JPS5985451A - Stirling engine - Google Patents

Stirling engine

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Publication number
JPS5985451A
JPS5985451A JP19345082A JP19345082A JPS5985451A JP S5985451 A JPS5985451 A JP S5985451A JP 19345082 A JP19345082 A JP 19345082A JP 19345082 A JP19345082 A JP 19345082A JP S5985451 A JPS5985451 A JP S5985451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compression
piston
expansion
rod
cylinder
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
Application number
JP19345082A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigemi Nagatomo
長友 繁美
Kiyoshi Kagawa
香川 澄
Toshinori Iwasaki
岩崎 敏則
Katsumasa Araoka
勝政 荒岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP19345082A priority Critical patent/JPS5985451A/en
Publication of JPS5985451A publication Critical patent/JPS5985451A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02G2243/30Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
    • F02G2243/34Regenerative displacers having their cylinders at right angle, e.g. "Robinson" 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
    • F02G2244/00Machines having two pistons
    • F02G2244/02Single-acting two piston engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To miniaturize an engine and to prevent lubricating oil from adhering to a piston ring, by intercommunicating the back space of an expansion piston and the back space of a compression piston through a surge tank. CONSTITUTION:An expansion piston 125 is disposed within an expansion cylinder 115 connected to a heating tube 231. A back space 133 is formed between the expansion piston 125 and an expansion rod 121 connected thereto by means of a pin 131. The diameter of the expansion rod 121 is made smaller than that of the expansion piston 125 to reciprocate it within a lower expansion cylinder 117. A back space 173 is formed between the compression piston 165 and a compression rod 161. The two back spaces 133 and 173 are intercommunicated through a surge tank chamber 255. This prevents deterioration in function resulting from adhesion of lubricating oil in a crank chamber 101 to an expansion piston ring 127 and a compression ring 167.

Description

【発明の詳細な説明】 C発明の技術分野〕 本発明は、膨張シリンダと圧縮シリンダにそれぞれ加熱
器と冷却器とを付属せしめるとともに、両者を再生器に
よって互いに連結したスターリングエンジンに係り、特
にその膨張シリンダと圧縮シ、リング部の改良に関する
Detailed Description of the Invention C. Technical Field of the Invention The present invention relates to a Stirling engine in which an expansion cylinder and a compression cylinder are respectively attached with a heater and a cooler and are connected to each other by a regenerator. This invention relates to improvements in expansion cylinders, compression cylinders, and ring parts.

〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、上記ス
ターリングエンジンは、熱エネルギによって膨張シリン
ダ等内のピストンを往復運動させる熱サイクル部と、そ
の出力を回転力として取り出すクランク機構部とを有し
ている。ところで、上記スターリングエンジンの動作流
体としてはHe、N2.N2等の不凝縮性気体が使用さ
れており、その動作流体は、シリンダ部およびそれらの
連結部内に充填密封されている。
[Technical Background of the Invention and Problems Therewith] Generally, the above-mentioned Stirling engine has a thermal cycle section that reciprocates a piston in an expansion cylinder etc. using thermal energy, and a crank mechanism section that extracts the output as rotational force. ing. By the way, the working fluid of the Stirling engine is He, N2. A non-condensable gas such as N2 is used and the working fluid is filled and sealed within the cylinder sections and their connections.

すなわち、第1図は上記スターリングエンジンの概略構
成図であって、機械室1の頂壁部には膨張シリンダ2お
よび圧縮シリンダ3が突設され−こおり、上記膨張シリ
ンダ2には高温熱源によって加熱される加熱部4が接続
され、圧縮シリンダ3には冷熱源によって冷却される冷
却器5が接続され、さらに上記加熱部4および冷却器5
は再生器6を介して互いに接続されている。
That is, FIG. 1 is a schematic diagram of the Stirling engine, in which an expansion cylinder 2 and a compression cylinder 3 are protruded from the top wall of a machine chamber 1, and the expansion cylinder 2 is heated by a high-temperature heat source. The compression cylinder 3 is connected to a heating unit 4 that is cooled by a cold source, and the compression cylinder 3 is connected to a cooler 5 that is cooled by a cold source.
are connected to each other via a regenerator 6.

一方、上記膨張シリンダ2および圧縮シリンダ3内には
、それぞれ膨張ピストン7および圧縮ピストン8が往復
動可能に配設されており、両ピストン7.8はそれぞれ
コネクティングロッド9゜10によって前記機械室1内
に水平に配設されたクランク軸11に連結され、両ピス
トン7.8が互いに所定位相差をもって往復動するよう
にしである。
On the other hand, an expansion piston 7 and a compression piston 8 are disposed in the expansion cylinder 2 and compression cylinder 3 so as to be able to reciprocate, respectively, and both pistons 7.8 are connected to the machine chamber 1 by means of connecting rods 9 and 10, respectively. The pistons 7.8 are connected to a crankshaft 11 disposed horizontally therein, so that both pistons 7.8 reciprocate with a predetermined phase difference.

ところで、上記膨張シリンダ2.圧縮シリンダ3゜加熱
部4.冷却器5および再生器6並びにそれらを結ぶ配管
中には、He、N2或はN2等の動作流体が封入されて
おり、両ピストン部においては両ピストン7.8に装着
されたピストンリング12 、13によってシールされ
ている。
By the way, the expansion cylinder 2. Compression cylinder 3° heating section 4. A working fluid such as He, N2, or N2 is sealed in the cooler 5, the regenerator 6, and the piping connecting them. It is sealed by 13.

しかして、加熱部4で動作流体が高温熱源によって加熱
されると、膨張して膨張ピストン7が圧下され、クラン
ク軸11の回動が行なわれる。まだ上記膨張ピストン7
が上昇行程に移ると、動作流体は加熱部4を通過して再
生器6に移送され、そこで再生器6内に充填されている
蓄熱材に熱を与え、冷却器5へと流れて冷却され、圧縮
ピストン8の上昇行程に伴なって圧縮される。このよう
にして圧縮された動作流体は逆に加熱部4側に流れ、そ
の途中で前記再生器6内の蓄熱材から熱を奪いながら温
度を上昇して、加熱部4へ流れ込み、そこで再び高温熱
源によって加熱膨張せしめられる。
When the working fluid is heated by the high-temperature heat source in the heating section 4, it expands and the expansion piston 7 is pressed down, causing the crankshaft 11 to rotate. Still above expansion piston 7
When the fluid moves to the upward stroke, the working fluid passes through the heating section 4 and is transferred to the regenerator 6, where it gives heat to the heat storage material filled in the regenerator 6, and flows to the cooler 5 where it is cooled. , is compressed along with the upward stroke of the compression piston 8. The working fluid compressed in this way flows to the heating section 4 side, and on the way, the temperature rises while taking heat from the heat storage material in the regenerator 6, and flows into the heating section 4, where it is heated again to a high temperature. It is heated and expanded by a heat source.

ところで、この種スターリングエンジンにおいては、上
述の膨張ピストン7の圧縮ピストン8、行程運動機構に
おいて、クロスヘラドラ設け、これによシ、クランク軸
11に、ピストンの往復運動を回転運動として伝え、ま
た圧縮ピストン8、膨張ピストン7に装着されたピスト
ンリング12 、13にクランク室1の潤滑油が付着し
て機能が低下しないように、油対策を講するのが一般で
あるが、これらの機構を従来のクロスヘッド方式にょシ
行うと、機構が大きくなり、構造的にも複雑になる。
By the way, in this type of Stirling engine, the compression piston 8 of the expansion piston 7 is provided with a cross paddle in the stroke movement mechanism, thereby transmitting the reciprocating motion of the piston to the crankshaft 11 as rotational motion. 8. Generally speaking, oil countermeasures are taken to prevent lubricating oil from the crank chamber 1 from adhering to the piston rings 12 and 13 attached to the expansion piston 7 and reducing their functionality. If the crosshead method is used, the mechanism will be large and structurally complex.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような点に鑑み、エンジンの形状を極力小
さくできて、エンジンの性能を十分保持できるとともに
、潤滑油がピストンに装着されたピストンリングに付着
しないようにしたスターリングエンジンを提供すること
を目的とする。
In view of these points, it is an object of the present invention to provide a Stirling engine that can minimize the size of the engine, maintain sufficient engine performance, and prevent lubricating oil from adhering to piston rings attached to the pistons. With the goal.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、膨張シリンダと圧縮シリンダにそれぞれ加熱
器と冷却器とを付属せしめるとともに、両者を再生器に
よって互いに連結したスターリングエンジンにおいて、
膨張ピストンき膨張ロッドとの間に膨張ピストン背面空
間を形成し、また圧縮ピストンと圧縮ロッドとの間に圧
縮ピストン背面空間を形成するとともに、この膨張ピス
トン背面空間と圧縮ピストン背面空間の側突間をサージ
タンクを介して連通ずるように構成したことを特徴とす
る。
The present invention provides a Stirling engine in which an expansion cylinder and a compression cylinder are respectively attached with a heater and a cooler, and both are connected to each other by a regenerator.
An expansion piston back space is formed between the expansion piston and the expansion rod, and a compression piston back space is formed between the compression piston and the compression rod. It is characterized in that it is configured so that it communicates through a surge tank.

C発明の実施例〕 以下、第2図乃至第 図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。第2図において、本発明の主、型構成要
素の名称と機能を以下説明する。
C Embodiments of the invention] Examples of the invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 2. In FIG. 2, the names and functions of the main mold components of the present invention will be explained below.

クランクケース101はクランク機構、エンジン全体を
保持、その内部に作動ガスと潤滑油などを内蔵する。
The crankcase 101 holds the crank mechanism and the entire engine, and contains working gas, lubricating oil, and the like.

クランク室103はクランクケース内空間であり、クラ
ンク機構、作動ガスおよび潤滑油などが存在する。
The crank chamber 103 is a space inside the crankcase, and contains a crank mechanism, working gas, lubricating oil, and the like.

クランク軸105は膨張ピストン、圧縮ピストンの往復
運動を回転運動に変えるクランク機構の一部であり、軸
出力を取り出す。
The crankshaft 105 is a part of a crank mechanism that converts the reciprocating motion of the expansion piston and the compression piston into rotational motion, and extracts shaft output.

クランクビン107はクランク軸と膨張コンロッドを回
転自在に結合する。
The crankbin 107 rotatably couples the crankshaft and the expansion connecting rod.

膨張コンロッド109はクランクM ト膨張ロッドを連
結し、膨張ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動
に変換する。
The expansion connecting rod 109 connects the crank M and the expansion rod and converts the reciprocating motion of the expansion piston into rotational motion of the crankshaft.

圧縮コンロッド111はクランク軸と圧縮ロッドを連結
し、圧縮ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に
変換する。
The compression connecting rod 111 connects the crankshaft and the compression rod, and converts the reciprocating motion of the compression piston into rotational motion of the crankshaft.

潤滑油113は潤滑および冷却を目的とする油で、クラ
ンクケース内に封入され、各摺動部に潤滑機構により供
給される。
Lubricating oil 113 is oil for the purpose of lubrication and cooling, and is sealed in the crankcase and supplied to each sliding portion by a lubrication mechanism.

膨張シリンダ115は往復する膨張ピストンを内蔵し、
この膨張シリンダと膨張ピストン間に膨張室を形成すも
The expansion cylinder 115 contains a reciprocating expansion piston,
This also forms an expansion chamber between the expansion cylinder and the expansion piston.

l11張下部シリンダ117は膨張側ベアリングを固定
するとともに、膨張ロッドの往復運動の方向を拘束する
The l11 tension lower cylinder 117 fixes the expansion side bearing and restricts the direction of reciprocating movement of the expansion rod.

膨張側ぺ°γリング119は膨張下部シリンダ内に固定
され、膨張ロッドのなめらかな往復運動を実現する。
The expansion side peg ring 119 is fixed within the expansion lower cylinder to achieve smooth reciprocating movement of the expansion rod.

膨張ロッド121は膨張下部シリンダ内を往復動する。The inflation rod 121 reciprocates within the inflation lower cylinder.

膨張ロッドビン123は膨張ロッドと膨張コンロッドを
連結する。
Expansion rod bin 123 connects the expansion rod and expansion connecting rod.

膨張ピストン125は膨張シリンダ内を往復動し、この
度ff 、JI+ピストンと膨張シリンダ間に膨張室を
形成する、 彫り長ピストンリング127は膨張ピストンの溝内に装
7音さル、1革張室内作動ガスの漏れを防正す・ろ 0 膨張ロッドピストンリング129は膨張ロッドの溝内に
装着され、潤滑油が膨張ピストン背面に移動するのを防
止する。
The expansion piston 125 reciprocates within the expansion cylinder and forms an expansion chamber between the JI+ piston and the expansion cylinder. Preventing leakage of working gas 0 Expansion rod piston ring 129 is installed in the groove of the expansion rod to prevent lubricating oil from migrating to the back of the expansion piston.

膨張結合ビン131は膨張ピストンと膨張ロッドを結合
する。
Expansion coupling bin 131 couples the expansion piston and expansion rod.

膨張ピストン背面空間133は膨張ピストンの背面と膨
張下部シリンダ間に形成される空間である。
The expansion piston back space 133 is a space formed between the back surface of the expansion piston and the lower expansion cylinder.

熱遮蔽板135は膨張ピストン内部に配置され膨張ピス
トンヘッドの高温源からの熱輻射を防止する。
Thermal shield plate 135 is disposed inside the expansion piston to prevent heat radiation from the high temperature source of the expansion piston head.

支持棒137は熱遮蔽板を膨張ピストン下部に固定する
棒である。
The support rod 137 is a rod that fixes the heat shield plate to the lower part of the expansion piston.

通路管139は膨張ピストン背面空間を膨張ピストンが
往復動するさいの圧力脈動を低減するために、サージタ
ンクへ連通する通路管である。
The passage pipe 139 is a passage pipe that communicates with the surge tank in order to reduce pressure pulsations when the expansion piston reciprocates in the space behind the expansion piston.

膨張ピストン背面通路141は通路管内のガスである。The expansion piston back passage 141 is the gas inside the passage tube.

冷却水入口管143は膨張ピストンリングを冷却するた
めの水を供給する0 冷却出口管145は膨張ピストンリングを冷却するため
の水を排出する。
A cooling water inlet pipe 143 supplies water for cooling the expansion piston rings.A cooling water outlet pipe 145 discharges water for cooling the expansion piston rings.

冷却水147は冷却ジャケットと膨張シリンダ内に供給
され、膨張ピストンリングを冷却する。
Cooling water 147 is supplied into the cooling jacket and expansion cylinder to cool the expansion piston ring.

膨張室149は膨張ピストンと膨張シリンダ間に形成さ
れ、作動ガスが膨張する空間である○加熱器入口空間1
51は膨張室と加熱器を結ぶ空間である。
The expansion chamber 149 is formed between the expansion piston and the expansion cylinder, and is a space in which the working gas expands. ○ Heater inlet space 1
51 is a space connecting the expansion chamber and the heater.

膨張ピストン内空間153は膨張ピストン内に形成され
る空間である。
The expansion piston internal space 153 is a space formed within the expansion piston.

圧縮シリンダ155は往復動する圧縮ピストンを内蔵し
、この圧縮シリンダと圧縮ピストン間に圧縮室を形成す
る。
The compression cylinder 155 contains a reciprocating compression piston, and forms a compression chamber between the compression cylinder and the compression piston.

圧縮下部シリンダ157は圧縮側ベアリングを固定する
とともに、圧縮ロッドの往復運動の方向を拘束する。
The compression lower cylinder 157 fixes the compression side bearing and restricts the direction of reciprocating movement of the compression rod.

圧縮側さアリング159は圧縮下部シリンダ内に固定さ
れ、圧縮ロッドのなめらかな往復動を実現する。
The compression side ring 159 is fixed within the compression lower cylinder to realize smooth reciprocation of the compression rod.

圧縮ロッド161は圧縮下部シリンダ内を往復動する。The compression rod 161 reciprocates within the compression lower cylinder.

圧縮ロッドピン163は圧縮ロッドと膨張コンロッドを
連結する。
Compression rod pin 163 connects the compression rod and expansion connecting rod.

圧縮ピストン165は圧縮シリンダ内を往復動し、この
圧縮ピストンと圧縮シリンダ間に圧縮室を形成する。
The compression piston 165 reciprocates within the compression cylinder and forms a compression chamber between the compression piston and the compression cylinder.

圧縮ピストンリング167は圧縮ピストンの溝内に装着
され、圧縮室内作動ガスの漏れを防止する。
The compression piston ring 167 is mounted within the groove of the compression piston to prevent leakage of working gas within the compression chamber.

圧縮ロッドピストンリング169は圧縮ロッドの溝内に
装着され、潤滑油が圧縮ピストンの背面に移動するのを
防止する。
A compression rod piston ring 169 is mounted within a groove in the compression rod to prevent lubricating oil from migrating to the back of the compression piston.

圧縮結合ビン171は圧縮ピストンと圧縮ロッドを結合
する。
A compression coupling bin 171 couples the compression piston and compression rod.

圧縮ピストン背面空間173は圧縮ピストンの背面と圧
縮下部シリンダ間に形成される空間である。
The compression piston back space 173 is a space formed between the back surface of the compression piston and the compression lower cylinder.

通路管179は圧縮ピストン背面空間を圧縮ピストンが
往復動するさいの圧力脈動を低減するだめの、サージタ
ンクへ連動する通路管である。
The passage pipe 179 is a passage pipe connected to a surge tank and serves to reduce pressure pulsations when the compression piston reciprocates in the space behind the compression piston.

圧縮ピストン背面通路181は通路管内のガスである) 圧縮室189は圧縮ピストンと圧縮シリンダ間に形成さ
れ1作動ガスが圧縮する空間である。
The compression chamber 189 is formed between the compression piston and the compression cylinder and is a space in which one working gas is compressed.

冷却器入口空間191は圧縮室と冷却器を結ぶ空間であ
る。
The cooler inlet space 191 is a space connecting the compression chamber and the cooler.

冷・却器ベローズ201は冷却器の外殻をなすもので、
機関全体の熱膨張による変形などを吸収する。
The cooler/cooler bellows 201 forms the outer shell of the cooler.
Absorbs deformation caused by thermal expansion of the entire engine.

冷却器圧縮側フランジ203は圧縮シリンダと冷却器を
連結する。
A cooler compression side flange 203 connects the compression cylinder and the cooler.

冷却器再生側フランジ205は再生器と冷却器を連結す
る。
The cooler regeneration side flange 205 connects the regenerator and the cooler.

冷却管207は圧縮室と再生室を連続させる管であり、
作動ガスを冷却するC。
The cooling pipe 207 is a pipe that connects the compression chamber and the regeneration chamber,
C to cool the working gas.

冷却管内棒209は冷却管内に挿入され、冷却管内での
作動ガスのデッドスペースを小さくする0 冷却管支持板211は冷却管を適当な配置に支持する。
The cooling tube inner rod 209 is inserted into the cooling tube to reduce the dead space of the working gas within the cooling tube.The cooling tube support plate 211 supports the cooling tube in an appropriate arrangement.

シール溝213はオーリングを装置して作動ガスの漏れ
を防止するだめの溝である。
The seal groove 213 is a groove in which an O-ring is installed to prevent leakage of working gas.

オーリング215はシール溝内に装置され、作動ガスの
漏れを防止する。
An O-ring 215 is installed within the seal groove to prevent leakage of working gas.

冷却水入口管217は冷却器内作動ガスを冷、却するた
めの水を供給する。
The cooling water inlet pipe 217 supplies water for cooling the working gas in the cooler.

1冷1却水219は冷却器ベローズと冷却管内に供給さ
れ、冷却器内の作動ガスを冷却する。
1 cooling water 219 is supplied into the cooler bellows and the cooling pipe to cool the working gas inside the cooler.

冷却水出口管221は冷却器内作動ガスを冷却するだめ
の水を排出する。
The cooling water outlet pipe 221 discharges water for cooling the working gas in the cooler.

冷却室223は冷却管と冷却管内棒の間の空間で、作動
ガスを冷却する。
The cooling chamber 223 is a space between the cooling pipe and the rod inside the cooling pipe, and cools the working gas.

再生器ケース225は冷却器と加熱器を接続し内部に再
生用充てん物を保持する。
The regenerator case 225 connects the cooler and the heater and holds a regeneration filler therein.

充てん物227は再生器ケース内に保持され、熱の再生
作用を行なう。
A fill 227 is retained within the regenerator case and performs the heat regeneration function.

再生室229は再生器内の作動ガスが通過する空間であ
る。
The regeneration chamber 229 is a space through which the working gas in the regenerator passes.

加熱管231は燃焼器内に位置し、この内部を作動ガス
が通過するときに作動ガスを加熱する。
The heating tube 231 is located within the combustor and heats the working gas as it passes therethrough.

加熱室233は加熱管と加熱管内棒の間の空間で、作動
ガスを加熱する。
The heating chamber 233 is a space between the heating tube and the rod inside the heating tube, and heats the working gas.

加熱管内棒235は加熱管内に挿入され、加熱管内での
作動ガスのデッドスペースを小さくする0 加熱器フランジ237は膨張シリンダと加熱器を接続す
る。
A heating tube inner rod 235 is inserted into the heating tube to reduce the dead space of the working gas within the heating tube. A heater flange 237 connects the expansion cylinder and the heater.

加熱器支持板239は加熱管を適当な配置に支持する。Heater support plate 239 supports the heating tubes in the proper arrangement.

ダクト241は高温の燃焼ガスを内部に保ち、外気と断
熱する。
The duct 241 keeps the high temperature combustion gas inside and is insulated from the outside air.

燃焼室243は高温の燃焼ガスが存在し、加熱器内作動
ガスを加熱する。
The combustion chamber 243 contains high-temperature combustion gas and heats the working gas in the heater.

燃焼器245は燃料と空気を混合、着火して高温の燃焼
ガスを得る。
The combustor 245 mixes fuel and air and ignites them to obtain high-temperature combustion gas.

燃料247は燃焼器に供給する燃料である。Fuel 247 is fuel supplied to the combustor.

排気管249は高温の燃焼ガスが加熱器で熱交換した後
の排気ガスを排出する。
The exhaust pipe 249 discharges the exhaust gas after the high temperature combustion gas has undergone heat exchange with the heater.

排気251は加熱器で熱交換した後の低温の燃焼ガスで
ある。
The exhaust gas 251 is low-temperature combustion gas after heat exchange with the heater.

サージタンク253は適当な容積をもち、膨張ピストン
背面空間と圧縮ピストン背面空間に両端を連通し、圧力
脈動を減衰する。
The surge tank 253 has an appropriate volume, has both ends communicating with the expansion piston back space and the compression piston back space, and damps pressure pulsations.

0 サージタンク室255はサージタンク内の空間で圧
力脈動が減衰される。    − 0連通管257はサージタンク室とクランク室を連通ず
る管である。
0 The surge tank chamber 255 is a space inside the surge tank where pressure pulsations are attenuated. - The 0 communication pipe 257 is a pipe that communicates the surge tank chamber and the crank chamber.

O水冷却ジャケット259は膨張シリンダを冷却し膨張
ピストンリングの温度上外を防ぐ。
The O-water cooling jacket 259 cools the expansion cylinder and prevents the expansion piston ring from overheating.

さらに第2図を参照して、本発明のスターリングエンジ
ンの構成システムを概略説明する。クランクケース10
1の上部には膨張シリンダ115および圧縮シリンダ1
55が突設されており、上記膨張シリンダ115の上部
には加熱器4の複数本の加熱管231の一端が接続され
、その加熱管231の他端は再生器6に接続されている
。また、圧縮シリンダ155には冷却水によって冷却さ
れる冷却器5が接続されており、その冷却器5が上記再
生器6に接続されている。
Furthermore, with reference to FIG. 2, the configuration system of the Stirling engine of the present invention will be schematically explained. crank case 10
1 has an expansion cylinder 115 and a compression cylinder 1
55 protrudes, one end of a plurality of heating tubes 231 of the heater 4 is connected to the upper part of the expansion cylinder 115, and the other end of the heating tube 231 is connected to the regenerator 6. Further, a cooler 5 cooled by cooling water is connected to the compression cylinder 155, and the cooler 5 is connected to the regenerator 6.

一方、上記膨張シリンダ115および圧縮シリンダ15
5内には、それぞれ膨張ピストン125および圧縮ピス
トン165が往復動可能に配設されており両ヒストン1
25 、165はそれぞれコネクティングロッド109
,111によってクランク軸105に連結され両ピスト
ンが互いに所定位相差例えば900をもって往復動する
ようにしである。
On the other hand, the expansion cylinder 115 and the compression cylinder 15
5, an expansion piston 125 and a compression piston 165 are disposed so as to be able to reciprocate, and both histones 1
25 and 165 are connecting rods 109, respectively.
, 111 to the crankshaft 105 so that both pistons reciprocate with a predetermined phase difference, for example, 900 degrees.

ととるで、膨張ピストン125は膨張ロッド121と膨
張ロッドビン123で連結されているが、膨張ピストン
125と膨張ロッド121の間には膨張ピストン背面空
間133が膨張シリンダ115内に形成される。この膨
張ロッド121の直径は膨張ピストン125より小径に
形成されており、膨張下部シリンダ117内を往復動す
る。この膨張下部シリンダ117における膨張ロントビ
ストンリング129の摺動面の膨張室149側上面は、
膨張ピストン125の膨張ピストンリング127の摺動
面のクランク室103側下面より膨張室149側に位置
している。
Therefore, the expansion piston 125 is connected to the expansion rod 121 by the expansion rod pin 123, and an expansion piston back space 133 is formed in the expansion cylinder 115 between the expansion piston 125 and the expansion rod 121. The expansion rod 121 has a smaller diameter than the expansion piston 125 and reciprocates within the lower expansion cylinder 117. The upper surface of the sliding surface of the expansion long piston ring 129 in the expansion lower cylinder 117 on the expansion chamber 149 side is as follows:
It is located closer to the expansion chamber 149 than the lower surface of the sliding surface of the expansion piston ring 127 of the expansion piston 125 on the crank chamber 103 side.

また圧縮ピストン165は圧縮ロッド161と圧縮ロッ
トビン163で連結されている・が、圧縮ピストン16
5(!:圧縮ロッド161の間には圧縮ピストン背面空
間173が圧縮シリンダ155内に形成される。
The compression piston 165 is connected to the compression rod 161 by a compression rod 163.
5(!: A compression piston back space 173 is formed in the compression cylinder 155 between the compression rods 161.

前記膨張ピストン125の場合と同様に、圧縮ロッド1
61は圧縮ピストン165より小径に形成されておシ、
圧縮下部シリンダ157内を往復動する。またこの圧縮
下部シリンダ157の圧縮ロントビストンリング169
の摺動面の圧縮室189側上面は圧縮ピストン165の
圧縮ピストンリング167の摺動部のクランク室103
側下面よシ圧縮室189側に位置している。
As with the expansion piston 125, the compression rod 1
61 is formed to have a smaller diameter than the compression piston 165;
It reciprocates within the compression lower cylinder 157. Also, the compression front piston ring 169 of this compression lower cylinder 157
The upper surface on the compression chamber 189 side of the sliding surface of the crank chamber 103 is the sliding portion of the compression piston ring 167 of the compression piston 165.
It is located on the compression chamber 189 side from the lower side surface.

前記膨張ピストン背面空間113と圧縮ピストン背面空
間173は各々膨張ピストン背面通路1411圧縮ピス
トン背面通路181を介してサージタンク253内のサ
ージタンク室255に連通しているotだこのサージタ
ンク室255はクランク室103上部に連通管257を
介して連通している。
The expansion piston back space 113 and the compression piston back space 173 are connected to a surge tank chamber 255 in the surge tank 253 via an expansion piston back passage 1411 and a compression piston back passage 181, respectively. It communicates with the upper part of the chamber 103 via a communication pipe 257.

更に前記膨張シリンダ115の、膨張ピストン125の
ピストンリング127可動部位置には、冷却用ジャケッ
ト301が周囲に設置されている。またこの冷却用ジャ
ケット301は膨張ピストン1jング125を冷却する
水の冷却水入口管143と冷却水を排出する冷却水出口
管145が設けられている。
Further, a cooling jacket 301 is installed around the expansion cylinder 115 at a position where the piston ring 127 of the expansion piston 125 is movable. The cooling jacket 301 is also provided with a cooling water inlet pipe 143 for cooling the expansion piston 1j ring 125 and a cooling water outlet pipe 145 for discharging the cooling water.

第3図は本発明の他の一実施例を示す。圧縮室189と
連通する通路303とサージタンク253 (!:連通
する通路管179との間に、圧縮室189とザージタン
ク2530間の差圧で開閉する開閉弁機構305が設置
される。開閉弁307は弁スプリング309を背面に有
し、圧縮室189と連通した背面空間311とサージタ
ンク253および圧縮ピストン背面空間講73と連通し
た空間313の差圧により開閉する。
FIG. 3 shows another embodiment of the invention. An on-off valve mechanism 305 that opens and closes based on the differential pressure between the compression chamber 189 and the surge tank 2530 is installed between the passage pipe 179 that communicates with the passage 303 that communicates with the compression chamber 189 and the surge tank 253 (!). has a valve spring 309 on the back, and is opened and closed by the differential pressure between the back space 311 communicating with the compression chamber 189 and the space 313 communicating with the surge tank 253 and the compression piston back space 73.

どの開閉弁307の動作を以下簡単に説明する。圧縮室
189の圧力は圧縮ピストン165と# 4&ピストン
125の往復運動によシ変動する。この圧縮室1(至)
内の圧力がサージタンク255内圧力よりも高い場合は
開閉弁307は差圧によυ閉じられており、高圧のガス
はサージタンク255側へは移動しない。
The operation of each on-off valve 307 will be briefly explained below. The pressure in the compression chamber 189 fluctuates due to the reciprocating movement of the compression piston 165 and the piston 125. This compression chamber 1 (to)
When the internal pressure is higher than the internal pressure of the surge tank 255, the on-off valve 307 is closed due to the pressure difference, and high pressure gas does not move to the surge tank 255 side.

しかるに圧縮室189内の圧力がサージタンク255内
の圧力よりも低い場合は、開閉弁307は差圧により開
き、サージタンク255側のガスは圧縮室189側に移
動する。この作用によりサージタンク255側の圧力は
絶えず圧縮室189側の圧力の最も低い圧力を保持する
ことができる。
However, when the pressure in the compression chamber 189 is lower than the pressure in the surge tank 255, the on-off valve 307 opens due to the pressure difference, and the gas in the surge tank 255 moves to the compression chamber 189. Due to this action, the pressure on the surge tank 255 side can be constantly maintained at the lowest pressure on the compression chamber 189 side.

第4図は本発明の他の一実施例を示す。圧縮ピストン1
65ヘツドには、圧縮室189と圧縮ピストン背面空間
173を通じる連通孔405があり、その上部を開閉弁
401がおおっている。この開閉弁は弁止めポルト40
3で圧縮ピストン165に固定されている。この場合も
第3図の実施例で説明したのと同様の開閉弁作用を有し
、したがって圧縮ピストン背面空間173は圧縮室18
9の最も低い圧力値を保持することができる。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention. compression piston 1
The head 65 has a communication hole 405 that communicates with the compression chamber 189 and the compression piston back space 173, and an on-off valve 401 covers the upper part of the communication hole 405. This on-off valve is a valve stop port 40
3 and is fixed to the compression piston 165. In this case as well, the opening/closing valve function is similar to that explained in the embodiment shown in FIG.
9 lowest pressure values can be held.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明においては、膨張ピ” スト
ンと膨張ロッドとの間に膨張ピストン背面空間を形成し
、また圧縮ピストンと圧縮ロッドとの間に圧縮ピストン
背面空間を形成するとともに、この膨張ピストン背面空
間と圧縮ピストン背面空間の雨空間をサージタンクを介
して連通ずるように構成したので、膨張ピストンと圧縮
ピストンの形状を小さくできるとともに、潤滑油がピス
トンリングに附属するのを防止できるためきわめて信頼
性が高く、高性能のスターリングエンジンを提供できる
As explained above, in the present invention, an expansion piston back space is formed between the expansion piston and the expansion rod, and a compression piston back space is formed between the compression piston and the compression rod, and the expansion piston back space is formed between the expansion piston and the expansion rod. Since the rain space between the piston back space and the compression piston back space is configured to communicate through the surge tank, the shapes of the expansion piston and compression piston can be made smaller, and lubricating oil can be prevented from adhering to the piston ring. It can provide an extremely reliable and high performance Stirling engine.

さらに圧縮室と連通ずる通路とサージタンクと連通ずる
通路との間に、圧縮室とサージタンクの差圧によシ開閉
する開閉弁を設けだので、膨張ピストンリングおよび圧
縮ピストンリングに一方向の力のみが作用する様になり
、ピストンリングの作動を良好に保ち、ピストンリング
の寿命を長くすることができると同時にピストンリング
からの漏れ量を減らすことができる。さらにピストンリ
ングへの油の耐着も一層防止できることからきわめて信
頼性の高いスターリングエンジンを提供することができ
る。
Furthermore, an on-off valve is provided between the passage communicating with the compression chamber and the passage communicating with the surge tank, which opens and closes depending on the differential pressure between the compression chamber and the surge tank. Only force acts on the piston ring, keeping the piston ring in good working order, extending the life of the piston ring, and at the same time reducing the amount of leakage from the piston ring. Furthermore, since it is possible to further prevent oil from adhering to the piston rings, it is possible to provide an extremely reliable Stirling engine.

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

第1図はスターリングエンジンの概略構成図、第2図は
本発明のスターリングエンジンの一部断面側面図、第3
図は本発明のスターリングエンジンの他の実施例を示す
一部断面図、第4図は本発明のスターリングエンジンの
圧縮ピストン部縦断面図である。 103・・・クランク室、115・・・膨張シリンダ、
117・・・膨張下部シリンダ、125・・・膨張ピス
トン、127・・・膨張ピストンリング、 133・・・膨張ピストン背面空間、 147・・・冷却水、149・・・膨張室、155・・
・圧縮シリンダ、157・・・圧縮下部シリンダ、16
5・・・圧縮ピストン、 167・・・圧縮ピストンリング、 173・・・圧縮ピストン背面空間、 189・・・圧縮室、253・・・サージタンク。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 (ほか1名) 第1図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a Stirling engine, FIG. 2 is a partially sectional side view of the Stirling engine of the present invention, and FIG.
The figure is a partial sectional view showing another embodiment of the Stirling engine of the invention, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the compression piston portion of the Stirling engine of the invention. 103... Crank chamber, 115... Expansion cylinder,
117... Expansion lower cylinder, 125... Expansion piston, 127... Expansion piston ring, 133... Expansion piston back space, 147... Cooling water, 149... Expansion chamber, 155...
・Compression cylinder, 157... Compression lower cylinder, 16
5... Compression piston, 167... Compression piston ring, 173... Compression piston back space, 189... Compression chamber, 253... Surge tank. Agent: Patent attorney Noriyuki Chika (and 1 other person) Figure 1

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)膨張シリンダと圧縮シリンダにそれぞれ加熱器と
冷却器とを付属せしめるとともに、両者を再生器によっ
て互いに連結したスターリングエンジンにおいて、ピス
トンリングを有する膨張ピストンと、ピストンリングを
有する膨張ロッドとの間に膨張ピストン背面空間を形成
し、またピストンリングを有する圧縮ピストンと、ピス
トンリングを有する圧縮ロッドとの間に圧縮ピストン背
面空間を形成するとともに1膨張ピストン背面空間と圧
縮ピストン背面空間の雨空間をサージタンクを介して連
通ずるように構成したことを特徴とするスターリングエ
ンジン。
(1) In a Stirling engine in which an expansion cylinder and a compression cylinder are each attached with a heater and a cooler, and are connected to each other by a regenerator, the space between an expansion piston having a piston ring and an expansion rod having a piston ring An expansion piston back space is formed between the compression piston having the piston ring and a compression rod having the piston ring, and a rain space between the expansion piston back space and the compression piston back space is formed between the compression piston and the compression rod having the piston ring. A Stirling engine characterized by being configured to communicate through a surge tank.
(2)膨張ロッドの直径は膨張ピストンの直径より小さ
く、膨張ロッドは膨張下部シリンダ内を往復動するよう
に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のスターリングエンジン。
(2) The Stirling engine according to claim 1, wherein the diameter of the expansion rod is smaller than the diameter of the expansion piston, and the expansion rod is configured to reciprocate within the lower expansion cylinder.
(3)圧縮ロッドの直径は圧縮ピストンの直径よシ小さ
く、圧縮ロッドは圧縮下部シリンダ内を往復動するよう
に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のスターリングエンジン。
(3) The Stirling engine according to claim 1, wherein the diameter of the compression rod is smaller than the diameter of the compression piston, and the compression rod is configured to reciprocate within the compression lower cylinder.
(4)前記サージタンク室とクランク室上部を連通ずる
様に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のスターリングエンジン。
(4) The Stirling engine according to claim 1, wherein the surge tank chamber and the upper part of the crank chamber are configured to communicate with each other.
(5)前記膨張シリンダーの、膨張ピストンのピストン
リング可動部位置に冷却用ジャケットを構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスターリングエ
ンジン。
(5) The Stirling engine according to claim 1, wherein a cooling jacket is provided at a position of the piston ring movable portion of the expansion piston in the expansion cylinder.
(6)圧縮室と連通ずる通路とサージタンクと連通ずる
通路との間に、圧縮室とサージタンクの差圧によシ開閉
する開閉弁を設置したことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のスターリングエンジン。 (力圧縮室と圧縮ピストン背面空間を連通ずる通路を、
圧縮ピストンに設け、この通路を開閉する開閉弁を圧縮
ピストンヘッドに配置したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のスターリングエンジン。
(6) Claim 1 characterized in that an on-off valve that opens and closes depending on the differential pressure between the compression chamber and the surge tank is installed between the passageway communicating with the compression chamber and the passageway communicating with the surge tank. Stirling engine as described in section. (The passage connecting the force compression chamber and the back space of the compression piston,
2. The Stirling engine according to claim 1, further comprising an on-off valve provided on the compression piston and arranged on the compression piston head to open and close the passage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63246450A (en) * 1987-03-31 1988-10-13 Toshiba Corp Stirling engine

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3397533A (en) * 1966-10-07 1968-08-20 Gen Motors Corp Hot gas engine control system
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