JPH0615847B2 - スタ−リングエンジン用低温熱交換器 - Google Patents
スタ−リングエンジン用低温熱交換器Info
- Publication number
- JPH0615847B2 JPH0615847B2 JP23184386A JP23184386A JPH0615847B2 JP H0615847 B2 JPH0615847 B2 JP H0615847B2 JP 23184386 A JP23184386 A JP 23184386A JP 23184386 A JP23184386 A JP 23184386A JP H0615847 B2 JPH0615847 B2 JP H0615847B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- spacer
- transfer tube
- fluid
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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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
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は熱伝達率を大きく、且つ無効容積を小さくした
スターリングエンジン用低温熱交換器に関する。
スターリングエンジン用低温熱交換器に関する。
（従来の技術） 従来のスターリングエンジン用低温熱交換器としては、
第３図に示す如く伝熱管３０としての細管３１を多数本
組合わせた構成のもの、第４図に示す如く伝熱管３０の
内側にスペーサ３２を充填させた構成のもの、或いは第
５図に示す如くスペーサ３２に突起３２ａを設けて伝熱
管３０の内側に密着させた構成のものがある。これら
は、伝熱管３０の内側を流れる高圧のヘリウムガム等の
スターリングエンジン作動流体と、伝熱管３０の外側を
流れる水等の冷却流体との間で熱交換を行わせるものと
なっている。なお、図中３３はフランジを示している。
第３図に示す如く伝熱管３０としての細管３１を多数本
組合わせた構成のもの、第４図に示す如く伝熱管３０の
内側にスペーサ３２を充填させた構成のもの、或いは第
５図に示す如くスペーサ３２に突起３２ａを設けて伝熱
管３０の内側に密着させた構成のものがある。これら
は、伝熱管３０の内側を流れる高圧のヘリウムガム等の
スターリングエンジン作動流体と、伝熱管３０の外側を
流れる水等の冷却流体との間で熱交換を行わせるものと
なっている。なお、図中３３はフランジを示している。
しかしながら、この種の熱交換器にあっては次のような
問題があった。即ち、スターリングエンジン用の低温熱
交換器としては、熱伝達効率を大きくすることの他に、
作動流体の流動に伴う圧力損失を小さくすること、熱交
換器の作動流体側の容積を小さくすることがエンジンの
性能を向上させるために必要である。前記第３図に示す
如く多数の細管を組合わせた熱交換器では、伝熱管の総
伝熱面積は大きくとれるものの、熱交換器と他の熱交換
器，シリンダの接続フランジ部に多数の伝熱管を溶接す
る必要があり、加工性に難点がある。さらに、細管内を
流動する作動流体の圧力損失が大きいと言う問題があ
る。
問題があった。即ち、スターリングエンジン用の低温熱
交換器としては、熱伝達効率を大きくすることの他に、
作動流体の流動に伴う圧力損失を小さくすること、熱交
換器の作動流体側の容積を小さくすることがエンジンの
性能を向上させるために必要である。前記第３図に示す
如く多数の細管を組合わせた熱交換器では、伝熱管の総
伝熱面積は大きくとれるものの、熱交換器と他の熱交換
器，シリンダの接続フランジ部に多数の伝熱管を溶接す
る必要があり、加工性に難点がある。さらに、細管内を
流動する作動流体の圧力損失が大きいと言う問題があ
る。
また、前記第４図に示す如く伝熱管の内部にスペーサを
挿入した構成のものでは、細管式のものと比較し大きめ
の伝熱管を少数配置すれば同程度の伝熱面積が確保でき
加工性が良いと言う長所があるが、スペーサの表面が伝
熱に寄与せず、熱伝達性能に比べ圧力損失が大きいと言
う問題がある。
挿入した構成のものでは、細管式のものと比較し大きめ
の伝熱管を少数配置すれば同程度の伝熱面積が確保でき
加工性が良いと言う長所があるが、スペーサの表面が伝
熱に寄与せず、熱伝達性能に比べ圧力損失が大きいと言
う問題がある。
また、前記第５図に示す如くスペーサに突起を設け伝熱
管内壁に密着させた構成では、スペーサにフィン効果を
持たせ、スペーサ表面を伝熱面として利用することがで
きる。しかし、エンジンの出力が高出力になり、作動流
体が高圧，高速で流動し、作動流体側の熱伝達率が大き
