JPS61237871A - デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディスプレーサ形スターリング機関のシリ
ンダヘッド、ヒータ管、再生器、クーラ等から構成され
る熱交換器の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は特開昭５２−２５９５２号公報に記載されたデ
ィスプレーサ形スターリング機関の熱交換器を示す断面
図である０図において、１は高温シリンダ、１ａは膨張
室、２は高温シリンダｌの周囲に同心円環状に構成され
た再生器ハウジング、３は該再生器ハウジング２に対し
、オーリングシール３ｂと固定ポルｌ−１０２とにより
密封固定される低温シリンダ、３ａは圧縮室である。４
は上記高温シリンダｌのヘッド面から上記再生ハウジン
グ２のヘッド部へ放射状に配管された複数のヒータ管、
５は金網等で構成された同心円環状の再生画充填物であ
る。６は該再生画充填物５の下方に配置された同心円環
状クーラ、６ａは該同心円環状クーラ６にロウ付等で組
立られた冷却管、６ｂ。

６Ｃは上記同心円環状クーラ６を外気と密閉するための
オーリングシールである。７．８はクーラ６を冷却する
ための冷却水入口管、冷却水出口管である。９は中空密
閉構造のディスプレーサ、ｌ０は該ディスプレーサ９に
装着されたガスシールリング、１０１は上記動力ビスト
ン１１の中心軸部に設けられ、ディスプレーサロッド１
３をシールするロッドシール、１４は上記動力ビストン
１１に固定された動力ピストンロッドである。低温シリ
ンダ３の下部は上記ディスプレーサ９と上記動力ビスト
ン１１とを所定の位相差で往復動させるクランク機構及
び各々のコンロンドを備えたクランクケースとなってい
る。

次に動作について説明する。

ディスプレーサ形スターリング機関では、ヒータ管４、
クーラ６を各々連続的に加熱冷却することにより、作業
流体を膨張、圧縮させ、該作業流体を熱交換器内に往復
流動させる。即ち、作業流体は、ヒータ管４から再生画
充填物５を介してクーラ６へ、又はその逆方向に流動す
る。そして、ヒータ管４への加熱エネルギが各ピストン
の往復動を介してクランク軸の回転エネルギに変換され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、従来のディスプレーサ形スターリング機関の
熱交換器においては以下のような問題点がある。即ち、
高温シリンダｌと再生器ハウジング２の構成において、
それらは内圧１０〜６０気圧に耐えなければならないと
いう必要性から設計上各々の壁の肉厚が厚くなり、その
結果、上記高温シリンダ１から再生器ハウジング２を介
してクーラ６への熱伝導損失が大きくなって、エンジン
の熱効率が悪くなってしまう、また、上記高温シリンダ
ｌと上記再生器ハウジング２との接合部で大きな断面積
変化があり、このため溶接応力の外に大きな熱応力集中
が発生し、破損しやすいという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高温シリンダからクーラへの熱伝導損失及び
高温シリンダと再生器ハウジングとの接合部での熱応力
集中を低減させて、機関の熱効率及び耐久性の向上を図
ることのできるディスプレーサ形スターリング機関の熱
交換器を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るディスプレーサ形スターリング機関の熱
交換器は、高温シリンダ及び再生器ハウジング部を含む
ドーム状シリンダと、該ドーム状シリンダ頂部内周内面
に嵌合され再生室と膨張室とを区画するインナライナと
を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、シリンダ頂部の形状は断面積変化
の少ない形状となり、かつインナライナは０．２気圧程
度の内圧しか作用しないので薄肉化され、熱応力集中及
び熱伝導損失が小さくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す断面図であり、図中、第２
図と同一符号は同一の部分を示す。

１５は高温シリンダ及び再生器ハウジング部を含むドー
ム状シリンダ、１６は再生器室と膨張室とを区画するイ
ンナライナであり、その上部は上記ドーム状シリンダ１
５の頂部内周内面に嵌合され、また、その下部はクーラ
６の上部にはめ合わされている。そしてそのクーラ６と
のはめ合部はオーリングシール２３でシールされている
。５は従来と同様に金網等からなる同心円環状の再生画
充填物（再生器）であり、これは上記ドーム状シリンダ
１５とインナライナ１６との間に設けられている。６は
上記再生器５の下方にて上記ドーム状シリンダ内に設け
られ、その内面がディスプレーサ９の摺動面となる同心
円環状クーラ、１７は該同心円環状クーラ６の下方に設
けられ、その内壁面が動力ビストン１１の摺動面となる
圧縮シリンダであり、該圧縮シリンダ１７はオーリング
シール１７ａ及び１７ｂによって外気と密封されている
。

１８．１９はそれぞれ上記圧縮シリンダ１７を冷却する
ための冷却水の入口管、出口管、２０はクランクケース
の上部フランジ部であり、このクランクケースはディス
プレーサ９及び動力ビストン１１を所定の位相差で駆動
するためのクランク機構等を備えている。２１は上記熱
交換器を構成するドーム状シリンダ１５とクランクケー
スとの両フランジを結合するボルト、２２は気密のため
のオーリングシールである。

次に作用効果について説明する。

上記のような構成になるディスプレーサ形スターリング
機関の熱交換器では、従来と全く同様の動作で、即ち作
業流体は膨張室１ａからヒータ管４、再生画充填物５、
クーラ６を介して圧縮室３ａへ、またその逆方向へ往復
流動し、ディスプレーサ形スターリング機関として動作
する。この際、本実施例装置では、インナライナ１６は
ドーム状シリンダ１５の頂部内周内面で嵌合されている
ので、膨張室１ａから再生画充填物５へ作業流体が漏れ
ることはない。

このような本実施例の熱交換器では、インナライナ１６
の両壁面に作用する圧力は、作業流体がヒータ管４内を
流動する際に発生する約０．２気圧程度であり、このた
めインナライナ１６の壁の肉厚を極めて薄くできる。従
って、高温シリンダからクーラへの熱伝導損失を小さぐ
でき、機関の熱効率を向上することができる。また、ヒ
ータ管付根付近の形状は断面積変化が少なく、かつなめ
らかな曲線形状で構成されるので、従来装置に比し熱応
力集中を著しく低減でき、機関の耐久性を向上できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、高温シリンダと再生
器ハウジング部とを一体化してドーム状シリンダとし、
その内側に再生器室と膨張室とを区画するインナライナ
を設けて熱交換器を構成したので、高温シリンダからク
ーラへの熱伝導損失及びシリンダの熱応力集中が低減さ
れ、機関の熱効率及び耐久性を著しく向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるディスプレーサ形ス
ターリング機関の断面図、第２図は従来のディスプレー
サ形スターリング機関の断面図である。 １・・・高温シリンダ、２・・・再生器ハウジング、４
・・・ヒータ管、５・・・再生画充填物、６・・・クー
ラ、１５・・・ドーム状シリンダ、１６・・・インナラ
イナ、１７・・・圧縮シリンダ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスプレーサ形スターリング機関の熱交換器に
   おいて、高温シリンダ及び再生器ハウジング部を含むド
   ーム状シリンダと、該ドーム状シリンダの頂部内周内面
   に嵌合され再生器室と膨張室とを区画するインナライナ
   と、上記ドーム状シリンダと上記インナライナとの間に
   設けられた同心円環状再生器と、該再生器の下方にて上
   記ドーム状シリンダ内に設けられその内壁面がディスプ
   レーサの摺動面となる同心円環状クーラとを備えたこと
   を特徴とするディスプレーサ形スターリング機関の熱交
   換器。