JP2019052563A - Stirling engine and Stirling refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スターリングエンジン及びスターリング冷凍機に関するものである。 The present invention relates to a Stirling engine and a Stirling refrigerator.
スターリングエンジンは、19世紀初頭に発明されて以来、種々の形式が提案されてきた。例えば、2つのパワーピストンで構成されたα形、ディスプレーサとパワーピストンとが同一シリンダに配置されたβ形、ディスプレーサとパワーピストンとが異なるシリンダに配置されたγ形、パワーピストンの上面と下面の空間を利用したダブルアクティング形などが挙げられる。 Since the Stirling engine was invented in the early 19th century, various types have been proposed. For example, α type composed of two power pistons, β type where displacer and power piston are arranged in the same cylinder, γ type where displacer and power piston are arranged in different cylinders, upper and lower surfaces of power piston Double acting type using space can be mentioned.
特許文献1には、十字状に配置された4つのシリンダと、4つのピストンと、対向する2つのピストンを接続する2つの接続要素とを備えたスターリングエンジンが開示されている。
しかし、上記特許文献1に記載されたスターリングエンジンを含め従来のスターリングエンジンは、シリンダが不動とされている。本発明者は、この点について発想を転換し、シリンダを回転させることで、装置全体をコンパクトにして軽量化が可能となる点に着目した。
However, in the conventional Stirling engine including the Stirling engine described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置全体をコンパクトにして軽量化できるスターリングエンジン及びスターリング冷凍機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the Stirling engine and Stirling refrigerator which can make the whole apparatus compact and can be reduced in weight.
上記課題を解決するために、本発明のスターリングエンジン及びスターリング冷凍機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係るスターリングエンジンは、第1方向に沿って対向して配置された一対の第1シリンダと、各前記第1シリンダ内に往復動可能に配置された一対の第1ピストンと、各前記第1ピストンを接続する第1ピストンロッドとを有する第1シリンダセットと、前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って対向して配置された一対の第2シリンダと、各前記第2シリンダ内に往復動可能に配置された一対の第2ピストンと、各前記第2ピストンを接続する第2ピストンロッドとを有する第2シリンダセットと、前記シリンダに加熱流体を供給する加熱管と、前記シリンダに冷却流体を供給する冷却管と、前記加熱管と前記冷却管との間に設けられた蓄熱式熱交換器と、各前記シリンダセットの前記ロッドの長手方向中央に回転可能に接続されたクランクピンを備えたクランクシャフトと、前記クランクシャフトをクランクシャフト回転軸線回りに回転可能に支持するクランクジャーナル用ラジアル軸受と、前記クランクジャーナル用ラジアル軸受を支持する軸受ホルダと、前記クランクシャフト回転軸線からオフセットされた本体回転軸線回りに前記軸受ホルダに対して回転可能に取り付けられたハウジングと、前記軸受ホルダが固定されたフレームと、を備え、各前記シリンダセットは、前記ハウジングとともに前記本体回転軸線回りを回転する。
In order to solve the above problems, the Stirling engine and Stirling refrigerator of the present invention employ the following means.
That is, a Stirling engine according to an aspect of the present invention includes a pair of first cylinders arranged to face each other along a first direction, and a pair of first cylinders arranged to be able to reciprocate in each of the first cylinders. A first cylinder set having a piston and a first piston rod connecting the first pistons, and a pair of second cylinders arranged facing each other along a second direction intersecting the first direction And a second cylinder set having a pair of second pistons disposed so as to be capable of reciprocating in each of the second cylinders, and a second piston rod connecting the second pistons, and heating fluid to the cylinders. A heating pipe to be supplied; a cooling pipe for supplying a cooling fluid to the cylinder; a heat storage heat exchanger provided between the heating pipe and the cooling pipe; and a longitudinal direction of the rod of each cylinder set A crankshaft having a crankpin connected rotatably at the center, a radial bearing for crank journal that supports the crankshaft so as to be rotatable about a crankshaft rotation axis, and a bearing holder that supports the radial bearing for crank journal A housing rotatably attached to the bearing holder about a main body rotation axis offset from the crankshaft rotation axis, and a frame to which the bearing holder is fixed, and each cylinder set includes: It rotates about the main body rotation axis together with the housing.
加熱管と冷却管と蓄熱式熱交換器とを介して各シリンダに加熱流体及び冷却流体が供給されると、スターリングサイクルによってシリンダセットがハウジングとともに本体回転軸線回りにフレームに対して回転するとともに、クランクシャフトをクランクシャフト回転軸線回りに回転させる。これにより、クランクシャフトから回転動力が取り出される。このとき、クランクシャフト回転軸線が本体回転軸線に対してオフセットされているが、その位置関係が相対的に移動することがない。したがって、回転体となるシリンダセット及びハウジングの重心がバランスすることになり、回転体の回転による慣性力が本体回転軸線に直交する面内に実質的に働かない。これにより、スターリングエンジンをコンパクトにして軽量化することができる。 When heating fluid and cooling fluid are supplied to each cylinder via the heating tube, the cooling tube, and the regenerative heat exchanger, the cylinder set is rotated with respect to the frame around the rotation axis of the main body together with the housing by the Stirling cycle, Rotate the crankshaft around the crankshaft rotation axis. Thereby, rotational power is extracted from the crankshaft. At this time, the crankshaft rotation axis is offset with respect to the main body rotation axis, but the positional relationship does not move relatively. Therefore, the center of gravity of the cylinder set serving as the rotating body and the housing are balanced, and the inertial force due to the rotation of the rotating body does not substantially work in a plane perpendicular to the main body rotation axis. As a result, the Stirling engine can be made compact and lightweight.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、各前記シリンダは、前記ピストンによって仕切られる両側の空間を作動空間とする。 Furthermore, in the Stirling engine according to one aspect of the present invention, each cylinder uses a space on both sides partitioned by the piston as an operating space.
各シリンダについて、ピストンによって仕切られる両側の空間を作動空間とすることとしたので、片側の空間のみを用いる従来のスターリングエンジンに対して、出力を増大することができる。 For each cylinder, the space on both sides partitioned by the piston is used as the working space, so that the output can be increased compared to a conventional Stirling engine that uses only one space.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、前記第1シリンダに対して前記加熱管が接続され、前記第2シリンダに対して前記冷却管が接続されている。 Furthermore, in the Stirling engine according to one aspect of the present invention, the heating pipe is connected to the first cylinder, and the cooling pipe is connected to the second cylinder.
第1シリンダに対して加熱管を接続することで、第1シリンダを加熱流体のみが供給されるシリンダとする。第2シリンダに対して冷却管を接続することで、第2シリンダを冷却流体のみが供給されるシリンダとする。このようにして、加熱側と冷却側を第1シリンダと第2シリンダとに分けることで、熱損失を小さくすることができる。 By connecting a heating pipe to the first cylinder, the first cylinder is a cylinder to which only the heating fluid is supplied. By connecting a cooling pipe to the second cylinder, the second cylinder is a cylinder to which only the cooling fluid is supplied. In this way, heat loss can be reduced by dividing the heating side and the cooling side into the first cylinder and the second cylinder.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、前記ハウジングは、前記第1ピストンロッドを支持する第1ハウジングと、前記第2ピストンロッドを支持する第2ハウジングとに分割されている。 Furthermore, in the Stirling engine according to an aspect of the present invention, the housing is divided into a first housing that supports the first piston rod and a second housing that supports the second piston rod.
ハウジングを、第1ピストンロッドを支持する第1ハウジングと、第2ピストンロッドを支持する第2ハウジングとに分割し、加熱側の第1ハウジングと冷却側の第2ハウジングとに分けることとした。これにより、加熱側と冷却側の熱移動を可及的に少なくすることができ、熱損失を小さくすることができる。
第1ハウジングと第2ハウジングとの間には、断熱のためのスペーサを介在させることが好ましい。
The housing is divided into a first housing that supports the first piston rod and a second housing that supports the second piston rod, and is divided into a first housing on the heating side and a second housing on the cooling side. Thereby, the heat transfer between the heating side and the cooling side can be reduced as much as possible, and the heat loss can be reduced.
It is preferable to interpose a spacer for heat insulation between the first housing and the second housing.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、前記加熱管と前記冷却管とは、前記本体回転軸線の延在方向に離間して設けられ、前記加熱管と前記冷却管との間には、仕切壁部が設けられている。 Furthermore, in the Stirling engine according to one aspect of the present invention, the heating pipe and the cooling pipe are provided apart from each other in the extending direction of the main body rotation axis, and between the heating pipe and the cooling pipe. A partition wall is provided.
加熱管と冷却管とを本体回転軸線の延在方向に離間して設け、その間に仕切壁部を設けることとした。これにより、加熱管と冷却管とを熱的に分離することができ、熱損失を小さくすることができる。 The heating pipe and the cooling pipe are provided apart from each other in the extending direction of the main body rotation axis, and the partition wall portion is provided therebetween. Thereby, a heating pipe and a cooling pipe can be thermally separated and a heat loss can be made small.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、前記仕切壁部は、前記加熱管を覆う加熱空間を形成する。 Furthermore, in the Stirling engine which concerns on 1 aspect of this invention, the said partition wall part forms the heating space which covers the said heating pipe | tube.
仕切壁部によって加熱管を覆う加熱空間を形成することで、加熱管を外部から低い損失にて加熱することができ、スターリングエンジンの熱効率を向上させることができる。 By forming a heating space that covers the heating tube by the partition wall portion, the heating tube can be heated from the outside with low loss, and the thermal efficiency of the Stirling engine can be improved.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、前記ハウジングには、前記冷却管に向かって送風する羽根車が取り付けられている。 Furthermore, in the Stirling engine according to an aspect of the present invention, an impeller that blows air toward the cooling pipe is attached to the housing.
ハウジングに羽根車を取り付け、ハウジングとともに羽根車を回転させることで、冷却管に向かって送風するようにした。これにより、冷却管の冷却効率が向上し、スターリングエンジンの熱効率を向上させることができる。 An impeller was attached to the housing, and the impeller was rotated together with the housing to blow air toward the cooling pipe. Thereby, the cooling efficiency of a cooling pipe improves and the thermal efficiency of a Stirling engine can be improved.
さらに、本発明の一態様に係るスターリングエンジンでは、前記加熱管及び前記冷却管は、それぞれ、並列に設けられた複数の配管を備えている。 Furthermore, in the Stirling engine according to one aspect of the present invention, each of the heating pipe and the cooling pipe includes a plurality of pipes provided in parallel.
加熱管と冷却管を、それぞれ、並列に設けられた複数の配管によって構成することとした。これにより、加熱流体および冷却流体の流速を低下させて流動抵抗を低減することができ、また、伝熱面積を増大させて伝達熱量を増加させることができ、スターリングエンジンの熱効率を向上させることができる。 Each of the heating pipe and the cooling pipe is constituted by a plurality of pipes provided in parallel. Accordingly, the flow resistance of the heating fluid and the cooling fluid can be reduced to reduce the flow resistance, and the heat transfer area can be increased to increase the amount of heat transferred, thereby improving the thermal efficiency of the Stirling engine. it can.
また、本発明の一態様に係るスターリング冷凍機は、第1方向に沿って対向して配置された一対の第1シリンダと、各前記第1シリンダ内に往復動可能に配置された一対の第1ピストンと、各前記第1ピストンを接続する第1ピストンロッドとを有する第1シリンダセットと、前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って対向して配置された一対の第2シリンダと、各前記第2シリンダ内に往復動可能に配置された一対の第2ピストンと、各前記第2ピストンを接続する第2ピストンロッドとを有する第2シリンダセットと、前記シリンダに加熱流体を供給する加熱管と、前記シリンダに冷却流体を供給する冷却管と、前記加熱管と前記冷却管との間に設けられた蓄熱式熱交換器と、各前記シリンダセットの前記ロッドの長手方向中央に回転可能に接続されたクランクピンを備えたクランクシャフトと、前記クランクシャフトを回転可能に支持するラジアル軸受と、前記ラジアル軸受が固定されたハウジングと、を備え、各前記シリンダセットは、前記クランクシャフトとともに前記ハウジング回りを回転する。 In addition, a Stirling refrigerator according to one aspect of the present invention includes a pair of first cylinders arranged to face each other in the first direction, and a pair of first cylinders arranged to be able to reciprocate in the first cylinders. A first cylinder set having a first piston and a first piston rod connecting the first pistons, and a pair of second cylinders arranged opposite to each other along a second direction intersecting the first direction. A second cylinder set having a cylinder, a pair of second pistons disposed in the second cylinders so as to be capable of reciprocating, and a second piston rod connecting the second pistons; and heating fluid to the cylinders A heating pipe for supplying cooling fluid, a cooling pipe for supplying cooling fluid to the cylinder, a heat storage heat exchanger provided between the heating pipe and the cooling pipe, and a longitudinal direction of the rod of each cylinder set in the center A crankshaft including a crankpin that is rotatably connected; a radial bearing that rotatably supports the crankshaft; and a housing to which the radial bearing is fixed. Each of the cylinder sets includes the crankshaft. At the same time, it rotates around the housing.
