JP3101471B2 - 外燃機関の熱交換器 - Google Patents

外燃機関の熱交換器

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JP3101471B2 JP05183369A JP18336993A JP3101471B2 JP 3101471 B2 JP3101471 B2 JP 3101471B2 JP 05183369 A JP05183369 A JP 05183369A JP 18336993 A JP18336993 A JP 18336993A JP 3101471 B2 JP3101471 B2 JP 3101471B2
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寿和 石原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,冷暖房,給湯,動力等
に用いられる外燃機関の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】この種従来の外燃機関の熱交換器として
は,例えば特願平4−73863号の出願に示されるよ
うに,内周面に凹凸が形成された外径の異なる複数枚の
環状板が積層されてスリ−ブが形成され,これら凹凸が
全体としてスリ−ブ内周面に複数の溝を形成し,これら
の溝とシリンダの外周面とで囲まれた空間を作動ガスの
流路とし,外周壁に流入側連通口,流出側連通口及び両
側連通口を有する複数の環状溝を形成し,これら環状溝
と熱交換媒体入口及び熱交換媒体出口とを設けた外装ケ
−スの内周壁とで囲まれた空間をも熱交換媒体の流路と
したものがある。
【0003】この従来技術について,図6及び図7を参
照してもう少し詳細に述べる。同図において,20は積
層体からなるスリ−ブで,シリンダ22と外装ケ−ス2
3との間に介装され両者の間隙空間に熱交換媒体と作動
ガスとを流通させるものである。このスリ−ブ20は,
その内面に凹凸(溝)20aの形成されたそれぞれ外径
の異なる複数の環状板20bが数枚ずつ積層されたもの
である。この積層体によって,熱交換媒体の流通路とし
ての環状溝20cが形成されると共に,凹凸(溝)20
aが縦方向に直線状の作動ガス流通路を形成する。ま
た,その積層体としてのスリ−ブ20の外周には熱交換
媒体の流入側連通口20d,流出側連通口20e及び両
側連通口20f(図7参照)とが形成され熱交換媒体の
分流が行われる。このスリ−ブ20の詳細構造は図7の
斜視図に示す通りで,同図には環状板の外径の違いが明
瞭に示されている。また,流出側連通口20e及び流入
側連通口20dは,それぞれ外装ケ−ス23の熱交換媒
体入口23aと熱交換媒体出口23bと連通している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上述の従来
のものでは,熱交換器が,シリンダ,環状板積層体(ス
リ−ブ)及び外装ケ−スの3つの部分で構成されてお
り,作動ガスの密封性,耐圧強度及び寸法公差を管理し
ながらの組み立て,接合のための製作が困難であるとい
う問題点があった。また,シリンダと環状板積層体とが
別体のため,構成部品点数を削減するのが困難であると
いう問題点もあった。本発明は従来のものの上記課題
(問題点)を解決するようにした外燃機関の熱交換器を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は,上記課題を解
決するために,外燃機関において,穴加工が施された,
外径の異なる複数枚の環状板を数枚ずつ交互に積層しロ
−付け等により接合し,前記加工穴が全体として管状の
作動ガス流路を形成するように構成され,また,前記の
環状板の外径の違いにより外周面に複数の環状溝を形成
し,これら環状溝のうち流入側に位置する環状溝同士及
び流出側に位置する環状溝同士をそれぞれ連通させる流
入側連通口及び流出側連通口を形成し,また流入側に位
置する前記環状溝と流出側に位置する環状溝同士とを連
通させる両側連通口とを形成して,これら環状溝の外周
と外装ケ−スの内周壁とで囲まれた空間を前記作動ガス
と熱交換する熱交換媒体の流路とし,前記外装ケ−スに
前記媒体通路の流入側と連通する熱交換媒体の入口を設
けると共に,前記外装ケ−スに前記媒体通路の流出側と
連通する熱交換媒体の出口を設け,かつ前記環状板積層
体の内周面を仕上げてシリンダ壁面とするように構成し
た。この場合,前記環状板の数枚おきに,作動ガス流路
を形成する穴の大きさを変化させるか,または,この穴
に凹凸を設けるなどして形状を変化させることにより,
作動ガス流路にフィンを形成させることが望ましい。ま
た,前記環状板を数枚おきにずらして積層することによ
り作動ガス流路を軸方向にスパイラル状又は波状に形成
することが望ましい。
【0006】
