JP2007077985A - 多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関 - Google Patents
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- F02G2244/50—Double acting piston machines
- F02G2244/52—Double acting piston machines having interconnecting adjacent cylinders constituting a single system, e.g. "Rinia" engines
Abstract
【解決手段】段付きシリンダー50に、段付きピストン56を往復摺動自在に挿入し、このピストンの上部に形成した膨脹空間64を、他の段付きシリンダー50の下部に形成した圧縮空間68に、熱交換器72、74と蓄熱器70とを介して連通する。膨脹空間64と圧縮空間68との容積変化が同位相になるため、両者の位相角を、出力と効率とを最大にする値に設定できる。また段付きピストン56の小径と大径との断面積を、それぞれ性能を最大にする値に設計できる。
【選択図】 図4
Description
Kextは、ピストンに加わる外部バネ力であって、通常機械的な力である。
Aeは、ピストンの膨張空間の断面積である。
Acは、ピストンの圧縮空間の断面積である。
は、前工程のシリンダーにおける、ピストン動作による圧力変化である。
は、そのシリンダーにおける、ピストン動作による圧力変化である。
12 シリンダー
14 膨脹空間
16 圧縮空間
20 ピストン
22 シリンダー
24 膨脹空間
26 上部端面
28 ピストン・ロッド
30 軸受け
32 バネ
34 緩衝装置
36 環状の端面
38 圧縮空間
40 圧縮空間口
42 膨脹空間口
44 熱交換器
46 熱交換器
48 蓄熱器
50 段付きシリンダー
52 大径の内壁
54 小径の内壁
56 段付きピストン
58 小径の第1ピストン部分
60 大径の第2ピストン部分
62 端面
64 膨脹空間
66 環状の端面
68 圧縮空間
70 蓄熱器
72 熱交換器
74 熱交換器
78 端面
80 段付きピストン
81 段付きピストン
82 小径の第1ピストン部分
83 環状の膨脹空間
84 大径の第2ピストン部分
85 環状の端面
86 ロッド
87 環状の圧縮空間
88 端面
89 蓄熱器
90 端面
91 熱交換器
92 熱交換器
94 段付きシリンダー
96 磁石キャリアー
98 磁石、中央ロッド
100 平板バネ
102 電機子巻線
106 段付きシリンダー/ピストン部材
108 段付きシリンダー/ピストン部材
110 段付きシリンダー/ピストン部材
111 第1スターリング機関
112 段付きシリンダー/ピストン部材
113 第2スターリング機関
114 段付きシリンダー/ピストン部材
116 段付きシリンダー/ピストン部材
118 連結ロッド
120 モーター またはリニア交流発電機
122 段付きピストン
123 シリンダー
124 段付きピストン
125 段付きシリンダー
126 電機子巻線
128 磁石
129 可動内部鉄片
130 スターリング・エンジン
132 リニア交流発電機
134 中央ピストン・ロッド
136 圧縮機ピストン
138 圧縮機シリンダー
Claims (19)
- 少なくとも3つのピストンと3つのシリンダーとを備え、
それぞれの上記ピストンは、それぞれの上記シリンダー内に挿入されて往復運動自在であり、
上記ピストンとシリンダーとは、このシリンダー内で膨張空間と圧縮空間とを区画しており、
上記シリンダー内の膨張空間は、蓄熱器を介して他の上記シリンダー内の圧縮空間に直列的に接続され、
上記シリンダー内の圧縮空間は、上記蓄熱器を介して他の上記シリンダー内の膨張空間に直列的に接続されており、
(a) 上記シリンダーは、大径の内壁と、これに同心の小径の内壁とを有する段付きシリンダーであって、
(b) 上記ピストンは、段付きピストンであって、この段付きピストンは、
(i) 一方の軸方向に向かう端面を有し、かつ上記シリンダーの小径の内壁内に挿入されて往復運動自在な小径の第1ピストン部分と、
(ii) 上記軸方向と同一の方向に向かう端面を有し、かつ上記シリンダーの大径の内壁内に挿入されて往復運動自在な大径の第2ピストン部分と
を備え、
(c) 上記第1ピストン部分と第2ピストン部分との端面は、これらが往復運動する上記段付きシリンダー内において、それぞれ上記膨張空間または圧縮空間のいずれかを区画する
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項1おいて、上記小径の第1ピストン部分と大径の第2ピストン部分とは、この大径の第2ピストン部分の端面を形成する肩部おいて、軸方向に隣接していることを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。
- 請求項1または2のいずれかにおいて、上記段付きシリンダーと段付きピストンとが、それぞれ3つであることを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。
- 請求項3において、上記3つの段付きシリンダーは、それぞれ正三角形の各頂点位置に、それぞれの往復運動軸が互いに平行になるように配置されていることを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。
- 請求項1または2のいずれかにおいて、上記段付きシリンダーと段付きピストンとが、それぞれ4つであることを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。
- 第1スターリン機関と第2スターリン機関とを備え、
上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ請求項1または2に記載した多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関からなり、
上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、往復運動軸の方向において相互に対向して鏡面対象になるように配置されており、
上記第1スターリン機関の段付きピストンと、上記第2スターリン機関の段付きピストンとは、連結機構によって連結され、
上記連結機構を駆動する原動機またはこの連結機構で駆動される負荷装置のいずれかを備える
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項6において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、スターリング・エンジンとして作動し、
上記負荷装置は、リニア交流発電機である
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項7において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ3つの上記段付きピストンと段付きシリンダーとを有している
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項8において、上記3つの段付きシリンダーは、それぞれ正三角形の各頂点位置に、それぞれの往復運動軸が互いに平行になるように配置されている ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。
- 請求項7において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ4つの上記段付きピストンと段付きシリンダーとを有している
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項6において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、スターリング・熱ポンプとして作動し、
上記原動機は、リニア・モータである
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項11において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ3つの上記段付きピストンと段付きシリンダーとを有している
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項12において、上記3つの段付きシリンダーは、それぞれ正三角形の各頂点位置に、それぞれの往復運動軸が互いに平行になるように配置されている
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項11において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ4つの上記段付きピストンと段付きシリンダーとを有している
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 第1スターリン機関と第2スターリン機関とを備え、
上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ請求項1または2に記載した多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関からなり、
上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、往復運動軸に垂直な面の両側に、互いに対向して鏡面対象になるように配置されており、
上記第1スターリン機関の段付きピストンと、上記第2スターリン機関の段付きピストンとは、相互に連結機構によって連結され、
上記第1スターリン機関は、スターリング・エンジンとして作動し、
上記第2スターリン機関は、熱ポンプとして作動する
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項15において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ3つの上記段付きピストンと段付きシリンダーとを有している
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項16において、上記3つの段付きシリンダーは、それぞれ正三角形の各頂点位置に、それぞれの往復運動軸が互いに平行になるように配置されている
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項15において、上記第1スターリン機関と第2スターリン機関とは、それぞれ4つの上記段付きピストンと段付きシリンダーとを有している
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。 - 請求項5、10、14及び18において、上記4つの段付きシリンダーを構成する第1、第2、第3及び第4の段付きシリンダーは、この順で直列的に配置され、
上記第1の段付きシリンダーの圧縮空間は、この段付きシリンダーの蓄熱器を介して上記第3の膨張空間に接続され、
上記第2の段付きシリンダーの圧縮空間は、この段付きシリンダーの蓄熱
器を介して上記第4の膨張空間に接続され、
上記第3の段付きシリンダーの圧縮空間は、この段付きシリンダーの蓄熱
器を介して上記第2の膨張空間に接続され、
上記第4の段付きシリンダーの圧縮空間は、この段付きシリンダーの蓄熱
器を介して上記第1の膨張空間に接続されており、
相互に隣接する上記第1の段付きシリンダーと第2の段付きシリンダーとは、互いに180度の位相差で往復運動し、
相互に隣接する上記第3の段付きシリンダーと第4の段付きシリンダーとは、互いに180度の位相差で往復運動する
ことを特徴とする多段シリンダーからなるアルファ型フリーピストン・スターリング機関。
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