JP3071053B2 - 熱ガス機関 - Google Patents
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- JP3071053B2 JP3071053B2 JP4326452A JP32645292A JP3071053B2 JP 3071053 B2 JP3071053 B2 JP 3071053B2 JP 4326452 A JP4326452 A JP 4326452A JP 32645292 A JP32645292 A JP 32645292A JP 3071053 B2 JP3071053 B2 JP 3071053B2
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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
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
- F02G2243/34—Regenerative displacers having their cylinders at right angle, e.g. "Robinson" 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
-
- 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は低温熱源，中温熱源，
高温熱源の間で動作し、作動ガスが移動する事により、
高温熱源から得た熱エネルギ（熱仕事）によって、低温
熱源から吸熱し、中温熱源への放熱を行う熱ガス機関に
関するものである。
高温熱源の間で動作し、作動ガスが移動する事により、
高温熱源から得た熱エネルギ（熱仕事）によって、低温
熱源から吸熱し、中温熱源への放熱を行う熱ガス機関に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の熱ガス機関としては、
高温側及び低温側の二つのディスプレーサ（作動ガスを
移動させるもの）を有し、それぞれのディスプレーサが
関与す領域によって、高温部と低温部に分割される。こ
の高温部と低温部においては、ディスプレーサの動作に
よって作動ガスの移動が生じ、このガス移動による容積
変化に相当する部分を作動室と称すれば、各部には二つ
の作動室が存在し、これらの作動室の内の一つは中温熱
源と同等の温度レベルにあり、ここでは中温室と定義す
る。同様に、高温熱源と同等の温度レベルにある作動室
を高温室、低温熱源と同等の温度レベルにある作動室を
低温室と定義する。
高温側及び低温側の二つのディスプレーサ（作動ガスを
移動させるもの）を有し、それぞれのディスプレーサが
関与す領域によって、高温部と低温部に分割される。こ
の高温部と低温部においては、ディスプレーサの動作に
よって作動ガスの移動が生じ、このガス移動による容積
変化に相当する部分を作動室と称すれば、各部には二つ
の作動室が存在し、これらの作動室の内の一つは中温熱
源と同等の温度レベルにあり、ここでは中温室と定義す
る。同様に、高温熱源と同等の温度レベルにある作動室
を高温室、低温熱源と同等の温度レベルにある作動室を
低温室と定義する。
【０００３】幾何学的に求められるこれらの作動室の仕
事は、それぞれの容積変化と作動空間（機関全体）内の
一様な圧力変動によって、高温室では膨脹仕事、高温部
の中温室では圧縮仕事、また低温室では膨脹仕事、低温
側の中温室では圧縮仕事となっている。
事は、それぞれの容積変化と作動空間（機関全体）内の
一様な圧力変動によって、高温室では膨脹仕事、高温部
の中温室では圧縮仕事、また低温室では膨脹仕事、低温
側の中温室では圧縮仕事となっている。
【０００４】かかる熱ガス機関では、三つの熱源間で熱
移動が生じるだけの機関であるため、動作原理上、高温
部及び低温部における二つのガス移動容積は一致し、高
温部の膨脹仕事と圧縮仕事、及び低温部の膨脹仕事と圧
縮仕事の絶対量はそれぞれ等しくなる。実際の機関にお
いては、特開昭63-311050 号公報に示されるように、デ
ィスプレーサを駆動するためのロッドが設けられている
が、このロッドの体積変化も含めて考えれば、高温部と
低温部のガス移動容積はそれぞれ等しくなるように設定
されているのが一般的である。例えば、図８，図９に示
すように単に高温側シリンダ１と低温側シリンダ２を直
角に配置し、高温側シリンダ１内は高温側ディスプレー
