JPS6026148A - 外燃式往復動ガス機関の動力伝達装置 - Google Patents

外燃式往復動ガス機関の動力伝達装置

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JPS6026148A
JPS6026148A JP13213783A JP13213783A JPS6026148A JP S6026148 A JPS6026148 A JP S6026148A JP 13213783 A JP13213783 A JP 13213783A JP 13213783 A JP13213783 A JP 13213783A JP S6026148 A JPS6026148 A JP S6026148A
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piston
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partition
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power transmission
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JP13213783A
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Teruo Fujimoto
藤本 輝夫
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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    • 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
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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】 本発明は外燃式往復動ガス機関の動力伝達装置に関する
ものである。
最近に至り外燃式往復動ガス機関が、その熱効率の高さ
+ (+1+公害性、エネルギーの多様化の面からとみ
に注目を集めてきている。こσ)機関は外燃式機関であ
るため、ガス、石油2石炭など各種の燃料に対応でき、
また燃焼の結果排出されるガスの有害物aを制御しゃず
いといった点から無公害化に効果を発揮しうるという特
長を有している。
外燃式往復動ガス機関は一般に知られている型式として
はダブルアクティング型、ディスプレーサ(仕切りピス
トン]型、フリーピストン型等があるがここで機関σ)
作動について第1図乃至第4図について略述する。第1
図は仕切りピストン型外燃式往復動ガス機関の作動説明
図でありこの機関は密閉さJした気筒11中に往復動す
る仕切りピストン12と出力ビストン13が収納されて
おりこの2個のピストンは機械的にある位相差で連結さ
れており気筒11内の作11fl空間である高温膨張部
14および低温圧縮部15に高圧の水素ガス又はヘリウ
ムガスなどが密封され、高温膨張部14と低温圧縮部1
5を連通して設けられている加熱器16.再熱器17゜
冷却器18を通して仕切りピストンにより作動ガスの移
動力(おこ1よりれ、ここで加熱、冷却をおこなうこと
により気筒内の作動ガスの圧力が変化し、これを出力ビ
ストン13に伝え出力として外部に取り出すものである
。第2図はこの機関の2個のピストンの作動状況と作動
の関係を説明するための線図であり12−1は仕切りピ
ストン12の作動縮図、13−1は出力ビストン13の
作動縮図であり、両ピストンは一定の位相角を保ちなが
ら往復運動をおこなうものである。第1図A1t B1
1 CI I D1σ)夫々の図は第2図の線図のA、
’、 B、、C,、D1σ、)位置に対応する両ピスト
ンの関係を図示したものである。第3図は第1図に例示
した仕切りピストン型槻関の改良型であるフリーピスト
ン型外燃式往復動ガス機関であり、これは密閉された気
筒21中に往復動する仕切りピストン22と出力ビスト
ン23が収納されており、この2個のピストンは仕切り
ピストン22に設げられている連結稈29と出力ビスト
ン23に設けられた小気筒34σ)間にガスバネ30を
形成して連結され、また出力ビストン23は仕切壁31
との間にバウンススペース32を形成している。ここで
気筒21内に加圧封入されている作動ガスを加熱器26
゜再熱器21.冷却器28を通じて外部から加熱。
冷却すればガスバネ30のバネ定数およびバウンススペ
ース32のバネ定数および仕切りピストン22と出力ビ
ストン23のIR9により規制さ、tするh点の振動系
の利用により仕切りピストン22と出力ビストン23は
適当な位相差をもって振動し、これにより気筒21内の
ガス圧力か変動し、この圧力変化が出力ビストンを動か
し出力桿33を3ilじて昇高11に與1力を伝えるも
のである。A84図は、この両ピストンσ】作動状況と
作動の関係を説明するためσ) #j1図であり22−
1は仕切りピストン22の作動線図、23−1は出力ビ
ストン230作動線図であり、両ピストンは若干の位相
差を促ちながら往復運動をおこなうものである。第3図
A2. B2. C2,B2の夫々の図は第4図の線図
σ)A2. B2. C2,Diの位j々に対応する両
ピストンの関係を図示したも0)である。
以上はフリーピストン型の外燃式往復動ガス機関の構成
と作動について説明したものであるが、これは一般の内
燃式往復動0関と比較ずろと、(1)外燃式機関である
ためにその使用する燃料は固体、液体、気体σ)何れに
てもよく、エネルギーの多様化に対応できること。(2
)排出ガスの有害物質を制御しやす(無公害化の対策が
たて易いこと。(3)爆発燃焼がないので機rJ3騒音
や振動が非常に少い。などの利点があるが他力において
は高温高圧ガスが使用されるのでこのガスの完全1工密
封機構が技術的に困11Lであり、特に軸動部の密封に
は問題が残されている。従って外燃式往復動ガス機関よ
りその駆動体のケーシングなどを貫通して往復運動ある
いは回転運動により機械的な動力を取出そうとする場合
にはその貫通部の気密が損われないよ5に密封する必要
があるが、しかし長時間の連転に4女うるような完全な
密封装置は未だ開発さilておらず、反面この密封を優
先するあまりにこの凋通剖における軸動部分の摩擦抵抗
が太き(なって出力損失の増大を招(結果ともなる。
本発明に係る装’p′:は、この機■1の有する上記事
情に鑑みてなされたものでEンり駆1t+音ISまたは
そのケーシングに貫通部を設けることなくケーシングの
一部分を非磁性構造とし、ここに電磁気的に結合するカ
ップリングを設けろことにより作動ガスの漏洩の問題を
解決し機関の機械的出力を有効に外部に取出し得るよう
にした外燃式往復動ガス機関の動力伝達装(KLを提供
するもσ)である。
以下本発明の実施例を第5図、第6図について詳述する
と、第5図は駆動機関および動力伝達装置の略縦断面図
であり第6図は第5図σ〕A−A断面図である。50は
駆動部であり気筒51および仕切り壁52により駆動部
気筒を形成し、気筒51内には仕切りピストン53.出
力ビストン54がガイド桿55に嵌入されて収められて
いる。ガイド稈55は仕切壁52と出力ビストン54の
間の嫡洒位置においてガイド桿支持具56により気筒5
1に固定されろとともに出力ビストン54を嵌通し、そ
の先端は仕切りピストン53に設けられている小気筒5
3’vc嵌入されこの間にガスバネ57を形成している
。58は出力桿であり連結枠59を介して出方ピストン
と結合されているとともに他端は仕切り壁52に設けら
れた軸受60を挿通して負荷側に連絡している。ここで
出力ビストン54がガイド桿55にそって摺動する場合
に連結枠59とガイド桿支持具56が互に干渉しないよ
うに連結枠59は配置ぜられている。第6図は第5図A
−A断面におけろガイド桿55.ガイド桿支持具56、
連結枠59の相互関係位置を説明するものである。仕切
りピストン53は気筒51上部との間に高温膨張部61
を形成するとともに出力ビストン54との間に低温圧細
部62を形成し、また出力ビストン54と仕切り埼′5
2との間にバウンススペース63を形成し高温膨張部6
1と低温圧縮@62は加熱?!:’f 641再熱器6
5゜?1却器66により連接され以上にて駆動音1jで
あるフリーピストン型外燃式往復111ガス(ル関が構
成されている。
γ0は伝達装置6部であ砧、これは5駆ψj1部気筒5
1より仕切り壁52を介して気筒51の延長ケーシング
の少(とも一部分は非710性体材料により構成された
昇磁イニ←体壁61′となっている。
このクランク室69内にはクランク装置11を設は出力
程58よりσ)往1)1運動を回転運動に換え出力l1
ilI112に伝えている。ここで非磁性体壁67′を
介して電磁カップリンクを訟ける。即しε115図の実
施例の図面においてはクランク室69内の出力I+t+
 72に誘導子コイルγ3の捲がれたI導子鉄心14を
設け、外部の負荷側にはFr磁コイル75の捲が」した
界磁鉄心T6を1度しナ、この両者を非磁性体壁67′
を介して対持させカップリングとする。負荷側の負荷軸
17には更に界磁鉄心の励磁電源供給用スリップリング
78が設けられるとともに負荷装置γ9につながれてい
る。なおここで機関の作動用ガスとして通常水素ガスま
たはヘリウムガスが用いられ、上記駆動部気筒内に刺入
さえ1、こ力作動ガスは更にバウンススペース63より
クランク室69に漏入することはあるが、この気筒51
.ケーシング67より外部に漏洩づ−ることばない構造
となっている。
以上の如(構成された装置において、先づ駆動部の加熱
器64が加熱されると共に冷却器66が冷却され、さら
に仕切りピストン53の往復動により駆動部気筒内に加
圧刺入されている作動ガスのガス圧力が仕切りピストン
53の往復動に応じて変化して機関が始動し、ガスバネ
51のバネ定数と仕切りピストン53と出力ビストン5
4の質量およびバウンススペース63のバネ定数で規制
される質点の振動系により出力ビストン54は仕切りピ
ストン53と適当な位相差を保ちながら往復運動を開始
し機関は駆動される。この出力は連結枠59.出力桿5
8を介してクランク装置71に伝えられ、こσ〕出力桿
58の往復運動は回転連動として出力軸72に伝えられ
る。ここで非磁性体kj26γ′を介して対持している
界磁コイル15に直流電流を流し界磁鉄心76を磁化す
ると、回転する誘導子コイル13に誘導電流が流れこの
相互の電磁誘導作用により界磁鉄心側は一足の滑りを保
ちながら回転し、いわゆる電磁カップリンクが形成され
動力は出力軸72より負荷軸11に伝えられ負荷79が
駆動される。ここで出力軸72よりケーシング67の外
部にある負荷軸TIに回転する動力を伝達するに際して
非磁性体壁61′を介して設けられた電磁カップリング
により動力が伝達されるために気筒51やケーシング6
1に軸穴などを設ける必要がな(、従って運転に際して
この装置より作動ガスが外部に漏洩する心配はない。
第7図、第8図は非イIR性体壁67′をケーシング6
7壁に対して突筒状に設は誘導子コイル73と界磁鉄心
76を非磁性体壁67′を介して円周面にて対峙させて
前記第5図にしめした実施例と同様にこの間の電磁誘導
作用により動力を伝達する機構としたものであり、突筒
の長さを大きくすることにより広い面積で訪導子コ・f
ルア3と界磁鉄心76を対峙さぜることかでき、大きな
動力を伝達することができろ。第7図の実施例は誘導子
コイル、誘導子鉄心をクランク室69内に設は界磁コイ
ル、界磁鉄心を負荷側に設けたものであり第8図の実施
例においては界磁コイル、界磁鉄心をクランク室69内
に設は誘導子コイル、誘導子鉄心を負荷11!IIに設
けたものであるが、この賜金界磁コイルに供給する直流
電源ケーブルはケーシング67壁を頁通設匝づ−る必要
があるがこのケーブルはケーシング壁等に対して摺動さ
姓る必要はン=いのでイfil’、実な密封をおこなう
ことが可能である。
上記の実施例においてはその動力伝達機構に電磁カップ
リングを用い゛〔いるが、伝達動力が小さい場合は誘導
子コイル、誘導子鉄心、また界磁コイル、界磁鉄心に代
えて電磁石、または永久磁石を非磁性体壁を介して対峙
させてもよいO また実施例においては単気筒σ)機関について示したが
これを多気筒の(ヴ9関または形式の異なる外燃式往復
動ガス機関であっても適用できる。
本発明は以上に述べた如く外燃式往復動ガス機関の利点
を生かしつつ高温、高圧の作動ガスの1lJili洩に
対する問題点を解決し、同時に機関の機械的出力を有効
に外部にとり出しうることができる動力伝達装置である
【図面の簡単な説明】
第1図は仕切りピストン型外燃成往復動ガス機関f+作
動説明図、第2図は第1図の機関Q)作動特性図、第3
図は改良されたフリーピストン型外燃式往復動ガス機関
の作!11JJ説明図、第4図は第3図の機関の作動特
性図、第5図は本発明に係る動力伝達装置の実施例の略
[1υi面図、第6図は第5図のA−A断簡図、第7図
、第8図1は動力伝達装U1の其の他の実施例である。 50・・・、駆動部 51・・・気筒 52・・・仕切
り壁 53・・・仕切りピストン 53′・・・小気筒
 54・・・出力ビストン 55・・・ガイド桿56・
・・ガイド桿支持具 51・・・ガスノ(ネ58・・・
出力桿 59・・・連結稈 60・・・軸受61・・・
高温膨)11%@Is ti2・・・低温圧縮室63・
・・バウンススペース 64・・・加熱器65・・−再
熱器 66・・・冷却器 61・・・クランク室ケーシ
ング 67′・・・非硫性体壁68・・・底壁 69・
・・クランク室 7U・・・伝達装置!B 71・・・
クランク装置 72・・・出力軸 73・・・誘導子コ
イル 74・・・誘導子鉄心 75・・・界磁コイル 
76・・・界磁鉄心71・・・負荷軸 78・・・スリ
ップリング79・・・負荷装置 出願人 川崎ルー工業株式会社 代理人 弁理士 高 JIB次部 第1図 第2図 45′ 第3図 第4図 A2 B2 C2C2 (0°)(90°”) (180°) (270°)−
一−1グI 第6図 L:16 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (リ 作動ガスを封入した気筒と、該気筒内に設けられ
    た仕切りピストンと該仕切りピストンによりわけられた
    2室を加熱器、再熱器、冷却器により連接し、上記仕切
    りピストンの往復動により加熱および冷却される作動ガ
    スの膨張収縮によって運動する出力ビストンにより構成
    される外燃式往復動ガス機関と、上記気筒に連なり少く
    とも一部を非磁性体壁をもって動力伝達区画を形成し該
    区画に動力伝達機構を配設し上記非磁性体壁を介して電
    磁カプリングの誘dλ子と界磁を対峙させた動力伝達装
    置f’fよりなり、非磁性体壁を介して誘導子と界磁の
    ′ilT、jjB訪導作用により機関動力を伝達するこ
    とを特徴とする外燃式往復動ガス機関の動力伝達装置。
JP13213783A 1983-07-20 1983-07-20 外燃式往復動ガス機関の動力伝達装置 Pending JPS6026148A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003060309A1 (de) * 2001-12-31 2003-07-24 Wilhelm Servis Heissgaskraftmaschine

Cited By (3)

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WO2003060309A1 (de) * 2001-12-31 2003-07-24 Wilhelm Servis Heissgaskraftmaschine
WO2003060310A1 (de) * 2001-12-31 2003-07-24 Wilhelm Servis Heissgaskraftmaschine
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