JPH07151402A - スターリング機関の熱再生器 - Google Patents

スターリング機関の熱再生器

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JPH07151402A
JPH07151402A JP30061793A JP30061793A JPH07151402A JP H07151402 A JPH07151402 A JP H07151402A JP 30061793 A JP30061793 A JP 30061793A JP 30061793 A JP30061793 A JP 30061793A JP H07151402 A JPH07151402 A JP H07151402A
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孝 中里
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準治 松栄
Naohide Tanigawa
直秀 谷川
Takashi Inoue
貴至 井上
Yasuyuki Kuwaki
康之 桑木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スターリングエンジン、スターリング冷凍
機、ヴィルミエヒートポンプ等のスターリング機関の熱
再生器の製作費を低減する。 【構成】 スターリング機関の熱再生器の充填材として
ストッキングのような筒状にメリヤス編みに編んだ金属
細線をドーナツ状に丸め込んだものを複数個セットして
プレスしたものを使用する場合において、前記熱再生器
は前記充填材の充填率又は材質を変えて形成するように
した。又、スターリングエンジン、ヴィルミエヒートポ
ンプ又はスターリング冷凍機においては、前記熱再生器
は、高温側の充填率が比較的低く、低温側の充填率が比
較的高く形成するようにし、又、スターリング冷凍機に
おいては、前記熱再生器は、低温側に銅系の金属細線を
用い、高温側にステンレス鋼系の金属細線を用いて形成
するようにし、又、前記熱再生器の充填率はいずれの場
合も15〜40%の範囲とするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エアコン用の動力源と
して有望なスターリングエンジン、電力を使用しない熱
動空調機ヴィルミエヒートポンプ、広い温度範囲に対応
可能なスターリング冷凍機等のスターリング機関に使用
される熱再生器に関する。
【0002】
【従来の技術】図3はスターリング機関の概略縦断面正
面図であって、1A及び1Bは第1及び第2のピスト
ン、2は駆動部であり、第1の熱交換器3Aと第2の熱
交換器3Bとの間に熱再生器4が配置されている。その
スターリング機関にはスターリングエンジン、スターリ
ング冷凍機、ヴィルミエヒートポンプ等が含まれ、スタ
ーリングエンジンは第1の熱交換器3Aが加熱され第2
の熱交換器3Bが冷却され、スターリング冷凍機は外部
から駆動され第2の熱交換器3Bを冷却すると第1の熱
交換器3Aが冷え、ヴィルミエヒートポンプは両者の性
能を併せ持つ。その熱再生器4には、例えば、金網を何
重にも重ねた充填材を熱再生器ハウジング内にセットし
て用いる金網方式があって、ステンレス鋼金網又は銅系
金網を積層したものが一般的であるが、金属球、セラミ
ックス球、金属細線の撚線なども採用されることがあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な金網を積層したものは性能が優れているが、スターリ
ング機関の熱再生器は熱容量が大きくガスの通過抵抗が
小さく充填材を通る熱リーフが小さいことが望ましく、
性能を高めるために金網をプレスして焼結しており、金
網をプレスしたまま焼結するのは治具代及び熱処理費用
が掛かって非常に高価になってしまうという問題があっ
た。又、特に熱再生器の形状が中空の円筒状の場合には
中空部が無駄になるのは避けられないという問題があっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するために、スターリングエンジン、スターリング
冷凍機、ヴィルミエヒートポンプ等のスターリング機関
の熱再生器の充填材としてストッキングのような筒状に
メリヤス編みに編んだ金属細線をドーナツ状に丸め込ん
だものを複数個セットしてプレスしたものを使用する場
合において、前記熱再生器は前記充填材の充填率又は材
質を変えて形成されていることを特徴とするスターリン
グ機関の熱再生器を提供しようとするものである。そし
て、スターリングエンジン、ヴィルミエヒートポンプ又
はスターリング冷凍機の場合においては、前記熱再生器
は、高温サイドの充填率が比較的低く、低温サイドの充
填率が比較的高く形成するようにし、又、スターリング
冷凍機の場合においては、前記熱再生器は、低温サイド
に銅系材料の金属細線を用い、高温サイドにステンレス
鋼材料の金属細線を用いて形成するようにし、又、前記
熱再生器の充填率はいずれの場合も15〜40%の範囲
とした。
【0005】
【作用】例えば、スターリングエンジンに充填率の異な
る熱再生器を組み込んだ場合、ガスは熱再生器(蓄熱
