特許ウォッチ

公開番号2025042514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023149579
出願日2023-09-14
発明の名称スターリング機関の熱交換器、熱交換器の製造方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人航栄事務所
主分類F28D 7/16 20060101AFI20250319BHJP(熱交換一般)
要約【課題】スターリング機関の出力性能を向上させたスターリング機関の熱交換器、及びその熱交換器の製造方法を提供する。
【解決手段】スターリングエンジン1の熱交換器6は、作動ガスの流れ方向において直列に接続された加熱器67、再生器69、及び冷却器68を備え、膨張室21と圧縮室22とを加熱器67、再生器69、及び冷却器68を介して連通させている。加熱器67は、作動ガスが流通する作動ガス流路671と、作動ガスと熱交換を行う熱源流体が流通する熱源流体流路672と、作動ガス流路671及び熱源流体流路672を区画形成する隔壁60と、を有する。熱源流体流路672には、螺旋状の流れを発生させる螺旋状流れ発生部55が設けられ、作動ガス流路671には、螺旋状流れ発生部55が設けられていない。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
作動流体の流れ方向において直列に接続された加熱器、再生器、及び冷却器を備え、膨張室と圧縮室とを前記加熱器、前記再生器、及び前記冷却器を介して連通させたスターリング機関の熱交換器であって、
前記加熱器は、
前記膨張室及び前記再生器に連通し、前記作動流体が流通する第１流路と、
前記作動流体と熱交換を行う第１流体が流通する第２流路と、
前記第１流路及び前記第２流路を区画形成する隔壁と、を有し、
前記第１流体が前記第２流路を流通するときの熱伝達率は、前記作動流体が前記第１流路を流通するときの熱伝達率よりも小さく、
前記第２流路には、前記第２流路が延在する方向に沿って螺旋状の流れを発生させる螺旋状流れ発生部が設けられ、
前記第１流路には、前記螺旋状流れ発生部が設けられていない、
スターリング機関の熱交換器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のスターリング機関の熱交換器であって、
前記冷却器は、
前記圧縮室及び前記再生器に連通し、前記作動流体が流通する第３流路と、
前記作動流体と熱交換を行う第２流体が流通する第４流路と、
前記第３流路及び前記第４流路を区画形成する隔壁と、を有し、
前記第１流体が前記第２流路を流通するときの熱伝達率は、前記作動流体が前記第１流路及び前記第３流路を流通するときの熱伝達率、並びに前記第２流体が前記第４流路を流通するときの熱伝達率よりも小さく、
前記第１流路、前記第３流路、及び前記第４流路には、前記螺旋状流れ発生部が設けられていない、
スターリング機関の熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスターリング機関の熱交換器であって、
前記螺旋状流れ発生部は、前記隔壁から立設された複数のフィンにより構成され、
前記複数のフィンは、前記第２流路が延在する方向に沿って所定の間隔に配置され、前記第２流路の流路断面の中心を軸にして螺旋状に設けられている、
スターリング機関の熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載のスターリング機関の熱交換器であって、
各フィンは、前記隔壁に接続される基端部を有し、
前記基端部は、前記第２流路が延在する方向と垂直な面に対して所定の角度傾斜して前記隔壁に接続されている、
スターリング機関の熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載のスターリング機関の熱交換器であって、
前記第２流路が延在する方向において、隣り合うフィンは重ならない位置に設けられている、
スターリング機関の熱交換器。
【請求項６】
請求項３に記載のスターリング機関の熱交換器であって、
前記第２流路は、前記第２流路が延在する方向から見て、各フィンが配置されない貫通領域を有する、
スターリング機関の熱交換器。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のスターリング機関の熱交換器であって、
前記加熱器は、金属粉末が積層された積層造形体である、
スターリング機関の熱交換器。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法であって、
金属粉末を積層造形することによって前記加熱器の前記第１流路、前記第２流路、前記隔壁、及び前記螺旋状流れ発生部を一体に形成する、
熱交換器の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング機関の熱交換器、及びその熱交換器の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する研究開発が行われている。
【０００３】
熱エネルギーと動力との変換を行う熱機関として、スターリングエンジンが知られている。スターリングエンジンは、作動ガスを加熱器、再生器、及び冷却器を介して加熱器側の膨張室と冷却器側の圧縮室の間で往復移動させて、膨張室及び圧縮室の容積変化を繰り返すことにより熱エネルギーと動力の変換を行う（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１２６１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スターリングエンジンのようなスターリング機関では、その出力性能が熱交換器の熱交換性能に大きく依存する。熱交換器の熱交換性能を向上させ、優れた出力性能を有するスターリング機関の実現が望まれていた。
【０００６】
本発明は、スターリング機関の出力性能を向上させたスターリング機関の熱交換器、及びその熱交換器の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
作動流体の流れ方向において直列に接続された加熱器、再生器、及び冷却器を備え、膨張室と圧縮室とを前記加熱器、前記再生器、及び前記冷却器を介して連通させたスターリング機関の熱交換器であって、
前記加熱器は、
前記膨張室及び前記再生器に連通し、前記作動流体が流通する第１流路と、
前記作動流体と熱交換を行う第１流体が流通する第２流路と、
前記第１流路及び前記第２流路を区画形成する隔壁と、を有し、
前記第１流体が前記第２流路を流通するときの熱伝達率は、前記作動流体が前記第１流路を流通するときの熱伝達率よりも小さく、
前記第２流路には、前記第２流路が延在する方向に沿って螺旋状の流れを発生させる螺旋状流れ発生部が設けられ、
前記第１流路には、前記螺旋状流れ発生部が設けられていない。
【０００８】
また、本発明は、
上記熱交換器の製造方法であって、
金属粉末を積層造形することによって前記加熱器の前記第１流路、前記第２流路、前記隔壁、及び前記螺旋状流れ発生部を一体に形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スターリング機関の出力性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明のスターリング機関の一例であるスターリングエンジン１を示す断面図である。
熱交換器６の要部構成を示す断面図である。
図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図である。
加熱器６７に設けられる作動ガス流路６７１及び熱源流体流路６７２を模式的に示す図である。
隔壁６０により区画形成された加熱器６７の作動ガス流路６７１及び熱源流体流路６７２の断面を模式的に示す図である。
（ａ）は、加熱器６７の作動ガス流路６７１に設けられた螺旋状流れ発生部５５を示す図であり、（ｂ）は、熱源流体の流れ方向から見た作動ガス流路６７１を示す図である。
（ａ）は、熱源流体導入室８０を流れる熱源流体の流れ（破線）を示す図であり、（ｂ）は、膨張室２１側から見た天井壁２７を示す図である。
図２のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線の断面図である。
冷却器６８に設けられる作動ガス流路６８１及び冷却流体流路６８２を模式的に示す図である。
蓄熱体７１の斜視図である。
図１０の白抜き矢印方向から見た蓄熱体７１の側面図である。
蓄熱体７１の単位構造体７２の斜視図である。
蓄熱体７１の辺要素７３を第２方向から見た図（上図）と第１方向から見た図（下図）である。
蓄熱体７１が筐体７０に収容された状態の再生器６９の上面図である。
蓄熱体７１が筐体７０に収容された状態の再生器６９の側面図である。
一体に形成された熱交換器６、熱源流体導入室８０、及び熱源流体排出路５１の側面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許