JPH0213149B2 - - Google Patents
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- JPH0213149B2 JPH0213149B2 JP57060321A JP6032182A JPH0213149B2 JP H0213149 B2 JPH0213149 B2 JP H0213149B2 JP 57060321 A JP57060321 A JP 57060321A JP 6032182 A JP6032182 A JP 6032182A JP H0213149 B2 JPH0213149 B2 JP H0213149B2
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- JP
- Japan
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- heater
- high temperature
- temperature chamber
- stirling engine
- head
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2255/00—Heater tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2258/00—Materials used
- F02G2258/10—Materials used ceramic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はスターリング機関に係り、更に詳しく
はスターリング機関の加熱器に関するものであ
る。
はスターリング機関の加熱器に関するものであ
る。
スターリング機関は、周知の如くエンジン内部
に水素、ヘリウム、空気などのガスを作動流体と
して密封し、これを外部から壁を通して加熱し、
熱エネルギーを作動流体の圧力エネルギーに変換
して仕事を得る閉サイクルの原動機であり、最近
騒音、排気、各種熱料の使用、太陽熱の利用等の
問題より脚光を浴びるようになり、各国で研究開
発が進められている。
に水素、ヘリウム、空気などのガスを作動流体と
して密封し、これを外部から壁を通して加熱し、
熱エネルギーを作動流体の圧力エネルギーに変換
して仕事を得る閉サイクルの原動機であり、最近
騒音、排気、各種熱料の使用、太陽熱の利用等の
問題より脚光を浴びるようになり、各国で研究開
発が進められている。
スターリング機関は大別すると、デイスプレー
サ型とダブルアクテイング型の２つの方式にわけ
られるが、いずれの方式においても、加熱器にて
加熱された作動流体がシリンダヘツド（高温室ヘ
ツド）とデイスプレーサ（ピストン）又はダブル
アクテイングピストンとの間の高温室に導かれ、
ピストンを押し下げる仕事をなし、加熱室を通
り、再生器で熱を奪われて、冷却器で冷却された
後、デイスプレーサとパワーピストンの間又はダ
ブルアクテイングピストンの下側の低温室に導か
れ、再び低温室より冷却器を通り再生器で熱を回
収し、加熱器で加熱されて高温室に送られる。
サ型とダブルアクテイング型の２つの方式にわけ
られるが、いずれの方式においても、加熱器にて
加熱された作動流体がシリンダヘツド（高温室ヘ
ツド）とデイスプレーサ（ピストン）又はダブル
アクテイングピストンとの間の高温室に導かれ、
ピストンを押し下げる仕事をなし、加熱室を通
り、再生器で熱を奪われて、冷却器で冷却された
後、デイスプレーサとパワーピストンの間又はダ
ブルアクテイングピストンの下側の低温室に導か
れ、再び低温室より冷却器を通り再生器で熱を回
収し、加熱器で加熱されて高温室に送られる。
スターリング機関においては、作動流体が外部
から壁を通して加熱されるものであるので、この
壁を通しての熱伝達量、即ち、加熱器の熱伝達量
がスターリング機関の運命を左右するといつても
過言でない。従来より加熱器として多くの細管よ
りなる管状加熱器の使用が提案されている。管状
加熱器は伝達面積を多くとることができるが、作
動流体の圧力損失が大きく、また、振動等によ
り、特にその基部が切損し易い。更に、セラミツ
クス等の耐熱材料の使用は困難であり、金属管と
せざるを得ないので、加熱温度が制限される。
から壁を通して加熱されるものであるので、この
壁を通しての熱伝達量、即ち、加熱器の熱伝達量
がスターリング機関の運命を左右するといつても
過言でない。従来より加熱器として多くの細管よ
りなる管状加熱器の使用が提案されている。管状
加熱器は伝達面積を多くとることができるが、作
動流体の圧力損失が大きく、また、振動等によ
り、特にその基部が切損し易い。更に、セラミツ
クス等の耐熱材料の使用は困難であり、金属管と
せざるを得ないので、加熱温度が制限される。
高温室ヘツドを加熱器又は加熱器の一部とする
方式についても、各種形態のものが提案されてい
る。この方式では一般に伝熱面積を大きくとり難
い欠点がある。本発明者等は、先に、加熱器の高
温室ヘツドを彎曲して突出させた凸型加熱器及び
彎曲して凹陥させた凹型加熱器を発明し特許出願
している。該加熱器は多くの優れた特徴を有し、
伝熱面積も従来のものに較べて大きくなつている
が、伝熱面積も限定されるので、尚充分な伝熱量
を得ることができない。
方式についても、各種形態のものが提案されてい
る。この方式では一般に伝熱面積を大きくとり難
い欠点がある。本発明者等は、先に、加熱器の高
温室ヘツドを彎曲して突出させた凸型加熱器及び
彎曲して凹陥させた凹型加熱器を発明し特許出願
している。該加熱器は多くの優れた特徴を有し、
伝熱面積も従来のものに較べて大きくなつている
が、伝熱面積も限定されるので、尚充分な伝熱量
を得ることができない。
本発明の目的は、熱伝達量が大で、通過作動流
体の圧力損失が小さく、充分な強度を確保するこ
とができる、高温室ヘツドを加熱器とする方式の
加良された加熱器を備えるスターリング機関を提
供するにある。
体の圧力損失が小さく、充分な強度を確保するこ
とができる、高温室ヘツドを加熱器とする方式の
加良された加熱器を備えるスターリング機関を提
供するにある。
本発明によるスターリング機関は、高温室ヘツ
ドから突出し、中心に貫通孔を有する柱状体と高
温室ヘツドを僅かな間〓を保つて包容するセラミ
ツクス製の加熱器を備え、作動流体が高温室より
前記柱状体の中心部の貫通孔を経て柱状体先端よ
り前記加熱器との間〓の通路を通り、前記柱状体
基部より再生器に送出されるようにしてあり、前
記加熱器の周囲が輻射壁を設けた燃焼室であるこ
とを特徴とするスターリング機関である。
ドから突出し、中心に貫通孔を有する柱状体と高
温室ヘツドを僅かな間〓を保つて包容するセラミ
ツクス製の加熱器を備え、作動流体が高温室より
前記柱状体の中心部の貫通孔を経て柱状体先端よ
り前記加熱器との間〓の通路を通り、前記柱状体
基部より再生器に送出されるようにしてあり、前
記加熱器の周囲が輻射壁を設けた燃焼室であるこ
とを特徴とするスターリング機関である。
本発明によるスターリング機関の好ましい態様
として次の(a)〜(e)の態様があげられる。
として次の(a)〜(e)の態様があげられる。
(a) 前記複数個の柱状体を包容する加熱器の複数
個の突起の周囲及び中央部に輻射壁を設けてあ
る。
個の突起の周囲及び中央部に輻射壁を設けてあ
る。
(b) 前記再生室がシリンダ室を取囲んで設けら
れ、前記高温室ヘツドと加熱室との間隙まで延
伸し、前記作動流体通路に直接連通している。
れ、前記高温室ヘツドと加熱室との間隙まで延
伸し、前記作動流体通路に直接連通している。
(c) 前記柱状体が３〜８個である。
(d) 前記高温室ヘツドが彎曲して突出又は凹陥し
ている。
ている。
(e) 前記高温室ヘツドがセラミツクスで形成され
ている。
ている。
以下、本発明によるスターリング機関を実施例
の図面に基づいて詳述する。第１図は、本発明の
スターリング機関の実施例の部分（シリンダ上部
及び燃焼室）縦断面図である。
の図面に基づいて詳述する。第１図は、本発明の
スターリング機関の実施例の部分（シリンダ上部
及び燃焼室）縦断面図である。
第１図において、１はデイスプレーサで、この
シリンダ室上部はシリンダライナ２と高温室ヘツ
ド３により形成されている。この高温室ヘツド３
は彎曲して突出している。デイスプレーサ１と高
温室ヘツド３との間が高温室である。高温室３よ
り燃焼室１１に向けて、シリンダ軸心を中心とし
てこれを取囲む４個（第２図参照）の円柱状体５
が突出している。円柱状体５の中心部には貫通孔
６が穿設され、貫通孔６の両端は高温室４及び円
柱状体５先端中央に開口している。円柱状体５
は、シリンダ軸心を中心とする同一円弧上に等間
隔に設けられ、３〜８個が好ましい。
シリンダ室上部はシリンダライナ２と高温室ヘツ
ド３により形成されている。この高温室ヘツド３
は彎曲して突出している。デイスプレーサ１と高
温室ヘツド３との間が高温室である。高温室３よ
り燃焼室１１に向けて、シリンダ軸心を中心とし
てこれを取囲む４個（第２図参照）の円柱状体５
が突出している。円柱状体５の中心部には貫通孔
６が穿設され、貫通孔６の両端は高温室４及び円
柱状体５先端中央に開口している。円柱状体５
は、シリンダ軸心を中心とする同一円弧上に等間
隔に設けられ、３〜８個が好ましい。
円柱状体５及び高温室ヘツド３を僅から間隙８
を保つて加熱器７が設けられている。従つて加熱
器７は円柱状体５の位置及び個数に対応する４個
の突起を有している。加熱器７は機関架構９にボ
ルト締されている。加熱器７を平面図及び側面図
で第３図及び第４図に示す。加熱器７及び高温室
ヘツド３（円柱状体５を含む）は、セラミツクス
を用い、熱応力や振動等の外力に基づく応力に充
分耐える強度で設計製作することができる。
を保つて加熱器７が設けられている。従つて加熱
器７は円柱状体５の位置及び個数に対応する４個
の突起を有している。加熱器７は機関架構９にボ
ルト締されている。加熱器７を平面図及び側面図
で第３図及び第４図に示す。加熱器７及び高温室
ヘツド３（円柱状体５を含む）は、セラミツクス
を用い、熱応力や振動等の外力に基づく応力に充
分耐える強度で設計製作することができる。
このスターリング機関においては、再生器１０
がシリンダ室を取囲んで設けられ、高温室ヘツド
３と加熱器７との間隙８まで延伸している。１１
は燃焼室で、図示せざる燃料燃焼装置により高温
燃焼ガスが発生せしめられ、燃焼ガスは白抜き矢
印方向に進む。加熱器７の突起の周囲及び中央部
には輻射壁１２が設けてある。加熱器７の突起の
周囲の輻射壁１２は燃焼室１１の内壁を形成し、
この外側は外皮１３との間に断熱材１４が充填さ
れ、外皮１３は架構９にボルト締めで固定されて
いる。輻射壁１２には例えばスポンジ状のセラミ
ツクス、特に高温ガスの場合はジルコニア系セラ
ミツクスが適当である。
がシリンダ室を取囲んで設けられ、高温室ヘツド
３と加熱器７との間隙８まで延伸している。１１
は燃焼室で、図示せざる燃料燃焼装置により高温
燃焼ガスが発生せしめられ、燃焼ガスは白抜き矢
印方向に進む。加熱器７の突起の周囲及び中央部
には輻射壁１２が設けてある。加熱器７の突起の
周囲の輻射壁１２は燃焼室１１の内壁を形成し、
この外側は外皮１３との間に断熱材１４が充填さ
れ、外皮１３は架構９にボルト締めで固定されて
いる。輻射壁１２には例えばスポンジ状のセラミ
ツクス、特に高温ガスの場合はジルコニア系セラ
ミツクスが適当である。
高温室４内の作動流体は、第１図で単線矢印で
示すように、貫通孔６を通り柱状体５の先端部に
到り、ここより間隙８を通り柱状体５の基部に到
る。第１図の実施例においては直接再生器１０に
導入される。ダブルアクテイング方式の機間にお
いては、隣接する機関の再生器に導かれ、再生器
が本体と別体に設けられている場合は、別体の再
生器に導かれることは勿論である。このスターリ
ング機関では、加熱器の受熱部が小径であるため
内圧を非常に高圧にしても比較的薄肉でよいため
熱応力が小さく、大径の基部は断熱することによ
り熱応力をなくしているので厚肉とすることがで
きるので高圧に耐える設計が可能である。
示すように、貫通孔６を通り柱状体５の先端部に
到り、ここより間隙８を通り柱状体５の基部に到
る。第１図の実施例においては直接再生器１０に
導入される。ダブルアクテイング方式の機間にお
いては、隣接する機関の再生器に導かれ、再生器
が本体と別体に設けられている場合は、別体の再
生器に導かれることは勿論である。このスターリ
ング機関では、加熱器の受熱部が小径であるため
内圧を非常に高圧にしても比較的薄肉でよいため
熱応力が小さく、大径の基部は断熱することによ
り熱応力をなくしているので厚肉とすることがで
きるので高圧に耐える設計が可能である。
このスターリング機関では輻射壁１２が設けら
れているので、加熱器７は、燃焼ガスよりのガス
輻射と対流伝熱により熱伝達されると共に、燃焼
ガスより熱吸収をした輻射壁１２よりの固体輻射
により加熱される。第２図において輻射線を矢印
で示してある。輻射壁１２と加熱器７の突起部と
の間隔を小さくして燃焼ガスの流速を増大させる
ことにより、また、輻射壁又は加熱器突起部の表
面に多数の突起物を設けて、乱流促進と伝熱面積
の増大を図つて、燃焼ガスよりの輻射壁及び加熱
器突起部への対流伝熱を促進させて、総合的に燃
焼ガスから加熱器への熱伝達を向上させることが
できる。更に、柱状体５が輻射体の作用をなし、
作動ガスが加熱器と柱状体に挾まれた狭い間隙８
を通過するので、加熱器から作動ガスへの熱伝達
量も大である。
れているので、加熱器７は、燃焼ガスよりのガス
輻射と対流伝熱により熱伝達されると共に、燃焼
ガスより熱吸収をした輻射壁１２よりの固体輻射
により加熱される。第２図において輻射線を矢印
で示してある。輻射壁１２と加熱器７の突起部と
の間隔を小さくして燃焼ガスの流速を増大させる
ことにより、また、輻射壁又は加熱器突起部の表
面に多数の突起物を設けて、乱流促進と伝熱面積
の増大を図つて、燃焼ガスよりの輻射壁及び加熱
器突起部への対流伝熱を促進させて、総合的に燃
焼ガスから加熱器への熱伝達を向上させることが
できる。更に、柱状体５が輻射体の作用をなし、
作動ガスが加熱器と柱状体に挾まれた狭い間隙８
を通過するので、加熱器から作動ガスへの熱伝達
量も大である。
本発明によるスターリング機関の加熱器及び加
熱機構は以上の如く構成されている。従つて、伝
熱面積が少ないセラミツクス製の加熱器を用いて
も、固体輻射伝熱を利用することで充分な伝熱量
をとることが出来る。充分な強度の加熱器を設置
出来る。通過作動流体の圧力損失が少い等の多く
の優れた特徴を有し、効率の高い有用なスターリ
ング機関とすることができる。
熱機構は以上の如く構成されている。従つて、伝
熱面積が少ないセラミツクス製の加熱器を用いて
も、固体輻射伝熱を利用することで充分な伝熱量
をとることが出来る。充分な強度の加熱器を設置
出来る。通過作動流体の圧力損失が少い等の多く
の優れた特徴を有し、効率の高い有用なスターリ
ング機関とすることができる。
第１図は本発明のスターリング機関の実施例の
部分縦断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線
断面図、第３図及び第４図は第１図の加熱器の平
面図及び側面図である。 １……デイスプレーサ、２……シリンダライ
ナ、３……高温室ヘツド、４……高温室、５……
柱状体、６……貫通孔、７……加熱器、８……間
隙、９……架構、１０……再生器、１１……燃焼
室、１２……輻射壁、１３……外皮、１４……断
熱材。
部分縦断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線
断面図、第３図及び第４図は第１図の加熱器の平
面図及び側面図である。 １……デイスプレーサ、２……シリンダライ
ナ、３……高温室ヘツド、４……高温室、５……
柱状体、６……貫通孔、７……加熱器、８……間
隙、９……架構、１０……再生器、１１……燃焼
室、１２……輻射壁、１３……外皮、１４……断
熱材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高温室ヘツドから突出し、中心に貫通孔を有
する柱状体および高温室ヘツドを僅かな間〓を保
つて包容するセラミツクス製の加熱器を備え、作
動流体が高温室より前記柱状体の中心部の貫通孔
を経て、柱状体先端より前記加熱器との間〓の通
路を通り、前記柱状体基部より再生器に送出され
るようにしてあり、前記加熱器の周囲が輻射壁を
設けた燃焼室であることを特徴とするスターリン
グ機関。 ２ シリンダの軸芯を中心として３〜８個の柱状
体が高温室ヘツドから突出し、これ等の柱状体を
僅かな間〓を保つて包容する加熱器の中央部にも
輻射壁を設けた特許請求の範囲第１項記載のスタ
ーリング機関。 ３ 前記高温室ヘツドが湾曲して突出又は凹陥し
ている特許請求の範囲第２項記載のスターリング
機関。 ４ 前記再生器がシリンダ室を取囲んで設けら
れ、前記高温室ヘツドと加熱器との間〓にまで延
伸し、前記作動流体の通路に直接連通している特
許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つ
に記載のスターリング機関。 ５ 前記高温室ヘツドがセラミツクスで形成され
ている特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れか１つに記載のスターリング機関。 ６ 前記高温室ヘツドと前記柱状体が一体のセラ
ミツクスで形成されている特許請求の範囲第５項
に記載のスターリング機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032182A JPS58178852A (ja) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | スタ−リング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032182A JPS58178852A (ja) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | スタ−リング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178852A JPS58178852A (ja) | 1983-10-19 |
| JPH0213149B2 true JPH0213149B2 (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=13138786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6032182A Granted JPS58178852A (ja) | 1982-04-13 | 1982-04-13 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58178852A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532765A (en) * | 1984-04-30 | 1985-08-06 | Mechanical Technology Incorporated | Stirling engine with air working fluid |
| JPS60183255U (ja) * | 1984-05-15 | 1985-12-05 | 旭硝子株式会社 | 加熱装置 |
| US4662176A (en) * | 1985-04-15 | 1987-05-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Heat exchanger for a Stirling engine |
| JPH0639942B2 (ja) * | 1985-08-08 | 1994-05-25 | 三菱電機株式会社 | スタ−リング機関の熱交換器 |
| JPS62126252A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リングエンジン |
| DE4025581C1 (ja) * | 1990-08-11 | 1991-09-12 | Man Technologie Ag, 8000 Muenchen, De | |
| DE10337312B3 (de) * | 2003-08-14 | 2005-01-05 | Fachhochschule Bingen | Erhitzer eines Stirlingmotors |
| JP4897335B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-03-14 | 株式会社ｅスター | スターリングエンジン |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825556A (ja) * | 1981-08-08 | 1983-02-15 | Naoji Isshiki | バヨネット形加熱器付きスタ−リングエンジン |
| JPS58104349A (ja) * | 1981-12-14 | 1983-06-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 外燃機関 |
-
1982
- 1982-04-13 JP JP6032182A patent/JPS58178852A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825556A (ja) * | 1981-08-08 | 1983-02-15 | Naoji Isshiki | バヨネット形加熱器付きスタ−リングエンジン |
| JPS58104349A (ja) * | 1981-12-14 | 1983-06-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 外燃機関 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58178852A (ja) | 1983-10-19 |
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