【作用】積層される外径の異なる複数枚の環状板のそれ
ぞれに複数の穴を設けたので,熱交換媒体の分流が良好
となり,さらに,積層体の内周面を研磨仕上げしてシリ
ンダ壁そのものとしたので,別体のシリンダが必要なく
なり,構成部品の点数は削減できるようになった。
【0007】
【実施例】以下本発明の一実施例につき図面を参照して
詳細に述べる。図1は,本発明を適用した外燃機関の概
略図である。図1において,1及び2は夫々高温側ディ
スプレ−サピストン及び低温側ディスプレ−サピストン
で,互いにほぼ直角位置に配置されたピストンロッド3
及び4に連結されて,それぞれ往復運動するものであ
り,作動ガスが封入された高温側シリンダ5及び低温側
シリンダ6に内蔵されている。この高温側ディスプレ−
サピストンによって区画されるシリンダ5の高温室(圧
縮室)5aには加熱器7が接続されている。
【0008】加熱器7の先端と該高温側シリンダ5の中
温室(膨張室)5bとの間には高温側再生器9と中温側
熱交換器10が連接介在され,また低温側シリンダ6の
低温室(圧縮室)6aと中温室(膨張室)6bとの間に
は低温側熱交換器11と低温側再生器12とが連接介在
されている。13は高温側シリンダ5の中温室5bと低
温側シリンダ6の低温室6aとを連通する連結ダクトで
ある。ピストンロッド3及び4にはそれぞれクロスガイ
ド14及び15が固定され,このクロスガイド14及び
15にはクランク機構16が接続され,このクランク機
構16が始動時は機械室等に設けられた電動機の動力に
より,始動後は外燃機関自らの動力により回転すること
により,ピストン1及び2が往復運動される。なお,高
温側ディスプレ−サピストンの上方には加熱手段17が
設けられている。
【0009】次に,この外燃機関の動作を説明すると,
先ずクランク機構16の回転により90°ずれた高温側
ディスプレ−サピストン1と低温側ディスプレ−サピス
トン2とが往復運動すれば,この高温側シリンダ5の高
温室5aの作動ガスが押し出され,高温側再生器9へ導
かれる。これと同様に,低温側シリンダ6の低温室6a
の作動ガスが押し出され,低温側熱交換機11の内部を
流通して熱交換が行われる。
【0010】図2は,本発明の要部である中温側熱交換
器,または低温側熱交換器の一実施例を示す斜視図であ
る。図2及びスリ−ブの詳細構成を示す図3において,
30は積層体からなるスリ−ブであり,かつシリンダで
ある。また,40は,ほぼ円筒状に形成された,例えば
アルミニウム材からなる外装ケ−スを示す。積層体から
なるスリ−ブ30は,外装ケ−ス40の内部に挿入され
て,スリ−ブ30の外周と外装ケ−ス40の内面との間
に環状溝30cが形成され,その環状溝30cには熱交
換媒体が流通する。この積層体であるスリ−ブ30を構
成する各々の環状板30aの1枚1枚は,その上面に複
数の穴30bがプレス加工,またはフオトエッチング加
工によって形成されている。また,スリ−ブ30は,そ
れぞれ外径の異なる複数の環状板30aが交互に積層さ
れたものである。この積層体によって,熱交換媒体の流
通路(円周方向の矢印参照)としての環状溝30cが形
成されると共に,穴30bが縦方向に一直線に積層され
た場合には,直線状の作動ガス流通路が形成される。ま
た,この穴30bが縦方向に一直線ではなく,縦方向に
少しずつずらして積層されると,積層体の穴によって形
成される作動ガス流通路はスパイラル状,または波状に
構成することが可能である。
【0011】また,この穴30bの大きさを変化させた
り,穴に凹凸を加工することにより作動ガス流通路にフ
ィンを形成することが可能となる。また,そのスリ−ブ
30の外周には熱交換媒体の流入側連通口30d,流出
側連通口30e及び両側連通口30f(図3,図4参
照)とが形成され熱交換媒体の流通が行われる。このス
リ−ブ30の詳細構造は図3の斜視図に示される通りで
ある。流入側連通口30d及び流出側連通口30eは,
それぞれ外装ケ−ス40の熱交換媒体入口40aと熱交
換媒体出口40bと連通している。外装ケ−ス40は,
筒体40cを備え,その上下両端にはそれぞれフランジ
40d及び40eが形成されており,そのフランジには
それぞれ取り付け用のボルト穴40fが設けられてい
る。熱交換媒体入口40aと熱交換媒体出口40bは,
それぞれフランジ40e及び40dに設けられている。
なお,スリ−ブ30と外装ケ−ス40との組み立ては,
例えばロ−付け又はOリング等を用いて行われる。
【0012】図4は,図2に示すスリ−ブ30及び外装
ケ−ス40の縦断正面図であり,穴30bの形状,両側
連通口30f,外周環状溝30c等の形状及び熱交換媒
体の入口Aと出口Bが明瞭に示されている。また,図5
は,図4のV−V線に沿った断面図で,スリ−ブ30と
外装ケ−ス40との間に形成される環状溝30c,両側
連通口30f等が明瞭に示されている。スリ−ブ30の
内周面は切削加工されてシリンダ内壁30gが形成され
る。本発明の実施例は,上記のように積層される外径の
異なる複数枚の環状板のそれぞれに複数の穴を設けたの
で,熱交換媒体の分流が良好となり,積層体の内周面を
研磨仕上げしてシリンダ壁そのものとしたので,別体の
シリンダが必要なくなり構成部品の点数が削減できるよ
うになった。
【0013】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるから,
次のような優れた効果を有する。 従来のもののように熱交換媒体の分流が良好となるこ
とによる熱伝達の促進,熱交換媒体出入口付近にヘッダ
等を設ける必要がないため,軸心方向の寸法の短縮,熱
交換媒体循環方法の変更調整を容易にできるようになっ
た。 このように,外径の異なる積層体のため伝熱面が粗く
なることによる熱伝達の促進,作動ガス流通路を容易に
スパイラル状や波状等にできるため,同容積で伝熱面積
が増加するため伝熱促進が可能となった。 また,穴形状の調整で容易にフィンを形成することが
できるので,さらに伝熱促進が可能である。 この結果,構成部品の個数も大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した外燃機関の概略構成図であ
る。
【図2】本発明の要部である外燃機関を構成する中温側
熱交換器又は低温側熱交換器の一実施例を示す斜視図で
ある。
【図3】図2におけるスリ−ブの詳細構成を示す斜視図
である。
【図4】図2に示す熱交換器のスリ−ブ及び外装ケ−ス
の縦断面図である。
【図5】図4の線V−Vに沿った断面図である。
【図6】従来例におけるシリンダ,スリ−ブ及び外装ケ
−スを示す斜視図である。
【図7】図6のスリ−ブの詳細構成を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
30:スリ−ブ 30a:環状板 30b:穴 30c:環状溝 30d:流入側連通口 30e:流出側連通口 30f:両側連通口 30g:シリンダ内壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒澤 美曉 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石野 光彦 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−187351(JP,A) 実開 平4−129068(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 9/00 F02G 1/055

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作動ガスが封入されたシリンダと,この
    シリンダ内を膨張室と圧縮室とに区画するピストンと,
    前記の膨張室と圧縮室との間に設置された再生器及び熱
    交換器を備えた外燃機関において,穴加工が施された,
    外径の異なる複数枚の環状板を数枚ずつ交互に積層しロ
    −付け等により接合し,前記加工穴が全体として管状の
    作動ガス流路を形成するように構成され,また,前記の
    環状板の外径の違いにより外周面に複数の環状溝を形成
    し,これら環状溝のうち流入側に位置する環状溝同士及
    び流出側に位置する環状溝同士をそれぞれ連通させる流
    入側連通口及び流出側連通口を形成し,また流入側に位
    置する前記環状溝と流出側に位置する環状溝同士とを連
    通させる両側連通口とを形成して,これら環状溝の外周
    と外装ケ−スの内周壁とで囲まれた空間を前記作動ガス
    と熱交換する熱交換媒体の流路とし,前記外装ケ−スに
    前記媒体通路の流入側と連通する熱交換媒体の入口を設
    けると共に,前記外装ケ−スに前記媒体通路の流出側と
    連通する熱交換媒体の出口を設け,かつ前記環状板積層
    体の内周面を仕上げてシリンダ壁面としたことを特徴と
    する外燃機関の熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記環状板の数枚おきに,作動ガス流路
    を形成する穴の大きさを変化させるか,または,この穴
    に凹凸を設けるなどして形状を変化させることにより,
    作動ガス流路にフィンを形成させるようにした請求項1
    記載の外燃機関の熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記環状板を数枚おきにずらして積層す
    ることにより作動ガス流路を軸方向にスパイラル状又は
    波状に形成した請求項1記載の外燃機関の熱交換器。
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