JPS62126250A - スタ−リング機関 - Google Patents
スタ−リング機関Info
- Publication number
- JPS62126250A JPS62126250A JP26651585A JP26651585A JPS62126250A JP S62126250 A JPS62126250 A JP S62126250A JP 26651585 A JP26651585 A JP 26651585A JP 26651585 A JP26651585 A JP 26651585A JP S62126250 A JPS62126250 A JP S62126250A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacer
- engine
- piston
- stirling engine
- small piston
- 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.)
- Granted
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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
- F02G1/045—Controlling
-
- 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
- F02G1/0435—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 the engine being of the free piston type
-
- 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
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
- F02G2243/40—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders with free displacers
-
- 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
- F02G2280/00—Output delivery
- F02G2280/50—Compressors or pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (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】
産業上の利用分野
本発明は、スターリング機関の起動及び制御に関する。
従来の技術
従来、外燃機関であるスターリング機関は、高効率性、
多燃料性、静粛性等の多くの特徴を備えているが、スタ
ーリング機関の中でも機械損失が少なく、高効率が期待
できるものとしてフリーピストン型スターリング機関が
ある。この種のフリーピストン型スターリング機関は、
一般にディスプレーサと動力ビストンがクランク軸やコ
ンロッド等で拘束されていない為、起動や制御が困難で
ある。
多燃料性、静粛性等の多くの特徴を備えているが、スタ
ーリング機関の中でも機械損失が少なく、高効率が期待
できるものとしてフリーピストン型スターリング機関が
ある。この種のフリーピストン型スターリング機関は、
一般にディスプレーサと動力ビストンがクランク軸やコ
ンロッド等で拘束されていない為、起動や制御が困難で
ある。
上記の問題点を解決する為に、従来の起動装置としては
代表的なものとして第３図に示すディスプレーサ本体を
リニアモータで起動させる方法がとられている（特公昭
５９−５０１４７０号公報）。
代表的なものとして第３図に示すディスプレーサ本体を
リニアモータで起動させる方法がとられている（特公昭
５９−５０１４７０号公報）。
これはディスプレーサ１の起動の為にディスプレーサ１
に電機子２を固定し、この電機子２に並んでスターリン
グエンジンのノ翫つジ／グにより支持される固定子３を
備えている。この固定子３に巻かれたコイルに電力を供
給することでディスプレーサを起動しようとするもので
ある。
に電機子２を固定し、この電機子２に並んでスターリン
グエンジンのノ翫つジ／グにより支持される固定子３を
備えている。この固定子３に巻かれたコイルに電力を供
給することでディスプレーサを起動しようとするもので
ある。
発明が解決しようとする問題点
しかし、前記従来の方法ではディスプレーサ１は大きい
為、ディスプレーサ１に取付ける電機子２も必然的に大
きくなり、ディスプレーサ１全体が相当重くなる。この
ように重いディスプレーサ１を駆動する為には、周波数
が高くなればなるほど、ディスプレーサ１の慣性力が大
きくなり、強力な推力が必要となり、この為、リニアモ
ータは必然的に大きくなる。また、このように大きい起
