JPH10213012A - 直列複動型4気筒熱ガス機関 - Google Patents
直列複動型4気筒熱ガス機関Info
- Publication number
- JPH10213012A JPH10213012A JP1531897A JP1531897A JPH10213012A JP H10213012 A JPH10213012 A JP H10213012A JP 1531897 A JP1531897 A JP 1531897A JP 1531897 A JP1531897 A JP 1531897A JP H10213012 A JPH10213012 A JP H10213012A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- heater
- regenerator
- heater tube
- directly connected
- 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.)
- Pending
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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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
-
- 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/50—Double acting piston machines
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 直列複動型4気筒熱ガス機関において、出力
を向上させること。 【解決手段】 直列複動型4気筒熱ガス機関において、
各気筒の高温膨張空間と再生器との間に介在する複数の
ヒータチューブよりなる前記加熱器の一方端を各気筒に
直接接続し、かつ加熱器の他方端を各再生器に直接接続
し、ヒーターチューブの全長及び容積を均等としたこと
を特徴とする直列複動型4気筒熱ガス機関としたこと。
を向上させること。 【解決手段】 直列複動型4気筒熱ガス機関において、
各気筒の高温膨張空間と再生器との間に介在する複数の
ヒータチューブよりなる前記加熱器の一方端を各気筒に
直接接続し、かつ加熱器の他方端を各再生器に直接接続
し、ヒーターチューブの全長及び容積を均等としたこと
を特徴とする直列複動型4気筒熱ガス機関としたこと。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直列複動型4気筒熱ガ
ス機関に関するものであり、特に、この種の熱ガス機関
を構成する要素(加熱器、再生器、冷却器)の配置状態
及び形状に係るものである。
ス機関に関するものであり、特に、この種の熱ガス機関
を構成する要素(加熱器、再生器、冷却器)の配置状態
及び形状に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の熱ガス機関としては、特
開昭57−2448号公報に示された如きものがある。
これについて、図7、図8、図9を基に説明する。
開昭57−2448号公報に示された如きものがある。
これについて、図7、図8、図9を基に説明する。
【0003】図7において、第1、第2、第3、第4気
筒51、52、53、54は、図示しないクランク軸方
向に沿って直列に配置され、その作動順序が第1気筒5
1、第3気筒53、第4気筒54、第2気筒52の順と
なるようにヒーター55、56、57、58及び再生器
・クーラー部59、60、61、62が接続されてい
る。そして、第1及び第3再生器・クーラー部59、6
1と第2及び第4再生器・クーラー部60、62とは、
気筒列(クランク軸中心線l)に対しそれぞれ反対側に
おかれている。それによって、各気筒51〜54の低温
圧縮空間と各再生器・クーラー部59〜62との間に接
続される低温ダクト63、64、65、66を全て等長
にしてある。
筒51、52、53、54は、図示しないクランク軸方
向に沿って直列に配置され、その作動順序が第1気筒5
1、第3気筒53、第4気筒54、第2気筒52の順と
なるようにヒーター55、56、57、58及び再生器
・クーラー部59、60、61、62が接続されてい
る。そして、第1及び第3再生器・クーラー部59、6
1と第2及び第4再生器・クーラー部60、62とは、
気筒列(クランク軸中心線l)に対しそれぞれ反対側に
おかれている。それによって、各気筒51〜54の低温
圧縮空間と各再生器・クーラー部59〜62との間に接
続される低温ダクト63、64、65、66を全て等長
にしてある。
【0004】高温ガス部通路は図7の構成を具体的に示
した図8から分かるように、気筒側ダクト55C〜58
C、ヒーターチューブ55H〜58H、再生器側ダクト
55R〜58Rから構成されており、ヒーターチューブ
55H〜58Hは複数の並列管よりなる多管式熱交換器
である。また、図8を矢印A方向から見た図9に示すよ
うに、ヒーターチューブ55H,56Hは同心円形状の
U字型の管になっていて、全てのチューブは等長であ
り、これらは1つおきに向きを変えて並べられている。
そして、ヒーターチューブ55H,56Hの内側の端部
は全チューブ数の半数ずつがそれぞれの気筒側ダクト5
5C、56Cに接続されている。ヒーターチューブ55
H、56Hの外側の端部は再生器側ダクト55R、56
Rに接続されるが、これらは内側の端部が第1気筒側ダ
クト55Cに接続されているヒーターチューブ55Hの
場合には第2再生器・クーラー部59に至る再生器側ダ
クト55Rに接続され、また内側の端部が第2気筒側ダ
クト56Cに接続されているヒーターチューブ56Hで
は、第1再生器・クーラー部60に至る再生器側ダクト
56Rに接続されているものである。
した図8から分かるように、気筒側ダクト55C〜58
C、ヒーターチューブ55H〜58H、再生器側ダクト
55R〜58Rから構成されており、ヒーターチューブ
