JPH0257218B2 - - Google Patents
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- JPH0257218B2 JPH0257218B2 JP27794884A JP27794884A JPH0257218B2 JP H0257218 B2 JPH0257218 B2 JP H0257218B2 JP 27794884 A JP27794884 A JP 27794884A JP 27794884 A JP27794884 A JP 27794884A JP H0257218 B2 JPH0257218 B2 JP H0257218B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working fluid
- flow path
- displacer
- piston
- space
- 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 26
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 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
- F02G1/053—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
- 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
- F02G2256/00—Coolers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (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に於
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。
流体が封入されており、作動流体は加熱器２に於
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。
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に於て熱交換さ
れ、空間７，８，９の圧力変動を生じ、ピストン
１６と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に於て熱交換さ
れ、空間７，８，９の圧力変動を生じ、ピストン
１６と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冷
却器３は密閉容器１の壁の中に水の通過する流路
を設け、入口流路１２から水を流入させ、密閉容
器１の壁を介して、作動流体の流路１４内の作動
流体を冷却しながら出口流路１３から流出する構
成となつていた。
却器３は密閉容器１の壁の中に水の通過する流路
を設け、入口流路１２から水を流入させ、密閉容
器１の壁を介して、作動流体の流路１４内の作動
流体を冷却しながら出口流路１３から流出する構
成となつていた。
しかしこの構成では、密閉容器１の冷却器３の
部分に作動流体を冷却するための流路１４を設け
たり水の流路を別に設けるために大きくせねばな
らず、このために、密閉容器１が大型化し、した
がつて機関が大型化するという欠点があつた。
部分に作動流体を冷却するための流路１４を設け
たり水の流路を別に設けるために大きくせねばな
らず、このために、密閉容器１が大型化し、した
がつて機関が大型化するという欠点があつた。
また、冷却器３は外気と直接、接しているた
め、冷却器３が外気から吸熱し、冷却水の水温が
上がつて機関の熱効率が下がるという欠点があつ
た。
め、冷却器３が外気から吸熱し、冷却水の水温が
上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、冷却器３を小型化し、それに
よつて機関を小型化すると共に、冷却器３が外気
から吸熱し冷却水の水温が上がつて機関の効率が
下がるのを防ごうとするものである。
よつて機関を小型化すると共に、冷却器３が外気
から吸熱し冷却水の水温が上がつて機関の効率が
下がるのを防ごうとするものである。
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冷却手段と、前記流路と
圧縮空間とを隔てる壁の圧縮空間側に設けられた
フインである。
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冷却手段と、前記流路と
圧縮空間とを隔てる壁の圧縮空間側に設けられた
フインである。
作 用
本発明は上記構成のように、冷却手段をデイス
プレーサ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と熱交換すること
がないので熱効率を向上させることができる。
プレーサ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と熱交換すること
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は蓄熱作用を有する再生器である。密閉
容器１５内には内壁に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１８が設けられて
おり、内部に冷却器を設けている。また１９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。２０はピストン１９の上下運動によつて
ピストン１９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。２１は作動流体を
冷却する冷却水の入口流路である。ここで入口流
路２１から流入した冷却水は、ベローズ２２，２
３の間の環状流路を通つてデイスプレーサ１８内
に入る。さらに流路２４、流路２５を通り、デイ
スプレーサ１８を出、ベローズ２３内を通り、出
口流路２６から流出するよう構成されている。
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は蓄熱作用を有する再生器である。密閉
容器１５内には内壁に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１８が設けられて
おり、内部に冷却器を設けている。また１９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。２０はピストン１９の上下運動によつて
ピストン１９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。２１は作動流体を
冷却する冷却水の入口流路である。ここで入口流
路２１から流入した冷却水は、ベローズ２２，２
３の間の環状流路を通つてデイスプレーサ１８内
に入る。さらに流路２４、流路２５を通り、デイ
スプレーサ１８を出、ベローズ２３内を通り、出
口流路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１８の表面に設けら
れたフインで冷却水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２８は断熱
材で、高温の空間２９から流路２４内の水への熱
の移動を防ぎ、もつて機関の熱効率の低下を防ぐ
ために設けられている。
れたフインで冷却水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２８は断熱
材で、高温の空間２９から流路２４内の水への熱
の移動を防ぎ、もつて機関の熱効率の低下を防ぐ
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。デイスプレーサ１８内の流路２４には、入口
流路２１から流入した水が流れており、それによ
つてフイン２７は低温になつている。したがつて
空間３０，３１の作動流体はフイン２７との熱交
換によつて、低温になつている。一方加熱器１６
は、パイプの外面を高温の燃焼ガスによつて加熱
されており、したがつて加熱器１６のパイプ内の
作動流体は高温に保たれている。
る。デイスプレーサ１８内の流路２４には、入口
流路２１から流入した水が流れており、それによ
つてフイン２７は低温になつている。したがつて
空間３０，３１の作動流体はフイン２７との熱交
換によつて、低温になつている。一方加熱器１６
は、パイプの外面を高温の燃焼ガスによつて加熱
されており、したがつて加熱器１６のパイプ内の
作動流体は高温に保たれている。
ここでデイスプレーサ１８が下降すると空間３
０，３１内、デイスプレーサ１８のフイン２７に
接する低温の作動流体は再生器１７を通り、加熱
器１６のパイプ内を通つて加熱され、空間２９に
入る。そうすると、ピストン１９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
均温度が上がるので空間２９，３０，３１の圧力
が上がりピストン１９は引下げられる。
０，３１内、デイスプレーサ１８のフイン２７に
接する低温の作動流体は再生器１７を通り、加熱
器１６のパイプ内を通つて加熱され、空間２９に
入る。そうすると、ピストン１９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
均温度が上がるので空間２９，３０，３１の圧力
が上がりピストン１９は引下げられる。
ところで、デイスプレーサ１８が下がると、ガ
スばね３３の体積が減少し、圧力が増加する。そ
の為デイスプレーサ１８は下降を止めて上昇し始
める。デイスプレーサ１８が上昇すると空間２
９、加熱器１６にある高温の作動流体は再生器１
７を通つて、デイスプレーサ１８の低温に冷却さ
れたフイン２７で冷却されながら、空間３０，３
１へ流入する。
スばね３３の体積が減少し、圧力が増加する。そ
の為デイスプレーサ１８は下降を止めて上昇し始
める。デイスプレーサ１８が上昇すると空間２
９、加熱器１６にある高温の作動流体は再生器１
７を通つて、デイスプレーサ１８の低温に冷却さ
れたフイン２７で冷却されながら、空間３０，３
１へ流入する。
そうすると、ピストン１９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２９，３０，３１の圧力が
下がり、ピストン１９は引上げられる。
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２９，３０，３１の圧力が
下がり、ピストン１９は引上げられる。
ところでデイスプレーサ１８が上がると、ガス
ばね３３の体積が増加し、圧力が減少するのでデ
イスプレーサ１８は上昇を止めて下降し始める。
ばね３３の体積が増加し、圧力が減少するのでデ
イスプレーサ１８は上昇を止めて下降し始める。
以上、述べてきたようにデイスプレーサ１８の
上下運動によつてピストン１９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１９が
上下に運動する。
上下運動によつてピストン１９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１９が
上下に運動する。
さらにピストン１９は負荷２０に対して、仕事
をするので加熱器１６で作動流体に入つた熱の一
部は冷却器に出入する冷却水に捨てられ、一部は
ピストン１９を介して負荷２０に対してする仕事
に変わる。
をするので加熱器１６で作動流体に入つた熱の一
部は冷却器に出入する冷却水に捨てられ、一部は
ピストン１９を介して負荷２０に対してする仕事
に変わる。
このように本実施例においては、従来例と異な
り、デイスプレーサ１８の内部を冷却水が流れる
構成であり、したがつて作動流体は、密閉容器１
５の内部から冷却されることになる。したがつ
て、冷却器は小型になり、したがつて機関全体も
小型になり、しかも冷却器の外気からの吸熱が低
減されて機関の熱効率が増加する。
り、デイスプレーサ１８の内部を冷却水が流れる
構成であり、したがつて作動流体は、密閉容器１
５の内部から冷却されることになる。したがつ
て、冷却器は小型になり、したがつて機関全体も
小型になり、しかも冷却器の外気からの吸熱が低
減されて機関の熱効率が増加する。
発明の効果
本発明は、作動流体の冷却手段をデイスプレー
サ内に設け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。
サ内に設け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、１５……密閉容器、１６……加
熱器、１８……デイスプレーサ、２４，２５……
流路、２２，２３……ベローズ、１９……ピスト
ン、２０……負荷。
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、１５……密閉容器、１６……加
熱器、１８……デイスプレーサ、２４，２５……
流路、２２，２３……ベローズ、１９……ピスト
ン、２０……負荷。
Claims (1)
- １ 密閉容器と、この密閉容器内に封入された
He、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
られた作動流体を加熱する加熱器と、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
作動流体の冷却手段と、前記流路と圧縮空間とを
隔てる壁の圧縮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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27794884A JPS61152953A (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 |
|---|---|---|---|
| JP27794884A JPS61152953A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152953A JPS61152953A (ja) | 1986-07-11 |
| JPH0257218B2 true JPH0257218B2 (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=17590501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27794884A Granted JPS61152953A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152953A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004080937A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Honda Motor Co Ltd | 発電電動機装置 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27794884A patent/JPS61152953A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61152953A (ja) | 1986-07-11 |
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