JP2818169B2 - スターリングエンジン - Google Patents
スターリングエンジンInfo
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- JP2818169B2 JP2818169B2 JP63078702A JP7870288A JP2818169B2 JP 2818169 B2 JP2818169 B2 JP 2818169B2 JP 63078702 A JP63078702 A JP 63078702A JP 7870288 A JP7870288 A JP 7870288A JP 2818169 B2 JP2818169 B2 JP 2818169B2
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- piston
- space
- displacer
- engine
- internal space
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- 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
-
- 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
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/45—Piston rods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はスターリングエンジンの改良に関する。
（従来の技術） 従来の２ピストン形スターリングエンジンを第２図に
示す概略断面図を参照して説明する。第２図において、
エンジン本体は高圧のヘリウムなどのガスが封入される
高温側シリンダ１、低温側シリンダ２及びクランク室３
に分けられている。高温側シリンダ１内には高温側ピス
トン４が、低温側シリンダ３内には低温側ピストン５が
設けられ、これらピストンはそれぞれピストンロッド６
がクロスヘッド軸受７で支持され、コネクティングロッ
ド８を介してクランクシャフト９に互いに位相をずらし
て結合されている。なお、ピストンシール10及びピスト
ンロッドシール11によりガスシールがなされている。ま
た、クランク室内空間12には潤滑油13が収容されてい
る。上記高圧側ピストン４の上部空間が膨張空間14で、
低圧側ピストン５の上部空間が圧縮空間15であり、これ
ら膨張空間14と圧縮空間15との間には高温熱交換器16、
再生器17、低温熱交換器18が設けられている。
示す概略断面図を参照して説明する。第２図において、
エンジン本体は高圧のヘリウムなどのガスが封入される
高温側シリンダ１、低温側シリンダ２及びクランク室３
に分けられている。高温側シリンダ１内には高温側ピス
トン４が、低温側シリンダ３内には低温側ピストン５が
設けられ、これらピストンはそれぞれピストンロッド６
がクロスヘッド軸受７で支持され、コネクティングロッ
ド８を介してクランクシャフト９に互いに位相をずらし
て結合されている。なお、ピストンシール10及びピスト
ンロッドシール11によりガスシールがなされている。ま
た、クランク室内空間12には潤滑油13が収容されてい
る。上記高圧側ピストン４の上部空間が膨張空間14で、
低圧側ピストン５の上部空間が圧縮空間15であり、これ
ら膨張空間14と圧縮空間15との間には高温熱交換器16、
再生器17、低温熱交換器18が設けられている。
上記高温側ピストン４は、特にピストンの上部と下部
のガスをできるだけ熱的に遮断することが要求されるた
め、内部空間19を有する構造として上下方向に長い形状
に作製される。また、内部空間19と下部空間20とはピス
トン４に設けられた小さな連通孔21を介して連通してい
る。この連通孔21は内部空間19でのガスの対流による熱
伝達を抑制するため、及び内部空間19の圧力をエンジン
の密封ガス圧力の平均圧力程度に保つために設けられて
いる。すなわち、この連通孔21がない構造にすると、内
部空間19にはピストン４作製時の大気圧空気が封入され
ることになるため、ピストン４にはエンジンの最大作動
ガス圧力に耐える強度が要求される。その結果、ピスト
ン４の重量が増加し、エンジンの振動、騒音等に悪影響
を与える。これに対して、連通孔21により内部空間19の
圧力をエンジン密封ガスの平均圧力程度にすれば、ピス
トン４は密封ガスの圧力変動分に耐える強度で十分であ
り軽量化が可能となるため、連通孔21を設けるのが一般
的である。
のガスをできるだけ熱的に遮断することが要求されるた
め、内部空間19を有する構造として上下方向に長い形状
に作製される。また、内部空間19と下部空間20とはピス
トン４に設けられた小さな連通孔21を介して連通してい
る。この連通孔21は内部空間19でのガスの対流による熱
伝達を抑制するため、及び内部空間19の圧力をエンジン
の密封ガス圧力の平均圧力程度に保つために設けられて
いる。すなわち、この連通孔21がない構造にすると、内
部空間19にはピストン４作製時の大気圧空気が封入され
ることになるため、ピストン４にはエンジンの最大作動
ガス圧力に耐える強度が要求される。その結果、ピスト
ン４の重量が増加し、エンジンの振動、騒音等に悪影響
を与える。これに対して、連通孔21により内部空間19の