55H〜58Hは複数の並列管よりなる多管式熱交換器
である。また、図8を矢印A方向から見た図9に示すよ
うに、ヒーターチューブ55H,56Hは同心円形状の
U字型の管になっていて、全てのチューブは等長であ
り、これらは1つおきに向きを変えて並べられている。
そして、ヒーターチューブ55H,56Hの内側の端部
は全チューブ数の半数ずつがそれぞれの気筒側ダクト5
5C、56Cに接続されている。ヒーターチューブ55
H、56Hの外側の端部は再生器側ダクト55R、56
Rに接続されるが、これらは内側の端部が第1気筒側ダ
クト55Cに接続されているヒーターチューブ55Hの
場合には第2再生器・クーラー部59に至る再生器側ダ
クト55Rに接続され、また内側の端部が第2気筒側ダ
クト56Cに接続されているヒーターチューブ56Hで
は、第1再生器・クーラー部60に至る再生器側ダクト
56Rに接続されているものである。
【0005】このように、上記説明した従来技術では、
2個の気筒に接続する同心円形状のU字型ヒーターチュ
ーブをそれぞれ交互に併設するため、均等な加熱が可能
となり、高温部ガス通路もほぼ均等な温度となり、各気
筒の出力を均一化することが可能なものである。
2個の気筒に接続する同心円形状のU字型ヒーターチュ
ーブをそれぞれ交互に併設するため、均等な加熱が可能
となり、高温部ガス通路もほぼ均等な温度となり、各気
筒の出力を均一化することが可能なものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来説明した従来技術
においては、2個の気筒に接続するヒーターチューブを
それぞれ交互に同心円形状に並設するため、その場所に
ヒーターチューブを配置するまでの気筒側ダクト及び再
生器側ダクトが必ず必要である。このため、この気筒側
ダクト及び再生器側ダクトの有する死容積により出力が
低下してしまうという問題がある。また、気筒側ダクト
及び再生器側ダクト内を作動流体が通過するときの圧力
損失により、さらに出力が低下してしまうものである。
においては、2個の気筒に接続するヒーターチューブを
それぞれ交互に同心円形状に並設するため、その場所に
ヒーターチューブを配置するまでの気筒側ダクト及び再
生器側ダクトが必ず必要である。このため、この気筒側
ダクト及び再生器側ダクトの有する死容積により出力が
低下してしまうという問題がある。また、気筒側ダクト
及び再生器側ダクト内を作動流体が通過するときの圧力
損失により、さらに出力が低下してしまうものである。
【0007】故に、本発明は、上記問題点を解消すべく
成されたものであり、直列複動型4気筒熱ガス機関にお
いて、出力を向上させることを、技術的課題とするもの
である。
成されたものであり、直列複動型4気筒熱ガス機関にお
いて、出力を向上させることを、技術的課題とするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために、請求項1において成された発明は、第1
気筒、第2気筒、第3気筒、第4気筒が順次直列に配列
され、作動順序が前記第1気筒、前記第3気筒、前記第
4気筒、前記第2気筒であり、前記第1気筒及び前記第
2気筒の高温膨張空間に加熱器を介して接続される再生
器及び冷却器と、前記第3気筒及び前記第4気筒の高温
膨張空間に加熱器を介して接続される再生器及び冷却器
とを、前記各気筒列に対して反対側に配置した直列複動
型4気筒熱ガス機関において、前記各気筒の前記高温膨
張空間と再生器との間に介在する複数のヒータチューブ
よりなる前記加熱器の一方端を前記各気筒に直接接続
し、かつ他方端を前記各再生器に直接接続し、前記ヒー
ターチューブの全長及び容積を均等としたことを特徴と
する直列複動型4気筒熱ガス機関としたことである。
決するために、請求項1において成された発明は、第1
気筒、第2気筒、第3気筒、第4気筒が順次直列に配列
され、作動順序が前記第1気筒、前記第3気筒、前記第
4気筒、前記第2気筒であり、前記第1気筒及び前記第
2気筒の高温膨張空間に加熱器を介して接続される再生
器及び冷却器と、前記第3気筒及び前記第4気筒の高温
膨張空間に加熱器を介して接続される再生器及び冷却器
とを、前記各気筒列に対して反対側に配置した直列複動
型4気筒熱ガス機関において、前記各気筒の前記高温膨
張空間と再生器との間に介在する複数のヒータチューブ
よりなる前記加熱器の一方端を前記各気筒に直接接続
し、かつ他方端を前記各再生器に直接接続し、前記ヒー
ターチューブの全長及び容積を均等としたことを特徴と
する直列複動型4気筒熱ガス機関としたことである。
【0009】本発明における作用は、以下のようであ
る。即ち、各気筒の高温膨張空間と再生器との間に介在
する複数本のヒーターチューブよりなる加熱器の一方端
を各気筒に直接接続し、かつ他方端を各再生器に直接接
続しているため、ヒーターチューブ内部の作動ガスは、
従来のように、加熱器から気筒までの間の高温ダクト及
び、加熱器から再生器までの再生器ダクト等の接続ダク
トを通過せず、直接各気筒の高温膨張空間及び再生器に
侵入する。接続ダクトは熱交換への関与が小さく、これ
の容積を多くとることは、熱機関の死容積を増加させる
ことになる。これに対し、本発明では、このような接続
ダクトを必要としないため、死容積を最小に抑えること
ができ。出力の向上が期待できるものである。
る。即ち、各気筒の高温膨張空間と再生器との間に介在
する複数本のヒーターチューブよりなる加熱器の一方端
を各気筒に直接接続し、かつ他方端を各再生器に直接接
続しているため、ヒーターチューブ内部の作動ガスは、
従来のように、加熱器から気筒までの間の高温ダクト及
び、加熱器から再生器までの再生器ダクト等の接続ダク
トを通過せず、直接各気筒の高温膨張空間及び再生器に
侵入する。接続ダクトは熱交換への関与が小さく、これ
の容積を多くとることは、熱機関の死容積を増加させる
ことになる。これに対し、本発明では、このような接続
ダクトを必要としないため、死容積を最小に抑えること
ができ。出力の向上が期待できるものである。
【0010】また、請求項2の発明のように、 前記ヒ
ーターチューブは円弧状に形成され、前記第1気筒に直
