JPH09152211A - Piston for external combustion engine - Google Patents

Piston for external combustion engine

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JPH09152211A
JPH09152211A JP31173095A JP31173095A JPH09152211A JP H09152211 A JPH09152211 A JP H09152211A JP 31173095 A JP31173095 A JP 31173095A JP 31173095 A JP31173095 A JP 31173095A JP H09152211 A JPH09152211 A JP H09152211A
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JP
Japan
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piston
temperature side
low temperature
low
high temperature
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Application number
JP31173095A
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Japanese (ja)
Inventor
Junji Matsue
準治 松栄
Masahisa Otake
雅久 大竹
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the thermal efficiency by fully filling and installing a member having low thermal conductivity in the hollow part of a piston for an external combustion engine having the hollow part therein, thereby preventing the transfer of heat and radiation heat due to the convection in the hollow part. SOLUTION: The Vuilleumier cycle as the external combustion engine has a high temperature side cylinder for accommodating a high temperature side piston and a low temperature side cylinder for accommodating a low temperature side piston in such a manner that the high temperature side piston and the low temperature piston are coupled to a piston rod to be reciprocatingly moved. In this case, the pistons 55A of the high and low temperature side pistons are formed by fully filling member 62 having low thermal conductivity in the hollow part 57 of a cylinder 56. As the member 62 having the low conductivity, heat insulator such as ceramic fiber, glass fiber or rock wool is preferably used. Thus, the transfer of gas in the part 57 of the cylinder 56 is prevented by the member 62 having the low conductivity, thereby improving the thermal efficiency by extremely reducing the heat loss.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房、給湯、動
力等に用いられるヴィルミエサイクルやスターリングサ
イクル等の外燃機関のピストンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston for an external combustion engine such as Vilmier cycle or Stirling cycle, which is used for heating / cooling, hot water supply, power, etc.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の外燃機関のピストンにおいて
は、ピストン駆動部の負荷およびピストンの材料費等の
低減のため、ピストン内部を中空にした中空部を有する
ものがある。しかし、ピストンに中空部を形成すると、
熱の対流や輻射が生じる場合があり、熱損失を減少させ
るために種々の提案がされている。
2. Description of the Related Art Some pistons of this type of external combustion engine have a hollow portion in which the inside of the piston is hollow in order to reduce the load on the piston drive portion and the material cost of the piston. However, when the hollow part is formed in the piston,
Convection and radiation of heat may occur, and various proposals have been made to reduce heat loss.

【0003】図2は外燃機関としてのヴィルミエサイク
ルの縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional view of a Wilmier cycle as an external combustion engine.

【0004】図において、ヴィルミエサイクルは、高温
側ピストン(ディスプレーサー)1と低温側ピストン
(ディスプレーサー)2と高温側ピストン(ディスプレ
ーサー)1を収容する高温側シリンダ3と低温側ピスト
ン(ディスプレーサー)2を収容する低温側シリンダ4
とを有しており、高温側ピストン(ディスプレーサー)
1は低温側ピストン(ディスプレーサー)2と直角位置
に配設したピストンロッド5に連結され往復運動を行
い、低温側ピストン(ディスプレーサー)2はピストン
ロッド6に連結され往復運動をするようになっている。
In the figure, the Vilmier cycle is composed of a high temperature side piston (displacer) 1, a low temperature side piston (displacer) 2, and a high temperature side cylinder 3 for accommodating the high temperature side piston (displacer) 1 and a low temperature side piston (display). Sir) 2 low temperature side cylinder 4
And has a high temperature side piston (displacer)
1 is connected to a piston rod 5 disposed at a right angle position to a low temperature side piston (displacer) 2 and reciprocates, and the low temperature side piston (displacer) 2 is connected to a piston rod 6 to reciprocate. ing.

