JPS62186044A - スタ−リング機関 - Google Patents
スタ−リング機関Info
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- JPS62186044A JPS62186044A JP2921986A JP2921986A JPS62186044A JP S62186044 A JPS62186044 A JP S62186044A JP 2921986 A JP2921986 A JP 2921986A JP 2921986 A JP2921986 A JP 2921986A JP S62186044 A JPS62186044 A JP S62186044A
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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
- F02G1/0435—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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (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
この発明はスターリング機関に関する。
従来の技術
従来のスターリング機関は、第２図のような構造になっ
ていた。すなわち、容器１内にはヘリウム、水素等の作
動流体が封入されている。２は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
器で一１作動流体が加熱器２から冷却器３へ移動すると
き作動流体を冷却し、自らは加熱され、逆に作動流体が
冷却器３から加熱器２へ移動するとき作動流体を加熱し
、自らは冷却される、このようＫして再生器４は蓄熱の
役目をする。
ていた。すなわち、容器１内にはヘリウム、水素等の作
動流体が封入されている。２は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
器で一１作動流体が加熱器２から冷却器３へ移動すると
き作動流体を冷却し、自らは加熱され、逆に作動流体が
冷却器３から加熱器２へ移動するとき作動流体を加熱し
、自らは冷却される、このようＫして再生器４は蓄熱の
役目をする。
５は容器１の内壁に摺動自在に上下に運動可能か様に配
設されているディスプレーサ、６は容器１の内壁に摺動
自在に上下に運動可能な様に配設されているピストン、
８はピストンらから仕事をされる圧縮機、ポンプ、リニ
ア発電機等の負荷である。９はディスプレーサ５の一部
をなすロッドで容器１とロッド９で囲まれたガスばね空
間１１を形成する。
設されているディスプレーサ、６は容器１の内壁に摺動
自在に上下に運動可能な様に配設されているピストン、
８はピストンらから仕事をされる圧縮機、ポンプ、リニ
ア発電機等の負荷である。９はディスプレーサ５の一部
をなすロッドで容器１とロッド９で囲まれたガスばね空
間１１を形成する。
次に動作について説明する。ディスプレーサ６が上昇す
ると膨張空間１ｏおよび加熱器２内の高温の作動流体は
再生器４を通って冷却器３．圧縮空間１２．７の方へ流
れていく。この為、冷却器３で作動流体が冷却され、ピ
ストン６の上部にあるガスばね空間１１を除く作動流体
が占めている空間（以下作動空間と略称する）内の作動
流体の圧力は減少する。この為ピストン６は上昇する。
ると膨張空間１ｏおよび加熱器２内の高温の作動流体は
再生器４を通って冷却器３．圧縮空間１２．７の方へ流
れていく。この為、冷却器３で作動流体が冷却され、ピ
ストン６の上部にあるガスばね空間１１を除く作動流体
が占めている空間（以下作動空間と略称する）内の作動
流体の圧力は減少する。この為ピストン６は上昇する。
ディスプレーサ５がさらに上昇するとガスばね空間１１
の体積は増加する為ガスばね空間１１内の作動流体の圧
力が減少する、この為、ディスプレーサ５が上昇するの