サ３で高温室４と高温側中温室５に区画し、低温側シリ
ンダ２内は低温側ディスプレーサ６で低温室７と低温側
中温室８とに区画し、この低温側中温室８と高温側中温
室５が単に連通路１７でつながっている。また、高温側
ディスプレーサ３と低温側ディスプレーサ６は機関本体
内に装備したクランク機構３１に連結した構成を採って
いる。
移動が生じるだけの機関であるため、動作原理上、高温
部及び低温部における二つのガス移動容積は一致し、高
温部の膨脹仕事と圧縮仕事、及び低温部の膨脹仕事と圧
縮仕事の絶対量はそれぞれ等しくなる。実際の機関にお
いては、特開昭63-311050 号公報に示されるように、デ
ィスプレーサを駆動するためのロッドが設けられている
が、このロッドの体積変化も含めて考えれば、高温部と
低温部のガス移動容積はそれぞれ等しくなるように設定
されているのが一般的である。例えば、図８，図９に示
すように単に高温側シリンダ１と低温側シリンダ２を直
角に配置し、高温側シリンダ１内は高温側ディスプレー
サ３で高温室４と高温側中温室５に区画し、低温側シリ
ンダ２内は低温側ディスプレーサ６で低温室７と低温側
中温室８とに区画し、この低温側中温室８と高温側中温
室５が単に連通路１７でつながっている。また、高温側
ディスプレーサ３と低温側ディスプレーサ６は機関本体
内に装備したクランク機構３１に連結した構成を採って
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報で提
示の装置は、高温側ディスプレーサと低温側ディスプレ
ーサのロッド径を変えることにより、高温部と低温部と
の合計した総容積を変化させ、この変化と封入された作
動ガスの圧力変化とによって軸出力のみを増大させるよ
うにしたものであった。
示の装置は、高温側ディスプレーサと低温側ディスプレ
ーサのロッド径を変えることにより、高温部と低温部と
の合計した総容積を変化させ、この変化と封入された作
動ガスの圧力変化とによって軸出力のみを増大させるよ
うにしたものであった。
【０００６】本発明は、例えば特願平3-324727号，特願
平3-325775号，特願平3-325776号，特願平3-325777号に
提示されているような理論により、高温部において、高
温室ガス移動容積と中温室ガス移動容積を変化させ、或
いは低温部において低温室ガス移動容積と中温室ガス移
動容積を変化させ、能力、熱効率及び軸出力等の向上を
実現するための具体的な熱ガス機関を提供することを目
的としたものである。
平3-325775号，特願平3-325776号，特願平3-325777号に
提示されているような理論により、高温部において、高
温室ガス移動容積と中温室ガス移動容積を変化させ、或
いは低温部において低温室ガス移動容積と中温室ガス移
動容積を変化させ、能力、熱効率及び軸出力等の向上を
実現するための具体的な熱ガス機関を提供することを目
的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、作動ガスが封
入されたシリンダと、このシリンダ内の作動室を高温室
と中温室と低温室とに区画する高温側ディスプレーサ及
び低温側ディスプレーサと、高温室と中温室をつなぐガ
ス流路に配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器と
高温側再生器及び中温側熱交換器と、低温室を中温室と
をつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器と低温側
再生器及び中温側熱交換器とから成る熱ガス機関におい
て、中温室或いは連通部ガス流路と連結するように補助
シリンダ及び補助ピストンを設け、その補助ピストンを
高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクランク
の主軸上に設けた偏心軸と連結して前記作動室を圧縮・
膨脹させるものである。
入されたシリンダと、このシリンダ内の作動室を高温室
と中温室と低温室とに区画する高温側ディスプレーサ及
び低温側ディスプレーサと、高温室と中温室をつなぐガ
ス流路に配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器と
高温側再生器及び中温側熱交換器と、低温室を中温室と
をつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器と低温側
再生器及び中温側熱交換器とから成る熱ガス機関におい
て、中温室或いは連通部ガス流路と連結するように補助
