JPS5938426B2 - 複動四気筒スタ−リングエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複動囲気筒スターリングエンジンに関するも
のである。

特に、本発明は、エンジンの作動ガスを加熱する加熱手
段と：エンジンの４つのシリンダが固着されているエン
ジンブロックと：それぞれのシリンダ内に配設され各シ
リンダの内部を上部高温空間と下部低温空間とに分割し
ているピストンと：上部蓄熱器とこの蓄熱器に連結され
た下部冷却器とを有し各シリンダに接続された蓄熱／冷
却装置と：各シリンダに接続され、各シリンダの上部高
温空間から加熱手段を介して蓄熱／冷却装置の蓄熱器ま
で延びている加熱管機構と；各シリンダの蓄熱／冷却装
置に接続され、蓄熱器の内部から冷却器を介して隣接す
るシリンダの底部低温空間まで延びている冷却管機構と
；を備え、これらのシリンダ、加熱管機構、蓄熱／冷却
装置および冷却管機構が完全に閉じたシステムを形成し
、各ピストンの動作により、作動ガスがシリンダの上部
高温空間と隣接するシリンダの下部低温空間との間を前
後に連続的に移動する複動囲気筒スターリングエンジン
に関するものである。

複動スターリングエンジンにおいて、シリンダおよびピ
ストンは高温側と低温側との間で加熱ガスを前後に移動
させ、機械的な仕事を駆動軸に伝達する。

複動スターリングエンジンのピストンは熱力学的に共働
しており、それぞれのピストンは２つのサイクルにおい
て同時に作動しており、ピストンの上部高温側は隣接す
るピストンの下部低温側と共働している。

このことは、スターリングエンジンは共働するピストン
をそれぞれ有する少な（とも３つのシリンダを備えてい
なければならないことを意味している。

最適な効果は四から大気筒において得られる。

作動ガスは１つのシリンダ内のピストン上方の高温空間
と、隣接するシリンダ内のピストン下方の低温空間との
間を連続的に前後に移動されるものである。

これらの空間の間において、作動ガスは加熱手段、蓄熱
器及び冷却器を通過する。

加熱手段内において作動ガスに熱が与えられる。

蓄熱器は、作動ガスが低温側から高温側に移動するとき
に作動ガスに熱を与え、作動ガスが反対方向に移動する
ときに熱を貯蔵する。

冷却器は作動ガスの圧縮行程において生じる熱を吸収す
る。

それにより、作動ガスの温度は高温側及び低温側におい
てほぼ一定に保たれるものとする。

複動囲気筒スターリングエンジンは以下の要件を満足し
なげればならない。

（１）シリンダの上部高温空間と蓄熱器との間の接続部
は、適当な熱伝達表面積が得られる状態で加熱手段内に
配置されていなげればならない。

（２）各シリンダの下部低温空間と冷却器との間の接続
部は短い長さでなげればならない。

すなわち、これらの接続部の体積はシリンダの体積に適
切に比例していなげればならないとともに、それぞれの
長さは互いに等しくなげればならない。

（３）４つのピストン下方ドは公知の技術に基く簡略な
構造で例えば周知のクランクシャフトのような単一の部
材によって機械的に連結されていなければならない。

（４）シリンダ及び蓄熱／冷却装置の構造は簡単で小型
のものが望ましい。

シリンダの高温空間と低温空間との間を容易に区分でき
なげればならない。

（５）機械的出力伝達の摩擦損失は低く押さえられなけ
ればならず、このため可動部品の数及びベアリング面は
最小限にしなげればならない。

特開昭５５−７８１４２号公報は上述した要求を満たす
複動囲気筒スターリングエンジンを開示している。

このスターリングエンジンは、シリンダおよび蓄熱／冷
却装置の配置に関して、第２図及び第３図に概略的に示
すごとく特に好適な幾何学的構成を有している。

これらのシリンダは一列に配列され、各シリンダ間の距
離は互いに等しくなっている。

蓄熱／冷却装置はシリンダの外側に配置されているとと
もに中間の２つのシリンダの中心点を通過し、かつシリ
ンダの配列直線に直交する中心軸を有する円上に一様に
離間して配列されている。

このようなスターリングエンジンはガス状、液体状ある
いはある程度まで粉砕された粉状燃料のみを使用するこ
とができる回転的に対称な燃焼器を有している。

このエンジンの加熱管はこの燃焼器内に配列されていな
げればならず、この場合シリンダと蓄熱器との間の配管
構造が比較的複雑に成ってしまう。

そこで、シリンダおよび蓄熱／冷却装置の配置に関して
上述した構成あるいは他の幾何学的構成を有していると
ともに、気体状、液体状、粉末状燃料に限らず固体燃料
蓄熱燃料をも使用可能な、つまりあらゆる種類の熱エネ
ルギーを使用可能な加熱手段を備え、かつシリンダと蓄
熱器との間の配管構造が簡単なスターリングエンジンの
提供が望まれている。

