JP2010276015A

JP2010276015A - スターリングエンジン

Info

Publication number: JP2010276015A
Application number: JP2010061493A
Authority: JP
Inventors: Masao Shimura; 征男志村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】スターリングエンジンは、シリンダ内の気体を、気密に保ったままで、膨張と収縮を行うためシールが必要である。シールをすることで、ピストンに負荷が掛かることになる、そのため、機械的摩擦抵抗を、出来るだけ軽減しなければならない。クランク機構では、ピストンに対して、サイドスラストという不均衡な力が加わるため、機械的摩擦抵抗が大きい。これを振り子式反転運動に換えて、摩擦抵抗を軽減して、効率よく動力を取り出すことの出来るスターリングエンジンを提供する。
【解決手段】シリンダの形状を、曲り型の長円形の空洞の筒型形状とする。ディスプレーサの形状は、曲り型の長円形の筒形状として、シリンダ内に収納する。ディスプレーサは、シリンダ内を、振り子式反転運動をする構造とする。シリンダ内で膨張した気体の圧力を、動力として取り出すために、扇形状の扇形出力室と、出力レバーとを設ける。出力レバーは、扇形出力室内に収納して、振り子式反転運動をする構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、スターリングエンジンの機械的摩擦抵抗を低減して、効率よく動力を取り出す装置に関するものである。

従来、スターリングエンジンは、シリンダ内に、ディスプレーサを収納し、ディスプレーサを、加熱部と冷却部の間を往復動させて、シリンダ内の気体を移動させて、加熱による膨張と、冷却による収縮による圧力差を生じさせ、ディスプレーサピストンに９０度の位相差をもって連動する出力ピストンを介して動力を取り出していた。この場合、両ピストンは、クランク機構に連結して作動していた、α形β形γ形。例えば、非特許文献１参照。

スターリングエンジンの設計第１章３ページ第８章２０３ページ（株）パワー社刊山下巌他４名共著２００９年２月２０日発行発行所東京都豊島区長崎３−２９−２

これには次のような欠点があった。スターリングエンジンは、出力ピストンが、作動する時の機械的摩擦抵抗が大きい、この原因は、シールのためでもあるが他に、ピストンをクランク機構に連結して作動させているため、ピストンにサイドスラストという、不均衡な力が掛かる為である。本発明はこれに換えて、振り子式反転機構とし、機械的摩擦抵抗を低減し、効率良く、動力を取り出す為に、なされたものである。

シリンダの形状を曲り型の長円形の空洞筒形状とする。ディスプレーサの形状は曲り型の長円形の筒型形状とする。シリンダ内のディスプレーサの動作を振り子式反転運動とする。ディスプレーサは、ディスプレーサ支持アームに固着する。シリンダ内で、加熱による膨張、冷却による収縮を繰り返し気体が膨張したときの圧力を、動力として取り出すために、扇形出力室と出力レバーを設ける。出力レバーは、扇形出力室に収納する。出力レバーは、振り子式反転運動をする構造とする。出力レバーは、ディスプレーサ支持アームと同位相の角度をもって連接する。出力レバーとディスプレーサ支持アームとの間に、バネ圧式シールコロを装着してシリンダ内の気密を保持する。

シリンダ内のディスプレーサは、軸を中心とする振り子式反転運動であるため、負荷が平均してかかり、機械的摩擦抵抗を低減できる。出力レバーも、軸を中心とした振り子式反転運動なので、機械的摩擦抵抗が低減され、エネルギーの損失を軽減できる。

本発明の使用説明図本発明の使用説明図平面図側面図図４のＢ部拡大図部品図部品図部品図部品図

本発明の形態を説明する。シリンダ１（図１）は、曲り型の長円形の空洞の筒型形状であり、両端にシリンダカバー２（図４）を固着してある。ディスプレーサ３（図１）は、曲り型の長円形の筒形状であり、ディスプレーサ支持アーム４（図１）に、固着されていて、シリンダー１内に収納されてある。

ディスプレーサ３（図１）は、シリンダ１内の加熱側１９と、冷却側２０とを振り子式に反転運動をする構造である。シリンダ１内の気体が膨張したときに発生する圧力を動力として取り出す装置として、扇形出力室８と、出力レバー７がある。シリンダー１内の気体は、気体通路１０（図４）から気体通路１０（図１）を経て扇形出力室入り口側２１に通じている。ディスプレーサ支持アーム４（図５）と出力レバー７の間に、バネ圧式シールコロ１１を装着して、シリンダ１（図１）内の気密を保持する。本発明は（図４）の線分Ａ−Ａに於いて内部の構造は左右対称同形状である。
以上は本発明の構造である。

これを使用する時は、ディスプレーサ３（図１）が、冷却側２０にあるとき、シリンダー１内の気体は、加熱側１９の壁面に接して加熱され、膨張する。膨張時の圧力は、気体通路１０（図４）から気体通路１０（図１）を通って、扇形出力室入り口側２１に達し、出力レバー７を押して、扇形出力室対面側２２に、押し付ける。

出力レバー７（図２）は、ディスプレーサ３と、同位相で、バネ圧式シールコロ１１（図５）を介して連結されているので、ディスプレーサ３（図２）は、加熱側１９に移動する。このため、シリンダ１内の気体は、冷却側２０に移動させられて、冷却され、収縮する。出力レバー７は、気体が収縮するとき、出力伝動アーム１２、に装着された引っ張りバネ１８に引き戻されて、扇形出力室入り口側２１（図１）に戻る。

ディスプレーサ３（図１）が、冷却側２０に移動したときに、シリンダ１内の気体を、加熱側１９に移動させる。加熱側１９に移動した気体は、熱せられ膨張する。膨張時の圧力は、気体通路１０（図４）から気体通路１０（図１）を通って、扇形出力室入り口側２１に達し、戻ってきている出力レバー７を押して、扇形出力室対面側２２（図２）に押し付ける。

以上の動作を繰り返す時、出力レバー７（図１）に固着してある出力伝動アーム１２から、連接棒１３へ動力が伝達され、フライホール１４を経て、回転動力を得る。

１シリンダ
２シリンダカバー
３ディスプレーサ
４ディスプレーサ支持アーム
５バネ圧式シールコロによるシール面
６ボールベアリング
７出力レバー
８扇形出力室
９出力室カバー板
１０気体通路
１１バネ圧式シールコロ
１２出力伝動アーム
１３連接捧
１４フライホイール
１５加熱室
１６冷却室
１７断熱材
１８引っ張りバネ
１９加熱側
２０冷却側
２１扇形出力室入り口側
２２扇形出力室対面側
２３ディスプレーサ支持アームカバー板
２４出力室本体
２５圧縮コイルバネ
２６加熱装置
２７冷却水

Claims

シリンダー１［図１］の形状を、曲り型の長円形の空洞筒型形状とするスターリングエンジン。
ディスプレーサ３［図１］の形状を、曲り型の長円形の筒形状とし、シリンダー１［図１］内に於ける動作を、振り子式反転運動をする構造とするスターリングエンジン。
シリンダー１［図１］内の気体が膨張したときの圧力を、動力として取り出すための装置として、扇形出力室８［図１］を設けて、出力レバー７［図１］を収納し、同出力レバーが、振り子式反転運動をする構造とするスターリングエンジン。