クランクシャフトを外部動力によって回転させると、シリンダセットがハウジング回りに回り、加熱管と冷却管と蓄熱式熱交換器とを介して各シリンダに加熱流体及び冷却流体が流れ、スターリングエンジンの逆サイクルが構成される。これにより、冷却管から冷熱出力が取り出される。このとき、クランクシャフト回転軸線がシリンダセット回転軸線に対してオフセットされているが、その位置関係が相対的に移動することがない。したがって、回転体となるシリンダセットの重心がバランスすることになり、シリンダセットの回転による慣性力がシリンダセット回転軸線に直交する面内に実質的に働かない。これにより、スターリング冷凍機をコンパクトにすることができる。 When the crankshaft is rotated by external power, the cylinder set rotates around the housing, the heating fluid and cooling fluid flow to each cylinder via the heating tube, cooling tube, and regenerative heat exchanger, and the Stirling engine reverse cycle occurs. Composed. Thereby, the cold output is taken out from the cooling pipe. At this time, the crankshaft rotation axis is offset with respect to the cylinder set rotation axis, but the positional relationship does not move relatively. Therefore, the center of gravity of the cylinder set serving as the rotating body is balanced, and the inertial force due to the rotation of the cylinder set does not substantially work in a plane orthogonal to the cylinder set rotation axis. Thereby, a Stirling refrigerator can be made compact.
シリンダセットを回転させることとしたので、装置全体をコンパクトにして軽量化することができる。 Since the cylinder set is rotated, the entire apparatus can be made compact and light.
以下に、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本実施形態のスターリングエンジン1の全体構成が示されている。
スターリングエンジン1は、2つの側面フレーム3間に回転可能に支持された回転体5を備えている。
側面フレーム3は、平面視した場合に略X字形状とされている。側面フレーム3の中央には開口が形成されており、この開口からクランクシャフト4の端部が突出している。
クランクシャフト4は、クランクシャフト回転軸線CL1回りに回転し、これにより回転出力が取り出される。
FIG. 1 shows the overall configuration of a
The
The
The
2つの側面フレーム3は、四隅を固定軸部7を介在させた状態で所定間隔を空けて平行に配置されている。側面フレーム3の間には、リフレクタ9が介挿されている。
The two
リフレクタ9は、所定間隔を空けて平行に配置された平板部(仕切壁部)9aと、両平板部9a間に両端が挟まれた円筒部9bとを有している。
各平板部9a及び円筒部9bの内側には円形の開口が形成されており、この開口内で回転体5が回転可能となっている。リフレクタ9は、後述するように、加熱側と冷却側とを熱的に仕切る機能を有している。
The
A circular opening is formed inside each of the
円筒部9bの側面には、部分的に開口する開口部9b1が形成されている。開口部9b1は、2つ以上とされており、一方の開口部9b1から円筒部9bの内部に排ガスや燃焼ガスといった加熱ガスが導かれ、他方の開口部9b1から加熱ガスが外部へと排気されるようになっている。
An opening 9b1 that is partially open is formed on the side surface of the
図2には、回転体5が示されている。回転体5は、中央に位置するハウジング11と、ハウジング中心軸線CL2に直交する方向に沿って対向して配置された2対のシリンダ13と、各シリンダ13の外側を覆うように円弧状に曲成された加熱管15及び冷却管17とを備えている。
FIG. 2 shows the
クランクシャフト4は、ハウジング11を貫通するように設けられている。ハウジング11には、クランクシャフト4の周囲に位置するように、冷却ファン(羽根車)19が固定されている。ハウジング11の回転とともに冷却ファン19が回転し、半径方向外側へ向かう流れを形成し、冷却管17へ冷却風を供給するようになっている。なお、冷却ファン19は、省略しても良い。
The
図3には、ハウジング11が示されている。ハウジング11は、略立方体形状の外形を有している。ハウジング11は、回転体5の回転軸線(本体回転軸線)となるハウジング中心軸線CL2方向において2分割されており、加熱側ハウジング(第1ハウジング)11aと、冷却側ハウジング(第2ハウジング)11bとを備えている。
FIG. 3 shows the
加熱側ハウジング11aは、後述する加熱側ピストンロッド(第1ピストンロッド)38a(図9参照)を往復動可能に支持し、冷却側ハウジング11bは、冷却側ピストンロッド(第2ピストンロッド)38b(図9参照)を往復動可能に支持する。
The heating-
加熱側ハウジング11aの対向する側壁部(図3では上下の側壁部)には、加熱側ピストンロッド38aが挿通する加熱側ロッド挿通穴11a1が形成されている。冷却側ハウジング11bの対向する側壁部(図3では左右の側壁部)には、冷却側ピストンロッド38bが挿通する冷却側ロッド挿通穴11b1が設けられている。加熱側ロッド挿通穴11a1と冷却側ロッド挿通穴11b1とは、それぞれに加熱側ピストンロッド38aと冷却側ピストンロッド38bを挿入配置した場合に、これらピストンロッド38a,38bが略90°に直交するように設けられている。ただし、加熱側ロッド挿通穴11a1と冷却側ロッド挿通穴11b1とは、ハウジング中心軸線CL2方向に所定間隔を有して配置されており、干渉することがないようになっている。
Heating side rod insertion holes 11a1 through which the heating
加熱側ハウジング11a及び冷却側ハウジング11bのそれぞれには、ハウジング中心軸線CL2を中心とする加熱側軸受ホルダ用開口11a2及び冷却側軸受ホルダ用開口11b2が形成されている。これら開口11a2,11b2には、ラジアル軸受12a,12bが設けられ、後述する偏心軸受ホルダ26(図5参照)が回転可能に接続される。
Each of the
ロッド挿通穴11a1,11b1の側方には、平行レール21がハウジング11に対して固定されている。平行レール21によって、ピストンロッド38a,39bの往復動の動きがガイドされる。
A
図4には、図3に示したハウジング11の加熱側ハウジング11aが示されている。なお、冷却側ハウジング11bも同様の形状なのでその説明を省略する。
同様の形状の加熱側ハウジング11a及び冷却側ハウジング11bを対向させて、ハウジング中心軸線CL2回りに90°回転させて嵌め合わせることで、図3に示したようなハウジング11が構成される。
FIG. 4 shows a
The heating-
加熱側ハウジング11aと冷却側ハウジング11bとは、四隅に形成した接続穴22内にボルト24(図3参照)を挿入して固定する。加熱側ハウジング11aと冷却側ハウジング11bとの合わせ面23には、断熱用のスペーサ(図示せず)が介挿される。断熱用のスペーサによって、加熱側ハウジング11aと冷却側ハウジング11bとの間の熱移動を可及的に防止する。
The
