JPS61237874A - デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 - Google Patents
デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器Info
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- JPS61237874A JPS61237874A JP7958785A JP7958785A JPS61237874A JP S61237874 A JPS61237874 A JP S61237874A JP 7958785 A JP7958785 A JP 7958785A JP 7958785 A JP7958785 A JP 7958785A JP S61237874 A JPS61237874 A JP S61237874A
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- reproducer
- regenerator
- dome
- shaped
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- 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
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- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
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- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/057—Regenerators
-
- 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
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-
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- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
- F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
- F02G2243/08—External regenerators, e.g. "Rankine Napier" engines
-
- 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
- F02G2255/00—Heater tubes
-
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- 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
- F02G2256/00—Coolers
- F02G2256/04—Cooler tubes
-
- 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
- F02G2257/00—Regenerators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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。
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。
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。
第３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。図において、■は高温シリンダ、ｌａ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と固定ボルト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１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の下部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。
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。図において、■は高温シリンダ、ｌａ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と固定ボルト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１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の下部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、１０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
び各々のコンロッドを備えたクランクケースとなってい
る。
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、１０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
び各々のコンロッ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。
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。
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１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り、また、再生
画充填物を流動する作業流体が、該充填物内を均一に分
布して流動せず、このため再生器の効率が低下してエン
ジンの熱効率が悪くなるという問題があった。又上記高
温シリンダ１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、破損しやすいなどの問題があった
。
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１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り、また、再生
画充填物を流動する作業流体が、該充填物内を均一に分
布して流動せず、このため再生器の効率が低下してエン
ジンの熱効率が悪くなるという問題があった。又上記高
温シリンダ１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、破損しやすいなどの問題があった
。
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、高温シリンダと再生器ハウジングとの接合部
での熱応力集中と、高温シリンダからクーラへの熱伝導
損失とを低減させ、また、上記再生器内における作業流
体の流れ分布を改良して、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クーリング機
関の熱交換器を提供することを目的とする。
たもので、高温シリンダと再生器ハウジングとの接合部
での熱応力集中と、高温シリンダからクーラへの熱伝導
損失とを低減させ、また、上記再生器内における作業流
体の流れ分布を改良して、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クーリング機
関の熱交換器を提供することを目的とする。
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の頂部内周内
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、該インナライナと上記ドーム状シリンダとの間に
その上部から複数の作業流体流通孔を有する円環状体（
以下空隙体と記す）と蓄熱体とを交互に積層充填してな
る再生器とを設けたものである。
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の頂部内周内
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、該インナライナと上記ドーム状シリンダとの間に
その上部から複数の作業流体流通孔を有する円環状体（
以下空隙体と記す）と蓄熱体とを交互に積層充填してな
る再生器とを設けたものである。
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り、また、再生画充填物内を流
動する作業流体はヒータ管を出て拡大、拡散し、該充填
物内に均一に分布するので、蓄熱体全体で有効な再生熱
交換ができ、再生画効率が向上される。
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り、また、再生画充填物内を流
動する作業流体はヒータ管を出て拡大、拡散し、該充填
物内に均一に分布するので、蓄熱体全体で有効な再生熱
交換ができ、再生画効率が向上される。
る。
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３
図と同一符号は同一の部分を示す。
図は本発明の一実施例を示す断面図であり、図中、第３
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１５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
クーラ６の下部に設けられ、その内壁面が勤カビストン
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。
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１５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
クーラ６の下部に設けられ、その内壁面が勤カビストン
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。
第２図は上記再生器５内に設けられている再生器充填物
の充填構成を示す斜視図である。５ａは複数の扇状流路
（作業流体流通孔）５ｃが設けられた円環状の空隙体、
５ｂは該空隙体５ａの下方に設けられた蓄熱体であり、
これは円環状平織金網が複数枚積層され、所定の空隙率
を有している。
の充填構成を示す斜視図である。５ａは複数の扇状流路
（作業流体流通孔）５ｃが設けられた円環状の空隙体、
５ｂは該空隙体５ａの下方に設けられた蓄熱体であり、
これは円環状平織金網が複数枚積層され、所定の空隙率
を有している。
次に作用効果についた説明する。
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、再生器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クーリング機関として動作する。
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、再生器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クーリング機関として動作する。
この際、本実施例装置では、ヒータ管４から再生器５へ
導入された作業流体は、空隙体５ａにより拡大、拡散さ
れて蓄熱体５ｂ部に流入する。従って作業流体の有する
熱は上記蓄熱体５ｂ全体に均一に蓄熱される。なお、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から再生器５へ作業
流体が漏れることはない。
導入された作業流体は、空隙体５ａにより拡大、拡散さ
れて蓄熱体５ｂ部に流入する。従って作業流体の有する
熱は上記蓄熱体５ｂ全体に均一に蓄熱される。なお、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から再生器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く
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。
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く
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。
さらに本実施例では、再生器は有効に蓄熱、放熱の蓄熱
体、即ち再生熱交換器として作用し、この点からも機関
の熱効率は向上する。つまり、従来の円環状再生器では
、その充填物と再生器ハウジングの壁との周状の隙間を
作業流体が流れてしまい、上記充填物を有効に伝熱面と
して活用できなかった訳であるが、本実施例では空隙体
５ａによって作業流体が拡大、拡散され、蓄熱体５ｂに
対する作業流体の整流効果が得られるので、上記蓄熱体
５ｂを有効に作用させることができる。
体、即ち再生熱交換器として作用し、この点からも機関
の熱効率は向上する。つまり、従来の円環状再生器では
、その充填物と再生器ハウジングの壁との周状の隙間を
作業流体が流れてしまい、上記充填物を有効に伝熱面と
して活用できなかった訳であるが、本実施例では空隙体
５ａによって作業流体が拡大、拡散され、蓄熱体５ｂに
対する作業流体の整流効果が得られるので、上記蓄熱体
５ｂを有効に作用させることができる。
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
、また、上記インナライナと上記ドーム状シリンダとの
間にその上部から複数の作業流体流通孔を有する空隙体
と蓄熱体とを交互に積層充填してなる再生器を設けたの
で該再生器の熱効率を向上することができ、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。
器ハウジング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
、また、上記インナライナと上記ドーム状シリンダとの
間にその上部から複数の作業流体流通孔を有する空隙体
と蓄熱体とを交互に積層充填してなる再生器を設けたの
で該再生器の熱効率を向上することができ、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。
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図は再生器充填物の充填
構成を示す斜視図、第３図は従来のディスプレーサ形ス
ク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・・・再生器充填物、５ａ・・・空
隙体、５ｂ・・・蓄熱体、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。
ターリング機関の断面図、第２図は再生器充填物の充填
構成を示す斜視図、第３図は従来のディスプレーサ形ス
ク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・・・再生器充填物、５ａ・・・空
隙体、５ｂ・・・蓄熱体、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)
- （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
に嵌合固定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、
上記再生器は上記ドームシリンダとインナライナとの間
に、その上部から複数の作業流体流通孔を有する円環状
体と所定の空隙を有する蓄熱体とを交互に積層充填して
なるものである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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7958785A JPS61237874A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7958785A JPS61237874A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237874A true JPS61237874A (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=13694120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7958785A Pending JPS61237874A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | デイスプレ−サ形スタ−リング機関の熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61237874A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63277845A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リングエンジン |
| WO2008056162A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Microgen Energy Limited | A linear free piston stirling machine |
| WO2009082997A2 (de) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Lutz Pasemann | Regenerator für nicht-zylindersymmetrische arbeitsgasströmung in einem stirlingmotor |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP7958785A patent/JPS61237874A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63277845A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リングエンジン |
| WO2008056162A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Microgen Energy Limited | A linear free piston stirling machine |
| WO2009082997A2 (de) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Lutz Pasemann | Regenerator für nicht-zylindersymmetrische arbeitsgasströmung in einem stirlingmotor |
| WO2009082997A3 (de) * | 2007-12-28 | 2009-10-29 | Lutz Pasemann | Regenerator für nicht-zylindersymmetrische arbeitsgasströmung in einem stirlingmotor |
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