JPH06257511A - スターリングエンジン - Google Patents
スターリングエンジンInfo
- Publication number
- JPH06257511A JPH06257511A JP5046694A JP4669493A JPH06257511A JP H06257511 A JPH06257511 A JP H06257511A JP 5046694 A JP5046694 A JP 5046694A JP 4669493 A JP4669493 A JP 4669493A JP H06257511 A JPH06257511 A JP H06257511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- space
- expansion
- piston
- compression
- heat insulating
- 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.)
- Pending
Links
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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
-
- 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/50—Double acting piston machines
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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 膨張空間を加熱部から熱的に絶縁すること。
【構成】 圧縮空間１３と膨張空間１９との間に圧縮空
間１３側から順に冷却部２３，再生器２４及び加熱部２
５が配置されてなるスターリングエンジン１０におい
て、加熱部２５と膨張空間１９との間に熱絶縁空間２６
を形成し、好ましくは、熱絶縁空間２６と膨張空間１９
との間に冷却手段２７を設けたことである。
間１３側から順に冷却部２３，再生器２４及び加熱部２
５が配置されてなるスターリングエンジン１０におい
て、加熱部２５と膨張空間１９との間に熱絶縁空間２６
を形成し、好ましくは、熱絶縁空間２６と膨張空間１９
との間に冷却手段２７を設けたことである。
Description
【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、スターリングエンジン
に関するものである。
に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、この種のスターリングエンジン
は、圧縮シリンダ内に圧縮ピストンが摺動自在に配設さ
れ圧縮シリンダとの間で圧縮空間が形成されると共に、
膨張シリンダ内に膨張ピストンが摺動自在に配設され膨
張シリンダとの間で膨張空間が形成されたものであっ
た。又、圧縮空間と膨張空間との間には、圧縮空間側か
ら順に冷却部，再生器及び加熱部が配置されていた。
は、圧縮シリンダ内に圧縮ピストンが摺動自在に配設さ
れ圧縮シリンダとの間で圧縮空間が形成されると共に、
膨張シリンダ内に膨張ピストンが摺動自在に配設され膨
張シリンダとの間で膨張空間が形成されたものであっ
た。又、圧縮空間と膨張空間との間には、圧縮空間側か
ら順に冷却部，再生器及び加熱部が配置されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したス
ターリングエンジンにおいては、加熱部と膨張空間とが
隣接しているので、膨張空間が加熱部と熱的に接触し、
膨張空間が高温になる。
ターリングエンジンにおいては、加熱部と膨張空間とが
隣接しているので、膨張空間が加熱部と熱的に接触し、
膨張空間が高温になる。
【０００５】その結果、膨張ピストン及び膨張ピストン
リングの寿命が低下する。従って、膨張ピストン及び膨
張ピストンリングの材質，構造等が耐熱性及び耐久性の
点で制約される。
リングの寿命が低下する。従って、膨張ピストン及び膨
張ピストンリングの材質，構造等が耐熱性及び耐久性の
点で制約される。
【０００６】故に、本発明は、膨張空間を加熱部から熱
的に絶縁することを、その技術的課題とするものであ
る。
的に絶縁することを、その技術的課題とするものであ
る。
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（第
１の技術的手段）は、圧縮空間と膨張空間との間に圧縮
空間側から順に冷却部，再生器及び加熱部が配置されて
なるスターリングエンジンにおいて、加熱部と膨張空間
との間に熱絶縁空間を形成したことである。