圧力をエンジン密封ガスの平均圧力程度にすれば、ピス
トン４は密封ガスの圧力変動分に耐える強度で十分であ
り軽量化が可能となるため、連通孔21を設けるのが一般
的である。
この型のエンジンにおいては、下部空間20内のガスは
エンジン出力には寄与しないが、高温側ピストン４及び
低温側ピストン５の運動により圧力変動を生じる。この
圧力変動を小さくするために、下部空間20の容積はでき
るかぎり大きくとられるが、一般的にはそれでもかなり
の圧力変動が残る。このため、ピストン４の連通孔21を
通して内部空間19と下部空間20との間でガスの流動が起
こり、ここで圧力損失及びポンピング損失が生じる。こ
うした圧力損失及びポンピング損失はエンジンの出力の
低下につながっていた。
エンジン出力には寄与しないが、高温側ピストン４及び
低温側ピストン５の運動により圧力変動を生じる。この
圧力変動を小さくするために、下部空間20の容積はでき
るかぎり大きくとられるが、一般的にはそれでもかなり
の圧力変動が残る。このため、ピストン４の連通孔21を
通して内部空間19と下部空間20との間でガスの流動が起
こり、ここで圧力損失及びポンピング損失が生じる。こ
うした圧力損失及びポンピング損失はエンジンの出力の
低下につながっていた。
次に、従来のディスプレーサ形スターリングエンジン
を第３図に示す概略断面図を参照して説明する。第３図
において、エンジン本体は高圧のヘリウムなどのガスが
封入されるシリンダ31及び図示しないクランク室に分け
られている。シリンダ31内にはディスプレーサ32及びパ
ワーピストン33が設けられ、ディスプレーサロッド34及
びピストンロッド35は、第２図の場合と同様にコネクテ
ィングロッド等を介してクランク室内でクランクシャフ
トに互いに位相をずらして結合されている。なお、ディ
スプレーサシール36、ピストンシール37、ディスプレー
サロッドシール38によりガスシールがなされている。上
記ディスプレーサ32の上部空間が膨張空間14で、下部空
間が圧縮空間15であり、これら膨張空間14と圧縮空間15
との間には高温熱交換器16、再生器17、低温熱交換器18
が設けられている。
を第３図に示す概略断面図を参照して説明する。第３図
において、エンジン本体は高圧のヘリウムなどのガスが
封入されるシリンダ31及び図示しないクランク室に分け
られている。シリンダ31内にはディスプレーサ32及びパ
ワーピストン33が設けられ、ディスプレーサロッド34及
びピストンロッド35は、第２図の場合と同様にコネクテ
ィングロッド等を介してクランク室内でクランクシャフ
トに互いに位相をずらして結合されている。なお、ディ
スプレーサシール36、ピストンシール37、ディスプレー
サロッドシール38によりガスシールがなされている。上
記ディスプレーサ32の上部空間が膨張空間14で、下部空
間が圧縮空間15であり、これら膨張空間14と圧縮空間15
との間には高温熱交換器16、再生器17、低温熱交換器18
が設けられている。
この型のエンジンにおいても、上述したのと同様な理
由により、ディスプレーサ32にその内部空間39と下部空
間すなわち圧縮空間15との間を連通する連通孔40を設け
るのが一般的である。
由により、ディスプレーサ32にその内部空間39と下部空
間すなわち圧縮空間15との間を連通する連通孔40を設け
るのが一般的である。
この型のエンジンにおいては、２ピストン型の場合と
異なり、内部空間39と連通している下部空間は圧縮空間
15であるため、ガス圧力は一般に数MPaの振幅で変動す
る。したがって、連通孔40を通して流動するガス流量も
多くなり、圧力損失及びポンピング損失も増加し、エン
ジンの出力低下も大きい。
異なり、内部空間39と連通している下部空間は圧縮空間
15であるため、ガス圧力は一般に数MPaの振幅で変動す
る。したがって、連通孔40を通して流動するガス流量も
多くなり、圧力損失及びポンピング損失も増加し、エン
ジンの出力低下も大きい。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、ピストン又はディスプレーサに設けられる連通孔
を通してのガス流動が原因となって生じる圧力損失及び
ポンピング損失による出力の低下が少ないスターリング
エンジンを提供することを目的とする。
あり、ピストン又はディスプレーサに設けられる連通孔
を通してのガス流動が原因となって生じる圧力損失及び
ポンピング損失による出力の低下が少ないスターリング
エンジンを提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のスターリングエンジンは、内部空間を有する
ピストン又はディスプレーサと他のピストンとを、クラ
ンク機構により位相をずらして結合したスターリングエ
ンジンにおいて、上記ピストン又はディスプレーサの内
部空間とクランク室内空間とを直接連通したことを特徴
とするものである。
ピストン又はディスプレーサと他のピストンとを、クラ
ンク機構により位相をずらして結合したスターリングエ
ンジンにおいて、上記ピストン又はディスプレーサの内
部空間とクランク室内空間とを直接連通したことを特徴
とするものである。
（作用） 本発明のスターリングエンジンによれば、ピストン又
はディスプレーサの内部空間とクランク室内空間とが直
接連通されており、クランク室内空間ではピストンロッ
ド又はディスプレーサロッドの作動に伴う容積変化によ
るごくわずかな圧力変動しか生じないため、ピストン又
はディスプレーサに設けられた流通孔を通してこれらの
内部空間−下部空間の間で流動するガスが少なくなる。
したがって、圧力損失及びポンピング損失も小さくな
り、エンジンの出力低下を防止することができる。
はディスプレーサの内部空間とクランク室内空間とが直
接連通されており、クランク室内空間ではピストンロッ
ド又はディスプレーサロッドの作動に伴う容積変化によ
るごくわずかな圧力変動しか生じないため、ピストン又
はディスプレーサに設けられた流通孔を通してこれらの
内部空間−下部空間の間で流動するガスが少なくなる。
したがって、圧力損失及びポンピング損失も小さくな
り、エンジンの出力低下を防止することができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
第１図は本発明を適用した２ピストン型スターリングエ
ンジンの高温側ピストンの近傍を一部省略して示す断面
図である。第１図中、第２図と同一の部材には同一番号
を付して説明する。
第１図は本発明を適用した２ピストン型スターリングエ
ンジンの高温側ピストンの近傍を一部省略して示す断面
図である。第１図中、第２図と同一の部材には同一番号
を付して説明する。
第１図において、高温側シリンダ１内には高温側ピス
トン４が設けられ、ピストンロッド６がクロスヘッド軸
受７で支持され、コネクティングロッド８を介してクラ
ンク室内空間12で図示しないクランクシャフトに結合さ
れている。なお、ピストンシール10及びピストンロッド
シール11によりガスシールがなされている。また、図示
しないが、第２図の場合と同様に、ピストン４には内部
空間19と下部空間20とを連通する連通孔が設けられてい
る。
トン４が設けられ、ピストンロッド６がクロスヘッド軸
受７で支持され、コネクティングロッド８を介してクラ
ンク室内空間12で図示しないクランクシャフトに結合さ
れている。なお、ピストンシール10及びピストンロッド
シール11によりガスシールがなされている。また、図示
しないが、第２図の場合と同様に、ピストン４には内部
空間19と下部空間20とを連通する連通孔が設けられてい
る。
そして、上記ピストンロッド６の中心部には、ピスト
ン内部空間19とクランク室内空間12とを直接連通する連
通孔22が設けられ、この連通孔22のピストン内部空間19
側にはフィルタ23が設けられている。このフィルタ23は
クランク室内空間12に収容された潤滑油がピストン内部
空間19へ侵入するのを防止するために設けられている
が、潤滑油量が少ない場合には必ずしも設ける必要はな
い。
ン内部空間19とクランク室内空間12とを直接連通する連
通孔22が設けられ、この連通孔22のピストン内部空間19
側にはフィルタ23が設けられている。このフィルタ23は
クランク室内空間12に収容された潤滑油がピストン内部
空間19へ侵入するのを防止するために設けられている
が、潤滑油量が少ない場合には必ずしも設ける必要はな
い。
このようなスターリングエンジンでは、高温側ピスト
ン４の内部空間19とクランク室内空間12とがピストンロ
ッド６に設けられた連通孔22を介して直接連通してい
る。そして、クランク室内空間12ではピストンロッド６
の作動に伴う容積変化によるごくわずかな圧力変動しか
生じないため、ピストン内部空間19と下部空間20との間
の流通孔を通してのガス流動は少なくなる。したがっ
て、ピストン内部空間19と下部空間20との間の流通孔に
おける圧力損失及びポンピング損失も小さくなり、エン
ジンの出力低下を防止することができる。
ン４の内部空間19とクランク室内空間12とがピストンロ
ッド６に設けられた連通孔22を介して直接連通してい
る。そして、クランク室内空間12ではピストンロッド６
の作動に伴う容積変化によるごくわずかな圧力変動しか
生じないため、ピストン内部空間19と下部空間20との間
の流通孔を通してのガス流動は少なくなる。したがっ
て、ピストン内部空間19と下部空間20との間の流通孔に
おける圧力損失及びポンピング損失も小さくなり、エン
ジンの出力低下を防止することができる。
なお、上記実施例では本発明を２ピストン型スターリ
ングエンジンに適用した場合について説明したが、ディ
スプレーサ型スターリングエンジンでも、ディスプレー
サロッドにディスプレーサ内部空間とクランク室内空間
とを直接連通する連通孔を設ければ、上記実施例と同様
にエンジンの出力低下を防止することができる。
ングエンジンに適用した場合について説明したが、ディ
スプレーサ型スターリングエンジンでも、ディスプレー
サロッドにディスプレーサ内部空間とクランク室内空間
とを直接連通する連通孔を設ければ、上記実施例と同様
にエンジンの出力低下を防止することができる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ピストン又はデ
ィスプレーサに設けられる連通孔での圧力損失及びポン
ピング損失を減少させてエンジン出力の低下を防止する
ことができ、その工業的価値は大きい。
ィスプレーサに設けられる連通孔での圧力損失及びポン
ピング損失を減少させてエンジン出力の低下を防止する
ことができ、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例における２ピストン型スターリ
ングエンジンの高温側ピストンの近傍を一部省略して示
