JP2006183566A - ピストン装置、スターリングエンジン、及び外燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外燃機関10に適用され、ピストン本体211と、前記ピストン本体の内部に形成された蓄圧室212と、圧縮された作動媒体を前記蓄圧室に導入するための導入部214と、前記ピストン本体の側周部211bに設けられ、前記蓄圧室から、前記ピストン本体と前記外燃機関のシリンダ22との間のクリアランス部に貫通する孔216とを備え、前記導入部は、前記作動媒体の前記蓄圧室への導入方向及び前記導入方向の反対方向のいずれの方向にも流通可能に設けられ、前記導入部において前記反対方向の流路抵抗は、前記導入方向の流路方向に比べて大きい。
【選択図】 図1
Description
本実施形態の目的は、α型スターリングエンジンの作動空間内で圧縮された作動流体をピストン内部に導入し、ピストンの外周部に設けられた複数の孔からピストンとシリンダとの間のクリアランス部に噴射することで、気体軸受を構成する場合に、ピストン内部の作動媒体が作動空間内に逆流するのを抑制するという機能が確実に得られ、かつ、信頼性、寿命を容易に確保することが可能なピストン装置が適用されるスターリングエンジンからなる排気熱回収装置を提供することである。
次に、図9から図11を参照して、第1実施形態の第1変形例について説明する。
次に、図12を参照して、第1実施形態の第2変形例について説明する。
次に、図13から図18を参照して、第2実施形態について説明する。
第2実施形態において、上記実施形態と共通する部分についての重複する説明は省略する。
図15及び図16を参照して、第2実施形態の第1変形例について説明する。
図17及び図18を参照して、第2実施形態の第2変形例について説明する。
次に、図19から図23を参照して、第3実施形態について説明する。
第3実施形態において、上記実施形態と共通する部分についての説明は省略する。
Pc<P+P、かつ、
Pc>(P+P+PF)、又は、(Pc+PF)>P+P
図22から図24を参照して、上記第3実施形態の第1変形例について説明する。
Pc’≦(P+P−PA)、かつ、
Pc’+PA<(P+P−PF)、又は、Pc’>(P+P−PF−PA)
図25から図28を参照して、上記第3実施形態の第2変形例について説明する。
よりも低くなる。これにより、チェック弁440,450は閉じた状態に固定される。
なお、本変形例は、上記第3実施形態又は上記第3実施形態の第1変形例と組み合わせることができる。
20 高温側パワーピストン
21 膨張ピストン
211 ピストン本体
211a 側周部
211b 頂面部
212 中空部(蓄圧室)
214 連絡流路
215 流体素子
216 給気孔
22 高温側シリンダ
22b 高温側シリンダの頂部
30 低温側パワーピストン
31 圧縮ピストン
32 低温側シリンダ
45 冷却器
46 再生器
46a 再生器の上面
46b 再生器の下面
47 加熱器
47a 第1端部
47b 第2端部
48 空気軸受
50 近似直線機構
60 ピストンピン
100 排気管
Pmax 筒内圧の最大値
W 筒内圧(合成波形)
Claims (12)
- 外燃機関に適用され、
ピストン本体と、
前記ピストン本体の内部に形成された蓄圧室と、
前記外燃機関の作動空間で圧縮された作動媒体を前記蓄圧室に導入するための導入部と、
前記ピストン本体の側周部に設けられ、前記蓄圧室から、前記ピストン本体と前記外燃機関のシリンダとの間のクリアランス部に貫通する孔とを備え、
前記導入部は、前記作動媒体の前記蓄圧室への導入方向及び前記導入方向の反対方向のいずれの方向にも流通可能に設けられ、前記導入部において前記反対方向の流路抵抗は、前記導入方向の流路方向に比べて大きくなるように構成されている
ことを特徴とするピストン装置。 - 請求項1記載のピストン装置において、
前記導入部における前記導入方向と前記反対方向の流路抵抗の相違は、弁体のような可動部の作動による前記導入部の流路の開閉動作に基づくものではなく、前記導入部の形状に基づくものである
ことを特徴とするピストン装置。 - 請求項1または2に記載のピストン装置において、
更に、
前記作動空間で圧縮された作動媒体を前記蓄圧室に導入するための流路と、
