JP3685702B2

JP3685702B2 - 熱機関用シリンダブロック

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Publication number: JP3685702B2
Application number: JP2000293092A
Authority: JP
Inventors: 弘志関谷; 五夫中崎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP2002098431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スターリング冷凍機等のスターリングサイクル機器、ヴィルミエサイクル機器又はクーク・ヤーボロフサイクル機器の熱機関用のシリンダブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題におけるフロン代替の冷凍装置として、又従来の冷却装置より使用温度が広範囲で、従って、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラー等の業務用又は家庭用の冷熱利用機器をはじめとして、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細胞保存装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置等のあらゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能な、コンパクトで、しかも成績係数が高く、エネルギー効率が良好となる冷凍機として、スターリング冷凍機が脚光を浴びている。
【０００３】
ところで、スターリング冷凍機では、作動ガスが圧縮室（高温室）と膨張室（低温室）との間を流動し、この流路に沿って配設された吸熱用熱交換器（低温側熱交換器）及び放熱用熱交換器（高温側熱交換器）により、夫々冷熱冷媒及び放熱用冷媒との熱交換が行われる。従来、熱交換器としては、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器やプレートフィン式熱交換器等がある。
【０００４】
スターリング冷凍機における熱交換器は、熱交換性能、信頼性を向上させるために、作動ガスの流れが部分的に阻害されるようなことなく均一に流れる流路や、肉厚が均一な精密に形成されたフィン等が要求され、さらに、低コスト化を実現するために熱交換器自体の加工性に優れ、しかもスターリング冷凍機の全体構造を簡単にする構成が要求される。
【０００５】
シェルアンドチューブ式熱交換器は組立に手間がかかり低コスト化では問題があり、プレートフィン式熱交換器も、同様にコスト面で問題があった。本発明者等は、上記問題を解決する手段として、外周面及び内周面に周方向のフィン及び作動流体用の長手方向の細溝を一体的にロストワックス鋳造で形成したことを特徴とする熱機関用のシリンダブロックを提案している（特願平１０−３６５３６４号参照。）。
【０００６】
この先行する発明に係る熱機関用のシリンダブロックの特徴を、その一部である放熱用熱交換器（高温側熱交換器）を例に挙げて、図５において簡単に説明する。図５（ａ）、（ｂ）は放熱用熱交換器の断面及びそのＣ−Ｃ断面図であり、図５（ｃ）は要部拡大図である。この放熱用熱交換器２７は、アニュラータイプの熱交換器であり、高温側熱交換ハウジング４４内に熱交換器本体４５がシール４７を介して装着され、さらにその内側シリンダ３１が密着するように組立てられている。
【０００７】
熱交換器本体４５の外周面及び内周面にフィン５０及び作動流体用の細溝５１が、ロストワックス鋳造により一体的に形成されている。冷却水等の熱交換媒体は、流入口４８から流路４６内に流入して流出口４９から流出する。一方、作動流体は、細溝５１と内側シリンダ３１で形成される細溝通路を通過する。これにより、作動流体の熱が熱交換媒体に放熱され、熱交換が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記放熱用熱交換器は、熱交換器本体にフィン及び細溝がロストワックス鋳造で一体的に形成される構成であるから、熱交換器全体の構成が簡単となる。ところで、フィンはロストワックス鋳造で比較的精密に形成できるが、作動流体用の細溝は、伝熱性能向上のために細溝の幅を小さくしていくと、ロストワックス鋳造では鋳物のカスやバリ等が残ってしまい、鋳造後のカスやバリ等を取る作業が必要となり、この面での作業性の改善という点では、十分とは言えない。
【０００９】
本発明は、このように細溝の幅を狭くした場合に生じる先行発明の改善点を解決することを目的とするものであり、ロストワックス鋳造による外周面のひれを含めて一体的に形成することで高温側及び低温側熱交換器を夫々簡単な構造とするとともに、内周面に幅の狭い細溝でも溝内にカスやバリ等が残ることなく精密に形成可能として、作動ガスの流れが部分的に阻害するようなことが解消し、冷却用熱交換器の熱交換性能、信頼性が向上するとともに、加工性を改善し低コスト化を図ることを具体的な課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、頂壁及び側壁を有する円筒状の頂部熱交換ハウジングと、該頂部熱交換ハウジング内に配設され、熱機関のピストン又はディスプレーサが摺動する内側シリンダとを有するシリンダブロックであって、上記頂部熱交換ハウジングの先端側には、頂部熱交換ハウジング内筒が圧入されて設けられており、上記頂部熱交換ハウジングの内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、上記頂部熱交換ハウジングの基端側の内周面は、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガスの再生器用の環状流路を構成していることを特徴とする熱機関用のシリンダブロックを提供する。
【００１１】
そして、本発明は上記課題を解決するために、熱機関のピストン又はディスプレーサが摺動する内側シリンダを有するシリンダブロックであって、上記内側シリンダの外側には、円筒状の環状熱交換ハウジングとその内側に挿入固定された熱交換器本体とから成る熱交換器が配設されており、上記熱交換器本体の外周面には、熱交換用のフィンが形成されており、上記熱交換器本体の内側には熱交換器内筒が圧入されて設けられており、上記熱交換器内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、上記環状熱交換ハウジングと上記熱交換器本体との間の空間が冷媒通路とされ、該冷媒通路が連通するように、上記環状熱交換ハウジングに冷媒入口及び冷媒出口が形成されていることを特徴とする熱機関用のシリンダブロックを提供する。
【００１２】
そして、本発明は上記課題を解決するために、頂壁及び側壁を有する円筒状の頂部熱交換ハウジングと、該頂部熱交換ハウジング内に配設され、熱機関のピストン又はディスプレーサが摺動する内側シリンダとを有するシリンダブロックであって、上記頂部熱交換ハウジングの先端側には、頂部熱交換ハウジング内筒が圧入されて設けられており、上記頂部熱交換ハウジングの内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、上記頂部熱交換ハウジングの基端側の内周面は、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガスの再生器用の環状流路を形成しており、上記内側シリンダの外側には、円筒状の環状熱交換ハウジングとその内側に挿入固定された熱交換器本体とから成る熱交換器が配設されており、上記熱交換器本体の外周面には、熱交換用のフィンが形成されており、上記熱交換器本体の内側には熱交換器内筒が圧入されて設けられており、上記熱交換器内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、上記環状熱交換ハウジングと上記熱交換器本体との間の空間が冷媒通路とされ、該冷媒通路が連通するように、上記環状熱交換ハウジングに冷媒入口及び冷媒出口が形成されていることを特徴とする熱機関用のシリンダブロックを提供する。
【００１３】
上記頂部熱交換ハウジングは、その先端側外周面に、上記頂部熱交換ハウジングと一体にロストワックス鋳造又は鋳鉄で成形されたフィン、又は別体に形成され後付けされたフィンを有する構成としてもよい。
【００１４】
本発明のシリンダブロックが適用できる熱機関としては、スターリングサイクル機器、ヴィルミエサイクル機器又はクーク・ヤーボロフサイクル機器等がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して以下に説明する。図１〜図５は、本発明に係る熱機関用シリンダブロックの実施例を説明する図であり、図１は、本発明に係る熱機関用シリンダブロックが適用される熱機関の一例であるスターリング冷凍機１を説明する全体図である。スターリング冷凍機１のハウジング２は、鋳物で形成され、その内部は半密閉状態に保持される。このハウジング２内は、区画壁３によってモータ室４とクランク室５とに区画されている。
【００１６】
このモータ室４には正逆回転可能なモータ６が配設されており、又クランク室５には、モータ６の回転動作を往復動に変換するクランクシャフト７と、コンロッド８と、クロスガイドヘッド９が配設され、スターリング冷凍機１の駆動手段として機能している。
【００１７】
クランクシャフト７の二つのクランク部１０、１１は、モータ６の正転時にクランク部１１がクランク部１０より先行して移動するように、位相差を付けて形成されている。この位相差は、一般的には約９０度の位相差が採用される。
【００１８】
クランク室５の上部には、圧縮シリンダ１２と、圧縮シリンダ１２の若干上方に伸びて位置した膨張シリンダ１３とが配設されている。圧縮シリンダ１２と膨張シリンダ１３、並びにハウジング２内には、作動ガスとして、例えば、ヘリウム、水素、窒素等が封入されている。圧縮シリンダ１２は、ハウジング２にボルト等によって固定される圧縮シリンダブロック１４を有し、この圧縮シリンダブロック１４の空間内を圧縮ピストン１５が往復する。この空間の上部（圧縮空間）が高温室１６であり、この中の作動ガスは圧縮されて高温となる。
【００１９】
圧縮ピストンロッド１７は、圧縮ピストン１５とクロスガイドヘッド９を連結し、圧縮シリンダ１２とクランク室５の間をオイルシール１９を通って伸びている。往復動する圧縮ピストン１５は上死点及び下死点で摺動方向が反転するため、速度がゼロになり、上死点及び下死点付近では速度が遅く単位時間当たりの容積の変化量も小さく、下死点から上死点及び上死点から下死点に向かって移動するときの夫々の中間点で最高速度になり、単位時間当たりの圧縮ピストン１５の移動による容積の変化量も最大となる。
【００２０】
一方、膨張シリンダ１３は、ハウジング２にボルト等によって固定される膨張シリンダブロック２０を有し、この膨張シリンダブロック２０の空間内を膨張ピストン２１が往復摺動して、この空間の上部（膨張空間）が低温室２２であり、この中の作動ガスが膨張し低温となる。膨張ピストンロッド２３は、膨張ピストン２１とクロスガイドヘッド１８とを連結し、膨張シリンダ１３とクランク室５との間をオイルシール２５を通って伸びている。膨張ピストン２１は、圧縮ピストン１５より９０度の位相だけ先行して移動する。
【００２１】
膨張シリンダブロック２０には、圧縮シリンダ１２の圧縮空間に作動ガスが流入流出するマニホールド２６が連通するように設けられており、さらに放熱用熱交換器（高温側熱交換器）２７、再生器２８及び冷却用熱交換器（低温側熱交換器）２９が互いに順次連通して環状に配設されている。
【００２２】
圧縮シリンダブロック１４の上端部近くには、高温室１６とマニホールド２６を連通する連通孔３０が形成されており、これにより、高温室１６と低温室２２は、連通孔３０、マニホールド２６、放熱用熱交換器２７、再生器２８及び冷却用熱交換器２９を介して互いに順次連通するように構成されている。
【００２３】