接接続された第1加熱器としての前記ヒーターチューブ
の円弧中心と前記第2気筒に直接接続された第2加熱器
としての前記ヒーターチューブの円弧中心とは同軸上に
あり、前記第3気筒に直接接続された第3加熱器として
の前記ヒーターチューブの円弧中心と前記第4気筒に直
接接続された第4加熱器としての前記ヒーターチューブ
の円弧中心とは同軸上にあるとともに、前記直列複同型
4気筒熱ガス機関は、前記第1気筒及び前記第2気筒に
直接接続された前記第1加熱器及び前記第2加熱器とし
ての前記ヒーターチューブを主に加熱する第1バーナ
と、前記第3気筒及び前記第4気筒に直接接続された前
記第3加熱器及び前記第4加熱器としての前記ヒーター
チューブを主に加熱する第2バーナとを備えて成ること
が好ましい。これによれば、第1気筒に直接接続され円
弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心と第2気
筒に直接接続され円弧状に形成されたヒーターチューブ
の円弧中心とは同軸上にあり、第3気筒に直接接続され
円弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心と第4
気筒に直接接続され円弧状に形成されたヒーターチュー
ブの円弧中心とは同軸上にあるので、これらの円弧中心
にそれぞれバーナ等の燃焼器を配置すれば、各ヒーター
チューブが均一に加熱され、各気筒における出力の差異
をより抑制できるものである。
ーターチューブは円弧状に形成され、前記第1気筒に直
接接続された第1加熱器としての前記ヒーターチューブ
の円弧中心と前記第2気筒に直接接続された第2加熱器
としての前記ヒーターチューブの円弧中心とは同軸上に
あり、前記第3気筒に直接接続された第3加熱器として
の前記ヒーターチューブの円弧中心と前記第4気筒に直
接接続された第4加熱器としての前記ヒーターチューブ
の円弧中心とは同軸上にあるとともに、前記直列複同型
4気筒熱ガス機関は、前記第1気筒及び前記第2気筒に
直接接続された前記第1加熱器及び前記第2加熱器とし
ての前記ヒーターチューブを主に加熱する第1バーナ
と、前記第3気筒及び前記第4気筒に直接接続された前
記第3加熱器及び前記第4加熱器としての前記ヒーター
チューブを主に加熱する第2バーナとを備えて成ること
が好ましい。これによれば、第1気筒に直接接続され円
弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心と第2気
筒に直接接続され円弧状に形成されたヒーターチューブ
の円弧中心とは同軸上にあり、第3気筒に直接接続され
円弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心と第4
気筒に直接接続され円弧状に形成されたヒーターチュー
ブの円弧中心とは同軸上にあるので、これらの円弧中心
にそれぞれバーナ等の燃焼器を配置すれば、各ヒーター
チューブが均一に加熱され、各気筒における出力の差異
をより抑制できるものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【0012】(第1実施形態例)図1は本実施形態及び
後述する第2実施形態例に係る直列複動型4気筒スター
リングエンジンの概略構成を示す図である。図におい
て、1は第1気筒、2は第2気筒、3は第3気筒、4は
第4気筒であり、これらはこの順に直列に配列されてい
る。第1気筒1は、その内部に第1ピストン5が配され
ており、この第1ピストン5によって、第1気筒1の内
部に第1高温膨張空間9及び第3低温膨張空間15を区
画形成している。第2気筒2は、その内部に第2ピスト
ン6が配されており、この第2ピストン6によって、第
2気筒2の内部に第2高温膨張空間10及び第1低温圧
縮空間13を区画形成している。第3気筒3は、その内
部に第3ピストン7が配置されており、この第3ピスト
ン7によって、第3気筒内に第3高温膨張空間11及び
第4低温圧縮空間16を区画形成している。第4気筒4
は、その内部に第4ピストン8が配置され、この第4ピ
ストン8によって、第4気筒4内に第4高温膨張空間1
2及び第2低温圧縮空間14を区画形成している。
後述する第2実施形態例に係る直列複動型4気筒スター
リングエンジンの概略構成を示す図である。図におい
て、1は第1気筒、2は第2気筒、3は第3気筒、4は
第4気筒であり、これらはこの順に直列に配列されてい
る。第1気筒1は、その内部に第1ピストン5が配され
ており、この第1ピストン5によって、第1気筒1の内
部に第1高温膨張空間9及び第3低温膨張空間15を区
画形成している。第2気筒2は、その内部に第2ピスト
ン6が配されており、この第2ピストン6によって、第
2気筒2の内部に第2高温膨張空間10及び第1低温圧
縮空間13を区画形成している。第3気筒3は、その内
部に第3ピストン7が配置されており、この第3ピスト
ン7によって、第3気筒内に第3高温膨張空間11及び
第4低温圧縮空間16を区画形成している。第4気筒4
は、その内部に第4ピストン8が配置され、この第4ピ
ストン8によって、第4気筒4内に第4高温膨張空間1
2及び第2低温圧縮空間14を区画形成している。
【0013】第1気筒1内に区画形成された第1高温膨
張空間9は、ヒーターチューブよりなる第1加熱器17
に連通しており、さらにこの第1加熱器17は第1再生
器21に、第1再生器21は第1冷却器25に連通して
いる。そして、第1冷却器25は、第1低温ガス通路2
9を経て第2気筒2内に区画形成された第1低温圧縮空
間13に連通している。
張空間9は、ヒーターチューブよりなる第1加熱器17
に連通しており、さらにこの第1加熱器17は第1再生
器21に、第1再生器21は第1冷却器25に連通して
いる。そして、第1冷却器25は、第1低温ガス通路2
9を経て第2気筒2内に区画形成された第1低温圧縮空
間13に連通している。
【0014】第2気筒2内に区画形成された第2高温膨
張空間10は、ヒーターチューブよりなる第2加熱器1
8に連通しており、さらにこの第2加熱器18は第2再
生器22に、第2再生器22は第2冷却器26に連通し
ている。そして、第2冷却器26は、第2低温ガス通路
30を経て第4気筒4内に区画形成された第2低温圧縮
空間14に連通している。
張空間10は、ヒーターチューブよりなる第2加熱器1
8に連通しており、さらにこの第2加熱器18は第2再
生器22に、第2再生器22は第2冷却器26に連通し
ている。そして、第2冷却器26は、第2低温ガス通路
30を経て第4気筒4内に区画形成された第2低温圧縮
空間14に連通している。
【0015】第4気筒4内に区画形成された第4高温膨
張空間12は、ヒーターチューブよりなる第4加熱器2
0に連通しており、さらにこの第4加熱器20は第4再
生器24に、第4再生器24は第4冷却器28に連通し
ている。そして、第4冷却器28は、第4低温ガス通路
32を経て第3気筒3内に区画形成された第4低温圧縮
空間16に連通している。
張空間12は、ヒーターチューブよりなる第4加熱器2
0に連通しており、さらにこの第4加熱器20は第4再
生器24に、第4再生器24は第4冷却器28に連通し
ている。そして、第4冷却器28は、第4低温ガス通路
32を経て第3気筒3内に区画形成された第4低温圧縮
空間16に連通している。
【0016】第3気筒3内に区画形成された第3高温膨
張空間11は、ヒーターチューブよりなる第3加熱器1
9に連通しており、さらにこの第3加熱器19は第3再
生器23に、第3再生器23は第3冷却器27に連通し
ている。そして、第3冷却器27は、第3低温ガス通路
31を経て第1気筒1内に区画形成された第3低温圧縮
空間15に連通している。
張空間11は、ヒーターチューブよりなる第3加熱器1
9に連通しており、さらにこの第3加熱器19は第3再
生器23に、第3再生器23は第3冷却器27に連通し
ている。そして、第3冷却器27は、第3低温ガス通路
31を経て第1気筒1内に区画形成された第3低温圧縮
空間15に連通している。
【0017】また、第1ピストン5は第1ピストンロッ
ド33に、第2ピストン6は第2ピストンロッド34
に、第3ピストン7は第3ピストンロッド35に、第4
ピストン8は第4ピストンロッド36にそれぞれ連結さ
れている。各ピストンロッドは図示せぬクランクシャフ
トに連結されている。ここで、第3ピストン7の位相角
が第1ピストンに対して90°遅れた位置に、第4ピス
トン8は第3ピストン7に対して90°遅れた位置に、
第2ピストン6は第3ピストンに対して90°遅れた位
置になるようにそれぞれ各ピストンロッドが図示せぬク
ランクシャフトに接続される。このため各気筒の作動順
序は、第1気筒1、第3気筒3、第4気筒4、第2気筒
2の順となる。
ド33に、第2ピストン6は第2ピストンロッド34
に、第3ピストン7は第3ピストンロッド35に、第4
ピストン8は第4ピストンロッド36にそれぞれ連結さ
れている。各ピストンロッドは図示せぬクランクシャフ
トに連結されている。ここで、第3ピストン7の位相角
が第1ピストンに対して90°遅れた位置に、第4ピス
トン8は第3ピストン7に対して90°遅れた位置に、
第2ピストン6は第3ピストンに対して90°遅れた位
置になるようにそれぞれ各ピストンロッドが図示せぬク
ランクシャフトに接続される。このため各気筒の作動順
序は、第1気筒1、第3気筒3、第4気筒4、第2気筒
2の順となる。
【0018】作動空間は第1作動空間、第2作動空間、
第3作動空間、第4作動空間の4系統ある。第1作動空
間は、第1気筒1内に区画形成された第1高温膨張空間
9、第1加熱器17、第1再生器21、第1冷却器2
5、第1低温ガス通路29及び、第2気筒2内に区画形
成される第1低温圧縮空間13で構成されている。第2
作動空間は、第2気筒2内に区画形成された第2高温膨
張空間10、第2加熱器18、第2再生器22、第2冷
却器26、第2低温ガス通路30及び、第4気筒4内に
区画形成された第2低温圧縮空間14で構成されてい
る。第4作動空間は、第4気筒4内に区画形成された第
4高温膨張空間12、第4加熱器20、第4再生器2
4、第4冷却器28、第4低温ガス通路32及び、第3
気筒内に区画形成された第4低温圧縮空間16で構成さ
れている。第3作動空間は、第3気筒3内に区画形成さ
れた第3高温膨張空間11、第3加熱器19、第3再生
器23、第3冷却器27、第3低温ガス通路31及び、
第1気筒1内に区画形成された第3低温圧縮空間15で
構成されている。尚、図1において、各加熱器17、1
8、19、20はそれぞれ長さが異なるが、これは、本
例の概略構成の説明上このようになったものであり、実
際には後述するように各低温ガス通路の長さ、容積共に
等しくされている。
第3作動空間、第4作動空間の4系統ある。第1作動空
間は、第1気筒1内に区画形成された第1高温膨張空間
9、第1加熱器17、第1再生器21、第1冷却器2
5、第1低温ガス通路29及び、第2気筒2内に区画形
成される第1低温圧縮空間13で構成されている。第2
作動空間は、第2気筒2内に区画形成された第2高温膨
張空間10、第2加熱器18、第2再生器22、第2冷
却器26、第2低温ガス通路30及び、第4気筒4内に
区画形成された第2低温圧縮空間14で構成されてい
る。第4作動空間は、第4気筒4内に区画形成された第
4高温膨張空間12、第4加熱器20、第4再生器2
4、第4冷却器28、第4低温ガス通路32及び、第3
気筒内に区画形成された第4低温圧縮空間16で構成さ
れている。第3作動空間は、第3気筒3内に区画形成さ
れた第3高温膨張空間11、第3加熱器19、第3再生
器23、第3冷却器27、第3低温ガス通路31及び、
第1気筒1内に区画形成された第3低温圧縮空間15で
構成されている。尚、図1において、各加熱器17、1
8、19、20はそれぞれ長さが異なるが、これは、本
例の概略構成の説明上このようになったものであり、実
際には後述するように各低温ガス通路の長さ、容積共に
等しくされている。
【0019】上記構成の複動型4気筒スターリングエン
ジンにおいて、各作動空間内の作動ガスは、各加熱器で
加熱され、各冷却器で冷却されるが、前述したピストン
の位相差による生ずる各作動室の容積変化の作動により
各気筒の作動ガスは位相の異なる圧力変動を起こす。従
って、各ピストンの上下に圧力差ができ、この圧力差で
ピストンが作動する。これが、スターリングエンジンの
原理である。
ジンにおいて、各作動空間内の作動ガスは、各加熱器で
加熱され、各冷却器で冷却されるが、前述したピストン
の位相差による生ずる各作動室の容積変化の作動により
各気筒の作動ガスは位相の異なる圧力変動を起こす。従
って、各ピストンの上下に圧力差ができ、この圧力差で
ピストンが作動する。これが、スターリングエンジンの
原理である。
【0020】上記構成の複動型4気筒スターリングエン
ジンの上面概略図を図2に示す。図2より明らかなよう
に、第1気筒1に第1加熱器17を介して接続される第
1再生器21及び第1冷却器25と、第2気筒2に第2
加熱器18を介して接続される第2再生器22及び第2
冷却器26は、第3気筒3に第3加熱器19を介して接
続される第3再生器23及び第3冷却器27と、第4気
筒4に第4加熱器20を介して接続される第4再生器2
3及び第4冷却器28とは、各気筒の配列軸(図示一点
鎖線A)に対して反対側になるように配置されている。
このような配置状態とすることにより、前述したように
各低温ガス通路29、30、31、32の長さ、各加熱
器17、18、19、20の長さ及び容積を均等にする
ことができる。このため、各気筒間の出力の差異がな
く、各気筒の出力差による振動の発生を効果的に抑制で
きるものである。
ジンの上面概略図を図2に示す。図2より明らかなよう
に、第1気筒1に第1加熱器17を介して接続される第
1再生器21及び第1冷却器25と、第2気筒2に第2
加熱器18を介して接続される第2再生器22及び第2
冷却器26は、第3気筒3に第3加熱器19を介して接
続される第3再生器23及び第3冷却器27と、第4気
筒4に第4加熱器20を介して接続される第4再生器2
3及び第4冷却器28とは、各気筒の配列軸(図示一点
鎖線A)に対して反対側になるように配置されている。
このような配置状態とすることにより、前述したように
各低温ガス通路29、30、31、32の長さ、各加熱
器17、18、19、20の長さ及び容積を均等にする
ことができる。このため、各気筒間の出力の差異がな
く、各気筒の出力差による振動の発生を効果的に抑制で
きるものである。
【0021】また、各再生器21、22、23、24及
び各冷却器25、26、27、28は、これらが各低温
ガス通路29、30、31、32を経て接続される各気
筒2、4、1、3に隣接する位置に配置されることにな
る。このため、各低温ガス通路29、30、31、32
をより短くできるので、これらの低温ガス通路の有する
死容積がさらに小さくでき、出力の低下を抑制できるも
のである。
び各冷却器25、26、27、28は、これらが各低温
ガス通路29、30、31、32を経て接続される各気
筒2、4、1、3に隣接する位置に配置されることにな
る。このため、各低温ガス通路29、30、31、32
をより短くできるので、これらの低温ガス通路の有する
死容積がさらに小さくでき、出力の低下を抑制できるも
のである。
【0022】図3は、図2の概略図をベースにした本発
明の直列4気筒スターリングエンジンの具体的な構成を
示す図の平面図であり、図4はその正面図である。ただ
し、図4には第3加熱器及び第4加熱器のヒーターチュ
ーブは図示していない。また、図3、図4共に駆動部は
省略している。
明の直列4気筒スターリングエンジンの具体的な構成を
示す図の平面図であり、図4はその正面図である。ただ
し、図4には第3加熱器及び第4加熱器のヒーターチュ
ーブは図示していない。また、図3、図4共に駆動部は
省略している。
【0023】図3、図4において、37は第1加熱器を
構成する第1ヒーターチューブ群、38は第2加熱器を
構成する第2ヒーターチューブ群、39は第3加熱器を
構成する第3ヒーターチューブ群、40は第4加熱器を
構成する第4ヒーターチューブ群である。図4より明ら
かなように、第1ヒーターチューブ群37及び第2ヒー
ターチューブ群38は、円弧形状を呈しており、それぞ
れの円弧中心41及び42が同一軸上となるように配置
されている。尚、図示していないが、同様に第3ヒータ
ーチューブ群39及び第4ヒーターチューブ群40も円
弧形状を呈しており、それぞれの円弧中心が同一軸上と
なるように配置されている。
構成する第1ヒーターチューブ群、38は第2加熱器を
構成する第2ヒーターチューブ群、39は第3加熱器を
構成する第3ヒーターチューブ群、40は第4加熱器を
構成する第4ヒーターチューブ群である。図4より明ら
かなように、第1ヒーターチューブ群37及び第2ヒー
ターチューブ群38は、円弧形状を呈しており、それぞ
れの円弧中心41及び42が同一軸上となるように配置
されている。尚、図示していないが、同様に第3ヒータ
ーチューブ群39及び第4ヒーターチューブ群40も円
弧形状を呈しており、それぞれの円弧中心が同一軸上と
なるように配置されている。
【0024】本例においては、このように、第1気筒1
に接続された第1ヒーターチューブ群37及び第2気筒
2に接続された第2ヒーターチューブ群38についてそ
の中心を同軸上にもつ同心円弧状に配置し、第3気筒に
接続された第3ヒータチューブ群39及び第4気筒4に
接続された第4ヒーターチューブ群40についても同様
な位置関係となるように配置している。前者(第1ヒー
ターチューブ群37及び第2ヒーターチューブ群38)
と後者(第3ヒーターチューブ群39及び第4ヒーター
チューブ群40)との中心軸ははずれているが、バーナ
を図3の矢印で示すように2方向(各中心軸に一致する
方向)から加熱することで、全てのヒーターチューブを
ほぼ均一に加熱することができるものである。即ち、図
3の下部に示した上向きの矢印は前者のヒーターチュー
ブ群を、上側に示した下向きの矢印は後者のヒーターチ
ューブ群を主体に加熱するようにバーナを配置すれば、
両者の中心軸のずれは問題とならない。このため、各気
筒の出力を差異を抑制することができ、出力の差異によ
る振動等の不具合の発生を防止できる。
に接続された第1ヒーターチューブ群37及び第2気筒
2に接続された第2ヒーターチューブ群38についてそ
の中心を同軸上にもつ同心円弧状に配置し、第3気筒に