【0005】そして、高温側シリンダ3の前方に高温室
3aを有し、高温室3aに連通する高温側熱交換器7は
ヒータ等の外部熱源によって加熱されている。高温側熱
交換器7の先端と高温側シリンダ3の後方に配置する中
温室3bとの間には、高温側再生器9および中温側熱交
換器10を介設している。さらに、低温側シリンダ4の
前方に低温室4aを有し、この低温室4aと低温側シリ
ンダ4の後方に配設される中温室4bとの間には、低温
側熱交換器11、低温側再生器12および中温側熱交換
器13を介設している。なお、14は中温室3bと中温
室4bとを連通するガス流路としての連通路である。
A high temperature chamber 3a is provided in front of the high temperature side cylinder 3, and the high temperature side heat exchanger 7 communicating with the high temperature chamber 3a is heated by an external heat source such as a heater. A high temperature side regenerator 9 and a medium temperature side heat exchanger 10 are provided between the tip of the high temperature side heat exchanger 7 and the middle greenhouse 3b arranged behind the high temperature side cylinder 3. Further, a low temperature chamber 4a is provided in front of the low temperature side cylinder 4, and a low temperature side heat exchanger 11 and a low temperature side are provided between the low temperature chamber 4a and a middle greenhouse 4b arranged behind the low temperature side cylinder 4. The regenerator 12 and the intermediate temperature side heat exchanger 13 are provided. In addition, 14 is a communication passage as a gas flow path which connects the inside greenhouse 3b and the inside greenhouse 4b.

【0006】一方、直角位置に配設されるピストンロッ
ド5およびピストンロッド6に連結される2本のコンロ
ッド16,17とクランク軸18とバランスウェイト1
9とがクランク機構15を構成してクランクケース20
に内蔵されている。クランク軸18の軸上には、駆動モ
ータ(図示せず)がクランク軸18に直結され、高温側
ピストン(ディスプレーサー)1と低温側ピストン(デ
ィスプレーサー)2とはクランク機構15により約90
°の位相差を有して往復運動を行うように構成されてい
る。
On the other hand, two connecting rods 16 and 17 connected to the piston rod 5 and the piston rod 6 arranged at right angles, the crankshaft 18, and the balance weight 1
9 and 9 constitute a crank mechanism 15 and a crankcase 20.
It is built in. A drive motor (not shown) is directly coupled to the crankshaft 18 on the shaft of the crankshaft 18, and the high temperature side piston (displacer) 1 and the low temperature side piston (displacer) 2 are connected to each other by a crank mechanism 15.
It is configured to reciprocate with a phase difference of °.

【0007】以上の構成で、まず、低温側では、低温側
ピストン(ディスプレーサー)2が周期的に往復運動を
行い、図において、左の方向へ動くと(下死点から上死
点へ)、低温室4a内部のヘリウム等の作動ガスは低温
側熱交換器11と低温側再生器12および中温側熱交換
器13を経由して中温室4bに流入する。このとき、移
動した作動ガスは、低温側再生器12に蓄えてあった熱
を受取り温度を上昇させる。温度が上昇すると作動ガス
の膨張によって体積を増加させ、一部の作動ガスが中温
室4bを満たすため、中温室4bに入り切らない残りの
作動ガスは連通路14を通って中温室3bへ移動する。
これにより、中温室3bの作動ガスの圧力が上がる。そ
こで、熱を中温側熱交換器10から外へ放出し、上昇し
た温度を元に戻す。
With the above construction, first, on the low temperature side, the low temperature side piston (displacer) 2 periodically reciprocates and moves to the left in the figure (from bottom dead center to top dead center). The working gas such as helium in the low temperature chamber 4a flows into the middle greenhouse 4b via the low temperature side heat exchanger 11, the low temperature side regenerator 12, and the middle temperature side heat exchanger 13. At this time, the moved working gas receives the heat stored in the low temperature side regenerator 12 and raises the temperature. When the temperature rises, the volume of the working gas increases due to the expansion of the working gas, and a part of the working gas fills the middle greenhouse 4b. Therefore, the remaining working gas that cannot fully enter the middle greenhouse 4b moves to the middle greenhouse 3b through the communication passage 14. To do.
As a result, the pressure of the working gas in the middle greenhouse 3b rises. Therefore, heat is released from the intermediate temperature side heat exchanger 10 to return the increased temperature to the original level.

