JPS6043158A - スタ−リング機関 - Google Patents

スタ−リング機関

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JPS6043158A
JPS6043158A JP15207483A JP15207483A JPS6043158A JP S6043158 A JPS6043158 A JP S6043158A JP 15207483 A JP15207483 A JP 15207483A JP 15207483 A JP15207483 A JP 15207483A JP S6043158 A JPS6043158 A JP S6043158A
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JP
Japan
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piston
space
pressure
compression
cooler
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JP15207483A
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JPH0454062B2 (ja
Inventor
Kenichi Inota
猪田 憲一
Motohiro Takiuchi
滝内 基弘
Terumaru Harada
照丸 原田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Granted 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
    • F02G1/0435Hot 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 the engine being of the free piston type

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】 産業上の利用分野 本発明はスターリング機関に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来のスターリング機関、特にディスクプレーサ型のス
ターリング機関に於ては、第1図に示すように作動体に
膨張空間1(流路2,3.加熱器4、冷却器5、再生器
6)の作動流体側空間、圧縮空間7,8からなる作動空
間の体積をほぼ一定に保って加熱器4と冷却器5との間
を往復させ、それによって膨張空間1および圧縮空間7
,8に圧力脈動を作り出す為にディスプレーサ9を設け
ていた。ディスプレーサ9は芥器1oの内面に摺動して
上下運動しミゾイスプレーサ9が上方に移動すると、膨
張空間1の圧力は圧縮空間7の圧力より高くなり、この
差圧によって膨張空間1の作動流体は加熱器4、再生器
6、冷却器6を通って圧縮空間7の方へ移動する。その
為、膨張空間1、流路2、加熱器4の中にある高温の作
動流体の体積が減少し、逆に、圧縮空間7,8、流路3
、冷却器3の中にある低温の作動流体の体積が増加する
。このディスプレーサ9が下死点から上死点まで移動す
る間は、作動空間の体積はほぼこ定に保たれるので、作
動空間の平均温度が下がり、その結果、作動空間の平均
圧力は減少する。4=a−Jk=寸だ逆に、ディスプレ
ーサ9が上死点から丁死点捷で移動すると、この間、作
動空間の体積はほぼ一定に保れたるので、作動空間の平
均温度は上がり、その結果、作動空間の平均圧力は増加
する。
以上のようにして、ディスプレーサ9は上下運動し、そ
れによって作動し、それによって作動空間内に圧力の脈
動が発生し、この圧力の脈動によってピストン11は上
下運動し、その結果、作動空間の作動流体は加熱器4か
ら熱をもらい、冷却器6へ熱をすて、ピストン11に対
して仕事をするのであるろ ところでディスプレーサ9と容器10の内面との間には
ディスプレーサ9の運動を容易にする為にすき・寸があ
り、しだがって膨張空間1と圧縮空間7との間に差圧が
ある時に、作動流体が流路2や流路3を通らずに、この
すきまを通って、植漬直接、膨張空間1と圧縮空間7の
間を往来することになる。一方、このすきまを通で膨張
空間1と圧縮空間7の間を往来する作動流体は再生器6
を通っていない為、すき丑のない理想的な場合に比べ、
同一の出力を出す為により多くの加熱量を必要之し、ま
た同一の出力を出す為により大きな加熱器および冷却器
を必要とする。言い換見ると効率の低下と加熱器4およ
び冷却器6の大型化を招いていた。
なお、第1図において、12はディスプレーサ9に固定
されて蛎るピストン、13はピストン12と摺動するよ
う設けられたシリング、流路14と流路16ば、ピスト
ン12が上下運動する時、ある相対位置で連通するよう
に設けられており、連通時、圧縮空間7とガススプリン
グ16も連通し、これによって圧縮空間7とガススプリ
ング16とi+等しい圧力に々す、これによってピスト
ン12の」二下運動の運動の中心位置が常に流路14と
流路16が連通した位置になるようになっている。17
.18は圧縮空間7と圧縮空間8とを連通ずる為の流路
、流路19と流路20は、ピストン11が上下運動する
時、ある相対位置で連通ずるように設けられており、連
通時、圧縮空間8とバウンス空間21も連通し、これに
よって、圧縮空間8とバウンス空間21とは等しい圧力
になり、これによってピストン11の上下運動の運動中
心位置が常に流路19と流路2oが連通した位置になる
ようになっている。
発明の目的 本発明は、従来のスターリング機関の欠点であるディス
プレーサと容器の内面とのすきまを通って、膨張空間の
作動流体と圧縮空間の作動流体が往来し、その為に熱効
率の低下と機関の大型化を招いていたという欠点を解消
し、それにより、従来以上に効率以上に効率が高く、し
かも小型のスターリング機関を提供しようとするもので
ある。
発明の構成 本発明は、密閉容器内に互いに連通しない2つの空間(
膨張空間と圧縮と空間)に分割するように隔板を設ける
と共に、2つの空間を連通ずるように流路を設は前記流
路に流路内の作動流体を加又は冷却する手段を設けたも
のである。
実施例の説明 以下、本発明の実施例を第2図を参照して説明了る。図
において、22は密閉容器で、その中に作動流体が封入
されている。23は作動流体を加熱する加熱器、24は
作動流体を冷却する冷却器25は再生器、26,2・7
は流路、28は膨張空間、29.30は圧縮空間、31
はその外周が容器22の壁に密着、固定されている可と
う性の隔板、32は可とう性隔板31の内周に密着固定
されているピストン、33は可とう性隔板31を通って
、膨張空間28から圧縮空間29へ移動する熱量を減ら
す為に可とう性隔板31に取付けられた断熱材、34は
ピストン32と摺動するように設けられたシリンダ流路
36と流路36は、ピストン32が上下運動する時、あ
る相対位置で連通ずるように設けら九でおり、連通時、
圧縮空間29とガススプリング37も連通し、これによ
って圧縮空間29とガススプリング37とは等しい圧力
になり、これによってピストン32の上下運動の運動の
中心位置が常に流路36と流路36が連通した位置にな
るようになっている。
38.39は圧縮空間29と圧縮空間30とを連通する
為の流路、40は容器22の内面に摺動自在に設けられ
たピストン、流路41と流路42は、ピストン4oが上
下運動する時、ある相対位置で連通ずるように設けられ
ており、連通時、圧縮空間30とバウンス空間43も連
通し、これによっで、圧縮空間30とバウンス空間43
とは等しい圧力になり、とれによってピストン4Qの上
下運動の運動中心位置が常に流路41と流路42が連通
した位置になるよう(でなっている。
44はその一端がピストン40.他端が容器22の内壁
に固定され、ヒ:ストン40の上下運動に伴って、ピス
トン呼oから仕事をされる例えばIJ ニアオルタネー
タ等の負荷である。
寸だ、以下、膨張空間28(流路2’6,27、加熱器
23、再生器26、冷却器24)の作動流体側空部、圧
縮空間29,30を作動空間と総称する。
以下に本発明の作用について説明する。
n 不発ガは従来のフリービストノ・スターリング機関(以
下、FPSEと略称する)とよく似た構造を持1ており
、従来のFPSEのディスプレーサ9が(可とう性隔板
31、ピスト′ン32、断熱材33)に変った所が異る
そして、ピストン32は従来のFPSEのディスプレー
サ9と同じ動きをするように構成されており、ピストン
11も従来のFPSEのピストン40と同じ動−きをす
るように構成されている。
今寸で述べてきた本発明の構成に於て、ピストン32は
上下に振動している。ビストノ32が上方に移動すると
可とう性隔板31および断熱制33もピストン32の動
きに伶(変形し、それによって膨張空間28の体積は減
少し圧縮空間29の体積は増加する、そねと同時に、膨
張空間28の圧力の方が圧縮空間29の圧力より高くな
り、その為に、膨張空間28の作動流体は圧縮空間29
の方へ移動する。これにより従来のFPSEと同様のし
くみで、作動空間の平均圧力は減少する。この為にビス
十740に働く、圧縮空1間30とバウンス空間43と
の差圧によって働く力は上向きに増加し、ピスト/40
は上方に引上げられる。ところで、このようにしてピス
トン32が上方に移動す・ると、ガススプリング37の
圧力が減少し、ガススプリ ゛ノブ3フの圧)〕と膨張
空間28の圧力の差圧によってピストン32に働く力は
下向きに増加し、その為(でピストン32は上死点を径
で下方に移動する。そうすると、可とう性隔板31およ
び断熱材33もピストン32の動きに伴って変形し、そ
れによ−て膨張空間28の体1は増加し、圧縮空間29
ρ体積は減少する。それと同時に膨張空間28の圧力の
方が圧縮空間29の圧力より低くなり、その為に、圧縮
空間29,3Qの作動流体は膨張空間28の方へ移動す
る。これ゛により従来のFPSEと同様のしくみで、作
動空間の平均圧力う け増加する。そうするちヒストン4oに働く、圧縮空間
30とバウンス空間43との差圧に韮−で働くカシ1:
下向きに増加し、ピストン40は下向きの力を受けて、
上死点を径で下方へ引下げられる。
ところで、このようにしてピストン32が下方に移動す
ると、ガススプリング37の圧力が増加し、ガススプリ
ング37の圧力と膨張空間28の圧力の差圧によってピ
ストン32に働く力は上向きに増加し、その為にピスト
ン32は下死点を径で上方に移動する。
このようにして、ピストン32は上下に振動し、それに
よって、可とう性隔板31および断梨−材33が運動し
、その為に膨張空間28の体積が増加すると同時に圧縮
空間290体積が減少したり、逆に膨張空間28の体積
が減少すると同時に圧縮空間29の体積が増加し、それ
によって作動空間の平均圧力が振動し、その為に、ピス
トン4oが上下に振動する。このような過程により、加
熱器23から作動流体に伝えられた熱はその一部は、ピ
ストン4oに・その一端が固定された負荷44に対して
仕事をし、その一部は冷却器24を通して作動流体から
奪われる。
丑だ本発明に於ては、従来の′FpsEと異り、ディス
プレーサ9の往復運動により膨張空間の体積を増減さぜ
るのではなく、ピストン32が上下に運動し、それに伴
って、ビ玄トン32に取付ケられた可どう性隔板31お
よび断熱材33が上下に運動し、それによって膨張空間
28の体積が増減する。捷だ、この可とう性隔板31の
外周は容器22の壁に密着、固定されており、可とう性
隔板31の内周(dビストノ32に密着、固定されてい
る。したがって、容器22内の作動流体は、再生器26
を通らずに膨張空間28と圧縮空間29゜30との間を
往来することはできない。したが−て従来のFPSEの
欠点であるディスプレーサ9と容器1oの内面とのすき
まを通って作動流体が往来する為に生ずる効率の低下、
力n熱器、冷却器の大型化を解消することができ、した
が−て従来のFPSEより効率がより高く、しかも加熱
器、冷却器のより小さいフリーピストン・スターリング
機関(FPSE)を提供することができる。
また本発明に於ては、F P SFについて述べている
が、ディスプレーサ9のかわりに、(可とう性隔板31
、ピスト/32、断熱材33)を用いるという方法は、
他のスターリング機関にも適用可能である。
発明の効果 以上述べたように本発明は、容器内の作動流体が再生器
を通らずに膨張空間と圧縮空間の間を往来することが防
げ、これによって従来のスターリング機関より、より効
率が高く、加熱器、冷却器が小型のスターリング機関を
提供することができる0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスターリング機関の概略の構成を示す断
面図、第2図は本発明になるスターリング機関の概略の
構成を示す断面図である。 22・・・・・容器、23・・・・加熱器、24・・・
・・・冷却器、26・・・・再生器、31・・・・・・
可とう性隔板、33・・・断熱材、32・・・・ピスト
ン、34・・・・・・シリンダ、4o・・・・・ビスト
ノ、42・・・・・・負荷。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)密閉容器内に作動流体を封入し、前記密閉容器内
    に互いに連通しない2つの空間に分割するよう可とう性
    隔板を設けると共に、2つの空間を連通ずるように流路
    を設け、との流路に流路′内の作動流体を加熱又は冷却
    する手段を設けたスターリング機関。
  2. (2)隔板に断熱材を取付けた特許請求の範囲第1項記
    載のスターリング機関。
  3. (3)密閉容器内にシリンダを設け、隔板にピストンを
    設けると共に、前記シリンダとピストンとは摺動自在國
    構成した特許請求の範囲第1項記載のスターリング機関
JP15207483A 1983-08-20 1983-08-20 スタ−リング機関 Granted JPS6043158A (ja)

Priority Applications (1)

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JP15207483A JPS6043158A (ja) 1983-08-20 1983-08-20 スタ−リング機関

Applications Claiming Priority (1)

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JP15207483A JPS6043158A (ja) 1983-08-20 1983-08-20 スタ−リング機関

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JPS6043158A true JPS6043158A (ja) 1985-03-07
JPH0454062B2 JPH0454062B2 (ja) 1992-08-28

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ID=15532482

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JP15207483A Granted JPS6043158A (ja) 1983-08-20 1983-08-20 スタ−リング機関

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JPH0454062B2 (ja) 1992-08-28

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