図5には、ハウジング11に取り付けられたラジアル軸受12a,12b(図3参照)に対して回転可能に接続された偏心軸受ホルダ26が示されている。偏心軸受ホルダ26の一端部には、フランジ部26aが設けられており、このフランジ部26aを用いて側面フレーム3(図1参照)に対して偏心軸受ホルダ26が固定されている。したがって、ハウジング11は、偏心軸受ホルダ26を介して側面フレーム3に対して支持されるとともに、側面フレーム3に対してハウジング中心軸線CL2(図3参照)回りに回転可能となっている。
FIG. 5 shows an
偏心軸受ホルダ26の筒部には、円周方向に間隔をおいて複数形成された開口26bが形成されている。この開口26bを介して、上述した冷却ファン19(図2参照)の内周側に空気が取り込まれる。このように、複数の開口26bによる開口列が形成されており、外周を回転する冷却ファン19が空気を円滑に取り込める構成となっている。
A plurality of
図6には、偏心軸受ホルダ26の縦断面が示されている。偏心軸受ホルダ26は、フランジ部26aとは反対側の端部に、筒部の中心軸線であるハウジング中心軸線CL2からオフセットしたクランクシャフト回転軸線CL1に一致する偏心開口26cが形成されている。この偏心開口26c内にクランクジャーナル用ラジアル軸受36(図7参照)が装着され、クランクジャーナル用ラジアル軸受36によってクランクシャフト4が回転可能に支持される。クランクシャフト回転軸線CL1とハウジング中心軸線CL2とのオフセット量は、クランクシャフト4のクランク半径に相当する。
FIG. 6 shows a longitudinal section of the
図7には、クランクシャフト4が示されている。クランクシャフト4は、長手方向の中央に間隔を空けて2つのクランクピン30を有している。各クランクピン30には、クランクピン用ラジアル軸受32が取り付けられている。各クランクピン30に対してクランクシャフト4の端部側には、2つのカウンターウェイト34がそれぞれ取り付けられている。各カウンターウェイト34に対してクランクシャフト4の端部側には、2つのクランクジャーナル用ラジアル軸受36がそれぞれ設けられている。
FIG. 7 shows the
図7に示したクランクピン用ラジアル軸受32を介して、図8Aに示すピストンロッド38が回転可能に取り付けられている。
図8Aに示すように、ピストンロッド38の中央には、ロッドホルダ40が設けられている。ロッドホルダ40の中央には孔41が形成されており、この孔41内に図7に示したクランクピン用ラジアル軸受32が取り付けられる。
ロッドホルダ40の両側部(図8Aにおいて上下)には、ローラ42が設けられている。ローラ42は、図8Bに示すように、ハウジング11の内面11i上を転動し、直線状に往復動する。
図8Aに示すように、ピストンロッド38の両端のそれぞれには、ピストン44が固定されている。これらピストン44が、シリンダ13(図2参照)内を往復動する。
ピストンロッド38及び各ピストン44のセットは、例えば図5に示したように、加熱側と冷却側のそれぞれに設けられる。
A
As shown in FIG. 8A, a
As shown in FIG. 8A,
A set of the
図9には、クランクシャフト4に対してピストンロッド38及びピストン44を取り付けた状態が示されている。一対の加熱側ピストン44aと、一対の冷却側ピストン44bとが、互いに90°の角度を有して交差するように配置されている。また、加熱側ピストン44aと冷却側ピストン44bとは、クランクシャフト回転軸線CL1方向に所定間隔を空けて配置されている。
FIG. 9 shows a state where the
図10には、加熱管15及び冷却管17が示されている。
加熱管15は、約180°の円弧を描く並列な2本の第1外側加熱管15aと、この第1外側加熱管15aと同一平面内で対称に約180°の円弧を描く並列な2本の第2外側加熱管15bとを備えている。第1外側加熱管15aと第2外側加熱管15bによって、全体として同一平面内で略円周形状を描くようになっている。
FIG. 10 shows the
The
冷却管17は、約180°の円弧を描く並列な2本の第1外側冷却管17aと、この第1外側冷却管17aと同一平面内で対称に約180°の円弧を描く並列な2本の第2外側冷却管17bとを備えている。第1外側冷却管17aと第2外側冷却管17bによって、全体として同一平面内で略円周形状を描くようになっている。
The cooling
第1外側加熱管15aと第1外側冷却管17aとは、互いに並列に配置されている。同様に、第2外側加熱管15bと第2外側冷却管17bとは、互いに並列に配置されている。
The first
第1外側加熱管15aと第1外側冷却管17aとは、それぞれの両端部にて第1外側管ジョイント46a1,46a2によって互いに接続されている。第1外側管ジョイント46a1,46a2によって、第1外側加熱管15aと第1外側冷却管17a内との間で流体の移動が行われる。同様に、第2外側加熱管15bと第2外側冷却管17bとは、それぞれの両端部にて第2外側管ジョイント46b1,46b2によって互いに接続されている。第2外側管ジョイント46b1,46b2によって、第2外側加熱管15bと第2外側冷却管17b内との間で流体の移動が行われる。
The first
各外側管ジョイント46a1,46a2,46b1,46b2内には、金属メッシュや多孔質セラミックスで形成された蓄熱体(蓄熱式熱交換器)が設けられている。この蓄熱体によって、加熱流体と冷却流体との熱交換が行われる。 In each outer pipe joint 46a1, 46a2, 46b1, 46b2, a heat storage body (heat storage heat exchanger) formed of a metal mesh or porous ceramics is provided. The heat storage body performs heat exchange between the heating fluid and the cooling fluid.
図11A〜図11Cには、外側管ジョイント46(46a1,46a2,46b1,46b2)が示されている。図11Aに示すように、外側管ジョイント46には、2本の外側加熱管15と2本の外側冷却管17とが差し込まれて接続される4つの接続孔部が形成されている。外側管ジョイント46の内部には、図11Bに示すように連結孔部48が長手方向に連続して設けられている。これにより、各接続孔部47は互いに連通し、連結孔部48に配置された蓄熱体(図示せず)を介して加熱流体と冷却流体の熱交換が行われる。
11A to 11C show the outer pipe joint 46 (46a1, 46a2, 46b1, 46b2). As shown in FIG. 11A, the outer pipe joint 46 is formed with four connection holes to which the two
図11Cに示すように、外側管ジョイント46の背面には、図12A及び図12Bに示す分岐ジョイント54を介して、図10に示した内側加熱管50(又は内側冷却管52)と連通する連通穴49が設けられている。
As shown in FIG. 11C, the back surface of the outer pipe joint 46 is connected to the inner heating pipe 50 (or the inner cooling pipe 52) shown in FIG. 10 via the branch joint 54 shown in FIGS. 12A and 12B. A
図12A及び図12Bに示すように、分岐ジョイント54は、図11Aに示した外側管ジョイント46の連通穴49に接続され、2本の内側加熱管50(又は内側冷却管52)に分岐するものである。すなわち、外側管ジョイント46の連通穴49が分岐ジョイント54の1つ穴とされた連通穴55に接続され、この連通穴55を介して2つの分岐穴56に分岐される。
12A and 12B, the branch joint 54 is connected to the