接続された第3ヒータチューブ群39及び第4気筒4に
接続された第4ヒーターチューブ群40についても同様
な位置関係となるように配置している。前者(第1ヒー
ターチューブ群37及び第2ヒーターチューブ群38)
と後者(第3ヒーターチューブ群39及び第4ヒーター
チューブ群40)との中心軸ははずれているが、バーナ
を図3の矢印で示すように2方向(各中心軸に一致する
方向)から加熱することで、全てのヒーターチューブを
ほぼ均一に加熱することができるものである。即ち、図
3の下部に示した上向きの矢印は前者のヒーターチュー
ブ群を、上側に示した下向きの矢印は後者のヒーターチ
ューブ群を主体に加熱するようにバーナを配置すれば、
両者の中心軸のずれは問題とならない。このため、各気
筒の出力を差異を抑制することができ、出力の差異によ
る振動等の不具合の発生を防止できる。
【0025】また、第1ヒーターチューブ群37に着目
すると、この一方端37aは第1気筒1と(具体的には
第1気筒1内に区画形成される第1高温膨張空間9と)
直接接続されており、他方端37bは第1再生器21と
直接接続されている。同様に、第2ヒーターチューブ群
38でも、その一方端38aは第2気筒2と(具体的に
は第2気筒2内に区画形成される第2高温膨張空間10
と)直接接続されており、他方端38bは第2再生器2
2と直接接続されている。尚、図示していないが、第3
ヒーターチューブ群39も、その一方端が第3気筒3と
直接接続されており、その他方端が第3再生器23に直
接接続されている。同様に、第4ヒーターチューブ群4
0も、その一方端が第4気筒4に直接接続されており、
その他方端が第4再生器24に直接接続されている。こ
のため、各ヒーターチューブ群37、38、39、40
と各気筒1、2、3、4との間、及び、各ヒーターチュ
ーブ群37、38、39、40と各再生器21、22、
23、24との間に、これらを接続する接続ダクト部を
設ける必要がなく、その分死容積を小さくすることがで
きる。このため、これらの接続ダクトのような熱交換に
ほとんど関与しない部分の容積、即ち死容積を減少させ
ることができ、出力の向上を図ることができるものであ
る。
すると、この一方端37aは第1気筒1と(具体的には
第1気筒1内に区画形成される第1高温膨張空間9と)
直接接続されており、他方端37bは第1再生器21と
直接接続されている。同様に、第2ヒーターチューブ群
38でも、その一方端38aは第2気筒2と(具体的に
は第2気筒2内に区画形成される第2高温膨張空間10
と)直接接続されており、他方端38bは第2再生器2
2と直接接続されている。尚、図示していないが、第3
ヒーターチューブ群39も、その一方端が第3気筒3と
直接接続されており、その他方端が第3再生器23に直
接接続されている。同様に、第4ヒーターチューブ群4
0も、その一方端が第4気筒4に直接接続されており、
その他方端が第4再生器24に直接接続されている。こ
のため、各ヒーターチューブ群37、38、39、40
と各気筒1、2、3、4との間、及び、各ヒーターチュ
ーブ群37、38、39、40と各再生器21、22、
23、24との間に、これらを接続する接続ダクト部を
設ける必要がなく、その分死容積を小さくすることがで
きる。このため、これらの接続ダクトのような熱交換に
ほとんど関与しない部分の容積、即ち死容積を減少させ
ることができ、出力の向上を図ることができるものであ
る。
【0026】(第2実施形態例)図5、図6は本発明の
第2実施形態例を示す図であり、それぞれ前述の図2を
ベースとしたものである。ただし、両図とも駆動部は省
略してあり、また構成要素の名称と符号は図1、図2、
図3、図4と同じである。
第2実施形態例を示す図であり、それぞれ前述の図2を
ベースとしたものである。ただし、両図とも駆動部は省
略してあり、また構成要素の名称と符号は図1、図2、
図3、図4と同じである。
【0027】特徴としては、各ヒーターチューブ群3
7、38、39、40の一端を各気筒1、2、3、4の
上面に、他端を各再生器21、22、23、24の上面
に直接接続している。また、前記第1実施形態例と異な
るところは、各ヒーターチューブ群の円弧中心が同一軸
上となるようには配置していないところである。
7、38、39、40の一端を各気筒1、2、3、4の
上面に、他端を各再生器21、22、23、24の上面
に直接接続している。また、前記第1実施形態例と異な
るところは、各ヒーターチューブ群の円弧中心が同一軸
上となるようには配置していないところである。
【0028】本例における直列複動型4気筒スターリン
グエンジンは、上記構成のため、高温の雰囲気中にヒー
ターチューブをさらして熱を得る場合(例えば、太陽光
を集光し、ナトリウム等の中間媒体を加熱した雰囲気中
や、相当量の高温廃熱が流れているダクト中にヒーター
チューブをさらす場合)に、より有利である。このよう
な場合、ヒーターチューブの形状はバーナ等で直接加熱
する場合に比較して温度むらの影響が小さいからであ
る。このような構成とすることにより、より単純な形状
で均等加熱を実現でき、コスト的に有利となるものであ
る。
グエンジンは、上記構成のため、高温の雰囲気中にヒー
ターチューブをさらして熱を得る場合(例えば、太陽光
を集光し、ナトリウム等の中間媒体を加熱した雰囲気中
や、相当量の高温廃熱が流れているダクト中にヒーター
チューブをさらす場合)に、より有利である。このよう
な場合、ヒーターチューブの形状はバーナ等で直接加熱
する場合に比較して温度むらの影響が小さいからであ
る。このような構成とすることにより、より単純な形状
で均等加熱を実現でき、コスト的に有利となるものであ
る。
【0029】
【発明の効果】請求項1の発明は、以下の如く効果を有
する。
する。
【0030】各気筒の高温膨張空間と再生器との間に介
在する複数本のヒーターチューブよりなる加熱器の一方
端を各気筒に直接接続し、かつ他方端を各再生器に直接
接続しているため、ヒーターチューブ内部の作動ガス
は、従来のように、加熱器から気筒までの間の高温ダク
ト及び、加熱器から再生器までの再生器ダクト等の接続
ダクトを通過せず、直接各気筒の高温膨張空間及び再生