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（第
１の技術的手段）は、圧縮空間と膨張空間との間に圧縮
空間側から順に冷却部，再生器及び加熱部が配置されて
なるスターリングエンジンにおいて、加熱部と膨張空間
との間に熱絶縁空間を形成したことである。
【０００９】上記技術的課題を解決するために請求項１
の発明において講じた技術的手段（第２の技術的手段）
は、熱絶縁空間と膨張空間との間に冷却手段を設けたこ
とである。
の発明において講じた技術的手段（第２の技術的手段）
は、熱絶縁空間と膨張空間との間に冷却手段を設けたこ
とである。
【００１０】
【作用】上記第１の技術的手段によれば、加熱部と膨張
空間との間に熱絶縁空間を形成したので、膨張空間は加
熱部と熱的に絶縁され、膨張空間が高温になるのが防が
れる。その結果、膨張空間を形成する膨張ピストンや膨
張ピストンリングの寿命が向上する。従って、膨張ピス
トンや膨張ピストンリングの材質，構造等の耐熱性及び
耐久性に関する制約が軽減される。
空間との間に熱絶縁空間を形成したので、膨張空間は加
熱部と熱的に絶縁され、膨張空間が高温になるのが防が
れる。その結果、膨張空間を形成する膨張ピストンや膨
張ピストンリングの寿命が向上する。従って、膨張ピス
トンや膨張ピストンリングの材質，構造等の耐熱性及び
耐久性に関する制約が軽減される。
【００１１】上記第２の技術的手段によれば、断熱空間
と膨張空間との間に冷却手段を設けたので、上記第１の
技術的手段と比較して膨張空間が加熱部とより熱的に絶
縁される。その結果、上記第１の技術的手段と比較して
膨張空間を形成する膨張ピストンや膨張ピストンリング
の寿命がより向上する。従って、膨張ピストンや膨張ピ
ストンリングの材質，構造等の耐熱性及び耐久性に関す
る制約がより軽減される。
と膨張空間との間に冷却手段を設けたので、上記第１の
技術的手段と比較して膨張空間が加熱部とより熱的に絶
縁される。その結果、上記第１の技術的手段と比較して
膨張空間を形成する膨張ピストンや膨張ピストンリング
の寿命がより向上する。従って、膨張ピストンや膨張ピ
ストンリングの材質，構造等の耐熱性及び耐久性に関す
る制約がより軽減される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１３】図１は、第１実施例に係る２ピストン式の
スターリングエンジンの概略図である。
スターリングエンジンの概略図である。
【００１４】図１に示す２ピストン式のスターリングエ
ンジン１０において、圧縮用シリンダ１１内には、圧縮
ピストン１２が図示上下方向に摺動自在に配設されてお
り、圧縮用シリンダ１１との間で圧縮空間１３を形成し
ている。圧縮ピストン１２の外周には、ピストンリング
１４が配設されている。圧縮ピストン１２は、ロッド１
５を介してクランクシャフト１６に連結されている。
ンジン１０において、圧縮用シリンダ１１内には、圧縮
ピストン１２が図示上下方向に摺動自在に配設されてお
り、圧縮用シリンダ１１との間で圧縮空間１３を形成し
ている。圧縮ピストン１２の外周には、ピストンリング
１４が配設されている。圧縮ピストン１２は、ロッド１
５を介してクランクシャフト１６に連結されている。
【００１５】一方、膨張用シリンダ１７内には、膨張ピ
ストン１８が図示上下方向に摺動自在に配設されてお
り、膨張用シリンダ１７との間で膨張空間１９を形成し
ている。膨張ピストン１８の外周には、ピストンリング
２０が配設されている。膨張ピストン１８は、ロッド２
１を介してクランクシャフト１６に連結されている。
ストン１８が図示上下方向に摺動自在に配設されてお
り、膨張用シリンダ１７との間で膨張空間１９を形成し
ている。膨張ピストン１８の外周には、ピストンリング
２０が配設されている。膨張ピストン１８は、ロッド２
１を介してクランクシャフト１６に連結されている。
【００１６】圧縮ピストン１２と膨張ピストン１８との
位相関係は、ロッド１５及びロッド２１のクランクシャ
フト１６への連結角度によって決められる。本実施例で
は、膨張ピストン１８は、圧縮ピストン１２に対して９
０度進んでいる。尚、この位相差はこれに限定される必
要は全くない。
位相関係は、ロッド１５及びロッド２１のクランクシャ
フト１６への連結角度によって決められる。本実施例で
は、膨張ピストン１８は、圧縮ピストン１２に対して９
０度進んでいる。尚、この位相差はこれに限定される必
要は全くない。
【００１７】圧縮空間１３は、通路２２，冷却部２３，
再生器２４，加熱部２５，本発明の特徴部分である熱絶
縁空間２６並びに冷却部（冷却手段）２７及び通路２８
を介して膨張空間１９に連通している。圧縮空間１３か
ら膨張空間１９までの連通した空間（以下、作動空間と
称する。）には、ヘリウム，水素，アルゴン，窒素等の
作動流体が封入されている。
再生器２４，加熱部２５，本発明の特徴部分である熱絶
縁空間２６並びに冷却部（冷却手段）２７及び通路２８
を介して膨張空間１９に連通している。圧縮空間１３か
ら膨張空間１９までの連通した空間（以下、作動空間と
称する。）には、ヘリウム，水素，アルゴン，窒素等の
作動流体が封入されている。
【００１８】加熱部２５は、火災，蒸気，太陽光，電気
ヒータ等の外部の高温熱源から作動流体へ熱が流入する
部分であり、冷却部２３は、作動流体から室温の水，室
温の大気等の外部の低温熱源へ熱が流出する部分であ
る。
ヒータ等の外部の高温熱源から作動流体へ熱が流入する
部分であり、冷却部２３は、作動流体から室温の水，室
温の大気等の外部の低温熱源へ熱が流出する部分であ
る。
【００１９】圧縮空間１３及び膨張空間１９の容積変化
によって、作動空間内では、熱力学的な循環過程が実現
される。この循環過程においては、加熱部２５側から冷
却部２３側へと熱が移動し、その熱の一部が仕事に変換
される。
によって、作動空間内では、熱力学的な循環過程が実現
される。この循環過程においては、加熱部２５側から冷
却部２３側へと熱が移動し、その熱の一部が仕事に変換
される。
【００２０】加熱部２５と冷却部２３との間に位置する
再生器２４は、循環過程での熱の移動についての不可逆
性を小さくし、熱から仕事へのエネルギーの変換効率を
上げるためのものである。
再生器２４は、循環過程での熱の移動についての不可逆
性を小さくし、熱から仕事へのエネルギーの変換効率を
上げるためのものである。
【００２１】熱絶縁空間２６は、加熱部２５と膨張空間
１９とを熱的に絶縁するためのものであり、この熱絶縁
空間２６の容積は、膨張ピストン１８の掃気容積に対し
て、同程度又はそれ以上に設定されている。熱絶縁空間
２６内では、作動流体が断熱可逆的に行き来するよう
に、熱絶縁空間２６の側壁（図示上下側壁）間の距離が
充分に大きくされている。例えば、熱絶縁空間２６が円
筒形で、その半径をｒとすると、作動流体と熱絶縁空間
２６の側壁との熱のやりとりについての緩和時間τは、
τ＝ｒ2 ／２α（但し、αは作動流体の温度拡散係数）
で示され、クランクシャフト１６の角振動数をωとする
と、ωτ≫１を満たす半径ｒに設定することが好まし
い。
１９とを熱的に絶縁するためのものであり、この熱絶縁
空間２６の容積は、膨張ピストン１８の掃気容積に対し
て、同程度又はそれ以上に設定されている。熱絶縁空間
２６内では、作動流体が断熱可逆的に行き来するよう
に、熱絶縁空間２６の側壁（図示上下側壁）間の距離が
充分に大きくされている。例えば、熱絶縁空間２６が円
筒形で、その半径をｒとすると、作動流体と熱絶縁空間
２６の側壁との熱のやりとりについての緩和時間τは、
τ＝ｒ2 ／２α（但し、αは作動流体の温度拡散係数）
で示され、クランクシャフト１６の角振動数をωとする
と、ωτ≫１を満たす半径ｒに設定することが好まし
い。
【００２２】冷却部２７も熱絶縁空間２６と同様に、加
熱部２５と膨張空間１９とを熱的に絶縁するためのもの
である。冷却部２７により、断熱空間１９が加熱部２５
からより熱的に絶縁される。尚、本実施例においては、
この冷却部２７は必ずしも設ける必要はない。
熱部２５と膨張空間１９とを熱的に絶縁するためのもの
である。冷却部２７により、断熱空間１９が加熱部２５
からより熱的に絶縁される。尚、本実施例においては、
この冷却部２７は必ずしも設ける必要はない。
【００２３】通路２２は、圧縮空間１３と冷却部２３と
を接続するためのものであり、通路２８は、膨張空間１
９と冷却部２７とを接続するためのものである。ここ
で、冷却部２７を設けない場合には、通路２８は、膨張
空間１９と絶絶縁空間２６に接続される。
を接続するためのものであり、通路２８は、膨張空間１
９と冷却部２７とを接続するためのものである。ここ
で、冷却部２７を設けない場合には、通路２８は、膨張
空間１９と絶絶縁空間２６に接続される。
【００２４】尚、本実施例においては、圧縮空間１３と
冷却部２３とを隣接させる場合には、通路２２は設ける
必要はなく、膨張空間１９と冷却部２７とを隣接させる
場合には、通路２８は設ける必要はない。ここで、冷却
部２７を設けずに膨張空間１９と熱絶縁空間２６とを隣
接させる時にも、通路２８は設ける必要はない。
冷却部２３とを隣接させる場合には、通路２２は設ける
必要はなく、膨張空間１９と冷却部２７とを隣接させる
場合には、通路２８は設ける必要はない。ここで、冷却
部２７を設けずに膨張空間１９と熱絶縁空間２６とを隣
接させる時にも、通路２８は設ける必要はない。
【００２５】又、通路２８の容積が、膨張ピストン１８
の掃気容積に対して小さくなく、通路２８が膨張空間１
９を加熱部２５と熱的に絶縁するための空間として機能
する場合には、通路２８は、熱絶縁空間２６の一部とみ
なす。
の掃気容積に対して小さくなく、通路２８が膨張空間１
９を加熱部２５と熱的に絶縁するための空間として機能
する場合には、通路２８は、熱絶縁空間２６の一部とみ
なす。
【００２６】又、膨張空間１９の容積が最も小さくなっ
た時、その容積が膨張ピストン１８の掃気容積に対して
小さくなく、膨張ピストン１８が掃気しない膨張空間１
９内の空間が膨張空間１９を加熱部２５と熱的に絶縁す
るための空間として機能する場合には、この空間は、熱
絶縁空間２６の一部とみなす。
た時、その容積が膨張ピストン１８の掃気容積に対して
小さくなく、膨張ピストン１８が掃気しない膨張空間１
９内の空間が膨張空間１９を加熱部２５と熱的に絶縁す
るための空間として機能する場合には、この空間は、熱
絶縁空間２６の一部とみなす。
【００２７】図３を参照して、上記の如く構成された２
ピストン式スターリングエンジン１０の作動について説
明する。但し、冷却部２７，通路２２及び通路２８を除
いたものについて説明する。図３は、作動空間の壁の温
度分布及び１サイクルでの作動流体の変位の時間的変化
を示す説明図である。尚、作動空間の断面積が一定とす
る。
ピストン式スターリングエンジン１０の作動について説
明する。但し、冷却部２７，通路２２及び通路２８を除
いたものについて説明する。図３は、作動空間の壁の温
度分布及び１サイクルでの作動流体の変位の時間的変化
を示す説明図である。尚、作動空間の断面積が一定とす
る。
【００２８】作動流体の変位の位相は、圧縮ピストン１
２側から膨張ピストン１８側に向かって圧縮ピストン１
２の位相から膨張ピストン１８の位相まで連続的に変化
する。ここで、変位の振幅は、圧縮ピストン１２側から
膨張ピストン１８側に向かって圧縮ピストン１２の振幅
から膨張ピストン１８の振幅まで連続的に変化する。
２側から膨張ピストン１８側に向かって圧縮ピストン１
２の位相から膨張ピストン１８の位相まで連続的に変化
する。ここで、変位の振幅は、圧縮ピストン１２側から
膨張ピストン１８側に向かって圧縮ピストン１２の振幅
から膨張ピストン１８の振幅まで連続的に変化する。
【００２９】図３における斜線部分は、１サイクルの間
に少しの時間でも加熱部２５に存在する作動流体の変位
の様子である。
に少しの時間でも加熱部２５に存在する作動流体の変位
の様子である。
【００３０】再生器２４内には、加熱部２５の温度から
冷却部２３の温度に向けて図示のような温度勾配があ
る。循環過程において、熱から仕事へのエネルギー変換
は、異なる温度間での熱の移動によって起こるので、本
実施例においては、熱から仕事へのエネルギー変換は、
主として、再生器２４内での作動流体と蓄熱材（図示せ
ず）との等温可逆的な熱のやりとりが行われる循環過程
によって行われる。
冷却部２３の温度に向けて図示のような温度勾配があ
る。循環過程において、熱から仕事へのエネルギー変換
は、異なる温度間での熱の移動によって起こるので、本
実施例においては、熱から仕事へのエネルギー変換は、
主として、再生器２４内での作動流体と蓄熱材（図示せ
ず）との等温可逆的な熱のやりとりが行われる循環過程
によって行われる。
【００３１】熱絶縁空間２６は、膨張ピストン１８の掃
気容積に対して同程度以上の容積を有しているので、圧
縮ピストン１２側に最も変位した時に加熱部２５に達す
る作動流体は、膨張ピストン１８側に最も変位した時で
も膨張空間１９には達しない。即ち、加熱部２５から膨
張空間１９へ作動流体が直接流入することはない。又、
熱絶縁空間２６の側壁間の距離が充分に大きいので、熱
絶縁空間２６内では、作動流体と熱絶縁空間２６の側壁
との間での熱のやりとりは殆ど起こらず、作動流体は、
ほぼ断熱可逆的に行き来する。従って、膨張空間１９は
加熱部２５と熱的に絶縁され、膨張ピストン１８及びピ
ストンリング２０は、室温に近い温度になる。
気容積に対して同程度以上の容積を有しているので、圧
縮ピストン１２側に最も変位した時に加熱部２５に達す
る作動流体は、膨張ピストン１８側に最も変位した時で
も膨張空間１９には達しない。即ち、加熱部２５から膨
張空間１９へ作動流体が直接流入することはない。又、
熱絶縁空間２６の側壁間の距離が充分に大きいので、熱
絶縁空間２６内では、作動流体と熱絶縁空間２６の側壁
との間での熱のやりとりは殆ど起こらず、作動流体は、
ほぼ断熱可逆的に行き来する。従って、膨張空間１９は
加熱部２５と熱的に絶縁され、膨張ピストン１８及びピ
ストンリング２０は、室温に近い温度になる。
【００３２】循環過程による仕事のエネルギーの流れ
は、圧縮ピストン１２から膨張ピストン１８に向かって
いる。主として再生器２４内で増大した仕事のエネルギ
ーは、熱絶縁空間２６内では殆ど減衰せずに膨張ピスト
ン１８側へ送られる。
は、圧縮ピストン１２から膨張ピストン１８に向かって
いる。主として再生器２４内で増大した仕事のエネルギ
ーは、熱絶縁空間２６内では殆ど減衰せずに膨張ピスト
ン１８側へ送られる。
【００３３】図２は、第２実施例に係るディスプレーサ
式のスターリングエンジンの概略図である。
式のスターリングエンジンの概略図である。
【００３４】図２に示すディスプレーサ式スターリング
エンジン５０において、ディスプレーサシリンダ５１内
には、ディスプレーサピストン５２が図示上下方向に摺
動自在に配設され、ディスプレーサシリンダ５１との間
で空間５３及び空間５４を形成している。ディスプレー
サピストン５２の外周には、ピストンリング５５が配設
されている。ディスプレーサピストン５２は、ロッド５
６を介してクランクシャフト５７に連結されている。
エンジン５０において、ディスプレーサシリンダ５１内
には、ディスプレーサピストン５２が図示上下方向に摺
動自在に配設され、ディスプレーサシリンダ５１との間
で空間５３及び空間５４を形成している。ディスプレー
サピストン５２の外周には、ピストンリング５５が配設
されている。ディスプレーサピストン５２は、ロッド５
６を介してクランクシャフト５７に連結されている。
【００３５】一方、パワーピストンシリンダ６５内に
は、パワーピストン６６が図示上下方向に摺動自在に配
設されており、パワーピストンシリンダ６５との間で空
間６７を形成している。パワーピストン６６の外周に
は、ピストンリング６９が配設されている。パワーピス
トン６６は、ロッド７０を介してクランクシャフト５７
に連結されている。
は、パワーピストン６６が図示上下方向に摺動自在に配
設されており、パワーピストンシリンダ６５との間で空
間６７を形成している。パワーピストン６６の外周に
は、ピストンリング６９が配設されている。パワーピス
トン６６は、ロッド７０を介してクランクシャフト５７
に連結されている。
【００３６】ディスプレーサピストン５２とパワーピス
トン６６との位相関係は、ロッド５６及びロッド７０の
クランクシャフト５７への連結角度によって決められ
る。本実施例では、ディスプレーサピストン５２は、パ
ワーピストン６６に対して９０度進んでいる。尚、この
位相差はこれに限定される必要は全くない。
トン６６との位相関係は、ロッド５６及びロッド７０の
クランクシャフト５７への連結角度によって決められ
る。本実施例では、ディスプレーサピストン５２は、パ
ワーピストン６６に対して９０度進んでいる。尚、この
位相差はこれに限定される必要は全くない。
【００３７】空間５３は、通路５８，冷却部５９，再生
器６０，加熱部６１，本発明の特徴部分である熱絶縁空
間（空間）６２並びに冷却部（冷却手段）６３及び通路
６４を介して空間５４に連通し、通路６８を介して空間
６７に連通している。空間５３から空間５４までの連通
した空間及び空間６７までの連通した空間（作動空間）
内には、作動流体が封入されている。
器６０，加熱部６１，本発明の特徴部分である熱絶縁空
間（空間）６２並びに冷却部（冷却手段）６３及び通路
６４を介して空間５４に連通し、通路６８を介して空間
６７に連通している。空間５３から空間５４までの連通
した空間及び空間６７までの連通した空間（作動空間）
内には、作動流体が封入されている。
【００３８】尚、第２実施例に係るディスプレーサ式ス
ターリングエンジン５０の場合、空間５３及び空間６７
は、請求項１における圧縮空間に相当し、空間５４は、
請求項１における膨張空間に相当する。
ターリングエンジン５０の場合、空間５３及び空間６７
は、請求項１における圧縮空間に相当し、空間５４は、
請求項１における膨張空間に相当する。
【００３９】熱絶縁空間６２は、第１実施例の熱絶縁空
間２６と同様に、空間５４を加熱部６１から熱的に絶縁
するためのものであり、この熱絶縁空間６２の容積は、
ディスプレーサピストン５２の掃気容積に対して、同程
度以上に設定されている。熱絶縁空間６２内では、作動
流体が断熱可逆的に行き来するように、熱絶縁空間６２
の側壁（図示左右側壁）間の距離が充分に大きくされて
いる。例えば、熱絶縁空間６２が円筒形で、その半径を
ｒとすると、作動流体と熱絶縁空間６２の側壁との熱の
やりとりについての緩和時間τは、τ＝ｒ2 ／２α（但
し、αは作動流体の温度拡散係数）で示され、クランク
シャフト５７の角振動数をωとすると、ωτ≫１を満た
す半径ｒに設定することが好ましい。
間２６と同様に、空間５４を加熱部６１から熱的に絶縁
するためのものであり、この熱絶縁空間６２の容積は、
ディスプレーサピストン５２の掃気容積に対して、同程
度以上に設定されている。熱絶縁空間６２内では、作動
流体が断熱可逆的に行き来するように、熱絶縁空間６２
の側壁（図示左右側壁）間の距離が充分に大きくされて
いる。例えば、熱絶縁空間６２が円筒形で、その半径を
ｒとすると、作動流体と熱絶縁空間６２の側壁との熱の
やりとりについての緩和時間τは、τ＝ｒ2 ／２α（但
し、αは作動流体の温度拡散係数）で示され、クランク
シャフト５７の角振動数をωとすると、ωτ≫１を満た
す半径ｒに設定することが好ましい。
【００４０】冷却部６３も熱絶縁空間６２と同様に、空
間５４を加熱部６１から熱的に絶縁するためのものであ
る。尚、本実施例においては、この冷却部６３は必ずし
も設ける必要はない。
間５４を加熱部６１から熱的に絶縁するためのものであ
る。尚、本実施例においては、この冷却部６３は必ずし
も設ける必要はない。
【００４１】通路５８は、空間５３と冷却部５９とを接
続するためのものであり、通路６８は、空間５３と空間
６７とを接続するためのものであり、通路６４は、空間
５４と冷却部６３とを接続するためのものである。ここ
で、冷却部６３を設けない場合には、通路６４は、空間
５４と絶絶縁空間６２とに接続される。
続するためのものであり、通路６８は、空間５３と空間
６７とを接続するためのものであり、通路６４は、空間
５４と冷却部６３とを接続するためのものである。ここ
で、冷却部６３を設けない場合には、通路６４は、空間
５４と絶絶縁空間６２とに接続される。
【００４２】尚、第２実施例においては、空間５３と冷
却部５９とを隣接させる場合には、通路５８を設ける必
要はなく、空間５３と空間６７とを隣接させる場合に
は、通路６８を設ける必要はなく、空間５４と冷却部６
３とを隣接させる場合には、通路６４を設ける必要はな
い。ここで、冷却部６３を設けずに空間５４と熱絶縁空
間６２とを隣接させる場合にも、通路６４を設ける必要
はない。
却部５９とを隣接させる場合には、通路５８を設ける必
要はなく、空間５３と空間６７とを隣接させる場合に
は、通路６８を設ける必要はなく、空間５４と冷却部６
３とを隣接させる場合には、通路６４を設ける必要はな
い。ここで、冷却部６３を設けずに空間５４と熱絶縁空
間６２とを隣接させる場合にも、通路６４を設ける必要
はない。
【００４３】又、通路６４の容積が、ディスプレーサピ
ストン５２の掃気容積に対して小さくなく、通路６４が
空間５４を加熱部６１から熱的に絶縁するための空間と
して機能する場合には、通路６４は、熱絶縁空間６２の
一部とみなす。
ストン５２の掃気容積に対して小さくなく、通路６４が
空間５４を加熱部６１から熱的に絶縁するための空間と
して機能する場合には、通路６４は、熱絶縁空間６２の
一部とみなす。
【００４４】又、空間５４の容積が最も小さくなった
時、その容積がディスプレーサピストン５２の掃気容積
に対して小さくなく、ディスプレーサピストン５２が掃
気しない空間５４内の空間が空間５４を加熱部６１から
熱的に絶縁するための空間として機能する場合には、こ
の空間は、熱絶縁空間６２の一部とみなす。
時、その容積がディスプレーサピストン５２の掃気容積
に対して小さくなく、ディスプレーサピストン５２が掃
気しない空間５４内の空間が空間５４を加熱部６１から
熱的に絶縁するための空間として機能する場合には、こ
の空間は、熱絶縁空間６２の一部とみなす。
【００４５】上記の如く構成されたディスプレーサ式の
スターリングエンジン５０の作動についての説明は省略
する。
スターリングエンジン５０の作動についての説明は省略
する。
【００４６】尚、本発明に係るスターリングエンジン
は、第１実施例に係る２ピストン式，第２実施例に係る
ディスプレーサ式に限定される必要は全くなく、例え
ば、ダブルアクティング式等の種々の方式のスターリン
グエンジンに適用できる。
は、第１実施例に係る２ピストン式，第２実施例に係る
ディスプレーサ式に限定される必要は全くなく、例え
ば、ダブルアクティング式等の種々の方式のスターリン
グエンジンに適用できる。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、以下の如く効果を有する。
【００４８】膨張空間と加熱部との間に形成された熱絶
縁空間により膨張空間が加熱部から熱的に絶縁されるの
で、膨張空間を形成する膨張ピストンや膨張ピストンリ
ングの寿命が向上する。従って、膨張ピストンや膨張ピ
ストンリングの材質，構造等の耐熱性及び耐久性に関す
る制約を軽減できる。
縁空間により膨張空間が加熱部から熱的に絶縁されるの
で、膨張空間を形成する膨張ピストンや膨張ピストンリ
ングの寿命が向上する。従って、膨張ピストンや膨張ピ
ストンリングの材質，構造等の耐熱性及び耐久性に関す
る制約を軽減できる。
【図１】第１実施例に係る２ピストン式スターリングエ
ンジンの概略図である。
ンジンの概略図である。
【図２】第２実施例に係るディスプレーサ式スターリン
グエンジンの概略図である。
グエンジンの概略図である。
【図３】第１実施例に係る圧縮ピストン，膨張ピストン
及び作動流体の作動説明図である。
及び作動流体の作動説明図である。
１３ 圧縮空間 １９ 膨張空間 ２３，５９ 冷却部 ２４，６０ 再生器 ２５，６１ 加熱部 ２６，６２ 熱絶縁空間 ２７，６３ 冷却部（冷却手段） ５３，６７ 空間（圧縮空間） ５４ 空間（膨張空間）
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮空間と膨張空間との間に前記圧縮空
間側から順に冷却部，再生器及び加熱部が配置されてな
るスターリングエンジンにおいて、 前記加熱部と前記膨張空間との間に熱絶縁空間を形成し
たことを特徴とするスターリングエンジン。 - 【請求項２】 前記熱絶縁空間と前記膨張空間との間に
冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のスタ
ーリングエンジン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046694A JPH06257511A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | スターリングエンジン |
| US08/206,680 US5417066A (en) | 1993-03-08 | 1994-03-07 | Stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5046694A JPH06257511A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | スターリングエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257511A true JPH06257511A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=12754497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5046694A Pending JPH06257511A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | スターリングエンジン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5417066A (ja) |
| JP (1) | JPH06257511A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006112260A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Daikin Ind Ltd | 熱音響エンジン |
| JP2011099384A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Toyota Motor Corp | スターリングエンジン |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19614359C1 (de) * | 1996-04-11 | 1997-08-28 | Karl Obermoser | Wärmekraftmaschine mit bewegtem Regenerator |
| US5857436A (en) * | 1997-09-08 | 1999-01-12 | Thermo Power Corporation | Internal combustion engine and method for generating power |
| DE60226368D1 (de) * | 2001-03-14 | 2008-06-19 | Honda Motor Co Ltd | Stirlingmaschine |
| JP3788453B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2006-06-21 | トヨタ自動車株式会社 | 排熱回収装置 |
| JP3783705B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2006-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | スターリングエンジン及びそれを用いたハイブリッドシステム |
| EP1669584B1 (en) * | 2003-10-01 | 2020-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stirling engine and hybrid system with the same |
| US20110120110A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-05-26 | John Lee Warren | Logic controlled de-coupled displacement-type stirling engine |
| SE541816C2 (en) * | 2018-01-02 | 2019-12-17 | Maston AB | A Stirling engine arranged with a gas channel comprising three heat exchangers |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4255929A (en) * | 1978-05-19 | 1981-03-17 | Nasa | Hot gas engine with dual crankshafts |
| JP2662612B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1997-10-15 | アイシン精機株式会社 | スターリングエンジン |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP5046694A patent/JPH06257511A/ja active Pending
-
1994
- 1994-03-07 US US08/206,680 patent/US5417066A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006112260A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Daikin Ind Ltd | 熱音響エンジン |
| JP2011099384A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Toyota Motor Corp | スターリングエンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5417066A (en) | 1995-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4490974A (en) | Isothermal positive displacement machinery | |
| US20110239640A1 (en) | Heat exchanger structure and isothermal compression or expansion chamber | |
| KR100337751B1 (ko) | 가열및냉각장치 | |
| US7640740B2 (en) | Stirling engine | |
| JPH06257511A (ja) | スターリングエンジン | |
| JPH07293334A (ja) | 外燃機関 | |
| US4742679A (en) | Stirling engine | |
| CA1059325A (en) | Hot-gas engine | |
| US4774808A (en) | Displacer arrangement for external combustion engines | |
| JPH0327748B2 (ja) | ||
| JPH09152211A (ja) | 外燃機関のピストン | |
| Carlsen | Results from 20 kW Vuilleumier heat pump test program | |
| JPS6179842A (ja) | 液式スタ−リング機関 | |
| EP0078850B1 (en) | Heat transfer components for stirling-cycle, reciprocating, thermal machines | |
| WO1991005949A1 (en) | Energy converter with annular regenerator, annular heating device, and method of making the heating device | |
| JPS62168956A (ja) | 外部加熱による熱機関 | |
| JPH0213143B2 (ja) | ||
| JP3043153B2 (ja) | 熱ガス機関 | |
| JPS6226603Y2 (ja) | ||
| JPH09151790A (ja) | フリーピストン式ヴィルミエサイクル機関 | |
| JPH05157388A (ja) | 熱ガス機関 | |
| JPH0256505B2 (ja) | ||
| JPS60243352A (ja) | スタ−リング機関 | |
| KR940004247Y1 (ko) | 열 압축식 냉난방기의 연소실 구조 | |
| JPS6224620B2 (ja) |