JPH0257216B2 - - Google Patents
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- JPH0257216B2 JPH0257216B2 JP27794684A JP27794684A JPH0257216B2 JP H0257216 B2 JPH0257216 B2 JP H0257216B2 JP 27794684 A JP27794684 A JP 27794684A JP 27794684 A JP27794684 A JP 27794684A JP H0257216 B2 JPH0257216 B2 JP H0257216B2
- Authority
- JP
- Japan
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- piston
- displacer
- working fluid
- space
- pressure
- 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
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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
- F02G1/045—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
- 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
-
- 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
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
- F02G2243/40—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders with free displacers
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)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (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。
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。
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にて熱交換されるものであ
る。
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にて熱交換されるものであ
る。
発明が解決しようとする問題点
ところで、従来のFPSEにおいては、ピストン
５の質量がデイスプレーサ４の質量の通常10倍位
あるためにピストン５、およびデイスプレーサ４
の振動数は、作動流体の封入圧力とピストン５の
質量によつて定まる。それで、必要に応じてピス
トンの振動数を変化させるときは、封入圧力を変
化させ、これを行つていた。ところが封入圧力を
変化させるには作動流体の圧縮機が必要であり、
しかもこの圧縮機は作動流体内に潤滑油が混入す
ると、再生器マトリクス内で分解してマトリクス
をつまらせるおそれがあるので吐出弁、吸入弁が
潤滑できなく信頼性が低いという問題点があつ
た。
５の質量がデイスプレーサ４の質量の通常10倍位
あるためにピストン５、およびデイスプレーサ４
の振動数は、作動流体の封入圧力とピストン５の
質量によつて定まる。それで、必要に応じてピス
トンの振動数を変化させるときは、封入圧力を変
化させ、これを行つていた。ところが封入圧力を
変化させるには作動流体の圧縮機が必要であり、
しかもこの圧縮機は作動流体内に潤滑油が混入す
ると、再生器マトリクス内で分解してマトリクス
をつまらせるおそれがあるので吐出弁、吸入弁が
潤滑できなく信頼性が低いという問題点があつ
た。
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、ピストンと、前記ピストン内に形成され
た空間と、前記空間と前記密閉容器外部とを連通
する流路と、前記空間内の温度を変化させる手段
とを備えたものである。
手段は、ピストンと、前記ピストン内に形成され
た空間と、前記空間と前記密閉容器外部とを連通
する流路と、前記空間内の温度を変化させる手段
とを備えたものである。
作 用
上記構成により、圧縮機を用いずに振動数を変
化させることができるので機関の信頼性を向上す
ることができる。
化させることができるので機関の信頼性を向上す
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図は、本実施例の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、１２は密
閉容器でその中にHl、H2等の作動流体が封入さ
れている。１３は作動流体を加熱する加熱器、１
４は作動流体を冷却する冷却器、１５は蓄熱作用
を有する再生器である。１６は密閉容器１２の内
壁に摺動自在に運動するデイスプレーサ、１７は
密閉容器１２の内壁に摺動自在に運動するピスト
ンである。１８はピストン１７の上下運動によつ
てピストン１７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。
リング機関の一種であるFPSEであり、１２は密
閉容器でその中にHl、H2等の作動流体が封入さ
れている。１３は作動流体を加熱する加熱器、１
４は作動流体を冷却する冷却器、１５は蓄熱作用
を有する再生器である。１６は密閉容器１２の内
壁に摺動自在に運動するデイスプレーサ、１７は
密閉容器１２の内壁に摺動自在に運動するピスト
ンである。１８はピストン１７の上下運動によつ
てピストン１７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。
ピストン１７の中には空間１９が設けられてお
り、空間１９には、管２０、ベローズ２１を通し
て水を流入させ、またベローズ２２、管２３を通
して水を流出させることができる。また管２４、
ベローズ２５、熱交換器２６、ベローズ２７、管
２８には高温の流体あるいは低温の流体を流し、
空間１９内の水を加熱あるいは冷却することがで
きるようになつている。
り、空間１９には、管２０、ベローズ２１を通し
て水を流入させ、またベローズ２２、管２３を通
して水を流出させることができる。また管２４、
ベローズ２５、熱交換器２６、ベローズ２７、管
２８には高温の流体あるいは低温の流体を流し、
空間１９内の水を加熱あるいは冷却することがで
きるようになつている。
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１６が上昇すると、空間２９、
加熱器１３内にある高温の作動流体は、再生器１
５、冷却器１４を通つて空間３０，３１の方へ移
動し冷却される。その結果、空間２９，３０，３
１内の圧力は減少し、ピストン１７は上昇する。
さらにデイスプレーサ１６が上昇すると、ガスば
ね３２の圧力が下がり、デイスプレーサ１６は逆
に下降する。すると今度は、空間３１，３０、冷
却器１４内にある低温の作動流体は、再生器１
５、加熱器１３を通つて空間２９の方へ移動し、
加熱される。その結果、空間２９，３０，３１内
の圧力は上昇し、ピストン１７は逆に下降する。
さらにデイスプレーサ１６が下降するとガスばね
３２の圧力が上昇し、デイスプレーサ１６は逆に
上昇する。
加熱器１３内にある高温の作動流体は、再生器１
５、冷却器１４を通つて空間３０，３１の方へ移
動し冷却される。その結果、空間２９，３０，３
１内の圧力は減少し、ピストン１７は上昇する。
さらにデイスプレーサ１６が上昇すると、ガスば
ね３２の圧力が下がり、デイスプレーサ１６は逆
に下降する。すると今度は、空間３１，３０、冷
却器１４内にある低温の作動流体は、再生器１
５、加熱器１３を通つて空間２９の方へ移動し、
加熱される。その結果、空間２９，３０，３１内
の圧力は上昇し、ピストン１７は逆に下降する。
さらにデイスプレーサ１６が下降するとガスばね
３２の圧力が上昇し、デイスプレーサ１６は逆に
上昇する。
以上のようにして、ピストン１７、デイスプレ
ーサ１６は上下に振動し、その過程で、加熱器１
３から作動流体に与えられた熱の一部は、ピスト
ン１７に対する仕事に変わり、一部は冷却器１４
で捨てられ、ピストン１７に対してなされた仕事
の一部は負荷１８に対する仕事になる。
ーサ１６は上下に振動し、その過程で、加熱器１
３から作動流体に与えられた熱の一部は、ピスト
ン１７に対する仕事に変わり、一部は冷却器１４
で捨てられ、ピストン１７に対してなされた仕事
の一部は負荷１８に対する仕事になる。
また通常デイスプレーサ１６の位置の位相角は
ピストン１７の位置の位相角に対し、40゜〜90゜進
んでいる。
ピストン１７の位置の位相角に対し、40゜〜90゜進
んでいる。
一方以上の説明からも分るように、ピストン１
７およびデイスプレーサ１６の振動数は、ピスト
ン１７の質量はデイスプレーサ１６の質量の通常
10倍位あるために作動流体の封入圧力とピストン
１７の質量によつて定まる。そこで振動数を減少
させるときには管２０、ベローズ２１を通して空
間１９内に水を流入させ、一方管２４、ベローズ
２５、熱交換器２６、ベローズ２７、管２８に低
温のブラインを流し、熱交換器２６を介して、ブ
ラインと水を熱交換させ、空間１９内の水を凍結
させて熱交換器２６に固着させる。このようにし
てできた氷３４はピストン１７と一体となつて動
くのでピストン１７の振動数を減少させる。
７およびデイスプレーサ１６の振動数は、ピスト
ン１７の質量はデイスプレーサ１６の質量の通常
10倍位あるために作動流体の封入圧力とピストン
１７の質量によつて定まる。そこで振動数を減少
させるときには管２０、ベローズ２１を通して空
間１９内に水を流入させ、一方管２４、ベローズ
２５、熱交換器２６、ベローズ２７、管２８に低
温のブラインを流し、熱交換器２６を介して、ブ
ラインと水を熱交換させ、空間１９内の水を凍結
させて熱交換器２６に固着させる。このようにし
てできた氷３４はピストン１７と一体となつて動
くのでピストン１７の振動数を減少させる。
逆に振動数を増加させる時は、ブラインのかわ
りに蒸気を流し、氷３４を溶かして、水蒸気に
し、ベローズ２２、管２３から排出する。
りに蒸気を流し、氷３４を溶かして、水蒸気に
し、ベローズ２２、管２３から排出する。
発明の効果
本発明は、運動する部分の質量を変化させるピ
ストンを有するので、従来のように圧縮機を用い
なくても振動数を変化させることができ圧縮機を
用いないので機関全体の信頼性が高まる。
ストンを有するので、従来のように圧縮機を用い
なくても振動数を変化させることができ圧縮機を
用いないので機関全体の信頼性が高まる。
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、６
……負荷、１１……再生器、１２……密閉容器、
１３……加熱器、１４……冷却器、１６……デイ
スプレーサ、１７……ピストン、１８……負荷、
３４……氷。
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、６
……負荷、１１……再生器、１２……密閉容器、
１３……加熱器、１４……冷却器、１６……デイ
スプレーサ、１７……ピストン、１８……負荷、
３４……氷。
Claims (1)
- １ 密閉容器と、この密閉容器内に封入された作
動流体と、作動流体を加熱する加熱器と、前記作
動流体を冷却する冷却器と、前記密閉容器に対し
て相対運動するピストンと、前記ピストン内に形
成された空間と、前記空間と前記密閉容器外部と
を連通する流路と、前記空間内の温度を変化させ
る手段とを有するスターリング機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27794684A JPS61152949A (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 |
|---|---|---|---|
| JP27794684A JPS61152949A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152949A JPS61152949A (ja) | 1986-07-11 |
| JPH0257216B2 true JPH0257216B2 (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=17590475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27794684A Granted JPS61152949A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152949A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002350371A1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-07-30 | Wilhelm Servis | Hot-air engine |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27794684A patent/JPS61152949A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61152949A (ja) | 1986-07-11 |
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