シリンダ及び補助ピストンを設け、その補助ピストンを
高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクランク
の主軸上に設けた偏心軸と連結して前記作動室を圧縮・
膨脹させるものである。
【０００８】また、前記と同様の熱ガス機関において、
高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクランク
ピンとは別のクランクピンをクランクシャフト主軸に設
け、補助ピストンを連動駆動させるものである。
高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクランク
ピンとは別のクランクピンをクランクシャフト主軸に設
け、補助ピストンを連動駆動させるものである。
【０００９】更に、前記と同様の熱ガス機関において、
高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクランク
の主軸にカムを設け、補助ピストンをこのカムとローラ
付ロッドにより連結駆動させるようにしたものである。
高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクランク
の主軸にカムを設け、補助ピストンをこのカムとローラ
付ロッドにより連結駆動させるようにしたものである。
【００１０】
【作用】上記のように、高温側ディスプレーサ及び低温
側ディスプレーサがそれぞれクロスガイドとコネクティ
ングロッドを介して連結されているクランクに偏心軸や
別のクランクピン或いはカムを設け、それらに補助ピス
トンを連結させているため、補助ピストンは任意の位相
角で駆動することができ、高温室、中温室或いは低温室
のガス移動容積を変化させるものである。
側ディスプレーサがそれぞれクロスガイドとコネクティ
ングロッドを介して連結されているクランクに偏心軸や
別のクランクピン或いはカムを設け、それらに補助ピス
トンを連結させているため、補助ピストンは任意の位相
角で駆動することができ、高温室、中温室或いは低温室
のガス移動容積を変化させるものである。
【００１１】補助シリンダと高温室が同位相になるよう
補助ピストンを連結すれば、高温室のガス移動容積が中
温室のガス移動容積より大きくなり、外部に対する高温
部での軸出力を大きく得ることができる。
補助ピストンを連結すれば、高温室のガス移動容積が中
温室のガス移動容積より大きくなり、外部に対する高温
部での軸出力を大きく得ることができる。
【００１２】補助シリンダが高温側中温室と同位相にな
るように補助ピストンを連結すれば、高温室のガス移動
容積よりも中温室のガス移動容積の方が大きくなり、吸
熱行程において作動ガスの圧力低下度合が大きくなって
冷房能力が向上し、一方、放熱行程ににおいて作動ガス
の圧力の上昇度合が大きくなって暖房能力が向上し、且
つ、高温側熱交換器での吸熱量が中温室におけるガス移
動容積部の増大にかかわらず略一定であるため、熱効率
が向上する。
るように補助ピストンを連結すれば、高温室のガス移動
容積よりも中温室のガス移動容積の方が大きくなり、吸
熱行程において作動ガスの圧力低下度合が大きくなって
冷房能力が向上し、一方、放熱行程ににおいて作動ガス
の圧力の上昇度合が大きくなって暖房能力が向上し、且
つ、高温側熱交換器での吸熱量が中温室におけるガス移
動容積部の増大にかかわらず略一定であるため、熱効率
が向上する。
【００１３】補助シリンダが低温側中温室と同位相にな
るように補助ピストンを連結すれば、低温室のガス移動
容積よりも中温室のガス移動容積の方が大きくなり、高
温側熱交換器での吸熱量と高温部中温側熱交換器での放
熱量が減少するが、低温側熱交換器での吸熱量と低温部
中温側熱交換器での放熱量が中温室におけるガス移動容
積の増大にかかわらず略一定のため、熱効率（冷房及び
暖房の成績係数）が向上する。
るように補助ピストンを連結すれば、低温室のガス移動
容積よりも中温室のガス移動容積の方が大きくなり、高
温側熱交換器での吸熱量と高温部中温側熱交換器での放
熱量が減少するが、低温側熱交換器での吸熱量と低温部
中温側熱交換器での放熱量が中温室におけるガス移動容
積の増大にかかわらず略一定のため、熱効率（冷房及び
暖房の成績係数）が向上する。
【００１４】補助シリンダが低温室と同位相になるよう
に補助ピストンを連結すれば、低温室のガス移動容積が
中温室のガス移動容積よりも大きくなり、高温部中温側
熱交換器での放熱行程において作動ガスの圧力上昇度合
