JP3856673B2 - スターリングエンジン - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スターリングエンジンの組立及び分解を容易にするスターリングエンジンの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のスターリングエンジンについて、フリーピストン型スターリング冷凍機を例にして説明する。図16は、従来から用いられているフリーピストン型スターリング冷凍機の一例の断面図である。
【0003】
図16に示すように、圧力容器13内にシリンダ1が形成され、このシリンダ1内をピストン2とディスプレーサ3とが往復運動している。ピストン2は、ピストンスプリング4に弾性支持され、リニアモータ6によってリニア駆動し、ディスプレーサ3は、一体に設けられたディスプレーサロッド3aを介してディスプレーサスプリング5に連結されて往復運動している。スターリング冷凍機の内部には、ピストン2及びディスプレーサ3の往復運動によって作動空間7としての圧縮空間7a、膨張空間7bが形成される。この圧縮空間7aと膨張空間7bとは、再生器8を介して連通している。この膨張空間7bで圧力容器13内に充填した作動ガスが冷却され、シリンダ1の周囲に設けられた低温側熱交換器9を介し、吸熱器10を通じて外部から熱を奪う構造となっている。
【0004】
一方、圧縮空間7aで圧力容器13内に充填した作動ガスが加熱され、シリンダ1の周囲に設けられた高温側熱交換器11を介し、放熱器12を通じて熱を外部に放出する構造となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなスターリング冷凍機を組立或いは分解する際、シリンダ1にディスプレーサ3を挿入すること、また、シリンダ1からディスプレーサ3を抜き取ることが困難であるという問題があった。
【0006】
なぜならば、図17に示すように、前記スターリング冷凍機の組み立てに際して、シリンダ1へディスプレーサ3を挿入する時、シリンダ1とディスプレーサ3とのクリアランスは非常に小さいため、作動空間7内のガスは外部へ殆ど流れることができず、作動空間7は閉空間となり、ディスプレーサ3を挿入しようとすると、前記閉空間内のガス圧力が高くなり、挿入が困難となる。
【0007】
同様に、図18に示すように冷凍機の分解に際して、シリンダ1からディスプレーサ3を抜き取る時、ディスレーサ3がシリンダ1に設けられた再生器8へと通じるシリンダ開口部1bを完全に塞ぐ位置関係になると、シリンダ1とディスプレーサ3とのクリアランスは非常に小さいため、外部から作動空間7内へガスが殆ど流れることができず、作動空間7内は閉空間となり、ディスプレーサ3を抜き取ろうとすると前記閉空間内のガス圧力が低くなり、抜き取りが困難となる。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、スターリングエンジンの組立時或いは分解時に作動空間に通じるガス流路を確保することにより、ディスプレーサの挿抜を容易にし、組立及び分解が容易なスターリングエンジンを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、シリンダ内に作動空間が形成されるように筒心上にピストン及びディスプレーサを配置するとともに、シリンダ外に空間(以下、「シリンダ外空間」と呼ぶ)が形成されるように圧力容器が配置され、前記作動空間および前記シリンダ外空間に作動ガスを封入してなるスターリングエンジンにおいて、前記シリンダに設けられ前記作動空間と前記シリンダ外空間とを連通する流路と、該流路を着脱自在に密閉可能な密閉手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
これによると、前記ピストン若しくは前記ディスプレーサを前記シリンダに挿入する時又は前記シリンダから抜き取る時、前記密閉手段を用いて前記流路を開き、空気を前記作動空間から流出させ、又は空気を前記作動空間へ流入させることにより、前記作動空間とシリンダ外空間との圧力差が小さくなり、前記ピストン若しくは前記ディスプレーサの挿抜作業が容易となる。
【0011】
また本発明は、前記密閉手段はネジであることを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、フリーピストン型スターリング冷凍機を例にして説明する。以下、単に「スターリング冷凍機」といえば、特に断らない限り、フリーピストン型スターリング冷凍機を意図しているものとする。なお、各実施形態において、従来及び他の実施形態と同一の名称の部材には、共通の符号を附している。
【0028】
図1は、本発明の第1の実施形態に係るスターリング冷凍機の構造を示す断面図である。シリンダ1に外部と作動空間7とを連通するガス流路14を設けている。このガス流路14には、作動空間7を密閉可能な着脱自在な密閉手段15が取り付けられる。また、ガス流路14の位置は、図1の位置に限らず、外部と作動空間7との間にガス流路を設けることができる位置であればどこでもよい。ここで、密閉手段15としては、例えばネジ等を使用することができるが、ガス流路14を密閉することができる手段であれば、様々な手段を用いることができる。
【0029】
スターリング冷凍機を組み立てる際は、まずガス流路14を確保するため、密閉手段15によってガス流路14を開き、ディスプレーサ3をシリンダ1へ挿入する。ここで、ガス流路14が確保されているので、作動空間7のガス圧力は高くならず、容易にディスプレーサ3を挿入することができる。挿入完了後は、スターリング冷凍機の運転ロスを防ぐため、ガス流路14を密閉手段15で閉じておく。
【0030】
逆に、スターリング冷凍機を分解する際には、まずガス流路14を確保するため、密閉手段15によってガス流路14を開き、ディスプレーサ3を引き抜く。ここで、ディスプレーサ3がシリンダ1に設けられた再生器8へと通じるシリンダ開口部1bを完全に塞ぐ位置関係になったとしても、ガス流路14が確保されているので、作動空間7のガス圧力は低くならず、容易にディスプレーサ3を引き抜くことができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、スターリングシステム組立時或いは分解時に、作動空間に通じるガス流路を確保することにより、ディスプレーサの挿抜を容易にし、組み立て及び分解が容易なスターリングシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係るスターリング冷凍機の構造を示す断面図である。
【図2】 従来のスターリング冷凍機の一例の構造を示す断面図である。
【図3】 その従来のスターリング冷凍機におけるディスプレーサ挿入時の状態を示す要部の断面図である。
【図4】 その従来のスターリング冷凍機におけるディスプレーサ抜き取り時の状態を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダ
1a 第1空間
1b シリンダ開口部
1c 第2空間
2 ピストン
3 ディスプレーサ
6 リニアモータ
7 作動空間
7a 圧縮空間
7b 膨張空間
8 再生器
10 吸熱器
12 放熱器
13 圧力容器
14 ガス流路
15 密閉手段
18 ケーシング
Claims (2)
- シリンダ内に作動空間が形成されるように筒心上にピストン及びディスプレーサを配置するとともに、シリンダ外に空間(以下、「シリンダ外空間」と呼ぶ)が形成されるように圧力容器が配置され、前記作動空間および前記シリンダ外空間に作動ガスを封入してなるスターリングエンジンにおいて、前記シリンダに設けられ前記作動空間と前記シリンダ外空間とを連通する流路と、該流路を着脱自在に密閉可能な密閉手段とを備えたことを特徴とするスターリングエンジン。
- 前記密閉手段はネジであることを特徴とする請求項1に記載のスターリングエンジン。
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