この目的のために、周期的な媒体の蒸発及び凝縮が熱伝
達に用いられるいわゆる公知のヒートパイプ（第４図）
を加熱手段として用いることが可能である。

ヒートパイプは原理的に３つの部分に分割できる。

すなわち熱が供給される蒸発部、熱が発散される凝縮部
及び媒体が一方向に気体状となって搬送されまた反対方
向においては液体状となって搬送される伝達部とに分げ
られる。

ヒートパイプはその内部にいわゆる灯芯な備えており、
この灯芯は毛細管現象により液体を伝達可能な多孔性材
料から成っている。

熱が蒸発部に供給されると、灯芯によって蒸発部に搬送
された液体は蒸発し、その結果「冷壁原理」によって気
体が迅速に凝縮部に搬送され、そこで熱は気体が凝縮す
るように発散される。

凝縮した液体は灯芯によって蒸発部へ搬送され、そこに
おいて再び蒸発等をする。

ヒートパイプ内の媒体を適当に選択することにより、ス
ターリングエンジンに適切な７００〜９００℃の作動温
度においてほぼ等温状態を形成することができる。

この温度において、ヒートパイプ内における温度差は約
５℃である。

最適な媒体は純粋なナトリウム、あるいはナトリウムと
他の物質の共晶物である。

ヒートパイプに熱を供給するための熱源及び燃料は適当
な作動温度を維持できるものであれば自由に選択可能で
ある。

ヒートパイプ内における熱伝達は、迅速かつ熱損失がほ
とんどない状態で行われ熱源の位置の選択自由度は非常
に大きいものである。

。スターリングエンジンが加熱手段として上述のタイプ
のヒートパイプを有し、エンジンの加熱管がヒートパイ
プの凝縮部に配設されたとすると、等温状態がエンジン
の高温空間において得られるとともに、加熱管内におけ
るエンジンの作動ガスの内部流パターンは、流れの損失
が低下してエンジンの出力及び効率が向上するように改
良され、また固体燃料用の熱源及び熱を貯蔵した温水蓄
熱器をも加熱手段の加熱に用いることが可能となる。

温水蓄熱器を使用するとエンジンに空気を送る必要がな
くなりエンジンは排気ガスを出すことなしに作動するこ
とが可能となる。

スターリングエンジンとヒートパイプとを組合せる場合
、ある種の要件が満されなげればならない。

エンジンの加熱管をおおうヒートパイプは、スターリン
グエンジンに適した７００〜９００℃の作動温度まで加
熱される液状あるいは気体状の媒体を収容しているため
、この媒体を密封するエンクロージャは、気密に形成さ
れていなくてはならない。

エンジンのシリンダと蓄熱器とはそれぞれ加熱管によっ
て連結されるため、ヒートパイプの壁には加熱管を通す
ための複数の開口を形成しな（てはならず、これらの開
口について特に困難な問題カ存在している。

製造及びメインテナンスの観点から加熱手段、すなわち
ヒートパイプは適当な様式に分割されることが望ましい
。

エンジン□ の高温部はかなり膨張するものでありその
低温部もまたある程度膨張するものであるため熱膨張に
対する考慮もはられれなければならない。

このことは、加熱手段が分割されている場合にもいえる
ことである。

本発明の目的は上述した要求を満たし特に熱膨張に関す
る問題を解決した複動開気筒スターリングエンジンを提
供せんとするものである。

この目的は、スターリングエンジンの加熱手段を形成す
る２つの分割された加熱ユニットのうちの１つを形成す
る加熱器？’ａ 、 ７’ｂ ： ７“ａ、７“ｂと：
加熱器内に延出して加熱器に密閉に連結され、それぞれ
がエンジンブロックＢに固着された底部シリンダ部１′
ａ〜１’ｄに一体的に連結されてエンジンの４つのシリ
ンダ１ａ〜１ｄのうちの２つを形成した２つの上部シリ
ンダ部１’ａ〜１’ｄと；前記２つのシリンダと関連し
、その蓄熱器４ａ〜４ｄが加熱器まで延びて密閉的にか
つ固着的に加熱器に連結され、冷却器５ａ〜５ｄに固着
的に連結され、かつその冷却器がエンジンブロックに固
着された下部シリンダ部１“ａ〜１“ｄのそれぞれに固
着され各冷却器管機構８’ａ 〜Ｂ’ｄ ； ８”ａ
−ｆｆ’ｄを下部シリンダ部に連結する２つの蓄熱／冷
却装置３ａ〜３ｄと：前記２つのシリンダのそれぞれに
対応し加熱器内に位置し、前記２つの上部シリンダ部を
各蓄熱器に連結する２つの加熱管機構６′ａ〜６’ｄ
； ６“ａ〜６“ｄと：各冷却管機構に包含された複数
個のフレキシブルな第１の冷却管８′ａ□〜８′ｄ１：
す′ａ１〜８“ｄｌとを具備し、前記２つの蓄熱／冷却
装置において前記冷却管が固着的に各蓄熱器に連結され
ており、前記蓄熱器の内部から各冷却器に延びており蓄
熱器に連結固着され蓄熱器の壁部を貫通して突出してい
ることを特徴とする複動開気筒スターリングエンジンを
提供することによって達成されるものである。

