JP2736346B2 - スターリングサイクル装置 - Google Patents
スターリングサイクル装置Info
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- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 23
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スターリングサイクル又は逆スターリング
サイクル装置、特に、ピストンとクランクシャフトとを
連結するロッドにピストン背圧側空間とクランク室とを
隔離するダイヤフラムが設けられた装置の改良に関す
る。
サイクル装置、特に、ピストンとクランクシャフトとを
連結するロッドにピストン背圧側空間とクランク室とを
隔離するダイヤフラムが設けられた装置の改良に関す
る。
（従来技術） スターリングサイクルを利用した装置は、例えば、ス
ターリング期間では、作動流体を冷却・再生・加熱し、
膨張シリンダ及び圧縮シリンダに送り膨張ピストン及び
圧縮ピストンを駆動し、各ピストンとロッドを介して連
結されたクランクシャフトを回転させ、クランクシャフ
トの一端に設けられた出力軸より回転エネルギーを取出
して利用する。
ターリング期間では、作動流体を冷却・再生・加熱し、
膨張シリンダ及び圧縮シリンダに送り膨張ピストン及び
圧縮ピストンを駆動し、各ピストンとロッドを介して連
結されたクランクシャフトを回転させ、クランクシャフ
トの一端に設けられた出力軸より回転エネルギーを取出
して利用する。
又、逆スターリングサイクルを利用した装置、例え
ば、スターリングサイクル冷凍機や圧縮機では、モータ
等の駆動源によりクランクシャフトを回転させ、ロッド
を介して膨張ピストン及び圧縮ピストンを往復駆動させ
て、シリンダ内の流体を圧縮・膨張させ冷熱又は熱を発
生させて利用する。
ば、スターリングサイクル冷凍機や圧縮機では、モータ
等の駆動源によりクランクシャフトを回転させ、ロッド
を介して膨張ピストン及び圧縮ピストンを往復駆動させ
て、シリンダ内の流体を圧縮・膨張させ冷熱又は熱を発
生させて利用する。
これらの装置では、圧縮・膨張ピストンとクランクシ
ャフトとを連結するロッドに、ピストン背圧側空間とク
ランク室との間を隔離する油封止のための柔軟なダイヤ
フラムを設けることがしばしば行なわれている。
ャフトとを連結するロッドに、ピストン背圧側空間とク
ランク室との間を隔離する油封止のための柔軟なダイヤ
フラムを設けることがしばしば行なわれている。
このようなダイヤフラムを用いた装置では、ピストン
背圧側空間の容積変動による圧力変動のため、ダイヤフ
ラムの抜けや破損が発生するという問題がある。
背圧側空間の容積変動による圧力変動のため、ダイヤフ
ラムの抜けや破損が発生するという問題がある。
この問題を解決する手段として、２つの圧縮ピストン
をクランクシャフトの両側180゜の位相位置に１つずつ
配置し、１つのクランクピンを係合させ、且つ前記ダイ
ヤフラム上部の容積変動を180゜位相になるようにし、
２つのピストン背圧側空間を連通させて容積変動、ひい
ては圧力変動をなくするようにした構成を採用する。
をクランクシャフトの両側180゜の位相位置に１つずつ
配置し、１つのクランクピンを係合させ、且つ前記ダイ
ヤフラム上部の容積変動を180゜位相になるようにし、
２つのピストン背圧側空間を連通させて容積変動、ひい
ては圧力変動をなくするようにした構成を採用する。
しかし、このような構成とした場合は、圧縮ピストン
の運動に伴うトルク変動が大きく、振動、騒音の点で問
題がある。これは圧縮ピストンが180゜位置に対向して
配置されているためであり、トルク変動を抑えるために
は、両ピストンの配置を、例えば90゜にずらせてやる必
要がある。そうした場合に問題となるのは、ピストン背
圧空間とクランク室との容積変動に伴うダイヤフラムへ
の負担である。この負担を軽減する方法として、ダイヤ
フラム上部空間に導通するバッファタンクを設けること
が容易に考えられるが、このものは圧力変動を充分小さ
くするためには、かなり大きな容積が必要になるという
問題がある。
の運動に伴うトルク変動が大きく、振動、騒音の点で問
題がある。これは圧縮ピストンが180゜位置に対向して
配置されているためであり、トルク変動を抑えるために
は、両ピストンの配置を、例えば90゜にずらせてやる必
要がある。そうした場合に問題となるのは、ピストン背
圧空間とクランク室との容積変動に伴うダイヤフラムへ
の負担である。この負担を軽減する方法として、ダイヤ
フラム上部空間に導通するバッファタンクを設けること
が容易に考えられるが、このものは圧力変動を充分小さ
くするためには、かなり大きな容積が必要になるという
問題がある。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の如く、圧縮・膨張ピストンとクラン
クシャフトとを連結するロッドにピストン背圧側空間と
クランク室とを隔離する油封止のためのダイヤフラムを
設けたスターリングサイクル装置又は逆スターリングサ
イクル装置の、従来提案されている圧力変動対策の上記