図10に示すように、内側加熱管50と内側冷却管52とは、パイプフランジ57を介して接続されている。図13A及び図13Bには、パイプフランジ57が示されている。パイプフランジ57には、貫通する1つの連通孔58が形成されている。この連通孔58内に、図示しない蓄熱体(蓄熱式熱交換器)が配置され、加熱流体と冷却流体との間で熱交換が行われる。パイプフランジ57は、図13Cに示すように、2つが突き合わされて用いられ、一方が内側加熱管50に接続され、他方が内側冷却管52に接続されるようになっている。
As shown in FIG. 10, the
図14には、図10に示した加熱管15及び冷却管17に対して、シリンダ13(図2参照)のシリンダヘッド13aと内側キャップ13bを配置した構成が示されている。シリンダヘッド13aは、各シリンダ13の外周側の境界を画定する壁部であり、外側加熱管15a,15b又は外側冷却管17a,17bに接続されている。内側キャップ13bは、各シリンダ13の内周側の境界を画定する壁部であり、内側加熱管50又は内側冷却管52に接続されている。
14 shows a configuration in which the
図15には、第1外側加熱管15a及び第1外側冷却管17aに接続されたシリンダヘッド13aが示されている。一方のシリンダヘッド13aは、第1外側加熱管15aのみに接続され、他方のシリンダヘッド13aは、第1外側冷却管17aのみに接続されるようになっている。第1外側加熱管15aと第1外側冷却管17aとの間には、仕切板60が設けられている。仕切板60によって、第1外側加熱管15aと第1外側冷却管17aとの間の伝熱を制限するようになっている。第1外側加熱管15aと第1外側冷却管17aの端部には、上述した第1外側管ジョイント46a1,46a2が設けられている。
なお、第2外側加熱管15bと第2外側冷却管17bについても、図15と同様の構成となっている。
FIG. 15 shows the
The second
図16には、内側加熱管50及び内側冷却管52に接続された内側キャップ13bが示されている。一方の内側キャップ13bは、内側加熱管50に接続され、他方の内側キャップ13bは、内側冷却管52に接続されている。内側加熱管50と内側冷却管52は、パイプフランジ57を介して接続されている。内側加熱管50の端部は、分岐ジョイント54を介して外側加熱管15a,15bに接続されている。内側冷却管52の端部は、分岐ジョイント54を介して外側冷却管17a,17bに接続されている。内側キャップ13bの中央には挿通孔13b1が形成されている。挿通孔13b1は、ピストンロッド38(図8A参照)を挿通させるための貫通穴である。
なお、図16に示した同様の構成が対向する位置に配置されている(図14参照)。
FIG. 16 shows the
In addition, the same structure shown in FIG. 16 is arrange | positioned in the position which opposes (refer FIG. 14).
次に、図17を用いて、各シリンダ13と、加熱管15及び冷却管17との接続関係について説明する。なお、図17は、図1を紙面奥側から見た状態を示している。
同図において、4つのシリンダ13のうち、対向する2つが加熱ガスが供給される加熱側シリンダ13hであり、残りの2つが冷却ガスが供給される冷却側シリンダ13cである。一対の加熱側シリンダ13hと一対の冷却側シリンダ13cとは互いに90°で直交するように配置されている。対向する加熱側シリンダ13hは、加熱側ピストンロッド38aを介して接続されている。加熱側ピストンロッド38aは、その中央にてクランクシャフト4に取り付けられている。対向する冷却側シリンダ13cは、冷却側ピストンロッド38bを介して接続されている。冷却側ピストンロッド38bは、その中央にてクランクシャフト4に取り付けられている。
Next, the connection relationship between each
In the figure, of the four
第1外側加熱管15aは、第1加熱側シリンダ13h1の外周側に接続されており、ピストン44よりも外周側の空間との間で加熱ガスのやりとりを行う。第1外側加熱管15aに分岐ジョイント54を介して接続された第1内側加熱管50aは、第2加熱側シリンダ13h2の内周側に接続されており、ピストン44よりも内周側の空間との間で加熱ガスのやりとりを行う。
第2外側加熱管15bは、第2加熱側シリンダ13h2の外周側に接続されており、ピストン44よりも外周側の空間との間で加熱ガスのやりとりを行う。第2外側加熱管15bに分岐ジョイント54を介して接続された第2内側加熱管50bは、第1加熱側シリンダ13h1の内周側に接続されており、ピストン44よりも内周側の空間との間で加熱ガスのやりとりを行う。
このように、対向する一対の加熱側シリンダ13hは、一方の加熱側シリンダ13h1,13h2の外周側の空間と、他方の加熱側シリンダ13h2,13h1の内周側の空間とが接続されるようになっている。
The first
The second
In this way, the pair of opposed
第1外側冷却管17aは、第1冷却側シリンダ13c1の外周側に接続されており、ピストン44よりも外周側の空間との間で冷却ガスのやりとりを行う。第1外側冷却管17aに分岐ジョイント54を介して接続された第1内側冷却管52aは、第2冷却側シリンダ13c2の内周側に接続されており、ピストン44よりも内周側の空間との間で冷却ガスのやりとりを行う。
第2外側冷却管17bは、第2冷却側シリンダ13c2の外周側に接続されており、ピストン44よりも外周側の空間との間で冷却ガスのやりとりを行う。第2外側冷却管17bに分岐ジョイント54を介して接続された第2内側冷却管52bは、第1冷却側シリンダ13c1の内周側に接続されており、ピストン44よりも内周側の空間との間で冷却ガスのやりとりを行う。
このように、対向する一対の冷却側シリンダ13cは、一方の冷却側シリンダ13c1,13c2の外周側の空間と、他方の冷却側シリンダ13c2,13c1の内周側の空間とが接続されるようになっている。
The first
The second
In this way, the pair of opposing cooling
外側加熱管15の外周側には、高温熱源THが示されている。高温熱源THとしては、燃焼排ガス等が用いられる。外側冷却管17の外周側には、低温熱源TLが示されている。低温熱源TLとしては、外部から供給される空気等が挙げられる。
A high temperature heat source TH is shown on the outer peripheral side of the
図17に示した加熱管15、冷却管17及びシリンダ13を備えた回転体5(図2参照)は、高温熱源THと低温熱源TLとの間でスターリングサイクルを動作させることによって、矢印A1に示す方向にハウジング中心軸線CL2回りに回転する。
The rotating body 5 (see FIG. 2) provided with the
[スターリングサイクル]
次に、図18〜図21を用いて、上述のスターリングエンジンのサイクルを模式的に説明する。なお、図18〜図21は、図1を紙面奥側から見た状態を示している。
図18A及び図18Bには、定容加熱及び定容冷却が行われる工程が示されている。図18Aは4つのシリンダ13が模式的に示されており、図18BはP(圧力)−V(体積)線図が示されている。
図18Aに示すように、対向する1対の加熱側シリンダ13h1,13h2は、同図において上下に位置しており、対向する1対の冷却側シリンダ13c1,13c2は同図において左右に位置している。各加熱側シリンダ13h1,13h2は、加熱側ピストンロッド38aによって接続されており、各冷却側シリンダ13c1,13c2は、冷却側ピストンロッド38bによって接続されている。加熱側ピストンロッド38aの長手方向における中央位置が加熱側クランクピン中心30aとなっており、冷却側ピストンロッド38bの長手方向における中央位置が冷却側クランクピン中心30bとなっている。加熱側クランクピン中心30aと冷却側クランクピン中心30bとの中間位置に、クランクシャフト回転軸線CL1が位置している。
[Sterling cycle]
Next, the cycle of the above Stirling engine will be schematically described with reference to FIGS. 18 to 21 show the state when FIG. 1 is viewed from the back side of the drawing.