本発明による２つのエンジンユニットかう構成される複
動開気筒スターリングエンジンにおいて、それぞれの蓄
熱器及び各シリンダの上部シリンダ部は加熱ユニットに
連結されており、それぞれの冷却器は各蓄熱器に弾性的
に連結されているとともに各シリンダの下部シリンダ部
に固着的に連結されている。

冷却器および蓄熱器は互いに弾性的に接続されていると
ともに、冷却器内の冷却管は柔軟に形成されるため、熱
膨張が吸収され、エンジンの作動媒体および冷却媒体の
密閉に対する要求は同時に満足される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について詳細
に説明する。

本発明に係るエンジンの形態は、シリンダと蓄熱／冷却
装置との位置関係に関して第２図および第３図に示すよ
うな幾何学的構造を有するスターリングエンジンと関連
して説明する。

明らかなことではあるが、本発明は上記幾何学構造を有
するスターリングエンジンに限定されるものではない。

本発明に係る複動開気筒スターリングエンジンを詳細に
説明する前に、まず複動開気筒スターリングエンジンの
機能に関する原理について第１図を参照して説明する。

第１図には、４つのシリンダ１ａ、１ｂ、Ｉｃ、１ａと
、これらに対応するピストン２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄ
が示されている。

蓄熱／冷却装置３ａ、３ｂ 、３ｃ及び３ｄもまたそれ
ぞれのシリンダＩａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄに対応してい
る。

この蓄熱／冷却装置３ ａ 。３ｂ、３ｃ及び３ｄは、
上部の蓄熱器４ ａ ２４ ｂ。

４ｃ及び４ｄと下部の冷却器５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄ
とを有し、両者はそれぞれ互に連通している。

シリンダ１ａ〜１ｄは各ピストン２ａ〜２ｄの上方に上
部高温空間を有し、各ピストン２ａ〜２ｄの下方に下部
低温空間を有している。

シリンダ１ａ、１ｂ、ｌｃ及び１ｄの高温空間は加熱管
機構６ ａ ｔ ６ ｂ 、６ ｃ及び６ｄを介してそ
れぞれ各蓄熱器４ａ〜４ｄに連通している。

各加熱管機構６ａ〜６ｄは加熱手段Ｔ内へ上方に延出し
ている。

各シリンダＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ及び１ｄの冷却器５ａ、５
ｂ、５ｃ及び５ｄはそれぞれ冷却管機構８ ａ ｙ ８
ｂ 、８ ｃ及び８ｄを介して隣接するシリンダ１ｂ
＞１ｃ、ｌｄ及び１ａの低温空間に連通している。

このようにシリンダ１ａ〜１ｄ、加熱管機構６ａ〜６ｄ
、蓄熱／冷却装置３ａ〜３ｄ及び冷却管機構８ａ〜８ｄ
は、全体として閉じたシステムを形成しており、このシ
ステム内には作動ガスとして通常水素あるいはヘリウム
が収容されている。

作動ガスはシリンダ１ａ〜１ｄの高温空間と隣接するシ
リンダの低温空間との間を各ピストン２ａ〜２ｄによっ
て連続的に前後に移動される。

加熱手段７内部の加熱管機構６ａ〜６ｄにおいて、熱が
作動ガスに供給されている。

作動ガスが低温空間から高温空間に動（とき、蓄熱器４
ａ〜４ｄは作動ガスに熱を与え、また作動ガスが高温空
間から低温空間に動くとき、蓄熱器は熱を保存する。

冷却器５ａ〜５ｄは作動ガスの圧縮行程において発生す
る熱を吸収するものである。

従って作動ガスの温度は高温側と低温側においてほぼ一
定に保持されている。

第２図に示すシリンダの配置において、４つのシリンダ
１ａ〜１ｄは一直線上に配設されており、隣接するシリ
ンダ間の距離は互いに等しくなっている。

４つの蓄熱／冷却装置３ａ〜３ｄは、１つの円上に一様
に分布して配置されており、この円の軸は、２つの中間
のシリンダ１ｂと１ｃとの中間点を通り、かつ前記直線
に直交している。

