerator 67.

圧縮空間65から高温側内部熱交換器62を経て第1再生器67に入った高温の作動ガスは、第1再生器67を通過するときにその顕熱を第1再生器67に与え、温度が下がった状態で低温側内部熱交換器63を経て膨張空間66に流入する。圧縮空間65から第2再生器81に入った高温の作動ガスも、第2再生器81を通過するときにその顕熱を第2再生器81に与え、温度が下がった状態で膨張空間66に流入する。膨張空間66から低温側内部熱交換器63を冷却した後第1再生器67に入った低温の作動ガスは、第1再生器67を通過するときに第1再生器67から顕熱を回収し、温度が上がった状態で高温側熱交換器62を経て圧縮空間65に流入する。膨張空間66から第2再生器81に入った低温の作動ガスも、第2再生器81を通過するときに第2再生器81から顕熱を回収する。   The hot working gas that has entered the first regenerator 67 from the compression space 65 through the high temperature side internal heat exchanger 62 gives its sensible heat to the first regenerator 67 when passing through the first regenerator 67, Flows into the expansion space 66 through the low-temperature side internal heat exchanger 63 in a state where the temperature has decreased. The hot working gas that has entered the second regenerator 81 from the compression space 65 also gives sensible heat to the second regenerator 81 when passing through the second regenerator 81, and enters the expansion space 66 in a state where the temperature has decreased. Inflow. The low-temperature working gas that has entered the first regenerator 67 after cooling the low temperature side internal heat exchanger 63 from the expansion space 66 recovers sensible heat from the first regenerator 67 when passing through the first regenerator 67. In the state where the temperature has risen, it flows into the compression space 65 through the high temperature side heat exchanger 62. The low-temperature working gas that has entered the second regenerator 81 from the expansion space 66 also recovers sensible heat from the second regenerator 81 when passing through the second regenerator 81.

スターリングサイクル装置1Cでは、圧縮過程において、圧縮空間65、再生器67、膨張空間66、高温側および低温側内部熱交換器62、63のすべての空間が高圧となる。この圧力は蓄圧空間80の圧力よりも高いので、作動ガス流入口82から作動ガスが、一方向弁83を押し開いて蓄圧空間80に流入する。膨張過程に入ると圧縮空間65、再生器67、膨張空間66、高温側および低温側内部熱交換器62、63のすべての空間が低圧となり、それに比較して蓄圧空間80の圧力が高圧となる。作動ガス噴出口84は小径であるため流路抵抗が大きく、膨張空間66と蓄圧空間80の圧力差がある程度になるまで作動ガス噴出口84を通じての作動ガスの噴出はない。   In the Stirling cycle apparatus 1C, in the compression process, all the spaces of the compression space 65, the regenerator 67, the expansion space 66, and the high temperature side and low temperature side internal heat exchangers 62 and 63 become high pressure. Since this pressure is higher than the pressure in the pressure accumulating space 80, the working gas flows from the working gas inlet 82 into the pressure accumulating space 80 by pushing the one-way valve 83 open. When the expansion process is started, all of the compression space 65, the regenerator 67, the expansion space 66, the high temperature side and low temperature side internal heat exchangers 62 and 63 become low pressure, and the pressure in the pressure accumulation space 80 becomes high compared to it. . Since the working gas ejection port 84 has a small diameter, the flow resistance is large, and the working gas is not ejected through the working gas ejection port 84 until the pressure difference between the expansion space 66 and the pressure accumulation space 80 reaches a certain level.

膨張空間66と蓄圧空間80の圧力差がある程度に達すると、蓄圧空間80内の作動ガスが作動ガス噴出口84から噴出する。噴出は膨張空間66と蓄圧空間80の圧力差が作動ガス噴出口84の流路抵抗より低くなるまで続く。噴出している間、作動ガスは膨張空間66内に噴流を形成し、膨張空間66の作動ガスの温度を均一化し、作動ガスと低温側伝熱ヘッド61の間の熱伝達を促進する。このように膨張過程での熱交換が促進されるため、膨張空間66で発生した冷熱を効率よく低温側伝熱ヘッド61から取り出すことができる。   When the pressure difference between the expansion space 66 and the pressure accumulation space 80 reaches a certain level, the working gas in the pressure accumulation space 80 is ejected from the working gas outlet 84. The ejection continues until the pressure difference between the expansion space 66 and the pressure accumulation space 80 becomes lower than the flow path resistance of the working gas ejection port 84. During ejection, the working gas forms a jet in the expansion space 66, equalizes the temperature of the working gas in the expansion space 66, and promotes heat transfer between the working gas and the low-temperature side heat transfer head 61. Since heat exchange in the expansion process is thus promoted, the cold generated in the expansion space 66 can be efficiently taken out from the low temperature side heat transfer head 61.

圧縮空間65の方が圧力が高いときに蓄圧空間80に受け入れた作動ガスを、膨張空間66の方が圧力が低くなったときに膨張空間66に噴出させるものであるから、吹き出す作動ガスの勢いが強くなり、膨張空間66内の作動ガスを効果的に乱すことができ、より高い機関効率を得ることができる。また、蓄圧空間80に取り込んだ作動ガスと第2再生器81との間で熱交換を行い、作動ガスを膨張空間66の作動ガスに近い温度にして噴出できるから、熱損失が少なくて済む。作動ガス噴出口84に第2実施形態の一方向弁19を組み合わせれば、噴出する作動ガスの勢いがさらに増し、一層高い効率を得ることができる。   The working gas received in the pressure accumulating space 80 when the pressure in the compression space 65 is higher is ejected into the expansion space 66 when the pressure in the expansion space 66 becomes lower. The working gas in the expansion space 66 can be effectively disturbed, and higher engine efficiency can be obtained. Further, heat exchange can be performed between the working gas taken into the pressure accumulating space 80 and the second regenerator 81, and the working gas can be ejected at a temperature close to that of the working gas in the expansion space 66, so that heat loss can be reduced. If the one-way valve 19 of the second embodiment is combined with the working gas outlet 84, the momentum of the working gas to be ejected is further increased, and higher efficiency can be obtained.

[実施例]
本発明の実施でどの程度性能向上を図れるかを理論的に検討した。検討するにあたり、図8のようなβ型単一シリンダ構成のスターリングサイクル装置を想定して、作動ガス噴出口から作動ガスが噴出したときの流速を、一般の流体解析プログラムを用いて求めた。環境条件は、蓄圧空間と膨張空間の圧力差が0.2MPaになったと仮定した。作動ガス噴出口の数は57個で、それが図9に示すパターンで配置されているものとした。作動ガス噴出口の直径Dは0.5mm、作動ガス噴出口同士の間隔rは5mmとした。
[Example]
It was theoretically examined how much the performance could be improved by implementing the present invention. In the examination, assuming a Stirling cycle apparatus having a β-type single cylinder configuration as shown in FIG. 8, the flow velocity when the working gas was ejected from the working gas ejection port was obtained using a general fluid analysis program. The environmental condition assumed that the pressure difference between the pressure accumulation space and the expansion space was 0.2 MPa. The number of working gas ejection ports is 57, and it is assumed that they are arranged in the pattern shown in FIG. The diameter D of the working gas outlet was 0.5 mm, and the interval r between the working gas outlets was 5 mm.

解析画面を図10に示す。この画面から、作動ガスが膨張空間へ噴出し、50m/s以上の流速で吸熱面近傍まで到達していることが判明した。また、噴出した作動ガスが膨張空間の作動ガスをかき乱していることがわかった。   The analysis screen is shown in FIG. From this screen, it was found that the working gas was ejected into the expansion space and reached the vicinity of the endothermic surface at a flow velocity of 50 m / s or more. It was also found that the jetted working gas was disturbing the working gas in the expansion space.

次に、作動ガスの噴流による伝熱促進効果を計算する。Martinが提案している実験式(参考文献:Martin, H., Advances in Heat Transfer, 13(1977), 1:日本機械学会発行「伝熱工学資料」改訂第4版第66頁より)を用いて熱伝達率を試算する。図9のガス噴出口に対して用いた実験式は以下のとおりである。
F=0.5Re2/3 (2000<Re<100000) (式5)
0.004≦g<0.04 (式6)
2<H/D/12 (式7)
H:作動ガス噴出口と吸熱面との距離
D:作動ガス噴出口の直径
Nu:ヌセルト数
Next, the heat transfer promotion effect by the working gas jet is calculated. Using the empirical formula proposed by Martin (reference: Martin, H., Advances in Heat Transfer, 13 (1977), 1: From the Japan Society of Mechanical Engineers, "Revised Heat Transfer Engineering", 4th edition, page 66) To calculate the heat transfer coefficient. The empirical formula used for the gas outlet in FIG. 9 is as follows.
F = 0.5Re 2/3 (2000 <Re <100,000) (Formula 5)
0.004 ≦ g <0.04 (Formula 6)
2 <H / D / 12 (Formula 7)
H: Distance between working gas outlet and endothermic surface D: Diameter of working gas outlet Nu: Nusselt number

ヌセルト数Nuと熱伝達率hの関係及びレイノルズ数Reを求める式を以下に示す。
λ:流体の熱伝導率(W/mK)
u:流速(m/S)
ν:動粘性係数(m2/s)
The relationship between the Nusselt number Nu and the heat transfer coefficient h and the equation for obtaining the Reynolds number Re are shown below.
λ: Thermal conductivity of fluid (W / mK)
u: Flow velocity (m / S)
ν: Kinematic viscosity coefficient (m 2 / s)

計算条件は次のように設定した。作動ガス噴出口直径D=0.5mm、作動ガス噴出口同
士の間隔r=5mm、作動ガス噴出口と吸熱面との距離H=5mm、作動ガス噴出口からの噴
出流速は図10の解析結果を参考にu=50m/sと仮定した。作動ガスはヘリウムとしてν=3.665×10-6(m2/s)、λ=0.153(W/mK)を用いた。これらの値を前記数式に代入して計算すると熱伝達率h=5505(W/m2K)となる。
The calculation conditions were set as follows. Working gas outlet diameter D = 0.5 mm, distance r between working gas outlets r = 5 mm, distance H = 5 mm between working gas outlet and endothermic surface, jet velocity from working gas outlet is the analysis result of FIG. Was assumed to be u = 50 m / s. As the working gas, ν = 3.665 × 10 −6 (m 2 / s) and λ = 0.153 (W / mK) were used as helium. When these values are substituted into the above equation, the heat transfer coefficient is h = 5505 (W / m 2 K).

次に、作動ガス噴出口のないディスプレーサが、膨張空間側の端面で作動ガスを動かすものと仮定して、熱伝達率を計算する。ディスプレーサが移動する速度と作動ガスが移動する速度が同じとすると、作動ガスの最大速度はディスプレーサの最大速度に一致する。ディスプレーサの振幅をXd、運転周波数をfとして作動ガス速度を求める式は
u=Xd・ω=Xd・2πf (式10)
となる。直交平板の熱伝達を求める式は、参考文献(日本機械学会発行「伝熱工学資料」改訂第4版第62頁)から
Nu=0.060Re1/2 (式11)
を用いた。ディスプレーサ端面及び吸熱面の直径を代表長さとして40mm、ディスプレー
サのストローク(振幅)Xd=4mm、運転周波数60Hzとして計算すると熱伝達率h=2
94(W/m2K)となる。作動ガスはヘリウムとして前述と同じくν=3.665×10-6(m2/s)、λ=0.153(W/mK)を用いた。
Next, the heat transfer coefficient is calculated on the assumption that the displacer without the working gas jet outlet moves the working gas at the end face on the expansion space side. If the speed at which the displacer moves and the speed at which the working gas moves are the same, the maximum speed of the working gas matches the maximum speed of the displacer. The equation for calculating the working gas velocity with the displacer amplitude as Xd and the operating frequency as f is u = Xd · ω = Xd · 2πf (Equation 10)
It becomes. The equation for obtaining the heat transfer of an orthogonal flat plate is Nu = 0.060 Re 1/2 (Equation 11) from the reference document (The Japan Society of Mechanical Engineers, “Heat Transfer Engineering Data” Rev. 4th Edition, page 62)
Was used. The heat transfer coefficient h = 2 when calculating the diameter of the displacer end face and the endothermic surface as a representative length of 40 mm, the displacer stroke (amplitude) Xd = 4 mm, and the operating frequency 60 Hz.
94 (W / m 2 K). As the working gas, ν = 3.665 × 10 −6 (m 2 / s) and λ = 0.153 (W / mK) were used as the working gas as described above.

上記計算結果は、作動ガス噴出口を設けることにより熱伝達率を10倍以上にすることができる可能性を示すものであり、作動ガスの噴流効果が非常に高いことがわかる。   The above calculation result shows the possibility that the heat transfer coefficient can be increased by 10 times or more by providing the working gas jet port, and it can be seen that the jet effect of the working gas is very high.

次に、図8の第4実施形態のように、ディスプレーサ内部に第2再生器を挿入することによる効果を実験で検証した。図8の通り、ディスプレーサの圧縮空間側から作動ガスが流入するように一方向弁を取り付け、ディスプレーサの膨張空間側から作動ガスが噴出するように作動ガス噴出口を設けた構造(「再生器あり」)のスターリングサイクル装置を用意した。作動ガス噴出口は直径0.5mmのものが1個とした。第2再生器としてはポリ
エステル系ウレタンフォームの連続気泡発泡体を用いた。対比のため、ディスプレーサに作動ガス噴出口と第2再生器を設けていない構造(「再生器なし」)のスターリングサイクル装置も用意した。
Next, as in the fourth embodiment of FIG. 8, the effect of inserting the second regenerator inside the displacer was verified by experiments. As shown in FIG. 8, a one-way valve is attached so that the working gas flows in from the compression space side of the displacer, and a working gas outlet is provided so that the working gas is ejected from the expansion space side of the displacer (“with regenerator” ") Stirling cycle equipment was prepared. One working gas outlet has a diameter of 0.5 mm. As the second regenerator, an open cell foam of polyester urethane foam was used. For comparison, a Stirling cycle device having a structure in which the working gas outlet and the second regenerator are not provided in the displacer (“no regenerator”) was also prepared.

「再生器あり」のスターリングサイクル装置と、「再生器なし」のスターリングサイクル装置は、いずれも、作動ガスとしてヘリウムを使用し、ディスプレーサ直径は39.8mm、ピストンのストロークは4mm、運転周波数70Hz、内部圧力は3.4Mpaとした。
再生器(第1再生器)の外径×内径×長さは68mm×54mm×55mmとした。本発明構造
において、ディスプレーサに挿入される第2再生器の外径×長さは34.5mm×52.5
mmとした。
Both the “with regenerator” Stirling cycle device and the “without regenerator” Stirling cycle device use helium as the working gas, the displacer diameter is 39.8 mm, the piston stroke is 4 mm, the operating frequency is 70 Hz, The internal pressure was 3.4 MPa.
The outer diameter x inner diameter x length of the regenerator (first regenerator) was 68 mm x 54 mm x 55 mm. In the structure of the present invention, the outer diameter x length of the second regenerator inserted into the displacer is 34.5 mm x 52.5.
mm.

実験は、「再生器あり」のスターリングサイクル装置と、「再生器なし」のスターリングサイクル装置を、どちらも放熱器の温度が30℃、吸熱ヘッドの温度が−23℃で一定になるように調整し、ピストン振幅も一定にコントロールして行った。その結果を図11に示す。比COPは、「再生器なし」のCOPを1とし、「再生器あり」のCOPがその何倍になったかを示したものである。図11から、「再生器なし」の場合に比べ、「再生器あり」の場合はCOPが1.2倍以上となることがわかる。   In the experiment, both the Stirling cycle device with “regenerator” and the Stirling cycle device without “regenerator” were adjusted so that the temperature of the radiator was constant at 30 ° C. and the temperature of the endothermic head at −23 ° C. The piston amplitude was also controlled to be constant. The result is shown in FIG. The ratio COP indicates that the COP of “without regenerator” is 1, and how many times the COP of “with regenerator” is increased. From FIG. 11, it can be seen that the COP is 1.2 times or more in the case of “with regenerator” compared to the case of “without regenerator”.

次に、作動ガスの噴流による効果を実験で検証した。実験には「再生器あり」「再生器なし」の比較実験で用いたスターリングサイクル装置と同様、β型単一シリンダ構造のスターリングサイクル装置を用いた。「噴流あり」のスターリングサイクル装置は、ディスプレーサの圧縮空間側から作動ガスが流入するように一方向弁を取り付け、ディスプレーサの膨張空間側から作動ガスが噴出するように作動ガス噴出口を設けた構造で、ディスプレーサの中には再生器を挿入していない。作動ガス噴出口は直径0.1mmのものが3個と
した。「噴流なし」のスターリングサイクル装置は、作動ガス噴出口がないことを除く他、「噴流あり」のスターリングサイクル装置と同じ構造とした。またスターリングサイクル装置の諸元は「再生器あり」「再生器なし」の比較実験で用いたスターリングサイクル装置と同じとした。
Next, the effect of the working gas jet was verified experimentally. In the experiment, a Stirling cycle apparatus having a β-type single cylinder structure was used in the same manner as the Stirling cycle apparatus used in the comparative experiment of “with regenerator” and “without regenerator”. The Stirling cycle device with “jet” has a structure in which a one-way valve is attached so that the working gas flows in from the compression space side of the displacer, and a working gas outlet is provided so that the working gas is ejected from the expansion space side of the displacer And no regenerator is inserted in the displacer. There were three working gas jets with a diameter of 0.1 mm. The “no jet” Stirling cycle apparatus has the same structure as the “with jet” Stirling cycle apparatus except that there is no working gas outlet. The specifications of the Stirling cycle apparatus were the same as the Stirling cycle apparatus used in the comparative experiment of “with regenerator” and “without regenerator”.

実験は、「噴流あり」のスターリングサイクル装置と、「噴流なし」のスターリングサイクル装置を、どちらも放熱器の温度が30℃、吸熱ヘッドの温度が−23℃で一定になるように調整し、ピストン振幅も一定にコントロールして行った。その結果を図12に示す。比COPは、「噴流なし」のCOPを1とし、「噴流あり」のCOPがその何倍になったかを示したものである。図12から、「噴流なし」の場合に比べ、「噴流あり」の場合はCOPが向上することがわかる。   In the experiment, both the Stirling cycle device with “jet” and the Stirling cycle device without “jet” were adjusted so that the temperature of the radiator was constant at 30 ° C. and the temperature of the endothermic head was −23 ° C. The piston amplitude was also controlled to be constant. The result is shown in FIG. The specific COP indicates a COP of “no jet” as 1, and indicates how many times the COP of “with jet” is increased. From FIG. 12, it can be seen that the COP is improved in the case of “with jet” compared to the case of “without jet”.

以上本発明の各実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。   Each embodiment of the present invention has been described above, but various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、適用対象が冷凍機に限定されるものではない。スターリングサイクル動力機関に本発明を適用して吸熱側に噴流を生じさせる構造としても同様の効果を得ることができる。   The application object of the present invention is not limited to the refrigerator. A similar effect can be obtained by applying the present invention to a Stirling cycle power engine and generating a jet on the heat absorption side.

本発明は、スターリングサイクル装置全般に利用可能である。   The present invention can be used for all Stirling cycle apparatuses.

スターリングサイクル装置の断面図Cross section of Stirling cycle equipment スターリングサイクル装置の部分拡大断面図Partial enlarged sectional view of Stirling cycle equipment スターリングサイクル装置の部分拡大断面図にして、図2と異なる状態におけるものA partially enlarged sectional view of the Stirling cycle device in a state different from FIG. PV線図PV diagram 第2実施形態に係るスターリングサイクル装置の部分拡大断面図Partial enlarged sectional view of the Stirling cycle apparatus according to the second embodiment 第2実施形態に係るスターリングサイクル装置の部分拡大断面図にして、図5と異なる状態におけるものA partially enlarged cross-sectional view of the Stirling cycle apparatus according to the second embodiment, in a state different from FIG. 第3実施形態に係るスターリングサイクル装置の断面図Sectional drawing of the Stirling cycle apparatus which concerns on 3rd Embodiment 第4実施形態に係るスターリングサイクル装置の断面図Sectional drawing of the Stirling cycle apparatus which concerns on 4th Embodiment 解析実験における作動ガス噴出口の配置パターンを示す図The figure which shows the arrangement pattern of the working gas outlet in the analysis experiment 作動ガス噴出口から作動ガスが噴出したときの流速の解析画面Analysis screen of flow velocity when working gas is ejected from working gas outlet 再生器の有無に基づく比COPの値を示すグラフGraph showing ratio COP value based on presence or absence of regenerator 噴流の有無に基づく比COPの値を示すグラフA graph showing the ratio COP value based on the presence or absence of a jet

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B、1C スターリングサイクル装置
2 クランク室
3 第1シリンダ
4 第2シリンダ
5 ピストン
6 ディスプレーサ
7 圧縮空間
8 膨張空間
9 作動ガス管路
10 放熱器
11 再生器
15 蓄圧空間
16 作動ガス流入口
17 作動ガス噴出口
18 一方向弁
19 一方向弁
21 圧縮空間
25 蓄圧空間
26a 第1再生器
26b 第2再生器
27 作動ガス流入口
28 一方向弁
29 作動ガス噴出口
31 シリンダ
33 ディスプレーサ
65 圧縮空間
66 膨張空間
67 第1再生器
80 蓄圧空間
81 第2再生器
82 作動ガス流入口
83 一方向弁
84 作動ガス噴出口
1A, 1B, 1C Stirling cycle device 2 Crank chamber 3 1st cylinder 4 2nd cylinder 5 Piston 6 Displacer 7 Compression space 8 Expansion space 9 Working gas line 10 Radiator 11 Regenerator 15 Accumulated space 16 Working gas inlet 17 Actuation Gas outlet 18 One-way valve 19 One-way valve 21 Compression space 25 Accumulated space 26a First regenerator 26b Second regenerator 27 Working gas inlet 28 One-way valve 29 Working gas outlet 31 Cylinder 33 Displacer 65 Compression space 66 Expansion Space 67 First regenerator 80 Accumulated space 81 Second regenerator 82 Working gas inlet 83 One-way valve 84 Working gas jet

Claims (5)

動力源によりピストンとディスプレーサをそれぞれシリンダ内で相互に位相差をもって往復運動させ、それによって生じる再生器を通じた作動ガスの流動及び圧縮膨張により、前記ディスプレーサの一方の端が面する膨張空間で作動ガスに吸熱させるスターリングサイクル装置において、
前記ディスプレーサの内部に、ディスプレーサの外部空間の方が圧力が高いときに作動ガス流入口を通じて作動ガスを受け入れ、前記膨張空間の方が圧力が低くなったときに作動ガス噴出口を通じて膨張空間に作動ガスを噴出させる蓄圧空間を形成したことを特徴とするスターリングサイクル装置。
The piston and displacer are reciprocated in the cylinder with a phase difference by the power source, and the working gas flows and compresses and expands through the regenerator, thereby generating the working gas in the expansion space facing one end of the displacer. In the Stirling cycle device that absorbs heat,
When the pressure in the outer space of the displacer is higher in the displacer, the working gas is received through the working gas inlet, and when the pressure is lower in the expansion space, the working space is operated through the working gas outlet. A Stirling cycle apparatus characterized in that a pressure accumulation space for ejecting gas is formed.
前記ディスプレーサの内部に、このディスプレーサの一方の端が面する膨張空間と他方の端が面する圧縮空間とに連通する再生器を配置し、前記再生器を二分して、その一方を収納した空間を前記蓄圧空間としたことを特徴とする請求項1に記載のスターリングサイクル装置。 A regenerator that communicates with an expansion space facing one end of the displacer and a compression space facing the other end is disposed inside the displacer, and the regenerator is divided into two, and a space in which one of the regenerators is stored. The Stirling cycle device according to claim 1, wherein the pressure accumulation space is used. 前記ディスプレーサを収容したシリンダの外側に第1再生器を配置し、前記ディスプレーサの内部にはこのディスプレーサの一方の端が面する膨張空間と他方の端が面する圧縮空間とに連通する第2再生器を配置し、前記第2再生器を収納した空間を前記蓄圧空間としたことを特徴とする請求項1に記載のスターリングサイクル装置。 A first regenerator is disposed outside a cylinder containing the displacer, and a second regeneration unit communicates with an expansion space facing one end of the displacer and a compression space facing the other end inside the displacer. The Stirling cycle device according to claim 1, wherein a space in which the second regenerator is housed is used as the pressure accumulation space. 前記作動ガス流入口には、蓄圧空間外への作動ガスの流出を阻止する一方向弁が配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のスターリングサイクル装置。 The Stirling cycle device according to any one of claims 1 to 3, wherein a one-way valve that prevents the working gas from flowing out of the pressure accumulating space is disposed at the working gas inlet. 前記作動ガス噴出口には、前記蓄圧空間と前記膨張空間との圧力差が所定値以上になったときに開く一方向弁が配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のスターリングサイクル装置。 The one-way valve which opens when the pressure difference of the said pressure accumulation space and the said expansion | swelling space becomes more than a predetermined value is arrange | positioned at the said working gas jet nozzle. The Stirling cycle apparatus according to Item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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