JPH071028B2 - Stirling cycle engine and heat pump - Google Patents

Stirling cycle engine and heat pump

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JPH071028B2
JPH071028B2 JP59504068A JP50406884A JPH071028B2 JP H071028 B2 JPH071028 B2 JP H071028B2 JP 59504068 A JP59504068 A JP 59504068A JP 50406884 A JP50406884 A JP 50406884A JP H071028 B2 JPH071028 B2 JP H071028B2
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heat exchanger
heat
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gas
piston
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JP59504068A
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ミツチエル・マシユー・ピー
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ミッチェル・マシュー・ピー
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G2244/50Double acting piston machines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00Heat inputs
    • F02G2254/30Heat inputs using solar radiation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00Constructional features
    • F02G2270/50Crosshead guiding pistons

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、仕事に変換され、またはポンプ移送されるべ
き熱が作用ガスを含むシリンダに外部から与えられるホ
ツトガス・エンジンおよびヒートポンプの斬新な形式を
指向している。特に本発明はスターリング・サイクルの
エンジンおよびヒートポンプの改良形式を指向する。
「ヒートポンプ」なる用語は加熱または冷却の何れにも
使用できる装置を表わす、一般的な意味に使用される。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention is directed to a novel type of hot gas engine and heat pump in which heat to be converted to work or pumped is externally provided to a cylinder containing working gas. . In particular, the present invention is directed to an improved form of Stirling cycle engine and heat pump.
The term "heat pump" is used in the generic sense to describe a device that can be used for either heating or cooling.

背景技術 本発明は変形「スターリング・サイクル」を用いる斬新
な機械を指向する。最初のスターリング・サイクル機械
はロバート・スターリングにより1816年に発明された。
これは熱を機械的エネルギに変換するエンジンとして運
転された。以後の開発により、機械的エネルギにより駆
動されて冷却用のヒートポンプとして働くようにスター
リング・サイクル機械を逆にも使用し得ることが判明し
た。下記に述べる実用上の問題のため、スターリング・
サイクル機械が潜在的な用途の何れにおいても広範囲に
使用されるようにはならなかつた。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is directed to a novel machine that uses the modified "Stirling cycle". The first Stirling cycle machine was invented in 1816 by Robert Stirling.
It was operated as an engine that converts heat into mechanical energy. Subsequent developments have shown that the Stirling cycle machine can also be used in reverse, driven by mechanical energy to act as a heat pump for cooling. Due to the practical problems described below, Sterling
Cycle machines have not become widely used in any of the potential applications.

従来のスターリング・サイクル機械は空気、水素または
ヘリウムの如き作用ガスを用いて作動する。スターリン
グ・サイクル機械をエンジンとして働かせる時には、サ
イクルの「圧縮」段階中にエンジンの低温空間にて冷却
されている間には作用ガスが圧縮される。つぎに作用ガ
スは、サイクルの出力行程段階中に膨張しながら加熱さ
れるようにエンジンの高温空間の中で膨張させられる。
ついで作用ガスはサイクルの「冷却」段階中に一定容積
にてエンジンの高温空間から低温空間に移る。ついでこ
のサイクルが繰返えされる。
Conventional Stirling cycle machines operate with a working gas such as air, hydrogen or helium. When operating a Stirling cycle machine as an engine, the working gas is compressed during cooling in the cold space of the engine during the "compression" phase of the cycle. The working gas is then expanded in the hot space of the engine so that it is expanded and heated during the power stroke phase of the cycle.
The working gas then moves from the hot space of the engine to the cold space at a constant volume during the "cooling" phase of the cycle. This cycle is then repeated.

サイクルの出力行程中にスターリング・サイクル機械の
高温空間内にて作用ガスが膨張すると、機械がエンジン
として運転されている時、仕事を発生する。スターリン
グ機械がエンジンとして運転される時、サイクルの圧縮
段階では仕事を吸収するけれどもサイクルの膨張段階中
に発生する仕事量よりも吸収する仕事量の方が少ない。
余つた仕事は部分的には機械およびガスの摩擦(変換/
再生段階のそれを含む)により吸収される。残りの仕事
量が有効な仕事となる。
The expansion of the working gas in the hot space of the Stirling cycle machine during the power stroke of the cycle produces work when the machine is operating as an engine. When a Stirling machine is operated as an engine, it absorbs work in the compression phase of the cycle but less work than it does during the expansion phase of the cycle.
The extra work is partly due to mechanical and gas friction (conversion /
(Including that of the regeneration stage). The remaining work becomes effective work.

スターリング・サイクル機械をヒートポンプとして運転
する時、サイクルの圧縮段階中に作用ガスを圧縮するの
に要するエネルギはサイクルの膨張段階中に得られるエ
ネルギよりも大きい。それは周囲から熱を吸収する機械
の部分(すなわち膨張空間)は作用ガスが圧縮される機
械の部分(すなわち圧縮空間)より低温であるからであ
る。
When operating a Stirling cycle machine as a heat pump, the energy required to compress the working gas during the compression phase of the cycle is greater than the energy available during the expansion phase of the cycle. This is because the part of the machine that absorbs heat from the surroundings (ie the expansion space) is cooler than the part of the machine where the working gas is compressed (ie the compression space).

以下に圧縮空間を「低温空間」と称し、膨張空間を「高
温空間」と称して本発明をエンジンとして説明する。機
械をエンジンでなく冷凍機(ヒートポンプ)として運転
するとすれば、圧縮および膨張空間の温度は逆になる。
本発明をエンジンとして使用する時もヒートポンプとし
て使用する時も何れも、膨張空間に入るガスは外部加熱
を受け、圧縮空間に入るガスは外部冷却を受ける。
Hereinafter, the compression space will be referred to as a "cold space" and the expansion space will be referred to as a "hot space", and the present invention will be described as an engine. If the machine were operated as a refrigerator (heat pump) instead of an engine, the temperatures of the compression and expansion spaces would be reversed.
Regardless of whether the invention is used as an engine or a heat pump, the gas entering the expansion space is subject to external heating and the gas entering the compression space is subject to external cooling.

スターリング・サイクルの変形を具体化する数多くの機
械が記載されている(ウオーカ,スターリング・エンジ
ン,Claredon Press,1980;自動車用へのスターリング・
エンジンの設計および見通し、Collie編,Noyes Data Co
rp,1979参照)。
A number of machines have been described which embody the variant of the Stirling cycle (Walker, Stirling engine, Claredon Press, 1980; Stirling for automotive applications).
Engine Design and Outlook, Collie Edition, Noyes Data Co
rp, 1979).

スターリング・サイクル・エンジンの理論的利点は多
い。理論効率は高い。また熱源は作用ガスの外部にある
から内燃機関に伴う大気汚染問題の幾つかは避けること
ができる。スターリング・サイクル・エンジンの燃料は
高温および高圧にて爆発するのでなく大気圧にて定常的
に燃焼することができるので、スターリング・サイクル
・エンジンは比較的静かである。またどのような利用可
能の熱源によつても動力を得ることができ、太陽熱、地
熱または核分裂、核融合による熱を含む任意の種類の燃
料で運転することができる。
The Stirling cycle engine has many theoretical advantages. The theoretical efficiency is high. Also, since the heat source is external to the working gas, some of the air pollution problems associated with internal combustion engines can be avoided. A Stirling cycle engine is relatively quiet because the fuel in the Stirling cycle engine can steadily burn at atmospheric pressure rather than explode at high temperatures and pressures. It can also be powered by any available heat source and can operate on any type of fuel, including solar, geothermal or fission, fusion heat.

しかし幾つかの実用上の問題がスターリング・サイクル
機械の商業利用の妨げとなつた。それらの問題には下記
のものが含まれる。
However, some practical problems have hampered the commercial use of Stirling cycle machines. These issues include:

(1) サイクル(すなわち低温空間にて作用ガスの容
積を減じて、高温空間にて作用ガスの容積を増し、次に
同時に高温空間にて作用ガスの容積を減じて低温空間に
て作用ガスの容積を増す)を遂行するのに必要な機械運
動が歯車およびレバーの複雑で高価な配置や、重量およ
び摩擦損失の大きい多重シリンダの使用を必要とした。
(1) Cycle (that is, reducing the volume of the working gas in the low temperature space and increasing the volume of the working gas in the high temperature space, and then simultaneously decreasing the volume of the working gas in the high temperature space to reduce the working gas volume in the low temperature space The mechanical movements required to accomplish this require complicated and expensive arrangements of gears and levers and the use of multiple cylinders with high weight and friction losses.

(2) 作用ガスの摩擦によるエネルギ損失はスターリ
ング・サイクル機械での主要な問題であつた。近代のス
ターリング機械では、再生器のそれぞれの側にある高温
および低温チユーブに作用ガスを通すことによつて作用
ガスを加熱し、冷却する。多重チユーブを使用すれば1
本の大口径のチユーブよりも熱伝達に利用し得る表面面
積が増すが、同時にガスの摩擦が大いに増える。スター
リング・エンジンでは通常、高温および低温のチユーブ
の組の間に入れた、編んだワイヤ、ワイヤ網その他類似
の材料の「再生器」が使用される。再生器は或る時点で
ガスから熱を吸収し、後の時点でガスに熱を戻すことに
より機能する。再生器はまた作用ガスが中を行きつ戻り
つする時にかなりの流体摩擦を発生し、エネルギを消費
する。
(2) Energy loss due to friction of working gas has been a major problem in Stirling cycle machines. In modern Stirling machines, working gas is heated and cooled by passing it through hot and cold tubes on either side of the regenerator. 1 if you use multiple tubes
This increases the surface area available for heat transfer over the larger diameter tubes of the book, but at the same time greatly increases the friction of the gas. Stirling engines typically use a "regenerator" of braided wire, wire mesh or similar material placed between a set of hot and cold tubes. The regenerator works by absorbing heat from the gas at some point and returning it to the gas at a later point. The regenerator also creates considerable fluid friction as the working gas travels back and forth, consuming energy.

(3) 作用ガスを冷却したいサイクルの時点で高温の
熱交換に作用ガスを通し、作用ガスを加熱したい時点で
低温の熱交換器に作用ガスを通すという点で、在来の配
置では熱力学的問題も生ずる。
(3) Thermodynamics in the conventional arrangement is that the working gas is passed through the high temperature heat exchange at the time of the cycle where the working gas is desired to be cooled, and the working gas is passed through the low temperature heat exchanger when the working gas is desired to be heated. Problems also arise.

本発明はこれらの領域の全てにおいて改良を達成し、ガ
ス摩擦の小さな単弦運動を用いる機械装置により効率の
高い熱力学サイクルを生ずる。
The present invention achieves improvements in all of these areas, resulting in a more efficient thermodynamic cycle with mechanical devices that use single string motion with low gas friction.

本発明の一局面によれば、スターリング型サイクルによ
り膨張され圧縮される2つに分れた容積のガスを用い、
順次膨張室と圧縮室を分担し、一方の容積のガスが膨張
される時は他方の容積のガスが圧縮を受けるようにする
ことにより、スターリング・エンジン型式の装置の改良
が得られる。
According to one aspect of the invention, using a bipartite volume of gas that is expanded and compressed by a Stirling cycle,
An improvement to the Stirling engine type device is obtained by sequentially sharing the expansion chamber and the compression chamber so that when one volume of gas is expanded, the other volume of gas is compressed.

本発明にいま一つの局面によれば、異る孔口を通つてガ
スがエンジンの膨張空間に入つたり出たりし、入口孔に
ある再生器が圧縮熱を保有し、再生器内の作用ガスの過
熱を可能にすることができる。
According to another aspect of the present invention, gas flows in and out of the expansion space of the engine through different hole openings, and the regenerator in the inlet hole retains heat of compression, which causes the action in the regenerator. It can allow overheating of the gas.

改良された高出力、高速の変形スターリング・サイクル
・エンジンを与えることが本発明の一目的である。
It is an object of the present invention to provide an improved high power, high speed modified Stirling cycle engine.

変形スターリング・サイクルで作動する改良型ヒートポ
ンプを与えることが本発明のいま一つの目的である。
It is another object of the present invention to provide an improved heat pump that operates on a modified Stirling cycle.

太陽エネルギの如き低品質の熱源により作動し得る、低
圧、低速の変形スターリング・サイクル・エンジンを与
えることが本発明のさらに一つの目的である。
It is a further object of the present invention to provide a low pressure, low speed modified Stirling cycle engine that can be operated by a low quality heat source such as solar energy.

以下の記載により他の目的が明らかにされよう。Other purposes will be clarified by the following description.

図面の簡単な説明 第1(a)図、第1(b)図および第1(c)図は本発
明によるエンジン内の作用ガスの圧力変化の図解、 第2図は本発明の基本配置の図解、 第3図は2個の再生器およびバイパスを用いる、本発明
による単一シリンダ・エンジンの実施例の図解、 第4A図は第3図のエンジンに使用し得る仕切弁(ゲート
バルブ)の斜視図、 第4B図は第3図のエンジンに使用し得る仕切弁の断面
図、 第4c図は第3図のエンジンに使用し得るキノコ弁組立体
の図解。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c) are illustrations of pressure changes of working gas in an engine according to the present invention, and FIG. 2 shows a basic arrangement of the present invention. Illustration, FIG. 3 is an illustration of an embodiment of a single cylinder engine according to the present invention using two regenerators and a bypass, FIG. 4A is a gate valve that may be used in the engine of FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view of a sluice valve that can be used in the engine of FIG. 3, and FIG. 4c is a schematic view of a mushroom valve assembly that can be used in the engine of FIG.

発明を実施するための最良の形態 本発明は両端を密閉して、複動ピストンを装備した少な
くとも1個のシリンダを用い、シリンダの一端から他端
へ接続する2個以上の熱交換器組立体を有するエンジン
を与える。各熱交換器組立体はシリンダの一端または他
端に通ずる各端部に少なくとも1個づつの加熱器、冷却
器および弁を含む。各熱交換器はまた1個以上の再生器
および/または1個以上のバイパス弁を有することもで
きる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention uses at least one cylinder that is sealed at both ends and is equipped with a double-acting piston, and two or more heat exchanger assemblies connected from one end of the cylinder to the other end. Give an engine with. Each heat exchanger assembly includes at least one heater, cooler and valve at each end leading to one or the other end of the cylinder. Each heat exchanger may also have one or more regenerators and / or one or more bypass valves.

上記の弁が作動すると、各熱交換器組立体は熱力学サイ
クルに参加することになり、この熱力学サイクルは、ガ
スの移動によってピストンの動きを順に分担する。以下
に、明らかになるように、全ての熱交換器組立体により
遂行される各サイクルは、同一であって順に連続して行
われる。各熱交換器組立体におけるサイクルの理論的作
動は下記の如くである。
When the above valves actuate, each heat exchanger assembly will participate in a thermodynamic cycle, which in turn shares the piston movement with gas movement. As will become apparent below, each cycle performed by all heat exchanger assemblies is identical and is sequentially performed. The theoretical operation of the cycle in each heat exchanger assembly is as follows.

行程1(圧縮):作用ガスはシリンダの圧縮空間から熱
交換器組立体に排出されそこでサイクル中の最低圧力レ
ベルからより高い圧力レベルに圧縮され、本行程中に冷
却器を通りながら冷却されて圧縮に必要な仕事を最少に
する。
Stroke 1 (compression): The working gas is discharged from the compression space of the cylinder to the heat exchanger assembly where it is compressed from the lowest pressure level during the cycle to a higher pressure level and is cooled as it passes through the cooler during this stroke. Minimize the work required for compression.

行程2(隔離):作用ガスは圧縮状態で熱交換器組立体
の中に封入され容積の変化はなく機械的仕事の入力また
は出力はない。
Stroke 2 (Isolation): The working gas in the compressed state is enclosed in the heat exchanger assembly with no change in volume and no input or output of mechanical work.

行程3(膨張):作用ガスは膨張して熱交換器組立体か
らシリンダの膨張空間に入り、その最高圧力から中間圧
力まで落ち、その間この行程中に加熱されて圧力降下を
最少にし、なすべき仕事を最大にする。
Stroke 3 (expansion): The working gas expands from the heat exchanger assembly into the expansion space of the cylinder and drops from its maximum pressure to the intermediate pressure, during which it is heated to minimize the pressure drop and should be done. Maximize work.

行程4(再生):作用ガスは容積変化を生ずることなく
シリンダの膨張空間から熱交換器組立体を通つてシリン
ダの圧縮空間に入り、機械的仕事の大きな入、出力はな
く、そのため再び圧縮されて行程1を繰返すことができ
るようになる。この「再生」行程中、作用ガスは冷却さ
れてその圧力は圧縮行程の開始時にサイクル中の最低点
に達し、行程1中に作用ガスを圧縮するのに必要な仕事
量を減ずるようにする。
Step 4 (regeneration): The working gas enters the compression space of the cylinder from the expansion space of the cylinder through the heat exchanger assembly without any volume change, and there is no large input or output of mechanical work, so it is compressed again. The process 1 can be repeated. During this "regeneration" stroke, the working gas is cooled so that its pressure reaches the lowest point in the cycle at the beginning of the compression stroke, reducing the work required to compress the working gas during stroke 1.

これらの圧力変化は第1(a)図にグラフで示される。
このガスの局部圧力の理論的な図解はガスと熱交換器の
表面の間の熱伝達率により変わる。隔離行程中に熱交換
器組立体の中に捕捉されたガスは隣接表面の温度に従つ
て加熱または冷却されるであろう。冷却器内のガスは冷
えるであろう。加熱器内のガスは両方向にその温度を調
節するであろう。すなわち前の(圧縮)行程中に加熱器
に入るガスは隣接する熱交換面より冷たいが加熱器の遠
方の閉鎖端におけるガスは圧縮されて隣接の加熱器面よ
り実際は熱いであろう。
These pressure changes are shown graphically in Figure 1 (a).
The theoretical illustration of the local pressure of this gas depends on the heat transfer coefficient between the gas and the surface of the heat exchanger. The gas trapped in the heat exchanger assembly during the isolation process will be heated or cooled depending on the temperature of the adjacent surfaces. The gas in the cooler will cool. The gas in the heater will regulate its temperature in both directions. That is, during the previous (compression) stroke, the gas entering the heater will be cooler than the adjacent heat exchange surface, but the gas at the remote closed end of the heater will be compressed and actually hotter than the adjacent heater surface.

場合により、圧縮行程の開始時に加熱器内にあつた高温
ガスの圧縮により生じた上昇温度は圧縮中に冷却器から
(または随意の再生器から)加熱器に入るガスの低下温
度よりずつと大きい。これは第1(b)図に示すように
頂点を接した2個の3角形状を呈するようにするであろ
う。
In some cases, the rising temperature caused by the compression of the hot gas in the heater at the beginning of the compression stroke is greater than the decreasing temperature of the gas entering the heater from the cooler (or from the optional regenerator) during compression. . This will result in two triangular shapes with abutting vertices as shown in FIG. 1 (b).

温度の上昇と降下が完全に相殺することも考えられる。
この場合は第1(c)図の3角形のP/V線図を生じ、こ
れも理論的に完全な瞬間的熱伝達から生ずる。このよう
に、加熱器、さらには、再生器および冷却器の中の平均
ガス温度が隔離行程中、上昇し、下降しまたは一定に保
たれるかどうかによつて、第1図のP/V線図は1
(a)、1(b)または1(c)の如き形をとる。同一
エンジンでも、異る温度差および/または異る運転速度
で運転される時々にこれら3つのP/V線図の各々を表わ
すことが考えられる。
It is also possible that the rise and fall of temperature are completely offset.
This case results in the triangular P / V diagram of Figure 1 (c), which also results from theoretically perfect instantaneous heat transfer. Thus, depending on whether the average gas temperature in the heater, and also in the regenerator and cooler, rises, falls or remains constant during the isolation stroke, the P / V of FIG. The diagram is 1
It takes the form of (a), 1 (b) or 1 (c). It is possible to represent each of these three P / V diagrams from time to time even with the same engine operating at different temperature differences and / or different operating speeds.

第1図を参照するに、圧縮曲線(行程1)の下方の面積
は膨張曲線(行程3)の下方の面積より小さく、その差
がエンジンの仕事出力となる。
Referring to FIG. 1, the area under the compression curve (stroke 1) is smaller than the area under the expansion curve (stroke 3), and the difference is the work output of the engine.

本発明の基本的な実施例が第2図の説明図に示される。
複動ピストン(10)が密閉されたシリンダ(9)中を移
動する。ピストン(10)はピストン棒(11)に連結され
る。ピストン棒(11)はクロスヘツド(図示せず)によ
つて横運動しないように支持される。ピストン棒(11)
は在来の連接棒を介してクランク棒(図示せず)につな
がる。ピストン棒はシール(22)を通過する。
A basic embodiment of the invention is shown in the diagram of FIG.
The double acting piston (10) moves in the closed cylinder (9). The piston (10) is connected to the piston rod (11). The piston rod (11) is supported by a crosshead (not shown) so as not to move laterally. Piston rod (11)
Is connected to a crank rod (not shown) via a conventional connecting rod. The piston rod passes through the seal (22).

シリンダ(9)の一端はそれぞれ加熱器(12A,13A)と
冷却器(12B,13B)とから成る熱交換器組立体を通して
シリンダの他端につながる。熱交換器組立体は穴(16,1
7)を通してシリンダの膨張空間に連通し、また他の穴
(18,19)を通してシリンダの圧縮空間に連通する。膨
張空間への各穴(16,17)とその関連加熱器(12A,13A)
との間に弁(16A,17A)がある。圧縮空間への各穴とそ
の関連冷却器(12B,13B)との間に弁(18A,19A)があ
る。各加熱器と冷却器の間にある再生器(14)は任意で
ある。
One end of the cylinder (9) is connected to the other end of the cylinder through a heat exchanger assembly including a heater (12A, 13A) and a cooler (12B, 13B). Heat exchanger assembly has holes (16,1
7) to communicate with the expansion space of the cylinder, and through the other holes (18, 19) to communicate with the compression space of the cylinder. Each hole (16,17) to the expansion space and its associated heater (12A, 13A)
There is a valve (16A, 17A) between and. There are valves (18A, 19A) between each hole to the compression space and its associated cooler (12B, 13B). The regenerator (14) between each heater and cooler is optional.

ピストン(10)がシリンダの膨張端と圧縮端の間を行き
つ戻りつする時、弁(16A,17A,18A,19A)は下記のシー
ケンスで開閉する。
As the piston (10) moves back and forth between the expansion and compression ends of the cylinder, the valves (16A, 17A, 18A, 19A) open and close in the following sequence.

以後このサイクルを繰返す。漏れおよびシリンダから掃
気されない少量の残留ガスを無視すれば弁(16A,18A)
を通過する作用ガスの量は常に弁(17A,19A)を通過す
るガスの量からは隔離されていることに着目すべきあ
る。
After that, this cycle is repeated. Valves (16A, 18A), ignoring leaks and small amounts of residual gas not scavenged from the cylinder
It should be noted that the amount of working gas passing through is always isolated from the amount of gas passing through the valves (17A, 19A).

もしも各熱交換器組立体を通過して行きつ戻りつする作
用ガスの量の圧力/体積関係を別個に考慮するならば、
かかる量の作用ガスはサイクルの過程中にそれぞれ第1
図の圧力/体積線図に一致するが、二つの量のガスの圧
力/体積関係はサイクル全体を通して相互に180゜位相
がずれていることが判る。
If the pressure / volume relationship of the amount of working gas passing back and forth through each heat exchanger assembly is considered separately, then
Such an amount of working gas is first of each during the course of the cycle.
Consistent with the pressure / volume diagram of the figure, it can be seen that the pressure / volume relationship of the two quantities of gas is 180 ° out of phase with each other throughout the cycle.

エンジンの望ましい実施例が第3図に示される。複動ピ
ストン(10)が密閉されたシリンダ内を運動する。ピス
トン(10)はピストン棒(11)につながるつぎに、例え
ば、ピストン棒(11)はクランクピンおよびクランク軸
(図示せず)につながる在来型の連接棒(図示せず)に
連結され、望むらくは在来のクロスヘッド(図示せず)
により横運転しないように支持される構成が考えられ
る。この場合、ピストンがシリンダ内で往復運動すると
きには、クロスヘツドがピストンの運動エネルギを貯
え、また、このエネルギをピストンに戻すように作用す
る。
A preferred embodiment of the engine is shown in FIG. A double-acting piston (10) moves in a closed cylinder. Piston (10) is connected to piston rod (11) Next, for example, piston rod (11) is connected to a conventional connecting rod (not shown) connected to a crank pin and a crankshaft (not shown), Hopefully a conventional crosshead (not shown)
Therefore, it is conceivable that the vehicle is supported so as not to drive laterally. In this case, as the piston reciprocates in the cylinder, the crosshead acts to store the kinetic energy of the piston and to return this energy to the piston.

第3図を参照するに、直列に接続された冷却器(12B,13
B)、加熱器(12A,13A)および再生器(14A,14B)から
なる2個の熱交換器組立体(12,13)がある。各熱交換
器組立体の再生器端は弁装置(16A,17A)を有する穴(1
6,17)を通してそれぞれシリンダの高温端に接続され
る。各熱交換器組立体の他端は弁装置(18A,19A)を含
むシリンダの圧縮弁穴(18,19)にそれぞれ接続され
る。それぞれ弁装置(20A,21A)を含むバイパス穴(20,
21)が設けられ、各熱交換器組立体(12,13)の冷却器
(12B,13B)と加熱器(12A,13A)の間にシリンダの膨脹
空間とを接続する第2の組の再生器(23A,23B)を弁(2
0A,21A)と冷却器(12B,13B)の間に設けることもでき
る。
Referring to FIG. 3, coolers (12B, 13
There are two heat exchanger assemblies (12, 13) consisting of B), heaters (12A, 13A) and regenerators (14A, 14B). The regenerator end of each heat exchanger assembly has a hole (1) with a valve device (16A, 17A).
6) and 17) respectively connected to the hot end of the cylinder. The other end of each heat exchanger assembly is connected to a compression valve hole (18, 19) of a cylinder including a valve device (18A, 19A). By-pass holes (20,
21) is provided to regenerate the second set of connecting the expansion space of the cylinder between the cooler (12B, 13B) and the heater (12A, 13A) of each heat exchanger assembly (12, 13). Valve (23A, 23B) valve (2
It may be provided between the 0A, 21A) and the cooler (12B, 13B).

本実施例では、作用ガスは熱交換器組立体を通つて弁
(16A,17A)を介して膨張空間に流入するが、弁(20A,2
1A)を介して膨張空間から出て熱交換器組立体に流れ
る。その結果、弁作動のシーケンスは次のようになる。
In this embodiment, the working gas flows through the heat exchanger assembly and into the expansion space via the valves (16A, 17A), while the valves (20A, 2A
1A) exits the expansion space and flows to the heat exchanger assembly. As a result, the sequence of valve actuation is as follows.

このシーケンスの効果は、1サイクルの過程中に作用ガ
スが冷却器を2回(各方向に1回づつ)通過するが、加
熱器および再生器を1回だけ(一方向に)通過して流れ
ることである。反対に在来のスターリング・サイクル・
エンジンでは作用ガスが各サイクル中に加熱器、冷却器
および再生器を両方向に通過する。よつて本発明は従来
のスターリング・サイクル・エンジンに生ずるガスの摩
擦の幾らかを排除する。さらに再生器をガスが通過する
ことにより生ずる摩擦が存在する限り、それが熱に変わ
り、この熱が冷却器よりもむしろ膨張空間に伝達され
る。
The effect of this sequence is that the working gas passes through the cooler twice (once in each direction), but only once through the heater and regenerator (in one direction) during the course of one cycle. That is. On the contrary, the conventional Stirling cycle
In the engine, working gas passes through the heater, cooler and regenerator in both directions during each cycle. Thus, the present invention eliminates some of the gas friction that occurs in conventional Stirling cycle engines. In addition, as long as there is friction caused by the passage of gas through the regenerator, it turns into heat, which is transferred to the expansion space rather than the cooler.

加熱器(12A,13A)は燃焼器、太陽エネルギ等の如き加
熱装置(図示せず)により加熱され、冷却器(12B,13
B)は水ジヤケツト、空気その他の適当な吸熱体により
冷却される。
The heater (12A, 13A) is heated by a heating device (not shown) such as a combustor or solar energy, and the cooler (12B, 13A) is heated.
B) is cooled with a water jacket, air or other suitable heat sink.

本発明によるエンジンのサイクルは遥かに高い圧縮比が
可能である点が従来のスターリング・サイクルとは異
る。作用ガスの全容積が熱交換器組立体の中に排除され
てそこで各端にある弁により圧縮状態で閉じ込められる
からシリンダの排除容積と熱交換器組立体の容積との比
が圧縮比を決定する。熱交換器組立体を比較的小さな容
積にすると、高圧縮比が得られる。
The engine cycle according to the invention differs from the conventional Stirling cycle in that a much higher compression ratio is possible. The ratio of the excluded volume of the cylinder to the volume of the heat exchanger assembly determines the compression ratio, because the total volume of working gas is excluded in the heat exchanger assembly and is confined there in compression by the valves at each end. To do. The relatively small volume of the heat exchanger assembly results in a high compression ratio.

本エンジンにより達成し得る高圧縮比は、エンジンがそ
の大きさの割りに大きな出力を出すという点で望まし
い。しかし高圧縮比は圧縮行程の終りに機械内に極く高
い圧力を生ずるという形でハンデイキヤツプを伴う。こ
の高圧は圧縮行程が進行するにつれ作用ガスの温度を上
げて、作用ガスの再生に消費される仕事量を増す。
The high compression ratios that can be achieved with this engine are desirable in that it produces a large output for its size. However, high compression ratios involve handy caps in the form of extremely high pressures in the machine at the end of the compression stroke. This high pressure raises the temperature of the working gas as the compression stroke progresses, increasing the work consumed to regenerate the working gas.

この影響を緩和するために各熱交換器組立体を作用ガス
の圧縮加熱を制限するように配置する。
To mitigate this effect, each heat exchanger assembly is arranged to limit the compression heating of the working gas.

これは低温の熱交換器(または使用されていれば中央再
生器)からの低温ガスが、例えば従来のスターリング・
サイクル機械に用いられるよりもかなり大きな直径の加
熱器チユーブ、または1本の加熱器チユーブのみを用い
る等して、加熱器に入つた時直ぐに熱せられることのな
いように各熱交換器を装備することにより遂行される。
このように加熱器の熱交換面積を減ずることにより加熱
過程を遅らせることができる。
This is because the cold gas from the cold heat exchanger (or the central regenerator if used) is
Equip each heat exchanger so that it is not heated immediately when it enters the heater, such as by using a heater tube with a diameter considerably larger than that used in the cycle machine, or by using only one heater tube It is carried out by
Thus, the heating process can be delayed by reducing the heat exchange area of the heater.

その反対に再生器および冷却器のチユーブは迅速な熱伝
達を行うように設計して、何れに入るガスもほとんど直
ちに再生器または冷却器の温度になるようにすることが
できる。
Conversely, the regenerator and cooler tubes can be designed for rapid heat transfer so that the gas entering either will almost immediately reach the regenerator or cooler temperature.

圧縮行程の開始時に加熱器(12A,13A)内にあるガスが
圧縮開始の時点で加熱器チユーブの温度に近づいている
ような熱伝達特性を加熱器に持たせることができる。第
3図を参照するに、圧縮行程が進行するにつれ、その高
温ガスは前進的に弁装置(16Aまたは17A)に向つて押さ
れ、さらに圧縮により加熱される。この作用を緩和する
ために膨張端再生器(14A,14B)を加熱器と膨張空間へ
の穴との間に介在させて、加熱器から押し出されて膨張
端再生器に入るガスからの熱が再生器に吸収されて温度
上昇が緩和されるようにする。再生器に充分な熱容量を
持たせれば、任意の1サイクル中に再生器に生ずる温度
上昇は最少限に止まる。しかし、数多くのサイクルを繰
返えし、また作用ガスが交換行程中にバイパス(20,2
1)を通過する場合は、膨張端再生器の温度を加熱器の
温度よりも上げ、それにより膨張行程中の作用ガスの圧
力を増してエンジン性能を向上させることが可能であ
る。この効果は熱交換器組立体の要素の容積、エンジン
の圧縮比、圧縮行程中に加熱器に入るガスの温度および
加熱器内の熱伝達率に左右され、当業者にとつて公知の
解析法により計算することができる。
The heater can be provided with heat transfer characteristics such that the gas in the heater (12A, 13A) at the start of the compression stroke approaches the temperature of the heater tube at the start of compression. Referring to FIG. 3, as the compression stroke proceeds, the hot gas is progressively pushed toward the valve device (16A or 17A) and further heated by compression. In order to mitigate this effect, an expansion end regenerator (14A, 14B) is interposed between the heater and the hole to the expansion space, and the heat from the gas extruded from the heater and entering the expansion end regenerator is It is absorbed by the regenerator so that the temperature rise is moderated. If the regenerator has sufficient heat capacity, the temperature rise in the regenerator during any one cycle will be minimal. However, many cycles are repeated, and the working gas bypasses (20,2
When passing 1), it is possible to raise the temperature of the expansion end regenerator above the temperature of the heater, thereby increasing the pressure of the working gas during the expansion stroke and improving engine performance. This effect depends on the volume of the elements of the heat exchanger assembly, the compression ratio of the engine, the temperature of the gas entering the heater during the compression stroke and the heat transfer coefficient within the heater, and the analytical methods known to those skilled in the art. Can be calculated by

再生器、加熱器チユーブおよび冷却器チユーブのサイズ
をシリンダの排除体積に対して適切に決めることによ
り、圧縮行程の開始時に加熱器チユーブ内にあるほとん
ど全部のガスがその行程の終りまで膨張端再生器内に押
し込まれ、その結果、その行程の過程中に加熱器チユー
ブの体積の全部が冷却器または中央再生器を通過したば
かりのガスにより満たされることになる。
By appropriately sizing the regenerator, heater tube and cooler tube to the excluded volume of the cylinder, almost all of the gas in the heater tube at the beginning of the compression stroke is expanded end regenerated until the end of the stroke. It is pushed into the reactor so that during the course of its travel the entire volume of the heater tube is filled with the gas that has just passed through the cooler or central regenerator.

よつて、膨張行程の開始時に高温端の弁装置(16A,17
A)が開く時、ガスはシリンダ内の膨張空間に入るべく
膨張しながら膨張端再生器の温度まで熱せられる。その
ガスの温度は少なくとも当初は加熱器温度を越える。膨
張行程が進むにつれ加熱器内のガスの温度は下るけれど
も、シリンダに入る途中でガスは膨張端再生器を通過せ
ねばならず、その過程で加熱器チユーブ最高温度に近い
かそれを越える温度まで熱せられる。
Therefore, at the start of the expansion stroke, the valve device (16A, 17
When A) opens, the gas is heated to the temperature of the expansion end regenerator while expanding to enter the expansion space in the cylinder. The temperature of the gas exceeds the heater temperature, at least initially. Although the temperature of the gas in the heater decreases as the expansion stroke progresses, the gas must pass through the expansion end regenerator on the way into the cylinder, and in the process, close to or above the maximum temperature of the heater tube. Be heated.

膨張端に図示されるものに似たバィパス配備を圧縮端に
設けることもできる。その場合、作用ガスは冷却器(12
B,13B)を通つて圧縮空間に入るが、中央再生器(23A,2
3B)に直接に連通するバイパスを通つて圧縮空間を離れ
る筈である。
A bypass arrangement similar to that shown at the expansion end may be provided at the compression end. In that case, the working gas is cooled by the cooler (12
B, 13B) into the compression space, but the central regenerator (23A, 2A
It should leave the compression space through a bypass that directly communicates with 3B).

隔離段階中、隔離された熱交換器組立体にある全ての弁
は熱交換器内の正圧を受ける。しかし弁装置(16Aまた
は17A)が開いて作用ガスがシリンダの膨張空間に入る
時、シリンダ内の圧力は圧縮がちようど始まつている熱
交換器組立体の中の圧力よりも高い。従つてシリンダの
膨張端と熱交換器組立体の間に圧力差が存在し、膨張空
間の圧力が圧縮空間の圧力よりも高い間は作用ガスが熱
交換器組立体の中に圧縮される。しかし終極的には膨張
空間の圧力は落ち、ガスが圧縮されて送られている熱交
換器の弁装置にかかる圧力は方向を変える。
During the isolation phase, all valves in the isolated heat exchanger assembly receive a positive pressure within the heat exchanger. However, when the valve device (16A or 17A) is opened and the working gas enters the expansion space of the cylinder, the pressure in the cylinder is higher than the pressure in the heat exchanger assembly which is beginning to compress. Therefore, there is a pressure differential between the expansion end of the cylinder and the heat exchanger assembly, and the working gas is compressed into the heat exchanger assembly while the pressure in the expansion space is higher than the pressure in the compression space. Ultimately, however, the pressure in the expansion space drops and the pressure on the valve arrangement of the heat exchanger, in which the gas is being compressed, is diverted.

この問題を処理するために、高圧型のエンジンの膨張空
間に直接連通する弁は両方の方向に圧力密封性を有す
る。温度が比較的低くて潤滑油を用いることのできるヒ
ートポンプの如き用途には、単純な仕切弁(第4A図およ
び第4B図)を使うことができる。かかる弁では仕切板
(30)が作用ガスの流れを横切る。開位置において、仕
切板の孔(31)が流路に整合し、ガスは自由に流れる。
仕切板が閉じると、平らな板がガス流を遮断する。第4B
図を参照するに、仕切板の両側が適切に滑らかで、作用
ガスの通過する開口部の端を滑らかな弁座になるように
研磨することができれば、仕切板は先ず孔の片側に押さ
れ、ガス圧力が逆転すれば孔の反対側に押される。よつ
て何れの方向にも圧力シールを形成する。適当な密封装
置(33)がさらに仕切板(30)の表面の漏れを密封す
る。密封型の電磁作動弁も用いることができる。
To address this problem, the valve that directly communicates with the expansion space of a high pressure engine is pressure tight in both directions. For applications such as heat pumps where the temperature is relatively low and lubricating oil can be used, a simple sluice valve (Figs. 4A and 4B) can be used. In such valves, a partition plate (30) crosses the flow of working gas. In the open position, the holes (31) in the partition plate are aligned with the flow path, allowing gas to flow freely.
When the partition plate is closed, the flat plate blocks the gas flow. Fourth B
As shown in the figure, if both sides of the partition plate are properly smooth and the end of the opening through which the working gas passes can be polished to form a smooth valve seat, the partition plate is first pushed to one side of the hole. If the gas pressure reverses, it will be pushed to the opposite side of the hole. Therefore, a pressure seal is formed in either direction. A suitable sealing device (33) further seals against leaks on the surface of the partition plate (30). Sealed solenoid operated valves can also be used.

高温用途には、2重ポペツト弁(第4C図35)を用いるこ
とができる。弁の圧力密封において公知の他の装置は当
業者には明らかであろう。
For high temperature applications, dual poppet valves (Figure 4C, Figure 35) can be used. Other devices known for pressure sealing of valves will be apparent to those skilled in the art.

ピストンおよびクランク軸の配備を用いる本発明の実施
例において、弁運動のタイミング(時期調節)はクラン
ク軸の位置を感知する在来の機械的、電気的または電子
的装置によりピストン運動に同期される。
In an embodiment of the invention using piston and crankshaft deployment, the timing of valve movement is synchronized with piston movement by conventional mechanical, electrical or electronic devices that sense crankshaft position. .

2個より多い熱交換器組立体(チユーブ・セツト)を使
うこともできる。比較的多数のチユーブセツトを用いる
ことによる少なくとも2つの実用上の利点がある。交換
行程中に1個のチユーブセツトのみが能動的にガスを受
入れ放出することから、この利点が生ずる。出力/圧縮
行程中は、2個のチユーブセツトのみがガスを受入れ放
出する。残りのチユーブセツトは「隔離」段階にて閉じ
込められるため、熱伝達によつて、温度調整がなされる
時間が確保できるようになる。よつて、加熱器から、中
に入つているガスへ極く迅速に熱伝達を行う必要はな
い。理論的にも、圧縮が完了して弁が作用ガスを熱交換
器組立体に閉じ込め終るまでは、圧縮中に加熱器に入る
低温ガスは加熱器壁からの伝導および対流によつてはあ
まり温められない。
It is possible to use more than two heat exchanger assemblies. There are at least two practical advantages to using a relatively large number of tubes. This advantage arises because only one tube set actively receives and releases gas during the exchange process. During the power / compression stroke only two tube sets receive and release gas. The rest of the tubes are confined during the "isolation" stage, allowing heat transfer to allow time for temperature regulation. Therefore, it is not necessary to transfer heat from the heater to the gas contained therein very quickly. Theoretically, until compression is complete and the valve has confined the working gas to the heat exchanger assembly, the cold gas entering the heater during compression is too warm due to conduction and convection from the heater wall. I can't.

この設計は加熱器チユーブと作用ガスの間の熱伝達を比
較的遅くすることができるから加熱器の製作を大いに単
純化することができる。極端な場合、1本の加熱器チユ
ーブを用いるから、製作が非常に容易になる。
This design allows the heat transfer between the heater tube and the working gas to be relatively slow, which greatly simplifies the manufacture of the heater. In the extreme case, a single heater tube is used, which makes it very easy to manufacture.

1本の加熱器チユーブ(または少数の比較的大口径の加
熱器チユーブ)を使うことのいま一つの利点はガスの摩
擦抗力を大幅に減ずることができることである。
Another advantage of using a single heater tube (or a small number of relatively large heater tubes) is that the frictional drag of the gas can be significantly reduced.

最適な運転において、本発明による機械は平衡がとれ
る、すなわち熱交換器組立体に関連する作用ガスの容積
は実質的に等しくなるべきである。大抵の実用機械は、
シリンダおよび弁穴をピストンが完全に掃気し得ないか
ら、運転している間に自然に平衡がとれる。各出力/圧
縮行程の終りに圧縮空間および圧縮空間弁穴に少量のガ
スが残る。ガス圧入されたばかりの熱交換器組立体が不
均衡に大量のガスを含むならば、圧縮空間および圧縮空
間弁穴の残留ガス量も不均衡に多くなる。よつて、圧縮
行程の終りに圧縮されたばかりのガスに対して圧縮空間
弁が閉じていま一つの圧縮空間弁が交換行程のために開
く時、余分のガスがまさに交換行程に入ろうとする次の
熱交換器組立体に移送されてその熱交換器組立体の中の
ガス量を少し増す。このようにしてエンジンのサイクル
が繰返えされるにつれて余分のガスを含む熱交換器組立
体からより少ないガスを含む熱交換器組立体へ少量のガ
スが自動的に再配分されて平衡が保たれる。
For optimum operation, the machine according to the invention should be balanced, ie the working gas volumes associated with the heat exchanger assembly should be substantially equal. Most practical machines
Since the piston cannot completely scaveng the cylinder and the valve hole, it naturally balances during operation. A small amount of gas remains in the compression space and compression space valve holes at the end of each power / compression stroke. If the just-pressurized heat exchanger assembly contains a disproportionately large amount of gas, the residual gas volume in the compression space and the compression space valve holes will also be disproportionately high. Therefore, when the compression space valve is closed for the gas just compressed at the end of the compression stroke and one compression space valve is opened for the exchange stroke, the extra gas is about to enter the exchange stroke. Transferred to the heat exchanger assembly to slightly increase the amount of gas in the heat exchanger assembly. In this way, a small amount of gas is automatically redistributed from the heat exchanger assembly containing excess gas to the heat exchanger assembly containing less gas as the engine cycle is cycled to balance. Be done.

作用ガスが弁を通つて漏れるなどして自然に再配分され
た状態にされた後でエンジンを始動すべき時、エンジン
としての機械を平衡させるのは始動機構によることがで
きる。すなわちほぼ平衡が達せられるまでエンジンをク
ランクで回す必要があるかも知れない。始動すべき時に
エンジンが既に平衡していれば、始動する迄に1サイク
ルだけクランクで回せばよいであろう。
When the engine is to be started after the working gas has been naturally redistributed, such as leaking through a valve, it can be due to the starting mechanism to balance the machine as an engine. That is, it may be necessary to crank the engine until near equilibrium is reached. If the engine was already in equilibrium when it was to be started, it would only have to be cranked for one cycle before starting.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分離した第1及び第2の少なくとも2個の
熱交換器組立体を介して一端と他端とが接続されたシリ
ンダを有し、前記各熱交換器組立体が直列に配置された
加熱される熱交換器装置と冷却される熱交換器装置とを
含み、前記熱交換器組立体の高温端が前記シリンダの高
温端に取り付けられ、前記熱交換器組立体が前記各端に
弁装置を備え、前記シリンダが複動型往復移動ピストン
装置を収容し、該ピストン装置が前記各熱交換器組立体
から周期的に一定量のガスを排除し又は一定量のガスに
よって移動させられ、さらに、第1及び第2の熱交換器
組立体となる一対の前記熱交換器組立体内の一定量のガ
スが、前記弁装置によって交互に前記熱交換器組立体内
に閉じ込められまたそれから解放されるように、高温ガ
スエンジンを運転する方法であって、 (a) 前記ピストンが、前記弁装置を介して前記加熱
される熱交換器装置に連通する前記シリンダの端部に向
かう行程のほぼ終りにあって、前記第1の熱交換器組立
体にある両端の弁装置が開位置にあり、前記第2の熱交
換器組立体にある両端の弁装置が閉位置にあって第1の
容量のガスが前記第1の熱交換器組立体及び前記シリン
ダ内に配設され、第2の容量のガスが前記第2の熱交換
器組立体の中に圧入され、さらに他の熱交換器組立体が
存在すれば該各他の熱交換器組立体の中に圧縮された一
定量のガスが含まれているときに、前記第1の熱交換器
組立体の高温端にある前記弁装置を閉じ、ほぼ同時に前
記第2の熱交換器組立体の高温端にある前記弁装置を開
いて前記第2の容量のガスを前記シリンダ内の前記ピス
トンの第1の側に向けて膨脹させ、同時に前記第1の熱
交換器組立体の低温端にある前記弁装置を通して前記ピ
ストンの第2の側の前記シリンダから前記第1の容積の
ガスを圧縮して前記第1の熱交換器組立体の中に押し入
れる段階; (b) 前記ピストンが、前記弁装置を通して前記熱交
換器組立体の低温端に連通する前記シリンダの端部に向
かう行程のほぼ終りにあるときに、前記第1の熱交換器
組立体の低温端にある前記弁装置を閉じほぼ同時に前記
第2の熱交換器組立体の低温端にある前記弁装置を開い
て、前記第2の容積のガスを前記ピストンの前記第1の
側のシリンダから前記第2の熱交換器組立体を通して前
記ピストンに向かう前記第2の側の前記シリンダ内に排
出し、同時に前記圧入された前記第1の容量のガスを前
記第1の熱交換器組立体の中に維持し、さらにエンジン
装置が3個以上の熱交換器組立体を有する場合には、前
記第1の熱交換器組立体を一時的に該エンジンの運転方
法のサイクルから外す段階; (c) 前記ピストンが、前記弁装置を介して前記熱交
換器組立体の高温端に連通する前記シリンダ端に向かう
工程のほぼ終りにあるときに、前記第2の熱交換器組立
体の高温端にある前記弁装置を閉じ、ほぼ同時に、前記
他の熱交換器組立体の内の1個を第1の熱交換器組立体
として該エンジンの運転方法のサイクルに加えて該第1
の熱交換器組立体の高温端にある前記弁装置を開き、前
記第1の容量のガスを該第1の熱交換器組立体の高温端
にある該弁装置を通じて前記シリンダ内の前記ピストン
に向かう第1の側に膨脹させ、いっぽう同時に前記ピス
トンの第2の側の前記シリンダから前記第2の熱交換器
組立体の低温端にある前記弁装置を通して前記第2の容
量のガスを前記第2の熱交換器組立体の中に圧縮して押
しれる段階; (d) 前記ピストンが、前記弁装置を通して前記熱交
換器組立体の低温端に連通する前記シリンダ端に向かう
行程のほぼ終りにあるときに、前記第2の熱交換器組立
体の前記低温端にある前記弁装置を閉じほぼ同時に前記
第1の熱交換器組立体の低温端にある前記弁装置を開い
て前記ピストンに向かう前記第1の側の前記シリンダか
ら前記第1の熱交換器組立体を通して前記ピストンの前
記第2の側の前記シリンダ内に前記第1の容量のガスを
排出し、一方同時に前記圧縮された第2の容量のガスを
前記第2の熱交換器組立体の中に維持し、さらに、さら
にエンジン装置が3個以上の熱交換器組立体を有する場
合には、前記第2の熱交換器組立体を一時的に該エンジ
ンの運転方法のサイクルから外して、前記他の熱交換器
組立体の内の1個を第2の熱交換器組立体として該エン
ジンの運転方法のサイクルに加える段階; (e) 前記(a)から(d)までの段階に示されたエ
ンジンの運転方法のサイクルを繰り返す段階を含む方
法。
1. A cylinder having one end and the other end connected to each other through at least two first and second heat exchanger assemblies that are separated from each other, and each heat exchanger assembly is arranged in series. A heated heat exchanger device and a cooled heat exchanger device, the hot end of the heat exchanger assembly being attached to the hot end of the cylinder, the heat exchanger assembly being at each of the ends. A valve device, the cylinder houses a double-acting reciprocating piston device, the piston device periodically removing or moving a fixed amount of gas from each heat exchanger assembly. And a fixed amount of gas in the pair of heat exchanger assemblies that provides the first and second heat exchanger assemblies is alternately trapped and released from the heat exchanger assembly by the valve device. The hot gas engine as (A) the piston is at substantially the end of a stroke towards the end of the cylinder communicating with the heated heat exchanger device via the valve device, and A valve assembly at both ends of the exchanger assembly is in an open position, a valve assembly at both ends of the second heat exchanger assembly is in a closed position, and a first volume of gas is in the first heat exchange. A second volume of gas is press-fitted into the second heat exchanger assembly and further heat exchanger assemblies, if any, are disposed within the reactor assembly and the cylinder. The valve device at the hot end of the first heat exchanger assembly is closed when the heat exchanger assembly contains a quantity of compressed gas and the second heat is closed at about the same time. The valve device at the hot end of the exchanger assembly is opened to allow the second volume of gas to flow through the piston in the cylinder. Of the gas of the first volume from the cylinder on the second side of the piston through the valve device at the cold end of the first heat exchanger assembly. Compressing and pushing into the first heat exchanger assembly; (b) the stroke of the piston towards the end of the cylinder that communicates with the cold end of the heat exchanger assembly through the valve device. The valve device at the cold end of the first heat exchanger assembly is closed at about the end of, and the valve device at the cold end of the second heat exchanger assembly is opened at about the same time. The second volume of gas is discharged from the cylinder on the first side of the piston through the second heat exchanger assembly into the cylinder on the second side towards the piston and is simultaneously press-fitted. The first volume of gas is The first heat exchanger assembly is temporarily maintained in the heat exchanger assembly, and when the engine device has three or more heat exchanger assemblies, the first heat exchanger assembly is temporarily cycled according to the operating method of the engine. (C) the second heat exchanger when the piston is approximately at the end of the process towards the cylinder end communicating with the hot end of the heat exchanger assembly via the valve device. The valve device at the hot end of the assembly is closed and at about the same time, one of the other heat exchanger assemblies is added as a first heat exchanger assembly to the cycle of operation of the engine. First
Opening the valve device at the hot end of the heat exchanger assembly to direct the first volume of gas to the piston in the cylinder through the valve device at the hot end of the first heat exchanger assembly. The second volume of gas through the valve device at the cold end of the second heat exchanger assembly from the cylinder on the second side of the piston. Compressing and pushing into the second heat exchanger assembly; (d) approximately at the end of the stroke toward the cylinder end where the piston communicates through the valve device to the cold end of the heat exchanger assembly. At one time, the valve device at the cold end of the second heat exchanger assembly is closed and at about the same time the valve device at the cold end of the first heat exchanger assembly is opened towards the piston. Front from the cylinder on the first side Exhausting the first volume of gas through the first heat exchanger assembly into the cylinder on the second side of the piston while simultaneously delivering the compressed second volume of gas to the second volume. The second heat exchanger assembly is temporarily maintained in the heat exchanger assembly, and when the engine system further has three or more heat exchanger assemblies, the second heat exchanger assembly is temporarily operated. Removing one of the other heat exchanger assemblies into the cycle of the operating method of the engine as a second heat exchanger assembly; and (e) from (a) to (d). ) The method including repeating the cycle of the engine operating method shown in the steps up to.
【請求項2】前記熱交換器組立体の各々において前記加
熱される熱交換器装置と前記冷却される熱交換器装置と
の間に再生器装置が直列に介在している、請求の範囲第
1項に記載の方法。
2. A regenerator device in series between each of the heated heat exchanger device and the cooled heat exchanger device in each of the heat exchanger assemblies. The method according to item 1.
【請求項3】前記熱交換器組立体の各々の高温端におい
て前記加熱される熱交換器装置と前記弁装置との間に再
生器装置が直列に介在している、請求の範囲第1項に記
載の方法。
3. A regenerator device in series between the heated heat exchanger device and the valve device at each hot end of the heat exchanger assembly. The method described in.
【請求項4】前記段階(b)のガス流が、前記第2の熱
交換器組立体の前記加熱される熱交換器装置をバイパス
する別の導管を通り、前記段階(d)のガス流が、前記
第1の熱交換器組立体の前記加熱される熱交換器装置を
バイパスする別の導管を通る、請求の範囲第1項に記載
の方法。
4. The gas stream of step (d), wherein the gas stream of step (b) passes through another conduit bypassing the heated heat exchanger arrangement of the second heat exchanger assembly. 7. The method of claim 1 wherein the fluid is passed through another conduit that bypasses the heated heat exchanger arrangement of the first heat exchanger assembly.
【請求項5】前記熱交換器組立体の高温端にある前記弁
と前記加熱される熱交換器装置の間に再生器装置が直列
に介在し、段階(b)の前記ガス流と段階(d)の前記
ガス流が前記再生器と前記加熱される熱交換器装置の双
方をバイパスする別の導管を通る、請求の範囲第1項に
記載の方法。
5. A regenerator device is interposed in series between the valve at the hot end of the heat exchanger assembly and the heated heat exchanger device, and the gas flow of step (b) and the step (b). The method of claim 1 wherein said gas stream in d) is passed through a separate conduit that bypasses both said regenerator and said heated heat exchanger arrangement.
【請求項6】複動型往復動ピストン装置を収容するシリ
ンダと、少なくとも2個の熱交換器組立体であって、各
々が、加熱される熱交換器装置と冷却される交換器装置
を直列に配置して含み、各熱交換器組立体の一端が弁装
置を介して前記ピストンの一方の側で前記シリンダ内に
接続され、また他端が弁装置を介して前記ピストンの他
方の側で前記シリンダ内に接続され、前記各熱交換器組
立体の高温端が前記ピストンの同じ側で前記シリンダに
接続されている熱交換器組立体と、前記ピストンの運動
に関係して前記弁の開閉時期を調節する装置であって、
前記ピストンが一方への行程を移動する間、前記熱交換
器組立体の一つを膨脹空間に連結するとともに前記熱交
換器組立体の他の一つの圧縮空間に連結し、また、前記
ピストンが戻りの行程を移動する間、前記熱交換器組立
体の一つを膨脹空間及び圧縮空間に連結する装置と、往
復動サイクル中に前記ピストンの運動エネルギを貯えて
該エネルギを前記ピストンに戻すための装置と、を有す
る閉サイクル高温ガス・エンジン。
6. A cylinder containing a double acting reciprocating piston arrangement and at least two heat exchanger assemblies, each in series with a heated heat exchanger arrangement and a cooled exchanger arrangement. The heat exchanger assembly has one end connected into the cylinder on one side of the piston via a valve device and the other end on the other side of the piston via a valve device. A heat exchanger assembly connected in the cylinder, the hot end of each heat exchanger assembly being connected to the cylinder on the same side of the piston, and the opening and closing of the valve in relation to the movement of the piston A device to adjust the time,
While the piston travels one way, it connects one of the heat exchanger assemblies to the expansion space and another compression space of the heat exchanger assembly, and the piston is A device for connecting one of the heat exchanger assemblies to the expansion space and the compression space during the return stroke, for storing the kinetic energy of the piston during the reciprocating cycle and returning the energy to the piston. And a closed cycle hot gas engine having the device of.
【請求項7】前記熱交換器組立体の各々において前記加
熱される熱交換器装置と前記冷却される熱交換器装置と
の間に再生器装置が直列に介在する、請求の範囲第6項
に記載のエンジン。
7. A regenerator device in series between each of said heated heat exchanger device and said cooled heat exchanger device in each of said heat exchanger assemblies. Engine described in.
【請求項8】前記熱交換器組立体の各々の前記加熱され
る熱交換器装置をバイパスする導管を組込み、該導管の
各々に弁装置を組込んでいる、請求の範囲第6項に記載
のエンジン。
8. The method of claim 6 including a conduit bypassing said heated heat exchanger arrangement in each of said heat exchanger assemblies and incorporating a valve arrangement in each of said conduits. Engine.
【請求項9】前記熱交換器組立体の各々の高温端にある
前記弁装置と前記加熱される熱交換器装置の間に再生器
装置が直列に介在している、請求の範囲第6項に記載の
エンジン。
9. A regenerator device in series between the valve device and the heated heat exchanger device at the hot end of each of the heat exchanger assemblies. Engine described in.
【請求項10】前記熱交換器組立体の各々の高温端にあ
る前記弁装置と前記加熱される熱交換器装置の間に追加
の再生器装置が直列に介在し、前記熱交換器組立体の各
々の前記加熱される熱交換器装置と前記追加の再生器装
置をバイパスする導管を組込み、該導管の各々に弁装置
を組込んでいる、請求の範囲第7項に記載のエンジン。
10. An additional regenerator device in series between the valve device at each hot end of the heat exchanger assembly and the heated heat exchanger device, the heat exchanger assembly comprising: 8. An engine according to claim 7, incorporating conduits bypassing each of said heated heat exchanger arrangements and said additional regenerator arrangements, each incorporating a valve arrangement.
【請求項11】分離した第1及び第2の少なくとも2個
の熱交換器組立体を介して一端と他端とが接続されたシ
リンダを有し、前記各熱交換器組立体が直列に配置され
た熱吸収熱交換器装置と熱放出熱交換器装置とを含み、
前記各熱交換器組立体が前記各端に弁装置を備えてお
り、前記シリンダが複動型往復移動ピストン装置を収容
し、該ピストン装置が前記各熱交換器組立体から周期的
に一定量ガスを排除し又は一定量のガスによって移動さ
せられ、さらに、第1及び第2の熱交換器組立体となる
一対の前記熱交換器組立体内の一定量のガスが、前記弁
装置によって交互に前記熱交換器組立体内に閉じ込めら
れまたそれから解放されるように、ヒートポンプを運転
する方法であって、 (a) 前記ピストンが、前記弁装置を介して前記熱吸
収熱交換器装置に連通する前記シリンダの端部に向かう
行程のほぼ終りにあって、前記第1の熱交換器組立体に
ある両端の弁装置が開位置にあり、前記第2の熱交換器
組立体にある両端の弁装置が閉位置にあって第1の容量
のガスが前記第1の熱交換器組立体及び前記シリンダ内
に配設され、第2の容量のガスが前記第2の熱交換器組
立体の中に圧入され、さらに他の熱交換器組立体が存在
すれば該各他の熱交換器組立体の中に圧縮された一定量
のガスが含まれているときに、前記第1の熱交換器組立
体の熱吸収端にある前記弁装置を閉じ、ほぼ同時に前記
第2の熱交換器組立体の熱吸収端にある前記弁装置を開
いて前記第2の容量のガスを前記シリンダ内に前記ピス
トンに向かう第1の側に対して膨脹させ、一方同時に前
記第1の熱交換器組立体の熱放出端にある前記弁装置を
通して前記ピストンの第2の側の前記シリンダから前記
第1の容量のガスを圧縮して前記第1の熱交換器組立体
の中に押し入れる段階; (b) 前記ピストンが、前記弁装置を通して前記熱交
換器組立体の熱放出端に連通する前記シリンダに端に向
かう行程のほぼ終りにあるときに、前記第1の熱交換器
組立体の熱放出端にある前記弁装置を閉じほぼ同時に前
記第2の熱交換器組立体の熱放出端にある前記弁装置を
開いて、前記第2の容量のガスを前記ピストンの前記第
1の側のシリンダから前記第2の熱交換器組立体を通し
て前記ピストンの前記第2の側の前記シリンダ内に排出
し、同時に、前記圧入された前記第1の容量のガスを前
記第1の熱交換器組立体の中に維持し、さらにヒートポ
ンプが3個以上の熱交換器組立体を有する場合には、前
記第1の熱交換器組立体を一時的にヒートポンプの運転
方法のサイクルから外す段階; (c) 前記ピストンが、前記弁装置を介して前記熱交
換器組立体の熱吸収端に連通する前記シリンダ端に向か
う工程のほぼ終りにあるときに、前記第2の熱交換器組
立体の熱吸収端にある前記弁装置を閉じ、ほぼ同時に、
前記他の熱交換器組立体の内の1個を第1の熱交換器組
立体として該ヒートポンプの運転方法のサイクルに加え
て該第1の熱交換器組立体の高温端にある前記弁装置を
開き、前記第1の容量のガスを該第1の熱交換器組立体
の熱吸収端にある該弁装置を通じて前記シリンダ内の前
記ピストンに向かう第1の側に膨脹させ、一方同時に前
記ピストンの第2の側の前記シリンダから前記第2の熱
交換器組立体の熱放出端にある前記弁装置を通して前記
第2の容量のガスを前記第2の熱交換器組立体の中に圧
縮して押し入れる段階; (d) 前記ピストンが、前記弁装置を通して前記熱交
換器組立体の熱放出端に連通する前記シリンダ端に向か
う行程のほぼ終りにあるときに、前記第2の熱交換器組
立体の前記熱放出端にある前記弁装置を閉じほぼ同時に
前記第1の熱交換器組立体の熱放出端にある前記弁装置
を開いて前記ピストンに向かう前記第1の側の前記シリ
ンダから前記第1の熱交換器組立体を通して前記ピスト
ンの前記第2の側の前記シリンダ内に前記第1の容量の
ガスを排出し、一方同時に前記圧縮された第2の容量の
ガスを前記第2の熱交換器組立体の中に維持し、さら
に、さらにヒートポンプが3個以上の熱交換器組立体を
有する場合には、前記第2の熱交換器組立体を一時的に
該ヒートポンプの運転方法のサイクルから外して、前記
他の熱交換器組立体の内の1個を第2の熱交換器組立体
として該ヒートポンプの運転方法のサイクルに加える段
階; (e) 前記(a)から(d)までの段階に示されたヒ
ートポンプの運転方法のサイクルを繰り返す段階を含む
方法。
11. A cylinder having one end and the other end connected via at least two first and second heat exchanger assemblies that are separated from each other, and each heat exchanger assembly is arranged in series. A heat absorption heat exchanger device and a heat release heat exchanger device,
Each heat exchanger assembly includes a valve device at each end, the cylinder houses a double-acting reciprocating piston device, and the piston device periodically deviates from each heat exchanger assembly by a fixed amount. A certain amount of gas in the pair of heat exchanger assemblies, which becomes the first and second heat exchanger assemblies, is alternately removed by the valve device by removing the gas or moving the gas by a certain amount of gas. A method of operating a heat pump to be trapped within and released from the heat exchanger assembly, the method comprising: (a) the piston communicating with the heat absorbing heat exchanger device via the valve device; Near the end of the stroke towards the end of the cylinder, the double ended valve arrangement on the first heat exchanger assembly is in the open position and the double ended valve arrangement on the second heat exchanger assembly. Is in the closed position and has the first volume Gas is disposed within the first heat exchanger assembly and the cylinder, and a second volume of gas is press fit into the second heat exchanger assembly, and yet another heat exchanger assembly. Is present, the valve device at the heat absorbing end of the first heat exchanger assembly is included when a compressed amount of gas is contained in each of the other heat exchanger assemblies. Closed and at about the same time the valve device at the heat absorbing end of the second heat exchanger assembly is opened to allow the second volume of gas to expand into the cylinder toward the first side towards the piston. , While simultaneously compressing the first volume of gas from the cylinder on the second side of the piston through the valve device at the heat release end of the first heat exchanger assembly to provide the first heat exchange. Pushing through the valve assembly through the valve device; At about the end of the end-to-end stroke to the cylinder in communication with the heat release end of the exchanger assembly, the valve device at the heat release end of the first heat exchanger assembly is closed at about the same time. The valve device at the heat release end of the second heat exchanger assembly to open the second volume of gas from the cylinder on the first side of the piston and through the second heat exchanger assembly. Discharging into the cylinder on the second side of the piston while maintaining the press-fitted first volume of gas in the first heat exchanger assembly, and further including three or more heat pumps. A heat exchanger assembly, the step of temporarily removing the first heat exchanger assembly from the cycle of the method of operating the heat pump; The sheath that communicates with the heat absorbing end of the exchanger assembly. At about the end of the process towards the Linda end, the valve device at the heat absorbing end of the second heat exchanger assembly is closed, at about the same time,
The valve device at the high temperature end of the first heat exchanger assembly in addition to the cycle of the operating method of the heat pump, wherein one of the other heat exchanger assemblies is a first heat exchanger assembly. Open and expand the first volume of gas through the valve device at the heat absorbing end of the first heat exchanger assembly to a first side in the cylinder toward the piston, while at the same time the piston A second volume of gas from the cylinder on the second side of the cylinder through the valve device at the heat release end of the second heat exchanger assembly into the second heat exchanger assembly. Pushing in; (d) the second heat exchanger when the piston is approximately at the end of its stroke towards the cylinder end communicating with the heat release end of the heat exchanger assembly through the valve device. Closing the valve device at the heat release end of the assembly From the cylinder on the first side, sometimes opening the valve device at the heat release end of the first heat exchanger assembly, toward the piston, through the first heat exchanger assembly to the first of the pistons of the piston. Exhausting the first volume of gas into the cylinder on the second side while simultaneously maintaining the compressed second volume of gas in the second heat exchanger assembly; and When the heat pump has three or more heat exchanger assemblies, the second heat exchanger assembly is temporarily removed from the cycle of the operation method of the heat pump, and the heat exchanger assembly of the other heat exchanger assembly is removed. Adding one of them as a second heat exchanger assembly to the heat pump operating method cycle; (e) the heat pump operating method cycle shown in steps (a) to (d) above. A method that includes repeating steps.
【請求項12】前記熱交換器組立体の各々において前記
熱吸収熱交換器装置と前記熱放出熱交換器装置との間に
再生器装置が直列に介在している、請求の範囲第11項に
記載の方法。
12. A regenerator device in series between each of said heat absorption heat exchange device and said heat release heat exchange device in each of said heat exchanger assemblies. The method described in.
【請求項13】前記熱交換器組立体の熱吸収端にある弁
装置と熱吸収熱交換器装置との間に再生器装置が直列に
介在する、請求の範囲第11項に記載の方法。
13. A method according to claim 11, wherein a regenerator device is interposed in series between the valve device at the heat absorbing end of the heat exchanger assembly and the heat absorbing heat exchanger device.
【請求項14】前記段階(b)のガス流が、前記第2の
熱交換器組立体の前記熱吸収熱交換器装置をバイパスす
る別の導管を通り、前記段階(d)のガス流が、前記第
1の熱交換器組立体の前記加熱吸収熱交換器装置をバイ
パスする別の導管を通る、請求の範囲第11項に記載の方
法。
14. The gas flow of step (b) is passed through another conduit that bypasses the heat absorbing heat exchanger arrangement of the second heat exchanger assembly, and the gas flow of step (d) is 12. The method of claim 11, wherein the method comprises: passing through another conduit that bypasses the heat absorption heat exchanger arrangement of the first heat exchanger assembly.
【請求項15】前記熱交換器組立体の各々の熱吸収端に
ある弁装置と加熱される熱交換器装置の間に追加の再生
器装置が直列に介在し、段階(b)の前記ガス流と段階
(d)の前記ガス流が前記追加の再生器装置と熱吸収熱
交換器装置の双方をバイパスする別の弁付き導管を通
る、請求の範囲第12項に記載の方法。
15. An additional regenerator device is interposed in series between the valve device at each heat absorption end of the heat exchanger assembly and the heat exchanger device to be heated, the gas of step (b) being included. 13. The method of claim 12 wherein the stream and the gas stream of step (d) pass through another valved conduit that bypasses both the additional regenerator device and the heat absorption heat exchanger device.
【請求項16】複動型往復動ピストン装置を収容するシ
リンダと、少なくとも2個の熱交換器組立体であって、
各々が、熱吸収熱交換器装置と熱放出熱交換器装置を直
列に接続して含み、各熱交換器組立体の一端が弁装置を
介して前記ピストンの一方の側で前記シリンダ内に接続
され、また他端が弁装置を介して前記ピストンの他方の
側で前記シリンダ内に接続され、前記各熱交換器組立体
の熱吸収端が前記ピストンの同じ側で前記シリンダに接
続されている熱交換器組立体と、前記ピストンの運動に
関連して前記弁の開閉時期を調節する装置と、周期的な
往復運動で前記ピストンを動かすための装置と、を含む
閉サイクル・ヒートポンプ。
16. A cylinder containing a double acting reciprocating piston device and at least two heat exchanger assemblies, comprising:
Each includes a heat-absorption heat-exchanger device and a heat-release heat-exchanger device connected in series, one end of each heat-exchanger assembly being connected to the inside of the cylinder on one side of the piston via a valve device. And the other end is connected via a valve device into the cylinder on the other side of the piston, and the heat absorbing end of each heat exchanger assembly is connected to the cylinder on the same side of the piston. A closed cycle heat pump including a heat exchanger assembly, a device for adjusting the opening and closing timing of the valve in relation to the movement of the piston, and a device for moving the piston in a periodic reciprocating motion.
【請求項17】前記熱交換器組立体の各々の熱吸収熱交
換器装置と熱放出熱交換器装置との間に再生器装置が直
列に介在する、請求の範囲第16項に記載のヒートポン
プ。
17. A heat pump according to claim 16, wherein a regenerator device is interposed in series between each heat absorption heat exchange device and heat release heat exchanger device of said heat exchanger assembly. .
【請求項18】各熱交換器組立体の熱吸収端にある前記
弁装置と前記熱吸収熱交換器装置の間に再生器装置が直
列に介在する、請求の範囲第16項に記載のヒートポン
プ。
18. The heat pump according to claim 16, wherein a regenerator device is interposed in series between the valve device at the heat absorption end of each heat exchanger assembly and the heat absorption heat exchanger device. .
【請求項19】各熱交換器組立体の熱吸収熱交換器装置
をバイパスする導管を組込み、該導管の各々に弁装置を
組込んでいる、請求の範囲第16項に記載のヒートポン
プ。
19. A heat pump according to claim 16 including conduits for bypassing the heat absorbing heat exchanger devices of each heat exchanger assembly, and valve devices being installed in each of the conduits.
【請求項20】前記熱吸収熱交換器装置の端を前記シリ
ンダに接続する前記弁と前記熱吸収熱交換器装置の間に
追加の再生器装置が直列に介在し、各熱交換器組立体の
前記熱吸収熱交換器装置と前記追加の再生器装置をバイ
パスする弁付き導管を組込んでいる、請求の範囲第17項
に記載のヒートポンプ。
20. An additional regenerator device is interposed in series between the valve that connects the end of the heat absorption heat exchanger device to the cylinder and the heat absorption heat exchanger device, and each heat exchanger assembly. 18. The heat pump of claim 17 incorporating a valved conduit that bypasses the heat-absorption heat exchanger device and the additional regenerator device.
【請求項21】圧縮室および膨脹室と、その一方の室の
容積を減ずるいっぽうで他方の室の容積を増すためのピ
ストン装置と、加熱される容積を前記膨脹室に接続し、
さらに冷却される容積を前記圧縮室に接続する熱交換器
装置と、前記室および熱交換器装置を通って循環するた
めに閉じ込められた一定量の圧縮性ガスと、を有して熱
と仕事の間でエネルギを変換するためのスターリング・
サイクル型の装置において、相互に連通する加熱される
容積と冷却される容積を各々が有する、熱交換器装置を
形成する第1および第2の熱交換器と、前記第1の熱交
換器の前記加熱される容積を前記膨脹室に連通するとと
もに前記第2の熱交換器の前記冷却される容積を前記圧
縮室に連通し、続いて前記第2の熱交換器の前記加熱さ
れる容積を前記膨脹室に連通するとともに前記第1の熱
交換器の前記冷却される容積を前記圧縮室に連通するた
めの制御装置と、を含み、各運転サイクルにおいて達成
される実質的に最高圧力の下で、圧縮したガスを周期的
かつ交互に各熱交換器に閉じこめるエネルギ変換装置。
21. A compression chamber and an expansion chamber, a piston device for reducing the volume of one of the chambers and increasing the volume of the other chamber, and a volume to be heated are connected to the expansion chamber,
It further comprises a heat exchanger device connecting a volume to be cooled to the compression chamber, and a quantity of a compressible gas trapped for circulation through the chamber and the heat exchanger device. Stirling for converting energy between
In a cycle-type device, first and second heat exchangers forming a heat exchanger device, each having a heated volume and a cooled volume, which communicate with each other, and a first heat exchanger of the first heat exchanger. The heated volume of the second heat exchanger is communicated with the expansion chamber and the cooled volume of the second heat exchanger is communicated with the compression chamber of the second heat exchanger. A controller for communicating with the expansion chamber and for communicating the cooled volume of the first heat exchanger with the compression chamber under substantially maximum pressure achieved in each operating cycle. An energy conversion device for confining compressed gas in each heat exchanger periodically and alternately.
【請求項22】前記制御装置が、前記室と前記熱交換器
との間を接続する弁装置を含んでおり、前記一定量のガ
スを2つの別れた部分に分割し、該部分を交替で前記室
の各々に連通する、請求の範囲第21項に記載のエネルギ
変換装置。
22. The control device includes a valve device connecting between the chamber and the heat exchanger, dividing the fixed amount of gas into two separate parts, which parts are alternated. 22. The energy conversion device according to claim 21, which communicates with each of the chambers.
【請求項23】前記膨脹室を前記熱交換器の前記加熱さ
れる容積の各々に接続する別々の入口および出口弁装置
をさらに含み、該出口弁が前記加熱される容積と冷却さ
れる容積の間で前記熱交換器に連通することを特徴とす
る、請求の範囲第21項に記載のエネルギ変換装置。
23. Further comprising separate inlet and outlet valve arrangements connecting said expansion chamber to each of said heated volumes of said heat exchanger, said outlet valve of said heated volume and of said cooled volume. 22. The energy conversion device according to claim 21, wherein the energy conversion device communicates with the heat exchanger between them.
【請求項24】各熱交換器の前記加熱される部分と前記
入口弁の間に接続される再生器をさらに含むことを特徴
とする、請求の範囲第23項に記載のエネルギ変換装置。
24. The energy conversion device according to claim 23, further comprising a regenerator connected between the heated portion of each heat exchanger and the inlet valve.
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