各冷却器５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄは冷却管機構８’ａ
、 ｓ’ｂ 、 ８’ｃ及び８’ｄを介してそれぞれ
各隣接するシリンダ１ｃ、１ａ、１ｄ及び１ｂの低温空
間に連通している。

この４つの冷却管機構８′ａ〜８’ｄはほぼ等しい長さ
になっている。

それぞれのシリンダ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ａの高温空間
は加熱管機構６’ａ ｊ ６’ｂ ２６’ｃ及び６’ｄ
を介してそれぞれ蓄熱器４ａ〜４ｄに連通している。

各加熱管機構６’ａ〜６’ｄは加熱手段の内部へ上方に
延長している。

第３図に示すシリンダの配置と第２図に示すシリンダの
配置の違いは、蓄熱／冷却装置３ｂ及び３ｃが異なる場
所に配置されていることであり、冷却器５ａ、５ｂ、５
ｃ及び５ｄはシリンダｌｃ。

１ａ、Ｉｄ及び１ 、ｂ （第２図）に連結されるかわ
りに、冷却管機構８“ａ、８“ｂ、８“Ｃ及び８“ｄを
介してシリンダＩｂ、Ｉｃｉ、１ａ及び１ｃ（第３図）
にそれぞれ連結されている。

ここで、加熱管機構６′ａ〜６’ｄ及び６“ａ〜６“ｄ
と冷却管機構８’ａ〜８’ｄ及び８”ａ〜８“ｄは第２
図及び第３図において概略的に示されているだけである
ことは言うまでもない。

このように、これらの図は、異なる機構における容管を
意図しているものではないとともに、各要素間において
これらの配管機構がどのように配設されているかを示す
ものでもなく、ただそれぞれの要素が互いに低温空間及
び高温空間に連結していることを示しているものである
。

第２図及び第３図から明らかなように、熱力学的サイク
ルがひきおこされる一連のシリンダ、すなわち「爆発順
序」は第２図の配置においてはａ−ｂ −ｄ −ｃであ
り、第３図の配置においてはａ−ｃｄ−ｂである。

これらの順序をとることにより、周知のクランクシャフ
トを使用することが可能となる。

第２図及び第３図に示すシリンダの配置は、上記円上に
おける蓄熱／冷却装置の配列順序を変更することにより
、またシリンダ１ａ〜１ｄに対して冷却器５ａ〜５ｄを
別の順序で連結することにより種々変更可能である。

このように、周知のクランクシャフトを利用可能な別の
「爆発順序」は実現され得るものである。

第２図および第３図において、それぞれのエンジンの加
熱手段γ′ａ、７′ｂ及びγａ、γ“ｂはそれぞれ一点
鎖線で示されており、これらの加熱手段は２つの同一な
加熱ユニツ） ７’ａ ｔ ７’ｂ及び７“ａ。

７″ｂから構成されており、それぞれ別体の加熱ユニッ
トを形成している。

本発明によれば、加熱器７’ａ 、 ７’ｂ及び７“ａ
、γｂ“はそれぞれ１つのエンジンユニット９’ａ 、
９’ｂ 、 ９“ａ及び９“ｂに備えられている。

それぞれの１組のエンジンユニットは２つの同一なエン
ジンユニットから構成されている。

それぞれのエンジンユニットを構成している要素は、そ
れぞれの加熱手段に対応する一点鎖線によって第２図及
び第３図に示される部分である。

各加熱ユニットは、媒体の周期的な蒸発及び凝縮が熱伝
達に利用されるいわゆるヒートパイプの凝縮部に相当し
ている。

第４図を参照してヒートパイプ１０について詳細に説明
する。

両端が閉塞したヒートパイプ１０は、原理的には３つの
部分に分割されている、すなわち、いかなる形態の熱源
（図示せず）からの熱をもヒートパイプに供給する蒸発
部１１と、熱が発散される凝縮部１２と、周囲絶縁部１
３を有する伝達部１４とを備えこの伝達部１４内におい
て媒体が一方向に（第４図で右側へ）気体状で搬送され
、また反対方向へ（第４図で左側へ）液体状で搬送され
る。

ヒートパイプ１０の内部にはその全長にわたっていわゆ
る灯芯１５が設けられており、この灯芯は毛細管現象に
より液体を搬送することのできる多孔性材料から形成さ
れている。

熱が蒸発部１１に供給されると、灯芯１５によって蒸発
部に移された液体が蒸発し、その結果「冷壁原理」によ
って生じた気体が凝縮部１２へ急速に搬送され、この凝
縮部で熱が発散し気体が凝縮する。

この凝縮液体は灯芯１５によって蒸発部１１へ搬送され
、蒸発部で再び蒸発する。

上述のように、各加熱器７’ａ 、７’ｂ 、７“ａ。

７“ｂはヒートパイプの凝縮部に対応しているものであ
る。

各加熱器７’ａ 、 ？’ｂ 、 ７“ａ、７“ｂは断
熱伝達部１４’ａ 、１４’ｂ 、１４’ａ及び１４“
ｂを介して蒸発部（第２図及び第３図においては図示せ
ず）にそれぞれ連通している。

これらの加熱器も断熱されている。

ヒートパイプ内の媒体を適当に選ぶことによって、スタ
ーリングエンジンに適した７００〜９００℃の作動温度
においてほぼ等温状態を得ることかで；きる。

媒体として、純粋なナトリウムあるいはナトリウムと他
の物質の共晶物等が適している。

加熱器は各エンジンユニットの他の要素の上方に配設さ
れている。

各エンジンユニットの熱管機構６’ａ〜６’ｄ 、 ６
／／ａ〜６“ｄは以下に詳述するように、エンジンの作
動ガスを加熱するための熱を受けとめるためにそれぞれ
の加熱器内に配設されている。

次に、本発明に係るエンジンユニットについて、第５図
を用いて説明する。

第５図は、第３図におゆる線Ｖ−■に沿った断面図であ
り、第３図のシリンダ配置のエンジンユニットを示して
いる。

エンジンユニット９“ｂの加熱器７“ｂが第５図に示さ
れている。

前述したように、加熱器７“ｂはヒートパイプの凝縮部
に対応しており、毛細管現象によって液体を搬送するこ
とができるとともにヒートパイプの灯芯１５を形成して
いる多孔性材料の内部ライニングを有している。

また、加熱器γ“ｂは適当な外部断熱材（図示せず）を
有している。

シリンダ１ｃはエンジンユニット９“ｂの一部テある上
部シリンダ部１′ｃとエンジンブロックＢに形成されて
いるとともにエンジンユニット９“ｂには含まれない下
部シリンダ部１“Ｃとに分割されている。

上部シリンダ部１”ｃは加熱器γ′ｂ内へ延出し、密閉
的かつ固着的に加熱器の底壁に溶接されている。

上部シリンダ部１′ｃは下部フランジ１６を有し、下部
シリンダ部１“Ｃは上部フランジ１１を有し、これらの
シリンダ部は、ボルト１８によって一体的に連結されて
いる。

フランジ１６と１７との間には、適当なシール部材が挿
入されている。

エンジンユニットの９″ｂの一部である蓄熱／冷却装置
３ｄの蓄熱器４ｄは、加熱器７“ｂ内に延びており、上
部シリンダ部１’ｃと同様な方法で加熱器の底壁に固着
されている。

蓄熱器４ｄは下部フランジ１９を有し、ベルト２１によ
って金属性の底盤２０に固定されている。

これらのボルト２１は、フランジ１９とシール部材（図
示せず）とを介して底盤２０に延びている。

蓄熱／冷却装置３ｄの冷却器５ｄは、金属性材料から成
るベローズ２２によって底盤２０に弾性的に連結されて
おり、とのベローズ２２は冷却器５ｄおよび底盤２０に
密閉的に溶接されている。

はぼ同一な長さを有する複数個のフレキシブルな第１の
冷却管８“ｄｌ は、第５図において一点鎖線で３本略
図的に示されているが、これらの冷却管は蓄熱器４ｄの
内部から底盤２０を密閉的に貫通して冷却器５ｄ内を延
び、更に冷却器の側壁を密閉的に貫通して冷却器５ｄの
外側壁に画成された平坦な表面２３ｄに開口している。

これらのフレキシブルな第１の冷却管８“ｄｌは底盤２
０と冷却器５ｄの壁部とに溶接され、冷却管機構８“ｄ
の第１の部分を形成している。

環状の連結部材２４ｄは、この連結部材２４ｄの端部に
溶接された端盤２５を備えており、端盤２５を貫通して
密閉的に延びる第２の冷却管８“ｄ２を複数個収容して
いる。

第２の冷却管８“ｄ２のうちの３つが、第５図において
一点鎖線により概略的に示されている。

これらの第２の冷却管８“ｄ２は冷却管機構８“ｄの第
２の部分を形成している。

連結部材２４ｄは冷却器５ｄの平面２３ｄおよび底部シ
リンダ部１“Ｃの外側壁の平面２７ｃに固着されたフラ
ンジ２６を有し、第２の冷却管８“ｄ２と平面２７ｃに
形成された開口２８とを介してフレキシブルな第１の冷
却管８“ｄ□を底部シリンダ部１“Ｃの内部へ接続して
いる。