前記蓄圧室に設けられ、前記流路を弁体のような可動部の作動により開閉する流路開閉手段とを備え、
前記可動部は、前記ピストン装置の起動時に作動し、前記ピストン装置の常用運転域では作動が停止して前記流路を閉状態とするように構成されている
ことを特徴とするピストン装置。 - 請求項3記載のピストン装置において、
前記作動空間の平均圧に対する増圧側圧力振幅をP+Pとし、前記導入部による前記蓄圧室の飽和蓄圧値をPFとするとき、前記可動部を開動作させるために必要な圧力Pcは、
Pc<P+P、かつ、
Pc>(P+P−PF)
に設定されている
ことを特徴とするピストン装置。 - 請求項4記載のピストン装置において、
前記流路開閉手段は、前記可動部の作動時の移動方向が前記ピストン本体の上下方向と概ね一致するように配置され、
前記ピストン装置の常用運転域よりも低い設定回転数における前記可動部に作用する上向きの最大加速度による前記可動部を開動作させるために必要な圧力の上昇分をPAとするとき、前記可動部を開動作させるために必要な圧力Pc’は、
(Pc’+PA)<P+P、かつ、
(Pc’+PA)>(P+P−PF)
に設定されている
ことを特徴とするピストン装置。 - 請求項3から5のいずれか1項に記載のピストン装置において、
前記流路上において、前記流路開閉手段と前記作動空間との間には、オリフィスを介して前記作動空間と連通し前記作動媒体が通る部屋が設けられている
ことを特徴とするピストン装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のピストン装置と、
前記シリンダとを備えたことを特徴とするスターリングエンジン。 - ピストン装置と、
シリンダとを備えた外燃機関であって、
前記ピストン装置は、
ピストン本体と、
前記ピストン本体の内部に形成された蓄圧室と、
前記ピストン本体の側周部において所定の高さ位置に対応する第1部分に設けられ、前記外燃機関の作動空間で圧縮された作動媒体を前記蓄圧室に導入するための導入部と、
前記ピストン本体の側周部において前記所定の高さ位置よりも下方位置に対応する第2部分に設けられ、前記蓄圧室から、前記ピストン本体と前記シリンダとの間のクリアランス部に貫通する孔とを備え、
前記ピストン装置が上死点にあるときと下死点にあるときとの比較において、前記ピストン本体の側周部における前記第1部分と、前記シリンダとの間のクリアランス部の大きさは、前記ピストン装置が上死点にあるときの方が、前記ピストン装置が下死点にあるときに比べて、大きくなるように構成されている
ことを特徴とする外燃機関。 - 請求項8記載の外燃機関において、
前記ピストン装置が上死点にあるときと下死点にあるときとの比較において、前記ピストン本体の側周部における前記第2部分と、前記シリンダとの間のクリアランス部の大きさは、概ね同じとなるように構成され、
前記ピストン本体の側周部における前記第1部分と前記第2部分との比較において、前記ピストン装置が下死点にあるときの、前記シリンダとの間のクリアランス部の大きさは、概ね同じとなるように構成されている
ことを特徴とする外燃機関。 - 請求項8または9に記載の外燃機関において、
前記ピストン装置が下死点にあるときに前記ピストン本体の側周部における前記第1部分が対向する前記シリンダの内周壁部の径よりも、前記ピストン装置が上死点にあるときに前記ピストン本体の側周部における前記第1部分が対向する前記シリンダの内周壁部の径の方が大きくなるように構成されている
ことを特徴とする外燃機関。 - 請求項8から10のいずれか1項に記載の外燃機関において、
前記外燃機関は、α型スターリングエンジンであり、
前記ピストン本体の側周部における前記第1部分と、前記シリンダとの間のクリアランス部の大きさは、前記ピストン装置が上死点の前後45°以内の範囲にあるときの方が、前記ピストン装置が前記範囲以外にあるときに比べて、大きくなるように構成されている
ことを特徴とする外燃機関。 - 請求項8から11のいずれか1項に記載の外燃機関において、
前記導入部の上面は、概ね同一の高さとなるように扁平状に形成されている
ことを特徴とする外燃機関。
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