JPH0257214B2 - - Google Patents
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- JPH0257214B2 JPH0257214B2 JP27794184A JP27794184A JPH0257214B2 JP H0257214 B2 JPH0257214 B2 JP H0257214B2 JP 27794184 A JP27794184 A JP 27794184A JP 27794184 A JP27794184 A JP 27794184A JP H0257214 B2 JPH0257214 B2 JP H0257214B2
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
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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
- F02G1/045—Controlling
-
- 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
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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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a Stirling engine, which is a type of external combustion engine.
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。Conventional technology Conventional Stirling engines, such as free piston Stirling engines (hereinafter abbreviated as FPSE)
The structure was as shown in Figure 2.
すなわち密閉容器１の中に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にて冷却されている。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。またピストン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。デイスプレーサ４は空間７
の圧力とガスばね１０の圧力の圧力差で駆動され
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。 That is, a working fluid such as He or H2 is sealed in a closed container 1, and the working fluid is heated by a heater 2 and cooled by a cooler 3. On the other hand, the displacer 4 and the piston 5 are vibrating up and down, and the piston 5 receives work from the working fluid, and furthermore, the piston 5 performs work on a load 6 such as a linear generator, a pump, a compressor, etc. Also piston 5
As the piston 5 rises, the pressure in the communicating spaces 7, 8, 9 increases, and as the piston 5 descends, the pressure in the spaces 7, 8, 9 increases.
9 pressure decreases. Displacer 4 is space 7
and the pressure of the gas spring 10. Usually, the phase angle of the position of the displacer 4 leads the phase angle of the position of the piston 5 by 40° to 90°.
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にて熱交換するのである。 As the displacer 4 moves up and down, the working fluid reciprocates between the space 7 and the space 8, and heat is exchanged in the heater 2, regenerator 11, and cooler 3.
また、ピストン５には流路１２が設けられてお
り、一方バウンス空間１４に連通する流路１３が
設けられている。ピストン５が上下に運動し、流
路１２と流路１３が連通すると空間９とバウンス
空間１４とが連通することになる。バウンス空間
１４の体積は空間７，８，９の体積の合計したも
のより十分大きく作動流体の大半はバウンス空間
１４にあり、ピストン５が上下に運動しても、空
間７，８，９の圧力変動に比べてバウンス空間１
４の圧力変動は十分小さい。したがつてピストン
５が上下運動するときに流路１２と流路１３とが
連通すると、空間９の圧力がバウンス空間１４の
圧力より高いと空間９の作動流体は瞬時にバウン
ス空間１４に流れて、空間９の圧力はバウンス空
間１４の圧力に等しくなるようになり、逆に空間
９の圧力がバウンス空間１４の圧力より低いと、
空間９にバウンス空間１４の作動流体が瞬時に流
れて空間９の圧力はバウンス空間１４の圧力に等
しくなるようになる。 Further, the piston 5 is provided with a flow path 12, and on the other hand, a flow path 13 communicating with the bounce space 14 is provided. When the piston 5 moves up and down and the flow paths 12 and 13 communicate with each other, the space 9 and the bounce space 14 communicate with each other. The volume of the bounce space 14 is sufficiently larger than the sum of the volumes of the spaces 7, 8, and 9, and most of the working fluid is in the bounce space 14, so even if the piston 5 moves up and down, the pressure in the spaces 7, 8, and 9 Bounce space compared to fluctuation 1
The pressure fluctuation in No. 4 is sufficiently small. Therefore, when the flow path 12 and the flow path 13 communicate with each other when the piston 5 moves up and down, if the pressure in the space 9 is higher than the pressure in the bounce space 14, the working fluid in the space 9 instantly flows into the bounce space 14. , the pressure in the space 9 becomes equal to the pressure in the bounce space 14, and conversely, when the pressure in the space 9 is lower than the pressure in the bounce space 14,
The working fluid in the bounce space 14 instantly flows into the space 9, and the pressure in the space 9 becomes equal to the pressure in the bounce space 14.
