JPH0256502B2 - - Google Patents
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- JPH0256502B2 JPH0256502B2 JP27793184A JP27793184A JPH0256502B2 JP H0256502 B2 JPH0256502 B2 JP H0256502B2 JP 27793184 A JP27793184 A JP 27793184A JP 27793184 A JP27793184 A JP 27793184A JP H0256502 B2 JPH0256502 B2 JP H0256502B2
- Authority
- JP
- Japan
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- flow path
- displacer
- working fluid
- piston
- space
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- 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
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
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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
- 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
- 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
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- 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
- F02G2243/24—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder with free displacers
-
- 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
- F02G2255/00—Heater tubes
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)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は外燃機関の一種であるスターリング機
関に関する。
関に関する。
従来の技術
従来のスターリング機関、例えばフリーピスト
ン・スターリング機関（以下FPSEと略称する）
は第２図のような構成になつていた。
ン・スターリング機関（以下FPSEと略称する）
は第２図のような構成になつていた。
すなわち密閉容器１の中にはHe、H2等の作動
流体が封入されており、作動流体は加熱器２にて
加熱され、冷却器３にて冷却される。一方デイス
プレーサ４とピストン５は上下に振動しており、
ピストン５は作動流体から仕事をされ、さらにピ
ストン５は、リニア発電機、ポンプ、圧縮機等の
負荷６に対して仕事をする。ここでピストン５が
上昇すると、連通する空間７，８，９の圧力は増
加し、またピストン５が下降すると空間７，８，
９の圧力は減少する。一方デイスプレーサ４は空
間７の圧力とガスバネ１０の圧力の圧力差で駆動
されるものである。
流体が封入されており、作動流体は加熱器２にて
加熱され、冷却器３にて冷却される。一方デイス
プレーサ４とピストン５は上下に振動しており、
ピストン５は作動流体から仕事をされ、さらにピ
ストン５は、リニア発電機、ポンプ、圧縮機等の
負荷６に対して仕事をする。ここでピストン５が
上昇すると、連通する空間７，８，９の圧力は増
加し、またピストン５が下降すると空間７，８，
９の圧力は減少する。一方デイスプレーサ４は空
間７の圧力とガスバネ１０の圧力の圧力差で駆動
されるものである。
通常デイスプレーサ４の位置の位相角度はピス
トン５の位置の位相角度より40゜〜90゜進んでい
る。
トン５の位置の位相角度より40゜〜90゜進んでい
る。
以上のようにデイスプレーサ４の上下運動によ
り、作動流体は空間７と空間８との間を往復し、
加熱器２、再生器１１、冷却器３において熱交換
され、空間７，８，９の圧力変動を生じ、ピスト
ン１６を往復運動するものである。
り、作動流体は空間７と空間８との間を往復し、
加熱器２、再生器１１、冷却器３において熱交換
され、空間７，８，９の圧力変動を生じ、ピスト
ン１６を往復運動するものである。
発明が解決しようとする問題点
ところで、従来のスターリング機関においては
加熱器２はパイプ状になつており、これを燃焼ガ
スで加熱するため燃焼器が大型となり、しかも外
気に対して放熱が生じ、燃焼器効率が下り、した
がつて機関の熱効率が下がるという欠点があつ
た。
加熱器２はパイプ状になつており、これを燃焼ガ
スで加熱するため燃焼器が大型となり、しかも外
気に対して放熱が生じ、燃焼器効率が下り、した
がつて機関の熱効率が下がるという欠点があつ
た。
そこで本発明は、燃焼器を小型にし、しかも燃
焼器から外気への放熱を低減して熱効率を増加さ
せるようにするものである。
焼器から外気への放熱を低減して熱効率を増加さ
せるようにするものである。
問題点を解決するための手段
そして上記問題点を解決する本発明の技術的手
段は、密閉容器外から密閉容器の壁を通つてデイ
スプレーサ内を通り再び密閉容器外にいたる流路
で構成された作動流体の加熱手段と、前記流路と
膨張空間とを隔てる壁の膨張空間側に設けられた
フインとである。
段は、密閉容器外から密閉容器の壁を通つてデイ
スプレーサ内を通り再び密閉容器外にいたる流路
で構成された作動流体の加熱手段と、前記流路と
膨張空間とを隔てる壁の膨張空間側に設けられた
フインとである。
作 用
本発明は上記構成のように、加熱手段をピスト
ンに設けているためにスターリング機関の小型化
が図れるとともに外気に放熱することがないので
熱効率を向上させることができる。
ンに設けているためにスターリング機関の小型化
が図れるとともに外気に放熱することがないので
熱効率を向上させることができる。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
て説明する。
第１図に示すように本実施例はデイスプレーサ
型スターリング機関の一種であるFPSEであり、
密閉容器１２中にはHe、H2等の作動流体が封入
されている。１３は作動流体を冷却する冷却器、
１４は蓄熱作用を有する再生器である。密閉容器
１２内にはその内壁を摺動自在に運動するピスト
ンの一種であるデイスプレーサ１５が設けられて
おり、内部に加熱器を設けている。また１６も密
閉容器１２の内壁を摺動自在に運動するピストン
である。１７はピストン１６の上下運動によつて
ピストン１６から仕事をされるリニア発電機、ポ
ンプ、圧縮機等の負荷である。１８は冷却器１３
を冷却する冷却水の入口流路、１９は冷却器を冷
却する冷却水の出口流路である。２０は燃料と空
気との混合気を流す流路で、流路２０から流入し
た混合気はベローズ２１を通つて、デイスプレー
サ１５内に入り流路２２を通つて燃焼室２３で燃
焼し、燃焼ガスは流路２４に入り、デイスプレー
サ１５を出て、ベローズ２１，２５の間の環状流
路を通り、流路２６から流出するよう構成されて
いる。また２７はデイスプレーサ１５の表面に設
けられたフインで燃焼ガスと作動流体との間で熱
が伝わりやすいように設けられている。また、２
８は断熱材で低温の空間３０への燃焼ガスの熱の
移動を防ぐために設けられている。
型スターリング機関の一種であるFPSEであり、
密閉容器１２中にはHe、H2等の作動流体が封入
されている。１３は作動流体を冷却する冷却器、
１４は蓄熱作用を有する再生器である。密閉容器
１２内にはその内壁を摺動自在に運動するピスト
ンの一種であるデイスプレーサ１５が設けられて
おり、内部に加熱器を設けている。また１６も密
閉容器１２の内壁を摺動自在に運動するピストン
である。１７はピストン１６の上下運動によつて
ピストン１６から仕事をされるリニア発電機、ポ
ンプ、圧縮機等の負荷である。１８は冷却器１３
を冷却する冷却水の入口流路、１９は冷却器を冷
却する冷却水の出口流路である。２０は燃料と空
気との混合気を流す流路で、流路２０から流入し
た混合気はベローズ２１を通つて、デイスプレー
サ１５内に入り流路２２を通つて燃焼室２３で燃
焼し、燃焼ガスは流路２４に入り、デイスプレー
サ１５を出て、ベローズ２１，２５の間の環状流
路を通り、流路２６から流出するよう構成されて
いる。また２７はデイスプレーサ１５の表面に設
けられたフインで燃焼ガスと作動流体との間で熱
が伝わりやすいように設けられている。また、２
８は断熱材で低温の空間３０への燃焼ガスの熱の
移動を防ぐために設けられている。
次に、この一実施例の構成における作用を説明
する。
する。
デイスプレーサ１５内の燃焼室２３では、流路
２０から流入した燃料と空気の混合気が燃焼して
おり、それによつてフイン２７は高温になつてい
る。したがつて空間２９の作動流体はフイン２７
からの熱の移動により、高温になつている。
２０から流入した燃料と空気の混合気が燃焼して
おり、それによつてフイン２７は高温になつてい
る。したがつて空間２９の作動流体はフイン２７
からの熱の移動により、高温になつている。
一方、冷却器１３は流路１８から入り流路１９
から出ていく冷却水によつて冷却されており、し
たがつて流路３４内の作動流体は低温に保たれて
いる。まずデイスプレーサ１５が上昇すると空間
２９にあつた高温の作動流体は再生器１４を通つ
て冷却器１３の流路３４に入つて冷却され、空間
３０，３１に入る。そうすると、ピストン１６上
部の作動流体は、ほとんど体積が変わらないにも
かかわらず平均温度が下がるので、空間２９，３
０，３１の圧力が下がりピストン１６は引上げら
れる。しかしデイスプレーサ１５が上がるとガス
ばね３３の体積が増加し、圧力が減少する。その
ためデイスプレーサ１５は上昇を止めて下降し始
める。デイスプレーサ１５が下降すると、空間３
０，３１冷却器１３の流路３４にあつた低温の作
動流体は再生器１４を通り、デイスプレーサ１５
の高温に加熱されたフイン２７で加熱されながら
空間２９へ流入する。そうすると、ピストン１６
上部の作動流体は、ほとんど体積が変わらないに
もかかわらず、平均温度が上昇するので空間２
９，３０，３１の圧力が上がりピストン１６は引
下げられる。ところで、デイスプレーサ１５が下
がるとガスばね３３の体積が減少し、圧力が増加
するのでデイスプレーサ１５は下降を止めて上昇
し始める。
から出ていく冷却水によつて冷却されており、し
たがつて流路３４内の作動流体は低温に保たれて
いる。まずデイスプレーサ１５が上昇すると空間
２９にあつた高温の作動流体は再生器１４を通つ
て冷却器１３の流路３４に入つて冷却され、空間
３０，３１に入る。そうすると、ピストン１６上
部の作動流体は、ほとんど体積が変わらないにも
かかわらず平均温度が下がるので、空間２９，３
０，３１の圧力が下がりピストン１６は引上げら
れる。しかしデイスプレーサ１５が上がるとガス
ばね３３の体積が増加し、圧力が減少する。その
ためデイスプレーサ１５は上昇を止めて下降し始
める。デイスプレーサ１５が下降すると、空間３
０，３１冷却器１３の流路３４にあつた低温の作
動流体は再生器１４を通り、デイスプレーサ１５
の高温に加熱されたフイン２７で加熱されながら
空間２９へ流入する。そうすると、ピストン１６
上部の作動流体は、ほとんど体積が変わらないに
もかかわらず、平均温度が上昇するので空間２
９，３０，３１の圧力が上がりピストン１６は引
下げられる。ところで、デイスプレーサ１５が下
がるとガスばね３３の体積が減少し、圧力が増加
するのでデイスプレーサ１５は下降を止めて上昇
し始める。
以上、述べてきたようにデイスプレーサ１５の
上下運動によつてピストン１６上部の作動流体に
圧力変化が生じ、それによつて、ピストン１６
が、上下に運動する。さらにピストン１６は負荷
１７に対して、仕事をするのである。したがつ
て、燃焼室２３で発生し、作動流体に入つた熱の
一部は冷却器１３に出入する冷却水に捨てられ、
一部はピストン１６を介して負荷１７に対してす
る仕事に変わるのである。
上下運動によつてピストン１６上部の作動流体に
圧力変化が生じ、それによつて、ピストン１６
が、上下に運動する。さらにピストン１６は負荷
１７に対して、仕事をするのである。したがつ
て、燃焼室２３で発生し、作動流体に入つた熱の
一部は冷却器１３に出入する冷却水に捨てられ、
一部はピストン１６を介して負荷１７に対してす
る仕事に変わるのである。
このように、本実施例においては、従来例と異
り、燃焼室２３はデイスプレーサ１５の内部にあ
り、したがつて作動流体は、密閉容器１２の内部
から加熱されることになる。したがつて、燃焼器
は小型になり、したがつて機関全体も小型にな
り、しかも燃焼器から外気への放熱が低減され
て、機関の熱効率が増加する。
り、燃焼室２３はデイスプレーサ１５の内部にあ
り、したがつて作動流体は、密閉容器１２の内部
から加熱されることになる。したがつて、燃焼器
は小型になり、したがつて機関全体も小型にな
り、しかも燃焼器から外気への放熱が低減され
て、機関の熱効率が増加する。
発明の効果
本発明は密閉容器外から密閉容器の壁を通つて
デイスプレーサ内を通り再び密閉容器外にいたる
流路で構成された作動流体の加熱手段と、前記流
路と膨張空間とを隔てる壁の膨張空間側に設けら
れたフインとを備えたスターリング機関であるの
で、機関が小型になり、しかも熱効率が増加する
という効果がある。
デイスプレーサ内を通り再び密閉容器外にいたる
流路で構成された作動流体の加熱手段と、前記流
路と膨張空間とを隔てる壁の膨張空間側に設けら
れたフインとを備えたスターリング機関であるの
で、機関が小型になり、しかも熱効率が増加する
という効果がある。
第１図は本発明の一実施例によるスターリング
機関の概略構成を示す断面図、第２図は従来のス
ターリング機関の概略構成を示す断面図である。 １……密閉容器、２……加熱器、３……冷却
器、４……デイスプレーサ、５……ピストン、１
０……ガスバネ、１２……密閉容器、２３……燃
焼室、１３……冷却器、１５……デイスプレー
サ、１６……ピストン、１４……再生器、２１，
２５……ベローズ。
機関の概略構成を示す断面図、第２図は従来のス
ターリング機関の概略構成を示す断面図である。 １……密閉容器、２……加熱器、３……冷却
器、４……デイスプレーサ、５……ピストン、１
０……ガスバネ、１２……密閉容器、２３……燃
焼室、１３……冷却器、１５……デイスプレー
サ、１６……ピストン、１４……再生器、２１，
２５……ベローズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 密閉容器と、この密閉容器内に封入された
Hl、H2等の作動流体と、前記密閉容器内を高温
の作動流体の存在する膨張空間と低温の作動流体
が存在する圧縮空間とに分離するように設けられ
たデイスプレーサと、膨張空間と圧縮空間とを連
通するように設けられた流路と、前記流路に設け
られた作動流体を冷却する冷却器と、前記密閉容
器外から密閉容器の壁を通つてデイスプレーサ内
を通り再び密閉容器外にいたる流路で構成された
作動流体の加熱手段と、前記流路と膨張空間とを
隔てる壁の膨張空間側に設けられたフインとを備
えたスターリング機関。 ２ デイスプレーサ内の流路の一部を燃料が燃焼
する燃焼室とした特許請求の範囲第１項記載のス
ターリング機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27793184A JPS61152952A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27793184A JPS61152952A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152952A JPS61152952A (ja) | 1986-07-11 |
| JPH0256502B2 true JPH0256502B2 (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=17590273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27793184A Granted JPS61152952A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152952A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5884481A (en) * | 1997-07-14 | 1999-03-23 | Stm Corporation | Heat engine heater assembly |
| AU2002350371A1 (en) | 2001-12-31 | 2003-07-30 | Wilhelm Servis | Hot-air engine |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27793184A patent/JPS61152952A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61152952A (ja) | 1986-07-11 |
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