JPS588251A - スタ−リングサイクル機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロータリーピストン機関を利用シて、きわめ
て簡単な機構によりスターリングサイクルを形成させな
がら、動力を取り出すことのできる新規なスターリング
機関に関するものである。

スターリング機関と貯ばれる外熱機関は、等温圧縮、等
容加熱、等温Ｆ＃張、等容冷却から成るスターリングサ
イクルを行なうものであってその熱効率はカルノーサイ
クルと等しく、熱機関中で最も熱効率が高いものである
。利用できる熱源は広汎であって如何なる形態の熱源も
利用できるため、エネルギーの節減が重要な課題となっ
ている今日に於いて本機関の利用による省エネルギー効
果はきわめて大きいものである。

また本機関は振動、騒音がきわめて少なく、排ガ゛ス中
の亨害成分もまた少い優れた熱機関としても知られてい
る。

さらに、スターリングサイクルは可逆であり、この機関
を外部動力で、駆動すれば熱ポンプとして利用でき、ま
た冷凍サイクルとしても利用できるものである。

めて優れているものの、スターリングサイクルを行なわ
せるためには麹雑な機構が、必要とされるため実用化が
困難で、未だ広く普及されるに至っていない。

これは従来考えられていたスターリング機関には次の様
な種々の問題点があったためである。

従来のスターリング機関の列としては、第１図に示す様
に１を燃焼室、２を熱源からの受熱器（以下加熱器と称
す）３を冷熱源への与熱器（以下冷却器と称す）４を等
容冷却過程にある作動流体の熱を等容加熱過程の作動流
体に与えるための熱交換器（以下再生器と称す）とし、
ピストン５とディスプレーサ−６を組合せてスターリン
グサイクルを行わせる方式があるが、ピストンとディス
プレーサ−の相対運動で形式される空隙の変化により、
膨張、圧縮を行なわせるために、ピストン、ディスプレ
ーサ−の運動ａ複雑とならざるを得す、単なるクランク
機構では出力か取り出せない。このためロンビック駆動
方式（第１図の７）などが採用されるが、その運動は歪
んだ波形となり、また駆動機構は複雑であって必然的に
装置が大型となり、動力損失も大きいものである。

他の例としては、第２図に示す様に４組のピストン５ａ
、５ｂ）５ｃｓ　ｓａを互いに９Ｃづつ位相をずらせて
作動させ、各シリンダーにはそれぞれ加熱器、２冷却器
、３再生器４を設け、隣り合ったピストン（互いに９０
°づつ位相かずれている）間でスターリングサイクルを
行なわせ、各ピストンの往復運動はスワッシュプレート
８により回転運動に変換し出力軸１０から取り出す方式
もあるが、この方式も往復運動をスワッシュプレートで
回転運動に変換する機構は複雑であって、その作動も円
滑でなく、また出力軸１０にスラストを生じるため、ス
ラスト軸受９なども必要なり、機械的エネルギーの損失
も大きいものである。

またこれ・らの例ではいづれも再生器に蓄熱型を使用せ
ざるを得ないが、再生器に高温、低温の両極端の作動流
体が頻繁に出入りするため熱疲労の問題があり、使用可
能な材料が無く苦慮しているのが現状である。また作動
−流体の漏洩を防ぐためのシールも困難である。スター
リング機関の作動流体としてはヘリウム、水素などの軽
いガスを高圧で封入するがそのため、ディスプレーサ−
シャフトや、ピストン、ピストンロッド周辺からの漏洩
力ｆ激しく、対策に苦慮しているのが現状である。この
対策の１つとしてロールソックスシールなどが考えられ
ているが、長時間の使用に耐えるものではない。

この様に従来のスターリング機関は種々の問題点を含ん
でいるため、この改良策が色々と考案されている。例え
ば、特開昭６３−１３４１３６では大、小のシリンダー
１対ないしＦｉｌ数対を組合せ、こ・れらと加熱器、冷
却器、再生器とを結ぶ作動流体の循環路を設は各ピスト
ンの一衝程毎に循環路上の切替弁を開閉してスターリン
グサイクルを形成させる方法が提案されている。この方
法位、確かに従来の欠点を成る程度緩和するものである
が、次に指摘する様な別の問題点を多く持っており決し
て満足できるものではない。

先づ作動流体の循環路上に多数の開閉弁逆ｒｈ弁を設け
なければならず循環路の形状が大きくなり複雑となるこ
と、従って死空間が増え、機関の効率を低下させること
、又、大、小の大きさ、形状の異なるシリンダーをクラ
ンク軸を介して連結することは、クランク部の寸法が大
きく異なるため、通常の内燃機関の多シリンダー機関の
様にシリンダーを隣り合せに並べた一体の構造のケーシ
ングにすることが困難であって、必然的に各シリンダー
の間隔が広がり、機関全体の形状が大きくなること、ま
た、作動流体のシールについては依然として改善が困難
であって、特にピストンロッドの様な往復運動に加え横
方向の力がかかる部分を高温高圧のガスに対してシール
することはきわめて困難であること等の問題点がある。

本発明は全く新しい機構により、これらの問題点を解決
１．た新規なスターリング機関を提案するもので次の様
な構成から成り立っている。

先づ作動用シリンダーとしては、作動室が２室のロータ
リーピストン機構を使用する。このロータリーピストン
機関は、内面周囲輪郭か単節ペリトロコイド曲線により
形成されたローターハウジング内に、外周形状が、その
ペリトロコイド曲線の内包結線により形成されたロータ
ーを収納したものであり、ローターの両側に２室の作動
室が形成されるものである０ロ一ター側面の中央部には
、出力軸であるエキセントリックシャフトのロータージ
ャーナル部と嵌合させるための円孔をうがち、同じくロ
ーターの側面にはべりトロコイド曲線の偏心量の２倍に
相当する噛み合い半径を持つ内歯々車を備え、この内歯
々車の噛み合い中心は先の円孔の中心と一致させる。次
に、対応するローターハウジング内側面にはぺＩＪ　）
ロコイド曲線の偏心量に相当する噛み合い半径を持つ外
歯々車を固定し、上記ローターの内歯々車と噛み合わせ
、所謂歯数比２：１の位相歯車を形成させる。エキセン
トリックシャフトはそのロータージャーナル部が上記ロ
ーター側面の円孔部に押入され従ってローターはロータ
ージャーナルに支えられ、ロータージャーナル中心に対
して自由に回転することができ、か、つエキセントリッ
クシャフトはローターハウジングシャフト側面の固定外
歯々車の中央を貫通する様組み立てられる。この念め該
ローターは、エキセントリックシャフトの回転につれて
偏心したロータージャーナル上を１自転しつつ位相歯車
の作用によりエキセン）　ＩＪノックャフト中心に対し
公転し、ローターが１回転する間に出力軸であるエキセ
ントリックシャフトから２回転の出力を取り出すことが
できる。

本発明のスターリングサイクル機関は上記の様な２室の
作動室を持つロータリーピストン機関を組合せて構成さ
れるものであって従来ＫＭを見ない全く新規なものであ
る。次にスターリングサイクル機関としての構成を述べ
る。

前記のロータリービスＦン機関の作動室容積の異なる大
小２基を組合せて一対となし、その一対または２対を同
一シャフト上に配置するか同期回転する様連結し、各ロ
ータリーピストン機関の各作動室を、大低温作動室、小
低温作動室、小高温作動室、大高温作動室とにわけ、こ
れらの各作動室を上記の順に従い流体通路で連結する。

さらに該流体通路上の大低温作動室と小低温作動室の間
には冷却器を設は該流体通路の小高温作動室と、大高温
作動室との間には加熱器を設け、該流体通路の小低温作
動室と、小高温作動室との間には再生器を設け、大、高
温作動室−１１１ら大低温作動室に至る流体通路は該再
生器を経由せしめる。各作動室、加熱器、冷却器、再生
器および各流体通路を作動流体で満たし、各ロータリー
ピストン機関を回転させれば、各ローターの同期回転に
合わせて作動流体が前記大低温作動室、小低温作動室、
小高温作動室、大高温作動室の順に送給循環され、各作
動室の内容積の差と作動室間に設けた加熱器、冷却器、
再生器による熱の授受により等温圧縮、等容積加熱、等
温膨張、等容積冷却の所謂スターリングサイクルを行な
わせることができるものである。

本発明のスターリング機関は、か−る構成により成り立
っており、次に述べるきわめて優れた特徴を持っている
。

（１）　　運動部の機構が回転運動のみから成り立って
おり、クランク機構、ロンピック機構やスワッシュプレ
ート機構の如く、動力損失か多く複雑な機構を全く必要
としないため、その作動はきわめて円滑であり、また各
作動室の容積変化は完全な正弦波形である。

（２）　　本発明に利用する単葉ペリトロフィトロータ
リーピストン機関の作動室の内容積を増減するにはロー
ターの外周形状、寸法を変えることなくローターの厚み
を増減し、それに応−じてハウジングの奥行を増減する
のみで対応できるため、本スターリングサイクル機関の
全体のケーシングは外周寸法の等しい２連ないしは４連
のローターハウジングを直列に配きわめてコンパクトに
することができる。

（３）マたロータリーピストン機関を利用することによ
りローターの回転によって自動的に各流体通路は連結さ
れ、また遮断されるので作動流体の逆止弁を設ける必要
は全くなく、必要最少個数の切替弁のみで充分である。

