JPH0419347A - スターリング機関用発電装置 - Google Patents
スターリング機関用発電装置Info
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- JPH0419347A JPH0419347A JP11869190A JP11869190A JPH0419347A JP H0419347 A JPH0419347 A JP H0419347A JP 11869190 A JP11869190 A JP 11869190A JP 11869190 A JP11869190 A JP 11869190A JP H0419347 A JPH0419347 A JP H0419347A
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- compression
- stirling engine
- piston
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、スターリング機関において損失を殆ど伴わな
いで出力を取り出すためのスターリング機関用発電装置
に関する。
いで出力を取り出すためのスターリング機関用発電装置
に関する。
〈従来の技術〉
従来の往復運動機関においては、シリンダ内にピストン
が自由に嵌挿され、該ピストンによって作動流体が圧縮
、膨張されて、例えば内燃機関では該作動流体によりク
ランク軸を回転させることにより仕事が行なわれている
。
が自由に嵌挿され、該ピストンによって作動流体が圧縮
、膨張されて、例えば内燃機関では該作動流体によりク
ランク軸を回転させることにより仕事が行なわれている
。
ところで、熱機関として従来より内燃機関が多用されて
きたが、近年になって環境及びエネルギー問題の観点よ
り、原理的にはカルノーサイクルに相当する最も高い熱
効率を達成できる熱機関の１つである動力源としてのス
ターリング機関が脚光を浴びてきた。
きたが、近年になって環境及びエネルギー問題の観点よ
り、原理的にはカルノーサイクルに相当する最も高い熱
効率を達成できる熱機関の１つである動力源としてのス
ターリング機関が脚光を浴びてきた。
〈発明が解決しようとする課題〉
スターリング機関に関しては種々の技術開発が行われて
きたが、スターリングサイクルとカルノーサイクルとが
等価サイクルであるためには理想的な作動条件を必要と
し、これは各種損失によってその理論上の高熱効率をあ
げるには至っていない。従来機関の出力を取り出すため
には、例えば発電装置等を機械的に接続し該発電機を回
すことにより機関の出力を電力として取り出していたが
、前述のスターリング機関のように各種損失によってそ
の効率が大きく左右されるものにとっては正確に出力を
取り出せないばかりでなく、機械損失により効率低下ま
た出力低下を大きくしていた。
きたが、スターリングサイクルとカルノーサイクルとが
等価サイクルであるためには理想的な作動条件を必要と
し、これは各種損失によってその理論上の高熱効率をあ
げるには至っていない。従来機関の出力を取り出すため
には、例えば発電装置等を機械的に接続し該発電機を回
すことにより機関の出力を電力として取り出していたが
、前述のスターリング機関のように各種損失によってそ
の効率が大きく左右されるものにとっては正確に出力を
取り出せないばかりでなく、機械損失により効率低下ま
た出力低下を大きくしていた。
本発明は、このような従来の実情に鑑みなされたもので
、スターリング機関等の小型の機関において損失を殆ど
伴わないで出力を取り出すようにしたスターリング機関
用発電装置を提供することを目的とする。
、スターリング機関等の小型の機関において損失を殆ど
伴わないで出力を取り出すようにしたスターリング機関
用発電装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段〉
このため、本発明は、シリンダ内をピストンが往復自由
に嵌挿されるスターリング機関において、ピストンの少
なくとも一部に磁石を装着すると共に、絶縁材料で構成
されたシリンダの外周に前記磁石の往復動によって起電
力を生じるコイルを巻回する構成とした。
に嵌挿されるスターリング機関において、ピストンの少
なくとも一部に磁石を装着すると共に、絶縁材料で構成
されたシリンダの外周に前記磁石の往復動によって起電
力を生じるコイルを巻回する構成とした。
く作用〉
以上の構成によると、スターリング機関が作動すると、
少なくとも一部に磁石が装着されたピストンが、外周に
コイルが巻回されると共に絶縁材料で構成されたシリン
ダ内を往復運動するので、電磁誘導によりシリンダに巻
回されたコイルに速度起電力が発生し、スターリング機
関が発生した力学エネルギを電気エネルギとして取り出
すことができる。
少なくとも一部に磁石が装着されたピストンが、外周に
コイルが巻回されると共に絶縁材料で構成されたシリン
ダ内を往復運動するので、電磁誘導によりシリンダに巻
回されたコイルに速度起電力が発生し、スターリング機
関が発生した力学エネルギを電気エネルギとして取り出
すことができる。
〈実施例〉
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１回は、本発明に係る発電装置を備えたスターリング
機関の一実施例を示す。
機関の一実施例を示す。
図において、圧縮用シリンダライナ１１には、圧縮用ピ
ストン１２が緩挿され、該ピストン１２の一端部にはピ
ストンピンホルダ１３が一体に設けられている。更に該
ピストンピンホルダ１３に連結されたピストンロッド１
４は、圧縮用シリンダライナ１１外部でロータ１５にそ
の回転軸１に偏心した位置に軸支されている。
ストン１２が緩挿され、該ピストン１２の一端部にはピ
ストンピンホルダ１３が一体に設けられている。更に該
ピストンピンホルダ１３に連結されたピストンロッド１
４は、圧縮用シリンダライナ１１外部でロータ１５にそ
の回転軸１に偏心した位置に軸支されている。
前記回転軸１にはフライホイール２が一体に取付けられ
ている。
ている。
圧縮用シリンダライナ１１はフレーム３に固定され、前
記圧縮用シリンダライナ１１に隣接して膨張用シリンダ
ライナ３１も該フレーム３に固定されており、膨張用ピ
ストン３２、ピストンピンホルダ３３、ピストンロッド
３４、ロータ３５が前記圧縮側の各部材と同様に設けら
れると共に、圧縮側と膨張側とは９０°の位相差を有す
るように設けられている。
記圧縮用シリンダライナ１１に隣接して膨張用シリンダ
ライナ３１も該フレーム３に固定されており、膨張用ピ
ストン３２、ピストンピンホルダ３３、ピストンロッド
３４、ロータ３５が前記圧縮側の各部材と同様に設けら
れると共に、圧縮側と膨張側とは９０°の位相差を有す
るように設けられている。
ここで、本実施例ではシール性、摩擦特性及び耐熱性等
を考慮し、圧縮用シリンダライナ１１及び膨張用シリン
ダライナ３１は注射器外筒により構成され、また圧縮用
ピストン１２及び膨張用ピストン３２は注射器内筒によ
り構成される。
を考慮し、圧縮用シリンダライナ１１及び膨張用シリン
ダライナ３１は注射器外筒により構成され、また圧縮用
ピストン１２及び膨張用ピストン３２は注射器内筒によ
り構成される。
圧縮用シリンダライナ１１及び膨張用シリンダライナ３
１の頂部は各々黄銅製の圧縮側冷却器Ｉ６、膨張側加熱
器３６により封止されており、該圧縮側冷却器１６、膨
張側加熱器３６は断熱性の良好なテフロンチューブ４に
より連接されている。ここで、受熱面積を大きくすると
共に死容積を小さくするために膨張側加熱器３６を圧縮
側冷却器１６に較べその長さを長くしている。
１の頂部は各々黄銅製の圧縮側冷却器Ｉ６、膨張側加熱
器３６により封止されており、該圧縮側冷却器１６、膨
張側加熱器３６は断熱性の良好なテフロンチューブ４に
より連接されている。ここで、受熱面積を大きくすると
共に死容積を小さくするために膨張側加熱器３６を圧縮
側冷却器１６に較べその長さを長くしている。
また、本実施例においては機械損失及び摩擦損失低減の
ため、回転軸１をフレーム３に軸支する軸受部１ａにお
いては非金属材料であるテフロンチューブを用いたピボ
ット軸受としている（図示せず）。
ため、回転軸１をフレーム３に軸支する軸受部１ａにお
いては非金属材料であるテフロンチューブを用いたピボ
ット軸受としている（図示せず）。
本発明に係る構成として、圧縮用ピストン１２のピスト
ンピンホルダ１３装着側と反対側の端部にその外径φｄ
が圧縮用シリンダライナ１１の内径φＤより小さい磁石
４１が装着されている。また、圧縮用シリンダライナ１
１を構成する注射器外筒の外周にはコイル４２が巻回さ
れている。
ンピンホルダ１３装着側と反対側の端部にその外径φｄ
が圧縮用シリンダライナ１１の内径φＤより小さい磁石
４１が装着されている。また、圧縮用シリンダライナ１
１を構成する注射器外筒の外周にはコイル４２が巻回さ
れている。
次に本実施例に係る作用を説明すると、膨張側加熱器３
６をバーナー等（図示せず）により加熱することにより
該スターリング機関が作動すると、磁石４１が装着され
た圧縮用ピストン１２が、外周にコイル４２が巻回され
ると共に絶縁材料である注射器外筒により構成された圧
縮用シリンダライナ１１内を往復運動する。ここで、圧
縮用シリンダライナ１１は絶縁材料であるので、電磁誘
導により巻回されたコイル４２にのみ速度起電力が発生
し、該コイル４２に導線を接続することにより該スター
リング機関が発生した力学エネルギを電気エネルギとし
て取り出すことが可能となる。
６をバーナー等（図示せず）により加熱することにより
該スターリング機関が作動すると、磁石４１が装着され
た圧縮用ピストン１２が、外周にコイル４２が巻回され
ると共に絶縁材料である注射器外筒により構成された圧
縮用シリンダライナ１１内を往復運動する。ここで、圧
縮用シリンダライナ１１は絶縁材料であるので、電磁誘
導により巻回されたコイル４２にのみ速度起電力が発生
し、該コイル４２に導線を接続することにより該スター
リング機関が発生した力学エネルギを電気エネルギとし
て取り出すことが可能となる。
例えば、本実施例においては、
作動ガス ； 空気
行程容積 ； 膨張室 ０．６２８ Ｘｌ０−６ｒｒ？
圧縮室 ０．６２８ Ｘｌ０−６ボ 圧縮比 ； １．４２ 熱源 ； 加熱方式 ガスバーナー冷却方式 空冷 回転数 ； １０００ ｒｐｍ コイル巻数；４８回 なる仕様において第２図に示す出力が得られた。
圧縮室 ０．６２８ Ｘｌ０−６ボ 圧縮比 ； １．４２ 熱源 ； 加熱方式 ガスバーナー冷却方式 空冷 回転数 ； １０００ ｒｐｍ コイル巻数；４８回 なる仕様において第２図に示す出力が得られた。
尚、本実施例では回転軸１の軸受部１ａはテフロンチュ
ーブを用いたピボット軸受としているので、回転に伴う
摩擦抵抗が少なく、また圧縮用シリンダライナ１１及び
膨張用シリンダライナ３１は注射器外筒により構成し、
圧縮用ピストン１２及び膨張用ピストン３２は注射器内
筒により構成すると共に、磁石４１の外径φｄも圧縮用
シリンダライナ１１の内径φＤより小さいので、往復運
動に伴う摩擦抵抗も少なく、エネルギ取り出しに伴う変
換ロスを極力小さくしている。
ーブを用いたピボット軸受としているので、回転に伴う
摩擦抵抗が少なく、また圧縮用シリンダライナ１１及び
膨張用シリンダライナ３１は注射器外筒により構成し、
圧縮用ピストン１２及び膨張用ピストン３２は注射器内
筒により構成すると共に、磁石４１の外径φｄも圧縮用
シリンダライナ１１の内径φＤより小さいので、往復運
動に伴う摩擦抵抗も少なく、エネルギ取り出しに伴う変
換ロスを極力小さくしている。
従って、本実施例においては、スターリング機関が発生
した力学エネルギを損失を殆ど伴わないでコイル４２に
発生した起電力として取り出すことが可能となる。
した力学エネルギを損失を殆ど伴わないでコイル４２に
発生した起電力として取り出すことが可能となる。
また、本実施例においては磁石４１を圧縮用ピストン１
２のピストンピンホルダ１３装着側と反対側の端部に装
着したが、該磁石４１を取付ける位置は該端部に限るも
のでは無く、圧縮用ピストン１２の往復運動の際に外周
に巻回されたコイル４２を横切る位置であればよく、該
圧縮用ピストン１２の中央部でもピストンピンホルダ１
３例の端部でも良い。また該磁石４１は１個に限るもの
ではなく圧縮用ピストン１２に２個以上設けても良く、
更に膨張用ピストン３２に磁石を装着して膨張用シリン
ダライナ３１にコイルを巻回することにより、圧縮、膨
張の両方の行程で起電力を取り出しても良いことは勿論
である。
２のピストンピンホルダ１３装着側と反対側の端部に装
着したが、該磁石４１を取付ける位置は該端部に限るも
のでは無く、圧縮用ピストン１２の往復運動の際に外周
に巻回されたコイル４２を横切る位置であればよく、該
圧縮用ピストン１２の中央部でもピストンピンホルダ１
３例の端部でも良い。また該磁石４１は１個に限るもの
ではなく圧縮用ピストン１２に２個以上設けても良く、
更に膨張用ピストン３２に磁石を装着して膨張用シリン
ダライナ３１にコイルを巻回することにより、圧縮、膨
張の両方の行程で起電力を取り出しても良いことは勿論
である。
更に、圧縮用ピストン１２全体を磁石により構成しても
良い。
良い。
また、通常スターリング機関の運転開始時においては外
力により回転軸１に回転力を付加する必要があったが、
本実施例に係るコイル４２に、ピストンの往復運動によ
りコイル４２に発生する起電力とは逆向きの電流を流す
ことにより、該コイル４２がピストンに力を作用し該ス
ターリング機関をスタートさせることが可能となる。
力により回転軸１に回転力を付加する必要があったが、
本実施例に係るコイル４２に、ピストンの往復運動によ
りコイル４２に発生する起電力とは逆向きの電流を流す
ことにより、該コイル４２がピストンに力を作用し該ス
ターリング機関をスタートさせることが可能となる。
本発明に係る他の実施例について説明すると、スターリ
ング機関のシリンダ構成は第１図に示したα型の他に、
第３図及び第４図に示すように、ディスプレーサ（５１
）形で同一シリンダに出力ビストン（５２）がある形式
（β型）、ディスプレーサ（５３）形で出力ビストン（
５４）が別のシリンダにある形式（γ型）に大別するこ
とができるが、各々の形式についても図示の如（磁石４
３．４４、コイル４５．４６を設は同様に構成すること
により、説明については省略するが、前述と同様の作用
、効果を奏することとなる。尚、図においてＨと加熱器
、Ｒは再生器、Ｃは冷却器を示す。
ング機関のシリンダ構成は第１図に示したα型の他に、
第３図及び第４図に示すように、ディスプレーサ（５１
）形で同一シリンダに出力ビストン（５２）がある形式
（β型）、ディスプレーサ（５３）形で出力ビストン（
５４）が別のシリンダにある形式（γ型）に大別するこ
とができるが、各々の形式についても図示の如（磁石４
３．４４、コイル４５．４６を設は同様に構成すること
により、説明については省略するが、前述と同様の作用
、効果を奏することとなる。尚、図においてＨと加熱器
、Ｒは再生器、Ｃは冷却器を示す。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、ピストンの少な
くとも一部に磁石を装着すると共に、絶縁材料で構成さ
れたシリンダの外周に前記磁石の往復動によって起電力
を生しるコイルを巻回したスターリング機関とする構成
により、コイルに速度起電力が発生し、スターリング機
関が発生した力学エネルギを電気エネルギとして取り出
すことが可能となり、スターリング機関等の小型の機関
において損失を殆ど伴わないで出力を取り出すことがで
きるという効果がある。
くとも一部に磁石を装着すると共に、絶縁材料で構成さ
れたシリンダの外周に前記磁石の往復動によって起電力
を生しるコイルを巻回したスターリング機関とする構成
により、コイルに速度起電力が発生し、スターリング機
関が発生した力学エネルギを電気エネルギとして取り出
すことが可能となり、スターリング機関等の小型の機関
において損失を殆ど伴わないで出力を取り出すことがで
きるという効果がある。
第１図は本発明に係る発電装置を備えたスターリング機
関の全体構造を示す断面図、第２図は同上実施例の作用
を説明する出力特性図、第３図はβ型のスターリング機
関に係る本発明の構成図、第４図はＴ型のスターリング
機関に係る本発明の構成図である。 １・・・回転軸 １１・・・圧縮用シリンダライナ１
２・・・圧縮用ピストン １６・・・圧縮側冷却器３
１・・・膨張用シリンダライナ ３２・・・膨張用ビ
スン ３６・・・膨張側加熱器 ４Ｌ ４３．４４
・・・磁石ト ４６・・・コイル
関の全体構造を示す断面図、第２図は同上実施例の作用
を説明する出力特性図、第３図はβ型のスターリング機
関に係る本発明の構成図、第４図はＴ型のスターリング
機関に係る本発明の構成図である。 １・・・回転軸 １１・・・圧縮用シリンダライナ１
２・・・圧縮用ピストン １６・・・圧縮側冷却器３
１・・・膨張用シリンダライナ ３２・・・膨張用ビ
スン ３６・・・膨張側加熱器 ４Ｌ ４３．４４
・・・磁石ト ４６・・・コイル
Claims (1)
- シリンダ内をピストンが往復自由に嵌挿されるスターリ
ング機関において、ピストンの少なくとも一部に磁石を
装着すると共に、絶縁材料で構成されたシリンダの外周
に前記磁石の往復動によって起電力を生じるコイルを巻
回したことを特徴とするスターリング機関用発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11869190A JPH0419347A (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | スターリング機関用発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11869190A JPH0419347A (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | スターリング機関用発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419347A true JPH0419347A (ja) | 1992-01-23 |
Family
ID=14742786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11869190A Pending JPH0419347A (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | スターリング機関用発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0419347A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016115164A1 (de) | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Werner Schilling | Heißgasantrieb |
-
1990
- 1990-05-10 JP JP11869190A patent/JPH0419347A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016115164A1 (de) | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Werner Schilling | Heißgasantrieb |
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