18A and 18B show a process in which constant volume heating and constant volume cooling are performed. 18A schematically shows four
As shown in FIG. 18A, the pair of opposed heating side cylinders 13h1 and 13h2 are positioned up and down in the same figure, and the pair of opposed cooling side cylinders 13c1 and 13c2 are positioned left and right in the same figure. Yes. Each heating side cylinder 13h1, 13h2 is connected by a heating
図18A及び図18Bに示すように、定容加熱及び定容冷却の際には、高温熱源THから熱を受け取りながら定容加熱が行われ、かつ、低温熱源TLへと熱を放出しながら定容冷却が行われる。
具体的には、第1加熱側シリンダ13h1のピストン44よりも外周側の外周側空間と第1冷却側シリンダ13c1のピストン44よりも外周側の外周側空間との間で、定容加熱が行われる。このとき、第1冷却側シリンダ13c1の外周側空間から第1加熱側シリンダ13h1の外周側空間に作動流体が流れる際に、作動流体は、外側管ジョイント46に設けられた蓄熱体から熱を受け取り加熱される。第2加熱側シリンダ13h2の内周側空間と第2冷却側シリンダ13c2の内周側空間との間でも、定容加熱が行われる。
一方、第1加熱側シリンダ13h1のピストン44よりも内周側の内周側空間と第1冷却側シリンダ13c1のピストン44よりも内周側の内周側空間との間で、定容冷却が行われる。このとき、第1加熱側シリンダ13h1の内周側空間から第1冷却側シリンダ13c1の内周側空間に作動流体が流れる際に、作動流体は、パイプフランジ57に設けられた蓄熱体に熱を受け渡して冷却される。第2加熱側シリンダ13h2の外周側空間と第2冷却側シリンダ13c2の外周側空間との間でも、定容冷却が行われる。
As shown in FIGS. 18A and 18B, during constant volume heating and constant volume cooling, constant volume heating is performed while receiving heat from the high temperature heat source TH, and constant volume heating is performed while releasing heat to the low temperature heat source TL. Cooling is performed.
Specifically, constant volume heating is performed between the outer peripheral side space on the outer peripheral side of the
On the other hand, constant volume cooling is performed between the inner circumferential side space on the inner circumferential side of the
次に、図19A及び図19Bに示すように、等温膨張及び等温圧縮が行われる。図18Aの状態から、各シリンダ13が時計回りに90°だけ回転している。
第1加熱側シリンダ13h1の外周側空間および第2加熱側シリンダ13h2の内周側空間では、高温熱源THによって加熱されて膨張し、正の仕事(+W)をする。これにより、ピストン44が図19Aにおいて左方向に移動する。
一方、第1冷却側シリンダ13c1の内周側空間および第2冷却側シリンダ13c2の外周側空間では、低温熱源TLへ熱を受け渡すことによって冷却されて圧縮し、負の仕事(−W)をする。これにより、ピストン44が図19Aにおいて下方へ移動する。
Next, as shown in FIGS. 19A and 19B, isothermal expansion and isothermal compression are performed. From the state of FIG. 18A, each
In the outer peripheral side space of the first heating side cylinder 13h1 and the inner peripheral side space of the second heating side cylinder 13h2, it is heated and expanded by the high temperature heat source TH to perform positive work (+ W). As a result, the
On the other hand, in the inner peripheral side space of the first cooling side cylinder 13c1 and the outer peripheral side space of the second cooling side cylinder 13c2, it is cooled and compressed by passing heat to the low temperature heat source TL, and negative work (-W) is generated. To do. As a result, the
次に、図20A及び図20Bに示すように、定容冷却及び定容加熱が行われる。図19Aの状態から、各シリンダ13が時計回りに90°だけ回転している。
第1加熱側シリンダ13h1の外周側空間と第1冷却側シリンダ13c1の外周側空間との間、及び、第2加熱側シリンダ13h2の内周側空間と第2冷却側シリンダ13c2の内周側空間との間で定容冷却が行われる。
一方、第1加熱側シリンダ13h1の内周側空間と第1冷却側シリンダ13c1の内周側空間との間、及び、第2加熱側シリンダ13h2の外周側空間と第2冷却側シリンダ13c2の外周側空間との間で定容加熱が行われる。
Next, as shown in FIGS. 20A and 20B, constant volume cooling and constant volume heating are performed. From the state of FIG. 19A, each
Between the outer peripheral side space of the first heating side cylinder 13h1 and the outer peripheral side space of the first cooling side cylinder 13c1, and the inner peripheral side space of the second heating side cylinder 13h2 and the inner peripheral side space of the second cooling side cylinder 13c2. And constant volume cooling.
On the other hand, between the inner peripheral side space of the first heating side cylinder 13h1 and the inner peripheral side space of the first cooling side cylinder 13c1, and the outer peripheral side space of the second heating side cylinder 13h2 and the outer periphery of the second cooling side cylinder 13c2. Constant volume heating is performed between the side spaces.
次に、図21A及び図21Bに示すように、等温圧縮及び等温膨張が行われる。図20Aの状態から、各シリンダ13が時計回りに90°だけ回転している。
第2加熱側シリンダ13h2の外周側空間および第1加熱側シリンダ13h1の内周側空間では、高温熱源THによって加熱されて膨張し、正の仕事(+W)をする。これにより、ピストン44が図21Aにおいて左方向に移動する。
一方、第2冷却側シリンダ13c2の内周側空間および第1冷却側シリンダ13c1の外周側空間では、低温熱源TLへ熱を受け渡すことによって冷却されて圧縮し、負の仕事(−W)をする。これにより、ピストン44が図19Aにおいて下方へ移動する。
Next, as shown in FIGS. 21A and 21B, isothermal compression and isothermal expansion are performed. From the state of FIG. 20A, each
In the outer peripheral side space of the second heating side cylinder 13h2 and the inner peripheral side space of the first heating side cylinder 13h1, it is heated and expanded by the high-temperature heat source TH to perform positive work (+ W). As a result, the
On the other hand, in the inner peripheral side space of the second cooling side cylinder 13c2 and the outer peripheral side space of the first cooling side cylinder 13c1, it is cooled and compressed by passing heat to the low temperature heat source TL, and negative work (-W) is generated. To do. As a result, the
以上のように、定容加熱、等温膨張、定容冷却及び等温圧縮を各シリンダ13で繰り返すことによってスターリングサイクルが行われ、各シリンダ13がハウジング中心軸線CL2(図1参照)回りに回転する。
As described above, the Stirling cycle is performed by repeating constant volume heating, isothermal expansion, constant volume cooling, and isothermal compression in each
[マルチプル・トランメルギア]
本実施形態のスターリングエンジン1は、マルチプル・トランメルギアを採用することによって回転出力を取り出すようになっている。
図22A〜図22Dに示すように、加熱側クランクピン中心30aと冷却側クランクピン中心30bは、クランクシャフト回転軸線CL1を中心として回転する。クランクシャフト回転軸線CL1から所定距離だけ離間した位置にハウジング中心軸線CL2がオフセットされて位置している。
図22A〜図22Dのそれぞれでは、回転角度15°毎に3つの状態が示されており、上段→中段→下段の順番で回転する。
[Multiple trammel gear]
The
As shown in FIGS. 22A to 22D, the
In each of FIGS. 22A to 22D, three states are shown for each rotation angle of 15 °, and the rotation is performed in the order of upper stage → middle stage → lower stage.