連結部材２４ｄは、それぞれフランジ２６と中間シール
部材（図示せず）とを介して連結面、つまり平面２３ｄ
及び２７ｃに延びるボルト（図示せず）によって冷却器
５ｄと底部シリンダ部１“Ｃとに固着されている。

冷却器５ｄは、主にエンジンの作動ガスを冷却するため
の冷媒、通常は水が通る入口２９および出口３０を有し
ている。

この冷却は、冷媒が約６０°〜８０℃の温度にするよう
になされ、このことにより冷媒を加熱の目的に用いるこ
とが可能となる。

また、冷却器５ｄ内には、水バックルプレート３１が設
けられている。

連結部材２４ｄは、エンジンの作動流体を二次的に冷却
のための冷媒、通常水が通る入口３２と出口３３とを有
している。

この二次的な冷却は、より低い温度約２０℃で冷媒によ
り行なわれる。

このことはスターリングサイクルにおいて熱力学的温度
降下が増大され、よりよい効率が得られることを意味し
ている。

シリンダ１ｃの高温空間は、このシリンダの加熱管機構
６“Ｃを形成している複数個の加熱管を介して同一なエ
ンジンユニット９“ｂ（第３図参照）に包含されている
蓄熱器４ｃの内部に連通している。

これらの加熱管は、第５図において、一点鎖線で概略的
に示されている。

同様に、蓄熱器４ｄの内部は、同一なエンジンユニット
ｇ／ｄ（第３図参照）の加熱管機構６“ｄを形成してい
るとともに第５図においては略図的に３本の一点鎖線で
示されている複数個の加熱管を介してシリンダ１ｄの高
温空間へ連通している。

これらの加熱管は、各シリンダ及び蓄熱器内に密閉的に
延び、それぞれ溶接によって固着されている。

第３図におけるシリンダの配置において、シリンダ１ｄ
と蓄熱器４ｄとの間の距離はシリンダ１ｃと蓄熱器４ｃ
との間の距離よりも短い。

しかしながら、加熱器としてヒートパイプを利用するこ
とにより得られる自由度によって、２つの加熱管機構６
“Ｃ及び６“ｄにおける加熱管は簡単に同一な長さにす
ることができる。

例えば第５図に示すように、加熱管機構６“ｄの加熱管
の「エクステンション」が略図的に示されている。

加熱器内における加熱管の配置においては以下の要件が
満たされなければならない。

加熱管は熱伝達に充分な表面積を有するように充分な長
さを持たなげればならず、また形状は簡略なものでなげ
ればならない。

さらに、全ての加熱管は、互いに同一な長さにすべきで
ある。

エンジンユニット９“ａ及び９“ｂは同一なものであり
、互いに連結され、エンジンユニット９“ａの冷却器５
ｂはエンジンブロックＢに形成されたシリンダ１ｄの底
部シリンダ部１“ｄに連結部材２４ｂによって連結され
、一方エンジンユニット９“ｂの冷却器５ｃはエンジン
ブロックＢに形成されたシリンダ１ａの底部シリンダ■
１“ａに連結部材２４ｃを介して連結されている。

また、エンジンユニット９′ａの冷却器５ａおよびエン
ジンユニット９“ｂの冷却器５ｄはそれぞれ、エンジン
ブロックＢに形成されたシリンダ１ｂ及び１ｃの下部シ
リンダ部１“ｂ及び１“Ｃにそれぞれ連結部材２４ａ及
び２４ｄ（第６図参照）を介して連結されている。

上述したように、第２図及び第３図に図示されたシリン
ダの配置は、蓄熱／冷却装置３ｂ及び３ｃが異なる位置
に配置されている点において異なり、また第２図におい
て冷却器５ ａ ２５ ｂ 。

５ｃ及び５ｄはシリンダ１ｃ、１ａ、１ｄ及び１ｂに連
結されており、第３図においてはそれぞれシリンダ１ｂ
、１ｄ、１ａ及び１ｃに連結されている。

このことは同一な形状を有し、対応するエンジンユニッ
ト９“ａ及び９“ｂとしてそれぞれ同一な上部シリンダ
部と同一な蓄熱／冷却装置と同一な加熱器７’ａ及びγ
′ｂを有するエンジンユニット９′ａ及ヒ９′ｂがエン
ジンユニツ）９”ａ及び９“ｂと加熱器７“ａ及びγ“
ｂとに比較して異なる設計であることを示している。