を妨げる力が増加し、ディスプレーサ５は上昇が止まり
、今度は逆に下降し始める。
の体積は増加する為ガスばね空間１１内の作動流体の圧
力が減少する、この為、ディスプレーサ５が上昇するの
を妨げる力が増加し、ディスプレーサ５は上昇が止まり
、今度は逆に下降し始める。
ディスプレーサ６が下降すると圧縮空間１２゜冷却器３
内の低温の作動流体は再生器４を通って、加熱器２．膨
張空間１０の方へ流れていく、この為、加熱器２で作動
流体が加熱され作動空間内の作動流体の圧力は増加する
。この為ピストン６は下降する。
内の低温の作動流体は再生器４を通って、加熱器２．膨
張空間１０の方へ流れていく、この為、加熱器２で作動
流体が加熱され作動空間内の作動流体の圧力は増加する
。この為ピストン６は下降する。
ディスプレーサ６がさらに下降するとガスばね空間１１
の体積は減少する為ガスばね空間１１内の圧力は増加す
る、この為ディスプレーサ５が下降するのを妨げる力が
増加し、ディスプレーサ５は下降が止まり、今度は逆に
上昇し始める。
の体積は減少する為ガスばね空間１１内の圧力は増加す
る、この為ディスプレーサ５が下降するのを妨げる力が
増加し、ディスプレーサ５は下降が止まり、今度は逆に
上昇し始める。
以上の様にしてディスプレーサ５は上下に運動し、まだ
ピストン６も上下に運動する。通常ディスプレーサ５の
位置の位相角は、ピストン６の泣置相角に対して４ｏ０
から９００進んでいる。
ピストン６も上下に運動する。通常ディスプレーサ５の
位置の位相角は、ピストン６の泣置相角に対して４ｏ０
から９００進んでいる。
このようなディスプレーサ５およびピストン６の運動に
伴って、ピストン６上部の作動流体はピストンらに仕事
をし、さらにピストン６は、圧縮機、ポンプ、リニア発
電機等の負荷８に対して仕事をする。また加熱器２から
作動流体に入った熱の一部は唯今述べたピストン６が負
荷８に対してする仕事になり、一部は作動流体から冷却
器３に捨てられるのである。
伴って、ピストン６上部の作動流体はピストンらに仕事
をし、さらにピストン６は、圧縮機、ポンプ、リニア発
電機等の負荷８に対して仕事をする。また加熱器２から
作動流体に入った熱の一部は唯今述べたピストン６が負
荷８に対してする仕事になり、一部は作動流体から冷却
器３に捨てられるのである。
発明が解決しようとする問題点
ところで、このような構造のものでは次のような問題点
があった。即ち、ディスプレーサ５の上下運動に伴って
ガスばね空間１１の体積は増減し、その為にガスはね空
間１１内の作動流体は膨張。
があった。即ち、ディスプレーサ５の上下運動に伴って
ガスばね空間１１の体積は増減し、その為にガスはね空
間１１内の作動流体は膨張。
圧縮をくり返す。
ところで、ガスばね空間１１内の作動流体の圧力Ｐｅｓ
とガスばね空間１１の体積Ｙｅｓの関係を１サイクルに
ついて調べるとロッド９はガスばね空間１１内の作動流
体に仕事をしていることが分り、ディスプレーサ５の上
下運動に伴い、ガスばね空間１１内で熱が発生する。
とガスばね空間１１の体積Ｙｅｓの関係を１サイクルに
ついて調べるとロッド９はガスばね空間１１内の作動流
体に仕事をしていることが分り、ディスプレーサ５の上
下運動に伴い、ガスばね空間１１内で熱が発生する。
さらにこの熱は容器の壁あるいはロッド９に伝わり、そ
の一部は圧縮空間１２，７の作動流体に伝わって、作動
流体の温度を上昇させる。ところで、圧縮空間１２．了
の作動流体の温度が低い程、ピストン６が作動流体から
される仕事は増加するので、圧縮空間１２．７の作動流
体の温度の上昇は、ピストン６が作動流体からされる仕
事を減少させることになるのである。
の一部は圧縮空間１２，７の作動流体に伝わって、作動
流体の温度を上昇させる。ところで、圧縮空間１２．了
の作動流体の温度が低い程、ピストン６が作動流体から
される仕事は増加するので、圧縮空間１２．７の作動流
体の温度の上昇は、ピストン６が作動流体からされる仕
事を減少させることになるのである。
つまり、従来のスターリング機関に於ては、ガスばね空
間１１内での発熱の為に機関の出力が低下するという問
題点があったのである。
間１１内での発熱の為に機関の出力が低下するという問
題点があったのである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決する本発明は、容器に対して相対運動
する部材と、その部材と容器により囲まれる空間内の流
体と他の場所にある流体との間の熱の移動を妨げる手段
を設けたスターリング機関である。
する部材と、その部材と容器により囲まれる空間内の流
体と他の場所にある流体との間の熱の移動を妨げる手段
を設け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、空間内で発生する熱が機関外部へ放散され圧
縮空間の作動流体に伝わりにくくなり機関効率が向上す
る。
縮空間の作動流体に伝わりにくくなり機関効率が向上す
る。
実施例
以下、本発明の一実施例を％／図ノにもとづいて説明す
る。容器１３内にはヘリウム、水素等の作動流体が封入
されている。１４は作動流体を加熱する為の加熱器、１
６は作動流体を冷却する為の冷却器、１６は再生器で、
作動流体が加熱器１４から冷却器１５へ移動するとき作
動流体を冷却し、自らは加熱され、逆に作動流体が冷却
器１５から加熱器１４へ移動するとき作動流体を加熱し
、自らは冷却される、このようにして再生器１６は蓄熱
の役目をする。
る。容器１３内にはヘリウム、水素等の作動流体が封入
されている。１４は作動流体を加熱する為の加熱器、１
６は作動流体を冷却する為の冷却器、１６は再生器で、
作動流体が加熱器１４から冷却器１５へ移動するとき作
動流体を冷却し、自らは加熱され、逆に作動流体が冷却
器１５から加熱器１４へ移動するとき作動流体を加熱し
、自らは冷却される、このようにして再生器１６は蓄熱
の役目をする。
１７は容器１３の内壁に摺動自在に上下に運動可能な様
に配設されているディスプレーサ、１８は容器１３の内
壁に摺動自在に上下に運動可能な様に配設されているピ
ストン、１９はピストン１８から仕事をされる圧縮機、
ポンプ、リニア発電機等の負荷である。２０はディスプ
レーサ１７の一部をなすロッドで容器１３とロッド２ｏ
で囲まれたガスはね空間２１を形成する。
に配設されているディスプレーサ、１８は容器１３の内
壁に摺動自在に上下に運動可能な様に配設されているピ
ストン、１９はピストン１８から仕事をされる圧縮機、
ポンプ、リニア発電機等の負荷である。２０はディスプ
レーサ１７の一部をなすロッドで容器１３とロッド２ｏ
で囲まれたガスはね空間２１を形成する。
２２はロッド２０に設けられガスばね空気２１で発生す
る熱がディスプレーサ１７の上方に伝わらないようにす
る為の断熱材、２３は容器１３の壁の中に設けられ、ガ
スばね空間２１で発生する熱が容器１３の壁を伝わって
圧縮空間２４．２５の作動流体に伝わるのを防ぐ為の環
状の断熱材である。２６はガスばね空間２１内の熱を容
器１３の外へ移動させる為のヒートパイプ、２７はヒー
トパイプ２６に取付けられヒートパイプ２６から周囲へ
熱を移動させる為のフィンである。
る熱がディスプレーサ１７の上方に伝わらないようにす
る為の断熱材、２３は容器１３の壁の中に設けられ、ガ
スばね空間２１で発生する熱が容器１３の壁を伝わって
圧縮空間２４．２５の作動流体に伝わるのを防ぐ為の環
状の断熱材である。２６はガスばね空間２１内の熱を容
器１３の外へ移動させる為のヒートパイプ、２７はヒー
トパイプ２６に取付けられヒートパイプ２６から周囲へ
熱を移動させる為のフィンである。
次に作用について説明する。ディスプレーサ１７が上昇
すると膨張空間２８および加熱器１４内の高温の作動流
体は再生器１６を通って冷却器１６゜圧縮空間２４．２
５の方へ流れていく。この為、冷却器１５で作動流体が
冷却され、ピストン１８の上部にあるガスばね空間２１
を除く作動流体が占めている空間（以下作動空間と略称
する）内の作動流体の圧力は減少する。この為ピストン
１８は上昇する。
すると膨張空間２８および加熱器１４内の高温の作動流
体は再生器１６を通って冷却器１６゜圧縮空間２４．２
５の方へ流れていく。この為、冷却器１５で作動流体が
冷却され、ピストン１８の上部にあるガスばね空間２１
を除く作動流体が占めている空間（以下作動空間と略称
する）内の作動流体の圧力は減少する。この為ピストン
１８は上昇する。
ディスプレーサ１７がさらに上昇するとガスばね空間２
１の体積は増加する為ガスばね空間２１内の作動流体の
圧力が減少する、この為、ディスプレーサ１７が上昇す
るのを妨げる力が増加し、ディスプレーサ１７は上昇が
止まり、今度は逆に下降し始める。
１の体積は増加する為ガスばね空間２１内の作動流体の
圧力が減少する、この為、ディスプレーサ１７が上昇す
るのを妨げる力が増加し、ディスプレーサ１７は上昇が
止まり、今度は逆に下降し始める。
ディスプレーサ１７が下降すると圧縮空間２４゜冷却器
１６内の低温の作動流体は再生器１６を通って、加熱器
１４．膨張空間２８の方へ流れていく。この為、加熱器
１４で作動流体が加熱され作動空間内の作動流体の圧力
は増加する。この為ピストン１８は下降する。
１６内の低温の作動流体は再生器１６を通って、加熱器
１４．膨張空間２８の方へ流れていく。この為、加熱器
１４で作動流体が加熱され作動空間内の作動流体の圧力
は増加する。この為ピストン１８は下降する。
ディスプレーサ１７がさらに下降するとガスばね空間２
１の体積は減少する為ガスばね空間２１内の圧力は増加
する、この為ディスプレーサ１７が下降するのを妨げる
力が増加し、ディスプレーサ１７は下降が止まり、今度
は逆に上昇し始める０以上の様にしてディスプレーサ１
７は上下に運動し、またピストン１８も上下に運動する
。通常ディスプレーサ１７の位置の位相角は、ピストン
１８の位置の位相角に対して４００から９００進んでい
る。
１の体積は減少する為ガスばね空間２１内の圧力は増加
する、この為ディスプレーサ１７が下降するのを妨げる
力が増加し、ディスプレーサ１７は下降が止まり、今度
は逆に上昇し始める０以上の様にしてディスプレーサ１
７は上下に運動し、またピストン１８も上下に運動する
。通常ディスプレーサ１７の位置の位相角は、ピストン
１８の位置の位相角に対して４００から９００進んでい
る。
このようなディスプレーサ１７およびピストン１８の運
動に伴って、ピストン１８上部の作動流体はピストン１
８に仕事をし、さらにピストン１８は、圧縮機、ポンプ
、リニア発電機等の負荷１９に対して仕事をする。また
加熱器１４から作動流体に入った熱の一部は唯今述べた
ピストン１８が負荷１９に対してする仕事になり、一部
は作動流体から冷却器１５に捨てられるのである。
動に伴って、ピストン１８上部の作動流体はピストン１
８に仕事をし、さらにピストン１８は、圧縮機、ポンプ
、リニア発電機等の負荷１９に対して仕事をする。また
加熱器１４から作動流体に入った熱の一部は唯今述べた
ピストン１８が負荷１９に対してする仕事になり、一部
は作動流体から冷却器１５に捨てられるのである。
またディスプレーサ１７の上下運動に伴って、従来例で
説明したように、ガスばね空間２１では熱が発生する。
説明したように、ガスばね空間２１では熱が発生する。
本実施例に於てはヒートパイプ２６がガスばね空間２１
の作動流体の熱を容器１３外へ移動させ、さらにフィン
２７を介して周囲に移動させる。また断熱材２２はロッ
ド２ｏを介してガスばね空間２１の作動流体の熱が圧縮
空間２４へ伝わるのを防ぎ、また断熱材２３は容器１３
の壁を介してガスばね空間２１の作動流体の熱が圧縮空
間２４゜２５へ伝わるのを防ぐ。
の作動流体の熱を容器１３外へ移動させ、さらにフィン
２７を介して周囲に移動させる。また断熱材２２はロッ
ド２ｏを介してガスばね空間２１の作動流体の熱が圧縮
空間２４へ伝わるのを防ぎ、また断熱材２３は容器１３
の壁を介してガスばね空間２１の作動流体の熱が圧縮空
間２４゜２５へ伝わるのを防ぐ。
この為、ヒートパイプ２６と断熱材２２．２３のはたら
きにより、ディスプレーサ１７の上下運動によってガス
ばね空間２１内で発生する熱が圧縮空間２４．２５の作
動流体に伝わるのを防ぐことができる。
きにより、ディスプレーサ１７の上下運動によってガス
ばね空間２１内で発生する熱が圧縮空間２４．２５の作
動流体に伝わるのを防ぐことができる。
この為、従来例の欠点であった。圧縮空間７゜１２内の
作動流体の温度の上昇により、ピストン６が作動流体か
らされる仕事の減少を防ぐことができる。即ち、出力の
増加が計れる。
作動流体の温度の上昇により、ピストン６が作動流体か
らされる仕事の減少を防ぐことができる。即ち、出力の
増加が計れる。
発明の効果
以上のように本発明はスターリングエンジンのの冷却部
において、ディスプレーサのガスばねとなる空間に生じ
る熱の伝達を抑制しているので、スターリング機関の熱
上昇の向上をはかれる。
において、ディスプレーサのガスばねとなる空間に生じ
る熱の伝達を抑制しているので、スターリング機関の熱
上昇の向上をはかれる。
第１図は本発明の一実施例のスターリング機関の断面図
、第２図は従来例のスターリング機関の断面図である。 １３・・・・・・容器、１４・・・・・加熱器、１５・
・・・・・冷却器、１６・・・・・・再生器、１７・・
・・・・ディスプレーサ、１８・・・・・・ピストン、
１９・・・・・・負荷、２１・・・・・・ガスばね空間
、２２．２３・・・・・・断熱材、２６・・・・・・ヒ
ートパイプ、２７・・・・・・フィン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
、第２図は従来例のスターリング機関の断面図である。 １３・・・・・・容器、１４・・・・・加熱器、１５・
・・・・・冷却器、１６・・・・・・再生器、１７・・
・・・・ディスプレーサ、１８・・・・・・ピストン、
１９・・・・・・負荷、２１・・・・・・ガスばね空間
、２２．２３・・・・・・断熱材、２６・・・・・・ヒ
ートパイプ、２７・・・・・・フィン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
Claims (3)
- （１）容器と、前記容器内に封入された流体と、前記流
体を加熱する手段と、前記流体を冷却する手段と、前記
容器に対して相対運動する部材と、前記部材と前記容器
により囲まれる空間内の流体と他の場所にある流体との
間の熱の移動を妨げる手段を設けたスターリング機関。 - （２）容器に対して相対運動する部材と前記容器により
囲まれる空間内の流体の熱を容器外へ移動する手段を設
けた特許請求の範囲第１項記載のスターリング機関。 - （３）熱を容器外へ移動する手段の一部にヒートパイプ
を用いた特許請求の範囲第２項記載のスターリング機関
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2921986A JPS62186044A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | スタ−リング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2921986A JPS62186044A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | スタ−リング機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62186044A true JPS62186044A (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12270090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2921986A Pending JPS62186044A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62186044A (ja) |
-
1986
- 1986-02-13 JP JP2921986A patent/JPS62186044A/ja active Pending
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