本発明に係る熱機関用シリンダブロックを、その一例として、上記膨張シリンダブロック２０により、図２〜図４により詳細に説明する。図２において、膨張シリンダブロック２０は、内側シリンダ３１と、内側シリンダ３１の下部外側に同心的に配設された、放熱用熱交換器２７及びその上に配設された低温側熱交換ハウジング（頂部熱交換ハウジング）３２とから構成される。内側シリンダ３１は、膨張ピストン２１の往復するシリンダ空間を形成しており、上部３３及び下部３４がＯリング２４を介して組み合わされて構成さるれか、又は一体に製造してもよい。
【００２４】
図３（ａ）は低温側熱交換ハウジング３２を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面であり、図３（ｃ）は要部拡大図である。図２及び図３において、低温側熱交換ハウジング３２は、円筒状をしており、頂壁３５、側壁３６及び下端フランジ部３７とから構成される。側壁３６の先端側（図中上側）外周面にはフィン３８及び中間フランジ３８’が形成されている。頂壁３５は、フランジ頂壁部３５’と中央頂壁部３５”とから構成され、中央頂壁部３５”は、図２中のＷで示すように、側壁３６の頂端内面に溶着されて一体化される。又、頂壁３５は、側壁３６とともに後記するロストワックス鋳造や機械加工等によって一体に形成してもよい。
【００２５】
側壁３６の先端側内周面には、頂部熱交換ハウジング内筒３２’が圧入され、側壁３６の一部をなすかのように一体に形成されている。この頂部熱交換ハウジング内筒３２’は、側壁３６とは別に銅やアルミニウム等の材料で形成される円筒状の部品である。頂部熱交換ハウジング内筒３２’の外面には、上記のとおり側壁３６の先端側内周面に圧入可能なように滑らかに形成されているが、その内周面には、長軸方向の細溝３９が円周方向に間隔をおいて多数本形成されている。
【００２６】
この細溝３９は、ワイヤカット、ブローチ加工等の機械加工により形成されるもので、図３（ｃ）に示すピッチｐ_１は１〜１．５ｍｍ程度であり、深さｄ_１は１．５〜３ｍｍ程度である。そして、頂部熱交換ハウジング内筒３２’自体の肉厚ｔ_１は、５〜６ｍｍ程度であり、フィン３８より狭いピッチになっている。
【００２７】
頂部熱交換ハウジング内筒３２’の内面は、内側シリンダ３１の外面と密着するように組立てられ、細溝３９と内側シリンダ３１の外面とにより作動ガスの流路が形成される。このようにして低温側熱交換ハウジング３２の頂部（コールドヘッド４０）は、冷却用熱交換器（低温側熱交換器）２９を形成している。このコールドヘッド４０は、空気、水、アルコールその他の冷熱冷媒と接触して、冷熱冷媒の冷却を行う。
【００２８】
低温側熱交換ハウジング３２の下部内周面には環状の凹部４１が形成され、頂部熱交換ハウジング内筒３２’の下端部及び内側シリンダ３１とともに環状空間４２を形成し、その内部に金属メッシュ等の再生器材料が充填され再生器２８が形成されている。低温側熱交換ハウジング３２の下端のフランジ部３７は放熱用熱交換器２７の上端のフランジ部４３に載置される。
【００２９】
本発明の低温側熱交換ハウジング３２は、頂部熱交換ハウジング内筒３２’を除いて、ＳＵＳ系等の材料によりロストワックス法などにより鋳造される。即ち、本発明の低温側熱交換ハウジング３２は、外周面に冷却フィン３８が、内周面に作動ガスの流路用の細溝３９が形成されるように、側壁３６に頂部熱交換ハウジング内筒３２’を圧入して構成するものである。
【００３０】
このようにロストワックッス鋳造で製作された低温側熱交換ハウジング３２は、その外面に形成される冷却フィン３８が細かい襞状に精密に鋳造されるから、きわめて放熱性能に優れており、又内面に形成される軸方向の細溝３９は機械加工により、バリを残さず細かく形成することができ、作動ガスの流れを部分的に阻害することなく均一に流れるようにすることができ、冷凍性能を向上させる。
【００３１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面であり、図４（ｃ）は要部の拡大図である。放熱用熱交換器２７は、図２及び図４に示されるようなアニュラータイプの熱交換器であり、この放熱用熱交換器２７は、高温側熱交換ハウジング（環状熱交換ハウジング）４４とその中に同心的に挿入された熱交換器本体４５とを有している。高温側熱交換ハウジング４４は、通常の鋳鉄等により製作される。