の問題点にかんがみ、改良された簡単な構成で、クラン
ク室とピストン背圧側空間との容積変動によるピストン
背圧側空間の圧力変動を吸収し、背圧側空間とクランク
室との圧力差によるダイヤフラムの脱落、破損を防止し
た構成を有する逆スターリングサイクル装置を含むスタ
ーリングサイクル装置を提供することを課題とする。
クシャフトとを連結するロッドにピストン背圧側空間と
クランク室とを隔離する油封止のためのダイヤフラムを
設けたスターリングサイクル装置又は逆スターリングサ
イクル装置の、従来提案されている圧力変動対策の上記
の問題点にかんがみ、改良された簡単な構成で、クラン
ク室とピストン背圧側空間との容積変動によるピストン
背圧側空間の圧力変動を吸収し、背圧側空間とクランク
室との圧力差によるダイヤフラムの脱落、破損を防止し
た構成を有する逆スターリングサイクル装置を含むスタ
ーリングサイクル装置を提供することを課題とする。
（課題解決のための手段） 本発明は、上記の課題を解決させるため、圧縮ピスト
ン及び膨張ピストンと、クランク軸とを夫々連結するロ
ッドに、ピストン背圧側空間とクランク空間とを隔離す
るダイヤフラムを具備したスターリングサイクル装置又
は逆スターリングサイクル装置において、圧縮ピストン
背圧側空間と膨張ピストン背圧側空間とに連通する背圧
空間を設けるとともに、該背圧空間と上記クランク空間
とを隔離するダイヤフラムを設けたことを特徴とする。
ン及び膨張ピストンと、クランク軸とを夫々連結するロ
ッドに、ピストン背圧側空間とクランク空間とを隔離す
るダイヤフラムを具備したスターリングサイクル装置又
は逆スターリングサイクル装置において、圧縮ピストン
背圧側空間と膨張ピストン背圧側空間とに連通する背圧
空間を設けるとともに、該背圧空間と上記クランク空間
とを隔離するダイヤフラムを設けたことを特徴とする。
作用 以上の如く構成したので、両ピストン背圧側空間の圧
力は、新たに設けた背圧空間と等圧となり、この背圧空
間とクランク室空間との間には柔軟なダイヤフラムが設
けられているので、ピストンの往復動によりピストン背
圧側空間とクランク室空間との間に生ずる容積変動によ
る圧力変動は、新たに設けられたダイヤフラムの変形に
より容易に吸収され、ロッドに設けられたダイヤフラム
はロッドの変動に追随して変形することができ、脱落し
たり破損することが防止され、又無理な力が掛らないの
で耐久性が向上する。
力は、新たに設けた背圧空間と等圧となり、この背圧空
間とクランク室空間との間には柔軟なダイヤフラムが設
けられているので、ピストンの往復動によりピストン背
圧側空間とクランク室空間との間に生ずる容積変動によ
る圧力変動は、新たに設けられたダイヤフラムの変形に
より容易に吸収され、ロッドに設けられたダイヤフラム
はロッドの変動に追随して変形することができ、脱落し
たり破損することが防止され、又無理な力が掛らないの
で耐久性が向上する。
（実施例） 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
図面は、本発明を逆スターリングサイクル冷凍機に適
用した実施例の概略構成を示す断面図である。
用した実施例の概略構成を示す断面図である。
この実施例の装置では、膨張シリンダ１、１′及び膨
張ピストン２、２′により形成される膨張空間３、３′
は、放熱器、蓄冷器４、４′、熱交換器５、５′を介し
て圧縮シリンダ６、６′及び圧縮ピストン７、７′で形
成される圧縮空間８、８′と連通し、それぞれ逆スター
リングサイクル構成部を作る。
張ピストン２、２′により形成される膨張空間３、３′
は、放熱器、蓄冷器４、４′、熱交換器５、５′を介し
て圧縮シリンダ６、６′及び圧縮ピストン７、７′で形
成される圧縮空間８、８′と連通し、それぞれ逆スター
リングサイクル構成部を作る。
モータ９により回転駆動されるクランクシャフト10は
圧縮ピストン７、７′と膨張ピストン２、２′とにロッ
ド11、11′及び12、12′を介して連結されており、圧縮
ピストン７、７′は膨張ピストン２、２′より約90゜の
位相遅れで往復運動を行なうようにされている。その結
果、逆スターリング構成部には逆スターリングサイクル
を生じ、膨張空間３、３′において冷熱を発生する。
又、２つの逆スターリング構成部の夫々の膨張ピストン
２、２′は、この実施例では90゜の位相差で作動するよ
うに、クランク位置が定められている。
圧縮ピストン７、７′と膨張ピストン２、２′とにロッ
ド11、11′及び12、12′を介して連結されており、圧縮
ピストン７、７′は膨張ピストン２、２′より約90゜の
位相遅れで往復運動を行なうようにされている。その結
果、逆スターリング構成部には逆スターリングサイクル
を生じ、膨張空間３、３′において冷熱を発生する。
又、２つの逆スターリング構成部の夫々の膨張ピストン
２、２′は、この実施例では90゜の位相差で作動するよ
うに、クランク位置が定められている。
ロッド11、11′及び12、12′には、ピストン背圧側空
間13、13′及び14、14′と、クランクシャフト10が設け
られているクランク室（駆動室空間）15とを隔離する油
封止のための柔軟なダイヤフラム16、16′及び17、17′
