JPH03213648A - 熱ガス機関 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はスターリング機関等の熱ガス機関に関する。

（ロ）従来の技術 ガスもしくは灯油を燃焼させてバーナーでシリンダ内の
高温室及びこの高温室と再生熱交換器との連結通路とを
外部から加熱することにより作動ガスの圧力を高めてピ
ストンを往復運動させる熱ガス機関が実公昭４５−１４
４８号公報に記載されている。又、シリンダ内の高温室
と再生熱交換器とを連結した通路の外壁に電気ヒータを
巻きつけてこの電気ヒータで外部から連結通路内の作動
ガスを加熱することにより作動ガスの圧力を高めてピス
トンを往復運動させる熱ガス機関が米国特許第３，３７
９，０２９号明細書に記載されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上述した熱ガス機関は何れも外部から高温室のシリンダ
壁や高温室と再生熱交換器との連結通路の壁とを介して
作動ガスを加熱している為、シリンダ壁を伝わってシリ
ンダの高温室側から低温室側へリークする損失熱量及び
連結通路の壁を伝わって再生熱交換器へとリークする損
失熱量が多く能力の低下の原因となっていた。又、シリ
ンダ壁や連結通路の壁は外部からの加熱に耐えられるよ
うに高価な耐熱金属を用いなければならない為、製造コ
ストが高くなる不具合さかあった。

本発明はかかる課題に鑑み、損失熱量及び製造コストの
低減を図った熱ガス機関を提供することを目的としたも
のである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、作動ガスが封入されたシリンダと、このシリ
ンダ内を前記作動ガスの圧力で往復運動するピストンと
、このピストンとシリンダとで囲まれた高温室と通路を
介して接続された再生熱交換器とを有する熱ガス機関に
おいて、前記高温室と通路との少なくとも一方に前記作
動ガスを加熱するための電気ヒータを内蔵するようにし
たものである。

（＊）作用 高温室内の作動ガス及び／又はこの高温室と再生熱交換
器との連結通路内の作動ガスは高温室内及び／又は連結
通路内に内蔵された電気ヒータによって直に加熱される
為、熱を有効に受けて圧力が効率良く高められるのでピ
ストンの往復運動による動力発生効率が向上する。

（へ）実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図面は熱ガ
ス機関の断面図であり、（１）は作動ガスが封入された
シリンダ、（２）はこのシリンダ内を作動ガスの圧力で
往復運動するデイスプレィサービストン、（３）は後述
するロンビック（菱形）機構によりデイスプレィサービ
ストン（２）と連動し、このピストン（２）より９０度
位相角が遅れて往復運動するパワーピストン、（４）は
デイスプレィサービストン（２）とシリンダ（１〉とで
囲まれた高温室（５）内に位置し、デイスプレィサービ
ストン（２）が上死点に至ってもピストン（２）と当た
らないように設けられた渦巻状の電気ヒータ、（６〉は
高温室（５）と再生熱交換器（７）とを連結した複数本
のパイプ（８）内の通路（９〉に夫々内蔵きれたコイル
状の電気ヒータ、（１０）は電気ヒータ（４）（６）と
スイッチ（１１）を介して接続された電源、（１２）は
冷却水の入口（１３）及び出口（１４）を有する冷却器
である。

そして、上述したロンビック機構はデイスプレィサービ
ストン（２）の駆動用ロッド（１５）より両方に張り出
た左右張出部（１６ａ）（１６ｂ）と夫々一端が揺動自
在に枢支された一対のデイスプレィサービストン用フン
ロッド（１７ａ）（１７ｂ）と、前記ロッド（１５）に
対し左右対称に位置し、前記コンロンド（１７ａ）（１
７ｂ）の他端が回動自在に枢支された一対のピン（１８
ａ）（１８ｂ）と、該ピンと夫々一端が回転自在に枢支
され他端がパワーピストン（３）の左右両側部（１９ａ
）（１９ｂ）と揺動自在に枢支された一対のパワーピス
トン用コンロッド（２０ａ）（２０ｂ）と、前記ピスト
ン（１８ａ）（１８ｂ）が夫々回転自在に偏心枢支され
相互に噛み合いながら逆方向に回転する一対のタイミン
グギアー（２１ａ）（２１ｂ）とから形成されており、
これらタイミングギアー（２１ａ）（２１ｂ）の何れ一
方の軸心に出力軸（図示せず）を設けて動力が取り出さ
れるようになっている。

次にスターリング機関の動作を説明する。スイッチ（１
１）を投入すると電気ヒータ（４）（６）が通電されて
発熱され、高温室（５）内の作動ガスが電気ヒータ（４
）で、且つ連結通路（９）内の作動ガスが電気ヒータ（
６）で直に加熱されて膨張され、このガス圧力が通路（
９）より再生熱交換器（７）、冷却器（１２）を経て低
温室（２２）にかかることによりパワーピストン（３）
が押し下げられ、且つ同時にロンビック機構で連動して
デイスプレィサービストン（２）も追従して下降する、
所謂、等温膨張作用が行なわれる。

更にパワーピストン（３）が慣性力によって引き続き下
降すると共にロンビック機構で連動してデイスプレィサ
ービストン（２）が上昇し、高温室（５）内の作動ガス
が低温室（２２）内へ連結通路（９）、再生熱交換器（
７）及び冷却器（１２）を経て移動する。この移動中、
作動ガスは連結通路（９）内で電気ヒータ（６）により
更に加熱されて上昇した後、再生熱交換器（７）で蓄熱
されて温度下降し、然る後、冷却器（１２）で冷却され
る、所謂、等容赦熱作用が行なわれる。

そして、背圧室（２３）内のガス圧力が膨張圧力を上回
るとその差圧力と慣性力とでパワーピストン（３）が上
昇し始め、引き続きロンビック機構で連動して上昇して
いるデイスプレィサービストン（２）が上死点に至ると
等温圧縮が開始され、パワーピストン（３）の上昇とデ
イスプレィサービストン（２）の下降とによって低温室
（２２）から冷却器（１２）、再生熱交換器（７）、連
結通路（９〉を経て高温室（５）へ低温作動ガスが移動
する。この移動中、低温作動ガスは上述した等容放熱行
程で蓄熱されている再生熱交換器（７）の熱放出で吸熱
昇温される所謂、等容吸熱作用が行なわれる。

然る後、上述した等温膨張作用に戻り、このサイクルの
繰り返しにより往復運動するパワーピストン（３）から
パワーピストン用フンロッＦ（２０ａ）（２ｏｂ）を介
して回転するタイミングギアー（２１ａ）（２１ｂ）の
何れか一方の出力軸から動力が外部に取り出される。

以上の如く、高温室（５）内の作動ガスは電気ヒータ（
４）で、連結通路（９）内の作動ガスは電気ヒータ（６
）で直に加熱される為、熱を有効に受けて圧力が効率良
く高められ動力発生効率が向上すると共に、電気ヒータ
（４）（６）を高温室（５）及び連結通路（９）の内部
で発熱させるようにしたので、電気ヒータ（４）の熱が
シリンダ（１）の壁を伝わって高温室（５）側から低温
室（２２）側へリークする損失熱量、及び連結通路（９
）のパイプ（８）の壁を伝わって再生熱交換器（７）、
冷却器（１２）、低温室（２２）へとリークする損失熱
量は少なく抑えられ、高温室（５）をシリンダ（１）壁
の外部から、連結通路（９）をパイプ（８）壁の外部か
ら加熱する従来の外部加熱方式と比較すると、損失熱量
が半分程度までに減少することが実験結果から判明した
。

尚、上記実施例では高温室（５）と連結通路（９）の両
方に電気ヒータ（４）（６）を内蔵したが、高温室（５
）又は連結通路（９）の何れか一方のみに電気ヒータを
内蔵させても良い。

（ト）発明の効果 本発明によれば、シリンダ内の高温室、及び／又はこの
高温室と再生熱交換器との連結通路内に電気ヒータを内
蔵したので、高温室や連結通路内の作動ガスは電気ヒー
タによって直に加熱される為、熱を有効に受けて熱ガス
機関の動力発生効率を向上させることができると共に、
電気ヒータの熱がシリンダの壁や連結通路の壁を伝わっ
て高温室側から低温室側へリークする損失熱量が少なく
抑えられる為、熱ガス機関の運転効率を向上させること
ができ、しかも、シリンダ壁や連結通路壁は電気ヒータ
で直に加熱されない為、耐熱温度の低い安価な材料で良
く、製造コストを安くすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す熱ガス機関の断面図である
。 （１）・・・シリンダ、（２）・・・ピストン、（４）
（６）・・・電気ヒータ、　（５）・・・高温室、　（
７）・・・再生熱交換器、　（９）・・・通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）作動ガスが封入されたシリンダと、このシリンダ
   内を前記作動ガスの圧力で往復運動するピストンと、こ
   のピストンとシリンダとで囲まれた高温室と通路を介し
   て接続された再生熱交換器とを有する熱ガス機関におい
   て、前記高温室と通路との少なくとも一方に前記作動ガ
   スを加熱するための電気ヒータを内蔵したことを特徴と
   する熱ガス機関。