【0008】これに対応して、高温側ピストン(ディス
プレーサー)1が、図において、降下すると(上死点か
ら下死点に下がる)、中温室3b内部の作動ガスは中温
側熱交換器10および高温側再生器9を経由して高温室
3aに流入する。この過程で、高温側再生器9を通過し
た作動ガスは、高温側再生器9から熱を受取り温度を上
昇させる。高温室3aの作動ガスの温度が上昇すると、
作動ガスが膨張し、一部の作動ガスが高温室3aを満た
し、残りの作動ガスは高温室3aへの流入を妨げられ連
通路14を通って中温室4bへ移動する。この結果、作
動ガスが流入した中温室4bの作動ガスの温度と圧力と
を上昇させる。そこで、熱を中温側熱交換器13から外
へ放出し、上昇した温度を元に戻す。
Correspondingly, when the high temperature side piston (displacer) 1 descends in the figure (it goes down from the top dead center to the bottom dead center), the working gas inside the middle greenhouse 3b becomes the middle temperature side heat exchanger 10. And flows into the high temperature chamber 3a via the high temperature side regenerator 9. In this process, the working gas that has passed through the high temperature side regenerator 9 receives heat from the high temperature side regenerator 9 and raises the temperature. When the temperature of the working gas in the high greenhouse 3a rises,
The working gas expands, a part of the working gas fills the high temperature chamber 3a, and the remaining working gas is blocked from flowing into the high temperature chamber 3a and moves to the middle greenhouse 4b through the communication passage 14. As a result, the temperature and the pressure of the working gas of the middle greenhouse 4b into which the working gas flows are increased. Therefore, heat is released from the medium temperature side heat exchanger 13 to return the increased temperature to the original level.

【0009】一方、低温側ピストン(ディスプレーサ
ー)2が周期的に往復運動をして、図において、右の方
向へ動くと(上死点から下死点へ)、中温室4b内部の
作動ガスは中温側熱交換器13と低温側再生器12およ
び低温側熱交換器11を経由して低温室4aに流入す
る。この場合に、移動した作動ガスは、低温側再生器1
2に熱を蓄え、温度を降下させる。このため作動ガスが
収縮し、不足した容積を補うために高温室3aの作動ガ
スの一部が各熱交換器と連通路14を通って低温室4a
へ移動する。この結果、作動ガスの流出に伴い温度と圧
力が下がった高温室3aの作動ガスが高温側熱交換器7
から熱を吸収し、温度を元に戻す。
On the other hand, when the low temperature side piston (displacer) 2 periodically reciprocates and moves to the right in the figure (from the top dead center to the bottom dead center), the working gas inside the middle greenhouse 4b is discharged. Flows into the low temperature chamber 4a via the medium temperature side heat exchanger 13, the low temperature side regenerator 12 and the low temperature side heat exchanger 11. In this case, the transferred working gas is the low temperature side regenerator 1
Stores heat in 2 and lowers the temperature. For this reason, the working gas contracts, so that a part of the working gas in the high temperature chamber 3a passes through each heat exchanger and the communication passage 14 in order to make up for the insufficient volume, and passes through the low temperature chamber 4a.
Move to. As a result, the working gas in the high temperature chamber 3a, whose temperature and pressure have decreased with the outflow of the working gas, becomes the high temperature side heat exchanger 7.
It absorbs heat from and restores the temperature.

【0010】これに対して、高温側ピストン(ディスプ
レーサー)1が、図において、上昇すると(下死点から
上死点に上がる)、高温室3a内部の作動ガスは高温側
再生器9および高温側熱交換器10を経由して中温室3
bに流入する。移動した作動ガスは、高温側再生器9に
熱を蓄え温度を降下させる。このため作動ガスが収縮
し、不足した容積を補うため低温室4aの作動ガスの一
部が各熱交換器と連通路14を通って中温室3bへ移動
する。この結果、作動ガスの流出に伴って温度と圧力が
下がった低温室4aの作動ガスが低温側熱交換器11を
介して外から吸熱して、温度を元に戻す。
On the other hand, when the high temperature side piston (displacer) 1 rises in the figure (from the bottom dead center to the top dead center), the working gas inside the high temperature chamber 3a rises to the high temperature side regenerator 9 and the high temperature side. Middle greenhouse 3 via the side heat exchanger 10
flow into b. The moved working gas stores heat in the high temperature side regenerator 9 and lowers the temperature. Therefore, the working gas contracts, and a part of the working gas in the low temperature chamber 4a moves to the middle greenhouse 3b through each heat exchanger and the communication passage 14 in order to make up for the insufficient volume. As a result, the working gas in the low temperature chamber 4a, the temperature and pressure of which have decreased with the outflow of the working gas, absorbs heat from the outside through the low temperature side heat exchanger 11 and returns the temperature to the original level.

【0011】そして、中温側熱交換器10から出た配管
は図示省略する室外(または室内)側熱交換器、循環ポ
ンプ、中温側熱交換器13を経て中温側熱交換器10に
戻るようになっており、また、低温側熱交換器11から
出た配管は図示省略する室内(または室外)側熱交換
器、循環ポンプを経て低温側熱交換器11に戻るように
なっていて、冷房(または暖房)の作用をする。
The piping coming out of the intermediate temperature side heat exchanger 10 is returned to the intermediate temperature side heat exchanger 10 via an outdoor (or indoor) side heat exchanger (not shown), a circulation pump, an intermediate temperature side heat exchanger 13. In addition, the piping coming out of the low temperature side heat exchanger 11 is adapted to return to the low temperature side heat exchanger 11 via an indoor (or outdoor) side heat exchanger (not shown), a circulation pump, and a cooling ( Or heating).

【0012】なお、21,22は連通穴を示し、23は
高温側ピストン(ディスプレーサー)1内に配設する仕
切板で、仕切板23は穴23aが形成され、24は低温
側ピストン(ディスプレーサー)に配設する仕切板で、
穴24aが形成されている。
Reference numerals 21 and 22 denote communication holes, 23 is a partition plate disposed in the high temperature side piston (displacer) 1, a hole 23a is formed in the partition plate 23, and 24 is a low temperature side piston (display). Partition plate to be placed on the
The hole 24a is formed.

【0013】次に、外燃機関の他の例としてスターリン
グサイクルによる冷凍機について図3を参照して説明す
る。
Next, a Stirling cycle refrigerator as another example of the external combustion engine will be described with reference to FIG.

【0014】スターリングサイクルは、主として膨張機
26、圧縮機27、駆動室28により構成されている。
その膨張機26は、膨張シリンダ29、そのシリンダ内
を往復動作する膨張ピストン30からなり、同様に圧縮
機27は、圧縮シリンダ31、そのシリンダ内を往復動
作する圧縮ピストン32から成る。
The Stirling cycle is mainly composed of an expander 26, a compressor 27, and a drive chamber 28.
The expander 26 includes an expansion cylinder 29 and an expansion piston 30 that reciprocates in the cylinder. Similarly, the compressor 27 includes a compression cylinder 31 and a compression piston 32 that reciprocates in the cylinder.

【0015】膨張ピストン30および圧縮ピストン32
は、それぞれピストンロッド33,34を介して駆動室
28内部に配置されるクランク機構35に連結され、9
0°の位相差を持って駆動される。
Expansion piston 30 and compression piston 32
Are connected to a crank mechanism 35 arranged inside the drive chamber 28 via piston rods 33 and 34, respectively.
It is driven with a phase difference of 0 °.

【0016】膨張機26の膨張シリンダ29周囲と容器
間には再生器である蓄熱器36が配置され、この蓄熱器
36を介して膨張ピストン30の前方に生じる膨張空間
37と圧縮ピストン32の前方に生じる圧縮空間38と
の間はガス流路39によって連通され、冷凍サイクル時
のガスの移動が行われる。
A regenerator 36, which is a regenerator, is arranged around the expansion cylinder 29 of the expander 26 and between the containers, and the expansion space 37 generated in front of the expansion piston 30 and the front of the compression piston 32 are connected via the regenerator 36. The gas flow path 39 communicates with the compression space 38 generated in the above, and the gas moves during the refrigeration cycle.

【0017】一方、膨張ピストン30および圧縮ピスト
ン32の背圧側空間はピストンの仕事量の損失を防ぐた
め、ガス流路40によって連通されている。また、圧縮
機27の容器外周面と膨張機26の容器下部外周面には
放熱フィン42,43が配置されている。
On the other hand, the back pressure side space of the expansion piston 30 and the compression piston 32 is connected by a gas flow passage 40 in order to prevent the loss of the work of the piston. Radiating fins 42, 43 are arranged on the outer peripheral surface of the container of the compressor 27 and the outer peripheral surface of the lower portion of the expander 26.

【0018】この構成で、図示省略する駆動モータの回
転によって駆動室28のクランク機構35が駆動される
と、圧縮機27の圧縮シリンダ31内の圧縮ピストン3
2が圧縮空間38側に移動して圧縮空間38に充満する
ヘリウム等の液化しにくい作動ガスとしての冷媒ガスが
圧縮される。
With this structure, when the crank mechanism 35 of the drive chamber 28 is driven by the rotation of the drive motor (not shown), the compression piston 3 in the compression cylinder 31 of the compressor 27 is driven.
2 moves to the compression space 38 side, and the refrigerant gas as a working gas such as helium that fills the compression space 38 and is difficult to liquefy is compressed.

【0019】圧縮された冷媒ガスは、ガス流路39から
蓄熱器36へ流入する。蓄熱器36に流入した冷媒ガス
は、比熱の大きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるい
は球からなる蓄熱材によって冷却された冷媒ガスが膨張
機26の膨張空間37へ流入され高圧状態となる。
The compressed refrigerant gas flows into the heat storage device 36 from the gas passage 39. The refrigerant gas that has flowed into the heat storage device 36 is cooled by a material having a large specific heat, for example, a heat storage material made of copper or lead wire mesh or spheres, and flows into the expansion space 37 of the expander 26 to be in a high pressure state. .

【0020】その後、膨張機26の膨張シリンダ29内
の膨張ピストン30が圧縮ピストン32と約90°の位
相差を持って降下する。これによって、膨張空間37が
急に拡張されて、冷媒ガスの圧力が急降下することによ
り冷媒ガスが低温となる。
Thereafter, the expansion piston 30 in the expansion cylinder 29 of the expander 26 descends with the phase difference of about 90 ° with the compression piston 32. As a result, the expansion space 37 is suddenly expanded and the pressure of the refrigerant gas sharply drops, so that the refrigerant gas becomes a low temperature.

【0021】やがて、膨張ピストン30が上昇を開始
し、圧縮ピストン32が後退すると、低温の冷媒ガス
が、蓄熱器36を通り、ガス流路39を経て圧縮空間3
8へ戻される。このとき、蓄熱器36では、蓄熱材が冷
却されて冷熱が蓄えられる。
When the expansion piston 30 starts to rise and the compression piston 32 retracts, the low-temperature refrigerant gas passes through the heat accumulator 36, the gas passage 39, and the compression space 3.
Returned to 8. At this time, in the heat storage device 36, the heat storage material is cooled and cold heat is stored.

【0022】上記した行程によって、一つの熱サイクル
が終了し、この行程がクランク機構35によって繰り返
されることにより、徐々に膨張空間37である冷凍発生
部の温度と蓄熱器36の温度が降下し、冷凍発生部の冷
媒ガスが低温になり、発生する冷熱を外部に取出し利用
することができるようになる。
By the above process, one heat cycle is completed, and this process is repeated by the crank mechanism 35, whereby the temperature of the freezing generation part which is the expansion space 37 and the temperature of the heat accumulator 36 are gradually lowered, The temperature of the refrigerant gas in the freezing generation section becomes low, and the generated cold heat can be taken out and utilized.

【0023】ところで、図2で説明した高温側ピストン
(ディスプレーサー)1および低温側ピストン(ディス
プレーサー)2、あるいは、図3で説明した膨張ピスト
ン30および圧縮ピストン32は、内部を中空にした方
がクランク機構15やクランク機構35の負担やコス
ト,重量を軽減できる。しかし、ピストンの内部を中空
にすると、中空部で対流や輻射が生じて熱損失が大きく
なるという新たな問題が生じる。
By the way, the high temperature side piston (displacer) 1 and the low temperature side piston (displacer) 2 described in FIG. 2 or the expansion piston 30 and the compression piston 32 described in FIG. Can reduce the burden, cost and weight of the crank mechanism 15 and the crank mechanism 35. However, if the inside of the piston is hollow, a new problem arises in that convection and radiation occur in the hollow portion and heat loss increases.

【0024】これを解決するために、図4に示すように
ピストン55は筒体56に形成される中空部57に仕切
板58と仕切板59とを配置し、筒体56に蓋体60に
よって封をして蓋体60にロッド61を接続している。
In order to solve this problem, as shown in FIG. 4, the piston 55 has a partition plate 58 and a partition plate 59 arranged in a hollow portion 57 formed in a cylindrical body 56, and the cylindrical body 56 is covered by a cover body 60. After sealing, the rod 61 is connected to the lid 60.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す如くのピストン55では、仕切板58,59とによ
り三つの中空部57a,57b,57cに区画してある
程度、中空部57の輻射や対流を防止できるが、三つの
中空部57a,57b,57cが未だある以上、これら
の空間内で輻射や対流が生じ、熱損失が大きく、熱効率
が低下するという問題があった。
However, in the piston 55 as shown in FIG. 4, the partition plates 58 and 59 divide it into three hollow portions 57a, 57b and 57c, and the radiation and convection of the hollow portion 57 are made to some extent. However, since there are still three hollow portions 57a, 57b, 57c, there is a problem that radiation and convection occur in these spaces, heat loss is large, and thermal efficiency is reduced.

【0026】そこで、本発明は、上記問題点を解決して
熱効率の良い外燃機関のピストンを提供することを目的
とする。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a piston of an external combustion engine having high thermal efficiency.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、内部
に中空部を有するピストンを備えた外燃機関のピストン
において、中空部に熱伝導率の低い部材を充満設置した
ことである。
According to a first aspect of the invention, in a piston of an external combustion engine having a piston having a hollow portion inside, the hollow portion is fully filled with a member having a low thermal conductivity.

【0028】請求項2の発明は、請求項1記載の外燃機
関のピストンにおいて、中空部は、バルク状、あるい
は、成形品、若しくはフエルト状のいずれかの熱伝導率
の低い部材を充満設置したことである。
According to a second aspect of the present invention, in the piston for an external combustion engine according to the first aspect, the hollow portion is filled with a member having a low thermal conductivity, which is either a bulk shape, a molded article, or a felt shape. That is what I did.

【0029】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2記載の外燃機関のピストンにおいて、熱伝導率の低い
部材として、セラミックファイバー、グラスファイバ
ー、ロックウール、発泡スチロールのいずれかの断熱材
を用いるようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the piston of the external combustion engine according to the first or second aspect, as the member having a low thermal conductivity, any one of ceramic fiber, glass fiber, rock wool, and styrofoam heat insulating material is used. Is used.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】図1は、本発明の実施の形態を示すピスト
ンの断面図を示し、ピストン55Aは、図2に示すヴィ
ルミエサイクルの高温側ピストン(ディスプレーサー)
1と低温側ピストン(ディスプレーサー)2に適用で
き、また、図3に示すスターリングサイクルの膨張ピス
トン30および圧縮ピストン32に適用可能とするもの
である。図1に示すように、ピストン55Aは、筒体5
6に形成する中空部57に熱伝導率の低い部材62を充
満設置した点に特徴を有する。
FIG. 1 is a sectional view of a piston showing an embodiment of the present invention, and a piston 55A is a high temperature side piston (displacer) of the Vilmier cycle shown in FIG.
1 and the low temperature side piston (displacer) 2 as well as the expansion piston 30 and the compression piston 32 of the Stirling cycle shown in FIG. As shown in FIG. 1, the piston 55A includes the cylindrical body 5
6 is characterized in that the hollow portion 57 formed in 6 is filled with a member 62 having a low thermal conductivity.

【0032】これら熱伝導率の低い部材62としては、
例えば、セラミックファイバー、グラスファイバー、ロ
ックウール等のバルク状(わた状)の一般に断熱材とい
われるものやこれらを成形加工した発泡スチロールやフ
エルト(帯状)としたものが使用できる。例えば、低温
でピストンを使用するとき発泡スチロール等を用いるこ
とができ、高温のときセラミックファイバーやグラスフ
ァイバー等を用いることができる。
As the member 62 having a low thermal conductivity,
For example, it is possible to use a bulky (wadding) generally called heat insulating material such as ceramic fiber, glass fiber, rock wool, etc., or foamed polystyrene or felt (belt shaped) obtained by molding and processing these. For example, styrofoam or the like can be used when the piston is used at low temperature, and ceramic fiber or glass fiber can be used when the piston is used at high temperature.

【0033】上記するように、ピストン55Aの筒体5
6に形成される中空部57に熱伝導率の低い部材62を
充満設置する構成とした場合、筒体56の中空部57の
気体の移動が熱伝導率の低い部材62により阻止され
る。従って、ピストン55Aの筒体56の外側の各部と
内側とに温度差が生じても筒体56の中空部57で対流
が生じることが阻止される。さらに、充満設置される熱
伝導率の低い部材62によって筒体56に加わる外圧に
対する耐圧が補える。
As described above, the cylindrical body 5 of the piston 55A
In the case where the hollow portion 57 formed in 6 is filled with the member 62 having a low thermal conductivity, the movement of gas in the hollow portion 57 of the tubular body 56 is blocked by the member 62 having a low thermal conductivity. Therefore, convection is prevented from occurring in the hollow portion 57 of the cylinder body 56 even if there is a temperature difference between the inside and outside of the cylinder body 56 of the piston 55A. Further, the pressure resistance against the external pressure applied to the cylindrical body 56 can be supplemented by the member 62 having a low thermal conductivity which is fully installed.

【0034】例えば、図2において説明した従来のヴィ
ルミエサイクルでは、前述したように低温側ピストン
(ディスプレーサー)2が下死点から上死点へ動くと、
作動ガスの移動に伴い中温室4bの温度を上昇させる一
方、中温室4bに入り切れない作動ガスが中温室3bへ
移動して温度と圧力を上昇させる。これに対して、高温
側ピストン(ディスプレーサー)1が上死点から下死点
に下がると、作動ガスの移動によって高温室3aの温度
と圧力を上昇させ、高温室3aに入り切れない作動ガス
が中温室4bへ流入して温度と圧力を上昇させる。
For example, in the conventional Vilmier cycle described in FIG. 2, when the low temperature side piston (displacer) 2 moves from the bottom dead center to the top dead center as described above,
While the temperature of the middle greenhouse 4b is raised along with the movement of the working gas, the working gas that cannot enter the middle greenhouse 4b moves to the middle greenhouse 3b to raise the temperature and the pressure. On the other hand, when the high temperature side piston (displacer) 1 falls from the top dead center to the bottom dead center, the temperature and pressure of the high temperature chamber 3a are increased by the movement of the working gas, and the working gas that cannot enter the high temperature chamber 3a is increased. Flow into the middle greenhouse 4b to raise the temperature and pressure.

【0035】さらに、低温側ピストン(ディスプレーサ
ー)2が上死点から下死点へ動くと作動ガスの移動に伴
い、低温室4aの温度と圧力を降下させる一方、高温室
3aは低温室4aへ不足を補う作動ガスを移動させて、
高温室3aの温度と圧力を降下させる。これに対して高
温側ピストン(ディスプレーサー)1が下死点から上死
点へ上がると、作動ガスの移動に伴い中温室3bの温度
が降下し、圧力低に伴い低温室4aの作動ガスが流出さ
れ低温室4aの温度と圧力を降下させる。
Further, when the low temperature side piston (displacer) 2 moves from the top dead center to the bottom dead center, the temperature and pressure of the low temperature chamber 4a are lowered with the movement of the working gas, while the high temperature chamber 3a is cooled by the low temperature chamber 4a. Move the working gas to make up for the
The temperature and pressure of the high greenhouse 3a are lowered. On the other hand, when the high temperature side piston (displacer) 1 rises from the bottom dead center to the top dead center, the temperature of the middle greenhouse 3b drops as the working gas moves, and the working gas in the low temperature chamber 4a becomes hot as the pressure decreases. The temperature and the pressure of the low temperature chamber 4a are decreased by being discharged.

【0036】以上のように、ヴィルミエサイクルの高温
側ピストン(ディスプレーサー)1と低温側ピストン
(ディスプレーサー)2は各サイクルによってピストン
の各部所が高温から低温と高圧から低圧と繰り返され
る。この場合、本発明ではピストン55Aの筒体56の
各部所の温度が変化しても中空部57では、気体の対流
が阻止され、また、輻射による熱移動が生じない。
As described above, in the high temperature side piston (displacer) 1 and the low temperature side piston (displacer) 2 of the Vilmier cycle, each part of the piston is repeated from high temperature to low temperature and from high pressure to low pressure according to each cycle. In this case, in the present invention, even if the temperature of each portion of the cylinder body 56 of the piston 55A changes, the convection of gas is blocked in the hollow portion 57, and heat transfer due to radiation does not occur.

【0037】この結果、ピストン55Aの筒体56の内
側温度がピストン55Aの外部温度にほぼ維持され、熱
の移動に伴う熱損失が極めて少なく熱効率が良く、しか
も、外圧に対して耐えられる外燃機関のピストンが得ら
れる。
As a result, the inside temperature of the cylinder body 56 of the piston 55A is substantially maintained at the outside temperature of the piston 55A, the heat loss due to the movement of heat is extremely small, the thermal efficiency is good, and the external combustion that can withstand the external pressure is used. The engine piston is obtained.

【0038】なお、本発明は、スターリングサイクル等
の他の外燃機関に適用できることは言うまでもない。
Needless to say, the present invention can be applied to other external combustion engines such as the Stirling cycle.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、ピストンの中空部に熱伝導率の低い部材を充満設
置したために、中空部の対流による熱の移動を阻止で
き、さらに、輻射熱の移動が阻止でき熱効率を向上させ
ることができる。
As described above, according to the invention of claim 1, since the hollow portion of the piston is filled with a member having a low thermal conductivity, heat transfer due to convection in the hollow portion can be prevented. The transfer of radiant heat can be prevented and the thermal efficiency can be improved.

【0040】また、請求項2の発明によれば、使用条件
に応じた形状を用いることにより熱効率を向上させるこ
とができる。
According to the second aspect of the invention, the thermal efficiency can be improved by using the shape according to the usage conditions.

【0041】また、請求項3の発明によれば、使用条件
に応じた熱伝導率の低い部材を用いて熱効率を向上させ
ることができる。
According to the third aspect of the invention, the thermal efficiency can be improved by using the member having a low thermal conductivity according to the usage conditions.

【0042】[0042]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態を示す外燃機関のピストン
の断面構成図。
FIG. 1 is a sectional configuration diagram of a piston of an external combustion engine showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来の外燃機関の一例としてのヴィルミエサイ
クルを示す断面構成図。
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram showing a Vilmier cycle as an example of a conventional external combustion engine.

【図3】従来の外燃機関の一例としてのスターリングサ
イクルによる冷凍機を示す断面構成図。
FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing a refrigerator using a Stirling cycle as an example of a conventional external combustion engine.

【図4】従来の外燃機関のピストンを示す断面構成図。FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing a piston of a conventional external combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高温側ピストン(ディスプレーサー) 2 低温側ピストン(ディスプレーサー) 3 高温側シリンダ 3a 高温室 3b,4b 中温室 4 低温側シリンダ 4a 低温室 5,6,33,34,61 ピストンロッド 9 高温側再生器 10,13 中温側熱交換器 11 低温側熱交換器 12 低温側再生器 26 膨張機 27 圧縮機 28 駆動室 29 膨張シリンダ 30 膨張ピストン 31 圧縮シリンダ 32 圧縮ピストン 55A ピストン 56 筒体 57 中空部 60 蓋体 62 熱伝導率の低い部材 1 high temperature side piston (displacer) 2 low temperature side piston (displacer) 3 high temperature side cylinder 3a high greenhouse 3b, 4b medium greenhouse 4 low temperature side cylinder 4a low greenhouse 5,6,33,34,61 piston rod 9 high temperature side regeneration Container 10, 13 Medium temperature side heat exchanger 11 Low temperature side heat exchanger 12 Low temperature side regenerator 26 Expander 27 Compressor 28 Drive chamber 29 Expansion cylinder 30 Expansion piston 31 Compression cylinder 32 Compression piston 55A Piston 56 Cylindrical body 57 Hollow part 60 Lid 62 Member with low thermal conductivity

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に中空部を有するピストンを備えた
外燃機関のピストンにおいて、 前記中空部に熱伝導率の低い部材を充満設置したことを
特徴とする外燃機関のピストン。
1. A piston for an external combustion engine, comprising a piston having a hollow portion inside, wherein the hollow portion is fully filled with a member having a low thermal conductivity.
【請求項2】 前記中空部には、バルク状、あるいは、
成形品、若しくはフエルト状のいずれかの熱伝導率の低
い部材を充満設置したことを特徴とする請求項1記載の
外燃機関のピストン。
2. The hollow portion has a bulk shape or
The piston for an external combustion engine according to claim 1, wherein a molded article or a felt-shaped member having a low thermal conductivity is installed in a filled manner.
【請求項3】 前記熱伝導率の低い部材として、セラミ
ックファイバー、グラスファイバー、ロックウール、発
泡スチロールのいずれかの断熱材を用いることを特徴と
する請求項1または請求項2記載の外燃機関のピスト
ン。
3. The external combustion engine according to claim 1, wherein a heat insulating material selected from ceramic fiber, glass fiber, rock wool, and styrofoam is used as the member having low thermal conductivity. piston.
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