くなるにつれ、スペーサとフィン効果の減少及び伝熱管
外側の流体の熱伝達が伝熱管表面積より律速される問題
が生じ、これが熱交換器のより一層の高性能化を阻む要
因となっている。
管内壁に密着させた構成では、スペーサにフィン効果を
持たせ、スペーサ表面を伝熱面として利用することがで
きる。しかし、エンジンの出力が高出力になり、作動流
体が高圧，高速で流動し、作動流体側の熱伝達率が大き
くなるにつれ、スペーサとフィン効果の減少及び伝熱管
外側の流体の熱伝達が伝熱管表面積より律速される問題
が生じ、これが熱交換器のより一層の高性能化を阻む要
因となっている。
（発明が解決しようとする問題点） このように従来のスターリングエンジン用低温熱交換器
では、伝熱効率，作動流体の圧力損失，熱無効容積及び
加工性の点を全て満足することはできなかった。
では、伝熱効率，作動流体の圧力損失，熱無効容積及び
加工性の点を全て満足することはできなかった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、熱伝達率を大きくすると共に、作動流
体の圧力損失及び無効容積を小さくすることができ、且
つ加工性の良好なスターリングエンジン用低温熱交換器
を提供することにある。
とするところは、熱伝達率を大きくすると共に、作動流
体の圧力損失及び無効容積を小さくすることができ、且
つ加工性の良好なスターリングエンジン用低温熱交換器
を提供することにある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、スペーサの内部に流路を設け、このス
ペーサ内流路も伝熱面として利用することにある。
ペーサ内流路も伝熱面として利用することにある。
即ち本発明は、伝熱管の内側に突起を設けたスペーサを
挿入し、伝熱管とスペーサとの間の空隙を流れる第１の
流体と伝熱管の外側を流れる第２の流体との間で熱交換
を行わせるスターリングエンジン用低温熱交換器におい
て、前記スペーサの内部に第２の流体の流れる流路を設
け、このスペーサの突起部に貫通した流路により前記伝
熱管外側の第２の流体を第１の流体と混じることなく該
スペーサ内部の流路に導く構成としたものである。
挿入し、伝熱管とスペーサとの間の空隙を流れる第１の
流体と伝熱管の外側を流れる第２の流体との間で熱交換
を行わせるスターリングエンジン用低温熱交換器におい
て、前記スペーサの内部に第２の流体の流れる流路を設
け、このスペーサの突起部に貫通した流路により前記伝
熱管外側の第２の流体を第１の流体と混じることなく該
スペーサ内部の流路に導く構成としたものである。
（作用） 上記構成であれば、スターリングエンジンの作動流体で
ある高圧のヘリウムガス等が、伝熱管とスペーサにより
囲まれる流路を往復作動する。一方、水等の冷却用流体
は伝熱管外部を流れると共に、スペーサ突起部に設けた
流路を介してスペーサ内部にも流れる。従って、伝熱管
表面で作動流体と冷却用流体との熱交換が行われる他
に、スペーサ部においても作動流体と冷却用流体との間
で熱交換が行われる。
ある高圧のヘリウムガス等が、伝熱管とスペーサにより
囲まれる流路を往復作動する。一方、水等の冷却用流体
は伝熱管外部を流れると共に、スペーサ突起部に設けた
流路を介してスペーサ内部にも流れる。従って、伝熱管
表面で作動流体と冷却用流体との熱交換が行われる他
に、スペーサ部においても作動流体と冷却用流体との間
で熱交換が行われる。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は、本発明の一実施例に使用した伝熱管及びスペ
ーサの構成を、一部切欠して示す斜視図である。伝熱管
１１内には、突起部１３を有したスペーサ１２が挿入さ
れている。スペーサ１２の上下方向長さは伝熱管１１と
同じであり、スペーサ１２の突起部１２は伝熱管１１の
内面に密着している。スペーサ１２の内部には、上下方
向に伸びた流路１４が形成されている。この流路１４
は、スペーサ１２の突起部１３の上部及び下部に設けら
れた流路１５に連通している。そして、上下の流路１５
は、伝熱管１１の側壁に貫通した穴１６，１７にそれぞ
れ連通している。
ーサの構成を、一部切欠して示す斜視図である。伝熱管
１１内には、突起部１３を有したスペーサ１２が挿入さ
れている。スペーサ１２の上下方向長さは伝熱管１１と
同じであり、スペーサ１２の突起部１２は伝熱管１１の
内面に密着している。スペーサ１２の内部には、上下方
向に伸びた流路１４が形成されている。この流路１４
は、スペーサ１２の突起部１３の上部及び下部に設けら
れた流路１５に連通している。そして、上下の流路１５
は、伝熱管１１の側壁に貫通した穴１６，１７にそれぞ
れ連通している。
そして、スターリングエンンの作動流体（第１の流体）
は、伝熱管１１とスペーサ１２との間の空隙１８を往復
