JPS5970859A - 熱ガス機関 - Google Patents

熱ガス機関

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JPS5970859A
JPS5970859A JP18193682A JP18193682A JPS5970859A JP S5970859 A JPS5970859 A JP S5970859A JP 18193682 A JP18193682 A JP 18193682A JP 18193682 A JP18193682 A JP 18193682A JP S5970859 A JPS5970859 A JP S5970859A
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heater
cooler
cylinder
engine
grooves
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JP18193682A
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JPS5947145B2 (ja
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Kenji Hashimoto
見次 橋本
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Sanden Corp
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Sanden Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • F02G2243/04Crank-connecting-rod drives

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱7′ス機関の構造に関するものであり、その
目的とするところは熱ガス機関の主な構成要素である加
熱器、冷却器、再生器およびシリンダーをコンパクトに
配置するとともに高効率にて運転−〇きろ熱ガス機19
−1を提供することにある。
以F本発明の実施例を示−1図面により説明するが、第
1図は止面図、第2図は31′−面図、第6図は右側「
111図、第4図は第1図のA−A線断面図、第5図d
:第1図のB −B線断面図、第6図は第4図のc −
C線から見た図である。主に第3図、第4図を参照して
102は2枚の板4.41 、2を7一ル部利8を介し
て重合形成した加熱器であり、506i、j:X<6図
で示す加熱器102同トηの冷却器であり、これυ、水
槽6の底板48と板材5を0 +)ング54を介して重
ね合わせで形成したものである。jtu熱器102と冷
却器5L16の作動ガス伝熱側壁102a 、5o6a
Kは多数のJM状溝66、ろ8が切り込寸れているが、
加熱器102の加熱壁102 bK&J二サラに中心部
が最も深い凹溝41が刻設され、寸だ加熱器1し)2の
竹ろ6は中心部に向かう程、その深さが浅くなっている
。加熱器102と冷却器506は間隔を介して互いに対
向し、両者間に高温膨張シリンダー6と再生器4とが並
列に配置される。ところで高温膨張シリンダ−6の加熱
器102と冷却器506に接する部分はンールラミ9,
9でシールされており、同様に再生器4の端面もシール
部材10.10で7−ルされているうまだ再生器4は、
その両開口が加熱器102および冷却器506の溝36
.38を通じて高温膨張/リンダ−6および低温圧縮シ
リンダー7の内部に連通され、内部に図示しないが多数
の金網が充填されている。そして冷却器506は開放型
の水槽6を含んで水冷されるようになっていて、水槽乙
の底板48上に7一ル部月40を弁して低温圧縮/リン
ダ−7を配置しである。さらに低温圧縮シリンダー7と
前記した高温膨張シリンダー6とは同一・軸上にあり、
該低温圧縮シリンダー7の上■にはアームサポート11
とクランクサポート12が設けられている。まだアーム
サポート11にハチイスプレーサ−ピストンアーム20
とパワーピストンアーム26の一端がそれぞれ連結ピン
2’2 、’31で支持され、クランクサポート12に
はクランク14が回転自在に固定されている。
さて高温膨張シリンダー6と低温圧縮シリンダー7 内
にはディスプレーザービス]・ン15とパワーピストン
16が配置され、両ピストン15’+16は両シリンダ
ー6、Z内を往復動し得るようになっている。勿論ディ
スプレーザーピストン15の土部に固定されたディスプ
レーザーガイド17はパワーピストン16のピストンボ
ディ62内を往復動しイ4Iる。
第5図をも参照するとそれぞれのビストノ15゜16は
連結板18.19の一端に固定され、またそれぞれの連
結板18.19の他端は連結ピン21.27を介しディ
スグレーザーピストンアーノ、20およびパワーピスト
ンアーム26に連結されている。このだめディスプレー
ザーピストン15とパワーピストン16の往復運動によ
り両ピストンアーム20 ; 23は揺動運動する。
一方デイスプレーサーピストンアーム20およびパワー
ピストンアーム2ろの他端は連結ピン26、ろOを介し
て連接棒24.25に連結され、吟−牟H勢また該連接
棒24,25の他端はそれぞ糺ベアリング29.42を
介してクランク14のクランクビン28に連結されてい
る。このためクランクピン28を固定したクランク車4
3゜44.45.46は回転運動をし、同様にクランク
車4ろ、46に固定したシャツ)47.47を介して該
シャフト47.47に同定したフライホイール13.1
3が回転運動する。
以−1−のような構成からなる実施例の作用について以
下に説明する。
まず冷却器506の水槽6内に冷却水を入れ、適当な燃
焼装置例えばガスバーナ36で加熱器102の加熱壁1
02bを加熱すると、加熱器102、高温膨張シリンダ
ー6、冷却器506、低温圧縮シリンダー7、再生器4
で包囲されだ作動ガス例えば空気は加熱器側で加熱され
、冷却器側で冷却される。このときフライホイール1ろ
をシ、連結ピン26.ろOによって連結されているディ
スプレーザーピストン′アーム20.パワーピストンア
ーム26が揺動する。この結果、各々のアーム20.2
3に連結されている連結板1B。
19がJニド−動し、起動力が力えられ、最終的にはデ
ィスプレーサ−ピストン15とパワーピストン16は温
度と圧力の周期的な変化に同期して往復運動を継続する
。とい9のは起動後はディスプレーサ−ピストンアーム
20とパワーピストンアーム23とはある位相差(例え
ば900)をもって揺動し、連結板18.19に連結さ
れているディスプレーザーピストン15およびパワーピ
ストン16はそれぞれ高温膨張シリンダー6および低温
圧縮/リンダ−7内を前記の位相差で往復動するため、
内部空間に密封された作動ガスが加熱器側と冷却器側を
移動するからである。換言すれは起動後は密封された作
動ガスが加熱器102の孔65、加熱器102の溝66
、再生器4の空間67、冷却器の溝68および冷却器の
孔59かもなる作動ガス通路を往復動し、周期的にその
温度と圧力が変化し、パワーピストン16の往復動が継
続される。
なお上記したパワーピストン16の動作原理は通常のス
ターリング機関の動作原理と全く同様である。
勿論パワーピストン16およびディスプレーザーピス)
・ン15の往復動の継続により連結板19゜18を介し
てアーム2ろ、20が揺動し、連接棒25.24を通じ
てクランク車4ろ、44,45゜46およびフライホイ
ール1ろは回転を継続する。
さて、 ここでこの機関の理□論熱効率ηは、加熱器の
温度をIll、冷却器の温度をTcとすると、C で表わされる。
従って効率ηを高めるためには、 ■ 加熱器の温度THをできるだけ高めるか、冷却器の
温度l1lcをできるたけ低くして、両者の温度差を大
きくしたり、 ■ 温度IIH,l1lcが一定の温度であれば、機関
内部の作i1+Ilガスと加熱器102の作動ガス伝熱
側壁l02aの温度差Δ71+、、、機関内部の作動ガ
スと冷却器506の作動ガス伝熱壁506aの温度差Δ
′1゛cを極めて小さくすることが必要であり、たとえ
ば教材用の熱空気機関の場合のように加熱熱源が小容騎
のような場合には、加熱器、冷却器の作動ガスに対する
伝熱面積をできるだけ大きくとり、しかも加熱効率の良
好な構造とするこ・とが重要な要素になってくる。
そこで本発明では、加熱器102のガスバーナ側の加熱
壁102bと反対()Illの作動ガス伝熱側壁102
a及び冷却器506の冷却壁506bと反対側の作動カ
ス伝熱側壁506aKそれぞれ多数の溝36.38を切
り込みかつ加熱器102の加熱壁102bはガスバーナ
33からの加熱が有効に行なえるよう中心部に向かって
傾斜を有するような凹?f/f41を設け、燃焼炎の拡
散を防11ニする構造としだ。なお加熱器102例の溝
66を中心部に向かうほど深さが浅くなるようにしであ
るため、溝3乙の数も充分である。
従って、ガスバーナあるいはアルコールランフ等の小容
h1の加熱源を利用する教利用の熱ノブ2機関であって
も、本発明によれば高効率の出力の大きい機関を提供す
ることができる。
また、本発明では加熱器、冷却器を互1/)に交・1向
さぜ、それらの間隔内に高温膨張クランク゛−、再生器
を並列に配し、かつ冷却器の上部に高温1影づ長シリン
ダーと同一軸上に低温圧縮クランク゛−を西己圓したの
で、」二記各構成要素が極めてコン・ζクトにまとまる
利点をズjする。
また本発明に」:れ−:冷却水を冷却器506の水槽乙
に注入するだけでよく、従来の冷却水の給Jj+水設備
が不要であり、そのため従来の冷却器の]構造に比べ著
しくコンパクトな形状にすることが可能になった。
また加熱源は市販のガスバーナ、アルコールランプ である等教材用熱空気機関としては多大な利点を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の正面図、第2図は同様
の平面図、第6図な旧i1様の右側面図、第4図は第1
図のA−A線断面図、第5図は第1図のIJ − 13
 +iケ断面図、第6図は第4図のc − c線断面図
である。 1・板材  2・・・板材  ろ・・・高温膨張/リン
ダ−4・・・杓生器  5・・板材  6・・・水槽7
・低温圧縮シリンダー  8・・シール部材9・・ノー
ル部材  10・・/−ル薄利11・・・アーノ・ザボ
ート   12・・クランクヤボート13・・・フライ
ホイール  1−4・・・クランク15 ・ディスプレ
ーサ− ヒストン 16・・・パワーピストン 17・・・ディスプレーザーガイト  18・・・連結
板19・・・連結板  20・・・ディスプレーザーピ
ストンアーノ、21・・・連結ピン  22・・・連結
ビン26・・パワーピストンアーム  24・・・連接
棒25・・・連接棒  26・・連結ピン27・・・連
結ピン  28・・・クラシフピン29・・ベー1リン
グ  60・・・連結ピン31・連結ピン  ろ2・・
ピストンボディろろ・・ガスバーす  ろ4・・・Oリ
ング35・・・加熱器の孔  66・・溝 ろ7・・・再生器空間  ろ8・・・溝39・・・冷却
器の孔  40・・シール部材41・・凹溝  42・
・・ベアリング4ろ・・クランク車  44−・・クラ
ンク車45・・クランク車  46・・・クランク車4
7・/ヤフト  48・・・底板 102・・加熱器  102a・・・作動ガス伝熱側壁
1021)・・・加熱壁  506・・冷却器506a
・・作動ガス伝熱側壁 506 +3・冷却壁 ヅ 1 百 ユ゛i、  2  J′・ 第 01′″1 第 4−  r;’1 (2″+51−)1 ろ′16−可

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2枚の仮祠を市ね合わぜて形成した加熱器と冷却
    器を間隔を介してnいに対向させるとともに、該加熱器
    と冷却器の間に高温膨張シリンダーと再生器を並列に配
    置する一方、該冷却器−に部に該高温膨張/リンダ−と
    同軸」二に低温圧縮シリンダーを配装置し、−に記再生
    器の両開(コを前記加熱器および冷却器を介してそれぞ
    れ高温膨張シリンダーおよび低温圧縮シリンダーの内部
    に連通し、作動ガス通路となし、しかも前記加熱器の加
    熱壁に凹溝を刻設するとともに、該加熱器および冷却器
    の作動ガス伝熱側壁に多数の溝を切り込んだことを特徴
    とする熱ガス機関。 f2+  −J:記冷却器は開放型の水槽を含み水冷さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲鵬1項記載の熱ガ
    ス機関。
JP18193682A 1982-10-15 1982-10-15 熱ガス機関 Expired JPS5947145B2 (ja)

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JPS5970859A true JPS5970859A (ja) 1984-04-21
JPS5947145B2 JPS5947145B2 (ja) 1984-11-16

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