JPS6093163A - スタ−リング機関 - Google Patents

スタ−リング機関

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JPS6093163A
JPS6093163A JP20297583A JP20297583A JPS6093163A JP S6093163 A JPS6093163 A JP S6093163A JP 20297583 A JP20297583 A JP 20297583A JP 20297583 A JP20297583 A JP 20297583A JP S6093163 A JPS6093163 A JP S6093163A
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JP
Japan
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working fluid
closed container
piston
displacer
space
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JP20297583A
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JPH0213144B2 (ja
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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
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • F02G1/053Component parts or details
    • 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
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    • 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
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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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    • F02G2243/02Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • F02G2243/24Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder with free displacers
    • 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
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (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】 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り、特に潤
滑方法の改良に関するものである。
従来例の構成とその問題点 第1図に11、従来のスターリング機関の概略の構成を
示す図である。1は密閉容器でその中に作動流体が封入
されている。2け作動流体を加熱する為の加熱器、3は
作動流体を冷却する為の冷却器、4は再生器である。5
は密閉容器1の内壁と狭いすき寸を保って密閉容器1内
を上下方向に運動可能なように設けられているディスプ
レーサ、6は密閉容器の内壁に固定されている支持部品
、7はディスプレーサ5の一部分であるディスプレーサ
ロッド8が摺動しながら上下方向に運動可能なように構
成されている支持部品6の軸受部、9は密閉容器1の内
壁と摺動自在に上下方向に運動可能なよう設けられてい
るピストン、10はその一端が密閉容器1の内壁に固定
され、他端がピストン9に固定され、ピストン9の運動
によってピストン9から仕事をされる負荷である。
寸だピストン9の密閉容器1の内壁と摺動する面、密閉
容器1の内壁のピストン9と摺動する面、こ3−7 れら2つの面には固体潤滑剤が塗布されている。
以下に従来例の作用について説明する。
ディスプレーサ6が下方に下がると、圧縮空間11の体
積は減少し、膨張空間12の体積は増加する。
その為、圧縮空間11の圧力は膨張空間12の圧力より
高くなり、この差圧によって、圧縮空間11および冷却
器3の中にある低温の作動流体は再生器4.加熱器2を
通って膨張空気12の方へ流れていく、このとき作動流
体は再生器4および加熱器2によって加熱される、そし
て再生器4は逆に冷却される。このようにして低温の作
動流体が加熱される為、圧縮空間119通路13.冷却
器3゜再生器4.加熱器29通路14.膨張空間12を
合わせた作動空間の圧力が高くなり、ピストン9を引下
げる。このときピストン9は負荷10に対して仕事をす
る。一方デイスプレーサ6が下がり続けるとガススプリ
ング16の圧力が次第に増加し、ついには、ディスプレ
ーサ5け下がるのが止まり今度は逆に上昇を始める。デ
ィスプレーサ6が上昇すると、今度は、圧縮空間11の
体積は増特開昭GO−93163(2) 加し、膨張空間12の体積は減少する。その為、膨張空
間12の圧力は圧縮空間11の圧力より高くなり、この
差圧によって、膨張空間12および加熱器2の中にある
高温の作動流体は再生器4゜冷却器3を通って圧縮空間
11の方へ流れていく、このとき作動流体は再生器4お
よび冷却器3によって冷却される、そして再生器4は逆
に加熱される。このようにして高温の作動流体が冷却さ
れる為、作動空間の圧力が低くなり、ピストン9を引上
げる。このときピストン9け負荷10に対して仕事をす
る。
一方ディスプレーザ6が土がり続けるとガススプリング
16の圧力が次第に減少し、ついては、ディスプレーサ
5は上がるのが11−オリ、今度は逆に下降を始める。
以上述べたような一寸わりの講和に於て、作動流体は加
熱器2によって得だ熱の一部を負荷10に対する仕事に
使い、1だ一部を冷却器3にすてるのである。
一方、構成の所で述べたようにピストン9の密閉6・ジ 容器1の内壁と摺動する面、密閉容器1の内壁のピスト
ン9と摺動する面、これら2つの面には固体潤滑剤が塗
布されている為ピストン9と密閉容器1の内面とは滑ら
かに摺動する。
ところで、従来のスターリング機関に於て幻:、摺動部
に固体静1滑剤を用いていた為、長時間運転していると
次第に摩耗し、その為に、金属同志が接触するに到り、
それによって、摩擦損失が大きくなりそれにより機関の
効率が低下したり焼付きが生じて、摺動が不可能になっ
たりした。さらに固体潤滑剤の摩耗粉が、再生器4のマ
トリックスの目をつまらせ、その為に再生器4での圧力
降下を増加させこれ寸だ機関の効率を低下させたり、加
熱器2に入って分解し、ふしよく性の物質が発生して、
密閉容器1等をふしよくさせたりした。
このようにして1機関の効率が低したり、信頼性が低下
したりするという欠点があった。
発明の目的 本発明は、以上述べたような従来のスターリング機関の
欠点を解消1−1もって効率の高い、信頼性の高いスタ
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流体A、Bを柱入し、密閉容器内
を摺動自在に移動する部材の摺動部において、一方の流
体を結露させることによって、摺動部材を滑かに移動さ
せるものである。
実施例の説明 以下、本発明の構成について説明する。
16は密閉容器でその中に沸点の高い作動体Aと作動流
体Aと作動流体Aより沸点の低い作動流体Bが封入され
ている。18U作動流体を加熱する為の加熱器、17は
作動流体を冷却する為の冷却器、19は再生器である。
20は圧縮空間、21.22は流路、23は膨張空間、
24はガススプリング、26は密閉容器16の内壁と狭
いすきまを保って密閉容器16内を一1=下方向に運動
可能なように設けられているディスプレーサ、26は密
閉容器16の内壁に固定されている支持部品、27はデ
ィスプレーサ25の一部分であるディスプレーサロッド
28が摺動しながら上下方向に運動可能なように構成さ
れている支持部品26の軸受部、29は密閉容器16の
内壁と摺動自在に上下方向に運動可能なように設けられ
ているピストン、30はその一端が密閉容器16の内壁
に固定され、他端がピストンヴ29に固定され、ビスI
・ン29の運動によってピストン29から仕事をされる
圧縮機、ポンプ等の負荷である。
31はピストンと密閉容器16の内壁との摺動面の近く
の密閉容器16の外壁にロウ付等熱抵抗を低くするJ:
うな方法で取付けられた管、32は密閉容器16の内壁
を加工して形成された溝部、33は管31をおおう」:
うに設けられた断熱制である、管31内には冷却材が流
せるようになっている。
次に動作説明を行う。発明の構成の所で述べたように、
密閉容器16内にはチッソN2.ヘリウムHe等の沸点
の高い作動流体Aと水H2O等の沸点の低い作動流体B
が封入されている。密閉容器16内の作動流体Aおよび
作動流体Bが存在する空間に於て特に述べる所以外では
作動流体Aおよび作動流体Bは気相で存在する。またバ
ウンススペース34底部には作動流体Bが大半を占める
液相が存在する。
ディスプレーサ26が下方に下がると、圧縮空間20の
体積は減少1〜、逆に膨張空間23の体積は増加する。
その為圧縮空間2Qの圧力は膨張空間23の圧力より高
くなり、この差圧によって、圧縮空間2oおよび冷却器
17の中にある低温の作動流体Aと作動流体Bの混合し
た作動流体(以下混合作動流体と称する)−再生器19
.加熱器18を通って膨張空間23の方へ流れていく、
このとき混合作動流体は再生器19および加熱器18に
よって加熱される、そして再生器19は逆に冷却される
。このようにして低温の混合作動流体が加熱される為、
圧縮空間20.通路21.冷却器17゜再生器19.加
熱器182通路22.膨張空間23を合わせた作動空間
の圧力が高く々す、ピストン29を引下げる。このとき
ピストン29は負荷30に対して仕事をする。一方デイ
スプレーサ25が下がり続けるとガススプリング24の
圧力が次第に増加し、ついてd:、ディスプレーサ26
は下がるのが市まり今度は逆に上昇を始める。
ディスプレーサ26が上昇すると、今度は、圧縮空間2
0の体積は増加し、膨張空間23の体積は減少する。そ
の為、膨張空間23の圧力は圧縮空間2Qの圧力より高
くなり、この差圧によって、膨張空間23お」:び加熱
器18の中にある高温の混合作動流体は再生器19.冷
却器17を通って圧縮空間20の方へ流れていく、この
とき混合作動流体は再生器19および冷却器17によっ
て冷却される、そして再生器19は逆に加熱される。こ
のようにして高温の混合作動流体が冷却される為、作動
空間の圧力が低くなり、ピストン29を引上げる。この
ときピストン29は負荷30に対して仕事をする。
一方デイスプレーサ26が上がり続けると、ガススプリ
ング24の圧力が次第に減少し、ついには、ディスプレ
ーサ24は」−がるのが止まり、今度は逆に下降を始め
る。
以上述べた」:うな−まわりの過程に於て、混合作動流
体は加熱器18によって得た熱の一部を負荷に対する仕
事に変え、丑だ一部を冷却器17にすてるのである。一
方、管11には水等の冷却剤が流れており、この為この
管11が取付けられた密閉容器16の壁は冷却される。
その為、溝部3210、、−。
付近の混合作動流体は冷却され、沸点の低い方の作動流
体Bが溝部32で凝縮して液相が生成される。そして、
この液相に+、1−下運動するピストン29と密閉容器
16とのすきまに入る。このすき寸に入−)ノこ液相け
、ピストン29と密閉容器16の内ハ9との間で4W、
I fi″ト剤と1.て働き、摩擦係数を減少させる効
用を発揮する。寸たこの液相はバウンススペース34に
入った場合底部にた1っている液相に入る」混合も14
+す、また周囲の熱で加熱されて再び気相にもどる場合
もある。いずれにしても、使用するいかなる条f′1に
於ても、作動流体Bの凝縮、蒸発等の過程に於て、ふi
〜よく性のある物質が発生して、密閉容器16をふしよ
くする等の不都合が一切ないように、作動流体A5作作
動体Bが選定されている。
この為、従来のスターリング機関のように、固体詐滑剤
を使JTI していないので、運転時間の経過と共に固
体用ft剤が摩耗したりすることもなくそれによって引
起される種々の不都合な現象の発生が防止できる。
11 − その理由は、潤滑剤である液相の作動流体Bは密閉容器
16の冷却により溝部32に絶え間なく安定して供給で
きるからである。しかも潤滑油のように、加熱器18に
入って分解し、炭素ができて、再生器19のマトリクス
をつまらせる等の心配もない。なお上記実施例において
は、加熱器18゜冷却器17.再生器19.流路22,
23を設けているが、これに替えて膨張空間23内の作
動流を密閉容器16の壁の外から加熱する加熱手段と、
圧縮空間2o内の作動流体を密閉容器16の壁の外から
冷却する冷却手段と、ディスプレーサ26の密閉容器1
6の内壁に面する面に取付けられた再生器マトリックス
とを設けることもできる。またディスプレーサ26はダ
イアフラムに置換えることもできる。
発明の効果 本発明においては、従来のスターリング機関のように摺
動面の潤滑に固体潤滑剤を使用せず、潤滑剤と1〜で作
動流体の液相を使用するので、運転時間が経過しても、
効率が下がらず、また信頼性が高くなる七いう効用があ
る。
4、図面の簡単なNi?、 j!!] 第1図第1従dの一実施例のスターリング機関の概略構
成図、第2図に1、本発明の一実施例のスターリング機
関の概略構成図である。
16・・−・・・密閉容器、18・・・・加熱器、17
・・・・・・冷却器、19・・・・・・画牛器、26・
・・・・・ディスプレーサ、39・・・・・・ピストン
、30・・・・・・負荷、31・・・・・・管、32・
・・・・・溝部、33・・・・・断熱材。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 3

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)密閉容器と、前記密閉容器内に封入された流体A
    および流体Bと、前記流体の加熱手段と、前記流体の冷
    却手段と、前記密閉容器で囲まれる空間を前記加熱手段
    および前記冷却手段に連通ずる空間Eと、前記加熱手段
    および冷却手段に連通しない空間に分割するとともに前
    記密閉容器の内壁に摺動自在に配設された部材と、前記
    部材と前記密閉容器との間隙に存在する前記作動流体を
    冷却する手段を有するスターリング機関。
  2. (2)冷却手段 において、密閉容器内壁に摺動自在に
    配設された部材と密閉容器との間に、凹部を設けた特許
    請求の範囲第1項記載のスターリング機関。
JP20297583A 1983-10-28 1983-10-28 スタ−リング機関 Granted JPS6093163A (ja)

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JP20297583A JPS6093163A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 スタ−リング機関

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JP20297583A JPS6093163A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 スタ−リング機関

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Publication Number Publication Date
JPS6093163A true JPS6093163A (ja) 1985-05-24
JPH0213144B2 JPH0213144B2 (ja) 1990-04-03

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ID=16466252

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62186045A (ja) * 1986-02-13 1987-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd スタ−リング機関
CN104653331A (zh) * 2015-01-29 2015-05-27 中国科学院理化技术研究所 一种自由活塞斯特林热机
CN106499542A (zh) * 2016-12-16 2017-03-15 江苏源之翼电气有限公司 封门式高效热气机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62186045A (ja) * 1986-02-13 1987-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd スタ−リング機関
CN104653331A (zh) * 2015-01-29 2015-05-27 中国科学院理化技术研究所 一种自由活塞斯特林热机
CN106499542A (zh) * 2016-12-16 2017-03-15 江苏源之翼电气有限公司 封门式高效热气机

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JPH0213144B2 (ja) 1990-04-03

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