JPS5958138A - スタ−リング機関 - Google Patents
スタ−リング機関Info
- Publication number
- JPS5958138A JPS5958138A JP16721882A JP16721882A JPS5958138A JP S5958138 A JPS5958138 A JP S5958138A JP 16721882 A JP16721882 A JP 16721882A JP 16721882 A JP16721882 A JP 16721882A JP S5958138 A JPS5958138 A JP S5958138A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- resilient member
- elastic body
- stirling engine
- displacer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
- F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Actuator (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】
(イ)発明の分野
本発明はティスゲレーサーピストンをノくワーピストン
と連動させるノ・イブリッド式のスターリング機関に関
1−るものである。
と連動させるノ・イブリッド式のスターリング機関に関
1−るものである。
(ロ)従来技術
従来のディスプレーサ−型スターリング機関hsパワー
ピストンとディスプレーザーピストントヲリンク機構を
用いて連動させるか、又はディスプレーサ−ピストンを
オールフリーにして系全体の共振を利用するかの何れか
であった。
ピストンとディスプレーザーピストントヲリンク機構を
用いて連動させるか、又はディスプレーサ−ピストンを
オールフリーにして系全体の共振を利用するかの何れか
であった。
(ハ)従来技術の問題点
前者の場合はリンク機構を内蔵するクランク室構造その
ものが複雑で、大型となると共にコストが高(なる欠点
を有しており、後者の場合は低コストと優れているもの
の共振系の為、両ピストン間の運動位相角差が太き(取
れず、効率が劣ると共にパワーピストンの慣性力がエン
ジンの振動に直接関与するのでこれを打ち消す為に2シ
リンダの対向型にするか、あるいはあまり影響を受けな
(・極めて小出力の構造にするかの何れかでしか設計で
きない等の欠点を有していた。
ものが複雑で、大型となると共にコストが高(なる欠点
を有しており、後者の場合は低コストと優れているもの
の共振系の為、両ピストン間の運動位相角差が太き(取
れず、効率が劣ると共にパワーピストンの慣性力がエン
ジンの振動に直接関与するのでこれを打ち消す為に2シ
リンダの対向型にするか、あるいはあまり影響を受けな
(・極めて小出力の構造にするかの何れかでしか設計で
きない等の欠点を有していた。
に)発明の目的
双安定性弾性体と該弾性体を反転させる反発部とを用い
てティスゲレーサーピストンをパワービストンと連動さ
せるようにした小型軽量で且つ低コスト、高効率、低振
動の斬新なるスターリング機関を提供することにある。
てティスゲレーサーピストンをパワービストンと連動さ
せるようにした小型軽量で且つ低コスト、高効率、低振
動の斬新なるスターリング機関を提供することにある。
0→ 発明の要点
ディスプレーサ−ピストン内に配設された双安定性弾性
体と、ディスプレーサ−ピストンを貫通し前記弾性体と
パワーピストンとに跨がって固着されたロッドと、該ロ
ッドの軸方向に前記弾性体を反転させてティスプレーサ
ービストンを往復反転さぜる反発TτISとを設けるこ
とに、l:す、作動ガスの膨張、収縮によって生ずる動
力をパワーピストンで受けてクランクシャフトに出力伝
達させる際、反転動作−4″る躯安、定性弾性体と該弾
性体の反転繰り返しを行な5反発iJ1%とによって作
動ガスを膨張空間と圧縮空間とに交互に入れ替える働き
をするディスプレーザーピストンを確実に作動させるよ
う図ったものである。
体と、ディスプレーサ−ピストンを貫通し前記弾性体と
パワーピストンとに跨がって固着されたロッドと、該ロ
ッドの軸方向に前記弾性体を反転させてティスプレーサ
ービストンを往復反転さぜる反発TτISとを設けるこ
とに、l:す、作動ガスの膨張、収縮によって生ずる動
力をパワーピストンで受けてクランクシャフトに出力伝
達させる際、反転動作−4″る躯安、定性弾性体と該弾
性体の反転繰り返しを行な5反発iJ1%とによって作
動ガスを膨張空間と圧縮空間とに交互に入れ替える働き
をするディスプレーザーピストンを確実に作動させるよ
う図ったものである。
(へ)発明の実施例
第1図はスターリング機関の縦断面図で、(1)はヘリ
ウム、チッ素、アルゴン、空気等の作動ガスが封入され
たシリンダ、(2)(3)は該シリンダ内を後述ノ如く
連動して往復運動するディスプレー−+)−一ピストン
及びパワーピストン、 (4)&’!該ディスプレーサ
ーピストンの上方の膨張空間(5)と連通する加熱パ・
fプ、(6)は該加熱パイプと共に上方のバーナー熱源
(7)にて外部から加熱される加熱壁、(8)は加熱パ
イプ(4)と連通され多孔質の金網又は焼結体が入れで
ある熱再生器、(9)は冷却水が流れる冷却器、()I
は圧縮空間O0と連通開放された作動ガス流入出用の開
口である。
ウム、チッ素、アルゴン、空気等の作動ガスが封入され
たシリンダ、(2)(3)は該シリンダ内を後述ノ如く
連動して往復運動するディスプレー−+)−一ピストン
及びパワーピストン、 (4)&’!該ディスプレーサ
ーピストンの上方の膨張空間(5)と連通する加熱パ・
fプ、(6)は該加熱パイプと共に上方のバーナー熱源
(7)にて外部から加熱される加熱壁、(8)は加熱パ
イプ(4)と連通され多孔質の金網又は焼結体が入れで
ある熱再生器、(9)は冷却水が流れる冷却器、()I
は圧縮空間O0と連通開放された作動ガス流入出用の開
口である。
又、(ロ)は中空状のティスプレーサービストン(2)
内に収納された状態で両端がこのピストン(2)の内壁
に固着された板バネ状の双安定性弾性体、03はティス
プレーサービストン(2)を貝通し弾性体0帥の中央箇
所とパワーピストン(3)とに跨がって固着されたロッ
ド、(14)はシリンダ(1)の段部0υとティスプレ
ーサービストン(2)の周側下部(10とで密閉状態に
囲まれロッドQ1の軸方向に弾性体0邊を反転させてデ
ィスプレーサ−ピストン(2)を往復反転させる反発(
空間)部、07)は一端がパワーピストン(3)のピス
トンピンθ枠と他端がクランクシャフト四と夫々回転自
在に枢支されたコンロノド、翰はクランクンヤフ) (
+りの回転軌跡、c2I)はシールリング、(イ)は潤
滑オイルを掻き落とす油掻きリング、ψ1はオイルリン
グである。
内に収納された状態で両端がこのピストン(2)の内壁
に固着された板バネ状の双安定性弾性体、03はティス
プレーサービストン(2)を貝通し弾性体0帥の中央箇
所とパワーピストン(3)とに跨がって固着されたロッ
ド、(14)はシリンダ(1)の段部0υとティスプレ
ーサービストン(2)の周側下部(10とで密閉状態に
囲まれロッドQ1の軸方向に弾性体0邊を反転させてデ
ィスプレーサ−ピストン(2)を往復反転させる反発(
空間)部、07)は一端がパワーピストン(3)のピス
トンピンθ枠と他端がクランクシャフト四と夫々回転自
在に枢支されたコンロノド、翰はクランクンヤフ) (
+りの回転軌跡、c2I)はシールリング、(イ)は潤
滑オイルを掻き落とす油掻きリング、ψ1はオイルリン
グである。
次に本発明のスターリング機関の動作を第2図に基づい
て説明する。
て説明する。
1、等温膨張行程(同図(イ)参照)
作動ガスがバーナー熱源(7)により約600℃に加熱
されて膨張を開始すると、その圧力が加熱パイプ(4)
、熱再生器(8)、冷却器(9)を経て圧縮空間aυに
かかりパワーピストン(3)が下降開始1−る。この下
降動作によりロッド01及び弾性体(12を介してティ
スプレーサービストン(2)も連動して下降し、これに
伴い反発(空間)部θ荀の内容積が減少し2始め、この
内圧力が高まるにつ才1て徐々にティスプレーサービス
トン(2)の下降に対しブレーキ作用を及はすようにな
る。このブレーキ力が弾性体01のバネ力に打ち勝ち始
めると弾性体0オは徐々に変形開始しそれ自体バネ力を
保有しながら中立点へと近づいて(・く。
されて膨張を開始すると、その圧力が加熱パイプ(4)
、熱再生器(8)、冷却器(9)を経て圧縮空間aυに
かかりパワーピストン(3)が下降開始1−る。この下
降動作によりロッド01及び弾性体(12を介してティ
スプレーサービストン(2)も連動して下降し、これに
伴い反発(空間)部θ荀の内容積が減少し2始め、この
内圧力が高まるにつ才1て徐々にティスプレーサービス
トン(2)の下降に対しブレーキ作用を及はすようにな
る。このブレーキ力が弾性体01のバネ力に打ち勝ち始
めると弾性体0オは徐々に変形開始しそれ自体バネ力を
保有しながら中立点へと近づいて(・く。
■8等容放熱行程(同図(ロ)参照)
弾性体0オが更に変形して中立点を通過すると保有され
たこのバネ力と、反発(空間)部(11)の最大内圧力
によってパワーピストン(3)が下降中にあるにもかか
わらずディスプレーサ−ピストン(2)は逆に上昇し始
め弾性体02は下向きの安定した状態にまで変化して落
ち着(。この時ディスプレーサ−ピストン(2)の上昇
に伴い膨張空間(6)より圧縮空間0υに移動する約6
00℃の作動ガスはこの熱を熱再生器(8)に与え、自
らは約200℃に温度降下し、更に冷却器(9)で冷却
される。
たこのバネ力と、反発(空間)部(11)の最大内圧力
によってパワーピストン(3)が下降中にあるにもかか
わらずディスプレーサ−ピストン(2)は逆に上昇し始
め弾性体02は下向きの安定した状態にまで変化して落
ち着(。この時ディスプレーサ−ピストン(2)の上昇
に伴い膨張空間(6)より圧縮空間0υに移動する約6
00℃の作動ガスはこの熱を熱再生器(8)に与え、自
らは約200℃に温度降下し、更に冷却器(9)で冷却
される。
1■9等温圧縮行程(同図(ハ)参照)作動ガスが冷却
によって収縮l−始め、ノくワーピストン(3)が慣性
力によって下死点を通過′1″ると逆に上昇を開始する
。この動きとディスプレーサ−ピストン(2)はロッド
θ1及び弾性体0擾を介して連動し更に上昇し続けるが
、反発(空間)部(+4)の内容積が最大に近づきその
内圧力が低下してティスプレーサービストン(2)を逆
に下降させようとする力が大きくなる。このブレーキ力
が弾性体り1シの張力にrJち勝って弾性体(1壜ま徐
々に変形し始めそれ自体バネ力を保有しながら中立点−
\と近づいていく。
によって収縮l−始め、ノくワーピストン(3)が慣性
力によって下死点を通過′1″ると逆に上昇を開始する
。この動きとディスプレーサ−ピストン(2)はロッド
θ1及び弾性体0擾を介して連動し更に上昇し続けるが
、反発(空間)部(+4)の内容積が最大に近づきその
内圧力が低下してティスプレーサービストン(2)を逆
に下降させようとする力が大きくなる。このブレーキ力
が弾性体り1シの張力にrJち勝って弾性体(1壜ま徐
々に変形し始めそれ自体バネ力を保有しながら中立点−
\と近づいていく。
■3等容吸熱行程(同図に)参照)
弾性体θカか更に変形して中立点を通過1−ると保有さ
れたこのバネ力と、反発(空間)部(14)の吸引力に
よってパワーピストン(3)が」二昇中にあるにもかか
わらずティスプレーサービストン(2)は逆に下降し始
め弾性体02は上向きの安定した状態にまで変化して落
ち着(。この時、圧縮空間01)より膨張空間(6)に
移動する作動ガスは熱再生器(8)で蓄熱されている熱
によって約600℃まで吸熱昇温されろ。
れたこのバネ力と、反発(空間)部(14)の吸引力に
よってパワーピストン(3)が」二昇中にあるにもかか
わらずティスプレーサービストン(2)は逆に下降し始
め弾性体02は上向きの安定した状態にまで変化して落
ち着(。この時、圧縮空間01)より膨張空間(6)に
移動する作動ガスは熱再生器(8)で蓄熱されている熱
によって約600℃まで吸熱昇温されろ。
而して」−記4行程の繰り返しにより往復運動するパワ
ーピストン(3)の動きはコンロノド(17)によって
クランクシャフトOIの回転運動に変換され出力が外部
に取り出される。
ーピストン(3)の動きはコンロノド(17)によって
クランクシャフトOIの回転運動に変換され出力が外部
に取り出される。
尚、上述した一実施例に於いて、反発(空間)部(14
)を密閉空間と−づ−ろ代わりに7リンダ(1)の段部
θ9とテイスプレーザービスト/(2)の周側下部θQ
との間にコイルバネや反発する同極同志のマグネット等
を設けて反発部04)を形成しても良い。
)を密閉空間と−づ−ろ代わりに7リンダ(1)の段部
θ9とテイスプレーザービスト/(2)の周側下部θQ
との間にコイルバネや反発する同極同志のマグネット等
を設けて反発部04)を形成しても良い。
又、双安定性弾性体(1力とし2てティスプレーサービ
ストン(2)の内壁とこれに対向するロッド(至)側と
に互いに反発する同極同志のマグネットを設けてストン
(2)内に配設されパワーピストン(3)のロッド(1
:※と固着された双安定性弾性体(功と、該弾性体を反
転させてディスプレーサ−ピストン(2)を往復反転さ
せる反発部θ4)とを設けることにより、ティスプレー
サービストン(2)をパワーピストン(3)より90°
の位相差でもって先行連動でき高効率を得ることができ
る。併せて弾性体0のの中立点通過直後のディスプレー
サ−ピストン(2)の動きが早い為膨張空間(5)、圧
縮空間θカ交互の作動プfス入れ替えが敏速に行なわれ
効率が更にアップする特徴を有している。
ストン(2)の内壁とこれに対向するロッド(至)側と
に互いに反発する同極同志のマグネットを設けてストン
(2)内に配設されパワーピストン(3)のロッド(1
:※と固着された双安定性弾性体(功と、該弾性体を反
転させてディスプレーサ−ピストン(2)を往復反転さ
せる反発部θ4)とを設けることにより、ティスプレー
サービストン(2)をパワーピストン(3)より90°
の位相差でもって先行連動でき高効率を得ることができ
る。併せて弾性体0のの中立点通過直後のディスプレー
サ−ピストン(2)の動きが早い為膨張空間(5)、圧
縮空間θカ交互の作動プfス入れ替えが敏速に行なわれ
効率が更にアップする特徴を有している。
しかもこの位相差をとるにはパワーピストン(3)の慣
性力とティスプレーサービストン(21の慣性力との比
(略質量比に等しい)を太き(設定1−る必敷かあり、
この為に従来のオールフリ一方式ではパワーピストン(
3)をあまり軽くすることができなかったが、本発明の
ハイブリッド方式ではクランクシャフト000月回転に
よる慣性質量等をパワーピストン(3)の慣性質量に加
算して設泪できるのでパワーピストン(3)自体を極め
て軽量とすることができろ。
性力とティスプレーサービストン(21の慣性力との比
(略質量比に等しい)を太き(設定1−る必敷かあり、
この為に従来のオールフリ一方式ではパワーピストン(
3)をあまり軽くすることができなかったが、本発明の
ハイブリッド方式ではクランクシャフト000月回転に
よる慣性質量等をパワーピストン(3)の慣性質量に加
算して設泪できるのでパワーピストン(3)自体を極め
て軽量とすることができろ。
従って重いパワーピストン(3)が上下往復運動1−る
際その慣性力によって生じる振動を何らかの方法(前述
したように例えば2シリンダの対向型)で打ち消さなけ
れば外部にもろに伝達してしまうオールフリτ方式に対
し、本発明のハイブリッド方式ではパワーピストン(3
)自体の慣性力をクランクシャフト01のバランスウェ
イトと釣合わせることにより外部への振動伝達を棹めて
小さく抑制することができる!Fケ徴を有している。
際その慣性力によって生じる振動を何らかの方法(前述
したように例えば2シリンダの対向型)で打ち消さなけ
れば外部にもろに伝達してしまうオールフリτ方式に対
し、本発明のハイブリッド方式ではパワーピストン(3
)自体の慣性力をクランクシャフト01のバランスウェ
イトと釣合わせることにより外部への振動伝達を棹めて
小さく抑制することができる!Fケ徴を有している。
更に本発明によるハイブリッド型スターリング機関は従
来のリンク式ディスプレーサ−型スターリング機関と比
較してクロスヘッド等の中継部なしで直接コンロノドθ
カでパワーピストン(3)とクランクシャツHeが連結
されているので軽量化が図れると共に動力損失を軽減で
き、且つクランクシャツ) (11をシリンダ(1)の
貫下に配設できる為極めてシンプルな設計が可能である
等、低コストのもとで高効率化及び小型軽量化を実現す
ることができる。
来のリンク式ディスプレーサ−型スターリング機関と比
較してクロスヘッド等の中継部なしで直接コンロノドθ
カでパワーピストン(3)とクランクシャツHeが連結
されているので軽量化が図れると共に動力損失を軽減で
き、且つクランクシャツ) (11をシリンダ(1)の
貫下に配設できる為極めてシンプルな設計が可能である
等、低コストのもとで高効率化及び小型軽量化を実現す
ることができる。
第1図は本発明スターリング機関の縦断面図、第2図は
本発明スターリング機関の動作行程図である。 (1)・・・シリンダ、 (2)・・・ディスプレーサ
−ピストン、(3)・・・パワーピストン、(6)・・
・双安定性弾性体、(1,1・・叩ノド、01・・・反
発(空間)部、(1!I・・・クランクシャフト。 出願人 三洋電機株式会社 外1名 。 代理人 弁理士 佐 野 静 夫パ:″”1・・、]、
ど
本発明スターリング機関の動作行程図である。 (1)・・・シリンダ、 (2)・・・ディスプレーサ
−ピストン、(3)・・・パワーピストン、(6)・・
・双安定性弾性体、(1,1・・叩ノド、01・・・反
発(空間)部、(1!I・・・クランクシャフト。 出願人 三洋電機株式会社 外1名 。 代理人 弁理士 佐 野 静 夫パ:″”1・・、]、
ど
Claims (1)
- (1) 作動ガスを封入したシリンダと、該シリンダ
内を前記作動ガスの外部加熱圧力で往復運動するディス
プレーサ−ピストン及びパワーピストンと、該パワーピ
ストンの往復運動を、出力として取り出すクランクシャ
フトとを備えてなるディスプレーザー型スターリング機
関に於いて、前記ディスプレーサ−ピストン内に配設さ
れた双安定性弾性体と、前記ティスゲレーサーピストン
を貝通し前記弾性体とパワーピストンとに跨がって固着
さ ゛れたロッドと、該ロッドの軸方向に前記弾性体を
反転させてティスプレーサービストンを往復反転させる
反発部とを設けてなるスターリング機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16721882A JPS5958138A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | スタ−リング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16721882A JPS5958138A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | スタ−リング機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5958138A true JPS5958138A (ja) | 1984-04-03 |
Family
ID=15845619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16721882A Pending JPS5958138A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5958138A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62126249A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
CN108708840A (zh) * | 2013-06-18 | 2018-10-26 | 布斯特赫特公司 | 气态流体的热压缩装置 |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP16721882A patent/JPS5958138A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62126249A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
CN108708840A (zh) * | 2013-06-18 | 2018-10-26 | 布斯特赫特公司 | 气态流体的热压缩装置 |
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