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JPS6146452A - スタ−リングエンジン - Google Patents

スタ−リングエンジン

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Publication number
JPS6146452A
JPS6146452A JP59167282A JP16728284A JPS6146452A JP S6146452 A JPS6146452 A JP S6146452A JP 59167282 A JP59167282 A JP 59167282A JP 16728284 A JP16728284 A JP 16728284A JP S6146452 A JPS6146452 A JP S6146452A
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JP
Japan
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regenerator
heat exchanger
cylinder
passage
expansion
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JP59167282A
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Shigemi Nagatomo
長友　繁美
Akira Kudo
工藤　章
Minoru Komori
実 小森
Tsutomu Sakuma
勉 佐久間
Kiyoshi Kagawa
香川　澄
Takashi Komagine
駒木根　隆
Toshinori Iwasaki
岩崎　敏則
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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】 ［発明の技術分野１ この発明はスターリングエンジンに関する。
［発明の技術的背景］ 一般にスターリングエンジンは、膨脹シリンダに加熱器
が、圧縮シリンダには冷却器がそれぞれ接続され、加熱
器と冷却器とを再生器によって連結されており、膨脹シ
リンダ内に移動自在に収納されたｉ脹ピストンと、圧縮
シリンダ内に移動自在に収納された圧縮ピストンとがク
ランク軸に連結されている。これら膨脹シリンダから圧
縮シリンダにわたる系路内にはヘリウム等の作動流体が
封入されている。
そして、加熱器により作動流体が加熱され膨脹すること
で膨脹ピストンが下降してクランク軸を回転させ、膨脹
ビートンの上昇時に作動流体を押し出して圧縮シリンダ
側に移送させる。
第５図は従来のスターリングエンジンの加熱器が収納さ
れた燃焼室内における膨脹シリンダ１０１の上面図で、
この膨脹シリンダ１０１の頂部１０１ａの外周部には、
複数の伝熱管１０３が略等間隔に配列して設けられてい
る。この配列中には、作動流体が伝熱管１０３内で加熱
された後、再生器へ移送される再生型通路１０５が必要
であるため、アキ１０７が発生している。また、第６図
および第７図に示すようにａ脹ピストン１０１の頂部は
凸部の曲面１０１ｂかあるいは平面１０１Ｃとなってい
た。
そして、伝熱管１０３内の作動流体が、燃焼室内を旋回
する高温ガスにより伝熱管１０３を介して加熱された後
、■生型通路１０５を経て図外の再生器へ送られる。
［背景技術の問題点］ しかし’Ｘから、このような従来のスターリングエンジ
ンでは１．伝熱管１０３が膨脹ピストン１０１頂部の全
周にわたって設けられておらず、再生型通路１０５が形
成されている部分にアキ１０７が発生しているため、高
温ガスの流量分布が不均一となると共に、このアキ１０
７に伝熱管が設けられていないことから、熱交換効率の
向上を妨げていた。
そこで、高温ガスの流量分布の均一化を図るために、伝
熱管１０３の配列中のアキ１０７に伝熱管１０３と略同
形状のダミ一部材を設けることが考えられる。
ところが、このようにダミ一部材を設【ブるということ
は、高温ガスの流量分布の均一化を図ることはできるが
、伝熱面積を増加させて熱交換効率を向上させることは
できない。
また、膨脹ピストン１０１の頂部は凸面状あるいは平面
状であるため、第６図および第７図の矢印に示すように
膨脹ピストン１０１の上昇時に押し出される作動流体は
鋭角的に屈曲しつつ再生器側に流出し、流れの抵抗が比
較的大きくなる傾向がある。更に、平面状では膨脹シリ
ンダ１０１の伝熱面積が曲面状より小さくので伝熱ｍが
少なくなり、また凸面状では膨ｎ１シリンダ１０１の高
さ寸法が長くなって装置が大型化してしまう。
［発明の目的］ この発明は、このような従来の問題点に鑑み創案された
もので、高温ガスの流２分布を均一化すると共に、伝熱
面積を増加させて熱交換効率をより一層向上させること
ができるスターリングエンジンの提供を目的と覆る。
［発明の概要］ この目的を達成するために、この発明は、作動流体通路
の一方を膨脹シリンダの頂部外周部に他方を再生回通路
側に接続した複数の伝熱管を燃焼室内に配列した加熱器
と、圧縮シリンダに接続した冷却器と、この冷却器と前
記加熱器とを連結する再生器とを有するスターリングエ
ンジンにおいて、前記加熱器から再生器へ作動流体を導
く再生型通路を前記伝熱管の配列中に設けることで、再
生型通路と伝熱管とで略同間隔配列を形成すると共に、
この再生器通路内に伝熱管を設け、また、膨脹ビス１−
ンと圧縮ピストンとの少なくともどちらか一方のピスト
ン頂部に凹部を形成したものである。
［発明の効果］ この発明は、スターリングエンジンの加熱器から再生器
へ作動流体を導く再生型通路を燃焼室内の伝熱管の配列
中に設けて再生型通路と伝熱管とで略同間隔配列を形成
させて燃焼室内の高温ガスの流量分布を均一化させ、更
に前記再生器通路内に伝熱管を設けて伝熱面積を増加さ
せたため、熱交換効率のより一層の向上を図ることがで
きる。
また、ピストン頂部に凹部を形成させて作動流体の流動
抵抗を小さくしたため、作動流体の圧力損失を小さくで
きると共に伝熱面積が大きくなるので伝熱ｍを増加させ
ることができる。
［発明の実ｔＭｒＰ４１］ 以下、図面に基づきこの発明の一実施例を詳細に説明す
る。第１図はスターリングエンジンの概略断面図で、膨
脹シリンダ１内には膨脹ピストン３が移動自在′に収納
され、圧縮シリンダ５内には圧縮ピストン７ゲ移動自在
に収納されている。膨脹ピストン３の頂部中央には凹部
３ａが形成され、この凹部３ａの形状に対応させて膨脹
シリンダヘッド９の下面には凸部９ａが形成されている
。
膨脹ピストン３および圧縮ピストン７は、コネクティン
グロッド１１．１３を介して第１図中で紙面に直交する
方向に延設されたクランク軸１５に連結されでいる。１
なわら、ＩＰ！、服ピストン３および圧縮ピストン７の
移動によりクランク軸１５が回転させられるのである。
膨脹シリンダ１の上部には、断熱材１７で周囲を覆われ
た燃焼室１つが形成されている。そして、膨脹シリンダ
１の頂部外周部には加熱器としての伝熱管２１が複数装
着されている。この伝熱管２１は内部に形成されたｌ￥
動流体通路の一方を膨脹シリンダ１に、他方を後述する
再生器２３側に接続されている。第１図のシリンダヘッ
ド９を省略した■矢視図である第２図に示すように伝熱
管２１は膨脹シリンダ１の頂部外周部に配列され、この
配列中に後述する再生器２３へ作動流体を導く再生器通
路２５が設けられることで、伝熱管２１と再生器通路２
５とで略同間隔配列が形成されることになる。このよう
に同間隔配列されることによって燃焼室１９内の高温ガ
スの流量分布が均一化される。
更に、再生型通路２５内には、伝熱管２１と形状の異な
る伝熱管２７が配設されている。この伝熱管２７は、第
３図に示づように中側伝熱管２つの内部に細管３１が設
けられており、膨脹シリンダ１側から細管３１内を経て
伝熱管２７内に流入した作動流体は、ここで加熱された
後、中側伝熱管２つと、この中側伝熱管２９を覆う外部
管３３との間の筒状の間隙３５を通って再生器２３側へ
流入する構成となっている。また、伝熱管２１も伝熱＠
２７と同様に膨脹シリンダ１側から流入した作動流体を
加熱した後、この加熱され／ｊ作動流体は再生器２３側
へ移送される構成となっている。
伝熱管２１に接続された再生器２３と圧縮シリンダ５と
の間には冷却１５３５が介装されている。
また、燃焼室１９の上部には燃焼器３７が設けられてお
り、燃焼室♀７内で発生した排気は予熱器３９を経て排
気筒４１から排出される。
このように構成された装置の作用を説明する。
燃焼器３７の燃焼により発生した高温ガスは燃焼室１９
内を対流しつつ伝熱管２１．２７を加熱する。このとき
、伝熱管２１．２７は、略等間隔に配列されているため
、高温ガスの流り分布は略均−化されている。伝熱管２
１．２７が加熱されると作動流体の膨脹により膨脹ピス
トン３が下降しクランク軸１５を回転させる。そして、
膨脹ピストン３が上昇すると作動流体は再生器２３へ移
送され、ここで再生器２３内に充填されている蓄熱材に
熱を与え、冷却器３５へ流出する。冷却器３５では作動
流体は冷却され、圧縮シリンダ５側に流入する。圧縮シ
リンダ５側に流入した作動流体は、圧縮ピストン７の上
昇行程で圧縮される。圧縮された作動流体は再生器２３
側へ移送され、再生器２３内の蓄熱材から熱を奪いなが
ら温度を上昇して伝熱管２１へ流れ、そこで再び高温ガ
スに・　よって加熱膨脹させられる。
膨脹ピストン３の上昇時には、第４図に示すように膨脹
ピストン３によって押し出される作動流体は、矢印のよ
うに流れ、従来のようにピストン頂部を平面状あるいは
凸状にした場合に比べて動力抵抗を受けにくい。
なお、この発明は前述の実施例に限定されるものではな
い。例えば、圧縮ピストンの頂部に四部を形成させても
よい。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第４図はこの発明の一実施例に係わり、第１図
はスターリングエンジンの全体断面図、第２図は第１図
の■矢視図、第３図は第１図の要部の拡大された断面図
、第４図は膨脹ピストン頂部の形状を示ず説明図、第５
図〜第７図は従来例に係わり、第５図は伝熱管が装着さ
れた膨脹シリンダの上面図、第６図および第７図は膨脹
ピストン頂部の形状を示す断面図である。 （図面の主要部を表わす符号の説明） １・・・膨脹シリンダ　５・・・圧縮シリンダ２１・・
・伝熱管　２３・・・再生器 ２５・・・再生器通路　２７・・・伝熱管３５・・・冷
Ｗ器 第１図 第２図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）作動流体通路の一方を膨脹シリンダに他方を再生
    器通路側に接続した複数の伝熱管を燃焼室内に配列した
    加熱器と、圧縮シリンダに接続した冷却器と、この冷却
    器と前記加熱器とを連結する再生器とを有するスターリ
    ングエンジンにおいて、前記加熱器から再生器へ作動流
    体を導く再生器通路を前記伝熱管の配列中に設けること
    で、再生器通路と伝熱管とで略同間隔配列を形成すると
    共に、この再生器通路内に伝熱管を設けたことを特徴と
    するスターリングエンジン。
  2. （２）膨脹ピストンと圧縮ピストンとの少なくともどち
    らか一方のピストン頂部に凹部を形成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のスターリングエンジン
    。
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EP85110033A EP0174504B1 (en) 1984-08-11 1985-08-09 Stirling engine and stirling engine heater
DE8585110033T DE3566437D1 (en) 1984-08-11 1985-08-09 Stirling engine and stirling engine heater
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