が周囲をシリンダ下端に、中央部をロッドに固定して設
けられている。
間13、13′及び14、14′と、クランクシャフト10が設け
られているクランク室（駆動室空間）15とを隔離する油
封止のための柔軟なダイヤフラム16、16′及び17、17′
が周囲をシリンダ下端に、中央部をロッドに固定して設
けられている。
ここ迄に述べた構成は、従来公知のところである。
しかし、本実施例では本発明に基づき、圧縮ピストン
背圧側空間13、13′と膨張ピストン背圧側空間14、14′
とに連通するバッファ（背圧空間）19、19′が設けら
れ、このバッファ19、19′とクランク室15とを隔離して
柔軟なダイヤフラム18、18′が設けられている。
背圧側空間13、13′と膨張ピストン背圧側空間14、14′
とに連通するバッファ（背圧空間）19、19′が設けら
れ、このバッファ19、19′とクランク室15とを隔離して
柔軟なダイヤフラム18、18′が設けられている。
この装置は、以上の如く構成されているので、圧縮ピ
ストン７、７′及び膨張ピストン２、２′の上下運動に
伴うピストン背圧側空間13、13′及び14、14′とクラン
ク室15の容積変化によってダイヤフラム16、16′、17、
17′の両側に圧力差が生じた場合、ピストン背圧側空間
13、13′、14、14′の流体のバッファ19、19′と流通し
て均圧し、バッファ19、19′内の圧力とクランク室15と
の圧力はダイヤフラム18、18′の変形により吸収され、
ロッド11、11′、12、12′に設けられたダイヤフラム1
6、16′、17、17′に圧力差による負担が掛らないよう
にする。その結果、ダイヤフラム16、16′、17、17′が
ロッドから脱落したり破損することは防止される。
ストン７、７′及び膨張ピストン２、２′の上下運動に
伴うピストン背圧側空間13、13′及び14、14′とクラン
ク室15の容積変化によってダイヤフラム16、16′、17、
17′の両側に圧力差が生じた場合、ピストン背圧側空間
13、13′、14、14′の流体のバッファ19、19′と流通し
て均圧し、バッファ19、19′内の圧力とクランク室15と
の圧力はダイヤフラム18、18′の変形により吸収され、
ロッド11、11′、12、12′に設けられたダイヤフラム1
6、16′、17、17′に圧力差による負担が掛らないよう
にする。その結果、ダイヤフラム16、16′、17、17′が
ロッドから脱落したり破損することは防止される。
なお、図中に破線で示す如く、ピストン背圧側空間1
3、13′及び14、14′及び連通するバッファ19、19′と
クランク室15との間をオイルミストフィルターやアドゾ
ーバ21を介在する管路20で連結するようにすれば、冷却
によりピストン背圧側空間の圧力が大きく下降し、クラ
ンク室との間に差圧が生じた場合にもその圧力は上記管
路20を経てクランク室15との間を均圧に保つことがで
き、ダイヤフラムに過大な力が掛ることを防止すること
ができる。
3、13′及び14、14′及び連通するバッファ19、19′と
クランク室15との間をオイルミストフィルターやアドゾ
ーバ21を介在する管路20で連結するようにすれば、冷却
によりピストン背圧側空間の圧力が大きく下降し、クラ
ンク室との間に差圧が生じた場合にもその圧力は上記管
路20を経てクランク室15との間を均圧に保つことがで
き、ダイヤフラムに過大な力が掛ることを防止すること
ができる。
（効果） 以上の如く、本発明によれば、極めて簡単な構成で、
ピストンとクランクシャフトとを連結するロッドに取付
けられたダイヤフラムの上下の圧力差を除去することが
できるので、ダイヤフラムの脱落、破損を防止すること
ができ、又、ダイヤフラムに掛る繰返し応力も小さくな
るのでダイヤフラムの耐久性の向上にも効果が得られ
る。
ピストンとクランクシャフトとを連結するロッドに取付
けられたダイヤフラムの上下の圧力差を除去することが
できるので、ダイヤフラムの脱落、破損を防止すること
ができ、又、ダイヤフラムに掛る繰返し応力も小さくな
るのでダイヤフラムの耐久性の向上にも効果が得られ
る。
又、ピストン背圧空間とクランク室との容積変化に伴
う圧力変動を顧虞することなく、ピストンの配置を設定
することが可能となり、トルク変動を大幅に低減させる
ことができる。
う圧力変動を顧虞することなく、ピストンの配置を設定
することが可能となり、トルク変動を大幅に低減させる
ことができる。
図面は本発明の実施例としての逆スターリングサイクル
冷凍機の一例の概略構成を示す図式図である。 １、１′……膨張シリンダ ２、２′……膨張ピストン ３、３′……膨張空間 ６、６′……圧縮シリンダ ７、７′……圧縮ピストン ８、８′……圧縮空間 10……クランクシャフト 11、11′……圧縮ピストンロッド 12、12′……膨張ピストンロッド 13、13′……圧縮ピストン背圧側空間 14、14′……膨張ピストン背圧側空間 15……クランク室（駆動室空間） 16、16′……ダイヤフラム 17、17′……ダイヤフラム 18、18′……ダイヤフラム 19、19′……バッファ（背圧空間）
