JPS5896148A - ガス機関のピストン - Google Patents
ガス機関のピストンInfo
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- JPS5896148A JPS5896148A JP19500581A JP19500581A JPS5896148A JP S5896148 A JPS5896148 A JP S5896148A JP 19500581 A JP19500581 A JP 19500581A JP 19500581 A JP19500581 A JP 19500581A JP S5896148 A JPS5896148 A JP S5896148A
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- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/02—Reciprocating piston seals
-
- 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
- F02G2258/00—Materials used
- F02G2258/10—Materials used ceramic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/40—Piston assemblies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressor (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
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、閉サイクルのガス機関Q)ピストン#を造に
関するもので、断熱化と軽輩化を単純な4!l!倉で行
なうことにより、機械佃失及び熱損失を少なくして機関
効率を同上させた。
関するもので、断熱化と軽輩化を単純な4!l!倉で行
なうことにより、機械佃失及び熱損失を少なくして機関
効率を同上させた。
第1図はスターリングサイクルによるダブルアクティン
グの原動機(h−器榊敗で、1〜傷はシリンダ、5〜8
はピストン、9〜12はピストン素子ドで図示しないピ
ストン往m!に+J+Nk(クランクシャフト、揺11
1J&、回転料板等)にはは90度Q)位相差で、そT
Lぞれ往復動するよう序結されている。作動流体(通常
はガスでフレオン、本案、ヘリウム等、或は混合気体、
特殊例としてメタン水)は、それぞrlの熱サイクルシ
ン形成T心膨張部18〜16と圧縮部17〜20との間
にヒーターチウブ21〜24、W熱器25〜28、放熱
器29〜82を介してつながっている内部に#1iIO
気圧から200気圧で封入さnている。但し、88〜8
6は、ピストンリング、87〜40は作動流体をロンド
でシール丁6 クランド・バッキングであり、高1+1
l(IU〜200気圧)−の作動流体がピストン往復動
機構のクランクケースへ漏えいするのを防ぐ。動力はヒ
ーターチウプ21〜24か600〜800”Cに加熱さ
れると作動流体が膨張部b l 23〜16でそれぞれ
のピストン5〜8に押工仕事をするど同時にし、圧縮空
間17〜20では作動流体を押す仕事kT6ため、膨張
仕事と圧縮仕事の差が有効仕事として図示しないピスト
ン往復動−構より得られる。但し、放熱器29〜δ2は
作動流体が圧縮時においては50°〜l 20”Cとな
るためその熱會大気に放熱する。こOI原勧機は、第2
図に示すように理想的にはΦつのサイクルの作動流体が
90度の位相差で、高圧で正弦的にそnぞれ変動(14
0〜250気圧、第2図の例、横軸はクランク角)しな
がら、動力を発生するのであるがそれぞれの膨張空間と
90度位相の14なるそれぞれのサイクルσ」圧縮空間
と同一ピストンの両端でピストンリングを介して形成し
ている。第2図に各サイクルの作動流体σノ圧力変初と
クランク角の関係を示す。
グの原動機(h−器榊敗で、1〜傷はシリンダ、5〜8
はピストン、9〜12はピストン素子ドで図示しないピ
ストン往m!に+J+Nk(クランクシャフト、揺11
1J&、回転料板等)にはは90度Q)位相差で、そT
Lぞれ往復動するよう序結されている。作動流体(通常
はガスでフレオン、本案、ヘリウム等、或は混合気体、
特殊例としてメタン水)は、それぞrlの熱サイクルシ
ン形成T心膨張部18〜16と圧縮部17〜20との間
にヒーターチウブ21〜24、W熱器25〜28、放熱
器29〜82を介してつながっている内部に#1iIO
気圧から200気圧で封入さnている。但し、88〜8
6は、ピストンリング、87〜40は作動流体をロンド
でシール丁6 クランド・バッキングであり、高1+1
l(IU〜200気圧)−の作動流体がピストン往復動
機構のクランクケースへ漏えいするのを防ぐ。動力はヒ
ーターチウプ21〜24か600〜800”Cに加熱さ
れると作動流体が膨張部b l 23〜16でそれぞれ
のピストン5〜8に押工仕事をするど同時にし、圧縮空
間17〜20では作動流体を押す仕事kT6ため、膨張
仕事と圧縮仕事の差が有効仕事として図示しないピスト
ン往復動−構より得られる。但し、放熱器29〜δ2は
作動流体が圧縮時においては50°〜l 20”Cとな
るためその熱會大気に放熱する。こOI原勧機は、第2
図に示すように理想的にはΦつのサイクルの作動流体が
90度の位相差で、高圧で正弦的にそnぞれ変動(14
0〜250気圧、第2図の例、横軸はクランク角)しな
がら、動力を発生するのであるがそれぞれの膨張空間と
90度位相の14なるそれぞれのサイクルσ」圧縮空間
と同一ピストンの両端でピストンリングを介して形成し
ている。第2図に各サイクルの作動流体σノ圧力変初と
クランク角の関係を示す。
通常これらのピストンははぼ常温の圧縮部17〜20と
高温度の膨張部18〜16が同一ピストンの両端に形成
され、しかも第2図が示す如く、大きな圧力変動を伴な
うため比較的肉厚の耐熱材料で作られている。
高温度の膨張部18〜16が同一ピストンの両端に形成
され、しかも第2図が示す如く、大きな圧力変動を伴な
うため比較的肉厚の耐熱材料で作られている。
従って、重量が重いため機械損失か大きく、また膨張空
間より肉厚の金属Tt伝って常温の圧縮空間に逃げる熱
損失も非常に大きい。この結果、原動−効率の低下の因
子となっていた。
間より肉厚の金属Tt伝って常温の圧縮空間に逃げる熱
損失も非常に大きい。この結果、原動−効率の低下の因
子となっていた。
第8図に本発明のピストン構造を示す。
40は薄肉のセラミックや耐熱合金で作られ、ボルト留
め用のメネジ部41をもつ7ラング部42と一体化構造
で作らn1ピストン素子48(ゴ午ヤツブ内に作動流体
を封入する弁45.止メネジ51.シール材51.ボル
ト穴46.シールリング溝47.ピストンリング溝、ガ
イドスリーブil1等48.ピストンをピストンロッド
に内定するための小穴49を持つ。
め用のメネジ部41をもつ7ラング部42と一体化構造
で作らn1ピストン素子48(ゴ午ヤツブ内に作動流体
を封入する弁45.止メネジ51.シール材51.ボル
ト穴46.シールリング溝47.ピストンリング溝、ガ
イドスリーブil1等48.ピストンをピストンロッド
に内定するための小穴49を持つ。
ピストンキャップ内50には、多数の小穴のあけられた
金属材54(例えはステンレスで0.8fflsE’、
小穴0.8fl、80%空隙率)ト断熱材55(例えば
、シリカウール、ボロン、カーボンファイバー)等とが
高温度になるピストンヘッド58より常温度のピストン
素子48へσノ熱幅射やピストン内の作動流体による対
流を防(゛ために詰められている。尚、冷凍機に用いる
場合のピストンキャップ材料はキャップ上部が低湿度(
例えは−260’C)になるため実施例では傾会材料、
プラスチック、FRB等カ用イられている。こnにより
金属に較べ熱損失が大幅に低下し、効率の同上となる。
金属材54(例えはステンレスで0.8fflsE’、
小穴0.8fl、80%空隙率)ト断熱材55(例えば
、シリカウール、ボロン、カーボンファイバー)等とが
高温度になるピストンヘッド58より常温度のピストン
素子48へσノ熱幅射やピストン内の作動流体による対
流を防(゛ために詰められている。尚、冷凍機に用いる
場合のピストンキャップ材料はキャップ上部が低湿度(
例えは−260’C)になるため実施例では傾会材料、
プラスチック、FRB等カ用イられている。こnにより
金属に較べ熱損失が大幅に低下し、効率の同上となる。
第4図にピストン素子に吸入弁lと吐出弁2を設けたピ
ストン構造を示す188図において午ヤツブ内部に作動
流体と同質の流体を高圧であらかじめ吸入、チェック弁
45にて封入し、止メネジ51により、密閉することは
可変空間18〜20が高圧になっても、ピストンキャッ
プ40を薄肉円筒状にして軽輩化できるため、ピストン
往復動機構に係る損失を少なくできる。
ストン構造を示す188図において午ヤツブ内部に作動
流体と同質の流体を高圧であらかじめ吸入、チェック弁
45にて封入し、止メネジ51により、密閉することは
可変空間18〜20が高圧になっても、ピストンキャッ
プ40を薄肉円筒状にして軽輩化できるため、ピストン
往復動機構に係る損失を少なくできる。
第2図は本発明のガスー関における作動流体の圧力変動
図(横軸はクランクシャフト角)で140〜250気圧
変動しているが、ピストンキャップ内に約200気汗に
なるように封入工nばキャップにかかる圧力変動は約2
90気圧で済むことになる。Tなわち、常温で約100
気圧で封入し、定常状態になるとピストンキャップ内に
温度勾配かでき、膨張して圧力上昇し、約290気圧と
なる。
図(横軸はクランクシャフト角)で140〜250気圧
変動しているが、ピストンキャップ内に約200気汗に
なるように封入工nばキャップにかかる圧力変動は約2
90気圧で済むことになる。Tなわち、常温で約100
気圧で封入し、定常状態になるとピストンキャップ内に
温度勾配かでき、膨張して圧力上昇し、約290気圧と
なる。
第2図における構造においては吸入圧力、吐出圧力の設
定により圧力制御方式による運転に弔いるピストンにお
いて薄肉構造か可能となる例えば、第2図における圧力
変動が最大出力時のものであるとし、了イドリング時に
は20気+と84気圧の曲で、圧力変動か起こるものと
すると(圧縮比1.79とする)第8図の構成によるピ
ストンでは了イドリング時に最大の180気圧の内圧を
受けることになる。しかし第4図の構成によるピストン
f)吸入田方、吐出圧力の設定ケ最大出力時の圧力変動
幅の1/2 (111図の場合は55気圧)とすると、
最大出力時にはピストン内部圧力は195気圧となり、
ピストンキャップにかかる圧力は±55気圧である出力
減少時(この場合圧力制御方式であるので圧力減少時)
の過程では例えは、140気圧−250気圧が100気
圧−178気圧となる時には吐出弁2よりピストン内部
の作物カスが排出され、ピストン内部圧力は155気圧
まで下る。
定により圧力制御方式による運転に弔いるピストンにお
いて薄肉構造か可能となる例えば、第2図における圧力
変動が最大出力時のものであるとし、了イドリング時に
は20気+と84気圧の曲で、圧力変動か起こるものと
すると(圧縮比1.79とする)第8図の構成によるピ
ストンでは了イドリング時に最大の180気圧の内圧を
受けることになる。しかし第4図の構成によるピストン
f)吸入田方、吐出圧力の設定ケ最大出力時の圧力変動
幅の1/2 (111図の場合は55気圧)とすると、
最大出力時にはピストン内部圧力は195気圧となり、
ピストンキャップにかかる圧力は±55気圧である出力
減少時(この場合圧力制御方式であるので圧力減少時)
の過程では例えは、140気圧−250気圧が100気
圧−178気圧となる時には吐出弁2よりピストン内部
の作物カスが排出され、ピストン内部圧力は155気圧
まで下る。
従って、この時、ピストンに作用する圧力は、外圧は最
大28気圧、内圧は最大56気圧となる。つまり全負荷
範囲においてピストンは、55気圧の耐圧4111造で
よくなり、従来に較べ薄肉で軽量化が可能となる。
大28気圧、内圧は最大56気圧となる。つまり全負荷
範囲においてピストンは、55気圧の耐圧4111造で
よくなり、従来に較べ薄肉で軽量化が可能となる。
さらにこの構成のピストンにおいてはあらかじめ作動ガ
スをピストン内部に封入する必要はなく、運転中の作動
ガス圧力温度に従って自動的にピストン内圧力調整作用
が行なわれる。尚、作動流体がヘリウムの原物機の場合
、ピストン内の封入ガスは分子量か大きい。丁なわち、
ヘリウムより熱伝導度が少なく、漏れにくいアルゴン、
1ij2#ガス、その他の気体や混合気体を用い、第8
図のごとく完全弁を付けず密封してもよい。
スをピストン内部に封入する必要はなく、運転中の作動
ガス圧力温度に従って自動的にピストン内圧力調整作用
が行なわれる。尚、作動流体がヘリウムの原物機の場合
、ピストン内の封入ガスは分子量か大きい。丁なわち、
ヘリウムより熱伝導度が少なく、漏れにくいアルゴン、
1ij2#ガス、その他の気体や混合気体を用い、第8
図のごとく完全弁を付けず密封してもよい。
第1図はダブルアクティング方式のガス機関の原理■、
第2図はダブルアクティング方式の圧力変動説明図、第
8図はピストン構造図、そして第4図は本発明にかかる
ピストン構造図である。 4B・・・ピストン素子1.45・・・弁。 特許出願人 アイシン精機株式会社 代表者中井令夫 石 崎 嘉 宏 5.1/ 113 ν @4駒 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和56年特 許 願@195005号2、発明の名称 ガスIIII!lIのピストン 8、補正をする者 事件との関係特許出願人 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 4、補正の対象 (1) 特許請求の範囲の― 伐) 発明の詳細な説明の― 補正の内容 特許請求の範囲 別紙の通り (2)発明の詳細な説明の掴 明細書端4頁勧i行Hに「正弦的に」とあるのを、「正
弦波的k」と訂正する〇 特許請求の範囲 ■)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
らIIIItiJざnるカスflA関において、常に高
温度または低温度になる圧縮または膨張ピストンの内部
に作動流体ご同じまたをコ興種の流体をピストン集子(
内蔵する弁によって封じ込めるような構造にしたことを
特長とするガス機関のビスシン。 2)Fin記ピストン素子に吸入弁、吐出弁を設けたこ
とを特長とするガス@閏のピストン。 8)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
ら*a?わ、るガス機関&:おいて、多数の穴あき金属
板と断熱材が詰めら1また断熱構造のピストン午ヤツブ
ζ作動流体封入弁及のホルトで連結して組み立てらrL
るような構造にしたことを特長とするガス機関のピスト
ン0 4)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
ら構成されるガス1181において、ピストンキャップ
の開口部に、ピストンキャップと一体化構造でピストン
内部に導通しない多数のボルトメネジ部を持つ7ランジ
を内向に取り付けたことを特長とするガス機関のピスト
ン。
第2図はダブルアクティング方式の圧力変動説明図、第
8図はピストン構造図、そして第4図は本発明にかかる
ピストン構造図である。 4B・・・ピストン素子1.45・・・弁。 特許出願人 アイシン精機株式会社 代表者中井令夫 石 崎 嘉 宏 5.1/ 113 ν @4駒 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和56年特 許 願@195005号2、発明の名称 ガスIIII!lIのピストン 8、補正をする者 事件との関係特許出願人 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 4、補正の対象 (1) 特許請求の範囲の― 伐) 発明の詳細な説明の― 補正の内容 特許請求の範囲 別紙の通り (2)発明の詳細な説明の掴 明細書端4頁勧i行Hに「正弦的に」とあるのを、「正
弦波的k」と訂正する〇 特許請求の範囲 ■)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
らIIIItiJざnるカスflA関において、常に高
温度または低温度になる圧縮または膨張ピストンの内部
に作動流体ご同じまたをコ興種の流体をピストン集子(
内蔵する弁によって封じ込めるような構造にしたことを
特長とするガス機関のビスシン。 2)Fin記ピストン素子に吸入弁、吐出弁を設けたこ
とを特長とするガス@閏のピストン。 8)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
ら*a?わ、るガス機関&:おいて、多数の穴あき金属
板と断熱材が詰めら1また断熱構造のピストン午ヤツブ
ζ作動流体封入弁及のホルトで連結して組み立てらrL
るような構造にしたことを特長とするガス機関のピスト
ン0 4)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
ら構成されるガス1181において、ピストンキャップ
の開口部に、ピストンキャップと一体化構造でピストン
内部に導通しない多数のボルトメネジ部を持つ7ランジ
を内向に取り付けたことを特長とするガス機関のピスト
ン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 l)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、任紬器等か
ら構成さn小ガス機関において、常に高温piまたは低
温度になる圧縮または膨張ピストンの内部に作動流体と
同じまたは異種の流体ピストン素子に内蔵する弁によっ
て封じ込めるような1dI4造にしたことを特長とする
ガス機関いピストン。 2)−1記ピストン素子に吸入弁、吐出弁を設けたこと
を符長とするガス機関のピストン。 8)多数σノ蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等
から構成されるガス機関において、多数の穴あき金属板
と断熱材が詰められた断熱構造のピストンキャップと作
動流体封入弁及びピストンロッド接続用hwt番内蔵す
るピストン素子とを流体のシールリングを介し、多数の
ボルトで連結して組み立てられるような構造にしたこと
を特長とするガス機関のピストン。 4)多数の蓄熱器、熱交換器、及び膨張器、圧縮器等か
ら構成されるガス機関において、ピストンキャップの開
口部に、ピストンキャップと一体化構造でピストン内部
に導通しない多数のボルトメネジffl5ヲ持つ7ラン
ジを円囲に取り付けたことヶ特長とするガスピストン
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19500581A JPS5896148A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | ガス機関のピストン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19500581A JPS5896148A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | ガス機関のピストン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5896148A true JPS5896148A (ja) | 1983-06-08 |
JPH0213143B2 JPH0213143B2 (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=16333944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19500581A Granted JPS5896148A (ja) | 1981-12-02 | 1981-12-02 | ガス機関のピストン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5896148A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0568459U (ja) * | 1991-07-30 | 1993-09-17 | 純一郎 久世 | 補助吸い込み口付き電気掃除機。 |
EP1239137A2 (de) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Solo Kleinmotoren GmbH | Kolben und Zylinder für einen Stirling-Motor |
CN104675555A (zh) * | 2013-11-27 | 2015-06-03 | 科林洁能能源公司 | 用于斯特林发动机的活塞组件 |
WO2015146761A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | スターリング冷凍機 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5866144U (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-06 | アイシン精機株式会社 | スタ−リング機関用ピストン |
-
1981
- 1981-12-02 JP JP19500581A patent/JPS5896148A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5866144U (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-06 | アイシン精機株式会社 | スタ−リング機関用ピストン |
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JPH0568459U (ja) * | 1991-07-30 | 1993-09-17 | 純一郎 久世 | 補助吸い込み口付き電気掃除機。 |
EP1239137A2 (de) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Solo Kleinmotoren GmbH | Kolben und Zylinder für einen Stirling-Motor |
EP1239137A3 (de) * | 2001-03-05 | 2003-05-28 | Solo Kleinmotoren GmbH | Kolben und Zylinder für einen Stirling-Motor |
CN104675555A (zh) * | 2013-11-27 | 2015-06-03 | 科林洁能能源公司 | 用于斯特林发动机的活塞组件 |
WO2015146761A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | スターリング冷凍機 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0213143B2 (ja) | 1990-04-03 |
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