【００３２】
高温側熱交換ハウジング４４と熱交換器本体４５との間に冷却水等の熱交換媒体用の流路４６が形成され、上下端はシール４７に封止されている。この流路４６に連通するように、流入口４８及び流出口４９が形成されている。
【００３３】
この流路４６に面して熱交換器本体４５の外周壁に多数の放熱フィン５０が形成されている。熱交換器本体４５は、ＳＵＳ、銅、アルミニウム、又はその他の材料により、ロストワックス法により鋳造されている。熱交換器本体４５の外面に形成される放熱フィン５０は襞状に精密に鋳造されるのできわめて放熱性能に優れている。
【００３４】
熱交換器本体４５の内周面には、熱交換器内側筒４５’が圧入され、熱交換器本体４５の一部をなすかのように一体に形成されている。この熱交換器内側筒４５’は、熱交換器本体４５とは別に銅やアルミニウム等の材料で形成される円筒状の部品である。熱交換器内側筒４５’の外面は、上記のとおり熱交換器本体４５の先端側内周面に圧入可能なように滑らかに形成されているが、その内周面には、長軸方向の細溝５１が円周方向に間隔をおいて多数本形成されている。
【００３５】
この細溝５１は、ワイヤカット、ブローチ加工等の機械加工により形成されるもので、図４（ｄ）に示すピッチｐ_２は１〜１．５ｍｍ程度であり、深さｄ_２は１．５〜３ｍｍ程度である。そして、熱交換器内側筒４５’自体の肉厚ｔ_２は、５〜６ｍｍ程度であり、放熱フィン５０より狭いピッチになっている。
【００３６】
熱交換器内側筒４５’の内面は、内側シリンダ３１の外面と密着するように組立てられ、細溝５１と内側シリンダ３１の外面とによりヘリウム等の作動ガスの流路が形成される。
【００３７】
図１に示すように、放熱用熱交換器２７は冷却水循環管路５２及び冷却水用ポンプＰ１を介して放熱器（ラジエータ）５３と接続しており、冷却水を循環している。放熱用熱交換器２７で熱交換され加熱された冷却水は放熱器５３の冷却ファン５４より冷却される。冷却水循環管路５２は、リザーババルブ５５を介して、リザーバタンク５６が接続されている。又、放熱器５３には、エアー抜き５７が接続されていると共に、ドレーンバルブ５８が接続されている。
【００３８】
次に、本発明の上記実施例のスターリング冷凍機の作用を説明する。モータ６によってクランクシャフト７が正方向に回転し、クランク室５内のクランク部１０、１１が９０度位相がずれて回転する。このクランク部１０、１１に回動自在に連結されたコンロッド８、８’を介して、クロスガイドヘッド９、１８が往復動する。クロスガイドヘッド９、１８の夫々に圧縮ピストンロッド１７及び膨張ピストンロッド２３を介して連結された圧縮ピストン１５及び膨張ピストン２１が、互いに９０度の位相差をもって往復動する。
【００３９】
膨張ピストン２１が９０度先行して上死点付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン１５は中間付近を上死点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作を行う。圧縮された作動ガスは、連通孔３０及びマニホールド２６を通り放熱用熱交換器２７の熱交換器内側筒４５’の内周面に機械加工で形成された細溝５１内に流入する。放熱用熱交換器２７内で冷却水に放熱した作動ガスは、再生器２８で冷却され、冷却用熱交換器２９の頂部熱交換ハウジング内筒３２’に形成された細溝３９内を通って低温室２２（膨張空間）内に流入する。
【００４０】
圧縮ピストン１５が上死点近辺でゆっくりと移動している時に膨張ピストン２１は急激に下死点に向かって移動し低温室２２（膨張空間）に流入した作動ガスは急激に膨張し冷熱が発生する。これによりコールドヘッド４０は冷却され低温となる。
【００４１】