冷凍機の一例の概略構成を示す図式図である。 １、１′……膨張シリンダ ２、２′……膨張ピストン ３、３′……膨張空間 ６、６′……圧縮シリンダ ７、７′……圧縮ピストン ８、８′……圧縮空間 10……クランクシャフト 11、11′……圧縮ピストンロッド 12、12′……膨張ピストンロッド 13、13′……圧縮ピストン背圧側空間 14、14′……膨張ピストン背圧側空間 15……クランク室（駆動室空間） 16、16′……ダイヤフラム 17、17′……ダイヤフラム 18、18′……ダイヤフラム 19、19′……バッファ（背圧空間）
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮ピストン及び膨張ピストンと、シリン
ダ内のこれらピストンの背圧側空間と対向するクランク
室空間に設けられたクランク軸とを夫々連結するロッド
に、上記ピストン背圧側空間とクランク空間とを隔離す
るダイヤフラムを具備したスターリングサイクル又は逆
スターリングサイクル装置において、上記圧縮ピストン
背圧側空間と膨張ピストン背圧側空間とに連通する背圧
空間、該背圧空間と上記クランク室空間とを隔離するダ
イヤフラムとを有することを特徴とするスターリングサ
イクル装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2239039A JP2736346B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | スターリングサイクル装置 |
| US07/757,528 US5134848A (en) | 1990-09-11 | 1991-09-11 | Stirling cycle apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2239039A JP2736346B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | スターリングサイクル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04121447A JPH04121447A (ja) | 1992-04-22 |
| JP2736346B2 true JP2736346B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=17038972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2239039A Expired - Fee Related JP2736346B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | スターリングサイクル装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5134848A (ja) |
| JP (1) | JP2736346B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW347464B (en) * | 1996-11-15 | 1998-12-11 | Sanyo Electric Co | Stirling cycle machine |
| US5904044A (en) * | 1997-02-19 | 1999-05-18 | White; William M. | Fluid expander |
| US8074457B2 (en) * | 2006-05-12 | 2011-12-13 | Flir Systems, Inc. | Folded cryocooler design |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1986002408A1 (fr) * | 1984-10-19 | 1986-04-24 | Eder Franz X | Compresseur a gaz entraine directement par l'energie thermique |
| JPS61226546A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-08 | Aisin Seiki Co Ltd | スターリングサイクル装置の駆動装置 |
-
1990
- 1990-09-11 JP JP2239039A patent/JP2736346B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-09-11 US US07/757,528 patent/US5134848A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04121447A (ja) | 1992-04-22 |
| US5134848A (en) | 1992-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971111 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |