JPH02259261A - 外燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はＶＭサイクル等の暖房装置などに用いる外燃機
関に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、この種外燃式機関は、ピストンが無給油状態で駆
動されている。従って、ピストンリングにはテフロン系
のものが用いられている。

一方、ピストンａは外部動力で高圧のシリンダ内を運動
するものであるが、ピストン内部は第３図に示すように
軽量化のため中空すとなっており（特開昭５７−９７０
５１号公報参照）、且つ変形（ガス圧により）を阻止す
る目的で、小孔Ｃでもって中空部とシリンダ室内が連通
されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、テフロン系のピストンリングでは摩耗粉が発生
し易く、また、ピストンとシリンダが接触して金属粉が
発生し易く、且つこの摩耗粉と金属粉の除去が困難であ
った。また、ピストンの変形を防ぐ小孔となる導通孔は
、孔径が大きいほどピストン保護には有効であるが、逆
に作動室の圧力変動をキャンセルし冷暖房のサイクル効
率にはマイナスの働きとなる。従って、一般的には直径
１．５〜３龍程度の孔が開いている。即ち、シリンダ内
とピストン内部を連通する孔を大きくとると機関効率を
低下させるものとなる。但し、この導通孔は作動室の圧
力変動により一種のガスの呼吸を呈し、ピストンリング
の摩耗粉や、ピストンとシリンダの金属粉を中に吸い込
み、且つ外部に吐き出さない作用を有しフィルター効果
を持っている。

本発明は上記実情に鑑み、ピストンの内部空間を二つ以
上に仕切り、且つ小孔連通を段階的とし、前記課題を解
決する如くした外燃機関を提供することを目的としたも
のである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、作動媒体が封入されたシリンダと、この作動
媒体を外部から加熱する燃焼器と、この燃焼器で加熱さ
れた作動媒体の圧力で往復運動する中空のピストンとを
備えた外燃機関において、前記ピストンにはこの中空室
内を区画する仕切壁と、この区画された一方の中空室と
シリンダ内とを連通させる導通孔を設け、仕切壁には前
記導通孔より小径の補助導通孔を設けたものである。

く作用〉 上記のような構成のため、ＶＭプサイルの外燃機関にあ
って、直交方向に配設され高温側シリンダのピストン及
び低温側シリンダのピストンは、夫々回転軸と連結され
たクランク機構の駆動で適宜往復運動を行い、このシリ
ンダ内の封入媒体に圧力変動を起こすものである。この
場合、各ピストンは、中空の内部に中間の仕切壁を形成
し、内部を二つ以上に仕切り、この区画された一方の小
空間となる中空室とシリンダ内の導通孔を比較的大きい
孔径とし、この小空間と他の空間との境となる仕切壁に
は小さいな導通孔を穿ったため、作動室の圧力変動をキ
ャンセルする働きをもつ空間は小空間のみとなり、シス
テム効率の低下を最小とし得るものである。

勿論、ここにあっても導通孔は作動室の圧力変動により
ガスの呼吸をし、ピストンリングの摩耗粉や、ピストン
とシリンダの金属粉を中に吸い込み、−旦内部に入った
摩耗粉は外に出にくいため、一種のフィルター効果をも
っている。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明すれば、次
の通りである。

第１図はＶＭサイクル駆動方式の外燃機関の概略図であ
り、１．２はピストンで、直角位置に設置され夫々作動
媒体が封入された高温側シリンダ３と低温側シリンダ４
に内蔵されており、このピストン１，２は第２図に示す
ように夫々軽量化のために中空構成となっていて、且つ
この中空室５は中間仕切りとなる仕切壁６で小空間５ａ
と大空間５ｂに区画し、この作動室側につながる小空間
５ａの外周に比較的大きな導通孔７を穿ち、この小空間
５ａと大空間５ｂの堺の仕切壁６に小さな径の導通孔８
が穿っである。

９は大空間５ｂ内に配設する熱反射板である。

これらピストン１．２の基端には、中間位置となる機械
室１０に設けた回転軸１１に有するクランク機構１２を
連結し約９０″ずれて往復運動する構成としている。こ
の高温側シリンダ３の高圧室３ａには外部から燃焼器２
．２で加熱されるチューブタイプの加熱器１３が連通し
、この加熱器１３と中温室３ｂの間に高温再生器１４と
中温冷却器１５が配設され、低温側シリンダ４の低温室
４ａと中温室４ｂの間には低温熱交換器１６と低温再生
器１７及び中温冷却器１８を配設し、且つ双方の中温室
３ｂ、４ｂは連結ダクト１９で連通されている。２０は
室外に設置された室外熱交換器で、一端を高温のシリン
ダ側中温冷却器１５に接続し、他端を低温のシリンダ側
中温冷却器１８を経て前記中温冷却器１５に戻る閉サイ
クルとし、２１は居住室内に設置され低温熱交換器１６
と接続した室内熱交換器である。

次に、この作用を説明すると、この外燃機関の運転に際
し、先ず回転軸１１を適宜回転させクランク機構１２を
介して高温側ピストンｌと低温側ピストン２を往復運動
させ封入の作動冷媒に圧力変動を起こし、その働きによ
って圧力上昇時には中温冷却器１５．１８に熱を与え、
圧力降下時には冷却器１５．１８から熱を汲み上げる熱
サイクル機関を呈する。例えば、冷房運転を行なう場合
は第１図に示すように低温熱交換器１６と室内熱交換器
２１を結ぶ閉サイクルとし、高温側の中温冷却器１５と
室外熱交換器２０とを結ぶ閉サイクルとし、室内熱交換
器２１に低温媒体を循環ポンプ２３で送ってこの媒体の
熱を室内に放出し冷房すると共に、室外熱交換器２０に
中温媒体を循環ポンプ２４で送ってこの媒体の熱を室外
へ排出する。また暖房運転にあっては、図示していない
が、流路切換弁を用いて中温冷却器１５と室内熱交換器
２１を結び、この室内熱交換器２１で中温媒体の熱を室
内に放出して暖房すると共に、室外熱交換器２０で低温
媒体の熱を室外に排出するものである。

この場合、ピストン１，２は中空構造を呈し、内部中空
室５は仕切壁６で上下に区画され小空間５ａと大空間５
ｂとに区分けされており、この小空間５ａにシリンダ室
に連通の導通孔７が有するため、このシリンダ室との間
で呼吸をし、その際摩耗粉を内部に入り込み、−旦入り
込んだ摩耗粉が外部に出るようになるが、この時摩耗粉
が底部に溜まるため、ガスのみがシリンダ室に戻り、一
種のフィルター効果を持つものとなり、且つ、小空間５
ａと大空間５ｂ間の導通孔８は小径となっているため、
大空間５ｂに対してはワンクツションおいてシリンダ室
と連通するようになり、効率低下を招かないものである
。

〈発明の効果〉 上述のように本発明の外燃機関は、シリンダ内を往復運
動するピストンの内部空間を二つ以上に仕切り、且つシ
リンダ室に連通ずる仕切られた小空間の導通孔を大きい
径とし、この小空間と他の空間とが連通ずる導通孔を小
径としたことにより、シリンダ室の圧力変動によりガス
が呼吸する際、シリンダと複数空間が段階的に連通する
ようになり、効率低下を及ぼす影響は小さい。勿論、こ
の大きな導通孔を有する小空間ではフィルター効果を最
大にすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すＭＶプサイル外燃機関の
概略図、第２図は同機関のピストンの断面図、第３図は
従来外燃機関のピストンの断面図である。 １・・・高温側ピストン、２・・・低温側ピストン、３
・・・高温側シリンダ、４・・−低温側シリンダ、５・
・・中空室、５ａ・・・小空間、５ｂ・・・大空間、６
・・・仕切壁、７・・・大径の導通孔、８・・・小径の
導通孔、１１・・・回転軸、１２・・・クランク機構、
１３・・・加熱器、１４・・・高温再生器、１５・・・
中温冷却器、１６・・・低温熱交換器、１７・・・低温
再生器、１８・・・中温冷却器、２０・・・室外熱交換
器、２１・・・室内熱交換器、２２・・・燃焼器。 特許出願人　　　東京瓦斯株式会社 同　　　　　東邦瓦斯株式会社 同　　　　　三洋電機株式会社 代　　理　　人　　　　　　尾　　股　　行　　雄笛 図 ｔｓ３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、作動媒体が封入されたシリンダと、この作動媒体を
   外部から加熱する燃焼器と、この燃焼器で加熱された作
   動媒体の圧力で往復運動する中空のピストンとを備えた
   外燃機関において、前記ピストンにはこの中空室内を区
   画する仕切壁と、この区画された一方の中空室とシリン
   ダ内とを連通させる導通孔を設け、仕切壁には前記導通
   孔より小径の補助導通孔を設けたことを特徴とする外燃
   機関。