JPH0719109A - ３ピストンスターリング機器 - Google Patents
３ピストンスターリング機器Info
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- JPH0719109A JPH0719109A JP11161593A JP11161593A JPH0719109A JP H0719109 A JPH0719109 A JP H0719109A JP 11161593 A JP11161593 A JP 11161593A JP 11161593 A JP11161593 A JP 11161593A JP H0719109 A JPH0719109 A JP H0719109A
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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
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- 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
- 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
- F02G2243/34—Regenerative displacers having their cylinders at right angle, e.g. "Robinson" engines
-
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- 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
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スターリングサイクルを利用した装置の自己
回転性能を保持しつつ、ＶＭ機器より大きい圧力比、大
きい冷熱出力を得る。 【構成】 シリンダヘッド側にのみ作動空間（高温空間
１１）を形成する高温ピストン２と同じくシリンダヘッ
ド側にのみ作動空間（低温空間１６）を形成する低温ピ
ストン４を同位相で、同じくシリンダヘッド側にのみ作
動空間（中温空間１２）を形成する中温ピストン６を前
記高温ピストン２よりほぼ９０度の位相遅れで往復動す
るように主軸７に連接させて構成し、高温空間１１と中
温空間１２を再生熱交換器１３及び中温放熱器１４を介
して連通し、低温空間１６と中温空間を低温冷熱取出用
熱交換器１７、再生熱交換器１８及び中温放熱器１４を
介して連通し、高温空間を加熱する加熱器２４を備えて
構成された３ピストンスターリング機器。 【効果】
回転性能を保持しつつ、ＶＭ機器より大きい圧力比、大
きい冷熱出力を得る。 【構成】 シリンダヘッド側にのみ作動空間（高温空間
１１）を形成する高温ピストン２と同じくシリンダヘッ
ド側にのみ作動空間（低温空間１６）を形成する低温ピ
ストン４を同位相で、同じくシリンダヘッド側にのみ作
動空間（中温空間１２）を形成する中温ピストン６を前
記高温ピストン２よりほぼ９０度の位相遅れで往復動す
るように主軸７に連接させて構成し、高温空間１１と中
温空間１２を再生熱交換器１３及び中温放熱器１４を介
して連通し、低温空間１６と中温空間を低温冷熱取出用
熱交換器１７、再生熱交換器１８及び中温放熱器１４を
介して連通し、高温空間を加熱する加熱器２４を備えて
構成された３ピストンスターリング機器。 【効果】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ガスの廃熱などの
加熱によって低温を生じ、該加熱の条件によっては自力
運転も可能な機械式低温発生機器に関する。
加熱によって低温を生じ、該加熱の条件によっては自力
運転も可能な機械式低温発生機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的に知られている機械式低温
発生機器としては、冷凍機とこの冷凍機を駆動する原動
機のように二つ以上の機器を組合せたものがある。しか
し、一つの機器だけで、加熱により低温を発生させる自
力回転の機械式装置としては、スターリングサイクルの
原理を応用したヴィルミエ（以下、単にＶＭという）機
器だけである。
発生機器としては、冷凍機とこの冷凍機を駆動する原動
機のように二つ以上の機器を組合せたものがある。しか
し、一つの機器だけで、加熱により低温を発生させる自
力回転の機械式装置としては、スターリングサイクルの
原理を応用したヴィルミエ（以下、単にＶＭという）機
器だけである。
【０００３】このＶＭ機器を図５と図６を用いて説明す
る。図５に示す装置は、クランク軸８を収容するクラン
ク室空間２３と、該クランク軸８結合され互いにほぼ９
０度の角度をなして配置された二つのディスプレーサシ
リンダ１（高温）、３（低温）と、ディスプレーサシリ
ンダ１、３にそれぞれ内装されたディスプレーサピスト
ン（高温ピストン）２、（低温ピストン）４と、ディス
プレーサシリンダ１のディスプレーサピストン２で分け
られた上下（上が高温空間１１、下は中温空間３０）の
区画を加熱器２４、高温側再生熱交換器１３及び中温放
熱器１４を介して連通する連絡管１０と、ディスプレー
サシリンダ３のディスプレーサピストン４で分けられた
上下（上が低温空間１６、下は中温空間３２）の区画を
冷熱取出用熱交換器１７、低温側再生熱交換器１８及び
中温放熱器１４を介して連通する連絡管１５と、ディス
プレーサシリンダ１、３それぞれのピストン下方の中温
空間３０、３２を連通する連絡管３１と、ディスプレー
サピストン２、４とクランク２５をクランク軸８を介し
て連結し前記ディスプレーサピストン２、４をそれぞれ
駆動するロッド２０、２１とを含んで構成されている。
前記ロッド２１の径はロッド２０の径より太く作られて
いる。
る。図５に示す装置は、クランク軸８を収容するクラン
ク室空間２３と、該クランク軸８結合され互いにほぼ９
０度の角度をなして配置された二つのディスプレーサシ
リンダ１（高温）、３（低温）と、ディスプレーサシリ
ンダ１、３にそれぞれ内装されたディスプレーサピスト
ン（高温ピストン）２、（低温ピストン）４と、ディス
プレーサシリンダ１のディスプレーサピストン２で分け
られた上下（上が高温空間１１、下は中温空間３０）の
区画を加熱器２４、高温側再生熱交換器１３及び中温放
熱器１４を介して連通する連絡管１０と、ディスプレー
サシリンダ３のディスプレーサピストン４で分けられた
上下（上が低温空間１６、下は中温空間３２）の区画を
冷熱取出用熱交換器１７、低温側再生熱交換器１８及び
中温放熱器１４を介して連通する連絡管１５と、ディス
プレーサシリンダ１、３それぞれのピストン下方の中温
空間３０、３２を連通する連絡管３１と、ディスプレー
サピストン２、４とクランク２５をクランク軸８を介し
て連結し前記ディスプレーサピストン２、４をそれぞれ
駆動するロッド２０、２１とを含んで構成されている。
前記ロッド２１の径はロッド２０の径より太く作られて
いる。
【０００４】上記構成の装置を作動させると各空間の容
積及び各空間に含まれる分子の数は、クランク軸の回転
に伴って変化する。ここでは分子の数の変化を圧力の変
化として表現する。図６に、図５のＶＭ機器の前記各空
間の容積と圧力の変化を主クランク回転に対し正弦波状
と考えた近似理論に基づく、諸空間の容積変化及び圧力
変化をそれぞれ容積変化ベクトル及び圧力変化ベクトル
で示したベクトル解析図を示す。ここでいう圧力の変化
は、前記分子の数の変化を表現したものである。
積及び各空間に含まれる分子の数は、クランク軸の回転
に伴って変化する。ここでは分子の数の変化を圧力の変
化として表現する。図６に、図５のＶＭ機器の前記各空
間の容積と圧力の変化を主クランク回転に対し正弦波状
と考えた近似理論に基づく、諸空間の容積変化及び圧力
変化をそれぞれ容積変化ベクトル及び圧力変化ベクトル
で示したベクトル解析図を示す。ここでいう圧力の変化
は、前記分子の数の変化を表現したものである。
【０００５】黒の実線で表示したベクトルＶ11，Ｖ30，
Ｖ16，Ｖ32はそれぞれ高温空間１１、中温空間３０、低
温空間１６、中温空間３２の容積変化を示す容積変化ベ
クトルであり、Ｖ21，Ｖ20はロッド２１、２０をピスト
ンとして考えたときの容積変化ベクトルである。これら
の容積変化ベクトルの総和（ベクトル和）は、Ｖ11とＶ
30、Ｖ16とＶ32がそれぞれディスプレーサピストンの両
側であるので互いにほぼ打ち消し合い、結局Ｖ21，Ｖ20
の和となり、黒の太線で表示した全容積変化ベクトルＶ
Tとなる。
Ｖ16，Ｖ32はそれぞれ高温空間１１、中温空間３０、低
温空間１６、中温空間３２の容積変化を示す容積変化ベ
クトルであり、Ｖ21，Ｖ20はロッド２１、２０をピスト
ンとして考えたときの容積変化ベクトルである。これら
の容積変化ベクトルの総和（ベクトル和）は、Ｖ11とＶ
30、Ｖ16とＶ32がそれぞれディスプレーサピストンの両
側であるので互いにほぼ打ち消し合い、結局Ｖ21，Ｖ20
の和となり、黒の太線で表示した全容積変化ベクトルＶ
Tとなる。
【０００６】一方、各空間の容積変化ベクトルを、基準
温度に対するそれぞれの空間の温度の比（温度比、γH
は高温空間の温度比、γMは中温空間の温度比、γCは低
温空間の温度比をそれぞれ示す）で除して得られる圧力
変化ベクトルは、それぞれＶ11／γH，Ｖ30／γM，Ｖ16
／γC，Ｖ32／γMとなり、図６では点線で囲んだ矢印、
つまり点線ベクトルで表示されている。ここでいう温度
は絶対温度で表示された温度である。これらの圧力変化
ベクトルのベクトル和は、白の太線で表示した総圧力変
化ベクトル△Pmとなる。全空間内の総分子数は一定であ
るが、点線ベクトルの大きさは各空間内の分子数変化に
比例するので、△Pmの位置（座標軸からの角度）が最高
圧力の発生するクランク角を近似的に示し、かつ総圧力
変化ベクトル△Pmの長さが圧力比の大きさを示している
が、かなり小さいものとなる。
温度に対するそれぞれの空間の温度の比（温度比、γH
は高温空間の温度比、γMは中温空間の温度比、γCは低
温空間の温度比をそれぞれ示す）で除して得られる圧力
変化ベクトルは、それぞれＶ11／γH，Ｖ30／γM，Ｖ16
／γC，Ｖ32／γMとなり、図６では点線で囲んだ矢印、
つまり点線ベクトルで表示されている。ここでいう温度
は絶対温度で表示された温度である。これらの圧力変化
ベクトルのベクトル和は、白の太線で表示した総圧力変
化ベクトル△Pmとなる。全空間内の総分子数は一定であ
るが、点線ベクトルの大きさは各空間内の分子数変化に
比例するので、△Pmの位置（座標軸からの角度）が最高
圧力の発生するクランク角を近似的に示し、かつ総圧力
変化ベクトル△Pmの長さが圧力比の大きさを示している
が、かなり小さいものとなる。
【０００７】また、総圧力変化ベクトル△Pmは、全容積
変化ベクトルＶTに対し、角度ξだけ前進しているの
で、クランクが回転するときはエンジンは自力回転する
こととなるが、その回転力はロッド２０，２１の存在と
その大きさに依存している。また、この時は低温空間１
６の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベクトル△Pmの
位相差角θ3は小さいので、冷熱の発生量も小さいこと
がわかる。
変化ベクトルＶTに対し、角度ξだけ前進しているの
で、クランクが回転するときはエンジンは自力回転する
こととなるが、その回転力はロッド２０，２１の存在と
その大きさに依存している。また、この時は低温空間１
６の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベクトル△Pmの
位相差角θ3は小さいので、冷熱の発生量も小さいこと
がわかる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上に述べたように、Ｖ
Ｍ機器の主ピストンは二つともディスプレーサ型であっ
て該ピストンに連結されているロッドの存在によって自
力運転し、かつその圧力比は小さいことがわかる。ま
た、駆動圧力の発生は主として高温空間１１が高温とな
ることで生ずるので、もし高温空間１１が十分加熱され
ず、温度が低いときは総圧力変化ベクトル△Pmは低温空
間１６の容積変化ベクトルＶ16の方向に近づき、低温空
間１６にほとんど低温が生じない。よってＶＭ機器は高
温を与えずに外部からいくら回転を与えても冷熱を発生
しない、すなわちヒートポンプ効果がないという欠点が
ある。
Ｍ機器の主ピストンは二つともディスプレーサ型であっ
て該ピストンに連結されているロッドの存在によって自
力運転し、かつその圧力比は小さいことがわかる。ま
た、駆動圧力の発生は主として高温空間１１が高温とな
ることで生ずるので、もし高温空間１１が十分加熱され
ず、温度が低いときは総圧力変化ベクトル△Pmは低温空
間１６の容積変化ベクトルＶ16の方向に近づき、低温空
間１６にほとんど低温が生じない。よってＶＭ機器は高
温を与えずに外部からいくら回転を与えても冷熱を発生
しない、すなわちヒートポンプ効果がないという欠点が
ある。
【０００９】本発明の課題は、スターリングサイクルを
利用した装置の自己回転性能を保持しつつ、ＶＭ機器よ
り大きいい圧力比、大きい冷熱出力を発生させるにあ
る。
利用した装置の自己回転性能を保持しつつ、ＶＭ機器よ
り大きいい圧力比、大きい冷熱出力を発生させるにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、内部にピストン１を有し該ピストン１の
上下の空間を連通する手段を有せずかつ外部より加熱さ
れる高温シリンダ２と、内部にピストン３を有し該ピス
トン３の上下の空間を連通する手段を有せずかつ冷熱を
生ずる低温シリンダ４と、内部にピストン５を有し該ピ
ストン５の上下の空間を連通する手段を有せずかつ外部
から冷却されて熱を放出する中温シリンダ６とを含んで
なり、前記ピストン１，３，５が同一の主軸７に枢着さ
れて往復動し、前記各シリンダの上部空間が再生熱交換
器を介して相互に連通されてなる３ピストンスターリン
グサイクル機器において、主軸７の回転に対して、前記
ピストン１とピストン３がほぼ同時に上死点に達し、か
つ前記ピストン１及びピストン２に対し７０度乃至１２
０度位相の遅れた主軸回転角において、ピストン５が上
死点に達するように構成したことを特徴とする。
決するために、内部にピストン１を有し該ピストン１の
上下の空間を連通する手段を有せずかつ外部より加熱さ
れる高温シリンダ２と、内部にピストン３を有し該ピス
トン３の上下の空間を連通する手段を有せずかつ冷熱を
生ずる低温シリンダ４と、内部にピストン５を有し該ピ
ストン５の上下の空間を連通する手段を有せずかつ外部
から冷却されて熱を放出する中温シリンダ６とを含んで
なり、前記ピストン１，３，５が同一の主軸７に枢着さ
れて往復動し、前記各シリンダの上部空間が再生熱交換
器を介して相互に連通されてなる３ピストンスターリン
グサイクル機器において、主軸７の回転に対して、前記
ピストン１とピストン３がほぼ同時に上死点に達し、か
つ前記ピストン１及びピストン２に対し７０度乃至１２
０度位相の遅れた主軸回転角において、ピストン５が上
死点に達するように構成したことを特徴とする。
【００１１】上記課題はまた、外部から加熱されて高温
となる高温シリンダ内の高温ピストンと冷熱を発生する
低温シリンダ内の低温ピストンと外部より水や大気によ
って冷却されて熱を放出する中温シリンダ内の中温ピス
トンとが一つの主軸に結合され、位相を異にして往復運
動するよう構成され、前記各ピストンの上方の空間のみ
を作動ガスが流通する空間としたスターリングサイクル
機器において、主軸の回転に対して、前記高温ピストン
及び低温ピストンはそれぞれの上死点にほぼ同時に達
し、前記中温ピストンは前記高温ピストン及び低温ピス
トンに対し７０度乃至１２０度位相の遅れた回転角にお
いてその上死点に達するように構成することによっても
達成される。
となる高温シリンダ内の高温ピストンと冷熱を発生する
低温シリンダ内の低温ピストンと外部より水や大気によ
って冷却されて熱を放出する中温シリンダ内の中温ピス
トンとが一つの主軸に結合され、位相を異にして往復運
動するよう構成され、前記各ピストンの上方の空間のみ
を作動ガスが流通する空間としたスターリングサイクル
機器において、主軸の回転に対して、前記高温ピストン
及び低温ピストンはそれぞれの上死点にほぼ同時に達
し、前記中温ピストンは前記高温ピストン及び低温ピス
トンに対し７０度乃至１２０度位相の遅れた回転角にお
いてその上死点に達するように構成することによっても
達成される。
【００１２】上記課題はまた、外部から加熱されて高温
となる高温シリンダ内の高温ピストンと冷熱を発生する
低温シリンダ内の低温ピストンと外部より水や大気によ
って冷却されて熱を放出する中温シリンダ内の中温ピス
トンとが一つの主軸に結合され、位相を異にして往復運
動するよう構成され、前記高温ピストンと低温ピストン
のうちのいずれか一方の空間をも作動ガスが流通する空
間としたスターリングサイクル機器において、主軸の回
転に対して、前記高温ピストン及び低温ピストンはそれ
ぞれの上死点にほぼ同時に達し、前記中温ピストンは前
記高温ピストン及び低温ピストンに対し７０度乃至１２
０度位相の遅れた回転角においてその上死点に達するよ
うに構成することによっても達成される。
となる高温シリンダ内の高温ピストンと冷熱を発生する
低温シリンダ内の低温ピストンと外部より水や大気によ
って冷却されて熱を放出する中温シリンダ内の中温ピス
トンとが一つの主軸に結合され、位相を異にして往復運
動するよう構成され、前記高温ピストンと低温ピストン
のうちのいずれか一方の空間をも作動ガスが流通する空
間としたスターリングサイクル機器において、主軸の回
転に対して、前記高温ピストン及び低温ピストンはそれ
ぞれの上死点にほぼ同時に達し、前記中温ピストンは前
記高温ピストン及び低温ピストンに対し７０度乃至１２
０度位相の遅れた回転角においてその上死点に達するよ
うに構成することによっても達成される。
【００１３】
【作用】図２のベクトル解析図を用いて本発明の作用を
説明する。高温シリンダの排気容積、低温シリンダの排
気容積は等しいとして説明する。高温シリンダのピスト
ン上部空間の容積変化ベクトルＶ11と低温シリンダのピ
ストン上部空間の容積変化ベクトルＶ16は同一位相にあ
り、その和の容積変化ベクトルをベクトルＯＳとする。
該容積変化ベクトルＯＳより約７０〜１２０度遅れた位
相の中温シリンダのピストン上部空間の容積変化ベクト
ルをＶ12とする。全空間の容積変化ベクトルは、容積変
化ベクトルＯＳと容積変化ベクトルＶ12のベクトル和で
全空間容積変化ベクトルＶTとなる。一方、前記各空間
の容積変化ベクトルを温度比で除して得た圧力変化ベク
トルＶ11／γH、Ｖ16／γC及びＶ12／γMを点線ベクト
ルで示す。容積変化ベクトルＶ11と容積変化ベクトルＶ
1２がなす角は、高温シリンダの軸線と中温シリンダの
軸線が互いになす角に等しい。
説明する。高温シリンダの排気容積、低温シリンダの排
気容積は等しいとして説明する。高温シリンダのピスト
ン上部空間の容積変化ベクトルＶ11と低温シリンダのピ
ストン上部空間の容積変化ベクトルＶ16は同一位相にあ
り、その和の容積変化ベクトルをベクトルＯＳとする。
該容積変化ベクトルＯＳより約７０〜１２０度遅れた位
相の中温シリンダのピストン上部空間の容積変化ベクト
ルをＶ12とする。全空間の容積変化ベクトルは、容積変
化ベクトルＯＳと容積変化ベクトルＶ12のベクトル和で
全空間容積変化ベクトルＶTとなる。一方、前記各空間
の容積変化ベクトルを温度比で除して得た圧力変化ベク
トルＶ11／γH、Ｖ16／γC及びＶ12／γMを点線ベクト
ルで示す。容積変化ベクトルＶ11と容積変化ベクトルＶ
1２がなす角は、高温シリンダの軸線と中温シリンダの
軸線が互いになす角に等しい。
【００１４】説明を判り易くするために、中温シリンダ
の上部空間（中温空間）の温度を基準温度にとる。そう
するとγM＝１となり、Ｖ12とＶ12／γMは等しくなる。
また、γH＞１であるからＶ11／γH＜Ｖ11であり、γC
＜１であるからＶ16／γC＞Ｖ16である。Ｖ11＝Ｖ16で
あるから、中温シリンダの温度を低温シリンダの温度よ
りに設定すれば、圧力変化ベクトルＶ11／γH、Ｖ16／
γCのベクトル和の大きさは、図２に示されるように、
容積変化ベクトルＯＳより小さくなる。
の上部空間（中温空間）の温度を基準温度にとる。そう
するとγM＝１となり、Ｖ12とＶ12／γMは等しくなる。
また、γH＞１であるからＶ11／γH＜Ｖ11であり、γC
＜１であるからＶ16／γC＞Ｖ16である。Ｖ11＝Ｖ16で
あるから、中温シリンダの温度を低温シリンダの温度よ
りに設定すれば、圧力変化ベクトルＶ11／γH、Ｖ16／
γCのベクトル和の大きさは、図２に示されるように、
容積変化ベクトルＯＳより小さくなる。
【００１５】点線で示す圧力変化ベクトルＶ11／γH、
圧力変化ベクトルＶ16／γC及び圧力変化ベクトルＶ12
／γMの総和は総圧力変化ベクトル△Pmとなり、総圧力
変化ベクトル△Pmは図のように全空間容積変化ベクトル
ＶTより僅かに角ξだけ遅れた位置にくる。
圧力変化ベクトルＶ16／γC及び圧力変化ベクトルＶ12
／γMの総和は総圧力変化ベクトル△Pmとなり、総圧力
変化ベクトル△Pmは図のように全空間容積変化ベクトル
ＶTより僅かに角ξだけ遅れた位置にくる。
【００１６】よって、高温シリンダが十分な加熱を受け
るときは圧力変化ベクトルＶ11／γHが小さくなり、角
ξ及び低温の上部空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力
変化ベクトル△Pmとの位相差が大きくなって、総圧力変
化ベクトル△Pmが出力をだして自力回転に入ることがわ
かる。そのうえ総圧力変化ベクトル△Pmの長さは図６の
従来機器の総圧力変化ベクトル△Pmの長さの約３倍とな
り、内部圧力変化がそれだけ大きいことを示している。
また、低温の上部空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力
変化ベクトル△Pmとの位相差θ5は、図６に示す従来機
器の低温空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベク
トル△Pmとの位相差θ3よりかなり大きくなる。冷熱発
生量は△Pmの長さとsinθの双方に比例するので、本発
明の機器は、従来のＶＭ機器より低温シリンダの容量が
同じ場合、冷却の出力が大きくなる。
るときは圧力変化ベクトルＶ11／γHが小さくなり、角
ξ及び低温の上部空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力
変化ベクトル△Pmとの位相差が大きくなって、総圧力変
化ベクトル△Pmが出力をだして自力回転に入ることがわ
かる。そのうえ総圧力変化ベクトル△Pmの長さは図６の
従来機器の総圧力変化ベクトル△Pmの長さの約３倍とな
り、内部圧力変化がそれだけ大きいことを示している。
また、低温の上部空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力
変化ベクトル△Pmとの位相差θ5は、図６に示す従来機
器の低温空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベク
トル△Pmとの位相差θ3よりかなり大きくなる。冷熱発
生量は△Pmの長さとsinθの双方に比例するので、本発
明の機器は、従来のＶＭ機器より低温シリンダの容量が
同じ場合、冷却の出力が大きくなる。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例である３シリン
ダスターリング機器を示す。図示の３シリンダスターリ
ング機器は、主軸７を収容するクランク室２３と、該ク
ランク室２３に接続して配置され外部から加熱されて高
温となる高温シリンダ１と、同じくクランク室２３に接
続して配置され冷熱を発生する低温シリンダ３と、同じ
くクランク室２３に接続して配置され外部より水や大気
によって冷却されて熱を放出する中温シリンダ５と、高
温シリンダ１と低温シリンダ３と中温シリンダ５にそれ
ぞれ内装された高温ピストン２と低温ピストン４と中温
ピストン６と、高温ピストン２のシリンダヘッド側に形
成された高温空間１１と中温ピストン６のシリンダヘッ
ド側に形成された中温空間１２とを連通する高温側再生
熱交換器１３及び中温放熱器１４を介装した連絡管１０
と、低温ピストン４のシリンダヘッド側に形成された低
温空間１６と前記中温空間１２とを連通する低温冷熱取
出用熱交換器１７と低温側再生熱交換器１８及び中温放
熱器１４とを介装した連絡管１５と、高温シリンダ１の
外側上部を覆って配置され燃焼用バーナ９を備えて該高
温シリンダ１を加熱する加熱器２４と、クランク室２３
の中に配置され各々のピストンをクランクピン８を介し
て主軸７と連接する高温ピストンロッド２０，低温ピス
トンロッド２１，中温ピストンロッド２２と、主軸７に
結合されたスタート兼動力駆動用モータ１９とを含んで
構成されている。
ダスターリング機器を示す。図示の３シリンダスターリ
ング機器は、主軸７を収容するクランク室２３と、該ク
ランク室２３に接続して配置され外部から加熱されて高
温となる高温シリンダ１と、同じくクランク室２３に接
続して配置され冷熱を発生する低温シリンダ３と、同じ
くクランク室２３に接続して配置され外部より水や大気
によって冷却されて熱を放出する中温シリンダ５と、高
温シリンダ１と低温シリンダ３と中温シリンダ５にそれ
ぞれ内装された高温ピストン２と低温ピストン４と中温
ピストン６と、高温ピストン２のシリンダヘッド側に形
成された高温空間１１と中温ピストン６のシリンダヘッ
ド側に形成された中温空間１２とを連通する高温側再生
熱交換器１３及び中温放熱器１４を介装した連絡管１０
と、低温ピストン４のシリンダヘッド側に形成された低
温空間１６と前記中温空間１２とを連通する低温冷熱取
出用熱交換器１７と低温側再生熱交換器１８及び中温放
熱器１４とを介装した連絡管１５と、高温シリンダ１の
外側上部を覆って配置され燃焼用バーナ９を備えて該高
温シリンダ１を加熱する加熱器２４と、クランク室２３
の中に配置され各々のピストンをクランクピン８を介し
て主軸７と連接する高温ピストンロッド２０，低温ピス
トンロッド２１，中温ピストンロッド２２と、主軸７に
結合されたスタート兼動力駆動用モータ１９とを含んで
構成されている。
【００１８】上記各シリンダは、いずれもピストンのシ
リンダヘッド側空間のみが作動空間であり、ディスプレ
ーサピストンを内装したものではない。高温シリンダ１
と低温シリンダ３とはそれらの軸線が主軸７に対して同
一方向になるように平行して配置され、中温シリンダ５
はその軸線が高温シリンダ１及び低温シリンダ３の軸線
に対して約１１０度をなす向きに配置されている。高温
シリンダ１と低温シリンダ３はほぼ同じ大きさに、中温
シリンダ５は前記高温シリンダ１及び低温シリンダ３よ
り径を大きくしてある。また、高温ピストン２と低温ピ
ストン４はほぼ同じ位相で往復動するようにクランク軸
８に係合されてほぼ同時に上死点に達し、中温ピストン
６は高温ピストン２と低温ピストン４より、約１１０度
遅れた位相で上死点に達するようにクランクピン８に係
合されている。
リンダヘッド側空間のみが作動空間であり、ディスプレ
ーサピストンを内装したものではない。高温シリンダ１
と低温シリンダ３とはそれらの軸線が主軸７に対して同
一方向になるように平行して配置され、中温シリンダ５
はその軸線が高温シリンダ１及び低温シリンダ３の軸線
に対して約１１０度をなす向きに配置されている。高温
シリンダ１と低温シリンダ３はほぼ同じ大きさに、中温
シリンダ５は前記高温シリンダ１及び低温シリンダ３よ
り径を大きくしてある。また、高温ピストン２と低温ピ
ストン４はほぼ同じ位相で往復動するようにクランク軸
８に係合されてほぼ同時に上死点に達し、中温ピストン
６は高温ピストン２と低温ピストン４より、約１１０度
遅れた位相で上死点に達するようにクランクピン８に係
合されている。
【００１９】上記構成の装置においては、高温ピストン
２、低温ピストン４及び中温ピストン６は主軸７によっ
て回転する共通のクランクピン８によって往復駆動さ
れ、高温シリンダ１と低温シリンダ３はほぼ同一方向に
配置されているので、高温ピストン２と低温ピストン４
は同時に上死点に達する。中温シリンダ５は高温シリン
ダ１と低温シリンダ３より主軸７の回転方向に約１１０
度ずれた位置に向けられているので中温ピストン６は高
温ピストン２と低温ピストン４より約１１０度ずれた位
置で上死点に達する。本実施例においては、高温ピスト
ンと中温ピストンの位相のずれは約１１０度に設定され
ているが、約７０〜１２０度の範囲であればよい。
２、低温ピストン４及び中温ピストン６は主軸７によっ
て回転する共通のクランクピン８によって往復駆動さ
れ、高温シリンダ１と低温シリンダ３はほぼ同一方向に
配置されているので、高温ピストン２と低温ピストン４
は同時に上死点に達する。中温シリンダ５は高温シリン
ダ１と低温シリンダ３より主軸７の回転方向に約１１０
度ずれた位置に向けられているので中温ピストン６は高
温ピストン２と低温ピストン４より約１１０度ずれた位
置で上死点に達する。本実施例においては、高温ピスト
ンと中温ピストンの位相のずれは約１１０度に設定され
ているが、約７０〜１２０度の範囲であればよい。
【００２０】図２を用いて第１の実施例のベクトル解析
を説明する。高温空間１１の容積変化ベクトルＶ11と低
温空間１６の容積変化ベクトルＶ16は同一位相にあり、
その和のベクトルは、ベクトルＯＳである。ベクトルＯ
Ｓより約１１０度遅れた位相の中温空間１２の容積変化
ベクトルをＶ12とすると、全空間の容積変化ベクトルＶ
Tは、ベクトルＯＳとベクトルＶ12の和となる。一方、
前記各空間の容積変化ベクトルを温度比で割った圧力変
化ベクトルを点線で示す。点線で示すベクトルＶ11／γ
H、ベクトルＶ16／γC及びベクトルＶ12／γMの総和は
圧力変化ベクトル△Pmとなり、ここでγM＝1.0、γH＝
2.0、γC＝0.8とすれば、総圧力変化ベクトル△Pmは図
のように全空間の容積変化ベクトルＶTより僅かに角ξ
だけ遅れた位置にくる。
を説明する。高温空間１１の容積変化ベクトルＶ11と低
温空間１６の容積変化ベクトルＶ16は同一位相にあり、
その和のベクトルは、ベクトルＯＳである。ベクトルＯ
Ｓより約１１０度遅れた位相の中温空間１２の容積変化
ベクトルをＶ12とすると、全空間の容積変化ベクトルＶ
Tは、ベクトルＯＳとベクトルＶ12の和となる。一方、
前記各空間の容積変化ベクトルを温度比で割った圧力変
化ベクトルを点線で示す。点線で示すベクトルＶ11／γ
H、ベクトルＶ16／γC及びベクトルＶ12／γMの総和は
圧力変化ベクトル△Pmとなり、ここでγM＝1.0、γH＝
2.0、γC＝0.8とすれば、総圧力変化ベクトル△Pmは図
のように全空間の容積変化ベクトルＶTより僅かに角ξ
だけ遅れた位置にくる。
【００２１】よって、高温シリンダが十分な加熱を受け
るときは、回転によって総圧力変化ベクトルが出力をだ
して自力回転に入ることがわかる。また、総圧力変化ベ
クトル△Pmの長さは、図６に示す、高温空間、低温空間
の大きさが本実施例の場合と同じである従来の機器の総
圧力変化ベクトル△Pmの長さの約３倍となり、内部圧力
変化がそれだけ大きいことを示している。また、低温空
間１６の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベクトル△
Pmとの位相差θ5は、図６に示された従来のＶＭ機器の
低温空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベクトル
△Pmとの位相差θ3より大きくなる。低温空間の容積変
化ベクトルと総圧力変化ベクトルの位相差をθとする
と、冷熱発生量は、シリンダ容積が同じときは、sinθ
と総圧力変化ベクトル△Pmの長さに比例するので、本実
施例の機器は従来のＶＭ機器より低温シリンダの容量が
同じ場合、冷却の出力が約３．５倍となる。
るときは、回転によって総圧力変化ベクトルが出力をだ
して自力回転に入ることがわかる。また、総圧力変化ベ
クトル△Pmの長さは、図６に示す、高温空間、低温空間
の大きさが本実施例の場合と同じである従来の機器の総
圧力変化ベクトル△Pmの長さの約３倍となり、内部圧力
変化がそれだけ大きいことを示している。また、低温空
間１６の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベクトル△
Pmとの位相差θ5は、図６に示された従来のＶＭ機器の
低温空間の容積変化ベクトルＶ16と総圧力変化ベクトル
△Pmとの位相差θ3より大きくなる。低温空間の容積変
化ベクトルと総圧力変化ベクトルの位相差をθとする
と、冷熱発生量は、シリンダ容積が同じときは、sinθ
と総圧力変化ベクトル△Pmの長さに比例するので、本実
施例の機器は従来のＶＭ機器より低温シリンダの容量が
同じ場合、冷却の出力が約３．５倍となる。
【００２２】本実施例の装置は、もしモータ１９が回転
して入力を受ければ、高温シリンダ１がたとえ十分に熱
を受けていなくても大きい圧力変動は生ずるので、低温
シリンダ３にすぐに冷熱を発生することができ、１種の
逆スターリング冷凍機として働く。場合により、高温シ
リンダ１も冷熱発生に利用できる。また、十分な熱を受
ければ冷熱出力が増大するとともに、装置が自力運転に
入ることが可能となるし、低温シリンダが十分な低温に
なっていないときは、自力運転力を増す。
して入力を受ければ、高温シリンダ１がたとえ十分に熱
を受けていなくても大きい圧力変動は生ずるので、低温
シリンダ３にすぐに冷熱を発生することができ、１種の
逆スターリング冷凍機として働く。場合により、高温シ
リンダ１も冷熱発生に利用できる。また、十分な熱を受
ければ冷熱出力が増大するとともに、装置が自力運転に
入ることが可能となるし、低温シリンダが十分な低温に
なっていないときは、自力運転力を増す。
【００２３】以上のように、本実施例の３ピストンスタ
ーリング機器は、自己回転性能を保持しつつ、ＶＭ機器
より格段に大きい△Pmとθ5で示される圧力比と比出力
（冷熱出力）を有し、かつ加熱されていないときにも冷
熱出力を有する。
ーリング機器は、自己回転性能を保持しつつ、ＶＭ機器
より格段に大きい△Pmとθ5で示される圧力比と比出力
（冷熱出力）を有し、かつ加熱されていないときにも冷
熱出力を有する。
【００２４】図３は本発明の第２の実施例を示すもの
で、図示の３ピストンスターリング機器は、主軸７を収
容するクランク室２３と、該クランク室２３に接続して
配置された中温シリンダ５と、該中温シリンダ５と軸線
を同じくしてその上方に結合配置された高温シリンダ１
と、同じくクランク室２３に接続して配置され高温シリ
ンダ１と中温シリンダ５に対してほぼ９０度の角度をな
す低温シリンダ３と、高温シリンダ１に内装され該高温
シリンダ１をシリンダヘッド側の高温空間１１とクラン
ク室側の中温空間２６に分ける高温ピストン２と、低温
シリンダ３に内装されシリンダヘッド側に低温空間１６
を形成する低温ピストン４と、中温シリンダ５に内装さ
れシリンダヘッド側に中温空間１２を形成する中温ピス
トン６と、中温空間１２と低温空間１６とを中温放熱器
１４ａと低温側再生熱交換器１８及び低温冷熱取出用熱
交換器１７を介して連通する連絡管１５と、高温シリン
ダ１を外部から包んでいる高温側再生熱交換器１３と高
温空間１１とを連通する高温用ガスヒータ２７と、該高
温側再生熱交換器１３と中温空間２６とを連通する中温
放熱器（その一）１４と、高温シリンダ１の外側上部に
配置され該高温シリンダ１を加熱する燃焼用バーナ９を
備えた加熱器２４と、前記主軸７にクランクアームを介
して結合されたクランクピン８と、同じく主軸７にクラ
ンクアームを介して結合され前記クランクピン８ほぼ９
０度位相が遅れる位置に配置されたクランクピン８ａ
と、クランク室２３の中で低温ピストン４をクランクピ
ン８ａを介して主軸７に連接するロッド２１と、高温ピ
ストン２をクランクピン８を介して主軸７に連接するロ
ッド２０，２０ａと、中温ピストン６をクランクピン８
ａを介して主軸７に連接するロッド２２とを含んで構成
されている。ロッド２０ａは中温ピストン６を貫通して
いる。
で、図示の３ピストンスターリング機器は、主軸７を収
容するクランク室２３と、該クランク室２３に接続して
配置された中温シリンダ５と、該中温シリンダ５と軸線
を同じくしてその上方に結合配置された高温シリンダ１
と、同じくクランク室２３に接続して配置され高温シリ
ンダ１と中温シリンダ５に対してほぼ９０度の角度をな
す低温シリンダ３と、高温シリンダ１に内装され該高温
シリンダ１をシリンダヘッド側の高温空間１１とクラン
ク室側の中温空間２６に分ける高温ピストン２と、低温
シリンダ３に内装されシリンダヘッド側に低温空間１６
を形成する低温ピストン４と、中温シリンダ５に内装さ
れシリンダヘッド側に中温空間１２を形成する中温ピス
トン６と、中温空間１２と低温空間１６とを中温放熱器
１４ａと低温側再生熱交換器１８及び低温冷熱取出用熱
交換器１７を介して連通する連絡管１５と、高温シリン
ダ１を外部から包んでいる高温側再生熱交換器１３と高
温空間１１とを連通する高温用ガスヒータ２７と、該高
温側再生熱交換器１３と中温空間２６とを連通する中温
放熱器（その一）１４と、高温シリンダ１の外側上部に
配置され該高温シリンダ１を加熱する燃焼用バーナ９を
備えた加熱器２４と、前記主軸７にクランクアームを介
して結合されたクランクピン８と、同じく主軸７にクラ
ンクアームを介して結合され前記クランクピン８ほぼ９
０度位相が遅れる位置に配置されたクランクピン８ａ
と、クランク室２３の中で低温ピストン４をクランクピ
ン８ａを介して主軸７に連接するロッド２１と、高温ピ
ストン２をクランクピン８を介して主軸７に連接するロ
ッド２０，２０ａと、中温ピストン６をクランクピン８
ａを介して主軸７に連接するロッド２２とを含んで構成
されている。ロッド２０ａは中温ピストン６を貫通して
いる。
【００２５】上記構成の装置においては、高温シリンダ
１と高温ピストン２は各々ディスプレーサシリンダ、デ
ィスプレーサピストンの役目をなし、主軸７の回転によ
り、高温ピストン２と低温ピストン４は同位相で、中温
ピストン６は高温ピストン２と低温ピストン４に対して
ほぼ９０度遅れた位相で往復動する。
１と高温ピストン２は各々ディスプレーサシリンダ、デ
ィスプレーサピストンの役目をなし、主軸７の回転によ
り、高温ピストン２と低温ピストン４は同位相で、中温
ピストン６は高温ピストン２と低温ピストン４に対して
ほぼ９０度遅れた位相で往復動する。
【００２６】図４を用いて第２の実施例のベクトル解析
を説明する。Ｖ11は高温空間１１の容積変化ベクトル，
Ｖ26は中温空間２６の容積変化ベクトル，Ｖ16は低温空
間１６の容積変化ベクトル，Ｖ12は中温空間１２の容積
変化ベクトルである。Ｖ11とＶ16は、高温シリンダ１と
低温シリンダ３が互いにほぼ垂直をなすとともに、それ
ぞれのピストンが連接されているクランクピンの位相が
ほぼ９０度ずれていて同時に上死点にくるので同一ベク
トル方向を向き、Ｖ26は前記Ｖ11に対して１８０度逆方
向となる。また、Ｖ12は前記Ｖ11とＶ16に対してほぼ９
０度おくれの方向となる。
を説明する。Ｖ11は高温空間１１の容積変化ベクトル，
Ｖ26は中温空間２６の容積変化ベクトル，Ｖ16は低温空
間１６の容積変化ベクトル，Ｖ12は中温空間１２の容積
変化ベクトルである。Ｖ11とＶ16は、高温シリンダ１と
低温シリンダ３が互いにほぼ垂直をなすとともに、それ
ぞれのピストンが連接されているクランクピンの位相が
ほぼ９０度ずれていて同時に上死点にくるので同一ベク
トル方向を向き、Ｖ26は前記Ｖ11に対して１８０度逆方
向となる。また、Ｖ12は前記Ｖ11とＶ16に対してほぼ９
０度おくれの方向となる。
【００２７】前記各空間の容積変化ベクトルＶ11，Ｖ2
6，Ｖ16，Ｖ12の合成された全空間の容積変化ベクトル
ＶTは、容積変化ベクトルＶ11と容積変化ベクトルＶ26
はほぼ打ち消し合い、右上方に向く黒太線の矢印とな
る。一方、前記各空間の容積変化ベクトルを温度比（γ
H，γM，γC，）で割った圧力変化ベクトルＶ11／γH，
Ｖ26／γM，Ｖ16／γC，Ｖ12／γMを点線で示す。γH，
γM，γC、は前記第１の実施例の場合と同じく、２，
１，０．８とした。これらの圧力変化ベクトルを合成し
た総圧力変化ベクトル△Pmは、右上方に向く白線の矢印
となる。総圧力変化ベクトル△Pmは全空間の容積変化ベ
クトルＶTに対し小さな角度ξだけ左へずれており、こ
の機器は動力がわずかに発生して自力回転をすることが
示されている。また、自力回転をすると、総圧力変化ベ
クトル△Pmと低温空間１６の容積変化ベクトルＶ16との
相対位相差θ6によって低温空間に有効に冷熱が発生す
ることがわかる。よって、このベクトル解析図によっ
て、本実施例も第１の実施例と同じように高温シリンダ
を加熱することによって低温シリンダに冷熱が発生し、
かつ総圧力変化ベクトル△Pmの長さも十分大きいので、
大きい圧力比が生じ、もし高温シリンダが加熱されなく
とも、圧力比には大差なく低温シリンダに冷熱が発生す
ることがわかる。
6，Ｖ16，Ｖ12の合成された全空間の容積変化ベクトル
ＶTは、容積変化ベクトルＶ11と容積変化ベクトルＶ26
はほぼ打ち消し合い、右上方に向く黒太線の矢印とな
る。一方、前記各空間の容積変化ベクトルを温度比（γ
H，γM，γC，）で割った圧力変化ベクトルＶ11／γH，
Ｖ26／γM，Ｖ16／γC，Ｖ12／γMを点線で示す。γH，
γM，γC、は前記第１の実施例の場合と同じく、２，
１，０．８とした。これらの圧力変化ベクトルを合成し
た総圧力変化ベクトル△Pmは、右上方に向く白線の矢印
となる。総圧力変化ベクトル△Pmは全空間の容積変化ベ
クトルＶTに対し小さな角度ξだけ左へずれており、こ
の機器は動力がわずかに発生して自力回転をすることが
示されている。また、自力回転をすると、総圧力変化ベ
クトル△Pmと低温空間１６の容積変化ベクトルＶ16との
相対位相差θ6によって低温空間に有効に冷熱が発生す
ることがわかる。よって、このベクトル解析図によっ
て、本実施例も第１の実施例と同じように高温シリンダ
を加熱することによって低温シリンダに冷熱が発生し、
かつ総圧力変化ベクトル△Pmの長さも十分大きいので、
大きい圧力比が生じ、もし高温シリンダが加熱されなく
とも、圧力比には大差なく低温シリンダに冷熱が発生す
ることがわかる。
【００２８】本実施例は、高温シリンダ１と高温ピスト
ン２をディスプレーサとした例であって、従来公知のデ
ィスプレーサ形スターリングエンジンに低温発生部を巧
妙に結合させて、まったく別の効果を生じたものであ
る。
ン２をディスプレーサとした例であって、従来公知のデ
ィスプレーサ形スターリングエンジンに低温発生部を巧
妙に結合させて、まったく別の効果を生じたものであ
る。
【００２９】
【発明の効果】ＶＭ機器と同じように、高温シリンダへ
の加熱によって冷熱が発生するが、機器内の空間の圧力
変動がＶＭ機器では、高温空間のみによって行われるの
に反し、本発明では、高温空間や低温空間の容積よりか
なり大きい容積の中温シリンダの存在によって常に大き
い圧力変動が生ずるので、ＶＭ機器に比べ圧力比が大き
くなり、同一低温シリンダ容積でもそれだけ冷熱発生量
が増大するし、高温空間に加熱しなくても、もしくはそ
の温度が低くても、外部より動力で回転させると、低温
空間に冷熱が容易に発生し、高温空間の温度変化に対し
て敏感ではないので、運転制御が容易であり、高温空間
の温度を過大に大きくする必要がないので、燃料を含む
材料費が低安価ですむ。このように、本発明は広範囲の
冷熱機器に適する。
の加熱によって冷熱が発生するが、機器内の空間の圧力
変動がＶＭ機器では、高温空間のみによって行われるの
に反し、本発明では、高温空間や低温空間の容積よりか
なり大きい容積の中温シリンダの存在によって常に大き
い圧力変動が生ずるので、ＶＭ機器に比べ圧力比が大き
くなり、同一低温シリンダ容積でもそれだけ冷熱発生量
が増大するし、高温空間に加熱しなくても、もしくはそ
の温度が低くても、外部より動力で回転させると、低温
空間に冷熱が容易に発生し、高温空間の温度変化に対し
て敏感ではないので、運転制御が容易であり、高温空間
の温度を過大に大きくする必要がないので、燃料を含む
材料費が低安価ですむ。このように、本発明は広範囲の
冷熱機器に適する。
【図１】本発明の第１の実施例である３ピストンスター
リング機器の斜視図である。
リング機器の斜視図である。
【図２】図１に示す実施例のベクトル解析図である。
【図３】本発明の第２の実施例である３ピストンスター
リング機器の縦断面図である。
リング機器の縦断面図である。
【図４】図３に示す実施例のベクトル解析図である。
【図５】従来のヴィルミエサイクル機器の縦断面図の例
である。
である。
【図６】図５に示す従来のヴィルミエサイクル機器のベ
クトル解析図である。
クトル解析図である。
１ 高温シリンダ ２ 高温ピストン ３ 低温シリンダ ４ 低温ピストン ５ 中温シリンダ ６ 中温ピストン ７ 主軸 ８ クランクピン ８ａ クランクピン ９ 燃焼用バーナ １０ 連絡管 １１ 高温空間 １２ 中温空間 １３ 高温側再生
熱交換器 １４ 中温放熱器（その一） １４ａ 中温放熱
器（その二） １５ 連絡管 １６ 低温空間 １７ 低温冷熱取出用熱交換器 １８ 低温側再生
熱交換器 １９ 駆動モーター ２０ 高温ピスト
ンロッド ２０ａ 高温ピストンロッド ２１ 低温ピスト
ンロッド ２２ 中温ピストンロッド ２３ クランク室 ２４ 加熱器 ２５ クランク ２６ 中温空間 ２７ 高温用ガス
ヒータ ２８ ガス出口 ２９ 上死点 ３０ 中温空間 ３１ 連絡管 ３２ 中温空間
熱交換器 １４ 中温放熱器（その一） １４ａ 中温放熱
器（その二） １５ 連絡管 １６ 低温空間 １７ 低温冷熱取出用熱交換器 １８ 低温側再生
熱交換器 １９ 駆動モーター ２０ 高温ピスト
ンロッド ２０ａ 高温ピストンロッド ２１ 低温ピスト
ンロッド ２２ 中温ピストンロッド ２３ クランク室 ２４ 加熱器 ２５ クランク ２６ 中温空間 ２７ 高温用ガス
ヒータ ２８ ガス出口 ２９ 上死点 ３０ 中温空間 ３１ 連絡管 ３２ 中温空間
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (4)
- 【請求項１】 内部にピストン（１）を有し該ピストン
（１）の上下の空間を連通する手段を有せずかつ外部よ
り加熱される高温シリンダ（２）と、内部にピストン
（３）を有し該ピストン（３）の上下の空間を連通する
手段を有せずかつ冷熱を生ずる低温シリンダ（４）と、
内部にピストン（５）を有し該ピストン（５）の上下の
空間を連通する手段を有せずかつ外部から冷却されて熱
を放出する中温シリンダ（６）とを含んでなり、前記ピ
ストン（１，３，５）が同一の主軸（７）に枢着されて
往復動し、前記各シリンダの上部空間が再生熱交換器
（１３，１８）を介して相互に連通されてなる３ピスト
ンスターリングサイクル機器において、主軸（７）の回
転に対して、前記ピストン（１）とピストン（３）がほ
ぼ同時に上死点に達し、かつ前記ピストン（１）及びピ
ストン（２）に対し７０度乃至１２０度位相の遅れた主
軸回転角において、ピストン（５）が上死点に達するよ
うに構成されていることを特徴とする３ピストンスター
リング機器。 - 【請求項２】 外部から加熱されて高温となる高温シリ
ンダ内の高温ピストンと冷熱を発生する低温シリンダ内
の低温ピストンと外部より水や大気によって冷却されて
熱を放出する中温シリンダ内の中温ピストンとが一つの
主軸に結合され、位相を異にして往復運動するよう構成
され、前記各ピストンの上方の空間のみを作動ガスが流
通する空間としたスターリングサイクル機器において、
主軸の回転に対して、前記高温ピストン及び低温ピスト
ンはそれぞれの上死点にほぼ同時に達し、前記中温ピス
トンは前記高温ピストン及び低温ピストンに対し７０度
乃至１２０度位相の遅れた回転角においてその上死点に
達するように構成されていることを特徴とする３ピスト
ンスターリング機器。 - 【請求項３】 高温シリンダの上部空間と中温シリンダ
の上部空間とが高温側再生熱交換器を介して連通され、
また、低温シリンダの上部空間と中温シリンダの上部空
間とが低温側再生熱交換器を介して連通されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の３ピストンスタ
ーリング機器。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載された
３ピストンスターリング機器において、高温シリンダ
（１）と高温ピストン（２）の組合せもしくは低温シリ
ンダ（３）と低温ピストン（４）の組合せのうちのいず
れか一方がディスプレーサシリンダとディスプレーサピ
ストンの組合せであることを特徴とする３ピストンスタ
ーリング機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161593A JPH0823335B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | ３ピストンスターリング機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161593A JPH0823335B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | ３ピストンスターリング機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719109A true JPH0719109A (ja) | 1995-01-20 |
| JPH0823335B2 JPH0823335B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=14565828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11161593A Expired - Lifetime JPH0823335B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | ３ピストンスターリング機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823335B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010139319A3 (en) * | 2009-06-05 | 2011-03-24 | Danfoss Compressors Gmbh | Stirling cooling arrangement |
| WO2014169311A3 (de) * | 2013-04-16 | 2014-12-11 | Alfred Spiesberger | Kolbenmaschine und verfahren zu deren betrieb |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP11161593A patent/JPH0823335B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010139319A3 (en) * | 2009-06-05 | 2011-03-24 | Danfoss Compressors Gmbh | Stirling cooling arrangement |
| WO2014169311A3 (de) * | 2013-04-16 | 2014-12-11 | Alfred Spiesberger | Kolbenmaschine und verfahren zu deren betrieb |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0823335B2 (ja) | 1996-03-06 |
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