す断面図、第２図は従来の２ピストン型スターリングエ
ンジンの断面図、第３図は従来のディスプレーサ型スタ
ーリングエンジンの断面図である。 １……高温側シリンダ、２……低温側シリンダ、３……
クランク室、４……高温側ピストン、５……低温側ピス
トン、６……ピストンロッド、７……クロスヘッド軸
受、８……コネクティングロッド、９……クランクシャ
フト、10……ピストンシール、11……ピストンロッドシ
ール、12……クランク室内空間、13……潤滑油、14……
膨張空間、15……圧縮空間、16……高温熱交換器、17…
…再生器、18……低温熱交換器、19……ピストン内部空
間、20……下部空間、21……連通孔、22……連通孔、23
……フィルタ、31……シリンダ、32……ディスプレー
サ、33……パワーピストン、34……ディスプレーサロッ
ド、35……ピストンロッド、36……ディスプレーサシー
ル、37……ピストンシール、38……ディスプレーサロッ
ドシール、39……ディスプレーサ内部空間、40……連通
孔。
ングエンジンの高温側ピストンの近傍を一部省略して示
す断面図、第２図は従来の２ピストン型スターリングエ
ンジンの断面図、第３図は従来のディスプレーサ型スタ
ーリングエンジンの断面図である。 １……高温側シリンダ、２……低温側シリンダ、３……
クランク室、４……高温側ピストン、５……低温側ピス
トン、６……ピストンロッド、７……クロスヘッド軸
受、８……コネクティングロッド、９……クランクシャ
フト、10……ピストンシール、11……ピストンロッドシ
ール、12……クランク室内空間、13……潤滑油、14……
膨張空間、15……圧縮空間、16……高温熱交換器、17…
…再生器、18……低温熱交換器、19……ピストン内部空
間、20……下部空間、21……連通孔、22……連通孔、23
……フィルタ、31……シリンダ、32……ディスプレー
サ、33……パワーピストン、34……ディスプレーサロッ
ド、35……ピストンロッド、36……ディスプレーサシー
ル、37……ピストンシール、38……ディスプレーサロッ
ドシール、39……ディスプレーサ内部空間、40……連通
孔。
Claims (1)
- 【請求項１】内部空間を有するピストン又はディスプレ
ーサと他のピストンとを、クランク機構により位相をず
らして結合したスターリングエンジンにおいて、上記ピ
ストン又はディスプレーサの内部空間とクランク室内空
間とを直接連通したことを特徴とするスターリングエン
ジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63078702A JP2818169B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | スターリングエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63078702A JP2818169B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | スターリングエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01249948A JPH01249948A (ja) | 1989-10-05 |
| JP2818169B2 true JP2818169B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=13669202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63078702A Expired - Fee Related JP2818169B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | スターリングエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818169B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE541777C2 (en) * | 2018-01-02 | 2019-12-17 | Maston AB | Stirling engine comprising pressure regulating means arranged in a working piston |
| CN110206657B (zh) * | 2019-07-03 | 2023-12-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种热滞后型自由活塞斯特林发电机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5237132U (ja) * | 1975-09-08 | 1977-03-16 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63078702A patent/JP2818169B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01249948A (ja) | 1989-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |