JPS58178852A

JPS58178852A - スタ−リング機関

Info

Publication number: JPS58178852A
Application number: JP6032182A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Oda; 紀之織田; Haruo Watanabe; 晴生渡辺
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1983-10-19
Also published as: JPH0213149B2

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】１９発明はスターリング機関に係り、四に詳しくはスタ
ーリング機関の加熱器の構造に関するものである。

スターリング機関は、周知の如くエンジン内部に水素、
ヘリウム、空気などのカスを作動流体として密封し、こ
れを外部から壁を辿して加熱し、熱エネルギーを作動流
体の圧力エネルギ−に変換して仕事を得る閉サイクルの
原動機であり、最近騒音、排気、各糎燃料の１９・用、
太陽熱の利用等の問題より脚光を浴ひるようになり、各
国で研究開発が進められている。

スターリング機関は大別すると、ディスプレーサ型とタ
プルアクティング型の２つの方式にわけられるが、いず
れの方式においても、加熱器にて加熱された作動流体が
シリンダヘッド（高温室ヘッド）とディスプレーサ（ピ
ストン）又はタプルアクティングピストンとの間の高温
室に導かれ、ピストンを押し下げる仕事葡なし、加熱室
を通り、内生器で熱を奪われて、冷却器で冷却さねた後
、ディスプレーサとパワーピストンの間又ＦＪタプルア
クティングピストンの下側のイハー湛室に導かれ、再び
低添室より冷却器をｊｌｌｌり再生器で熱を回収ｌ〜、
加熱器で加熱されて冒ｔｈｘ劉に送られる。

スターリング機関においては、作動流体が外部から壁を
通して加熱されるものであるので、この悼を通しての熱
伝達針、即ち、加熱器の熱伝達會がスターリング機関の
運命を左右するといっても過言でない。従来より加熱器
として多くの細管よりなる管状加熱器の使用が提案され
ている。管状加熱器ｋＪ伝達面積を多くとることができ
るが、作動流体の圧力損失が大きく、昔だ、振動等によ
り、特にその基部が切損し易い。

更に、セラミックス等の面１熱材料の使用は回船であり
、金り管とせざるを得ないので、加熱温用が制限される
。

高温室ヘッドを加熱器又は加熱器の一部とする方式につ
いても、名種形態のものが提案されている。この方式で
ｄ］一般に伝熱面積を大きくとり賛い欠点がある。本発
明者等は、先に、加〃・器の高温室ヘッドを彎曲して突
出させた凸型加熱器及び彎曲して凹陥させた凹型加熱器
を発明し特許出願している。該加熱器は多くの優れた特
徴を有し、伝熱面積も従来のものに較べて大きくなって
いるが、伝熱面積も限定されるので、同充分な伝熱量會
得ることができない。

本発明の目的は、熱伝達セｆが犬で、通過作動流体の圧
力損失が小さく、充分な強要を確保することができる、
筒湖呈ヘッドを加熱器とする方式の加良された加熱器を
備えるスターリング栖・関を提供するにある。

本ヴｒ、明によるスターリング機関は、高温室ヘッドよ
り燃焼室に向けて、シリンダ軸心を中心としてこれを取
囲む杼数個の柱状体が突出し、直杆状体及び高淵倖ヘッ
ドを僅かな間隔を保って包容する加熱器を備え、作動ｖ
ｆｉ、体が高温室より前記柱状体の中心部の貫通孔を経
て、柱状体先端より前記加熱器との間隙を通り、該柱状
体力部より内生器に送出されるようにしであることを特
徴とするスターリング機関である。

庫発明によるスターリング機関の好捷しい態様と１〜で
次の（ａ）〜（、）の態様があげられる。

（ａ）前記初Ｐ個の柱状体を包容する加熱器の複数個の
突起の周囲及び中央部に輻射壁を設けである。

（ｂ）　　前記拘生室がシリンダ室治：取１］４んで設
けられ、前記〜１湖￥ヘッドと加熱室との間隙まで延伸
し、前記作動流体通路に直接連通している。

（Ｃ）前記柱状体が３〜８個である。

（ｄ）前記高温室ヘッドが彎曲して突出又は凹陥（〜で
いる。

（ｅ）前記高温室ヘッド及び加熱室がセラミックスで形
成されている。

以下、本発明によるスターリング機関を実施例の図面に
基づいて詳述する。第１図は、本発明のスターリング機
関の実施例の部分（シリンダ上部及び燃焼室）縦断面図
である。

第１図において、１はディスプレーサで、このシリンダ
室上部はシリンダライナ２と高温室ヘッド３により形成
されている。この高温室ヘッド３は矯・曲して突出して
いる。ディスプレーサ１と高温室ヘッド３との間が高温
室である。

高温室３より燃焼室１１に向けて、シリンダ軸心を中心
としてこれを取囲む４個（第２図参照）の円柱状体５が
突出している。円柱状体５の中心部には目通孔６が穿設
され、貫通孔６の両端は高温室４及び円柱状体５先端中
央に開口している。円柱状体５幻１、シリンダ軸心を中
心とする同−円弧上に等間隔に設けられ、３〜８個が好
捷しい。

円柱状体５及び高温室ヘッド３を僅から間隙８を保って
加熱器７が設けられている。従って加熱器７け円柱状体
５の位置及び個数に対応する４個の突起を崩している。

加熱器７は機関架構９にボルト締されている。加熱器７
を平面図及び１１１１１面図で第３図及び第４図に示す
。加熱器７及び？ｈ、温室ヘッド３（円柱状体５を含む
）は、セラミックスを用い、熱応力や振動等の外力に基
づく応力に充分耐える強暦で設計製作することができる
。

このスターリング枦関においては、再生器１０がシリン
ダ室を取囲んで設けられ、高温室ヘッド３と加熱器７ど
の間隙８まで延伸している。１１は燃焼室で、図示せざ
る燃料燃焼装置により高温燃焼ガスが発生せしめられ、
燃焼ガスは白抜き矢印方向に進む。加熱器７の矢起の周
囲及び中火間にけ輻射壁１２か設けである。

加熱器７の矢起の周囲の輻射壁１２け燃焼室１１の内壁
を形成し、この外側６外皮１３とのｍｌに断熱相１４が
充填され、夕１皮１３は架構９にボルト締めで固定され
ている。輻射壁１２にはセラミックス、竹に高温カスの
隻１合０ジルコニア糸セラミックスが適当であル。

高温室４内の作動流体口、枦１図で単線矢印で示すよう
に、貫通孔６を通り柱状体５の先端部に到り、ここより
間隙８１通り柱状体５の基部ｒ（到る。第１図の実施例
においては直接再生器１ｏｉ＋＜［：入される。ダブル
アクティング方式の８ｚ関においては、隣接するぜ一関
の再生器に導かれ、再生器が本体と別体に設けられてい
る場合は、別体の角生器に導かれること１′勿論である
。このスターリング桓関では、加熱器の受熱部が小径で
あるため内圧を非常に昼圧に１〜でも比較的薄肉でよい
ため熱応力か小さく、大径の基部は断熱することにより
熱応力會なくしているので最内とすることかできるので
高圧に而・ｊえる設剖が可能である。

その他、このスターリング機関では輻射壁１２が設けら
れているので、加熱器７は、燃焼ガスよりのカス輻射と
対流伝熱により熱伝達されると共に、燃焼カスよシ熱吸
収をした輻射壁］２よりの固体輻射により加熱される。

第２図において輻射線を矢印で示１−である。＠対壁１
２と加熱器７の突起部との間隔を小さくして燃焼ガスの
流速を増大さぜることにより、捷だ、輻射壁又は加熱器
突起部の表面に多数の突起物を設けて、乱流促進と伝熱
面積の増大を図って、燃焼カスよりの輻射壁及び加熱器
突起部への対流伝熱を促進させて、総合的に燃焼カスか
ら加熱器への熱伝達を向上させることができる。更に、
柱状体５が輻射体の作用をなし、作動カスが加熱器と柱
状体に挾捷れた狭い間隙８を通過するので、加熱器から
作動ガスへの熱伝達禎も犬である。

不発リ−１によるスターリング機関の加熱器及び加熱（
穴構柑−以上の如く構成されている。従って、充分な伝
熱面積をとることができる、固体輻射を伴うので熱伝達
惜が大である、十分な強度の加熱器を設計できる、通過
作動流体の圧力損失か少い、セラミックスを使用するこ
とができる等の多くの優れた特徴を有し、効率の高い翁
用なスターリング本、ν関とすることができる。

【図面の簡単な説明】

釦１図１本発Ｉ４）」のスターリング枦関の実施例の部
分縦断面図、桓１２図は第１図にお・０るＡ　−Ａ惨ｊ
ｉ　ｌｉ：Ｉｉ面図、汗３図及び第４図υ、第１図の加
熱器の平面図及びイ１１１１［１１１図である。１・・・テイスプレーザ、２・・・シリンダライナ、３
・・・高温室ヘッド、４・・・高温室、５・・・柱状体
、６・・・用油孔、７・・・加熱器、８・・・間隙、９
・・・架枠ｆ１１０・・・再生器、１１・・・燃焼室、
］２・・・輻射壁、】３・・・外皮、】４・・・断熱材
。茅１図／　　＼　　　　　　　　　／／：八［いや　　　　　　　″ 、・］、”′、５ □ご　些　　　凸　　　　・　　　６ル・・／２　　　　　　、　　、　　　　　′　、　　　７１
− Ａ　　・　　　　　　　　　　　　・　　Ａｌ１、胃　１，４．゛・、　′４１　　・・・　　　４イ　〆へ＼　　　　　１０）５　　ど　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　高温室ヘッドより燃焼室に向けて、シリンダ
軸心を中心としてこれを取囲む複数個の柱状体が突出し
、該柱状体及び高温室ヘッドを僅かな間隔を保って包容
する加熱器を伽え、作動流体が高温室より前記柱状体の
中心部の貫辿孔を経て、柱状体先端より前記加熱器どの
１１４１隙をつｌ］す、該柱状体卑一部より角生器に送
出されるようにしであることを乍１４徴と寸”るスター
リング機関。
（２）　　前記複数個の柱状体を包容する加熱器の複ｌ
ｔ個の突起の周ｌｌ’ｉｌ及び中央部に輻射壁を設けで
ある特許請求の範囲３１゛１項のスターリング機関。
（３）　　前記角生器がシリンダ室を取囲んで設けられ
、前記高温室ヘッドと加熱器との１旬隙に１で延伸し、
前記作動流体通路に直接沖通している特許請求の範囲ｐ
！；　１項又は第２項のスターリング１表関。
（４）　　前記柱状体が３〜８個である特許請求の範囲
第１項、第２項又は第３項のスターリングレジ関。
（５）　　前記高温室ヘッドが情゛曲して突出又は凹陥
している特許請求の範囲か＜１項、第２項、第３項又は
第４項のスターリング機関。
（６）　　前記高温室ヘッド及び加熱室がセラミックス
で形ｒＪ〜・されている特許請求の範囲第１項、か２項
、卯３項、第４項又は第５項のスターリング機関。