（４）作動流体の通路は完全な閉鎖系であり、シールを
必要とする所は少く、わづかにローターのサイド部とサ
イドハウジングの隙間から゛シャフト側に漏洩する作動
流体はシールの容易な回転軸部で、メカニカルシール等
の通常のシール機構を用いることで容易に止めるとかで
きる。

次に本発明の具体的な実施の例について添付の図面に従
って詳述する。先づ第３図は指圧線図でスターリングサ
イクルを示す。Ａ点は作動流体が最も低エネルギーの状
態の点である。Ａ−Ｂ間は等温圧縮の過程を示す。以下
Ｂ−０間は等容加熱、Ｏ−Ｄ間は等温膨張、Ｄ−Ａ間は
等容冷却の過程を示す。

第４図は本発明に使用する単節ぺＩＪ　）ロコイド曲線
により形成されたロータリーピストン機関の正面断面図
である。同じく第５図は、第４図のＨ１工、・Ｊ、に面
にそった側断面図である。

本発明のスターリングサイクル機関はかかるロータリー
ピストン機関を複数個連結して構成されるが、第５図で
はその内１個のみを示した。

第４図に於いて１１はローター７１ウジングでその内面
輪郭１２は単節ペリトロコイド曲線により形成せられる
。

一般に単節ぺＩＪ　）ロコイド曲線はＸ−ｙ座標面テ偏
心量をＥ１ペリトロコイド創成半径をｎとすると次式に
より示される。

Ｘ　＝　Ｋ　Ｏ）Ｓ　２θ＋Ｒ（Ｘ］６０ｙ　二ｇ、　
Ｓｉｎ　２θ＋Ｒｓｉｎθ本発明に使用されるペリトロ
コイドではＲ／Ｅの値がほぼ３から２０の間位の適当な
範囲で決められる。本実施例第４図ではＲ／’　Ｅ　：
　５である。通常は、さらにＬ記ペリトロコイドをその
ま一法線方向に等寸法でわづｔｌに拡大した曲線が使用
される。その理由は、ローターのアペックスシールの作
用を円滑ならしめるためで、これは従来の２節ペリトロ
コイドを利用したバンケルエンジンと同様な原理による
ものである。

第４図の１５はローターで、その外周形状１６は単節ぺ
ＩＪ　）ロコイドの内包絡線で形成されるか、または、
この内包結線に内接する円あるいはこの内包結線の内側
でその曲率が大きい円で形成される。ローターの２９所
の頂点部にはアペックスシール１８を取付ける。また頂
部側面にはコーナーシール１９を取付け、側面外周部に
沿って溝を設はサイドシール２０を取付け、バネの力で
ローターハウジングの側面１３（サイドハウジングと称
す）と密着させ、作動室３１ないしは３２から、シャフ
ト部へ作動流体の漏洩を防止する。また、ローターの中
央にはロータージャーナル孔が設けられ、その周囲には
サイドシールと同様な形式のオイルシール２１が設けら
れ潤滑油が作動室に過剰に流入するのを防ぐ。ローター
の側面には内歯々車２７を゛設け、これに対応するサイ
ド／１ウジングには固定外歯々車２６を設ける。内歯々
車の噛み合い半径は該ぺＩＪ　）ロコイドの偏心量Ｅの
２倍であり、その噛み合い中心はロータージャーナル２
３の中心と一致させる。エキセントリックシャフト２２
はサイドハウジングに固定された外歯々車２６の中央を
貫通し、軸ベアリング２５を介して自由に回転する様サ
イド／１ウジング１３ないしは隔壁１４に取付けられ、
エキセンドリンクシャフトの回転中心は固定外歯々車２
６の噛み合い中心と一致させる。固定外画々車２６の噛
み合い半径は前記偏心量と一致させる。エキセントリッ
クシャフトのロータージャーナル部２３はローターの中
央のロータージャーナル孔喋合り と讐→叱ローターベアリング２４を介し私ローター内部
には空洞２８を設はローターの釣り合いを図ると共に、
この空洞内にオイルを循環させてローターの過熱を防ぐ
。／１ウジングにも適宜冷媒通路２９を設は冷却水、ま
たは冷媒を流通させ過熱を防ぐ。ロータージャーナル部
にも°空孔３０を設け、釣り合いを図る。作動室３１な
いしは３２への作動流体の流入排出孔は、サイドボート
形式３３か、ペリフェラルボート３４の形式で設ける。

ペリフェラルボートの場合は、口□−ターがボートの開
孔部に達したとき、一時的に両作動室が連通し、作動流
体の逆流のおそれが生じるがサイドボートの場合はこの
様なことは起らず都合が良い。ロータリーピストンのシ
ャフト部には作動室から作動流体が若干動機間に漏洩す
るのを防ぐ。

本発明に使用するロータリーピストン機関はローターの
回転によって一方の作動室容積は最□大から最小再び最
大へと変化し、他方の作動室はその逆の変化を行なうが
、その容積変化の状態はいづれも完全な正弦波を示す。

なお一方の作動室が最大容積のときは他方は最小であり
、通常のピストンの如く上死点、下死点の区分は明確で
ないので単に死点と称す。

次にかかるロータリーピストン機関を組み合わせてスタ
ーリングサイクル機関となすための構成について詳述す
る。第６図は前記ロータリーピストン機関の作動室容積
の異なる大、小を組合せて一対となしなるもの２対を利
用する４ピストン式スターリングサイクル機関を示し、
第７図は前記一対を利用する２ピストン式スターリング
サイクル機関を示す。

先づ第６図の４ピストン式スターリング機関について詳
述する。

第６図の４１は大低温作動機関、４２は小低温作動機関
、４３１’を小高温作動機関、４４は大高温作動機関を
示す。各機関共、前述のロータリーピストン機関を利用
するが、作動室容積の大小の差はローターおよびロータ
ーハウジングの回転軸にそった方向の長さを調節するこ
とで所定の容積差にすることができる。従って４基の機
関は外周寸法が等しく奥行きのみの異なるロータリーピ
ストン機関を同一回転軸上に並べて配置することができ
る。勿論４基の機関は外周寸法を異なるものとすること
もできるし、４基の機関は間を離して、互いに連結して
同期回転させる方式としても良い。４基のロータリーピ
ストン機関は円滑な回転をさせるために向きを変えて連
結し、または、さらに適宜なバランス用重りを取付ける
。なお第６図では便宜上作動室容積の大なる機関の径を
大きく小なる機関の径を小さく記載しである。また第６
図に於いて、４基の機関４１．４２．４３．４４の添字
はそれぞれａがケーシング、ｂがローター、Ｃがエキセ
ントリックシャフト、ｄは（ｌ＋室１、ｅは作動室２を
示す。

さて、４基の機関は、流体通路４８．４９．５０．５１
で接続しこの通路上に冷却器４５、再生器４６、加熱器
４７を設ける。冷却器４５は、流体通路４８から流入す
る作動流体と、冷熱源５２とを熱交換させ作動流体の熱
を冷熱源に与える作用を行なう。再生器４６は大高温作
動機関４４からの高温の作動流体を流体通路５１を介し
て導入し、流体通路４９からの低温の□作動流体に熱交
換により熱を与える作用を行なう。加熱器４７は高温熱
源５３の熱を流体通路５０から流入する作動流体に熱交
換により与える作用を行なう。

次にこの４０−タリーピストンスターリングサイクル機
関の作動の態様について詳述する。

大低温作動機関４１のローターは死点にあり作動室４１
ｅの内容積、は最大となっている。作動室内の作動流体
の状態は、第３図のスターリングサイクルの指圧線図の
Ａ点で示される。機関４１のローター４１ｂの右回りの
回転により作動室４１θの容積は減少し、作動流体は排
出され流体通路４８を通や、冷却器４５を経由して小低
温作動機関４２の作動室４２ｄに流入する。機関４２の
ローター４２ｂはローター４１ｂと運動しておりその作
動室４２ｅは容積を減じ、４２ｄは増加しつつある。こ
こに作動流体が流入し、その圧力は、作動室４１ｅと４
２ｄの容積比に逆比例して圧縮され高くなるが、冷却器
４５により作動流体は一定の温度に保たれ所謂等温圧縮
操作をうける。即ちここでは第３図の指圧線図のＡ−＋
Ｂの過程が行なわれる。機関４１のローター４１　ｂｄ
；次の死点迄回転した時点では機関４２０−ター４２ｂ
も死点に達し作動室４２ｄの内容積は最大となっており
、一方作動室４１ｅの作動室内容積は最小となって、作
動流体の、作動室４２ｄへの移動は完了している。両機
関のローターが更に死点を越えて回転を続けると、自動
的に作動室と作動流体の入口、出口の相互関係が入れ替
り、機関４１では作動室ｌｉｄが流体通路４８と接続さ
れ、また機関４２に於いては、作動室４２θが流体通路
４８に接続され、再び同様の等温圧縮過程がくり返され
る。一方機関４２の作動室４２ｄは、流体通路４．９と
接続され、作動流体は、流体通路４９から°再生器４６
を経て、次の小高温作動機関４３の作動室４３ｅに流入
する。ここで小低温作動機関４２と小高温作動機関４３
の作動室は等容積であり、作動流体は再生器４６で熱を
与えられ高温となるも、体積は増加せず、第３図の指圧
線図に於ける等容加熱過程Ｂ−０が行なわれる。

機関４２．４３共に各ローターが回転し死点に達すると
、既に述べたと同様に作動室と流体通路の関係が切替わ
る。即ち、機関４３の作動室４３ｅは、流体通路５０と
接続され１高温高圧の作動流体は流体通路５０を通り、
加熱器４７を経て大高温作動機関４４の作動室４４ｄに
流入し膨張し、ローター４４ｂに回転を与えるここで作
動流体は加熱器４７で熱を与えられ一定温度を保ちつつ
膨張し第３図の指圧線図に於けるＯ　、　Ｄの定温膨張
過程が行なわれる。ここでローター４４ｂに与えられた
回転力はエキセントリックシャフトから出力として取り
出される。一方この間に機関４２と４３の間では作動室
４２ｅと同じく４３ｄが流体通路で接続されており既に
述べたと同様にくり返し等容加熱過程が進行している。

機関４３．４４の各ローターが次の死点に達すると流体
通路が切換わり、機関４４の作動室４４ｄは流体通路゛
５１と接続され、作動室４４内の作動流体は流体通路５
１を通り再生器４６を経て大低温作動機関４１の作動室
４１ｅに還流する。再生器４６は熱交換器であって、既
に述べた通り、機関４２から機関４３に一流入する作動
流体が貫流しており、機関４４からの作動流体はこの流
体に熱を与え、自身は冷却され機関４１に流入する。機
関４４と機関４１の作動室の容積は等しくしてあり、こ
の過程は第３図の指圧線図のＤ　、　Ａの等容冷却過程
である。またこの過程で作動流体から持ち去られる熱は
再生器４６を経由して等容加熱過程の作動流体に与えら
れる。即ち熱再生が行なわれる。なおこの間に機関４４
のもう一方の作動室４４ｅには機関４３の作動室４３ｄ
から、作動流体が流入し、くり返し、定温膨張過程が進
行している。

かくして再び機関４１に流入した作動流体は再度スター
リングサイクルの各過程を経由しながら各機関を循環し
、くり返しスターリングサイクルが形成されるのである
。

本発明のロータリーピストン機関を利用せるスターリン
グサイクル機関は、機関の各部の運動はすべて回転運動
のみにより構成されているため、エネルギーロスの少な
いきわめてなめらかな回転力を取り出すことができ、さ
らに注目すべきことＩ／′ｉ４０−タリーピストンスタ
ーリンクサイクｙ機関に於いては各機ｕｔＤ各ｏ−ｓ−
の回転により自動的に各作動室と各流体通路との接続Ｒ
１＆が切換えられるために、各循環路上に開閉弁、逆止
弁等を全く設ける必要が無く、機構をきわめて簡単にす
ることｔｆできる。

さて、本発ＦＩＡＦ！以上に述べた４０−タリーピスト
ン式スターリングサイクル機関に焚いて目的を達成され
るものであるカｆ１作動流体の流体通路上に若干数の切
替弁を設けることにより、さらに小型の２０−タリーピ
ストン式スターリングサイクル機関も全く同様な原理に
基づいて構成することができるのである。

その実施のＩＮを第７図に示し、その作動の態様につい
て詳述する。先づ第７図に於いて５５はロータリーピス
トン式の複動大作動機関５６は同じく複動小作動機関で
ある。機関５５．５６の各部Ｉｉ添字ａ、し、ご、コ、
ｅで示す妙・ａはケーシング、ｂかローター、Ｃ力はキ
セントリソクシャフト、ｄが作動室１、ｅは作動室２を
示す。機関５５は作動室５５ｄと５５８とを持ち、一方
が高温大作動室、他方が低温大作動室として鋤く。機関
５６も同様に作動室を２室持ち、一方が高温大作動室他
方が低温小作動室として働く。図に於いて５７け冷却器
５８は再生器、５９は加熱器である。機関５５．５６の
作動流体の入日、出ＯＫはそれぞれ、各機関のローター
の回転周期に合わせた作動を行なわせることのできる切
替え弁６０，６１．６２．６３を設ける。ロータリーピ
ストン機関の５５および５６は同一シャフトトに組立て
られるｔ・、まなは互いにシャフトを連結して同期回転
をさせる。機関５５．５６、冷却器５７、再生器５８、
加熱器５９０間はそれぞれ流体通路６４．６５．６６．
６７で第７図に示す様に結ぶ。

さて、本方式のスターリングサイクル機関の作動様式を
図に従って詳述する。既述の如く機関５５および５６の
ローターは同期回転している。機関５５の作動室５５ｅ
は大低温作動室であり、作動室内の作動流体は第３図の
指圧線図のＡの状態にある。この作動室５５θ内の作動
流体はローター５５ｂの右回りの回転により排出され、
切替弁６０により流体通路６４を通り冷却器５７に於い
て冷熱媒６８により一定温度に冷却はれつつ切換弁６１
を通り、機関５６の作動室５６ｄに流入する。この作動
室５６ｄｔｌ小低温作動、室であり、作動流体は作動室
５５ｅと作動室５６ｄの容積比に逆比例して圧縮される
。即ち等温圧縮過程Ａ〜Ｂが行なわれる。機関５５．５
６の各ローターガ回転し、死点に達するとこれに合わせ
て切替弁６０．６１．６２．６３が切替えられる。この
切替えの方法としては機関のシャフトと同期させて、ロ
ーターが死点に達したときに、カム機構または切欠き歯
車等の機構により６弁を切替えるか、またはシャフトの
回転角上のローターが死点に達する位置に於いて電気信
号を発生させこの信号に従って６弁を切替える方式等を
採用することができる。

切替弁としては電磁弁、流体作動弁、機械作動弁等を使
用し、三方弁または二方弁の組合せを使用することがで
きる。

さて、機関５６０ローターが死点を越えて回転すると、
作動室５６（Ｌカ１ら、切替弁６２により流体通路６６
を通り再生器５８を経て、切替弁６１により再び機関５
６の反対側の作動室５６ｅに接続する流体通路が形成さ
れる。作動室５６ｄ内の加圧された作動流体はローター
の回転により排出され再生器を通り、ここで加熱されて
高温高圧の状態になり・作動室５６ｅに流入する。作動
室５６ｄと５６ｅは共に小作動室でありその容積は等し
く、作動流体は等容加熱されることとなる。即ち、第３
図の指圧線図のＢ−００等容加熱過程が行なわれる。機
関５６のローターがさらに半回転して次の死点に達する
と切替弁６０．６１．６２．６３が再び作動し機関５６
に於いては作動室５６ｅから切替弁６２を経て、流体通
路６７により加熱器５９に導かれ、該加熱器力１ら切替
弁６３を柱てもう一方の機関５５の作動室５５ｄへと通
じる流体通路か形成される。一方、作動室５６ｄ［は作
動室５５ｅから切替弁６０、冷却器５７、切替弁６１を
経て、作動室５６ｄに流入する流体通路が形成され、既
に述べた等温圧縮過程Ａ−，Ｂが再びくり返される。

小高温作動室５６ｅ内の高温高圧の作動流体はローター
の回転により排出されてＬ記流体通路を通り加熱器５９
で一定温度に加熱されつつ、大高温作動室５５ｄに流入
し、膨張して、機関５５のロータ−５５ｂＫ回転力を与
える。ここで作動流体は作動室５６ｅと５ｊｄの内容積
の比に従って膨張するが、加熱器５９により一定温度に
加熱保持されるので、第３図に示した指圧線図の定温膨
張過程０〜Ｄが行なわれることとなる。

四−ター５５ｂに与えられた回転力は、エキセントリッ
クシャフト５５ｃを介して機関５６のローターに伝えら
れ、また出力として糸外に取り出される。

両機関５５．５６の各ローターが回転を続け、再び死点
に達すると、各切替弁６０．６１．６２．６３が再び作
動し、ト、記流体通路は閉じられ、機関５６に於いては
、作動室５６ｄから流体通路６６、再生器５８を経て再
び機関５６の他の作動室５６θへ通じる。流体通路が開
かれ、くり返し等容加熱過程が行なわれる。一方機関５
５に於いては切替弁６０．６３の作動により、大高温作
動室５５ｄから流体通路６５を通り再生器５Ｂを経て再
び機関５５の他の作動室５５ｅに通じる流体通路が開か
れ、作動室５５ｄ内の作動、流体は、ローター５５ｔ）
の回転により排出され、再、生器５８で小低温作動室５
６ｄから小低温作動室５６ｅＫ移行する作動流体と熱交
換し、これに熱を与え、自身は冷却されて大低温作動室
５５ｅに流入する。作動室５５ｄと５５０は内容積は等
しくここで第３図の指圧線図に示すＤ　−Ａの等容冷却
過程か行なわれる。

両機関のローターが回転し再度死点に達すると各切替弁
が再び作動し、各機関の各作動室の相互関係は最初の状
態に戻り、再びスターリングサイクルの各過程が引き続
いてくり返されることとなる。尚、以上の説明は作動流
体の流れに沿って説明したが、実際には各機関のロータ
ーの半回転中に大低温作動室５５ｅと小低温作動室５６
ｄ間における定温圧縮過程と小低温作動室５６ｅと大高
温作動室５５ｄ間における定温膨張過程は同時に並行し
て行なわれ、また次の半回転では、大高温作動室５５ｄ
と大低温作動室５５ｅ間の中容冷却過程と、小低温作動
室５６ｄと小高製作動室５６ｅ間の定容加熱過程とは同
時に並行して行なわれることとなる。

さて、以トの説明により明らかな如く２０−タリーピス
トン式の機関に於いてもスターリングサイクル機関を構
成することができ、円滑なエネルギーロスの少ないなめ
らかな回転力を取り出すことができるのである。

ナオ、前記の４０−タリーピストン機関およびこの２０
−タリーピストン機関に於いては、レシプロ式の機関と
異なり本質的に運動部分の不つり合いは小さいが、さら
になめらかな回転を得るためにはローターの向きをつり
合いを考えた配置とし、さらに、つり合いのための重り
及びフライホイール等を取付けることにより全く均一な
回転出力を得ることができるのである。

次に本発明のスターリングサイクル機関の冷Ｊｌ器、加
熱器、再生器はいづれも常に同じ圧力、温度条件で使用
されるため、その設計および使用材料Ｏ選定は容易であ
るが、主として金属製または高強度セラミック製のハエ
カム構造や、スハイラル式の熱交換器が適している。勿
論・通常の多管式その他の一般の良く知られている構造
の熱交換器の使用も充分可能であるが、作動室以外に貯
溜する作動流体の量は少ないＪ５カ機関の効率を高くす
ることができ好都合である。

なお、加熱器に於いては高温媒体との熱交換器形式の外
に作動流体の管路を直接火炎で熱する方式も採用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のディスプレーサ−とピストンを組み合せ
たスターリングサイクル機関の断面図である。 第２図は４組のシリンダーを連結したスターリングサイ
クル機関の断面図である。 第３図はスターリングサイクルの各過程を表した指圧線
図である。 第４図は本発明に使用されるロータリーピストン機関の
正面断面図である。 第５図は同じく本発明に使用せられるロータリーピスト
ン機関の側断面図である。 第６図は本発明Ｋかかる４０−タリーピストン方式スタ
ーリングサイクル機関の概略説明図である、 第７図は本発明にかかる２０−タリーピストン方式スタ
ーリングサイクル機関の概略説明図である。 手続（補正書　（自発） 特許庁長官　　　島田春樹殿 工　　事件の表示　　　昭和５６年特許願１０５２０８
号／ ２　　発明の名称　　　スターリングサイクル機関３　
補正をする者 事件との関係　特許出願人 ５　補正の対象 （１）　　明細書の発明の詳細な説明の欄（２）　　明
細書の図面の簡単な説明の欄（３）　図面 −Ｘ− 補正の内容 （１）　ＦＩＡ細葺の発明の詳細な説明の欄を次の通り
補正する。 １）第４頁１５行の「形式」を「形成」と補正する。 ２）第５頁４行の「第２図に示す様に」を削除する。 ３）同頁５行の［５ａ、５１）、５Ｑ、　５ａＪを削除
する。 ４）同頁７行「２冷却器、３再生器４を」を「冷却器、
再生器を」と補正する。 ５）同頁１１行「８」及び「１０」を削除する０ ６）同頁１５行「１０」を削除する。 ７）同頁１５行から１６行「スラスト軸受９なども必要
なり」を［スラスト軸受なども必要となり」と補正する
。 ８）８頁３行「機構」を「機関」と補正する９）９頁６
行「シャフト」を削除する。 特開昭５８−８２５１０２） １０）１１頁１３行「単葉」を「単節」と補正する。 １１）１２頁１６行「第３図」を「第２図」と補正する
。 １２）１３頁２行「第４図」を「第３図」と補正する。 １３）同頁４行「第５図」を「第４図」と補正する。 １４）同頁４行から５行「第４図」を「第３図」と補正
する。 １５）同頁８行「第５図上を「第４図」と補正する。 １６）同頁９行ｒ第４図」を「第３図」と補正する。 １７）同頁１９行「第４図」を「第３図」と補正する。 １Ｂ）１４頁６行「第４図」を「第３図」と補正する。 １９）同頁１０行「形成される。」の次に［その外周面
には必要に応じて凹み１７３− を設ける。」を挿入する。 ２０）１５頁９行から１０行［１３ないしは隔壁１４Ｊ
を［１３ならびに隔壁１４Ｊと補正する。 Ｅｌ）同頁１８行「この空洞内に」の次に「必要に応じ
」を挿入そる。 ２２）１５頁末行から１６頁１行の「冷媒通路２９を設
は冷却水、または冷媒を流通させ過熱を防ぐ。」を［流
体通路２９を設け、必要に応じ冷却水または冷却用冷媒
を流し過熱を防ぎ）または必要に応じ加熱用熱媒を流し
加熱する。」と補正する。 ２３）１６頁１８行「なお一方の」を「また同一機関に
於いて一方の」と補正する。 ２４）１７頁４行「第６図」を「第５図」と補正する。 ２５）同頁８行「第７図」を「第６図」と補正する。 ２６）同頁１０行「第６図」を１第５図」と補正する。 −番　− ２７）同頁１２行「第６図」を「第５図」と補正する。 ２８）１８頁７行「第６図」を「第５図」と補正する。 ２９）同頁９行「第６図」を「第５図」と補正する。 ３０）１９頁１ｏ行「第３図」を「第２図」と補正する
。 ３１）同頁１７行「運動」を「連動」と補正する０ ３２）２０頁２行から３行［第３図ｊを「第２図」と補
正する。 ３３）同頁５行「機関４２」の次に「の」を挿入する。 ３４）２１頁２行「３図」を「２図」と補正する０ ３５）同頁１０行から１１行「回転を与えるここで」を
「回転を与えるが、ここで」と補正する。 ３６）同頁１２行「第３図」を「第２図」と捕−６− 正する。 ３７）同頁１３行「定温」を「等温」と補正する０ ３８）同頁１７行「４２ｅと同じく４３ｄが」を「４２
ｅと作動室４３ｄが」と補正する。 ３９）２２頁１０行「第３図」を「第２図」と補正する
。 ４０）同頁１７行「定温」を「等温」と補正する。 ４１）２３頁末行「第７図」を「第６図」と補正する。 番２）２４頁１行「第７図」を「第６図」と補正する。 ４３）同頁８行「高温大作動室」を「大高温作動室」と
補正する。 ４４）同頁８行から９行「低温大作動室」を「大低温作
動室」と補正する。 ４５）同頁１０行「高温小作動室」を「小高温作動室」
と補正する。 ４６）同頁１０行から１１行「低温小作動室」を「小低
温作動室」と補正する。 ４７、）　２５頁１行「第７図」を「第６図」と補正す
る。 ４８）同頁６行「第３図」を「第２図」と補正する。 ４９）２６頁１８行「第３図」を「第２図」と補正する
。 ５０）、２７頁１８行「第３図」を「第２図」と補正す
る。 ５１）同頁１９行「定温」を「等温」と補正する。 ５２）２８頁ｌＯ行「５６ｅへ通じる。流体通路」を「
５６ｅへ通じる流体通路」と補正する。 ５３）２９頁１行「第３図」を「第２図」と補正する。 ５４）同頁１１行「定温」を「等温」と補正する０ ５５）同頁１２から１３行「定温」を「等温」と補正す
る。 −フ　− ５６）同頁１５行「定容」を「等容」と補正する０ ５７）同頁１６行「定容」を「等容」と補正する。 （２）明細書の図面の簡単な説明の欄を次の通り補正す
る。 ｔ ｌ）３１頁８行から９行［第２図Δ４組のシリンダーを
連結したスターリングサイクル機関の断面図である。」
を削除する。 ２）同頁１０行「第３図」を「第２図」と補正する。 ３）同頁１２行「第４図」を「第３図」と補正する。 ４）同頁１４行「第５図」を「第４図」と補正する。 ５）同頁１６行「第６図」を「第５図」と補正する。 ６）同頁１９行「第７図」を「第６図」と補正する。 ７）同頁筒４、図面の簡単な説明」を［図　８− 面の簡単な説明」と補正する。 （３）　願書に添付した図面を次の通り補正する。 ｌ）図面の第２図を全面削除する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内面周囲輪郭が単節ペリトロコイド曲線または、該曲線
   を法線方向に等寸法拡大せる曲線により形成せられたロ
   ーターハウジング内に、外周形状か該ペリトロフィトの
   内包絡線ないしは該内包結線に近似せる内弧により形成
   され、カ・つその中央部に円孔を設けたローターに、エ
   キセントリックシャフトのロータージャーナル部を嵌合
   せしめて取組し、かつ該ローター側面に設けた内歯々車
   と、該ローターハウジング側面に設けた固定外歯々車を
   、組合せてその歯数比が２：１の位相歯車を構成させた
   る構造の、作動室が２室のロータリーピストン機関に於
   いて、該ロータリーピストン機関の作動室内容積が異な
   る大、小一対ま念は二対を組合せ、共通のシャフトで結
   び、または互いに連結して同期回転させ、該各ロータリ
   ーピストン機関の各作動室を、大低温作動室、小低温作
   動室、小高温作動室、大高温作動室に分け、ｉ各作動室
   面を前記の順に流体通路で接続して循環路を形成させ、
   該循環路上の大低温作動室と小低温作動室間には冷却器
   を設け、小高温作動室と、大高温作動室間には加熱器を
   設け、小低温作動室と小高温作動室間には再生器を設け
   、大高温作動室から大低温作動室への循環路は該再生器
   を経由せしめ、かつ該各循環路上には必要に応じて切替
   バルブを設け、各機関および循環路に作動流体を充１ｊ
   　Ｌ　該各ロータリーピストン機関の口〜ターの回転に
   応じて作動流体を該各作動室に順次送給し、前記該各機
   関の作動室の間の容積差および冷却器、加熱器、再生器
   による熱の授受により、等温圧縮、等容加熱、等温膨張
   、等容冷却を行なわせることを特徴とするスターリング
   サイクル機関。