図23A〜図23Dは、図8Bに対応する図であり、図22A〜図22Dのそれぞれに対応するピストン44やハウジング11等の各回転位置における位置関係が示されている。
FIGS. 23A to 23D are diagrams corresponding to FIG. 8B, and illustrate the positional relationship at each rotational position of the
図23A〜図23Dでは、クランクピン中心30a,30bは、ロッドホルダ40の中心とされており、ロッドホルダ40に設けられたローラ42(図8A参照)がハウジング11の内面11i(図8B参照)に沿って往復動する動作が模式的に示されている。
クランクシャフト4がクランクシャフト回転軸線CL1回りを2回転する間に、ハウジング11を含む回転体5はハウジング中心軸線CL2回りに1回転する。これらの図から分かるように、各クランクピン中心30a,30bは、クランクシャフト回転軸線CL1回りを回転し、ハウジング中心軸線CL2を通る円運動を行う。これは、マルチプル・トランメルギアを採用し、直交する軌道上に各クランクピン中心30a,30bが往復動するようにし、クランクシャフト回転軸線CL1とハウジング中心軸線CL2との距離を、それぞれのクランクピン中心30a,30bとクランクシャフト回転軸線CL1との距離に等しくする機構としたことによるものである。
In FIGS. 23A to 23D, the crankpin centers 30a and 30b are the centers of the
While the
[本実施形態の作用効果]
本実施形態のスターリングエンジン1によれば、以下の作用効果を奏する。
加熱管15a,15b,50と冷却管17a,17b,52と、外側管ジョイント46及びパイプフランジ57に設けられた蓄熱体とを介して各シリンダ13に加熱流体及び冷却流体が供給されると、スターリングサイクルによって各シリンダ13を備えた回転体5がハウジング11とともにハウジング中心軸線CL2回りに側面フレーム3に対して回転するとともに、クランクシャフト4をクランクシャフト回転軸線CL1回りに回転させる。これにより、クランクシャフト4から回転動力が取り出される。このとき、クランクシャフト回転軸線CL1がハウジング中心軸線CL2に対してオフセットされているが、その位置関係が相対的に移動することがない(図22A〜図22D参照)。したがって、回転体5となる各シリンダ13及びハウジング11の重心がバランスすることになり、回転体5の回転による慣性力がハウジング中心軸線CL2に直交する面内に実質的に働かない。これにより、スターリングエンジン1をコンパクトにして軽量化することができる。
[Operational effects of this embodiment]
According to the
When the heating fluid and the cooling fluid are supplied to each
各シリンダ13について、ピストン44によって仕切られる両側の空間(外周側空間及び内周側空間)を作動空間とすることとしたので、片側の空間のみを用いる従来のスターリングエンジンに対して、出力を増大することができる。
For each
加熱側シリンダ13hに対して加熱管15a,15b,50を接続することで、加熱側シリンダ13hを加熱流体のみが供給されるシリンダ13とする。冷却側シリンダ13cに対して冷却管17a,17b,52を接続することで、冷却側シリンダ13cを冷却流体のみが供給されるシリンダ13とする。このようにして、加熱側と冷却側を加熱側シリンダ13hと冷却側シリンダ13cとに分けることで、熱損失を小さくすることができる。
By connecting the
ハウジング11を、加熱側ピストンロッド38aを支持する加熱側ハウジング11aと、冷却側ピストンロッド38bを支持する冷却側ハウジング11bとに分割し、加熱側と冷却側とを分けることとした(図3及び図4参照)。これにより、加熱側と冷却側の熱移動を可及的に少なくすることができ、熱損失を小さくすることができる。
The
加熱管15a,15b,50と冷却管17a,17b,52とをハウジング中心軸線CL2の延在方向に離間して設け、その間に仕切壁部として平板部9a(図1参照)を設けることとした。これにより、加熱管15a,15b,50と冷却管17a,17b,52とを熱的に分離することができ、熱損失を小さくすることができる。
The
仕切壁部としての平板部9a(図1参照)によって加熱管15a,15b,50を覆う加熱空間を形成することで、加熱管15a,15b,50を外部から低い損失にて加熱することができ、スターリングエンジン1の熱効率を向上させることができる。
By forming a heating space that covers the
ハウジング11に冷却ファン19(図2参照)を取り付け、ハウジング11とともに冷却ファン19を回転させることで、冷却管17a,17b,52に向かって送風するようにした。これにより、冷却管17a,17b,52の冷却効率が向上し、スターリングエンジン1の熱効率を向上させることができる。
A cooling fan 19 (see FIG. 2) is attached to the
加熱管15a,15b,50と冷却管17a,17b,52とを、それぞれ、並列に設けられた複数の配管によって構成することとした(図2及び図10参照)。これにより、加熱流体および冷却流体の流速を低下させて流動抵抗を低減することができ、また、伝熱面積を増大させて伝達熱量を増加させることができ、スターリングエンジン1の熱効率を向上させることができる。
The
なお、上述した実施形態では、スターリングエンジン1として説明したが、本発明は、外部動力から回転動力をクランクシャフト4から入力し、低温熱源TL(図17参照)の位置から冷熱を取り出すスターリング冷凍機に適用することもできる。
加熱流体としては、例えば、各種プラントからの排燃焼ガス、バーナからの燃焼ガス、太陽熱等が用いられる。
In the above-described embodiment, the
As the heating fluid, for example, exhaust combustion gas from various plants, combustion gas from a burner, solar heat, or the like is used.
1 スターリングエンジン
3 側面フレーム
4 クランクシャフト
5 回転体
7 固定軸部
9 リフレクタ
9a 平板部(仕切壁部)
9b 円筒部
9b1 開口部
11 ハウジング
11a 加熱側ハウジング(第1ハウジング)
11a1 加熱側ロッド挿通穴
11a2 加熱側軸受ホルダ用開口
11b 冷却側ハウジング(第2ハウジング)
11b1 冷却側ロッド挿通穴
11b2 冷却側軸受ホルダ用開口
11i 内面
12a ラジアル軸受
12b ラジアル軸受
13 シリンダ
13a シリンダヘッド
13b 内側キャップ
13b1 挿通孔
13c 冷却側シリンダ
13h 加熱側シリンダ
15 加熱管
15a 第1外側加熱管
15b 第2外側加熱管
17 冷却管
17a 第1外側冷却管
17b 第2外側冷却管
19 冷却ファン(羽根車)
21 平行レール
22 接続穴
23 合わせ面
24 ボルト
26 偏心軸受ホルダ
26a フランジ部
26b 開口
26c 偏心開口
30 クランクピン
30a 加熱側クランクピン中心
30b 冷却側クランクピン中心
32 クランクピン用ラジアル軸受
34 カウンターウェイト
36 クランクジャーナル用ラジアル軸受
38 ピストンロッド
38a 加熱側ピストンロッド
38b 冷却側ピストンロッド
40 ロッドホルダ
41 孔
42 ローラ
44 ピストン
46 外側管ジョイント
46a1,46a2 第1外側管ジョイント
46b1,46b2 第2外側管ジョイント
47 接続孔部
48 連結孔部
49 連通穴
50 内側加熱管
52 内側冷却管
54 分岐ジョイント
55 連通穴
56 分岐穴
57 パイプフランジ
58 連通孔
60 仕切板
CL1 クランクシャフト回転軸線
CL2 ハウジング中心軸線(本体回転軸線)
TH 高温熱源
TL 低温熱源
1
9b Cylindrical portion
11a1 Heating side rod insertion hole 11a2 Heating side
11b1 Cooling side rod insertion hole 11b2 Cooling side
21
TH High temperature heat source TL Low temperature heat source
Claims (9)
前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って対向して配置された一対の第2シリンダと、各前記第2シリンダ内に往復動可能に配置された一対の第2ピストンと、各前記第2ピストンを接続する第2ピストンロッドとを有する第2シリンダセットと、
前記シリンダに加熱流体を供給する加熱管と、
前記シリンダに冷却流体を供給する冷却管と、
前記加熱管と前記冷却管との間に設けられた蓄熱式熱交換器と、
各前記シリンダセットの前記ロッドの長手方向中央に回転可能に接続されたクランクピンを備えたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトをクランクシャフト回転軸線回りに回転可能に支持するクランクジャーナル用ラジアル軸受と、
前記クランクジャーナル用ラジアル軸受を支持する軸受ホルダと、
前記クランクシャフト回転軸線からオフセットされた本体回転軸線回りに前記軸受ホルダに対して回転可能に取り付けられたハウジングと、
前記軸受ホルダが固定されたフレームと、
を備え、
各前記シリンダセットは、前記ハウジングとともに前記本体回転軸線回りを回転するスターリングエンジン。 A pair of first cylinders arranged to face each other along a first direction, a pair of first pistons arranged to reciprocate in each of the first cylinders, and a first connecting the first pistons. A first cylinder set having a piston rod;
A pair of second cylinders arranged opposite to each other along a second direction intersecting the first direction, a pair of second pistons arranged to reciprocate in the second cylinders, and A second cylinder set having a second piston rod connecting the second piston;
A heating pipe for supplying a heating fluid to the cylinder;
A cooling pipe for supplying a cooling fluid to the cylinder;
A regenerative heat exchanger provided between the heating pipe and the cooling pipe;
A crankshaft comprising a crankpin rotatably connected to the longitudinal center of the rod of each cylinder set;
A radial bearing for a crank journal that supports the crankshaft rotatably about a crankshaft rotation axis;
A bearing holder for supporting the crank journal radial bearing;
A housing rotatably attached to the bearing holder about a main body rotation axis offset from the crankshaft rotation axis;
A frame to which the bearing holder is fixed;
With
Each cylinder set is a Stirling engine that rotates about the main body rotation axis together with the housing.
前記第2シリンダに対して前記冷却管が接続されている請求項1又は2に記載のスターリングエンジン。 The heating pipe is connected to the first cylinder;
The Stirling engine according to claim 1 or 2, wherein the cooling pipe is connected to the second cylinder.
前記加熱管と前記冷却管との間には、仕切壁部が設けられている請求項1から4のいずれかに記載のスターリングエンジン。 The heating pipe and the cooling pipe are provided apart from each other in the extending direction of the main body rotation axis,
The Stirling engine according to any one of claims 1 to 4, wherein a partition wall is provided between the heating pipe and the cooling pipe.
前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って対向して配置された一対の第2シリンダと、各前記第2シリンダ内に往復動可能に配置された一対の第2ピストンと、各前記第2ピストンを接続する第2ピストンロッドとを有する第2シリンダセットと、
前記シリンダに加熱流体を供給する加熱管と、
前記シリンダに冷却流体を供給する冷却管と、
前記加熱管と前記冷却管との間に設けられた蓄熱式熱交換器と、
各前記シリンダセットの前記ロッドの長手方向中央に回転可能に接続されたクランクピンを備えたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトを回転可能に支持するラジアル軸受と、
前記ラジアル軸受が固定されたハウジングと、
を備え、
各前記シリンダセットは、前記クランクシャフトとともに前記ハウジング回りを回転するスターリング冷凍機。 A pair of first cylinders arranged to face each other along a first direction, a pair of first pistons arranged to reciprocate in each of the first cylinders, and a first connecting the first pistons. A first cylinder set having a piston rod;
A pair of second cylinders arranged opposite to each other along a second direction intersecting the first direction, a pair of second pistons arranged to reciprocate in the second cylinders, and A second cylinder set having a second piston rod connecting the second piston;
A heating pipe for supplying a heating fluid to the cylinder;
A cooling pipe for supplying a cooling fluid to the cylinder;
A regenerative heat exchanger provided between the heating pipe and the cooling pipe;
A crankshaft comprising a crankpin rotatably connected to the longitudinal center of the rod of each cylinder set;
A radial bearing that rotatably supports the crankshaft;
A housing to which the radial bearing is fixed;
With
Each of the cylinder sets is a Stirling refrigerator that rotates around the housing together with the crankshaft.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017175791A JP2019052563A (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Stirling engine and Stirling refrigerator |
PCT/JP2017/046274 WO2019053908A1 (en) | 2017-09-13 | 2017-12-25 | Stirling engine and stirling refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017175791A JP2019052563A (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Stirling engine and Stirling refrigerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019052563A true JP2019052563A (en) | 2019-04-04 |
Family
ID=65722528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017175791A Pending JP2019052563A (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Stirling engine and Stirling refrigerator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019052563A (en) |
WO (1) | WO2019053908A1 (en) |
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JPS60233357A (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-20 | Sanden Corp | Hot gas engine |
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GB201016522D0 (en) * | 2010-10-01 | 2010-11-17 | Osborne Graham W | Improvements in and relating to reciprocating piston machines |
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-
2017
- 2017-09-13 JP JP2017175791A patent/JP2019052563A/en active Pending
- 2017-12-25 WO PCT/JP2017/046274 patent/WO2019053908A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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