以下では、本発明に係るスターリングエンジン１の実施形態であるスターリングエンジン１の構成について図１から図４を用いて説明する。なお、本発明には、各実施形態に示す構成を相互に組み合わせた構成も含まれる。
Below, the structure of the Stirling engine 1 which is embodiment of the Stirling engine 1 which concerns on this invention is demonstrated using FIGS. 1-4. Note that the present invention includes configurations obtained by combining the configurations shown in the embodiments.
図１及び図２に示すように、スターリングエンジン１は、作動媒体の圧力変動を動力として取り出す。スターリングエンジン１は、２気筒α型のスターリングエンジンを４組連結して構成される。スターリングエンジン１は、主に高温側気筒２、低温側気筒４、クランクケース６、クランク機構７（図３）、及び熱交換器群１０を具備する。なお、本実施形態において、スターリングエンジン１は、２気筒α型のスターリングエンジン１を４組連結して構成されるがこれに限定されるものではない。また、作動媒体をヘリウムとするが、これに限定されるものではない。
As shown in FIG.1 and FIG.2, the Stirling engine 1 takes out the pressure fluctuation of a working medium as motive power. The Stirling engine 1 is configured by connecting four sets of two-cylinder α-type Stirling engines. The Stirling engine 1 mainly includes a high temperature side cylinder 2, a low temperature side cylinder 4, a crankcase 6, a crank mechanism 7 (FIG. 3), and a heat exchanger group 10. In the present embodiment, the Stirling engine 1 is configured by connecting four sets of two-cylinder α-type Stirling engines 1, but is not limited thereto. Moreover, although a working medium is helium, it is not limited to this.
高温側気筒２は、高温の作動媒体を加圧したり、作動媒体の圧力を仕事に変換したりする。図３に示すように、高温側気筒２は、高温側シリンダ２ａと高温側ピストン２ｂとを具備する。高温側シリンダ２ａは、有底略円筒状に形成され、その内部に高温側ピストン２ｂが隙間無く摺動自在に挿入される。高温側気筒２は、高温側シリンダ２ａと高温側ピストン２ｂとから高温室３が構成される。
The high temperature side cylinder 2 pressurizes a high temperature working medium or converts the pressure of the working medium into work. As shown in FIG. 3, the high temperature side cylinder 2 includes a high temperature side cylinder 2a and a high temperature side piston 2b. The high temperature side cylinder 2a is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and the high temperature side piston 2b is slidably inserted therein without any gap. In the high temperature side cylinder 2, a high temperature chamber 3 is composed of a high temperature side cylinder 2a and a high temperature side piston 2b.
低温側気筒４は、低温の作動媒体を加圧したり、作動媒体の圧力を仕事に変換したりする。低温側気筒４は、低温側シリンダ４ａと低温側ピストン４ｂとを具備する。低温側シリンダ４ａは、有底略円筒状に形成され、その内部に低温側ピストン４ｂが隙間無く摺動自在に挿入される。低温側気筒４は、低温側シリンダ４ａと低温側ピストン４ｂとから低温室５が構成される。
The low temperature side cylinder 4 pressurizes a low temperature working medium or converts the pressure of the working medium into work. The low temperature side cylinder 4 includes a low temperature side cylinder 4a and a low temperature side piston 4b. The low temperature side cylinder 4a is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and the low temperature side piston 4b is slidably inserted therein without any gap. The low temperature side cylinder 4 includes a low temperature chamber 5 composed of a low temperature side cylinder 4a and a low temperature side piston 4b.
クランクケース６は、クランク機構７を保持する。クランクケース６は、密閉可能な筐体から構成される。クランクケース６は、内部にクランク機構７及び出力軸８が配置される。また、クランクケース６には、低温側気筒４と高温側気筒２と一組として、４組の低温側気筒４と高温側気筒２とが配置される。この際、４組の低温側気筒４と高温側気筒２とは、出力軸８の軸方向に低温側気筒４同士及び高温側気筒２同士が並ぶように配置される。また、一組の低温側気筒４と高温側気筒２とは、出力軸８の軸方向と垂直になるように出力軸８をはさんで配置される。
The crankcase 6 holds the crank mechanism 7. The crankcase 6 is composed of a sealable casing. The crankcase 6 has a crank mechanism 7 and an output shaft 8 disposed therein. In the crankcase 6, four sets of the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2 are arranged as one set with the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2. At this time, the four sets of the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2 are arranged so that the low temperature side cylinders 4 and the high temperature side cylinders 2 are aligned in the axial direction of the output shaft 8. Further, the pair of the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2 are arranged with the output shaft 8 interposed therebetween so as to be perpendicular to the axial direction of the output shaft 8.
図３に示すように、クランク機構７は、低温側気筒４の低温側ピストン４ｂと高温側気筒２の高温側ピストン２ｂとを連動連結するとともに、低温側気筒４と高温側気筒２とからの仕事を出力軸８に伝達する。クランク機構７は、Ｔ型クランク機構から構成される。クランク機構７は、Ｔ字型リンク７ａ、クランクディスク７ｂを具備する。Ｔ字型リンク７ａは、長辺部の中央に短辺部が形成される。長辺部の両端には、低温側ピストン４ｂと高温側ピストン２ｂとがロッド７ｃを介して連結される。短辺部の端部は、クランクディスク７ｂの外縁近傍に連結される。クランクディスク７ｂは、ギヤ等を介して出力軸８と連動連結される。クランク機構７は、各組の低温側気筒４と高温側気筒２とにそれぞれ設けられる。これにより、各組の低温側気筒４と高温側気筒２とが連動されて各気筒の仕事が出力軸８に伝達される。なお、本実施形態において、クランク機構７はＴ字型クランク機構７から構成されるがこれに限定されるものではない。
As shown in FIG. 3, the crank mechanism 7 interlocks and connects the low temperature side piston 4 b of the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side piston 2 b of the high temperature side cylinder 2, and from the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2. Work is transmitted to the output shaft 8. The crank mechanism 7 is composed of a T-type crank mechanism. The crank mechanism 7 includes a T-shaped link 7a and a crank disk 7b. The T-shaped link 7a has a short side portion formed at the center of the long side portion. A low temperature side piston 4b and a high temperature side piston 2b are connected to both ends of the long side portion via a rod 7c. The end of the short side is connected to the vicinity of the outer edge of the crank disk 7b. The crank disk 7b is interlocked with the output shaft 8 through a gear or the like. The crank mechanism 7 is provided in each set of the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2. As a result, the low temperature side cylinder 4 and the high temperature side cylinder 2 of each set are interlocked to transmit the work of each cylinder to the output shaft 8. In the present embodiment, the crank mechanism 7 includes the T-shaped crank mechanism 7, but is not limited to this.
図１、図２及び図４に示すように熱交換器群１０は、外部熱源から作動媒体への熱の供給および作動媒体から外部への熱の放出、または自身への作動媒体からの熱の回収および作動媒体への熱の供給をするものである。熱交換器群１０は、高温側マニホールド１１、低温側マニホールド１２、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４、低温側熱交換器１５を具備する。
As shown in FIGS. 1, 2 and 4, the heat exchanger group 10 supplies heat from an external heat source to the working medium and releases heat from the working medium to the outside, or heat from the working medium to itself. Recovery and supply of heat to the working medium. The heat exchanger group 10 includes a high temperature side manifold 11, a low temperature side manifold 12, a high temperature side heat exchanger 13, a regenerative heat exchanger 14, and a low temperature side heat exchanger 15.
高温側マニホールド１１は、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４、高温側気筒２を接続するものである。高温側マニホールド１１は、角パイプ状部材から構成される。高温側マニホールド１１の一側端部は、高温側気筒２に接続される。高温側マニホールド１１は、高温側ピストン２ｂの摺動方向と高温側マニホールド１１の軸方向が一致するように各高温側気筒２の端部に配置される。なお、高温側マニホールド１１の形状、取り付け方向、取り付け位置等は、本実施形態に限定されるものではなく、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４、高温側気筒２がそれぞれ接続されていればよい。
The high temperature side manifold 11 connects the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the high temperature side cylinder 2. The high temperature side manifold 11 is comprised from a square pipe-shaped member. One side end of the high temperature side manifold 11 is connected to the high temperature side cylinder 2. The high temperature side manifold 11 is disposed at the end of each high temperature side cylinder 2 so that the sliding direction of the high temperature side piston 2 b coincides with the axial direction of the high temperature side manifold 11. The shape, mounting direction, mounting position, and the like of the high temperature side manifold 11 are not limited to this embodiment, and the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the high temperature side cylinder 2 are connected to each other. Just do it.
低温側マニホールド１２は、低温側熱交換器１５、再生熱交換器１４、低温側気筒４を接続するものである。低温側マニホールド１２は、角パイプ状部材から構成される。低温側マニホールド１２の一側端部は、低温側気筒４に接続される。低温側マニホールド１２は、低温側ピストン４ｂの摺動方向と低温側マニホールド１２の軸方向が一致するように各低温側気筒４の端部に配置される。従って、低温側マニホールド１２と高温側マニホールド１１とは、軸方向が一致するように隣接して各気筒に配置される。なお、低温側マニホールド１２の形状、取り付け方向、取り付け位置は、本実施形態に限定されるものではなく、低温側熱交換器１５、再生熱交換器１４、低温側気筒４がそれぞれ接続されていればよい。
The low temperature side manifold 12 connects the low temperature side heat exchanger 15, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side cylinder 4. The low temperature side manifold 12 is comprised from a square pipe-shaped member. One end of the low temperature side manifold 12 is connected to the low temperature side cylinder 4. The low temperature side manifold 12 is disposed at the end of each low temperature side cylinder 4 so that the sliding direction of the low temperature side piston 4b coincides with the axial direction of the low temperature side manifold 12. Therefore, the low temperature side manifold 12 and the high temperature side manifold 11 are disposed adjacent to each other so that the axial directions thereof coincide with each other. The shape, mounting direction, and mounting position of the low temperature side manifold 12 are not limited to the present embodiment, and the low temperature side heat exchanger 15, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side cylinder 4 are connected to each other. That's fine.
高温側熱交換器１３は、外部熱源によって加熱されることで、その内部を流動する作動媒体に熱を供給する。高温側熱交換器１３は、熱交換器群１０において高温側熱交換部を構成する。高温側熱交換器１３は、屈曲された中空の伝熱管９から構成される。低温側熱交換器１５は、伝熱管９を略Ｕ字状に屈曲させて構成される。高温側熱交換器１３の両端部は、高温側マニホールド１１の低温側気筒４と反対側の側面に接続される。高温側熱交換器１３は、その両端部が高温側マニホールド１１の軸方向と垂直な方向に並ぶように配置される。つまり、高温側熱交換器１３は、高温側マニホールド１１の軸方向視でＵ字状になるように高温側マニホールド１１に接続され、高温側マニホールド１１の軸方向に対して高さが抑制される。高温側熱交換器１３は、各高温側マニホールド１１に複数接続される。なお、高温側熱交換器１３の形状、取り付け方向、位置等は、本実施形態に限定されるものではない。
The high temperature side heat exchanger 13 is heated by an external heat source to supply heat to the working medium flowing inside. The high temperature side heat exchanger 13 constitutes a high temperature side heat exchange unit in the heat exchanger group 10. The high temperature side heat exchanger 13 includes a bent hollow heat transfer tube 9. The low temperature side heat exchanger 15 is configured by bending the heat transfer tube 9 into a substantially U shape. Both ends of the high temperature side heat exchanger 13 are connected to the side surface of the high temperature side manifold 11 opposite to the low temperature side cylinder 4. The high temperature side heat exchanger 13 is arranged so that both ends thereof are aligned in a direction perpendicular to the axial direction of the high temperature side manifold 11. That is, the high temperature side heat exchanger 13 is connected to the high temperature side manifold 11 so as to be U-shaped when the high temperature side manifold 11 is viewed in the axial direction, and the height is suppressed with respect to the axial direction of the high temperature side manifold 11. . A plurality of high temperature side heat exchangers 13 are connected to each high temperature side manifold 11. In addition, the shape, attachment direction, position, etc. of the high temperature side heat exchanger 13 are not limited to this embodiment.
再生熱交換器１４は、作動媒体から熱を回収し、又は作動媒体に熱を供給する。再生熱交換器１４は、熱交換器群１０において外部と熱交換を行わない部分を構成する。再生熱交換器１４は、屈曲された中空の伝熱管９から構成される。再生熱交換器１４は、伝熱管９を略Ｓ字状に屈曲させて構成される。再生熱交換器１４の一側端部は、低温側マニホールド１２の高温側気筒２と同じ側の側面に接続される。また、再生熱交換器１４の他側端部は、高温側マニホールド１１の高温側気筒２と同じ側の側面に接続される。すなわち、再生熱交換器１４は、高温側マニホールド１１と低温側マニホールド１２とを接続するように、高温側マニホールド１１と低温側マニホールド１２との間に配置される。また、再生熱交換器１４は、高温側マニホールド１１又は低温側マニホールド１２の軸方向視でＳ字状になるように高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２に接続され、高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２の軸方向に対して高さが抑制される。高温側マニホールド１１と低温側マニホールド１２との間に複数の再生熱交換器１４が接続される。つまり、高温側熱交換器１３と再生熱交換器１４と低温側熱交換器１５が１組として、複数組が低温側マニホールド１２及び高温側マニホールド１１に接続される。なお、再生熱交換器１４の形状、取り付け方向、位置等は、本実施形態に限定されるものではない。
The regenerative heat exchanger 14 recovers heat from the working medium or supplies heat to the working medium. The regenerative heat exchanger 14 constitutes a portion of the heat exchanger group 10 that does not exchange heat with the outside. The regenerative heat exchanger 14 is composed of a bent hollow heat transfer tube 9. The regenerative heat exchanger 14 is configured by bending the heat transfer tube 9 into a substantially S shape. One end of the regenerative heat exchanger 14 is connected to the side surface of the low temperature side manifold 12 on the same side as the high temperature side cylinder 2. The other end of the regenerative heat exchanger 14 is connected to the side surface of the high temperature side manifold 11 on the same side as the high temperature side cylinder 2. That is, the regenerative heat exchanger 14 is disposed between the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12 so as to connect the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12. The regenerative heat exchanger 14 is connected to the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12 so as to be S-shaped in the axial direction of the high temperature side manifold 11 or the low temperature side manifold 12. The height is suppressed with respect to the axial direction of the manifold 12. A plurality of regenerative heat exchangers 14 are connected between the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12. That is, the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side heat exchanger 15 form one set, and a plurality of sets are connected to the low temperature side manifold 12 and the high temperature side manifold 11. In addition, the shape, attachment direction, position, etc. of the regenerative heat exchanger 14 are not limited to this embodiment.
低温側熱交換器１５は、冷却水等によって冷却されることで、その内部を流動する作動媒体から熱を回収する。低温側熱交換器１５は、熱交換器群１０において低温側熱交換部を構成する。作動媒体から熱を回収する。低温側熱交換器１５は、屈曲された中空の伝熱管９から構成される。低温側熱交換器１５は、伝熱管９を略Ｕ字状に屈曲させて構成される。低温側熱交換器１５の両端部は、低温側マニホールド１２の高温側気筒２と反対側の側面に接続される。低温側熱交換器１５は、その両端部が低温側マニホールド１２の軸方向と垂直な方向に並ぶように配置される。つまり、低温側熱交換器１５は、低温側マニホールド１２の軸方向視でＵ字状になるように低温側マニホールド１２に接続され、低温側マニホールド１２の軸方向に対して高さが抑制される。低温側熱交換器１５は、各低温側マニホールド１２に複数接続される。なお、低温側熱交換器１５の形状、取り付け方向、位置等は、本実施形態に限定されるものではない。
The low temperature side heat exchanger 15 is cooled by cooling water or the like, thereby recovering heat from the working medium flowing inside. The low temperature side heat exchanger 15 constitutes a low temperature side heat exchange section in the heat exchanger group 10. Heat is recovered from the working medium. The low temperature side heat exchanger 15 includes a bent hollow heat transfer tube 9. The low temperature side heat exchanger 15 is configured by bending the heat transfer tube 9 into a substantially U shape. Both ends of the low temperature side heat exchanger 15 are connected to the side surface of the low temperature side manifold 12 opposite to the high temperature side cylinder 2. The low temperature side heat exchanger 15 is arranged so that both ends thereof are aligned in a direction perpendicular to the axial direction of the low temperature side manifold 12. That is, the low temperature side heat exchanger 15 is connected to the low temperature side manifold 12 so as to be U-shaped when the low temperature side manifold 12 is viewed in the axial direction, and the height is suppressed with respect to the axial direction of the low temperature side manifold 12. . A plurality of low temperature side heat exchangers 15 are connected to each low temperature side manifold 12. In addition, the shape of the low temperature side heat exchanger 15, an attachment direction, a position, etc. are not limited to this embodiment.
このように構成されるスターリングエンジン１において、作動媒体は、再生熱交換器１４及び高温側熱交換器１３において熱を供給された後、高温側マニホールド１１を介して高温側気筒２の高温室３に流入される。高温室３内における作動媒体の圧力変動により、高温側ピストン２ｂが摺動され、仕事として出力される。また、作動媒体は、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５において熱を回収された後、低温側マニホールド１２を介して低温側気筒４の低温室５に流入される。低温室５内における作動媒体の圧力変動により、低温側ピストン４ｂが摺動され、仕事として出力される。
In the Stirling engine 1 configured as described above, the working medium is supplied with heat in the regenerative heat exchanger 14 and the high temperature side heat exchanger 13, and then, via the high temperature side manifold 11, the high temperature chamber 3 of the high temperature side cylinder 2. Is flowed into. Due to the pressure fluctuation of the working medium in the high temperature greenhouse 3, the high temperature side piston 2b is slid and output as work. The working medium recovers heat in the regenerative heat exchanger 14 and the low temperature side heat exchanger 15 and then flows into the low temperature chamber 5 of the low temperature side cylinder 4 via the low temperature side manifold 12. Due to the pressure fluctuation of the working medium in the low greenhouse 5, the low temperature side piston 4b is slid and output as work.
以下では、図４から図６を用いて、高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２の構成について具体的に説明する。
Below, the structure of the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12 is demonstrated concretely using FIGS.
図４に示すように、高温側マニホールド１１は、複数の再生熱交換器１４、複数の高温側熱交換器１３、及び高温側気筒２が接続される。
図５に示すように、高温側マニホールド１１の所定の軸方向位置において、高温側マニホールド１１の低温側気筒４と同じ側の側面には、再生熱交換器１４が接続される第一開口部１１ａが形成される。高温側マニホールド１１の低温側気筒４と反対側の側面には、高温側熱交換器１３の入口が接続される第二開口部１１ｂ及び高温側熱交換器１３の出口が接続される第三開口部１１ｃが形成される。高温側マニホールド１１の一側端部には、高温側気筒２が接続される第四開口部１１ｄが形成される。高温側マニホールド１１の内部には、第一開口部１１ａ、第二開口部１１ｂ、第三開口部１１ｃ及び第四開口部１１ｄをそれぞれ連通するための空間１１ｅが形成される。つまり、再生熱交換器１４、高温側熱交換器１３、及び高温側気筒２は、空間１１ｅを介して互いに連通されている。
As shown in FIG. 4, the high temperature side manifold 11 is connected to a plurality of regenerative heat exchangers 14, a plurality of high temperature side heat exchangers 13, and a high temperature side cylinder 2.
As shown in FIG. 5, at a predetermined axial position of the high temperature side manifold 11, a first opening 11a to which a regenerative heat exchanger 14 is connected is provided on the side surface of the high temperature side manifold 11 on the same side as the low temperature side cylinder 4. Is formed. A second opening 11 b to which the inlet of the high temperature side heat exchanger 13 is connected and a third opening to which the outlet of the high temperature side heat exchanger 13 is connected to the side surface of the high temperature side manifold 11 opposite to the low temperature side cylinder 4. Part 11c is formed. A fourth opening portion 11 d to which the high temperature side cylinder 2 is connected is formed at one side end portion of the high temperature side manifold 11. Inside the high temperature side manifold 11, a space 11e for communicating the first opening 11a, the second opening 11b, the third opening 11c, and the fourth opening 11d is formed. That is, the regenerative heat exchanger 14, the high temperature side heat exchanger 13, and the high temperature side cylinder 2 communicate with each other through the space 11e.
第一開口部１１ａの軸心と第二開口部１１ｂの軸心とは、同一軸心上に形成される。つまり、第一開口部１１ａと第二開口部１１ｂとは、互いに対向するように配置される。さらに、第一開口部１１ａの径は、高温側熱交換器１３における最小断面の径よりも小さくなるように設定される。すなわち、第一開口部１１ａの開口断面積は、高温側熱交換器１３における最小断面積よりも小さい。
The axis of the first opening 11a and the axis of the second opening 11b are formed on the same axis. That is, the 1st opening part 11a and the 2nd opening part 11b are arrange | positioned so that it may mutually oppose. Furthermore, the diameter of the first opening 11 a is set to be smaller than the diameter of the minimum cross section in the high temperature side heat exchanger 13. That is, the opening cross-sectional area of the first opening 11 a is smaller than the minimum cross-sectional area in the high temperature side heat exchanger 13.
第二開口部１１ｂと第三開口部１１ｃとは、高温側マニホールド１１の軸方向に垂直な方向に並んで配置される。また、第四開口部１１ｄは、第二開口部１１ｂ及び第三開口部１１ｃと略垂直な方向に形成される。すなわち、第四開口部１１ｄは、第二開口部１１ｂ及び第三開口部１１ｃと同一直線上でない位置に配置される。高温側マニホールド１１の空間ｅを構成する内側面のうち、第二開口部１１ｂが形成される部分は、第一開口部１１ａが形成される内側面に近接する方向に突出して形成されている。
The second opening 11 b and the third opening 11 c are arranged side by side in a direction perpendicular to the axial direction of the high temperature side manifold 11. The fourth opening 11d is formed in a direction substantially perpendicular to the second opening 11b and the third opening 11c. That is, the fourth opening 11d is arranged at a position that is not collinear with the second opening 11b and the third opening 11c. Of the inner surface constituting the space e of the high temperature side manifold 11, the portion where the second opening 11b is formed is formed so as to protrude in a direction close to the inner surface where the first opening 11a is formed.
第一開口部１１ａ、第二開口部１１ｂ、及び第三開口部１１ｃは、高温側マニホールド１１に設定される複数の所定の軸方向位置にそれぞれ形成される。つまり、第一開口部１１ａは、高温側マニホールド１１の低温側気筒４と同じ側の側面に軸方向に並んで複数形成される。これにより、第二開口部１１ｂ及び第三開口部１１ｃは、高温側マニホールド１１の低温側気筒４と反対側の側面に軸方向に並んで複数形成される。
The first opening 11a, the second opening 11b, and the third opening 11c are formed at a plurality of predetermined axial positions set in the high temperature side manifold 11, respectively. That is, a plurality of first openings 11 a are formed side by side in the axial direction on the side surface of the high temperature side manifold 11 on the same side as the low temperature side cylinder 4. Thereby, the 2nd opening part 11b and the 3rd opening part 11c are formed in multiple numbers along with the axial direction at the side surface on the opposite side to the low temperature side cylinder 4 of the high temperature side manifold 11. FIG.
低温側マニホールド１２は、複数の再生熱交換器１４、複数の低温側熱交換器１５、及び低温側気筒４が接続される。低温側マニホールド１２の構成は、高温側マニホールド１１ほぼ同様である。従って、既に説明した構成と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
The low temperature side manifold 12 is connected to a plurality of regenerative heat exchangers 14, a plurality of low temperature side heat exchangers 15, and a low temperature side cylinder 4. The configuration of the low temperature side manifold 12 is substantially the same as the high temperature side manifold 11. Accordingly, the detailed description of the same points as those already described will be omitted, and different points will be mainly described.
低温側マニホールド１２は、低温側マニホールド１２の高温側気筒２と同じ側の側面に再生熱交換器１４が接続される第一開口部１２ａが形成される。低温側マニホールド１２の高温側気筒２と反対側の側面には、低温側熱交換器１５の入口が接続される第二開口部１２ｂ、及び低温側熱交換器１５の出口が接続される第三開口部１２ｃが形成される。低温側マニホールド１２の一側端部には、低温側気筒４が接続される第四開口部１２ｄが形成される。第一開口部１２ａは、高温側マニホールド１１の低温側気筒４と同じ側の側面に軸方向に並んで複数形成される。第二開口部１２ｂ及び第三開口部１２ｃは、低温側マニホールド１２の高温側気筒２と反対側の側面に軸方向に並んで複数形成される。低温側マニホールド１２の内部には、第一開口部１２ａ、第二開口部１２ｂ、第三開口部１２ｃ及び第四開口部１２ｄをそれぞれ連通するための空間１２ｅが形成される。つまり、再生熱交換器１４、低温側熱交換器１５、及び低温側気筒４は、空間１２ｅを介して互いに連通されている。なお、本実施形態において、高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２は、棒状部材から構成されるがこれに限定するものではなく、各開口部が上述の位置関係になる構成であればパイプ等で構成してもよい。
In the low temperature side manifold 12, a first opening 12 a to which the regenerative heat exchanger 14 is connected is formed on the same side as the high temperature side cylinder 2 of the low temperature side manifold 12. A second opening 12b to which the inlet of the low temperature side heat exchanger 15 is connected and a third side to which the outlet of the low temperature side heat exchanger 15 is connected to the side surface opposite to the high temperature side cylinder 2 of the low temperature side manifold 12. An opening 12c is formed. A fourth opening 12 d to which the low temperature side cylinder 4 is connected is formed at one side end of the low temperature side manifold 12. A plurality of first openings 12a are formed side by side in the axial direction on the side surface of the high temperature side manifold 11 on the same side as the low temperature side cylinder 4. A plurality of second openings 12b and third openings 12c are formed side by side in the axial direction on the side surface of the low temperature side manifold 12 opposite to the high temperature side cylinder 2. Inside the low temperature side manifold 12, a space 12e for communicating the first opening 12a, the second opening 12b, the third opening 12c, and the fourth opening 12d is formed. That is, the regenerative heat exchanger 14, the low temperature side heat exchanger 15, and the low temperature side cylinder 4 are communicated with each other through the space 12e. In the present embodiment, the high-temperature side manifold 11 and the low-temperature side manifold 12 are composed of rod-shaped members. However, the present invention is not limited to this, and pipes or the like can be used as long as each opening has the above positional relationship. It may be configured.
図４に示すように、上述の高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２の構成により、高温側熱交換器１３と再生熱交換器１４とは、高温側マニホールド１１を介して直列に接続される。低温側熱交換器１５と再生熱交換器１４とは、低温側マニホールド１２を介して直列に接続される。すなわち、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５は、高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２を介して直列に接続される。高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５は、高温側マニホールド１１及び低温側マニホールド１２の軸方向に複数接続されて積層された状態に配置される。これにより、積層された高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５からなる熱交換器群１０には熱交換面Ｓが構成される。
As shown in FIG. 4, the high temperature side heat exchanger 13 and the regenerative heat exchanger 14 are connected in series via the high temperature side manifold 11 due to the configuration of the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12 described above. The low temperature side heat exchanger 15 and the regenerative heat exchanger 14 are connected in series via the low temperature side manifold 12. That is, the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side heat exchanger 15 are connected in series via the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12. A plurality of high temperature side heat exchangers 13, regenerative heat exchangers 14, and low temperature side heat exchangers 15 are arranged in a stacked manner by being connected in the axial direction of the high temperature side manifold 11 and the low temperature side manifold 12. Thereby, the heat exchange surface S is comprised in the heat exchanger group 10 which consists of the laminated | stacked high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side heat exchanger 15. FIG.
図６に示すように、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５が積層配置された熱交換器群１０が、４組の高温側気筒２及び低温側気筒４にそれぞれ設けられる。つまり、熱交換器群１０の熱交換面Ｓ（図４参照）が対向するようにして各熱交換器群１０が並んで配置される。さらに、各熱交換器群１０の熱交換面Ｓは、高温熱源及び低温熱源の流れに交差するように配置される。従って、本実施形態に係るスターリングエンジン１の熱交換器は、高温熱源又は低温熱源に対して最も上流側に配置される熱交換器群１０において各熱源と熱交換が行われた後に、その下流側に隣接して配置される熱交換器群１０において各熱源と熱交換が行われる。このようにして、本実施形態に係るスターリングエンジン１の熱交換器は、複数の熱交換器群１０が連なって重畳的に熱源と熱交換を行う。
As shown in FIG. 6, the heat exchanger group 10 in which the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side heat exchanger 15 are arranged in a stack includes four sets of the high temperature side cylinder 2 and the low temperature side cylinder 4. Are provided respectively. That is, the heat exchanger groups 10 are arranged side by side so that the heat exchange surfaces S (see FIG. 4) of the heat exchanger group 10 face each other. Further, the heat exchange surface S of each heat exchanger group 10 is arranged so as to intersect the flow of the high temperature heat source and the low temperature heat source. Therefore, the heat exchanger of the Stirling engine 1 according to the present embodiment performs heat exchange with each heat source in the heat exchanger group 10 arranged on the most upstream side with respect to the high temperature heat source or the low temperature heat source, and then downstream of the heat source. Heat exchange is performed with each heat source in the heat exchanger group 10 arranged adjacent to the side. In this manner, the heat exchanger of the Stirling engine 1 according to the present embodiment performs heat exchange with the heat source in a superimposed manner by connecting the plurality of heat exchanger groups 10 together.
次に、図５及び図７を用いて、第一開口部１１ａ・１２ａの開口断面積と第二開口部１１ｂ・１２ｂを通過する作動媒体との関係について説明する。
Next, the relationship between the opening cross-sectional area of the first openings 11a and 12a and the working medium passing through the second openings 11b and 12b will be described with reference to FIGS.
図７の流量割合Ｆは第一開口部１１ａ・１２ａを通過する作動媒体の流量に対する第二開口部１１ｂ・１２ｂを通過する作動媒体の流量の割合を示す。径Ｄは、第一開口部１１ａ・１２ａの直径を示す。径Ｄと第一開口部１１ａ・１２ａを通過する際に発生する作動媒体の動圧は比例する。換言すると、図は、第一開口部１１ａ・１２ａを通過する作動媒体の動圧と流量割合Ｆとの関係を示している。作動媒体が所定量以上の熱量の回収、又は供給を受けることができる流量割合Ｆを流量割合Ｆ０とする。
The flow rate ratio F in FIG. 7 indicates the ratio of the flow rate of the working medium passing through the second openings 11b and 12b to the flow rate of the working medium passing through the first openings 11a and 12a. The diameter D indicates the diameter of the first openings 11a and 12a. The dynamic pressure of the working medium generated when passing through the diameter D and the first openings 11a and 12a is proportional. In other words, the figure shows the relationship between the dynamic pressure of the working medium passing through the first openings 11a and 12a and the flow rate ratio F. A flow rate ratio F at which the working medium can receive or supply a heat amount greater than or equal to a predetermined amount is defined as a flow rate ratio F0.
図７に示すように、第一開口部１１ａ・１２ａの径Ｄが第二開口部１１ｂ・１２ｂに接続される高温側熱交換器１３又は低温側熱交換器１５の伝熱管９における最小断面部分の径と同一である径Ｄ１の場合（図５参照）、すなわち、第一開口部１１ａ・１２ａの開口断面積が高温側熱交換器１３、又は低温側熱交換器１５の伝熱管９における最小断面積と同一である場合、流量割合Ｆは、流量割合Ｆ０を大きく下回る流量割合Ｆ１である。従って、径Ｄ１の第一開口部１１ａ・１２ａを通過する作動媒体の動圧では、高温側熱交換器１３又は低温側熱交換器１５において作動媒体が所定量以上の熱量の回収、又は供給を受けることができない。
As shown in FIG. 7, the minimum cross-sectional part in the heat transfer tube 9 of the high temperature side heat exchanger 13 or the low temperature side heat exchanger 15 in which the diameter D of the first openings 11a and 12a is connected to the second openings 11b and 12b. In the case of the diameter D1 that is the same as the diameter of the heat transfer tube 9 of the high-temperature side heat exchanger 13 or the low-temperature side heat exchanger 15, that is, the opening cross-sectional area of the first openings 11 a and 12 a is the minimum. When it is the same as the cross-sectional area, the flow rate ratio F is a flow rate ratio F1 that is significantly lower than the flow rate ratio F0. Therefore, in the dynamic pressure of the working medium passing through the first openings 11a and 12a having the diameter D1, the working medium collects or supplies a heat amount greater than or equal to a predetermined amount in the high temperature side heat exchanger 13 or the low temperature side heat exchanger 15. I can't receive it.
第一開口部１１ａ・１２ａの径Ｄを小さくするにつれて流量割合Ｆは増加する。第一開口部１１ａ・１２ａの径Ｄが第二開口部１１ｂ・１２ｂに接続される高温側熱交換器１３又は低温側熱交換器１５の最小断面部分の径と同一である径Ｄ２の場合（図５参照）、すなわち、第一開口部１１ａ・１２ａの開口断面積が高温側熱交換器１３又は低温側熱交換器１５の最小断面積より充分小さい場合、流量割合Ｆは、流量割合Ｆ０をこえる流量割合Ｆ２に到達する。従って、径Ｄ２よりも小さい第一開口部１１ａ・１２ａを通過する作動媒体の動圧において、高温側熱交換器１３又は低温側熱交換器１５において作動媒体が所定量以上の熱量の回収、又は供給を受けることができる。同時に、高温側マニホールド１１の空間１１ｅ又は低温側マニホールド１２の空間１２ｅを介して第一開口部１１ａ・１２ａを通過した作動媒体が第三開口部１１ｃ・１２ｃ又は第四開口部１１ｄ・１２ｄに流入する流量を抑制することができる。
As the diameter D of the first openings 11a and 12a is reduced, the flow rate F increases. When the diameter D of the first openings 11a and 12a is the same as the diameter D2 of the minimum cross section of the high temperature side heat exchanger 13 or the low temperature side heat exchanger 15 connected to the second openings 11b and 12b ( 5), that is, when the opening cross-sectional area of the first openings 11a and 12a is sufficiently smaller than the minimum cross-sectional area of the high temperature side heat exchanger 13 or the low temperature side heat exchanger 15, the flow rate ratio F is equal to the flow rate ratio F0. The flow rate ratio F2 is reached. Accordingly, in the dynamic pressure of the working medium that passes through the first openings 11a and 12a smaller than the diameter D2, the working medium recovers a heat amount equal to or more than a predetermined amount in the high temperature side heat exchanger 13 or the low temperature side heat exchanger 15, or Can be supplied. At the same time, the working medium that has passed through the first openings 11a and 12a flows into the third openings 11c and 12c or the fourth openings 11d and 12d via the space 11e of the high temperature side manifold 11 or the space 12e of the low temperature side manifold 12. The flow rate to be suppressed can be suppressed.
次に、作動媒体の流動について、図５、図８及び図９を参照して説明する。
Next, the flow of the working medium will be described with reference to FIG. 5, FIG. 8, and FIG.
図５及び図８に示すように、高温室３で膨張した作動媒体は、慣性によって高温室３の体積を縮小する方向に高温側ピストン２ｂが摺動することで低温気筒に向かって流動される（図７灰色矢印参照）。作動媒体は、高温側気筒２が接続されている第四開口部１１ｄを介して高温側マニホールド１１の空間１１ｅに流入される。作動媒体は、高温側ピストン２ｂからの力によって再生熱交換器１４が接続されている第一開口部１１ａに向かって流動される。ここで、第二開口部１１ｂ及び第三開口部１１ｃには、連続した伝熱管９から構成される高温側熱交換器１３が接続されている。さらに、第二開口部１１ｂ及び第三開口部１１ｃには、作動媒体の動圧が等しく同時に加わる。つまり、第四開口部１１ｄから空間１１ｅに流入された作動媒体は、空間１１ｅを介して連通されている第二開口部１１ｂ及び第三開口部１１ｃに流入されない。従って、作動媒体は、第四開口部１１ｄから空間１１ｅを介して第一開口部１１ａに接続される再生熱交換器１４に流入される。
As shown in FIGS. 5 and 8, the working medium expanded in the high temperature chamber 3 flows toward the low temperature cylinder as the high temperature side piston 2b slides in a direction to reduce the volume of the high temperature chamber 3 due to inertia. (See gray arrow in FIG. 7). The working medium flows into the space 11e of the high temperature side manifold 11 through the fourth opening 11d to which the high temperature side cylinder 2 is connected. The working medium flows toward the first opening 11a to which the regenerative heat exchanger 14 is connected by the force from the high temperature side piston 2b. Here, the high temperature side heat exchanger 13 comprised from the continuous heat exchanger tube 9 is connected to the 2nd opening part 11b and the 3rd opening part 11c. Furthermore, the dynamic pressure of the working medium is equally applied simultaneously to the second opening 11b and the third opening 11c. That is, the working medium that has flowed into the space 11e from the fourth opening 11d does not flow into the second opening 11b and the third opening 11c that are communicated with each other via the space 11e. Accordingly, the working medium flows from the fourth opening 11d into the regenerative heat exchanger 14 connected to the first opening 11a via the space 11e.
再生熱交換器１４において熱を回収された作動媒体は、再生熱交換器１４が接続されている第一開口部１２ａを介して低温側マニホールド１２の空間１２ｅに流入される。作動媒体は、第一開口部１２ａを通過する際に発生する動圧によって低温側熱交換器１５の入口が接続されている第二開口部１２ｂに向かって流動される。ここで、作動流体に発生している動圧は、低温側熱交換器１５を通過する場合に発生する圧力損失よりも大きい（図６参照）。さらに、作動流体に発生している動圧が第二開口部１２ｂのみに加わる。つまり、作動媒体は、第一開口部１２ａから空間１２ｅを介して第二開口部１２ｂに接続される低温側熱交換器１５に流入される。従って、第一開口部１２ａから空間１２ｅに流入した作動媒体は、空間１２ｅを介して連通されている第三開口部１２ｃ及び第四開口部１２ｄにほとんど直接流入されない。
The working medium whose heat has been recovered in the regenerative heat exchanger 14 flows into the space 12e of the low temperature side manifold 12 through the first opening 12a to which the regenerative heat exchanger 14 is connected. The working medium flows toward the second opening 12b to which the inlet of the low temperature side heat exchanger 15 is connected by the dynamic pressure generated when passing through the first opening 12a. Here, the dynamic pressure generated in the working fluid is larger than the pressure loss generated when passing through the low temperature side heat exchanger 15 (see FIG. 6). Furthermore, the dynamic pressure generated in the working fluid is applied only to the second opening 12b. That is, the working medium flows from the first opening 12a into the low temperature side heat exchanger 15 connected to the second opening 12b through the space 12e. Accordingly, the working medium that has flowed into the space 12e from the first opening 12a hardly flows directly into the third opening 12c and the fourth opening 12d that are communicated with each other via the space 12e.
低温側熱交換器１５においてさらに熱を回収された作動媒体は、低温側熱交換器１５の出口が接続されている第三開口部１２ｃを介して空間１２ｅ内に再び流入される。ここで、第一開口部１２ａを通過する際に発生する圧力損失は、第四開口部１２ｄを通過する際に発生する圧力損失よりも大きい。つまり、作動媒体は、第三開口部１２ｃから空間１２ｅを介して第四開口部１２ｄに接続されている低温側気筒４の低温室５に流入される。従って、低温側熱交換器１５から空間１２ｅに流入した作動媒体は、空間１２ｅを介して連通されている第一開口部１２ａにほとんど流入されない。
The working medium from which heat has been further recovered in the low temperature side heat exchanger 15 flows again into the space 12e through the third opening 12c to which the outlet of the low temperature side heat exchanger 15 is connected. Here, the pressure loss generated when passing through the first opening 12a is larger than the pressure loss generated when passing through the fourth opening 12d. That is, the working medium flows into the low temperature chamber 5 of the low temperature side cylinder 4 connected to the fourth opening 12d through the space 12e from the third opening 12c. Therefore, the working medium that has flowed into the space 12e from the low-temperature side heat exchanger 15 hardly flows into the first opening 12a communicated with the space 12e.
図５及び図９に示すように、低温室５に流入した作動媒体は、低温室５の体積を縮小する方向に低温側ピストン４ｂが摺動することで高温気筒に向かって流動される（図８灰色矢印参照）。作動媒体は、低温側気筒４が接続されている第四開口部１２ｄを介して低温側マニホールド１２の空間１２ｅに流入される。作動媒体は、低温側ピストン４ｂからの力によって再生熱交換器１４が接続されている第一開口部１２ａに向かって流動される。ここで、作動媒体は、高温側マニホールド１１の場合と同様に、第二開口部１２ｂ及び第三開口部１１ｃにほとんど流入されない。従って、作動媒体は、第四開口部１２ｄから空間１２ｅを介して第一開口部１２ａに接続される再生熱交換器１４に流入される。
As shown in FIGS. 5 and 9, the working medium that has flowed into the low temperature chamber 5 flows toward the high temperature cylinder as the low temperature side piston 4b slides in the direction of reducing the volume of the low temperature chamber 5 (FIG. 5). See 8 gray arrows). The working medium flows into the space 12e of the low temperature side manifold 12 through the fourth opening 12d to which the low temperature side cylinder 4 is connected. The working medium flows toward the first opening 12a to which the regenerative heat exchanger 14 is connected by the force from the low temperature side piston 4b. Here, as in the case of the high temperature side manifold 11, the working medium hardly flows into the second opening 12b and the third opening 11c. Accordingly, the working medium flows from the fourth opening 12d through the space 12e into the regenerative heat exchanger 14 connected to the first opening 12a.
再生熱交換器１４において熱の供給を受けた作動媒体は、再生熱交換器１４が接続されている第一開口部１１ａを介して高温側マニホールド１１の空間１１ｅに流入される。作動媒体は、第一開口部１１ａを通過する際に発生する動圧によって高温側熱交換器１３の入口が接続されている第二開口部１１ｂに向かって流動される。ここで、作動媒体は、低温側マニホールド１２の場合と同様に、第三開口部１１ｃ及び第四開口部１１ｄにほとんど流入されない。従って、作動媒体は、第四開口部１１ｄから空間１１ｅを介して第一開口部１１ａに接続される再生熱交換器１４に流入される。
The working medium supplied with heat in the regenerative heat exchanger 14 flows into the space 11e of the high temperature side manifold 11 via the first opening 11a to which the regenerative heat exchanger 14 is connected. The working medium flows toward the second opening 11b to which the inlet of the high temperature side heat exchanger 13 is connected by the dynamic pressure generated when passing through the first opening 11a. Here, as in the case of the low temperature side manifold 12, the working medium hardly flows into the third opening portion 11c and the fourth opening portion 11d. Accordingly, the working medium flows from the fourth opening 11d into the regenerative heat exchanger 14 connected to the first opening 11a via the space 11e.
高温側熱交換器１３においてさらに熱の供給を受けた作動媒体は、高温側熱交換器１３の出口が接続されている第三開口部１１ｃを介して高温側マニホールド１１の空間１１ｅ内に流入される。ここで、作動媒体は、低温側マニホールド１２の場合と同様に、第三開口部１１ｃから空間１１ｅを介して第四開口部１１ｄに接続されている高温側気筒２の高温室３に流入される。従って、高温側熱交換器１３から空間１１ｅに流入した作動媒体は、空間１１ｅを介して連通されている第一開口部１１ａにほとんど流入されない。
The working medium further supplied with heat in the high temperature side heat exchanger 13 flows into the space 11e of the high temperature side manifold 11 through the third opening 11c to which the outlet of the high temperature side heat exchanger 13 is connected. The Here, as in the case of the low temperature side manifold 12, the working medium flows into the high temperature chamber 3 of the high temperature side cylinder 2 connected to the fourth opening 11d through the space 11e from the third opening 11c. . Therefore, the working medium that has flowed into the space 11e from the high temperature side heat exchanger 13 hardly flows into the first opening portion 11a communicated with the space 11e.
上述の通り、作動媒体が高温側気筒２から再生熱交換器１４に流動される場合、作動媒体は、高温側マニホールド１１の作用により、高温側熱交換器１３に流入されることなく再生熱交換器１４に流入される。すなわち、作動媒体が高温側気筒２から低温側気筒４に流動される場合、作動媒体は、高温側熱交換器１３において不必要な熱の供給がされない。このため、再生熱交換器１４を高性能化する必要がなく、高温側熱交換器１３と直列に接続された伝熱管９によって再生熱交換器１４を構成することができる。
As described above, when the working medium flows from the high temperature side cylinder 2 to the regenerative heat exchanger 14, the working medium regenerates heat without flowing into the high temperature side heat exchanger 13 due to the action of the high temperature side manifold 11. Into the vessel 14. That is, when the working medium flows from the high temperature side cylinder 2 to the low temperature side cylinder 4, the working medium is not supplied with unnecessary heat in the high temperature side heat exchanger 13. For this reason, it is not necessary to improve the performance of the regenerative heat exchanger 14, and the regenerative heat exchanger 14 can be configured by the heat transfer tube 9 connected in series with the high temperature side heat exchanger 13.
一方、作動媒体が再生熱交換器１４から高温側気筒２に流動される場合、作動媒体は、高温側マニホールド１１の作用により、高温側熱交換器１３に流入された後に高温側気筒２の高温室３に流入される。また、略Ｕ字状に形成される高温側熱交換器１３において、作動媒体は、高温側熱交換器１３の入口から出口に向かってしか流動しない（図４、図９における灰色矢印参照）。これにより、高温側熱交換器１３の出口側から入口側に向かって外部熱源による加熱を行うことで擬似対向流型の熱交換器を構成することができる（図４、図９における白色矢印参照）。
On the other hand, when the working medium flows from the regenerative heat exchanger 14 to the high temperature side cylinder 2, the working medium flows into the high temperature side heat exchanger 13 by the action of the high temperature side manifold 11 and then the high temperature of the high temperature side cylinder 2. It flows into the chamber 3. Moreover, in the high temperature side heat exchanger 13 formed in a substantially U shape, the working medium flows only from the inlet to the outlet of the high temperature side heat exchanger 13 (see gray arrows in FIGS. 4 and 9). Thereby, a pseudo counter flow type heat exchanger can be configured by performing heating by an external heat source from the outlet side of the high temperature side heat exchanger 13 toward the inlet side (see white arrows in FIGS. 4 and 9). ).
同様に、作動媒体が低温側気筒４から再生熱交換器１４に流動される場合、作動媒体は、低温側マニホールド１２の作用により、低温側熱交換器１５に流入されることなく再生熱交換器１４に流入される。すなわち、作動媒体が低温側気筒４から高温側気筒２に流動される場合、作動媒体は、再生熱交換器１４で熱の回収が行われ、低温側熱交換器１５において不必要な熱の回収（放出）がされない。このため、再生熱交換器１４を高性能化する必要がなく、低温側熱交換器１５と直列に接続された伝熱管９によって再生熱交換器１４を構成することができる。
Similarly, when the working medium flows from the low temperature side cylinder 4 to the regenerative heat exchanger 14, the working medium does not flow into the low temperature side heat exchanger 15 due to the action of the low temperature side manifold 12, and the regenerative heat exchanger. 14 is introduced. That is, when the working medium flows from the low temperature side cylinder 4 to the high temperature side cylinder 2, the working medium recovers heat in the regenerative heat exchanger 14, and collects unnecessary heat in the low temperature side heat exchanger 15. (Release) is not done. For this reason, it is not necessary to improve the performance of the regenerative heat exchanger 14, and the regenerative heat exchanger 14 can be configured by the heat transfer tube 9 connected in series with the low temperature side heat exchanger 15.
一方、作動媒体が再生熱交換器１４から低温側気筒４に流動される場合、作動媒体は、低温側マニホールド１２の作用により、低温側熱交換器１５に流入された後に低温側気筒４の低温室５に流入され、熱の放出がなされる。また、略Ｕ字状に形成される低温側熱交換器１５において、擬似対向流型の熱交換器を構成することができる（図４、図８における灰色矢印、白矢印、参照）。なお、本実施形態において、スターリングエンジン１は、当該作用を奏する高温側マニホールド１１と低温側マニホールド１２とを具備しているがこれに限定されるものではなく、高温側マニホールド１１又は低温側マニホールド１２のどちらか一方のみ具備する構成でもよい。
On the other hand, when the working medium flows from the regenerative heat exchanger 14 to the low temperature side cylinder 4, the working medium flows into the low temperature side heat exchanger 15 by the action of the low temperature side manifold 12 and then the low temperature of the low temperature side cylinder 4. It flows into the chamber 5 and releases heat. Moreover, in the low temperature side heat exchanger 15 formed in a substantially U shape, a pseudo counter flow type heat exchanger can be configured (see gray arrows and white arrows in FIGS. 4 and 8). In the present embodiment, the Stirling engine 1 includes the high-temperature side manifold 11 and the low-temperature side manifold 12 that perform the above-described functions, but the present invention is not limited thereto, and the high-temperature side manifold 11 or the low-temperature side manifold 12 is not limited thereto. Only one of these may be provided.
以上の如く、本発明の第一実施形態に係るスターリングエンジン１の熱交換器である高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５であって、単一の伝熱管９又は複数の伝熱管９が直列に接続されて形成され、伝熱管９は一組の高温側気筒２と低温側気筒４とを連通するように設けられ、高温側気筒２の近傍に高温熱源と熱交換を行う高温側熱交換部である高温側熱交換器１３が構成され、低温側気筒４の近傍に低温熱源と熱交換を行う低温側熱交換部である低温側熱交換器１５が構成され、高温側熱交換器１３と低温側熱交換器１５との間に外部と熱交換を行わない部分である再生熱交換器１４を有するものである。
As described above, the high-temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low-temperature side heat exchanger 15, which are heat exchangers of the Stirling engine 1 according to the first embodiment of the present invention, include a single heat transfer tube. 9 or a plurality of heat transfer tubes 9 are connected in series, and the heat transfer tubes 9 are provided so as to communicate a set of the high temperature side cylinder 2 and the low temperature side cylinder 4, and a high temperature heat source is provided in the vicinity of the high temperature side cylinder 2. A high temperature side heat exchanger 13 that is a high temperature side heat exchange unit that performs heat exchange with the low temperature side cylinder 4 is configured in the vicinity of the low temperature side cylinder 4, and a low temperature side heat exchanger 15 that is a low temperature side heat exchange unit that performs heat exchange with a low temperature heat source. The regenerative heat exchanger 14 that is configured and does not exchange heat with the outside is provided between the high temperature side heat exchanger 13 and the low temperature side heat exchanger 15.
このように構成することにより、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５の主な構成部材が伝熱管９のみから構成される。これにより、スターリングエンジンの高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５が単純な構造で構成される。
By constituting in this way, the main constituent members of the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14 and the low temperature side heat exchanger 15 are constituted only by the heat transfer tubes 9. Thereby, the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side heat exchanger 15 of the Stirling engine have a simple structure.
また、高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５からなる熱交換器群１０は、複数積層されて熱交換面Ｓが構成され、熱交換面Ｓが前記高温熱源及び前記低温熱源の流れに交差するように配置されるものである。
このように構成することにより、熱交換効率を低下させることがない。これにより、スターリングエンジン１の熱交換器群１０が単純な構造で構成される。
The heat exchanger group 10 including the high temperature side heat exchanger 13, the regenerative heat exchanger 14, and the low temperature side heat exchanger 15 is stacked to form a heat exchange surface S, and the heat exchange surface S is the high temperature heat source. And arranged so as to cross the flow of the low-temperature heat source.
By comprising in this way, heat exchange efficiency is not reduced. Thereby, the heat exchanger group 10 of the Stirling engine 1 is comprised with a simple structure.
また、積層された高温側熱交換器１３、再生熱交換器１４及び低温側熱交換器１５から構成される熱交換器群１０は、熱交換面Ｓが対向するように複数並んで配置されるものである。
このように構成することにより、複数の熱交換器群１０で重畳的に熱交換が行われ、熱交換効率を低下させることがない。これにより、スターリングエンジン１の熱交換面Ｓが単純な構造で構成される。
A plurality of heat exchanger groups 10 composed of the stacked high temperature side heat exchanger 13, regenerative heat exchanger 14 and low temperature side heat exchanger 15 are arranged side by side so that the heat exchange surfaces S face each other. Is.
With this configuration, heat exchange is performed in a superimposed manner in the plurality of heat exchanger groups 10, and the heat exchange efficiency is not reduced. Thereby, the heat exchange surface S of the Stirling engine 1 is comprised with a simple structure.