このようにして流路１２と流路１３とが連通す
る毎に空間９の圧力がバウンス空間１４の圧力に
等しくなる。このことは、空間９の圧力はバウン
ス空間１４の圧力を中心に変動することを意味
し、これによつて、ピストン５は常に流路１２と
流路１３とが連通する位置を中心に上下に運動す
ることになるのである。 In this way, the pressure in the space 9 becomes equal to the pressure in the bounce space 14 every time the flow path 12 and the flow path 13 communicate with each other. This means that the pressure in the space 9 fluctuates around the pressure in the bounce space 14, and as a result, the piston 5 always moves up and down around the position where the flow paths 12 and 13 communicate with each other. It means exercising.
発明が解決しようとする問題点
しかし、このような構成のものでは、ピストン
の上下運動の中心位置は常に流路１２と流路１３
とが連通した位置であり、負荷６の要求により、
ピストンの上下運動の中心位置を制御することが
できないという問題点があつた。Problems to be Solved by the Invention However, with such a configuration, the center position of the vertical movement of the piston is always between the flow path 12 and the flow path 13.
This is the position where the
There was a problem in that the center position of the vertical movement of the piston could not be controlled.
そこで本発明はピストンの上下運動の中心位置
の制御を可能とするものである。 Therefore, the present invention makes it possible to control the center position of the vertical movement of the piston.
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な
手段は、上記ピストン上部の空間とピストン下部
の空間が連通する位置を制御する複数個の流路
と、この複数の流路に対応する流路開閉手段を設
けたものである。Means for Solving the Problems The technical means of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a plurality of flow paths for controlling the position where the space above the piston and the space below the piston communicate with each other, and A flow path opening/closing means corresponding to the flow path is provided.
作 用 この技術的手段による作用は次のようになる。Effect The effect of this technical means is as follows.
すなわち、ピストンの運動の中心位置を上げる
ときは上記ピストン上部の空間と下部の空間が連
通する位置を上げるようにし、逆にピストンの運
動の中心位置を下げるときは上記ピストン上部の
空間と下部の空間が連通する位置を下げるように
働く。 In other words, when raising the center position of the piston's movement, raise the position where the space above the piston communicates with the space below, and conversely, when lowering the center position of the piston's movement, the position where the space above the piston communicates with the space below the piston increases. It works to lower the point where spaces communicate.
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。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
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１
５は密閉容器でその中にHe、H2等の作動流体が
封入されている。１６は作動流体を加熱する加熱
器、１７は作動流体を冷却する冷却器、１８は蓄
熱作用を有する再生器である。１９は密閉容器１
５の内壁に摺動自在に運動するデイスプレーサ、
２０は密閉容器１５の内壁に摺動自在に運動する
ピストンである。２１はピストン２０の上下運動
によつてピストン２０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。 As shown in Figure 1, this example is a FPSE, which is a type of displacer type Stirling engine.
5 is a closed container in which a working fluid such as He, H2 , etc. is sealed. 16 is a heater that heats the working fluid, 17 is a cooler that cools the working fluid, and 18 is a regenerator that has a heat storage function. 19 is airtight container 1
A displacer that slides freely on the inner wall of 5.
20 is a piston that moves slidably on the inner wall of the closed container 15. 21 is a load of a linear generator, a pump, a compressor, etc., which receives work from the piston 20 as the piston 20 moves up and down.
空間２２，２３，２４は相連通しており、ガス
ばね３４はデイスプレーサ１９の運動を適当に保
つために設けられている。空間２４とバウンス空
間３３とはピストン２０の上下運動に伴つて流路
２５、流路２６，２７，２８および流路３２によ
つて連通する。また流路２６，２７，２８には流
路２６，２７，２８の開閉を行なう止弁２９，３
０，３１が設けられている。 The spaces 22, 23, 24 are in communication with each other and a gas spring 34 is provided to maintain proper movement of the displacer 19. The space 24 and the bounce space 33 communicate with each other through the flow path 25, the flow paths 26, 27, 28, and the flow path 32 as the piston 20 moves up and down. In addition, stop valves 29 and 3 for opening and closing the flow paths 26, 27, and 28 are provided in the flow paths 26, 27, and 28.
0,31 are provided.
次に、この一実施例の構成における作用を説明
する。 Next, the operation of the configuration of this embodiment will be explained.
デイスプレーサ１９が上昇すると、空間２２、
加熱器１６内にある高温の作動流体は、再生器１
８、冷却器１７を通つて空間２３，２４の方へ移
動し冷却される。その結果、空間２２，２３，２
４内の圧力は減少し、ピストン２０は上昇する。
さらにデイスプレーサ１９が上昇すると、ガスば
ね３４の圧力が下がり、デイスプレーサ１９は逆
に下降する。すると今度は、空間２３、冷却器１
７内にある低温の作動流体は、再生器１８、加熱
器１６を通つて空間２２の方へ移動し、加熱され
る。その結果、空間２２，２３，２４内の圧力は
上昇し、ピストン２０は逆に下降する。さらにデ
イスプレーサ１９が下降するとガスばね３４の圧
力が上昇し、デイスプレーサ１９は逆に上昇す
る。 When the displacer 19 rises, the space 22,
The high temperature working fluid in the heater 16 is transferred to the regenerator 1
8. It moves through the cooler 17 to the spaces 23 and 24 and is cooled. As a result, the spaces 22, 23, 2
The pressure within 4 decreases and the piston 20 rises.
When the displacer 19 further rises, the pressure of the gas spring 34 decreases, and the displacer 19 conversely descends. Then, this time, space 23, cooler 1
The cold working fluid in 7 moves through the regenerator 18, heater 16 towards the space 22 and is heated. As a result, the pressure in the spaces 22, 23, 24 increases, and the piston 20 conversely descends. When the displacer 19 further descends, the pressure of the gas spring 34 increases, and the displacer 19 conversely rises.
以上のようにして、ピストン２０、デイスプレ
ーサ１９は上下に振動し、その過程で、加熱器１
６から作動流体に与えられた熱の一部は、ピスト
ン２０に対する仕事に変わり、一部は冷却器１７
で捨てられ、ピストン２０に対してなされた仕事
の一部は負荷２１に対する仕事になるのである。 As described above, the piston 20 and the displacer 19 vibrate up and down, and in the process, the heater 1
A portion of the heat imparted to the working fluid from 6 is converted into work for the piston 20, and a portion is transferred to the cooler 17.
A part of the work done to the piston 20 becomes work to the load 21.
また通常デイスプレーサ１９の位置の位相角は
ピストン２０の位置の位相角に対し、40゜〜90゜進
んでいる。 Further, normally the phase angle at the position of the displacer 19 leads the phase angle at the position of the piston 20 by 40° to 90°.
ところで、止弁３０を開にし、止弁２９，３１
を閉にしておくと、ピストン２０が上下運動する
ときに、流路２５と流路２７とが連通する瞬間に
空間２４とバウンス空間３３とが均圧するので、
ピストン２０は流路２５と流路２７とが連通する
位置を中心にして上下に運動する。 By the way, the stop valve 30 is opened and the stop valves 29 and 31 are opened.
If it is closed, when the piston 20 moves up and down, the pressure in the space 24 and the bounce space 33 will be equalized at the moment when the flow path 25 and the flow path 27 communicate with each other.
The piston 20 moves up and down centering on the position where the flow path 25 and the flow path 27 communicate with each other.
負荷２１の要求によつて、ピストン２０をさら
に上方を中心にして運動させたいときは、止弁２
９を開にし、止弁３０，３１を閉にする、すると
ピストン２０は流路２５と流路２６とが連通する
位置を中心として運動する。同様にして、止弁３
１を開にし、止弁２９，３０を閉にすると、流路
２５と流路２８とが連通する位置を中心にしてピ
ストン２０が運動する。 When it is desired to move the piston 20 further upwards according to the request of the load 21, the stop valve 2
9 is opened and the stop valves 30 and 31 are closed, the piston 20 moves around the position where the flow path 25 and the flow path 26 communicate with each other. Similarly, stop valve 3
1 is opened and the stop valves 29 and 30 are closed, the piston 20 moves around the position where the flow path 25 and the flow path 28 communicate with each other.
このように、止弁２９，３０，３１のどれか一
つを開にし他を閉にすることによつてピストン２
０の上下運動の中心位置を制御することができる
のである。 In this way, by opening any one of the stop valves 29, 30, 31 and closing the others, the piston 2
The center position of the vertical movement of 0 can be controlled.
このように、本実施例においては、止弁２９，
３０，３１の開閉によつてピストン２０の上下運
動の中心位置を制御し得るという効果を奏する。 In this way, in this embodiment, the stop valve 29,
By opening and closing 30 and 31, the center position of the vertical movement of the piston 20 can be controlled.
発明の効果
以上の説明から明らかなように本発明のスター
リング機関は、ピストンの上下運動の中心位置を
制御し得ることができる。Effects of the Invention As is clear from the above description, the Stirling engine of the present invention can control the center position of the vertical movement of the piston.
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の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
２，１３……流路、１５……密閉容器、１６……
加熱器、１７……冷却器、１９……デイスプレー
サ、２０……ピストン、２５，２６，２７，２
８，２９……流路、２９，３０，３１……止弁
（流路開閉手段）。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the general structure of a Stirling engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the general structure of a conventional Stirling engine. 1... Airtight container, 2... Heater, 3... Cooler, 4... Displacer, 5... Piston, 1
2, 13...channel, 15...airtight container, 16...
Heater, 17... Cooler, 19... Displacer, 20... Piston, 25, 26, 27, 2
8, 29...flow path, 29, 30, 31...stop valve (flow path opening/closing means).
Claims (1)
He、H2等の作動流体と、この作動流体を加熱す
る加熱手段と、前記作動流体を冷却する冷却器
と、前記密閉容器の内壁に摺動自在に運動し、か
つ密閉容器内の空間を２つの空間に分割するよう
に配設されたピストンと、前記密閉容器内の第１
の空間からピストン内を通つてこのピストンと前
記密閉容器とのすきまに開口する第１の流路と、
一方は前記密閉容器の壁を通つてピストンと密閉
容器とのすきまに開口し他方は前記密閉容器内の
第２の空間に開口する複数の流路と、この複数の
流路に対応する流路開閉手段とを有するスターリ
ング機関。1 A sealed container and the sealed container
A working fluid such as He, H2 , etc., a heating means for heating the working fluid, a cooler for cooling the working fluid, and a heating means that is slidably movable on the inner wall of the closed container and that fills the space inside the closed container. a piston disposed so as to be divided into two spaces; and a first piston in the sealed container.
a first flow path that passes through the piston from the space and opens into the gap between the piston and the sealed container;
A plurality of channels, one of which opens through the wall of the sealed container into the gap between the piston and the sealed container, and the other opens into a second space within the sealed container, and flow channels corresponding to the plurality of channels. A Stirling engine having opening and closing means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27794184A JPS61152946A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27794184A JPS61152946A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Stirling engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152946A JPS61152946A (en) | 1986-07-11 |
| JPH0257214B2 true JPH0257214B2 (en) | 1990-12-04 |
Family
ID=17590410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27794184A Granted JPS61152946A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Stirling engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152946A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2590465B2 (en) * | 1986-12-05 | 1997-03-12 | 松下電器産業株式会社 | Free piston type stirling engine |
| JP2506776B2 (en) * | 1987-06-09 | 1996-06-12 | 松下電器産業株式会社 | Stirling engine |
| US6945043B2 (en) | 2000-12-13 | 2005-09-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stirling engine, and stirling refrigerator |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27794184A patent/JPS61152946A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61152946A (en) | 1986-07-11 |
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