動装置をディスプレーサ１と同軸上にもってくるとエン
ジンの冷却器や作動ガス通路の設計が制約される。さら
にディスプレーサ１が軸心より若干でも偏心すると、リ
ニアモータが大きい為ディスプレーサ１は大きな側力を
受け、軸受としても犬きくならざるを得ない。
為、ディスプレーサ１に取付ける電機子２も必然的に大
きくなり、ディスプレーサ１全体が相当重くなる。この
ように重いディスプレーサ１を駆動する為には、周波数
が高くなればなるほど、ディスプレーサ１の慣性力が大
きくなり、強力な推力が必要となり、この為、リニアモ
ータは必然的に大きくなる。また、このように大きい起
動装置をディスプレーサ１と同軸上にもってくるとエン
ジンの冷却器や作動ガス通路の設計が制約される。さら
にディスプレーサ１が軸心より若干でも偏心すると、リ
ニアモータが大きい為ディスプレーサ１は大きな側力を
受け、軸受としても犬きくならざるを得ない。
そこで、本発明は起動装置をディスプレーサと同軸上に
配置しない構成とし、エンジンの設計を闇単にし、また
小さな起動装置を用いるだけで上記の問題点を解決しよ
うとするものである。
配置しない構成とし、エンジンの設計を闇単にし、また
小さな起動装置を用いるだけで上記の問題点を解決しよ
うとするものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、ディスプレーサのガスバネとして作用する空
間と、通路を介して小ピストンと小ピストンを駆動する
為の電気力学的手段を有する起動装置を備えたスターリ
ング機関である。
間と、通路を介して小ピストンと小ピストンを駆動する
為の電気力学的手段を有する起動装置を備えたスターリ
ング機関である。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、起動装置はディスプレーサと同軸上に配置す
る必要がない為、エンジン本体の設計は容易で、又、起
動装置に組み込まれた小ピストンは、ディスプレーサに
比べて小さく軽量の為小ピストンによる慣性力は小さく
、電気学的手段として用いるモータも小さくて済む。こ
の結果、小型かつ安価な起動手段を得ることが出来る。
る必要がない為、エンジン本体の設計は容易で、又、起
動装置に組み込まれた小ピストンは、ディスプレーサに
比べて小さく軽量の為小ピストンによる慣性力は小さく
、電気学的手段として用いるモータも小さくて済む。こ
の結果、小型かつ安価な起動手段を得ることが出来る。
実施例
以下、本発明の一実施例について図面にもとづいて説明
する。
する。
第１図において、通路４を介してスターリングエンジン
本体の横に取付けられた起動装置内のモータの固定子巻
線５に電力を供給することによりロータ６が回転すると
、ロータ６と一体となったクランク軸７が回転し、コネ
クティングロッド８で連結した小ピストン９が往復動す
る。例えば、小ピストン９が左方に移動すると、ガスス
プリング空間１ｏ内の圧力は上昇しディスプレーサ１１
を上方に押し上げる。逆に右方に移動すると、ガススプ
リング空間１ｏ内の圧力は減少し１．ディスプレーサ１
１は下方に移動する。このようにして、ディスプレーサ
１１が上下に振動するとスターリング機関内部に封入さ
れているヘリウム等の作動ガスが、加熱器１２．再生器
１３．冷却器１４を通って高温空間１５及び低温空間１
６の間を往復する。例えば、ディスプレーサ１１が上方
に移動すると、高温空間１６内にある作動ガスは加熱器
１２を通り、再生器１３でガス自身のもっている熱を蓄
熱し、冷却器１４で冷却されて低温空間１６側に移動す
る。
本体の横に取付けられた起動装置内のモータの固定子巻
線５に電力を供給することによりロータ６が回転すると
、ロータ６と一体となったクランク軸７が回転し、コネ
クティングロッド８で連結した小ピストン９が往復動す
る。例えば、小ピストン９が左方に移動すると、ガスス
プリング空間１ｏ内の圧力は上昇しディスプレーサ１１
を上方に押し上げる。逆に右方に移動すると、ガススプ
リング空間１ｏ内の圧力は減少し１．ディスプレーサ１
１は下方に移動する。このようにして、ディスプレーサ
１１が上下に振動するとスターリング機関内部に封入さ
れているヘリウム等の作動ガスが、加熱器１２．再生器
１３．冷却器１４を通って高温空間１５及び低温空間１
６の間を往復する。例えば、ディスプレーサ１１が上方
に移動すると、高温空間１６内にある作動ガスは加熱器
１２を通り、再生器１３でガス自身のもっている熱を蓄
熱し、冷却器１４で冷却されて低温空間１６側に移動す
る。
この時、動力ビストン１７の上方側の空間にある作動ガ
スは、低温空間側にある割合が多くなシ圧力は下がりピ
ストン１７を引き上げる。逆に、ディスプレーサ１１が
下方に移動すると、低温空間１６内にある作動ガスは冷
却器１４を通シ、再生器１３に蓄熱された熱を吸収して
、加熱器１２で加熱され高温空間１６−側に移動する。
スは、低温空間側にある割合が多くなシ圧力は下がりピ
ストン１７を引き上げる。逆に、ディスプレーサ１１が
下方に移動すると、低温空間１６内にある作動ガスは冷
却器１４を通シ、再生器１３に蓄熱された熱を吸収して
、加熱器１２で加熱され高温空間１６−側に移動する。
この時、動力ビストン１７の上方側の空間の作動ガスは
高温空間１５側にある割合が多くなり作動ガス圧力は上
昇し、動力ビストン１７を下方に押し下げる。
高温空間１５側にある割合が多くなり作動ガス圧力は上
昇し、動力ビストン１７を下方に押し下げる。
一度起動を始めると、起動装置を停止しても加熱。
冷却をすることによって生じる圧力変動によりディスプ
レーサ１１及び動力ビストン１７は動き続ける。
レーサ１１及び動力ビストン１７は動き続ける。
このように、小さな起動装置で済み、エンジン本体と同
軸上にする必要がない為、取付は自由で冷却器１４や再
生器１３等の配置のじゃまにならずエンジン本体の設計
は非常に楽である。又、負荷１８とのマツチングの関係
で加熱、冷却の量をおとして、仮にディスプレーサが動
き難゛くなった場合は起動装置を動作させて補助的にも
使えるし又、エンジンの周波数を変えたい場合も起動装
置に備えているモータの駆動周波数を変えるだけで対応
できる。
軸上にする必要がない為、取付は自由で冷却器１４や再
生器１３等の配置のじゃまにならずエンジン本体の設計
は非常に楽である。又、負荷１８とのマツチングの関係
で加熱、冷却の量をおとして、仮にディスプレーサが動
き難゛くなった場合は起動装置を動作させて補助的にも
使えるし又、エンジンの周波数を変えたい場合も起動装
置に備えているモータの駆動周波数を変えるだけで対応
できる。
次に本発明の他の実施例について説明する。第２図は他
の実施例のスターリング機関の要部縦断面図及び起動装
置を示しており、この実施例では第１図におけるクラン
ク・メカ部の代りにリニアモータ等の電気的往復駆動装
置を用いた例を示す。
の実施例のスターリング機関の要部縦断面図及び起動装
置を示しており、この実施例では第１図におけるクラン
ク・メカ部の代りにリニアモータ等の電気的往復駆動装
置を用いた例を示す。
固定子巻線１９にある周波数の交流や交番的にかかる直
流電力を加えると、電機子２ｏが左右に往復動する。こ
の時電機子と一体に動く小ピストン９も左右に動き、通
路４によって小ピストン側と連結されているガススプリ
ング空間１０の圧力も変動する。この結果、ディスプレ
ーサ１１は上下に振動する。この場合、小ピストン９と
ディスプレーサ１１の質量及び断面積は、それぞれの共
振周波数がほぼ同じ値になるように設計するとディスプ
レーサ１１の振幅を大きくとることができる。
流電力を加えると、電機子２ｏが左右に往復動する。こ
の時電機子と一体に動く小ピストン９も左右に動き、通
路４によって小ピストン側と連結されているガススプリ
ング空間１０の圧力も変動する。この結果、ディスプレ
ーサ１１は上下に振動する。この場合、小ピストン９と
ディスプレーサ１１の質量及び断面積は、それぞれの共
振周波数がほぼ同じ値になるように設計するとディスプ
レーサ１１の振幅を大きくとることができる。
又、固定子巻線１９に加える電流（あるいは電圧）を変
えることにより小ピストン９の振幅やディスプレーサ１
１の振幅も制御でき、電源の周波数を変えることにより
周波数も変えることが出来る。
えることにより小ピストン９の振幅やディスプレーサ１
１の振幅も制御でき、電源の周波数を変えることにより
周波数も変えることが出来る。
発明の効果
本発明になるスターリング機関は、小さな起動装置をデ
ィスプレーサのガススプリング空間と連結するように設
けるだけでエンジンを起動出来、設ける位置は自由度が
大きい為エンジンの設計が非常に楽であり、かつ、負荷
変動等に対する制御も可能となる。
ィスプレーサのガススプリング空間と連結するように設
けるだけでエンジンを起動出来、設ける位置は自由度が
大きい為エンジンの設計が非常に楽であり、かつ、負荷
変動等に対する制御も可能となる。
第１図は本発明の一実施例のスターリング機関の要部及
び起動装置の縦断面図、第２図は本発明の異なる実施例
のスターリング機関の縦断面図、第３図は代表的な従来
例の起動部分の要部縦断面図である。 ４・・・・・・通路、１ｏ・・・・・・ガスプリング空
間、１１・・・・・・ディスプレーサ、１２山・・加熱
器、１３・・・・再生器、１４・・・・・・冷却器、１
６・・・・・・高温空間、１６・・・・・・低温空間、
１７・・・・・・勤カビストン、１８・・・・・・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 第３図
び起動装置の縦断面図、第２図は本発明の異なる実施例
のスターリング機関の縦断面図、第３図は代表的な従来
例の起動部分の要部縦断面図である。 ４・・・・・・通路、１ｏ・・・・・・ガスプリング空
間、１１・・・・・・ディスプレーサ、１２山・・加熱
器、１３・・・・再生器、１４・・・・・・冷却器、１
６・・・・・・高温空間、１６・・・・・・低温空間、
１７・・・・・・勤カビストン、１８・・・・・・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 第３図
Claims (4)
- （１）シリンダ内の空間を可動するディスプレーサによ
って高温空間と低温空間とに分割し、前記高温空間側に
加熱器、前記低温空間側に冷却器を配した側路を形成し
、前記低温空間に於てディスプレーサの作用するガスス
プリング空間に連通した小ピストンと小ピストンを駆動
する起動装置を備えたスターリング機関。 - （２）小ピストンの駆動装置としてモータとクランク機
構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。 - （３）小ピストンの駆動装置としてリニアモータを設け
た特許請求の範囲第１項記載のスターリング機関。 - （４）ディスプレーサ及び前記小ピストン側も共にほぼ
共振点に近い値をとるようにバネ系（ガス・バネを含む
）、前記ディスプレーサと前記小ピストンの面積、重さ
を設定した特許請求の範囲第３項記載のスターリング機
関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266515A JPH0781540B2 (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | スターリング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266515A JPH0781540B2 (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | スターリング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62126250A true JPS62126250A (ja) | 1987-06-08 |
| JPH0781540B2 JPH0781540B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=17431972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60266515A Expired - Lifetime JPH0781540B2 (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | スターリング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781540B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138351A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フリーピストン式スターリングエンジン |
| JPH01244152A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | スターリングサイクル機関の高温側熱交換器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3782859A (en) * | 1971-12-07 | 1974-01-01 | M Schuman | Free piston apparatus |
| JPS5877144A (ja) * | 1981-10-24 | 1983-05-10 | ナシヨナル・リサ−チ・デイベロプメント・コ−ポレ−シヨン | スタ−リング・サイクル機械 |
-
1985
- 1985-11-27 JP JP60266515A patent/JPH0781540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3782859A (en) * | 1971-12-07 | 1974-01-01 | M Schuman | Free piston apparatus |
| JPS5877144A (ja) * | 1981-10-24 | 1983-05-10 | ナシヨナル・リサ−チ・デイベロプメント・コ−ポレ−シヨン | スタ−リング・サイクル機械 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138351A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フリーピストン式スターリングエンジン |
| JPH01244152A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | スターリングサイクル機関の高温側熱交換器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0781540B2 (ja) | 1995-08-30 |
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