器に侵入する。接続ダクトは熱交換への関与が小さく、
これの容積を多くとることは、熱機関の死容積を増加さ
せることになる。これに対し、本発明では、ヒーターチ
ューブよりなる加熱器は直接それに対応する気筒及び再
生器に接続されているため、このような接続ダクトを必
要とせず、死容積を最小に抑えることができ、出力の向
上が期待できる。
在する複数本のヒーターチューブよりなる加熱器の一方
端を各気筒に直接接続し、かつ他方端を各再生器に直接
接続しているため、ヒーターチューブ内部の作動ガス
は、従来のように、加熱器から気筒までの間の高温ダク
ト及び、加熱器から再生器までの再生器ダクト等の接続
ダクトを通過せず、直接各気筒の高温膨張空間及び再生
器に侵入する。接続ダクトは熱交換への関与が小さく、
これの容積を多くとることは、熱機関の死容積を増加さ
せることになる。これに対し、本発明では、ヒーターチ
ューブよりなる加熱器は直接それに対応する気筒及び再
生器に接続されているため、このような接続ダクトを必
要とせず、死容積を最小に抑えることができ、出力の向
上が期待できる。
【0031】請求項2の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【0032】第1気筒に直接接続され円弧状に形成され
たヒーターチューブの円弧中心と第2気筒に直接接続さ
れ円弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心とは
同軸上にあり、第3気筒に直接接続され円弧状に形成さ
れたヒーターチューブの円弧中心と第4気筒に直接接続
され円弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心と
は同軸上にあるので、これらの円弧中心にそれぞれバー
ナ等の燃焼器を配置すれば、1個のみ配置されているも
のと比較して各ヒーターチューブが均一に加熱され、各
気筒における出力の差異をより抑制される。このため、
このような各気筒の出力の差異による振動の発生を防止
できる。
たヒーターチューブの円弧中心と第2気筒に直接接続さ
れ円弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心とは
同軸上にあり、第3気筒に直接接続され円弧状に形成さ
れたヒーターチューブの円弧中心と第4気筒に直接接続
され円弧状に形成されたヒーターチューブの円弧中心と
は同軸上にあるので、これらの円弧中心にそれぞれバー
ナ等の燃焼器を配置すれば、1個のみ配置されているも
のと比較して各ヒーターチューブが均一に加熱され、各
気筒における出力の差異をより抑制される。このため、
このような各気筒の出力の差異による振動の発生を防止
できる。
【図1】本実施形態例における、直列4気筒スターリン
グエンジンの概略構成図である。
グエンジンの概略構成図である。
【図2】本実施形態例における、直列4複動型気筒スタ
ーリングエンジンの上面概略図である。
ーリングエンジンの上面概略図である。
【図3】第1実施形態例における直列複動型4気筒スタ
ーリングエンジンの平面図である。
ーリングエンジンの平面図である。
【図4】第1実施例における直列複動型4気筒スターリ
ングエンジンの正面図である。
ングエンジンの正面図である。
【図5】第2実施例における直列複動型4気筒スターリ
ングエンジンの平面図である。
ングエンジンの平面図である。
【図6】第2実施形態例における直複動型4気筒スター
リングエンジンの正面図である。
リングエンジンの正面図である。
【図7】従来技術における直列複動型スターリングエン
ジンを示す図である。
ジンを示す図である。
【図8】従来技術における直列複動型スターリングエン
ジンのヒーターチューブの配置を示す図である。
ジンのヒーターチューブの配置を示す図である。
【図9】図8のA方向矢視図である。
1・・・第1気筒、 2・・・第2気筒、 3・・・第
3気筒、4・・・第4気筒、5・・・第1ピストン、
6・・・第2ピストン、 7・・・第3ピストン、8・
・・第4ピストン 9・・・第1高温膨張空間、 10・・・第2高温膨張
空間、 11・・・第3高温膨張空間、 12・・・第
4高温膨張空間 13・・・第1低温圧縮空間、 14・・・第2低温圧
縮空間、 15・・・第3低温圧縮空間、 16・・・
第4低温圧縮空間 17・・・第1加熱器、 18・・・第2加熱器、 1
9・・・第3加熱器、20・・・第4加熱器 21・・・第1再生器、 22・・・第2再生器、 2
3・・・第3再生器、24・・・第4再生器 25・・・第1冷却器、 26・・・第2冷却器、 2
7・・・第3冷却器、28・・・第4冷却器 29・・・第1低温ガス通路、 30・・・第2低温ガ
ス通路、 31・・・第3低温ガス通路、 32・・・
第4低温ガス通路 33・・・第1ピストンロッド、 34・・・第2ピス
トンロッド、 35・・・第3ピストンロッド、 36
・・・第4ピストンロッド 37・・・第1加熱器のヒーターチューブ群(ヒーター
チューブ)、 38・・・第2加熱器のヒーターチュー
ブ群(ヒーターチューブ)、 39・・・第3加熱器の
ヒーターチューブ群(ヒーターチューブ)、 40・・
・第4加熱器のヒーターチューブ群(ヒーターチュー
ブ) 41・・・ヒーターチューブ群37の円弧中心 42・・・ヒーターチューブ群38の円弧中心
3気筒、4・・・第4気筒、5・・・第1ピストン、
6・・・第2ピストン、 7・・・第3ピストン、8・
・・第4ピストン 9・・・第1高温膨張空間、 10・・・第2高温膨張
空間、 11・・・第3高温膨張空間、 12・・・第
4高温膨張空間 13・・・第1低温圧縮空間、 14・・・第2低温圧
縮空間、 15・・・第3低温圧縮空間、 16・・・
第4低温圧縮空間 17・・・第1加熱器、 18・・・第2加熱器、 1
9・・・第3加熱器、20・・・第4加熱器 21・・・第1再生器、 22・・・第2再生器、 2
3・・・第3再生器、24・・・第4再生器 25・・・第1冷却器、 26・・・第2冷却器、 2
7・・・第3冷却器、28・・・第4冷却器 29・・・第1低温ガス通路、 30・・・第2低温ガ
