JPS60219439A - スタ−リング機関 - Google Patents
スタ−リング機関Info
- Publication number
- JPS60219439A JPS60219439A JP7295184A JP7295184A JPS60219439A JP S60219439 A JPS60219439 A JP S60219439A JP 7295184 A JP7295184 A JP 7295184A JP 7295184 A JP7295184 A JP 7295184A JP S60219439 A JPS60219439 A JP S60219439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- expansion
- cooler
- temperature
- heater
- 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
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
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- 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
-
- 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
- F02G2244/06—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type
- F02G2244/08—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type having parallel cylinder, e.g. "Rider" engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (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】
本発明はスターリング機関に関する。
従来のスターリング機関の構成を第１図に示す。
図において、０１は膨張ピストン、０２は膨張シリンダ
、０３は加熱器、０４は圧縮ピストン。
、０３は加熱器、０４は圧縮ピストン。
０５は圧縮シリンダ、０６は冷却器、０７は再生器であ
る。
る。
膨張シリンダ０２は膨張ピストン０１の往復動で内容積
が変化する。加熱器０３は外部からの加熱により内部の
作動ガスが加熱され、膨張シリンダと連通、即ち直結さ
れている。圧縮ピストン０４は図示しないクランク機構
によって膨張ピストン０１と位相を異にして連動する。
が変化する。加熱器０３は外部からの加熱により内部の
作動ガスが加熱され、膨張シリンダと連通、即ち直結さ
れている。圧縮ピストン０４は図示しないクランク機構
によって膨張ピストン０１と位相を異にして連動する。
圧縮シリンダ０５は圧縮ピストン０４の往復動で内容積
が変化する。冷却器０６は外部からの冷却により内部の
作動ガスが冷却され、圧縮シリンダと連通、即ち直結さ
れている。再生器０７は金属メツシーや金属球等で内部
が充填されておシ１作動ガスの交番流れによシ熱を蓄熱
、放熱できるようになっている。一方の入口は加熱器０
３に他方の入口は冷却器０６にそれぞれ通路で連通して
いる。
が変化する。冷却器０６は外部からの冷却により内部の
作動ガスが冷却され、圧縮シリンダと連通、即ち直結さ
れている。再生器０７は金属メツシーや金属球等で内部
が充填されておシ１作動ガスの交番流れによシ熱を蓄熱
、放熱できるようになっている。一方の入口は加熱器０
３に他方の入口は冷却器０６にそれぞれ通路で連通して
いる。
第２図に膨張ピストン０１及び圧縮ピストン０４の動き
による膨張シリンダ０２内容積ｖ０及び圧縮シリンダ０
５内容積ｖｃの変化及びこれらと加熱器０３．再生器０
７．冷却器０６を合わせた全作動ガスの容積■、の変化
を膨張ピストン０１のクランク角度を横軸にして示した
。また、このときの作動ガス圧力及び各部での作動ガス
温度の変化を第３図に示す。
による膨張シリンダ０２内容積ｖ０及び圧縮シリンダ０
５内容積ｖｃの変化及びこれらと加熱器０３．再生器０
７．冷却器０６を合わせた全作動ガスの容積■、の変化
を膨張ピストン０１のクランク角度を横軸にして示した
。また、このときの作動ガス圧力及び各部での作動ガス
温度の変化を第３図に示す。
膨張、、、にス、トン０１が上死点（クランク角度Ｏ０
）から下がシ膨張シリンダ０２容積■。を増すとき。
）から下がシ膨張シリンダ０２容積■。を増すとき。
同時に圧縮シリンダ０５の容積は減少するので。
作動ガスは圧縮シリンダ０５から冷却器０６で熱を奪わ
れながら再生器０７に送シ込壕れるが、ここで再生熱を
受けさらに加熱器０３でも加熱されて膨張シリンダ０２
へ送られる。その結果２作動ガスの圧力は高くなる。さ
らに膨張シリンダ０２の容積が増してゆくと、圧縮シリ
ンジ゛０５の容積ｖｃは圧縮ピストン０４の動きによっ
て増大に転じ（クランク角９０°以降）、全作動がス容
積ｖＴは増大する。このとき１作動ガスは膨張による内
部エネルギ減少分を図示しないクランク軸を通して外部
へ与えながら圧力が降下する。膨張ピストン０１の動き
によって膨張シリンダ（ｊ２内の容積Ｖ８が減少し始め
ると（クランク角度１８０°以降）。
れながら再生器０７に送シ込壕れるが、ここで再生熱を
受けさらに加熱器０３でも加熱されて膨張シリンダ０２
へ送られる。その結果２作動ガスの圧力は高くなる。さ
らに膨張シリンダ０２の容積が増してゆくと、圧縮シリ
ンジ゛０５の容積ｖｃは圧縮ピストン０４の動きによっ
て増大に転じ（クランク角９０°以降）、全作動がス容
積ｖＴは増大する。このとき１作動ガスは膨張による内
部エネルギ減少分を図示しないクランク軸を通して外部
へ与えながら圧力が降下する。膨張ピストン０１の動き
によって膨張シリンダ（ｊ２内の容積Ｖ８が減少し始め
ると（クランク角度１８０°以降）。
同時に圧縮シリンダ０５の容積Ｖ。も増大しているため
に１作動ガスは膨張シリンダ０２から加熱器０３で熱を
加えられながら再生器０７に送９とまれる。ここで２作
動ガスは再生器０７内の充填物に再生熱を与えた後、温
度が下がった状態で、さらに冷却器０６を経て圧縮シリ
ンダ０５に送られる。
に１作動ガスは膨張シリンダ０２から加熱器０３で熱を
加えられながら再生器０７に送９とまれる。ここで２作
動ガスは再生器０７内の充填物に再生熱を与えた後、温
度が下がった状態で、さらに冷却器０６を経て圧縮シリ
ンダ０５に送られる。
つぎに圧縮シリンダ０５の容積が再び減少し始めると（
クランク角度２７０°以降）、全作動ガス容積Ｖ、は減
少してゆくことになり、このときの作動ガスは圧縮ピス
トン０４及び膨張ピストン０１０両方から圧縮仕事を受
けて、圧力が上昇する。
クランク角度２７０°以降）、全作動ガス容積Ｖ、は減
少してゆくことになり、このときの作動ガスは圧縮ピス
トン０４及び膨張ピストン０１０両方から圧縮仕事を受
けて、圧力が上昇する。
以上のサイクルを繰シ返すことによって１作動ガスが加
熱器０３から受けた熱量と冷却器に捨てた熱量の差だけ
の熱エネルギを仕事に変換して図示しないクランク軸か
ら外部に取出す。
熱器０３から受けた熱量と冷却器に捨てた熱量の差だけ
の熱エネルギを仕事に変換して図示しないクランク軸か
ら外部に取出す。
一般に知られている理想的なスターリングサイクルにお
いては、再生器０７を境としてこれよシ膨張シリン１０
１側の作動ガスは全く加熱器温度０３の加熱壁温度ＴＨ
と等しく、またこれより圧縮シリンダ０５側の作動ガス
は全て冷却器０６の冷却壁温度ＴＬと等しいとされ、か
つ全サイクル期間中にわたって変化しないとすることに
よって高熱効率の理想サイクルが描かれる。
いては、再生器０７を境としてこれよシ膨張シリン１０
１側の作動ガスは全く加熱器温度０３の加熱壁温度ＴＨ
と等しく、またこれより圧縮シリンダ０５側の作動ガス
は全て冷却器０６の冷却壁温度ＴＬと等しいとされ、か
つ全サイクル期間中にわたって変化しないとすることに
よって高熱効率の理想サイクルが描かれる。
しかし上記のものには次の欠点がある。
上述のような理想的なスターリングサイクルに対し現実
のサイクルにおける作動ガスは、加熱器０３及び冷却器
０６内に存在する作動ガス温度はこれら熱交換器の能力
を向上させることによって理想的にはそれぞれ加熱壁温
度ＴＨ及び冷却壁温度ＴＬＫ一定に保つことができるが
、膨張シリンダ０２及び圧縮シリンダ０５内に存在する
多量の作動ガスはそれぞれ加熱器０３及び冷却器０６か
らの熱の授受を受けることができず、サイクル中に第３
図に示すように圧力の変動に伴って大きく変化する。即
ち１作動ガスの圧力が高い期間には圧縮シリンダ０５内
の温度は冷却器０６の温度ＴＬより大１】に上昇し、ま
た作動ガス圧力が低い期間には膨張シリンダ０２内の温
度は加熱器０３の温度Ｔ□より大巾に低下する。
のサイクルにおける作動ガスは、加熱器０３及び冷却器
０６内に存在する作動ガス温度はこれら熱交換器の能力
を向上させることによって理想的にはそれぞれ加熱壁温
度ＴＨ及び冷却壁温度ＴＬＫ一定に保つことができるが
、膨張シリンダ０２及び圧縮シリンダ０５内に存在する
多量の作動ガスはそれぞれ加熱器０３及び冷却器０６か
らの熱の授受を受けることができず、サイクル中に第３
図に示すように圧力の変動に伴って大きく変化する。即
ち１作動ガスの圧力が高い期間には圧縮シリンダ０５内
の温度は冷却器０６の温度ＴＬより大１】に上昇し、ま
た作動ガス圧力が低い期間には膨張シリンダ０２内の温
度は加熱器０３の温度Ｔ□より大巾に低下する。
このため、冷却器０６から熱を放出すべき期間の冷却器
側の作動ガスの熱力学的平均温度は冷却壁温度ＴＬよシ
高くなっておシ、また加熱器０３にて熱を受けるべき期
間の加熱器側の作動ガスの熱力学的平均温度は加熱壁温
度ＴＨよりも低くなってしまっている。
側の作動ガスの熱力学的平均温度は冷却壁温度ＴＬよシ
高くなっておシ、また加熱器０３にて熱を受けるべき期
間の加熱器側の作動ガスの熱力学的平均温度は加熱壁温
度ＴＨよりも低くなってしまっている。
先に述べた理想的なスターリングサイクルの熱効率は温
度比ＴＨ／ＴＬにて決まシ、第４図に破線で示すように
、Ｔ□Ｌが高い程熱効率が高く、かつ出力も増大するが
、現実のスターリング機関のサイクルでは、膨張シリン
ダ０２及び圧縮シリンダ０５内の作動ガスの温度変化に
よシ実質の温度レベルがそれぞれ低下及び上昇してしま
うため、実質のＴＨ／ＴＬが大巾に低下した形になって
、第４図の実線で示すように、熱効率及び出力ともに理
想サイクルに比べて大巾に低下してしまうという欠点が
ある。
度比ＴＨ／ＴＬにて決まシ、第４図に破線で示すように
、Ｔ□Ｌが高い程熱効率が高く、かつ出力も増大するが
、現実のスターリング機関のサイクルでは、膨張シリン
ダ０２及び圧縮シリンダ０５内の作動ガスの温度変化に
よシ実質の温度レベルがそれぞれ低下及び上昇してしま
うため、実質のＴＨ／ＴＬが大巾に低下した形になって
、第４図の実線で示すように、熱効率及び出力ともに理
想サイクルに比べて大巾に低下してしまうという欠点が
ある。
本発明の目的は膨張シリンダ及び圧縮シリンダ内の作動
ガス温度をそれぞれ加熱壁及び冷却壁温度に近づけて、
熱効率及び出力を理想スターリングサイクルのものに近
づけることのできるスターリング機関を提供することで
あシ、その特徴とするところは、加熱器及び冷却器の熱
伝導体がそれぞれ膨張及び圧縮シリンダ側に突出部を有
する形状をとる。膨張及び圧縮ピストンは適当なりリア
ランスを持ってそれら突出部を収容できる凹陥部を有す
る形状をとる。
ガス温度をそれぞれ加熱壁及び冷却壁温度に近づけて、
熱効率及び出力を理想スターリングサイクルのものに近
づけることのできるスターリング機関を提供することで
あシ、その特徴とするところは、加熱器及び冷却器の熱
伝導体がそれぞれ膨張及び圧縮シリンダ側に突出部を有
する形状をとる。膨張及び圧縮ピストンは適当なりリア
ランスを持ってそれら突出部を収容できる凹陥部を有す
る形状をとる。
このことにより、膨張及び圧縮シリンダ内の多板
量の作動ガスはそれぞれ加熱器及び冷却器のへ伝導体突
出部から熱の授受をうけることができ、それらの温度は
それぞれ加熱壁温一度ＴＨ及び冷却壁温度ＴＬに近づく
。
出部から熱の授受をうけることができ、それらの温度は
それぞれ加熱壁温一度ＴＨ及び冷却壁温度ＴＬに近づく
。
以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。
。
第５図は本発明による１実施例のスターリング機関の構
成を示す説明図、第６図は第５図の■−■線に沿う断面
図である二 図において１部材２．５．７はそれぞれ従来例を示す第
１図の０２．０５．Ｏ’７と同じである。
成を示す説明図、第６図は第５図の■−■線に沿う断面
図である二 図において１部材２．５．７はそれぞれ従来例を示す第
１図の０２．０５．Ｏ’７と同じである。
１は膨張ピストンで、加熱器熱伝導体の突出部を適当な
りリアランスを持って収容できるような凹陥部を有する
形状をとる。
りリアランスを持って収容できるような凹陥部を有する
形状をとる。
３は加熱器で、熱伝導体の膨張シリンダ側に断面を第６
図に示すような突出部を有する形状をとる。
図に示すような突出部を有する形状をとる。
４は圧縮ピストンで、冷却器熱伝導体の突出部を適当な
りリアランスを持って収容できるような凹陥部を有する
形状をとる。
りリアランスを持って収容できるような凹陥部を有する
形状をとる。
６は冷却器で、熱伝導体の膨張シリンダ側に断面を第６
図に示すような突出部を有する形状をとる０ 上記構成の場合の作用について述べる。
図に示すような突出部を有する形状をとる０ 上記構成の場合の作用について述べる。
膨張及び圧縮シリンダ内の作動ガスがそれぞれ加熱器及
び冷却器の熱伝導体突出部から熱の授受をうける点を除
き従来と同じである。
び冷却器の熱伝導体突出部から熱の授受をうける点を除
き従来と同じである。
上述の場合には次の効果がある。
膨張シリンダ３及び圧縮シリンダ６内の作動ガス温度が
それぞれ加熱器壁温ＴＨ及び冷却器壁温ＴＬに近づいて
１機関の出力、熱効率が向上する。
それぞれ加熱器壁温ＴＨ及び冷却器壁温ＴＬに近づいて
１機関の出力、熱効率が向上する。
第７図は本発明による他の実施例のスターリング機関の
構成を示す説明図、第８図は第７図の■−■線に沿う断
面図である。
構成を示す説明図、第８図は第７図の■−■線に沿う断
面図である。
加熱器及び冷却器の熱伝導体の突出部が、第８図に示す
ように、同心の複数の円筒状２ａ 、 ５ａの形状をと
る。他は前記の実施例と同じである。
ように、同心の複数の円筒状２ａ 、 ５ａの形状をと
る。他は前記の実施例と同じである。
効果は前記の実施例と同じである。
第１図ハ従来のスターリング機関の構成を示す説明図、
第２図は膨張シリンダ容積、圧縮シリンダ容積及び全作
動ガス容積の変化を示す線図、第３図は圧力変動に伴う
膨張シリンダ内及び圧縮シリンダ内の温度変化を示す線
図、第４図は絶対温度比に対する出力及熱効率の変化を
示す線図、第５図は本発明による１実施例のスターリン
グ機関の構成を示す説明図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖ
ｌ線に沿う断面図、第７図は本発明による他の実施例の
スターリング機関の構成を′示す説明図、第８図は第７
図の■−■線に沿う断面図である＠１・・・膨張ピスト
ン、２・・・膨張シリンダ、３・・・加熱器、４・・・
圧縮ピストン、５・・・圧縮シリンダ。 ６・・・冷却器、７・・・再生器。 クランク角層 第２図 ０’ ＱＯ’ ｆＥ１０’ ２７０° ３６グクランク
言度 牙３０ ｒＨ／、ｒｔｅ対温度比 第４図
第２図は膨張シリンダ容積、圧縮シリンダ容積及び全作
動ガス容積の変化を示す線図、第３図は圧力変動に伴う
膨張シリンダ内及び圧縮シリンダ内の温度変化を示す線
図、第４図は絶対温度比に対する出力及熱効率の変化を
示す線図、第５図は本発明による１実施例のスターリン
グ機関の構成を示す説明図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖ
ｌ線に沿う断面図、第７図は本発明による他の実施例の
スターリング機関の構成を′示す説明図、第８図は第７
図の■−■線に沿う断面図である＠１・・・膨張ピスト
ン、２・・・膨張シリンダ、３・・・加熱器、４・・・
圧縮ピストン、５・・・圧縮シリンダ。 ６・・・冷却器、７・・・再生器。 クランク角層 第２図 ０’ ＱＯ’ ｆＥ１０’ ２７０° ３６グクランク
言度 牙３０ ｒＨ／、ｒｔｅ対温度比 第４図
Claims (1)
- １、加熱器と膨張シリンダとが及び冷却器と圧縮シリン
ダとがそれぞれ直結され上記加熱器と冷却器との間に再
生器を有するスターリング機関において、上記加熱器及
び冷却器の熱伝導体がそれぞれ上記膨張シリンダ及び圧
縮シリンダ側への複数の突出部で形成されると共に、膨
張ピストン及び圧縮ピストンはそれぞれ上記突出部が嵌
挿される凹陥部を形成したことを特徴とするスターリン
グ機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7295184A JPS60219439A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | スタ−リング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7295184A JPS60219439A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | スタ−リング機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60219439A true JPS60219439A (ja) | 1985-11-02 |
Family
ID=13504194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7295184A Pending JPS60219439A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60219439A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3106859A1 (fr) * | 2020-02-04 | 2021-08-06 | Gilles BRULE | Moteur thermodynamique |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5452244A (en) * | 1977-08-12 | 1979-04-24 | Keller Arnulf A | Travelling piston machine* particularly thermal gas machine or compressor |
| JPS59200044A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-13 | Ikuo Hori | スタ−リングエンジン |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7295184A patent/JPS60219439A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5452244A (en) * | 1977-08-12 | 1979-04-24 | Keller Arnulf A | Travelling piston machine* particularly thermal gas machine or compressor |
| JPS59200044A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-13 | Ikuo Hori | スタ−リングエンジン |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3106859A1 (fr) * | 2020-02-04 | 2021-08-06 | Gilles BRULE | Moteur thermodynamique |
| WO2021156325A1 (fr) * | 2020-02-04 | 2021-08-12 | Gilles Brule | Moteur thermodynamique |
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