エンジンユニツ） ９’ａ 。９’ｂおよび加熱器７′
ａ、γ′ｂは、他の点においではエンジンユニット９“
ａ、９“ｂおよび加熱器７“ａ。

７“ｂに全く対応しているものであるため、これらの要
素についての詳しい説明は省略する。

第２図及び第７図から理解されるように、冷却５５ａ及
び５ｄとこれらと対応するシリンダ１ｃ及び１ｂとの間
の距離は、それぞれ冷却器５ｂ及び５ｃとこれらと対応
するシリンダ１ａ及び１ｄとの間の距離よりも長（なっ
ている。

第１のフレキシブルな冷却管８’ａ １．８’ｂ ］
、８’ｃ １２８’ｄ １と第２の冷却管８′ａ２，８
′ｂ２，８′ｃ２，８′ｄ２とを有する冷却管機構８’
ａ 、 ｓ’ｂ 、 ８’ｃ及び８’ｄがそれぞれ互い
に同一な長さになるように、エンジンユニット９’ａ
、９’ｂにおけるように、全ての連結部材２４ａ〜２４
ｄが直線上に設けられているわけではな（、連結部材２
４ｂ及び２４ｃは湾曲している。

このため、冷却ｉ５ｂ及び５ｃの連結面２３ｂ及び２３
ｃはそれぞれ対応する底部シリンダ部１“ａ及び１“ｄ
の連結面２７ａ及び２７ｄと対抗する位置には設けられ
ていない。

エンジンユニット９’ａ及び９′ｂは同一なものであり
、互いに連結されている。

エンジンユニット９’ａの冷却器５ａは連結部材２４ａ
によってエンジンブロックＢに形成されたシリンダ１ｃ
の底部シリンダ部１“Ｃに連結されており、またエンジ
ンユニツ）９’ｂの冷却器５ｄは連結部材２４ｄによっ
てエンジンブロックＢに形成されたシリンダ１ｂの底部
シリンダ部１“ｂに連結されている。

各エンジンユニットのこれらの領域において、エンジン
ユニット９′ａの冷却器５ｂとエンジンユニツト９′ｂ
の冷却５５ｃはそれぞれエンジンブロックＢに形成され
たシリンダ１ａ及び１ｄの底部シリンダ部１“ａ及び１
“ｄに連結部材２４ｂ及び２４ｃによって連結されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複動囲気筒スターリングエンジンの作動原理
を示す概略図、第２図は、スウェーデン特許公開公報／
％４１４３２８によるスターリングエンジンのシリンダ
の配置を示す概略平面図、第３図は、スウェーデン特許
公開公報４４１４３２８によるスターリングエンジンの
シリンダの配置を示す概略平面図、第４図は公知のヒー
トパイプの断面図、第５図は、第３図におげろ線Ｖ−■
に沿った断面を示す本発明の一実施例に係るエンジン装
置の断面図、第６図は、第３図に示すシリンダ配置を有
するエンジンユニットにおけるシリンダと冷却器管との
間の連結部材を示す図、第７図は、第２図に示すシリン
ダ配置を有するエンジンユニットにおけるシリンダと冷
却器との間の連結部材を示す図である。 １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・・・・シリンダ、２ａ。 ２ｂ 、２ｃ 、２ｄ・”ピストン、３ａ 、３ｂ 。 ３ ｃ 、 ３ ｄ・”・−・蓄熱／冷却装置、４ａ
、４ｂ 。 ４ ｃ 、 ４ ｄ・・・・−・蓄熱器、５ ａ ）
５ ｂ 、５ ｃ 、５ ｄ・・・・−・冷却器、６ａ
、６ｂ、６ｃ、６ａ・・・・−・加熱管機構、７ ａ
、 ７ ｂ−・・加熱手段、８ａ、８ｂ。 ８ｏ、８ｄ・・・・・・冷却管機構、９ａ、９ｂ、９ｃ
。 ９ｄ・・・・・・エンジンユニット、１０・・・・・叱
−トパイプ、１１・・・・・・蒸発部、１２・・・・・
・凝縮部、１３・・・・・・周囲絶縁部、１４ａ、１４
ｂ・・・・・・断熱伝達部、１５・・・・・・灯芯、２
４・−・・・・連結部材、１’ａ〜１’ｄ・・“・・・
上部シリンダ、１“ａ〜１“ｄ・・・・・・底部シリン
ダ、６’ａ〜６’ｄ、σ′ａ〜６〃ｂ・・・・・・加熱
管機構、γ′ａ。 ７’ｂ 、 ７“ａ、γ“ｂ−−−−−・加熱手段、８
′ａ〜８′ｄ。 ８“ａ〜８“ｄ・・・・−・冷却管機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの作動ガスを加熱するための加熱手段７’
   ａ 、？’ｂ ；γ′ａ、γｂと：エンジンの４つのシ
   リンダ１ａ〜１ｄが固着されているエンジンブロックＢ
   と：各シリンダ内に配設され、各シリンダの内部を上部
   高温空間と下部低温空間とに分割したピストン２ａ〜２
   ｄと；蓄熱器４ａ〜４ｄと蓄熱器に連結された冷却器５
   ａ〜５ｄとを有し、各シリンダに接続された蓄熱／冷却
   装置３ａ〜３ｄと：各シリンダに接続され、各シリンダ
   の上部高温空間から加熱手段を介して上記蓄熱／冷却装
   置の蓄熱器へ延びた加熱管機構６’ａ〜６′ｄ；６１／
   ａ−ｓ／／ ａと：各シリンダの蓄熱／冷却装置に接
   続され蓄熱器の内部から冷却器を通って隣接するシリン
   ダの下部低湿空間内に延びた冷却管機構８’ ａ 〜８
   ’ｄ ； ８”ａ −８”ｄと；を備え、上記シリンダ
   、加熱管機構、蓄熱／冷却装置および冷却管機構は完全
   に閉じたシステムを形成しており、上記システム内にお
   いて、上記作動ガスが上記ピストンの動作により各シリ
   ンダの上部高温空間と隣接するシリンダの下部低湿空間
   との間を連続的に前後に移動する複動囲気筒スターリン
   グエンジンにおいて； 上記加熱手段は２つの分離した加熱ユニットを有し、各
   加熱ユニットは加熱装置７’ａ 、 ７’ｂ ：γ′ａ
   、γ′ｂから構成され：上記各シリンダは、上記エンジ
   ンブロックＢに固定された下部シリンダ部１“ａ〜１“
   ｄと、上記加熱装置内に延出しこの加熱装置に密閉的に
   固定されているとともに下部シリンダ部に連結された上
   部シリンダ部１’ａ〜１′ｄと、を有し、これら上部シ
   リンダ部は２個づつそれぞれの加熱装置に固定されてお
   り；上記蓄熱／冷却装置３ａ〜３ｄは、それぞれシリン
   ダに接続され、各蓄熱器４ａ〜４ｄは上記加熱装置内に
   延出してこの加熱装置に密閉的に接続されているととも
   に各冷却器５ａ〜５ｄに弾性的に接続され、上記各冷却
   器は上記下部シリンダ部１“ａ〜１“ｄに連結されて上
   記冷却管機構８’ａ〜８′ｄ：８“ａ〜８“ｄを下部シ
   リンダ部に接続し：上記加熱管機構６′ａ〜６’ｄ ：
   ｆｆ’ａ −Ｆ；’ ｄは上記シリンダに接続されて
   いるとともに上記加熱装置内に位置して、上記上部シリ
   ンダ部を各蓄熱器に接続しており；上記各冷却管機構は
   、複数のフレキシブルな第１の冷却管８’ａ 、〜８’
   ｄ 、 ； ８“ａ１〜ｇ′ｄ１を有し、これらの冷却
   管は上記各蓄熱／冷却装置内において各蓄熱器に固定さ
   れ蓄熱器内から上記冷却器へ延び、冷却器の壁を貫通し
   てこの冷却器に固定されていることを特徴とする複動囲
   気筒スターリングエンジン。 ２ 上記フレキシブルな第１の冷却管８′ａ１〜８’ｄ
   、；８“ａ １〜８” ｄ 、は上記各冷却管機構８′
   ａ〜８’ｄ ： ８”ａ −ｇ’ｄの第１の部分を形成
   しており；上記各冷却器５ａ〜５ｄには上記冷却管機構
   の第２０部分を形成した複数の第２の冷却管８′ａ２〜
   ８’ｄ、 ２ ｚ Ｆｆ ａ ２〜８’ ｄ ２を有
   する連結部材２４ａ〜２４ｄが接続され、これら第２の
   冷却管は各冷却器および上記下部シリンダ部に固定され
   上記第１の冷却管を下部シリンダ部に接続していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複動囲気筒ス
   ターリングエンジン。 ３ 上記各冷却器５ａ〜５ｄは作動ガスを冷却するため
   の冷媒が通る入口２９と出口３０とを有し：上記各連結
   部材２４ａ〜２４ｄは作動ガスを２次的に冷却するため
   の冷媒が通る入口３２及び出口３３を有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の複動囲気筒ス
   ターリングエンジン。 ４ 上記蓄熱器４ａ〜４ｄはベローズ手段２２によって
   各冷却器５ａ〜５ｄに弾性的に連結されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   １項に記載の複動囲気筒スターリングエンジン。 ５ 上記加熱装置？’ａ 、 ７’ｂ ： ７“ａ 、
   ７“ｂ＋’Ｌ熱伝達のために周期的な媒体の蒸発及び凝
   縮が利用されるヒートパイプを有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいづれか１項
   に記載の複動囲気筒スターリングエンジン。