器)の中を上下する訳であるが、ガスは高温になると膨
張し熱再生器中の流速を増すので高温部分の熱再生器充
填率は低い方が抵抗が少なく性能に良い影響を与える。
ガスが低温部分を通過するときはその逆の関係である。
又、スターリング冷凍機に材質の異なる熱再生器を組み
込んだ場合、熱再生器低温側は−50〜−250℃まで
低下し、特に−100℃以下になるとステンレス鋼材料
の比熱は低下が目立つので熱再生能力が落ちてくるの
で、それをカバーするためそれらの超低温領域には低い
温度での比熱の低下が少ない銅系材料の充填材を使うの
が性能を保つ上から都合が良い。
【0006】
【実施例】以下、本発明によるスターリング機関の熱再
生器の実施例について図1及び図2を参照して説明す
る。図1(A)〜(E)は本発明によるメリヤス編み充
填材の製作法の実施例を示す説明図であり、図2(A)
はスターリング冷凍機、スターリングエンジン、ヴィル
ミエヒートポンプの場合における本発明による熱再生器
の実施例の断面正面図、(B)はスターリング冷凍機の
場合における本発明による熱再生器の実施例の断面正面
図である。図2(A)においては、充填率の低いものを
高温サイドに、充填率の高いものを低温サイドに配置す
るようにしたものであり、図2(B)においては、銅系
材料を低温サイドに、ステンレス鋼材料を高温サイドに
配置するようにしたものである。図1に示すスターリン
グ機関の熱再生器の製作法は下記のとおりである。ま
ず、図1(A)〜(C)のように、ストッキング状の金
属線編物をくるくる巻いてドーナツ状に形作る。つぎ
に、その大きさを変えたものを複数個用意して、図1
(D)のように、プレス型にセットする。つぎに、プレ
スの後は、図1(E)のように、中空円筒状に成形され
る訳であるが、そのプレス形にセットするときに材質及
びドーナツ巻き状の密度を変えたものを用意すると、図
2に示すような充填率及び材質が一様でないものができ
あがる。尚、熱再生器の充填材は図3における第1の熱
交換器3Aと第2の熱交換器3Bとの間に充填される
が、その充填率は15〜40%の範囲とされる。尚、こ
れまでの説明は中空円筒状のものについて行ってきた
が、シリンダと別置きの円筒タイプ熱再生器でも同様に
考えることができる。
【0007】
【発明の効果】本発明によるスターリング機関の熱再生
器は、上述のように構成されているので、下記のような
優れた効果を有する。従来のように金網をプレスした後
焼結し仕上げ加工を必要としないため、低コストにな
る。従来のように熱再生器の形状が中空の円筒状の場
合、その中空部が無駄になるのを避けることができる。
熱再生器の上下(高温部、低温部)の充填材料、充填率
を容易に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(E)は本発明によるメリヤス編み充
填材の製作法の実施例を示す説明図である。
【図2】(A)はスターリング冷凍機、スターリングエ
ンジン、ヴィルミエヒートポンプの場合における本発明
による熱再生器の実施例の断面正面図、(B)はスター
リング冷凍機の場合における本発明による熱再生器の実
施例の断面正面図である。
【図3】本発明による熱再生器が組み込まれるスターリ
ング機関の概略縦断面正面図である。
【符号の説明】
1A:第1のピストン 1B:第2のピストン 2:駆動部 3A:第1の熱交換器 3B:第2の熱交換器 4:熱再生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 貴至 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 桑木 康之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スターリングエンジン、スターリング冷
    凍機、ヴィルミエヒートポンプ等のスターリング機関の
    熱再生器の充填材としてストッキングのような筒状にメ
    リヤス編みに編んだ金属細線をドーナツ状に丸め込んだ
    ものを複数個セットしてプレスしたものを使用する場合
    において、前記熱再生器は前記充填材の充填率又は材質
    を変えて形成されていることを特徴とするスターリング
    機関の熱再生器。
  2. 【請求項2】 スターリングエンジン、ヴィルミエヒー
    トポンプ又はスターリング冷凍機の場合においては、前
    記熱再生器は、高温サイドの充填率が比較的低く、低温
    サイドの充填率が比較的高く形成されている請求項1記
    載のスターリング機関の熱再生器。
  3. 【請求項3】 スターリング冷凍機の場合においては、
    前記熱再生器は、低温サイドに銅系材料の金属細線を用
    い、高温サイドにステンレス鋼材料の金属細線を用いて
    形成されている請求項1記載のスターリング機関の熱再
    生器。
  4. 【請求項4】 前記熱再生器の充填率はいずれの場合も
    15〜40%の範囲とされている請求項1〜3のいずれ
    かに記載のスターリング機関の熱再生器。
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