そして、コールドヘッド４０において、冷却フィン３８に接する冷熱冷媒を冷却する。膨張ピストン２１が下死点から上死点に移動するときには圧縮ピストン１５は中間位置から下死点に向かっており、作動ガスは低温室２２よりコールドヘッド４０の細溝３９を通り再生器２８に流入し作動ガスの有する冷熱を再生器２８に蓄熱する。再生器２８に蓄熱された冷熱は、上記のように高温室１６から放熱用熱交換器２７を通して送られてくる作動ガスを、再度冷却するために再利用される。
【００４２】
そして、コールドヘッド４０において冷却された冷熱冷媒は、各種の冷熱利用機器を冷却する。例えば、冷熱冷媒は、冷凍庫等の冷熱利用機器内の冷熱冷媒配管に送られ、冷熱利用機器内で冷凍あるいは冷却作用を行う。コールドヘッド４０に循環して戻され、再度冷却される。
【００４３】
放熱用熱交換器２７で熱交換された冷却水は、冷却水循環管路５２から放熱器に流れ、そこで冷却ファンにより冷却され、再度放熱用熱交換器２７へと循環する。
【００４４】
以上、本発明の実施例を説明したが、ここで、本発明の特徴について整理すると次の通りである。本発明は、冷却用熱交換器及び放熱用熱交換器の構造をなるべく簡単な構造とするために、冷却用熱交換器を構成する頂部熱交換ハウジングに放熱用熱交換器を構成する熱交換器本体を圧入し、夫々外周面に熱交換用のフィンを、内周面に作動流体の通過する細溝を形成するものである。
【００４５】
ところで、フィンは頂部熱交換ハウジング及び熱交換器本体とロストワックス鋳造等で比較的精密に形成できるが、作動流体用の細溝はロストワックス鋳造では鋳物のカスやバリ等が残ってしまい作動流体の流れを阻害し、不均一な流れを生じ、熱交換器の性能及び信頼性を損なう原因となっていた。
【００４６】
そこで、本発明では、フィンについては、頂部熱交換ハウジング及び熱交換器本体と夫々一体的にロストワックス鋳造などで形成するが、作動流体用の細溝については、頂部熱交換ハウジング内筒及び熱交換器内側筒の内周面に夫々細溝を形成し、頂部熱交換ハウジング及び熱交換器本体に夫々圧入して形成する。これにより、幅の狭い細溝でも溝内にカスやバリ等が残ることなく精密に機械加工され、作動ガスの流れが部分的に阻害するようなことが解消される。この結果、冷却用熱交換器の熱交換性能、信頼性が向上する。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のスターリング冷却装置によると、次のような効果を奏することができる。
（１）膨張シリンダーブロックを構成する頂部熱交換ハウジングを、その側壁の外周面に冷熱冷媒冷却用のフィンが一体に形成されるように、ロストワックス等で鋳造されるとともに、その側壁の内周面には機械加工で細溝が形成された頂部熱交換ハウジング内筒を圧入して一体とすることにより、スターリング冷凍機自体の構造が簡単となるとともに、フィンが均一な肉厚を有し精密に形成され、又幅の狭い細溝でも溝内にカスやバリ等が残ることなく精密に機械加工され、作動ガスの流れが部分的に阻害するようなことが解消される。この結果、冷却用熱交換器の熱交換性能、信頼性が向上する。
【００４９】
（２）放熱熱交換器を構成する熱交換器本体も、その外周面に放熱用冷却水が接触するフィンが一体に形成されるように、ロストワックス等で鋳造されるとともに、その内周面には機械加工で細溝が形成された熱交換器内側筒を圧入して一体とすることにより、スターリング冷凍機自体の構造が簡単となるとともに、フィンが均一な肉厚を有し精密に形成され、又幅の狭い細溝でも溝内にカスやバリ等が残ることなく精密に機械加工され、作動ガスの流れが部分的に阻害するようなことが解消される。この結果、放熱用熱交換器の熱交換性能、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱機関用シリンダブロックの適用例であるスターリング冷凍機を説明する全体図である。
【図２】本発明に係る熱機関用シリンダブロックの実施例として、膨張シリンダブロックを説明する図であり、その断面図である。
【図３】図２の膨張シリンダブロックの低温側熱交換ハウジング（頂部熱交換ハウジング）を説明する断面図及び平面図である。
【図４】図２の膨張シリンダブロックの高温側熱交換ハウジング（環状熱交換ハウジング）を説明する断面図及び平面図である。
【図５】従来の熱交換器の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１スターリング冷凍機
２ハウジング
６モータ
１４圧縮シリンダブロック
１５圧縮ピストン
２０膨張シリンダブロック
２１膨張ピストン
２７放熱用熱交換器
２８再生器
２９冷却用熱交換器
３２低温側熱交換ハウジング（頂部熱交換ハウジング）
３２’ 頂部熱交換ハウジング内筒
３６頂部熱交換ハウジングの側壁
３８冷却フィン
３８’ 中間フランジ
３９、５１細溝
４１再生器用の環状の凹部
４４高温側熱交換ハウジング（環状熱交換ハウジング）
４５熱交換器本体
４５’ 熱交換器内筒
５０放熱用フィン
５３放熱器

Claims

頂壁及び側壁を有する円筒状の頂部熱交換ハウジングと、該頂部熱交換ハウジング内に配設され、熱機関のピストン又はディスプレーサが摺動する内側シリンダとを有するシリンダブロックであって、
上記頂部熱交換ハウジングの先端側には、頂部熱交換ハウジング内筒が圧入されて設けられており、
上記頂部熱交換ハウジング内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、
上記頂部熱交換ハウジングの基端側の内周面は、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガスの再生器用の環状流路を構成していることを特徴とする熱機関用のシリンダブロック。
熱機関のピストン又はディスプレーサが摺動する内側シリンダを有するシリンダブロックであって、
上記内側シリンダの外側には、円筒状の環状熱交換ハウジングとその内側に挿入固定された熱交換器本体とから成る熱交換器が配設されており、
上記熱交換器本体の外周面には、熱交換用のフィンが形成されており、上記熱交換器本体の内側には熱交換器内筒が圧入されて設けられており、
上記熱交換器内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、
上記環状熱交換ハウジングと上記熱交換器本体との間の空間が冷媒通路とされ、該冷媒通路が連通するように、上記環状熱交換ハウジングに冷媒入口及び冷媒出口が形成されていることを特徴とする熱機関用のシリンダブロック。
頂壁及び側壁を有する円筒状の頂部熱交換ハウジングと、該頂部熱交換ハウジング内に配設され、熱機関のピストン又はディスプレーサが摺動する内側シリンダとを有するシリンダブロックであって、
上記頂部熱交換ハウジングの先端側には、頂部熱交換ハウジング内筒が圧入されて設けられており、
上記頂部熱交換ハウジング内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、
上記頂部熱交換ハウジングの基端側の内周面は、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガスの再生器用の環状流路を形成しており、
上記内側シリンダの外側には、円筒状の環状熱交換ハウジングとその内側に挿入固定された熱交換器本体とから成る熱交換器が配設されており、
上記熱交換器本体の外周面には、熱交換用のフィンが形成されており、上記熱交換器本体の内側には熱交換器内筒が圧入されて設けられており、
上記熱交換器内筒の内周面には、上記内側シリンダの外周面とともに作動ガス用の流路を形成する軸方向に直線状の細溝が機械加工で形成されており、
上記環状熱交換ハウジングと上記熱交換器本体との間の空間が冷媒通路とされ、該冷媒通路が連通するように、上記環状熱交換ハウジングに冷媒入口及び冷媒出口が形成されていることを特徴とする熱機関用のシリンダブロック。
上記頂部熱交換ハウジングは、その先端側外周面に、上記頂部熱交換ハウジングと一体にロストワックス鋳造又は鋳鉄で成形されたフィン、又は別体に形成され後付けされたフィンを有することを特徴とする、請求項１又は３記載の熱機関用のシリンダブロック。
熱機関が、スターリングサイクル機器、ヴィルミエサイクル機器又はクーク・ヤーボロフサイクル機器であることを特徴とする、請求項１、２、３又は４記載の熱機関用のシリンダブロック。