ス通路、 31・・・第3低温ガス通路、 32・・・
第4低温ガス通路 33・・・第1ピストンロッド、 34・・・第2ピス
トンロッド、 35・・・第3ピストンロッド、 36
・・・第4ピストンロッド 37・・・第1加熱器のヒーターチューブ群(ヒーター
チューブ)、 38・・・第2加熱器のヒーターチュー
ブ群(ヒーターチューブ)、 39・・・第3加熱器の
ヒーターチューブ群(ヒーターチューブ)、 40・・
・第4加熱器のヒーターチューブ群(ヒーターチュー
ブ) 41・・・ヒーターチューブ群37の円弧中心 42・・・ヒーターチューブ群38の円弧中心
Claims (2)
- 【請求項1】 第1気筒、第2気筒、第3気筒、第4気
筒が順次直列に配列され、作動順序が前記第1気筒、前
記第3気筒、前記第4気筒、前記第2気筒であり、前記
第1気筒及び前記第2気筒の高温膨張空間に加熱器を介
して接続される再生器及び冷却器と、前記第3気筒及び
前記第4気筒の高温膨張空間に加熱器を介して接続され
る再生器及び冷却器とを、前記各気筒列に対して反対側
に配置した直列複動型4気筒熱ガス機関において、 前記各気筒の前記高温膨張空間と再生器との間に介在す
る複数のヒータチューブよりなる前記加熱器の一方端を
前記各気筒に直接接続し、かつ前記加熱器の他方端を前
記各再生器に直接接続し、前記ヒーターチューブの全長
及び容積を均等としたことを特徴とする直列複動型4気
筒熱ガス機関。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記ヒーターチューブは円弧状に形成され、前記第1気
筒に直接接続された第1加熱器としての前記ヒーターチ
ューブの円弧中心と前記第2気筒に直接接続された第2
加熱器としての前記ヒーターチューブの円弧中心とは同
軸上にあり、前記第3気筒に直接接続された第3加熱器
としての前記ヒーターチューブの円弧中心と前記第4気
筒に直接接続された第4加熱器としての前記ヒーターチ
ューブの円弧中心とは同軸上にあるとともに、 前記直列複同型4気筒熱ガス機関は、前記第1気筒及び
前記第2気筒に直接接続された前記第1加熱器及び前記
第2加熱器としての前記ヒーターチューブを主に加熱す
る第1バーナと、前記第3気筒及び前記第4気筒に直接
接続された前記第3加熱器及び前記第4加熱器としての
前記ヒーターチューブを主に加熱する第2バーナとを備
えて成ることを特徴とする直列複動型4気筒熱ガス機
関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1531897A JPH10213012A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 直列複動型4気筒熱ガス機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1531897A JPH10213012A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 直列複動型4気筒熱ガス機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10213012A true JPH10213012A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11885433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1531897A Pending JPH10213012A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 直列複動型4気筒熱ガス機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10213012A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009504980A (ja) * | 2005-08-16 | 2009-02-05 | アンドレアス ギムザ | ダブルピストンユニットを2つ備えた4サイクルスターリングエンジン |
JP2009185724A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Denso Corp | 外燃機関 |
WO2010088149A3 (en) * | 2009-01-27 | 2010-11-04 | Regen Power Systems, Llc | Heat engine and method of operation |
WO2011070786A1 (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | 株式会社eスター | スターリングエンジン |
WO2011118033A1 (ja) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | トヨタ自動車株式会社 | スターリングエンジンの熱交換器 |
CN103742262A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-23 | 杨浩仁 | 外燃式发动机及其工作原理 |
EP4177453A1 (en) | 2021-11-09 | 2023-05-10 | Yanmar Holdings Co., Ltd. | Stirling engine |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP1531897A patent/JPH10213012A/ja active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2009185724A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Denso Corp | 外燃機関 |
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