が大きくなって暖房能力が向上し、且つ、高い軸出力が
得られると共に、必要に応じて冷房能力を向上させるこ
とができる。
に補助ピストンを連結すれば、低温室のガス移動容積が
中温室のガス移動容積よりも大きくなり、高温部中温側
熱交換器での放熱行程において作動ガスの圧力上昇度合
が大きくなって暖房能力が向上し、且つ、高い軸出力が
得られると共に、必要に応じて冷房能力を向上させるこ
とができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例の図面に基づいて説明
すれば、次の通りである。
すれば、次の通りである。
【００１６】図１，図２及び図３は高温側シリンダ及び
低温側シリンダとは別に配設する補助シリンダの補助ピ
ストン駆動を偏心軸にて行う熱ガス機関の実施例を示
し、１は作動ガス（ヘリウムガスや水素ガス）が封入さ
れた高温側シリンダで、２は同作動ガス封入の低温側シ
リンダであり、これら二つのシリンダは機関本体におい
て直角をなすように配置されている。この高温側シリン
ダ１内にはピストンとなる高温側ディスプレーサ３を配
設しシリンダを高温室４と高温側中温室５に区画し、ま
た低温側シリンダ２内には低温側ディスプレーサ６を配
設しシリンダを低温室７と低温側中温室８に区画してい
る。９は前記高温室４と高温側中温室５とをつなぐ高温
側ガス通路で、該高温側ガス通路９には作動ガス加熱用
の高温側熱交換器１０、高温側再生器１１及び高温部中
温側熱交換器１２が順次配設してある。１３は低温室７
と低温側中温室８をつなぐ低温側ガス流路で、該低温側
ガス流路１３には低温側熱交換器１４、低温側再生器１
５及び低温部中温側熱交換器１６を配設している。ま
た、前記高温側中温室５と低温側中温室８とは、機関本
体に斜め穿設した連通路１７にて連通している。１８は
補助シリンダ１９の補助ピストンで、該補助ピストン１
８によって補助シリンダ１９内で区画された補助室２０
は連通路１７を介して高温側中温室５に連通し、該高温
側中温室５の掃気容積を高温室４の掃気容積より実質的
に大きくしている。２２は高温側ディスプレーサ３の外
周に装着の高温側ピストンリングでり、２３は低温側デ
ィスプレーサ６の外周に装着の低温側ピストンリングで
あり、２４は補助ピストン１８の外周に装着した補助ピ
ストンリングである。２５は高温側ディスプレーサ３の
ピストンロッドとなる高温側クロスガイドで、この下端
に有するベアリング付きの高温側コンロッド３３を、機
関本体の中央部分に位置するクランク室３２に横配置し
たクランク機構３１のクランクピン３４に嵌合する。２
６は低温側ディスプレーサ６のピストンロッドとなる低
温側クロスガイドで、この下端に有する低温側コンロッ
ド３５を前記高温側コンロッド３３と同様にクランクピ
ン３４に嵌合する。また、補助ピストン１８のコンロッ
ド３７は、前記クランクピン３４と同一の主軸３９上に
設けた偏心軸３８に嵌合し、その偏心量が行程半径とな
るように連結される。この補助ピストン１８の位相は目
的に応じて自由に設定することができ、補助シリンダ１
９の位置も実施例図に限定されるものでない。また、コ
ンロッド大端部及び大端部ベアリングは割形にする必要
もない。この偏心軸３８とクランクピン３４とからなる
１本軸のクランクシャフトの両端の主軸３９は機関本体
に軸承され、且つ主軸３９の一端はクランク機構３１の
駆動用モータ４０に接続している。４１は前記クランク
シャフトの中間位置に取付けたバランスウェートであ
る。
低温側シリンダとは別に配設する補助シリンダの補助ピ
ストン駆動を偏心軸にて行う熱ガス機関の実施例を示
し、１は作動ガス（ヘリウムガスや水素ガス）が封入さ
れた高温側シリンダで、２は同作動ガス封入の低温側シ
リンダであり、これら二つのシリンダは機関本体におい
て直角をなすように配置されている。この高温側シリン
ダ１内にはピストンとなる高温側ディスプレーサ３を配
設しシリンダを高温室４と高温側中温室５に区画し、ま
た低温側シリンダ２内には低温側ディスプレーサ６を配
設しシリンダを低温室７と低温側中温室８に区画してい
る。９は前記高温室４と高温側中温室５とをつなぐ高温
側ガス通路で、該高温側ガス通路９には作動ガス加熱用
の高温側熱交換器１０、高温側再生器１１及び高温部中
温側熱交換器１２が順次配設してある。１３は低温室７
と低温側中温室８をつなぐ低温側ガス流路で、該低温側
ガス流路１３には低温側熱交換器１４、低温側再生器１
５及び低温部中温側熱交換器１６を配設している。ま
た、前記高温側中温室５と低温側中温室８とは、機関本
体に斜め穿設した連通路１７にて連通している。１８は
補助シリンダ１９の補助ピストンで、該補助ピストン１
８によって補助シリンダ１９内で区画された補助室２０
は連通路１７を介して高温側中温室５に連通し、該高温
側中温室５の掃気容積を高温室４の掃気容積より実質的
に大きくしている。２２は高温側ディスプレーサ３の外
周に装着の高温側ピストンリングでり、２３は低温側デ
ィスプレーサ６の外周に装着の低温側ピストンリングで
あり、２４は補助ピストン１８の外周に装着した補助ピ
ストンリングである。２５は高温側ディスプレーサ３の
ピストンロッドとなる高温側クロスガイドで、この下端
に有するベアリング付きの高温側コンロッド３３を、機
関本体の中央部分に位置するクランク室３２に横配置し
たクランク機構３１のクランクピン３４に嵌合する。２
６は低温側ディスプレーサ６のピストンロッドとなる低
温側クロスガイドで、この下端に有する低温側コンロッ
ド３５を前記高温側コンロッド３３と同様にクランクピ
ン３４に嵌合する。また、補助ピストン１８のコンロッ
ド３７は、前記クランクピン３４と同一の主軸３９上に
設けた偏心軸３８に嵌合し、その偏心量が行程半径とな
るように連結される。この補助ピストン１８の位相は目
的に応じて自由に設定することができ、補助シリンダ１
９の位置も実施例図に限定されるものでない。また、コ
ンロッド大端部及び大端部ベアリングは割形にする必要
もない。この偏心軸３８とクランクピン３４とからなる
１本軸のクランクシャフトの両端の主軸３９は機関本体
に軸承され、且つ主軸３９の一端はクランク機構３１の
駆動用モータ４０に接続している。４１は前記クランク
シャフトの中間位置に取付けたバランスウェートであ
る。
【００１７】次にこの作用を説明すると、先ずこの熱ガ
ス機関の運転に際し、機関本体端に備えたモータ４０を
回転させれば、この回転軸と一体の主軸３９が回転しク
ランク機構３１が駆動され所定のクランク運動がなされ
る。即ち、クランクシャフトとなるクランクピン３４に
取り付いた高温側コンロッド３３と低温側コンロッド３
５が所定の位相（図示において、位相角を９０°として
いるが、これに限るものではない）をもって回転し、高
温側ディスプレーサ３と低温側ディスプレーサ６がそれ
ぞれ高温側シリンダ１と低温側シリンダ２に対して昇降
し往復運動させる。また、クランクシャフトの偏心軸３
８にコンロッド３７を嵌合している補助ピストン１８も
偏心回転にて昇降し補助シリンダ１９内を往復運動す
る。
ス機関の運転に際し、機関本体端に備えたモータ４０を
回転させれば、この回転軸と一体の主軸３９が回転しク
ランク機構３１が駆動され所定のクランク運動がなされ
る。即ち、クランクシャフトとなるクランクピン３４に
取り付いた高温側コンロッド３３と低温側コンロッド３
５が所定の位相（図示において、位相角を９０°として
いるが、これに限るものではない）をもって回転し、高
温側ディスプレーサ３と低温側ディスプレーサ６がそれ
ぞれ高温側シリンダ１と低温側シリンダ２に対して昇降
し往復運動させる。また、クランクシャフトの偏心軸３
８にコンロッド３７を嵌合している補助ピストン１８も
偏心回転にて昇降し補助シリンダ１９内を往復運動す
る。
【００１８】ここにおいて、例えば第１行程（低温側デ
ィスプレーサ６が上昇する）として、両ディスプレーサ
３，６の動作によって、低温側中温室８が作動ガスで満
たされるとともに、高温側中温室５にある作動ガスの移
動が生じる。これに伴って、機関内の作動ガス圧力が上
昇し、温度上昇した高温側中温室５からの作動ガスは高
温部中温側熱交換器１２を通過するときに暖房に寄与す
る熱を外部に放出する。 第２行程（高温側ディスプレ
ーサ３が下降する）では、両ディスプレーサ３，６の動
作によって、高温室４が作動ガスで満たされるととも
に、低温側中温室８にある作動ガスの移動が生じる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに上昇し、温
度上昇した低温側中温室８からの作動ガスは低温部中温
側熱交換器１６を通過するときに暖房に寄与する熱を外
部に放出する。
ィスプレーサ６が上昇する）として、両ディスプレーサ
３，６の動作によって、低温側中温室８が作動ガスで満
たされるとともに、高温側中温室５にある作動ガスの移
動が生じる。これに伴って、機関内の作動ガス圧力が上
昇し、温度上昇した高温側中温室５からの作動ガスは高
温部中温側熱交換器１２を通過するときに暖房に寄与す
る熱を外部に放出する。 第２行程（高温側ディスプレ
ーサ３が下降する）では、両ディスプレーサ３，６の動
作によって、高温室４が作動ガスで満たされるととも
に、低温側中温室８にある作動ガスの移動が生じる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに上昇し、温
度上昇した低温側中温室８からの作動ガスは低温部中温
側熱交換器１６を通過するときに暖房に寄与する熱を外
部に放出する。
【００１９】第３行程（低温側ディスプレーサ６が下降
する）では、両ディスプレーサ３，６の作動によって、
低温室７が作動ガスで満たされるとともに、高温室４に
ある作動ガスの移動が生じる。これに伴って、機関内の
作動ガス圧力は低下し、温度降下した高温室４からの作
動ガスは高温側熱交換器１０を通過するときに機関を駆
動するための熱を外部から吸収する。
する）では、両ディスプレーサ３，６の作動によって、
低温室７が作動ガスで満たされるとともに、高温室４に
ある作動ガスの移動が生じる。これに伴って、機関内の
作動ガス圧力は低下し、温度降下した高温室４からの作
動ガスは高温側熱交換器１０を通過するときに機関を駆
動するための熱を外部から吸収する。
【００２０】更に、第４行程（高温側ディスプレーサ３
が上昇する）では、両ディスプレーサ３，６の作動によ
って、高温側中温室５が作動ガスで満たされるととも
に、低温室７にある作動ガスの移動が生じる。これに伴
って、機関内の作動ガス圧力はさらに低下し、温度降下
した低温室７からの作動ガスは低温側熱交換器１４を通
過するときに冷房に寄与する熱を外部から吸収するもの
となる。
が上昇する）では、両ディスプレーサ３，６の作動によ
って、高温側中温室５が作動ガスで満たされるととも
に、低温室７にある作動ガスの移動が生じる。これに伴
って、機関内の作動ガス圧力はさらに低下し、温度降下
した低温室７からの作動ガスは低温側熱交換器１４を通
過するときに冷房に寄与する熱を外部から吸収するもの
となる。
【００２１】図４，図５に示す他の実施例は、補助ピス
トンを偏心軸を用いて駆動させる代わりにもう１つのク
ランクピンを用いて駆動させるものである。即ち、クラ
ンク室３２内に横挿通のクランクピン３４端にこれとは
ずらした補助ピストン用クランクピン３４ａを設け、該
クランクピン３４ａに補助ピストン用コンロッド３７を
嵌合させると共に、この側部に補助用バランスウェート
４２を取付けたものである。この場合、クランクシャフ
トとなるクランクピン３４と補助ピストン用クランクピ
ン３４ａがクランク運動をし補助ピストン用コンロッド
３７を実質的な偏心回転にさせるが、この偏心回転は側
部に設けた補助用バランスウェート４２にて回転が助長
されるので、円滑な補助ピストン１８の往復運動が補助
シリンダ１９に対しなされる。この補助ピストン１８の
動作で連通路１７を経て高温側中温室５の掃気容積を高
温室４より増大させる。この補助ピストン１８の位相は
目的に応じて自由に設定することが可能である。
トンを偏心軸を用いて駆動させる代わりにもう１つのク
ランクピンを用いて駆動させるものである。即ち、クラ
ンク室３２内に横挿通のクランクピン３４端にこれとは
ずらした補助ピストン用クランクピン３４ａを設け、該
クランクピン３４ａに補助ピストン用コンロッド３７を
嵌合させると共に、この側部に補助用バランスウェート
４２を取付けたものである。この場合、クランクシャフ
トとなるクランクピン３４と補助ピストン用クランクピ
ン３４ａがクランク運動をし補助ピストン用コンロッド
３７を実質的な偏心回転にさせるが、この偏心回転は側
部に設けた補助用バランスウェート４２にて回転が助長
されるので、円滑な補助ピストン１８の往復運動が補助
シリンダ１９に対しなされる。この補助ピストン１８の
動作で連通路１７を経て高温側中温室５の掃気容積を高
温室４より増大させる。この補助ピストン１８の位相は
目的に応じて自由に設定することが可能である。
【００２２】また、図６，図７の実施例は、補助ピスト
ンを偏心軸を用てい駆動させる代わりにカムとローラ付
ロッドを用いて駆動させるものである。これは、クラン
ク機構３１の主軸３９の一端部にカム４３を設け、該カ
ム４３のカム面に直交して臨む補助ピストン１８のピス
トンロッドの下端にカムローラ４４を設け、ローラ付ロ
ッドとしている。カムローラ４４はスプリング４５にて
上下方向へ緩衝するようにしている。この場合、主軸３
９の回転に伴なって一体のカム４３が回転すれば、この
カム変位に応じて突き合わせたカムローラ４４が昇降動
し、該カムローラ４４の上部に設けた補助ピストン１８
が補助シリンダ１９内を往復運動する。この補助ピスト
ン１８の位相は目的に応じて自由に設定し、カム４３の
ため変位波形もピストンクランクとは違い自由に設計で
きる。
ンを偏心軸を用てい駆動させる代わりにカムとローラ付
ロッドを用いて駆動させるものである。これは、クラン
ク機構３１の主軸３９の一端部にカム４３を設け、該カ
ム４３のカム面に直交して臨む補助ピストン１８のピス
トンロッドの下端にカムローラ４４を設け、ローラ付ロ
ッドとしている。カムローラ４４はスプリング４５にて
上下方向へ緩衝するようにしている。この場合、主軸３
９の回転に伴なって一体のカム４３が回転すれば、この
カム変位に応じて突き合わせたカムローラ４４が昇降動
し、該カムローラ４４の上部に設けた補助ピストン１８
が補助シリンダ１９内を往復運動する。この補助ピスト
ン１８の位相は目的に応じて自由に設定し、カム４３の
ため変位波形もピストンクランクとは違い自由に設計で
きる。
【００２３】
【発明の効果】本発明では高温側ディスプレーサ及び低
温側ディスプレーサがそれぞれクロスガイドとコンロッ
ドを介して連結されているクランクに偏心軸や別のクラ
ンクピン或いはカムを設けて、それらに補助ピストンを
連結させているため、補助ピストンは任意の位相角で駆
動することができる。従って、例えば特願平3-324727
号，特願平3-325775号，特願平3-325776号，特願平3-32
5777号に提示されているような理論により、高温部にお
いて、高温室ガス移動容積と中温室ガス移動容積を変化
させ、或いは低温部において低温室ガス移動容積と中温
室ガス移動容積を変化させ、能力、熱効率及び軸出力等
を目的に応じて向上させることができる。
温側ディスプレーサがそれぞれクロスガイドとコンロッ
ドを介して連結されているクランクに偏心軸や別のクラ
ンクピン或いはカムを設けて、それらに補助ピストンを
連結させているため、補助ピストンは任意の位相角で駆
動することができる。従って、例えば特願平3-324727
号，特願平3-325775号，特願平3-325776号，特願平3-32
5777号に提示されているような理論により、高温部にお
いて、高温室ガス移動容積と中温室ガス移動容積を変化
させ、或いは低温部において低温室ガス移動容積と中温
室ガス移動容積を変化させ、能力、熱効率及び軸出力等
を目的に応じて向上させることができる。
【００２４】また、図３から明らかなように、請求項１
ではコンロッド大端部及びベアリングを割形にする必要
がない。
ではコンロッド大端部及びベアリングを割形にする必要
がない。
【００２５】請求項３では、カム形状調整により任意の
波形で補助ピストンを駆動することも可能となる。
波形で補助ピストンを駆動することも可能となる。
【図１】本発明の実施例を示すもので、請求項１に対応
する熱ガス機関の概略断面図である。
する熱ガス機関の概略断面図である。
【図２】同側面よりみた断面図である。
【図３】同クランクの組み立て斜視図である。
【図４】請求項２に対応する実施例の概略断面図であ
る。
る。
【図５】同側面よりみた断面図である。
【図６】請求項３に対応する実施例の概略断面図であ
る。
る。
【図７】同側面よりみた断面図である。
【図８】従来の熱ガス機関の概略断面図である。
【図９】同側面よりみた断面図である。
１ 高温側シリンダ ２ 低温側シリンダ ３ 高温側ディスプレーサ ４ 高温室 ５ 高温側中温室 ６ 低温側ディスプレーサ ７ 低温室 ８ 低温側中温室 ９ 高温側ガス流路 １０ 高温側熱交換器 １１ 高温側再生器 １２ 高温部中温側熱交換器側 １３ 低温側ガス流路 １４ 低温側熱交換器 １５ 低温側再生器 １６ 低温部中温側熱交換器 １７ 連通路 １８ 補助ピストン １９ 補助シリンダ ２０ 補助室 ３１ クランク機構 ３２ クランク室 ３３ 高温側コンロッド ３４ クランクピン ３５ 低温側コンロッド ３６ ピストンロッド ３８ 偏心軸 ３９ 主軸 ４２ 補助用バランスウェート ４３ カム ４４ カムローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 寿和 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 岡本 泉 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 黒澤 美暁 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石野 光彦 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−123510（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02G 1/043 F02G 1/053 F25B 9/14 510
Claims (3)
- 【請求項１】 作動ガスが封入されたシリンダと、この
シリンダ内の作動室を高温室と中温室と低温室とに区画
する高温側ディスプレーサ及び低温側ディスプレーサ
と、高温室と中温室をつなぐガス流路に配置された作動
ガス加熱用の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側
熱交換器と、低温室を中温室とをつなぐガス流路に配置
された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側熱交換
器とから成る熱ガス機関において、中温室或いは連通部
ガス流路と連結するように補助シリンダ及び補助ピスト
ンを設け、その補助ピストンを高温側及び低温側ディス
プレーサと連結されたクランクの主軸上に設けた偏心軸
と連結して前記作動室を圧縮・膨脹させるようにしたこ
とを特徴とする熱ガス機関。 - 【請求項２】 請求項１記載と同様の熱ガス機関におい
て、高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクラ
ンクピンとは別のクランクピンをクランクシャフト主軸
に設け、補助ピストンを連動駆動させることを特徴とす
る熱ガス機関。 - 【請求項３】 請求項１記載と同様の熱ガス機関におい
て、高温側及び低温側ディスプレーサと連結されたクラ
ンクの主軸にカムを設け、補助ピストンをこのカムとロ
ーラ付ロッドにより連結駆動させたことを特徴とする熱
ガス機関。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326452A JP3071053B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱ガス機関 |
| DE19924241463 DE4241463A1 (en) | 1991-12-09 | 1992-12-09 | Stirling motor with three heat sources at different temperatures - has cylinder divided into high, medium and low temperature chambers, and has variable gas displacement volumes in high and medium temp. parts |
| CN92114812A CN1042256C (zh) | 1991-12-09 | 1992-12-09 | 热气机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326452A JP3071053B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱ガス機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173764A JPH06173764A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3071053B2 true JP3071053B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=18187972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326452A Expired - Fee Related JP3071053B2 (ja) | 1991-12-09 | 1992-12-07 | 熱ガス機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071053B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP4326452A patent/JP3071053B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06173764A (ja) | 1994-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |