JPH0635856B2 - スタ−リング機関の位置制御装置 - Google Patents
スタ−リング機関の位置制御装置Info
- Publication number
- JPH0635856B2 JPH0635856B2 JP59099034A JP9903484A JPH0635856B2 JP H0635856 B2 JPH0635856 B2 JP H0635856B2 JP 59099034 A JP59099034 A JP 59099034A JP 9903484 A JP9903484 A JP 9903484A JP H0635856 B2 JPH0635856 B2 JP H0635856B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- displacer
- power
- power piston
- space
- Prior art date
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-
- 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
-
- 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
- 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
- F02G2243/24—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder with free displacers
-
- 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
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/80—Engines without crankshafts
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、フリーピストン型スターリング機関の改良に
関する。
関する。
従来例の構成とその問題点 従来、外燃機関であるスターリング機関は、高効率性、
多燃料性、静粛性等の多くの特徴を備えているが、スタ
ーリング機関の中でも、機械損失が少なく、高効率が期
待できるものとして、フリーピストン型スターリング機
関がある。
多燃料性、静粛性等の多くの特徴を備えているが、スタ
ーリング機関の中でも、機械損失が少なく、高効率が期
待できるものとして、フリーピストン型スターリング機
関がある。
この種のフリーピストン型スターリング機関は、第１
図，第２図に示すように動力ピストン７とディスプレー
サピストン３、あるいはどちらか一方がクランクシャフ
トやコニロッド等で拘束されておらず自由に動く為、動
力ピスタン７やディスプレーサピストン３の位置制御な
しでは、動作位置が不安定で、場合によっては、ピスト
ン等の可動構成部品が、シリンダ本体１の壁等に衝突す
るということもある。この為、従来の解決策の一つとし
て、動力ピストン７やディスプレーサピストン３の一部
に穴をあけ、その穴がある位置（例えば振動の中心位
置）にきた時に、ある空間（例えばピストン上方の空
間）と別の空間（例えばピストン下方の空間）を連通す
る等して、ピストン等の可動構成部品の動作位置を決め
ていた。
図，第２図に示すように動力ピストン７とディスプレー
サピストン３、あるいはどちらか一方がクランクシャフ
トやコニロッド等で拘束されておらず自由に動く為、動
力ピスタン７やディスプレーサピストン３の位置制御な
しでは、動作位置が不安定で、場合によっては、ピスト
ン等の可動構成部品が、シリンダ本体１の壁等に衝突す
るということもある。この為、従来の解決策の一つとし
て、動力ピストン７やディスプレーサピストン３の一部
に穴をあけ、その穴がある位置（例えば振動の中心位
置）にきた時に、ある空間（例えばピストン上方の空
間）と別の空間（例えばピストン下方の空間）を連通す
る等して、ピストン等の可動構成部品の動作位置を決め
ていた。
しかし従来のこの方法だと、作動ガスが、ある空間から
他の空間へ洩れるのを防ぐ為、動力ピストン７やディス
プレーサピストン３を、本来必要な長さ以上に長くする
必要があり、これがエンジン本体を大きくし、又、ピス
トン等の可動構成部品が重くなる為、振動も大きくなっ
た。又、動力ピストン７やディスプレーサピストン３も
長くするには限度があり、この為、動力ピストン７やデ
ィスプレーサピストン３とシリンダ本体１間の隙間から
の洩れも無視できず、エンジン性能低下の一原因となっ
ていた。
他の空間へ洩れるのを防ぐ為、動力ピストン７やディス
プレーサピストン３を、本来必要な長さ以上に長くする
必要があり、これがエンジン本体を大きくし、又、ピス
トン等の可動構成部品が重くなる為、振動も大きくなっ
た。又、動力ピストン７やディスプレーサピストン３も
長くするには限度があり、この為、動力ピストン７やデ
ィスプレーサピストン３とシリンダ本体１間の隙間から
の洩れも無視できず、エンジン性能低下の一原因となっ
ていた。
発明の目的 本発明は、ピストンやディスプレーサの動作位置を決め
る為に、直径の小さいプランジャを用いることにより、
ピストンを必要以上に長くすることなく、洩れも小さく
なる等、上記問題点を改良するものである。
る為に、直径の小さいプランジャを用いることにより、
ピストンを必要以上に長くすることなく、洩れも小さく
なる等、上記問題点を改良するものである。
発明の構成 本発明は上記目的を達成するために、動力ピストンおよ
びディスプレーサピストンの断面積に比べて小さい断面
積の位置制御用ピストンを動力ピストンおよびディスプ
レーサピストンの少なくとも一方に設け、動力ピストン
またはディスプレーサピストンが所定の位置にきたとき
に、動力ピストンまたはディスプレーサピストンによっ
て圧力的に分離される各々の空間を、位置制御用ピスト
ンに設けた通路を介して連通した構成としている。
びディスプレーサピストンの断面積に比べて小さい断面
積の位置制御用ピストンを動力ピストンおよびディスプ
レーサピストンの少なくとも一方に設け、動力ピストン
またはディスプレーサピストンが所定の位置にきたとき
に、動力ピストンまたはディスプレーサピストンによっ
て圧力的に分離される各々の空間を、位置制御用ピスト
ンに設けた通路を介して連通した構成としている。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例について説明する。
第３図および第４図において、１はシリンダ本体、２は
膨張空間、３はディスプレーサピストン、４は圧縮空間
イ、５は圧縮空間イと圧縮空間ロを連結する通路、６は
圧縮空間口、７は動力ピストン、８は負荷、９はバウン
ス空間、１０は連通管、１１はピストンに設けた連通
管、１２は低温側熱交換器と圧縮空間イの間の連通管、
１３は低温側熱交換器、１４は再生器、１５は高温側熱
交換器、１６は高温側熱交換器と膨張空間の間の連通
管、１７はプランジャピストン、１８はプランジャピス
トン１７に穿設した通路、１９は連通管である。
膨張空間、３はディスプレーサピストン、４は圧縮空間
イ、５は圧縮空間イと圧縮空間ロを連結する通路、６は
圧縮空間口、７は動力ピストン、８は負荷、９はバウン
ス空間、１０は連通管、１１はピストンに設けた連通
管、１２は低温側熱交換器と圧縮空間イの間の連通管、
１３は低温側熱交換器、１４は再生器、１５は高温側熱
交換器、１６は高温側熱交換器と膨張空間の間の連通
管、１７はプランジャピストン、１８はプランジャピス
トン１７に穿設した通路、１９は連通管である。
次に、本発明の一実施例である第３図，第４図を用いて
動作について説明する。
動作について説明する。
機関内には、一般にヘリウムや空気等のガスが封入され
ている。ディスプレーサ３が下方に移動すると、圧縮空
間４に存在するガスは、連通管１２，低温側熱交換器１
３，再生器１４，高温側熱交換器１５，連通管１６を通
って膨張空間２に送られる。この過程でガスは吸熱膨張
してガスの圧力が上昇し、動力ピストン７を下方に押し
下げる。次にディスプレーサピストン３が上方に移動す
ると、膨張空間２に存在するガスは、前記通路及び熱交
換器を逆向きに通り、圧縮空間４に送られる。この過程
でガスは冷却され、ガスの圧力が下がり、動力ピストン
７を上方に引き上げる。この動作を繰り返すことによ
り、動力ピストン７は負荷８に対して仕事をする。（こ
の過程で、空間２，４，６の圧力はほぼ同一圧力であ
る。）ここでプランジャピストン１７に設けた通１８の
開口部と連通管１０の開口部が同位置にきた時（第３図
の状態）圧縮空間６とバウンス空間９が連通され、それ
ぞれの空間のガスの圧力がほぼ同一となる。このように
すると動力ピストン７は、通１８と連通管１０の開口部
が一致する位置をほぼ中心として上下に振動し、動力ピ
ストン７の動作位置を決めることができる。なお図中で
は、複雑になるので省略しているが、ディスプレーサピ
ストン３の動作位置についても、動力ピストン７と同様
の方法で位置決めできる。又、図中でプランジャピスト
ン１７と動力ピストン７を別物として図示しているが一
体物としてもよいことは勿論である。
ている。ディスプレーサ３が下方に移動すると、圧縮空
間４に存在するガスは、連通管１２，低温側熱交換器１
３，再生器１４，高温側熱交換器１５，連通管１６を通
って膨張空間２に送られる。この過程でガスは吸熱膨張
してガスの圧力が上昇し、動力ピストン７を下方に押し
下げる。次にディスプレーサピストン３が上方に移動す
ると、膨張空間２に存在するガスは、前記通路及び熱交
換器を逆向きに通り、圧縮空間４に送られる。この過程
でガスは冷却され、ガスの圧力が下がり、動力ピストン
７を上方に引き上げる。この動作を繰り返すことによ
り、動力ピストン７は負荷８に対して仕事をする。（こ
の過程で、空間２，４，６の圧力はほぼ同一圧力であ
る。）ここでプランジャピストン１７に設けた通１８の
開口部と連通管１０の開口部が同位置にきた時（第３図
の状態）圧縮空間６とバウンス空間９が連通され、それ
ぞれの空間のガスの圧力がほぼ同一となる。このように
すると動力ピストン７は、通１８と連通管１０の開口部
が一致する位置をほぼ中心として上下に振動し、動力ピ
ストン７の動作位置を決めることができる。なお図中で
は、複雑になるので省略しているが、ディスプレーサピ
ストン３の動作位置についても、動力ピストン７と同様
の方法で位置決めできる。又、図中でプランジャピスト
ン１７と動力ピストン７を別物として図示しているが一
体物としてもよいことは勿論である。
発明の効果 以上のように、動力ピストンやディスプレーサピストン
の位置決めのため、小径のプランジャピストンを用いる
ことにより、プランジャピストンとシリンダの隙間によ
る環状断面積は、従来のように、動力ピストンやディス
プレーサピストンに直接位置決め穴を設けるより大巾に
小さくできるため、この隙間からの作動ガスの洩れも少
なくなり、エンジンの性能低下をおさえることができ
る。又、動力ピストンやディスプレーサピストンを必要
以上に大きくする必要がないため振動も小さくすること
ができる。
の位置決めのため、小径のプランジャピストンを用いる
ことにより、プランジャピストンとシリンダの隙間によ
る環状断面積は、従来のように、動力ピストンやディス
プレーサピストンに直接位置決め穴を設けるより大巾に
小さくできるため、この隙間からの作動ガスの洩れも少
なくなり、エンジンの性能低下をおさえることができ
る。又、動力ピストンやディスプレーサピストンを必要
以上に大きくする必要がないため振動も小さくすること
ができる。
又、第４図から明らかなようにプランジャピストン上部
の空間をバウンス・スペースと連結することにより図中
のｌの長さを短くでき、プランジャピストンの長さを短
くできる。
の空間をバウンス・スペースと連結することにより図中
のｌの長さを短くでき、プランジャピストンの長さを短
くできる。
第１図は従来例のスターリング機関の概略断面図、第２
図は従来例の機関のピストンが下方に位置する場合の一
部断面図、第３図は本発明の一実施例によるスターリン
グ機関の概略断面図、第４図は同機関のピストンが下方
に位置する場合の一部断面図である。 ３……ディスプレーサピストン、７……動力ピストン、
１７……位置制御用ピストン（プランジャピストン）。
図は従来例の機関のピストンが下方に位置する場合の一
部断面図、第３図は本発明の一実施例によるスターリン
グ機関の概略断面図、第４図は同機関のピストンが下方
に位置する場合の一部断面図である。 ３……ディスプレーサピストン、７……動力ピストン、
１７……位置制御用ピストン（プランジャピストン）。
Claims (1)
- 【請求項１】作動ガスを作動スペース内に保持する容器
と、前記作動スペース内部で往復運動する動力ピストン
と、ディスプレーサピストンとを備え、前記動力ピスト
ンおよびディスプレーサピストンの断面積に比べて小さ
い断面積の位置制御用ピストンを前記動力ピストンおよ
びディスプレーサピストンの少なくとも一方に設け、前
記動力ピストンまたはディスプレーサピストンが所定の
位置にきたときに、前記動力ピストンまたはディスプレ
ーサピストンによって圧力的に分離される各々の空間
を、前記位置制御用ピストンに設けた通路を介して連通
したスターリング機関の位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099034A JPH0635856B2 (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | スタ−リング機関の位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099034A JPH0635856B2 (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | スタ−リング機関の位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243350A JPS60243350A (ja) | 1985-12-03 |
| JPH0635856B2 true JPH0635856B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=14236103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59099034A Expired - Lifetime JPH0635856B2 (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | スタ−リング機関の位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635856B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2105378A (en) * | 1981-09-03 | 1983-03-23 | Rieter Ag Maschf | Thread winding machine |
| JPH0633729B2 (ja) * | 1983-03-14 | 1994-05-02 | 三洋電機株式会社 | スタ−リング機関 |
-
1984
- 1984-05-17 JP JP59099034A patent/JPH0635856B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60243350A (ja) | 1985-12-03 |
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