流動する。さらに、冷却水等の冷却用流体（第２の流
体）は、伝熱管１１の外部を流れると共に、その一部が
伝熱管１１の側壁の穴１６を介してスペーサ１２内の流
路１４，１５に流入し、伝熱管１１の側壁の穴１７から
流出するものとなっている。
は、伝熱管１１とスペーサ１２との間の空隙１８を往復
流動する。さらに、冷却水等の冷却用流体（第２の流
体）は、伝熱管１１の外部を流れると共に、その一部が
伝熱管１１の側壁の穴１６を介してスペーサ１２内の流
路１４，１５に流入し、伝熱管１１の側壁の穴１７から
流出するものとなっている。
なお、伝熱管１１の側面に設けた穴１６，１７の周辺と
スペーサ１２の突起部１３との間はロー付け，溶接等に
より接続され、第１及び第２の流体同志の漏れを生じな
いように構成されている。スペーサ１２の中央に設けた
流路１４は、片側よりドリル等で反対側に貫通せぬよう
に穴を開け、しかるのち片面に蓋をロー付け、溶接等に
より接続して構成され、上記各流体間の漏れを生じない
ようになっている。
スペーサ１２の突起部１３との間はロー付け，溶接等に
より接続され、第１及び第２の流体同志の漏れを生じな
いように構成されている。スペーサ１２の中央に設けた
流路１４は、片側よりドリル等で反対側に貫通せぬよう
に穴を開け、しかるのち片面に蓋をロー付け、溶接等に
より接続して構成され、上記各流体間の漏れを生じない
ようになっている。
第２図は、上記構成の伝熱管１１及びスペーサ１２を用
いたスターリングエンジン用低温熱交換器の要部構成
を、一部切欠して示す斜視図である。この低温熱交換器
は、図示しない再生熱交換器と圧縮シリンダとの間に位
置し、伝熱管１１とスペーサ１２により囲まれる空間１
８を介してエンジンの作動流体である高圧のヘリウムガ
ス等の第１の流体２１が往復流動している。一方、水等
の冷却用流体である第２の流体２２は熱交換器の一端の
入口２３から流入し、伝熱管１１の外側に沿って流れ、
熱交換器の他端の出口２４から外部に流出している。さ
らに、上記入口２３から流入した第２の流体２２と一部
は、伝熱管１１の穴１６からスペーサ１２の内部流路１
４に流入し、伝熱管１１の穴１７から流出し、上記出口
２４から外部に流出している。
いたスターリングエンジン用低温熱交換器の要部構成
を、一部切欠して示す斜視図である。この低温熱交換器
は、図示しない再生熱交換器と圧縮シリンダとの間に位
置し、伝熱管１１とスペーサ１２により囲まれる空間１
８を介してエンジンの作動流体である高圧のヘリウムガ
ス等の第１の流体２１が往復流動している。一方、水等
の冷却用流体である第２の流体２２は熱交換器の一端の
入口２３から流入し、伝熱管１１の外側に沿って流れ、
熱交換器の他端の出口２４から外部に流出している。さ
らに、上記入口２３から流入した第２の流体２２と一部
は、伝熱管１１の穴１６からスペーサ１２の内部流路１
４に流入し、伝熱管１１の穴１７から流出し、上記出口
２４から外部に流出している。
また、第１の流体と第２の流体とはフランジ２５，２６
により隔離されており、流体同志の漏れは生じない。さ
らに、フランジ２５，２６間には伝熱管１１を遊嵌する
状態で仕切り部材２７が配置されており、これにより伝
熱管１１の外を流れる第２の流体が伝熱管１１の近傍に
通流することになる。
により隔離されており、流体同志の漏れは生じない。さ
らに、フランジ２５，２６間には伝熱管１１を遊嵌する
状態で仕切り部材２７が配置されており、これにより伝
熱管１１の外を流れる第２の流体が伝熱管１１の近傍に
通流することになる。
かくして本実施例によれば、伝熱管１１の内部に挿入し
たスペーサ１２表面の伝熱効果を低下させることのない
高い熱交換性能を持つた熱交換器を実現できることにな
る。従って、多数の細管を組合わせた構成に比べ、フラ
ンジ部における溶接等の加工部分を少なくすることがで
き、さらに圧力損失を低減することができる。さらに、
スペース内部を有効に活用できるので、無効容積も十分
小さくすることができ、熱交換効率の向上をはかり得る
等の利点がある。
たスペーサ１２表面の伝熱効果を低下させることのない
高い熱交換性能を持つた熱交換器を実現できることにな
る。従って、多数の細管を組合わせた構成に比べ、フラ
ンジ部における溶接等の加工部分を少なくすることがで
き、さらに圧力損失を低減することができる。さらに、
スペース内部を有効に活用できるので、無効容積も十分
小さくすることができ、熱交換効率の向上をはかり得る
等の利点がある。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、スペーサの内部に
も第２の流体が流れる流路を設け、スペーサ部において
も第１及び第２の流体間で熱交換を行うようにしてい
る。従って、伝熱効率，作用流体の圧力損失，無効容積
及び加工性の点の全てを満足するスターリングエンジン
用低温熱交換器を実現することができ、その有用性は絶
大である。
も第２の流体が流れる流路を設け、スペーサ部において
も第１及び第２の流体間で熱交換を行うようにしてい
る。従って、伝熱効率，作用流体の圧力損失，無効容積
及び加工性の点の全てを満足するスターリングエンジン
用低温熱交換器を実現することができ、その有用性は絶
大である。
第１図は本発明の一実施例に用いられる伝熱管及びスペ
ーサの構成を一部切欠して示す図、第２図は上記伝熱管
及びスペーサを使用したスターリングエンジン用低温熱
交換器の要部構成を一部切欠して示す斜視図、第３図及
び第４図はそれぞれ従来の熱交換器構成を示す斜視図、
第５図は従来のスペーサ構成を示す断面図である。 １１……伝熱管、１２……スペーサ、１３……突起部、
１４，１５……スペーサの流路、１６，１７……伝熱管
側壁の穴、１８……伝熱管−スペーサ間空隙、２１……
作動流体（第１の流体）、２２……冷却用流体（第２の
流体）、２３……入口、２４……出口、２５，２６……
フランジ、２７……仕切り部材。
ーサの構成を一部切欠して示す図、第２図は上記伝熱管
及びスペーサを使用したスターリングエンジン用低温熱
交換器の要部構成を一部切欠して示す斜視図、第３図及
び第４図はそれぞれ従来の熱交換器構成を示す斜視図、
第５図は従来のスペーサ構成を示す断面図である。 １１……伝熱管、１２……スペーサ、１３……突起部、
１４，１５……スペーサの流路、１６，１７……伝熱管
側壁の穴、１８……伝熱管−スペーサ間空隙、２１……
作動流体（第１の流体）、２２……冷却用流体（第２の
流体）、２３……入口、２４……出口、２５，２６……
フランジ、２７……仕切り部材。
Claims (1)
- 【請求項１】伝熱管の内側に突起を設けたスペーサを挿
入し、伝熱管とスペーサとの間の空隙を流れる第１の流
体と伝熱管の外側を流れる第２の流体との間で熱交換を
行わせるスターリングエンジン用低温熱交換器におい
て、前記スペーサの内部に第２の流体の流れる流路を設
け、このスペーサの突起部に貫通した流路により前記伝
熱管外側の第２の流体を第１の流体と混じることなく該
スペーサ内部の流路に導く構成としたことを特徴とする
スターリングエンジン用低温熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23184386A JPH0615847B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | スタ−リングエンジン用低温熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23184386A JPH0615847B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | スタ−リングエンジン用低温熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6388252A JPS6388252A (ja) | 1988-04-19 |
| JPH0615847B2 true JPH0615847B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=16929881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23184386A Expired - Fee Related JPH0615847B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | スタ−リングエンジン用低温熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615847B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102086820A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-06-08 | 孔令斌 | 一种斯特林热机环形换热器 |
| TR2021015056A2 (tr) * | 2021-09-27 | 2021-10-21 | Nevzat Ciftci | Stirling motorlar için ısı transfer sistemi |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23184386A patent/JPH0615847B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6388252A (ja) | 1988-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |