JP3129742B2 - 可動蓄熱器を有する熱出力装置 - Google Patents
可動蓄熱器を有する熱出力装置Info
- Publication number
- JP3129742B2 JP3129742B2 JP09535857A JP53585797A JP3129742B2 JP 3129742 B2 JP3129742 B2 JP 3129742B2 JP 09535857 A JP09535857 A JP 09535857A JP 53585797 A JP53585797 A JP 53585797A JP 3129742 B2 JP3129742 B2 JP 3129742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- working
- regenerator
- housing
- output device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
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
-
- 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
- F02G1/0435—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 the engine being of the free piston type
-
- 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
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
- F02G2243/20—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder each having a single free piston, e.g. "Beale engines"
- F02G2243/202—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder each having a single free piston, e.g. "Beale engines" resonant
-
- 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
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/30—Heat inputs using solar radiation
-
- 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
- F02G2257/00—Regenerators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Seasonings (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は請求項1の前文で記載され、ドイツ特許公開
第4109289公報に開示された可動蓄熱器を有するタイプ
の熱出力装置に関する。特に、本発明は、太陽エネルギ
ーから機械エネルギーを得るための熱出力装置に関す
る。
第4109289公報に開示された可動蓄熱器を有するタイプ
の熱出力装置に関する。特に、本発明は、太陽エネルギ
ーから機械エネルギーを得るための熱出力装置に関す
る。
蓄熱器を有する熱出力装置の特別な形式の一つとし
て、例えばいわゆる熱−ガスエンジンと呼ばれるスター
リング(Stirling)エンジンが示されるが、このエンジ
ンは、蒸気機関と同様に最も古いタイプの熱出力装置を
具現したものである。スターリングエンジンの熱力学プ
ロセスは、理想化された状態では、四つの異なる段階、
すなわち、低温(等温熱抽出)における圧縮、一定容積
(等容)における給熱、高温(等温熱供給)における膨
張、一定容積(等容)における熱抽出からなっている。
スターリングエンジンは原則として固定式蓄熱器を備え
ている。この例外が低温スターリングエンジンおよび冷
凍クーラーである。
て、例えばいわゆる熱−ガスエンジンと呼ばれるスター
リング(Stirling)エンジンが示されるが、このエンジ
ンは、蒸気機関と同様に最も古いタイプの熱出力装置を
具現したものである。スターリングエンジンの熱力学プ
ロセスは、理想化された状態では、四つの異なる段階、
すなわち、低温(等温熱抽出)における圧縮、一定容積
(等容)における給熱、高温(等温熱供給)における膨
張、一定容積(等容)における熱抽出からなっている。
スターリングエンジンは原則として固定式蓄熱器を備え
ている。この例外が低温スターリングエンジンおよび冷
凍クーラーである。
上記タイプのスターリングエンジンにおいては、通
常、蓄熱器を放熱子と熱源間で前進、後退移動させるた
めの手段として補助装置を設けている。この補助装置は
慣性質量を介して作動ピストンおよび蓄熱器の間で機械
的な連結を行うことができる。この配列構成の欠点はそ
の構造が比較的複雑なことにある。
常、蓄熱器を放熱子と熱源間で前進、後退移動させるた
めの手段として補助装置を設けている。この補助装置は
慣性質量を介して作動ピストンおよび蓄熱器の間で機械
的な連結を行うことができる。この配列構成の欠点はそ
の構造が比較的複雑なことにある。
この代替案として知られるのが、スターリングエンジ
ンのハウジング中にある作動媒体の圧力変動により、出
力を引き出す小形の補助ピストン形式の独立可変−容積
部材を使って、スターリングエンジンの蓄熱器を前進、
後退させるものである。上記の作業ピストンから蓄熱器
に向け、機械的なフィードバックを使用する方式におい
ては、例えば補助ピストン等の追加装置を必要とする不
具合が伴う。補助ピストンにより発生する出力は、比較
的小領域を介して蓄熱器に伝えられる。ところが蓄熱器
に抑えられる力、つまり蓄熱器の慣性力およびその流体
抵抗は、蓄熱器の全容積にわたって均等に分配される。
このため、補助ピストンから得られる出力と発生器の必
要とする力との間の物理的差異は、該蓄熱器自体で吸収
されなければならない。しかしながら、蓄熱器は高多孔
性構造を有していることから比較的大きな機械荷重には
向いていない。このため、補助ピストンの利用は、顕著
な慣性力を生じないきわめて低い周波数のスターリング
エンジンのみに適しており、低出力密度にのみ適してい
る。一方において、出力密度が例えば太陽エネルギーを
利用する平面捕捉エンジンに見られるようにあらかじめ
設定されている場合には、このコンセプトは低周波数の
ため、蓄熱器および作動ピストンの大きな移動振幅によ
り関連づけられる。さらに、比較的大きなピストン重量
が要求されるため、この熱出力装置タイプの製作費はこ
れに相応して高くなる。さらに、特開平3−78554号公
報においては、大きな変位シリンダーとこれに対応し、
コイルばねで連結した同軸の小形ピストンシリンダーと
を備えた熱出力装置について開示されている。
ンのハウジング中にある作動媒体の圧力変動により、出
力を引き出す小形の補助ピストン形式の独立可変−容積
部材を使って、スターリングエンジンの蓄熱器を前進、
後退させるものである。上記の作業ピストンから蓄熱器
に向け、機械的なフィードバックを使用する方式におい
ては、例えば補助ピストン等の追加装置を必要とする不
具合が伴う。補助ピストンにより発生する出力は、比較
的小領域を介して蓄熱器に伝えられる。ところが蓄熱器
に抑えられる力、つまり蓄熱器の慣性力およびその流体
抵抗は、蓄熱器の全容積にわたって均等に分配される。
このため、補助ピストンから得られる出力と発生器の必
要とする力との間の物理的差異は、該蓄熱器自体で吸収
されなければならない。しかしながら、蓄熱器は高多孔
性構造を有していることから比較的大きな機械荷重には
向いていない。このため、補助ピストンの利用は、顕著
な慣性力を生じないきわめて低い周波数のスターリング
エンジンのみに適しており、低出力密度にのみ適してい
る。一方において、出力密度が例えば太陽エネルギーを
利用する平面捕捉エンジンに見られるようにあらかじめ
設定されている場合には、このコンセプトは低周波数の
ため、蓄熱器および作動ピストンの大きな移動振幅によ
り関連づけられる。さらに、比較的大きなピストン重量
が要求されるため、この熱出力装置タイプの製作費はこ
れに相応して高くなる。さらに、特開平3−78554号公
報においては、大きな変位シリンダーとこれに対応し、
コイルばねで連結した同軸の小形ピストンシリンダーと
を備えた熱出力装置について開示されている。
本発明の目的は、はじめに記載されたタイプの可動蓄
熱器を有する熱出力装置を提供することにあり、従来の
スターリングエンジンよりも、高い運転周波数と出力密
度が得られる。
熱器を有する熱出力装置を提供することにあり、従来の
スターリングエンジンよりも、高い運転周波数と出力密
度が得られる。
この目的は請求項1の主題により達せられる。発明の
好ましい具体例は従属クレームで規定されている。
好ましい具体例は従属クレームで規定されている。
本発明においては、作動ピストンは作業容積の変動に
適合する、たとえば、膜、一端の閉じたベローズ、液柱
またはガス柱等のいかなる装置をも意味すると解される
べきである。
適合する、たとえば、膜、一端の閉じたベローズ、液柱
またはガス柱等のいかなる装置をも意味すると解される
べきである。
換言すれば、本発明に基づく熱出力装置は、比較的高
周波数を強いられる付属装置を設けることなく、蓄熱器
全体にわたって均等に配分されて生じるブレーキ力を蓄
熱器全体に一様に分配される作業力に吸収され、放熱子
と熱源との間で直線または振動移動中に全く機械荷重が
かからないようにコントロールするために蓄熱器をコン
トロールするために操作される。蓄熱器に荷重がかから
ない直線移動のため、蓄熱器は例えば50Hz以上までの高
周波数のもとでも操作することができる。
周波数を強いられる付属装置を設けることなく、蓄熱器
全体にわたって均等に配分されて生じるブレーキ力を蓄
熱器全体に一様に分配される作業力に吸収され、放熱子
と熱源との間で直線または振動移動中に全く機械荷重が
かからないようにコントロールするために蓄熱器をコン
トロールするために操作される。蓄熱器に荷重がかから
ない直線移動のため、蓄熱器は例えば50Hz以上までの高
周波数のもとでも操作することができる。
また、本発明に基づく駆動力により、蓄熱器は、作動
媒体の体積流を介してこの流れに荷重を一切かけずに搬
送される。この場合の蓄熱器の移動はその固有の慣性力
により、作動ピストンの動きにつれて相対的に移動する
ことにより行われる。この位相偏位は蓄熱器の質量およ
び流体抵抗を使って調整でき、その範囲は0度から90度
との間を変動する。
媒体の体積流を介してこの流れに荷重を一切かけずに搬
送される。この場合の蓄熱器の移動はその固有の慣性力
により、作動ピストンの動きにつれて相対的に移動する
ことにより行われる。この位相偏位は蓄熱器の質量およ
び流体抵抗を使って調整でき、その範囲は0度から90度
との間を変動する。
はじめに述べたスターリングエンジンに比べ、この発
明による熱出力装置内の熱力学プロセスは、二つの等温
線と二つのポリトロープ線により行われる。
明による熱出力装置内の熱力学プロセスは、二つの等温
線と二つのポリトロープ線により行われる。
この発明による振動装置に対する有効エネルギーの抽
出または供給方式は、それ自体公知のため、本明細書に
おいてはことさら説明は要しない。
出または供給方式は、それ自体公知のため、本明細書に
おいてはことさら説明は要しない。
本発明による熱出力装置の好ましい実施例では、相互
に平行に設けられた平面部材として基本となる要素、即
ち蓄熱器、放熱子および熱源については単純な構造が用
いられる。この構成のもとでは、本発明による熱出力装
置は、特に太陽駆動装置に適している。
に平行に設けられた平面部材として基本となる要素、即
ち蓄熱器、放熱子および熱源については単純な構造が用
いられる。この構成のもとでは、本発明による熱出力装
置は、特に太陽駆動装置に適している。
また、本発明による熱出力装置の作動ピストンは、熱
源、放熱子および蓄熱器に対して異なる方式でまた異な
る位置において取付けられ、蓄熱器用の体積流駆動装置
を得るようにされている。ピストンを熱出力装置のハウ
ジング上の熱源に対向して、例えば熱源上のハウジング
壁面に添って誘導される従来のピストン形式を用いる
と、コンパクトな形状の熱出力装置が得られる。
源、放熱子および蓄熱器に対して異なる方式でまた異な
る位置において取付けられ、蓄熱器用の体積流駆動装置
を得るようにされている。ピストンを熱出力装置のハウ
ジング上の熱源に対向して、例えば熱源上のハウジング
壁面に添って誘導される従来のピストン形式を用いる
と、コンパクトな形状の熱出力装置が得られる。
さらに好ましくは、本発明は、蓄熱器が求められる体
積流を得るように、いずれも熱源−蓄熱器−放熱子配列
のうち、熱源側から起動されている二組の作動ピストン
を設ける。この場合、両作動ピストンは可能であれば、
これらが熱源−蓄熱器−放熱子配列のハウジングと一体
に形成されたチェンバ中に蓄熱器の移動方向に直線的に
横断方向に移動できるようにする。なお、両作業ピスト
ンは好ましくは同一形状、同一重量および同一大きさを
有するようにする。
積流を得るように、いずれも熱源−蓄熱器−放熱子配列
のうち、熱源側から起動されている二組の作動ピストン
を設ける。この場合、両作動ピストンは可能であれば、
これらが熱源−蓄熱器−放熱子配列のハウジングと一体
に形成されたチェンバ中に蓄熱器の移動方向に直線的に
横断方向に移動できるようにする。なお、両作業ピスト
ンは好ましくは同一形状、同一重量および同一大きさを
有するようにする。
なお、本発明では一対の熱出力装置形式の冷凍装置を
提案しており、この中では装置系列には上記タイプの二
組の熱出力装置を含み、その熱源は外方に向け、放熱子
は相互に隣接し、二組の蓄熱器は独立体積流により駆動
させる。具体的には、一つの作業ピストンで得られる体
積流は、任意の時点で別作動ピストンで得られる体積流
に対しては逆方向にあり、装置における左右対称の体積
流は任意の時点で0となっている。
提案しており、この中では装置系列には上記タイプの二
組の熱出力装置を含み、その熱源は外方に向け、放熱子
は相互に隣接し、二組の蓄熱器は独立体積流により駆動
させる。具体的には、一つの作業ピストンで得られる体
積流は、任意の時点で別作動ピストンで得られる体積流
に対しては逆方向にあり、装置における左右対称の体積
流は任意の時点で0となっている。
理論的には、本発明による熱出力装置の用途は多岐に
わたっている。このうち特に好ましい用途は、太陽利用
系における熱出力装置の使用である。
わたっている。このうち特に好ましい用途は、太陽利用
系における熱出力装置の使用である。
本発明は、図面を用いた実施例により、一層詳細に説
明される。
明される。
図1は単一の作動ピストンを用いた本発明による熱出
力装置の第1実施例を、図2は2組の作動ピストンを用
いた本発明による熱出力装置の第2実施例を、図3は一
対の冷凍装置としての本発明による熱出力装置の第3実
施例を、図4は単一作動ピストンを用いた本発明による
熱出力装置の第4実施例を、図5は図4における実施例
の変形例をそれぞれ示している。
力装置の第1実施例を、図2は2組の作動ピストンを用
いた本発明による熱出力装置の第2実施例を、図3は一
対の冷凍装置としての本発明による熱出力装置の第3実
施例を、図4は単一作動ピストンを用いた本発明による
熱出力装置の第4実施例を、図5は図4における実施例
の変形例をそれぞれ示している。
図1において概略を示すように、本発明による熱出力
装置の第1実施例においては、比較的大径のハウジング
部2aと、比較的小径のハウジング部2bとを有する通常円
筒形のハウジング1が含まれている。作動ピストン4は
比較的小径のハウジング部2b内の、ハウジングの軸線方
向に直線的に前後移動できるようにされている。比較的
大径のハウジング部2aには、放熱子5、放熱子5に対向
しピストン4の下方に設けた熱源6及び放熱子5および
熱源6間の作業スペース内でハウジングの軸線方向に移
動可能な蓄熱器7が設けられており、いずれの要素部材
も平面的な構成とされている。放熱子5、熱源6および
蓄熱器7の構造は、従来の技術によるものであり、特に
スターリングエンジン分野の当業者には良く知られたも
のである。この種熱出力装置の部材には、原則的には多
種の材料が考えられる。その基本的な特徴としては、蓄
熱器7が中間的に蓄熱用として好適な多孔性の液透過性
材料で構成することが挙げられる。作動ピストン4は、
基本的には、スターリングエンジンの使用に適している
どの材料を用いてもよい。
装置の第1実施例においては、比較的大径のハウジング
部2aと、比較的小径のハウジング部2bとを有する通常円
筒形のハウジング1が含まれている。作動ピストン4は
比較的小径のハウジング部2b内の、ハウジングの軸線方
向に直線的に前後移動できるようにされている。比較的
大径のハウジング部2aには、放熱子5、放熱子5に対向
しピストン4の下方に設けた熱源6及び放熱子5および
熱源6間の作業スペース内でハウジングの軸線方向に移
動可能な蓄熱器7が設けられており、いずれの要素部材
も平面的な構成とされている。放熱子5、熱源6および
蓄熱器7の構造は、従来の技術によるものであり、特に
スターリングエンジン分野の当業者には良く知られたも
のである。この種熱出力装置の部材には、原則的には多
種の材料が考えられる。その基本的な特徴としては、蓄
熱器7が中間的に蓄熱用として好適な多孔性の液透過性
材料で構成することが挙げられる。作動ピストン4は、
基本的には、スターリングエンジンの使用に適している
どの材料を用いてもよい。
ハウジング1および熱出力装置の作業スペースには、
例えばヘリウムまたは一層費用効果の優れた空気等の作
動媒体を充填する。
例えばヘリウムまたは一層費用効果の優れた空気等の作
動媒体を充填する。
蓄熱器7は公知の方式でハウジング1内に吊り下げら
れ、放熱子5および熱源6の間に特に目立った傾動を加
えることなく、振動動作が行えるようにする。蓄熱器7
の下方に図1で示すように、スプリング8と9を取り付
ける。これに追加するかまたはこれに替えて、蓄熱器お
よび縁部に連結され、ハウジング上に保持されるビード
を蓄熱器の誘導用に用いてもよい。
れ、放熱子5および熱源6の間に特に目立った傾動を加
えることなく、振動動作が行えるようにする。蓄熱器7
の下方に図1で示すように、スプリング8と9を取り付
ける。これに追加するかまたはこれに替えて、蓄熱器お
よび縁部に連結され、ハウジング上に保持されるビード
を蓄熱器の誘導用に用いてもよい。
本発明の基本特徴の一つは、作動ピストン4に特に機
械的荷重をかけずに、蓄熱器7をその直線移動により生
じる体積流を使って誘導することである。これにより熱
出力装置が広域にわたってどの操作周波数のもとでも操
作できる。
械的荷重をかけずに、蓄熱器7をその直線移動により生
じる体積流を使って誘導することである。これにより熱
出力装置が広域にわたってどの操作周波数のもとでも操
作できる。
本発明による熱出力装置の第2実施例を図2に示す。
この例では熱出力装置は二組の作動系列からなる。具体
的には、図2の熱出力装置は図1における熱出力装置の
比較的大径のハウジング部2aを有し、放熱子5、熱源6
および蓄熱器が図1の場合と同様に配列されている。こ
のハウジング部2aはピストン室10の上部11内に構成さ
れ、比較的大容積の下部12は二組の同じ設計により、滑
動できるようにされている協動ピストン13および14と同
調する。誘導リング15または16をそれぞれ取付け、ピス
トン13および14が蓄熱器の移動方向に対して、横方向に
滑動できるようにされている。ハウジング10の内部には
作動媒体を充填し、この媒体でハウジング部2内の間隙
を満たす。図2における熱出力装置の運転方式は、原則
として図1における運転方式と変わらない。
この例では熱出力装置は二組の作動系列からなる。具体
的には、図2の熱出力装置は図1における熱出力装置の
比較的大径のハウジング部2aを有し、放熱子5、熱源6
および蓄熱器が図1の場合と同様に配列されている。こ
のハウジング部2aはピストン室10の上部11内に構成さ
れ、比較的大容積の下部12は二組の同じ設計により、滑
動できるようにされている協動ピストン13および14と同
調する。誘導リング15または16をそれぞれ取付け、ピス
トン13および14が蓄熱器の移動方向に対して、横方向に
滑動できるようにされている。ハウジング10の内部には
作動媒体を充填し、この媒体でハウジング部2内の間隙
を満たす。図2における熱出力装置の運転方式は、原則
として図1における運転方式と変わらない。
図3は一対の熱出力装置を示し、この装置は二組の図
1に示される熱出力装置からなり、熱出力を利用する冷
凍装置として操作される。具体的には、一対の熱出力装
置には図1の実施例による二つのハウジング部2aを左右
対称に設けるほか、この間に配設されたスターリングエ
ンジン部材が含まれる。図1で用いた番号と同じ番号を
用いると、一対の熱出力装置は、ハウジング部2aを有
し、放熱子5、熱源6および蓄熱器7が設けられてい
る。熱源上においては、ハウジング2aがピストン壁21の
壁面をベロー22を介してハウジング部2aに連結し、封止
状態とされたピストン20により閉止状態にある。もちろ
ん、図1に示すような従来形のピストン4も用いること
ができる。
1に示される熱出力装置からなり、熱出力を利用する冷
凍装置として操作される。具体的には、一対の熱出力装
置には図1の実施例による二つのハウジング部2aを左右
対称に設けるほか、この間に配設されたスターリングエ
ンジン部材が含まれる。図1で用いた番号と同じ番号を
用いると、一対の熱出力装置は、ハウジング部2aを有
し、放熱子5、熱源6および蓄熱器7が設けられてい
る。熱源上においては、ハウジング2aがピストン壁21の
壁面をベロー22を介してハウジング部2aに連結し、封止
状態とされたピストン20により閉止状態にある。もちろ
ん、図1に示すような従来形のピストン4も用いること
ができる。
図2及び図3の熱出力装置が図1及び図4の熱出力装
置よりも有利な点は、装置の重心が装置を操作する時点
で固定していることにあり、その理由としては、装置が
一定範囲内では釣合い状態にあることが挙げられる。
置よりも有利な点は、装置の重心が装置を操作する時点
で固定していることにあり、その理由としては、装置が
一定範囲内では釣合い状態にあることが挙げられる。
既に述べたように、図3に示す一対の熱出力装置に取
り付けられた装置部材について、また外側に取り付けた
ピストンについて説明したように、ハウジング部2aが左
右対称に設けられており、左右対称部分中の同一部材は
同一番号でこれらに、“′”を付して表示している。図
示された実施例においては、二組の放熱子5と5′は相
互に連結されている。これに替えて放熱子5と5′はま
た一体形成とすることもできる。
り付けられた装置部材について、また外側に取り付けた
ピストンについて説明したように、ハウジング部2aが左
右対称に設けられており、左右対称部分中の同一部材は
同一番号でこれらに、“′”を付して表示している。図
示された実施例においては、二組の放熱子5と5′は相
互に連結されている。これに替えて放熱子5と5′はま
た一体形成とすることもできる。
ピストン20と20′で閉鎖されたハウジング部2aと2a′
は共通の作動媒体が充満され、同一作動容積で作用す
る。この複製スターリングエンジンはプッシュ−プル方
式で操作され、言い替えれば、蓄熱器7及び7′は、ピ
ストン20及び20′と同時に直線移動を行い、同一作動媒
体で作動され、前記したように同一作動媒体によりいか
なる荷重も加えずに駆動する。
は共通の作動媒体が充満され、同一作動容積で作用す
る。この複製スターリングエンジンはプッシュ−プル方
式で操作され、言い替えれば、蓄熱器7及び7′は、ピ
ストン20及び20′と同時に直線移動を行い、同一作動媒
体で作動され、前記したように同一作動媒体によりいか
なる荷重も加えずに駆動する。
図4は本発明による熱出力装置の第4実施例を示す。
この実施例は原則としてハウジング全体がピストンを構
成している点について、図1に示す第1実施例とは異な
る。
この実施例は原則としてハウジング全体がピストンを構
成している点について、図1に示す第1実施例とは異な
る。
具体的には、作業ピストンは別途ハウジング部2b内で
滑動できるようにはされていない。ハウジング全体がピ
ストンを構成しているが、ベロー27を介してハウジング
部分2aに連結された底板26は例外的に封止状態とされ
る。この結果底板上において本発明による第4実施例の
熱出力装置が保持される。
滑動できるようにはされていない。ハウジング全体がピ
ストンを構成しているが、ベロー27を介してハウジング
部分2aに連結された底板26は例外的に封止状態とされ
る。この結果底板上において本発明による第4実施例の
熱出力装置が保持される。
なお、底板26とともにベロー25が連結され、通過する
作動媒体用の中央連結孔を備えたハウジング底壁2cが放
熱子として形成され、これと対向するハウジングの上部
壁2dは熱源として形成される。この熱出力装置はその熱
源が暴露タイプであるため、太陽熱出力装置としての使
用に特に適合している。
作動媒体用の中央連結孔を備えたハウジング底壁2cが放
熱子として形成され、これと対向するハウジングの上部
壁2dは熱源として形成される。この熱出力装置はその熱
源が暴露タイプであるため、太陽熱出力装置としての使
用に特に適合している。
図4の熱出力装置の変形実施例を図5に示す。この実
施例では、ハウジングの下部は水柱28に適応しており、
この水柱は一方でベローの断面と柱の断面差の存在によ
りハウジング重量を支え、他方では同一理由によりハウ
ジングと逆位相のもとに振動して、水量とハウジングの
双方によりピストン体が形成されている。
施例では、ハウジングの下部は水柱28に適応しており、
この水柱は一方でベローの断面と柱の断面差の存在によ
りハウジング重量を支え、他方では同一理由によりハウ
ジングと逆位相のもとに振動して、水量とハウジングの
双方によりピストン体が形成されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02G 1/057 F02G 1/043 F28D 15/00
Claims (7)
- 【請求項1】作業スペースを形成するハウジング(2,2
a,2b)、作業スペース内に収納される作動媒体、ハウジ
ング(2,2a)内または上に配設される放熱子(5,5′)
と同様にハウジング(2,2a,2b)内または上に配設され
る熱源(6,6′)、中間蓄熱を形成するとともに熱源
(6,6′)と放熱子(5,5′)との間の作業スペース内で
移動できるように取付けられた蓄熱器(7,7′)および
作動媒体により作動される少なくとも一つの作動ピスト
ン(4,13,14,20,20′)からなる熱出力装置において、 熱源(6,6′)および放熱子(5,5′)を蓄熱器(7,
7′)の移動経路の一端または他端領域内に配設すると
ともに、熱源を作動ピストン(4,20,20′)および蓄熱
器(7,7′)間のハウジング(2b)内に設け、作動ピス
トン(4,13,14,20,20′)をハウジング(2,2a,2b)内ま
たは上に配設し、その圧縮作動により熱源(6,6′)か
ら放熱子(5,5′)に至る作動媒体の体積流を起こさせ
るとともに、その膨張作動により逆方向の体積流を生じ
させることにより、作動ピストンに機械的荷重をかけず
に、該蓄熱器(7,7′)の流体抵抗により、作動媒体の
体積流により蓄熱器(7,7′)を移動させるようにした
ことを特徴とする可動蓄熱器を有する熱出力装置。 - 【請求項2】蓄熱器(7,7′)、熱源(6,6′)および放
熱子(5,5′)を相互に平行に作動する平面部材として
構成したことを特徴とする請求項1に記載の可動蓄熱器
を有する熱出力装置。 - 【請求項3】作動ピストン(13または14)を固有の室
(10)内に取り付けたことを特徴とする請求項1または
2に記載の可動蓄熱器を有する熱出力装置。 - 【請求項4】二組の作動ピストン(13,14)を室(10)
内に取付け、両者で蓄熱器用の体積流による駆動を生じ
させることを特徴とする請求項3に記載の可動蓄熱器を
有する熱出力装置。 - 【請求項5】熱出力装置を複製形式としてその部材を鏡
像対称に配列し、以下の構造、共通のハウジング(2a,2
a′)、ハウジングの中心に据えた1または複数の放熱
子(5,5′)、一放熱子または複数の放熱子(5,5′)の
両側のそれぞれに取り付けられた蓄熱器(7,7′)、そ
れぞれに設けられた熱源(6,6′)および外側に据えた
作動ピストン(20,20′)をそれぞれ左右対称に有し、
両作動ピストン(20,20′)により蓄熱器(7,7′)の体
積流駆動を生み出すことを特徴とする請求項1または2
に記載の可動蓄熱器を有する熱出力装置。 - 【請求項6】二組の作動ピストン(13,14)が同一形
状、寸法および重量からなることを特徴とする請求項4
に記載の可動蓄熱器を有する熱出力装置。 - 【請求項7】可変作業スペース、この作業スペース内に
納めた作動媒体、ハウジング(2a,25,26)上または内部
に設けた放熱子(2c)、ハウジング(2a,25,26)上また
は内に設けた熱源(2d)ならびに中間蓄熱部を形成し、
熱源(2d)および放熱子(2c)間の作業スペース中で移
動できるように取り付けた蓄熱器(7,7′)および作動
媒体により作動する少なくとも一組の作動ピストンを形
成するハウジング(2a,25,26)を有し、作動ピストンが
該ハウジングの底板(26)を除く全ハウジング(2a,2
5)により形成され、作動ピストンの圧縮移動により熱
源(2d)から放熱子(2c)に至る作動媒体の体積流を起
こさせるとともに、膨張移動により逆方向の体積流を生
じさせることにより、作動ピストンに機械的荷重をかけ
ずに、体積流が該蓄熱器(7,7′)の流体抵抗として、
作動媒体に対して蓄熱器(7,7′)を移動させることを
特徴とする可動蓄熱器を有する熱出力装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19614359.4 | 1996-04-11 | ||
DE19614359A DE19614359C1 (de) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | Wärmekraftmaschine mit bewegtem Regenerator |
PCT/EP1997/001801 WO1997038220A1 (en) | 1996-04-11 | 1997-04-10 | Thermal power machine having a moving regenerator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11509599A JPH11509599A (ja) | 1999-08-24 |
JP3129742B2 true JP3129742B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=7791014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09535857A Expired - Fee Related JP3129742B2 (ja) | 1996-04-11 | 1997-04-10 | 可動蓄熱器を有する熱出力装置 |
Country Status (20)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6041599A (ja) |
EP (1) | EP0801219B1 (ja) |
JP (1) | JP3129742B2 (ja) |
KR (1) | KR100404304B1 (ja) |
CN (1) | CN1094172C (ja) |
AT (1) | ATE198501T1 (ja) |
AU (2) | AU716347B2 (ja) |
BR (1) | BR9708606A (ja) |
CA (1) | CA2249335A1 (ja) |
CZ (1) | CZ289113B6 (ja) |
DE (2) | DE19614359C1 (ja) |
ES (1) | ES2153142T3 (ja) |
GR (1) | GR3035675T3 (ja) |
IL (1) | IL125709A (ja) |
IN (1) | IN192455B (ja) |
NZ (1) | NZ331364A (ja) |
PL (1) | PL329280A1 (ja) |
RU (1) | RU2161261C2 (ja) |
TW (1) | TW353704B (ja) |
WO (1) | WO1997038220A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU1522299A (en) * | 1997-11-12 | 1999-05-31 | California Institute Of Technology | Micromachined parylene membrane valve and pump |
DE19849042A1 (de) * | 1998-10-23 | 2000-05-04 | Karl Obermoser | Wärmekraftmaschine mit einem zylindrischen Gehäuse |
DE102009017493B4 (de) | 2009-04-16 | 2014-08-21 | Philippe Verplancke | Wärmekraftmaschine |
EP2258947B1 (de) * | 2009-06-03 | 2012-08-22 | Thilo Dr. Ittner | Modularer thermoelektrischer Wandler |
CN113776203A (zh) | 2010-09-16 | 2021-12-10 | 威尔逊太阳能公司 | 用于太阳能接收器的集中器 |
CN103075269A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-05-01 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 热气机用热缸 |
CN104334978B (zh) | 2012-03-21 | 2017-05-17 | 威尔逊太阳能公司 | 用于太阳能发电系统的多储热单元系统、流体流动控制装置和低压太阳能接收器、以及其相关部件和用途 |
CN103195606B (zh) * | 2012-04-01 | 2015-08-19 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 做功单元热气机 |
CN104100410A (zh) * | 2013-04-10 | 2014-10-15 | 广东工业大学 | 一种低温差自由活塞斯特林发动机 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3484616A (en) * | 1968-02-01 | 1969-12-16 | Mc Donnell Douglas Corp | Stirling cycle machine with self-oscillating regenerator |
US3513659A (en) * | 1968-02-02 | 1970-05-26 | Mc Donnell Douglas Corp | Stirling cycle amplifying machine |
US3604821A (en) * | 1969-08-13 | 1971-09-14 | Mc Donnell Douglas Corp | Stirling cycle amplifying machine |
US3788772A (en) * | 1971-03-04 | 1974-01-29 | Us Health Education & Welfare | Energy converter to power circulatory support systems |
NL7514182A (nl) * | 1975-12-05 | 1977-06-07 | Philips Nv | Heetgaszuigermachine. |
US4367625A (en) * | 1981-03-23 | 1983-01-11 | Mechanical Technology Incorporated | Stirling engine with parallel flow heat exchangers |
DE4109289A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-10-31 | Bomin Solar Gmbh & Co Kg | Stirling-maschine |
JPH06257511A (ja) * | 1993-03-08 | 1994-09-13 | Aisin Seiki Co Ltd | スターリングエンジン |
-
1996
- 1996-04-11 DE DE19614359A patent/DE19614359C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-14 AU AU16356/97A patent/AU716347B2/en not_active Ceased
- 1997-04-09 ES ES97105872T patent/ES2153142T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-09 DE DE59702836T patent/DE59702836D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-09 IN IN618CA1997 patent/IN192455B/en unknown
- 1997-04-09 AT AT97105872T patent/ATE198501T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-04-09 EP EP97105872A patent/EP0801219B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-10 CA CA002249335A patent/CA2249335A1/en not_active Abandoned
- 1997-04-10 US US09/155,853 patent/US6041599A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-10 BR BR9708606A patent/BR9708606A/pt not_active Application Discontinuation
- 1997-04-10 NZ NZ331364A patent/NZ331364A/xx unknown
- 1997-04-10 RU RU98120402/06A patent/RU2161261C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1997-04-10 CN CN971934916A patent/CN1094172C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-10 KR KR10-1998-0708042A patent/KR100404304B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-04-10 AU AU23844/97A patent/AU2384497A/en not_active Abandoned
- 1997-04-10 PL PL97329280A patent/PL329280A1/xx unknown
- 1997-04-10 CZ CZ19982944A patent/CZ289113B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1997-04-10 JP JP09535857A patent/JP3129742B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-10 IL IL12570997A patent/IL125709A/xx not_active IP Right Cessation
- 1997-04-10 WO PCT/EP1997/001801 patent/WO1997038220A1/en active IP Right Grant
- 1997-08-13 TW TW086111599A patent/TW353704B/zh active
-
2001
- 2001-03-30 GR GR20010400525T patent/GR3035675T3/el not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20000005325A (ko) | 2000-01-25 |
JPH11509599A (ja) | 1999-08-24 |
US6041599A (en) | 2000-03-28 |
IL125709A0 (en) | 1999-04-11 |
RU2161261C2 (ru) | 2000-12-27 |
EP0801219B1 (de) | 2001-01-03 |
DE19614359C1 (de) | 1997-08-28 |
BR9708606A (pt) | 1999-08-03 |
ATE198501T1 (de) | 2001-01-15 |
ES2153142T3 (es) | 2001-02-16 |
KR100404304B1 (ko) | 2004-02-05 |
CZ294498A3 (cs) | 1999-02-17 |
PL329280A1 (en) | 1999-03-15 |
DE59702836D1 (de) | 2001-02-08 |
CZ289113B6 (cs) | 2001-11-14 |
CN1215450A (zh) | 1999-04-28 |
GR3035675T3 (en) | 2001-06-29 |
IL125709A (en) | 2000-10-31 |
TW353704B (en) | 1999-03-01 |
AU716347B2 (en) | 2000-02-24 |
CN1094172C (zh) | 2002-11-13 |
EP0801219A1 (de) | 1997-10-15 |
CA2249335A1 (en) | 1997-10-16 |
WO1997038220A1 (en) | 1997-10-16 |
IN192455B (ja) | 2004-04-24 |
NZ331364A (en) | 2000-03-27 |
AU2384497A (en) | 1997-10-29 |
AU1635697A (en) | 1997-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5813235A (en) | Resonantly coupled α-stirling cooler | |
JP4252462B2 (ja) | 熱音響装置用のコンプライアンスのある密閉箱 | |
JP3129742B2 (ja) | 可動蓄熱器を有する熱出力装置 | |
JP3949135B2 (ja) | 圧電ポンプおよびスターリング冷却庫 | |
KR101707599B1 (ko) | 열에너지 및 기계에너지 간에 변환을 위한 스터링 사이클 트랜스듀서 | |
JP2004084523A (ja) | 蒸気エンジン | |
JPS6293477A (ja) | スタ−リング機械 | |
JP2550492B2 (ja) | ガス圧縮機 | |
US5867991A (en) | Ferroelectric Stirling-cycle refrigerator | |
US3934673A (en) | Vibrator systems for generating elastic waves in the earth | |
RU98120402A (ru) | Термоэнергетическая машина, имеющая перемещающийся регенератор | |
JPH06137697A (ja) | 熱駆動式冷凍機 | |
US6813892B1 (en) | Cryocooler with multiple charge pressure and multiple pressure oscillation amplitude capabilities | |
JPH0378554A (ja) | スターリング・エンジン | |
JPS6043158A (ja) | スタ−リング機関 | |
JP2005037118A (ja) | スターリング機関 | |
MXPA98008362A (en) | Thermal energy machine that has a regenerator mo | |
US6698200B1 (en) | Efficiency thermodynamic engine | |
Bégot et al. | A novel model and design of a MEMS Stirling cooler for local refrigeration | |
Hail et al. | An internally pressurized aerostatic journal bearing for thermoacoustic engines | |
JPH11337206A (ja) | 音響冷凍装置 | |
US20130180238A1 (en) | Beta Free Piston Stirling Engine In Free Casing Configuration Having Power Output Controlled By Controlling Casing Amplitude Of Reciprocation | |
JPH07198218A (ja) | フリ−ピストン式熱ガス機関 | |
JPH0719637A (ja) | 熱ガス機関 | |
Dhar | Stabilizing gas bearing in free piston machines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |