JPS6220661A

JPS6220661A - スタ−リングエンジン

Info

Publication number: JPS6220661A
Application number: JP16094585A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hashimoto; 見次橋本
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1987-01-29

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エンジンに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、出願人が特願昭６０−８９４７１号および特願昭
６０−８９４８０号として提案したスターリングエンジ
ンは第６図に示すように同一円周上にそれぞれ配置する
とともに、それぞれ可動ピストン（図示せず）を収容し
た複数個の分割式ピストンシリンダ４０ａ〜４０ｅと、
該各ピストンシリンダ４０ａ〜４０ｅに順次直列に連通
ずる加熱部７０ａ〜７０ｅ、再生部（図示せず）及び冷
却部（図示せず）をそれぞれ該各ピストンシリンダ４０
ａ〜４０ｅと並んで形成した複数個の熱交換器８０ａ〜
８０ｅと、該各ピストンシリンダ４０ａ〜４０ｅのへラ
ド４２ａ〜４２ｅと該各熱交換器８０ａ〜８０ｅのヘッ
ド１０　Ｌ　ａ　〜１０１ｅを固定する台座９０ｂとを
備え、該多熱交換器８０ａ〜８０ｅは隣接する該各ピス
トンシリンダの外側で、かつ該各ピストンシリンダ４０
ａ〜４０ｅから等距離の位置に配設しである。そして隣
接する各ピストンシリンダ４０ａ〜４０ｅ（７）ヘッド
４２ａ〜４２ｅを相互に隣接させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のスターリングエンジンはシリンダヘッド
４２ａ〜４２ｅと熱交換器ヘッド１０１ａ〜１０１ｅと
の間にそれらを固定する固定板９２を介在させる都合上
、該ヘッドは相互に離れて位置しており、またこのこと
により各ピストンシリンダ４０ａ〜４０ｅと各熱交換器
８０ａ〜８０ｅの内部を連通させる熱気流通パイプ１１
０ａ〜１１０ｅと冷気流通路１１１ａ　〜１ｌｌｅの長
さが長くなり、この結果、エンジン全体の死空間容積が
増え、機関出力が低下する傾向にあった。

〔発明の目的〕

それ故、本発明の目的とするころは各ピストンシリンダ
と各熱交換器の内部を連通する熱気流通パイプと冷気流
通路の長さを短かくし、これによってエンジンの死空間
容積を少なくし、機関出力を向上させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は隣接する各ピストンシ
リンダのヘッドを相互に接触させつつ熱交換器のヘッド
に接触させた状態で該各ピストンシリンダのヘッドと該
多熱交換器のヘッドを台座にろう付固定し、かつ該各ピ
ストンシリンダと該多熱交換器の内部を熱気流通パイプ
と冷気流通路によって連通させたものである。

〔実施例〕

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すもので、２
０はエンジン本体、３０はクランク部である。前記エン
ジン本体２０は５個の同形のピストンシリンダ４０ａ〜
４０ｅと、冷却部５０ａ〜５０ｅと再生部６０ａ〜６０
ｅと加熱部７０ａ〜７０ｅとからなる５個の同形の熱交
換器８０ａ〜８０ｅと、該ピストンシリンダ４０ａ〜４
０ｅと該熱交換器８０ａ〜８０ｅとを支持固定する上下
４段に併設された台座９０ａ〜９０ｄとを備えている。

前記シリンダ４０ａはシリンダブロック４０に形成され
たブロック側シリンダ４１ａとシリンダヘッド４２ａと
冷却側シリンダ４４ａとからなる分割式で、これらの内
部には可動ピストン４３ａを収容するとともに、Ｎ　ｚ
　、）（ｅ　Ｓ）（を等の加熱・冷却範囲で不活性の気
体を封入し、第５図にも示すように、上部には膨張空間
Ａを、下部には圧縮空間Ｂをそれぞれ形成している。ま
た該各可動ピストン４３ａ〜４３ｅは隣接する該各可動
ピストン４３ａ〜４３ｅとそれぞれ７２゛の位相差を有
するようになっている。なお、前記シリンダ４０ｂ〜４
０ｅについても同様に構成され、該シリンダヘッド４２
ａ〜４２ｅは、第２図に示すように、前記台座９０ａ〜
９０ｄに対して同一円周状に接触して配置されている。

前記熱交換器８０ｃは下から順に冷却部５０ｃ′、再生
部６０ｃ及び加熱部７０ｃを設け、これら冷却部５０ｃ
と再生部６０Ｃと加熱部７０ｃはピストンシリンダ４０
ｃと並んで設けられている。また該再生部６０ｃと該冷
却部５０ｃは筒１００内に上下に設けられ、該冷却部５
０ｃは内部に縦長の冷水収容器５１ｃを配設し、この内
部には冷水供給パイプ５２ｃ及び冷水排出パイプ５３ｃ
により冷水が循環し、またこの外側には冷気流通部５４
Ｃを設けている。該再生部６０ｃは金網等の多孔材を複
数枚積層してなり、流通気体の熱の蓄放熱を行なってい
る。該加熱部７０ｃは該再生部６０Ｃの上部のフィン１
０２を設けた熱交換器のヘッド１０１内に配設するとと
もに、該再生部６０ｃに連通してなり、内部には熱気収
容器７１ｃを配設し、該容器７１ｃの外側には熱気流通
部７２ｃを形成している。なお、その他の熱交換器８０
ａ、８０ｂ、８０ｄ、８０ｅについても該熱交換器８０
ｃと同様に構成され、該熱交換器８０ａ〜８０ｅは第２
図に示すように、隣接する該各シリンダ４０ａ〜４０ｅ
の外側近傍で、かつ該各シリンダ４０ａ〜４０ｅから等
距離の位置に配設している。また該加熱部７０ａ〜７０
ｅの上部には図示しないバーナが配設され、該加熱部７
０ａ〜７０ｅ及び該各シリンダ４０ａ〜４０ｅの上方を
加熱し、流通気体を加熱している。

また第２図及び第５図にも示すように、該シリンダ４０
ａの膨張空間Ａと該熱交換器８０ａの加熱部７０ａの熱
気流通部とを熱気流通パイプ１１０ａを介して連通し、
また該シリンダ４０ａの圧縮空間Ｂと該熱交換器８０ｅ
の冷却部５０ｅの冷気流通部とは冷気流通路１１１ｅを
介して連通している。またこれ同様に該シリンダ４０ｂ
の膨張空間Ａと加熱部７０ｂの熱気流通部及び該シリン
ダ４０ｂの圧縮空間Ｂと該冷却部５０ａの冷気流通部、
該シリンダ４０ｃの膨張空間Ａと加熱部７０ｃの熱気流
通部７２ｃ及び該シリンダ４０ｃの圧縮空間Ｂと該冷却
部７０ｂの冷気流通部、該シリンダ４０ｄの膨張空間Ａ
と加熱部７０ｄの熱気流通部及び該シリンダ４０ｄの圧
縮空間Ｂと該冷却部５０Ｃの冷気流通部５４Ｃ１該シリ
ンダ４０ｅの膨張空間Ａと加熱部７０ｅの熱気流通部及
び該シリンダ４０ｅの圧縮空間Ｂと該冷却部５０ｄの冷
気流通部とを、それぞれ熱気流通パイプ１１０ｂ　〜１
１０ｅ及び冷気流通路１１１ａ〜１１１ｄを介してそれ
ぞれ直列に連通している。

前記台座９０ａは第１図に示すように、シリンダへラド
４２ａ、４２ｃ及び前記熱交換器の加熱部７０ａ、７０
ｃを構成するところの熱交換器ヘッド１０１ａ、１０１
ｃを保持固定し、前記台座９０ｂは上面にてシリンダヘ
ッド４２ａ、４２ｃのフランジ４２ａ’、４２ｃ’と熱
交換器ヘッド１０１ａ’〜１０１ｃ’を支持固定し、下
面にてシリンダブロック４０の上端と再生部６０ａ。

６０ｃを構成するところの筒１００の上端を支持固定し
ている。前記台座９０ｃは上面にてシリンダブロック４
０の下端と筒１００の再生部下側を支持固定し、下面に
て冷却側シリンダ４４ａ。

４４ｃの上端と筒１００の冷却部上側を支持固定してい
る。さらに前記台座９０ｄは冷却側シリンダ４４ａ、４
４ｃの下端と筒１００の下端を支持固定している。

ところで加熱部側の台座９０ｂやシリンダヘッド４２ａ
等の関係について第３図により詳述すると、この台座９
０ｂにはシリンダヘッド４２ａのフランジ４２ａ′径φ
Ｄｇおよび熱交換器ヘッド１０１ｃのフランジ１０１ｃ
’径φｄ、より若干大きめ（φＤ２′＝φＤｚ＋０．０
２　　φｄ、１．＝φａ２＋０．０２）の深さｔｌ＋　
　ｔｇの座ぐり穴９４ａ、９５ｃを設け、さらにシリン
ダへラド４２ａ１熱交換器ヘッド１０１ｃの内径φＤＩ
。

φｄ、と同径の開口穴９２ａ、９３ｃを設けている。な
お座ぐり穴９４ｂ〜９４ｅ、９５ａ、９５ｂ。

９５ｄ、９５ｅおよび開口穴９２ｂ〜９２ｅ。

９３ａ、９３ｂ、９３ｄ、９３ｅについても第４図に示
すように台座９０ｂに穿孔する。このようにシリンダヘ
ッド４２ａや熱交換器ヘッド１０１ｃはそのフランジ４
２ａ’、１０１ｃ’をこの座ぐり穴９４ａ、９５ｃには
め込んで位置決めし、勿論、シリンダヘッド４２ｂ〜４
２ｅ、熱交換器ヘッド１０１ｂ〜１０１ｅについても同
様に行ない、一括炉中ろう付けすることで、加熱部７０
ａ〜７０ｅと再生部６０ａ〜６０ｅの内部を連通ずる。

また該台座９０ａと該台座９０ｂとの間には断熱材９１
ａを充填している。さらに該台座９０ｃと該台座９０ｄ
との間には冷水が循環する冷却槽９１ｃを設け、該シリ
ンダ４２ａ、４２ｃの圧縮空間Ｂ及び冷却部５０ｃを冷
却している。なお、図示しないが、前記台座９０ａ〜９
０ｄは前記シリンダ４０ｂ、〜４０ｅについても同様の
構成にて固定している。

なお、前記クランク部３０内には案内ピストン３１と揺
動斜板３２と該揺動斜板３２の中央に球面接触した支持
棒３３と該揺動斜板３２の中央に固定された出力軸３４
とを配設し、該案内ピストン３１は全てを図示しないが
、５個設け、それぞれ前記可動ピストン４３ａ〜４３ｅ
の下端に固定されたロッド４４にて連結されている。ま
た該各室内ピストン３１と揺動斜板３２は両端をこれら
に球面接触したロッド３５にて自在結合され、該ロッド
３５，４４と該各室内ピストン３１にて該可動ピストン
４３ａ〜４３ｅと該揺動斜板３２の連結体を構成すると
ともに、該可動ピストン４３ａ〜４３ｅの上下動により
揺動斜板３２を介して該出力軸３４が回転するようにな
っている。

本発明にかかるスターリングエンジンは前記の如く構成
されているから、シリンダ４０ａ〜４０ｅに封入された
気体は熱気流通パイプ１１０３〜’１１０　ｅ及び冷気
流通路１１１ａ〜１１１ｅを介してそれぞれ熱交換器８
０ａ〜８０ｅに流通し、隣合う可動ピストン４３ａ〜４
３ｅの位相差を７２°とし膨張、圧縮を繰返す。このこ
とは第５図から理解できる。

また、シリンダ４０ａ〜４０ｅのヘッド４２ａ〜４２ｅ
相互は台座９０ａ〜９０ｄに対して同心円状に接触して
開き角αで配置するとともに、熱交換器８０ａ〜８０ｅ
は隣接する該各シリンダ４０ａ〜４０ｅの外側近傍で、
かつ該各シリンダ４０ａ〜４０ｅから等距離の位置に配
設し、その取付中心はシリンダヘッド相互の開き角αの
％の角を作−る線上にある。

さらに熱交換器８０ａ〜８０ｅは隣接する各ピストンシ
リンダ（４０ａ、４０ｂと４０ｂ、４０ｃと４０ｃ、４
０ｄと４０ｄ、４０ｅと４０ｅ。

４０ａ）のヘッド（４２ａ、４２ｂと４２ｂ。

４２ｃと４２ｃ、４２ｄと４２ｄ、４２ｅと４２ｅ。

４２ａ）に接触している。このことから該シリンダ４０
ａ〜４０ｅ及び該熱交換器８０ａ〜８０ｅはコンパクト
に配置され、エンジン全体が小型化することとなる。

また前記のように隣接する各ピストンシリンダ４０ａ〜
４０ｅのヘッド４２ａ〜４２ｅを相互に接触させつつ熱
交換器８０ａ〜８０ｅのヘッド１０１ａ〜１０１ｅに接
触させているため、各ピストンシリンダ４０ａ〜４０ｅ
と各熱交換器８０ａ〜８０ｅの内部を連通させる各熱気
流通パイプ１１０ａ〜１１０ｅと冷気流通路１１１ａ〜
１１１ｅの長さくｊ？＋、ｌｚ）が短かくなり、この結
果、エンジン全体の死空間容積が減少し、機関出力が向
上する。

さらに各シリンダ４０ａ〜４０ｅと各熱交換器８０ａ〜
８０ｅはそれぞれ同形状に形成されているから、部品の
共通化が図られ、製造コストも安価とすることができ、
またこれらは炉中ろう付けされているためろう材の溶融
温度近くまで加熱側の温度を上げることができ、この結
果、機関の出力向上が図れる（周知のようにスターリン
グエンジンでは加熱側の温度が高いほど大きな出力が得
られる。）〔発明の効果〕以上説明したように、本発明は同一円周上にそれぞれ配
置するとともに、それぞれ可動ピストンを収容し、一端
に膨張空間を他端に圧縮空間をそれぞれ形成した複数個
の分割式ピストンシリンダと、該各ピストンシリンダに
順次直列に連通ずる加熱部、再生部及び冷却部をそれぞ
れ該各ピストンシリンダと並んで形成した複数個の熱交
換器と、ｆｉ各ピストンシリンダのヘッドと該多熱交換
器のヘッドを固定する台座とを備え、さらに該多熱交換
器を、隣接する該各ピストンシリンダの外側で、かつ該
各ピストンシリンダから等距離の位置に配設したスター
リングエンジンにおいて、前記各ピストンシリンダのヘ
ッドと前記各熱交換器のヘッドは前記隣接する各ピスト
ンシリンダのヘッドを相互に接触させつつ前記熱交換器
のヘッドに接触させた状態で前記台座にろう付固定し、
かつ該各ピストンシリンダと該多熱交換器の内部を熱気
流通パイプと冷気流通路によって連通させたスターリン
グエンジンであるため、３亥ピストンシリンダ及び熱交
換器はコンパクトに配置され、エンジン全体が小型化す
ることになる。

また各ピストンシリンダと各熱交換器の内部を連通させ
る各熱気流通パイプと冷気流通路の長さが短かくなり、
この結果、エンジン全体の死空間容積が減少し、機関出
力が向上する。

さらに各シリンダと各熱交換器は台座に炉中ろう付けさ
れているため、ろう材の溶融温度近くまで加熱側の温度
を上げることができ、この結果、機関出力の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の縦断面図であり、かつ第２図の
Ａ−Ａ線断面図である。第２図は同実施例の平面図、第
３図は同実施例におけるシリンダヘッドおよび熱交換器
ヘッド部分の断面図で、第４図は同実施例における台座
の平面図、第５図は同実施例の概略の動作を説明するた
めの図、第６図は従来のスターリングエンジンを示す一
部省略平面図である。４０ａ〜４０ｅ・・・ピストンシリンダ４２２〜４２ｅ
・・・ピストンシリンダのヘッド４３ａ〜４３ｅ・・・
可動ピストン５０ａ〜５０ｅ・・・冷却部６０ａ〜６０ｅ・・・再生部７０ａ〜７０ｅ・・・加熱部８０ａ〜８０ｅ・・・熱交換器９０ａ・・・台座１０１ａ〜１０１ｅ・・・熱交換器のヘッド１１０ａ〜
１１０ｅ・・・熱気流通パイプ１１１ａ〜１１１ｅ・・
・冷気流通路Ａ・・・膨張空間　　　Ｂ・・・圧縮空間第ａ図第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

同一円周上にそれぞれ配置するとともに、それぞれ可動
ピストンを収容し、一端に膨張空間を他端に圧縮空間を
それぞれ形成した複数個の分割式ピストンシリンダと、
該各ピストンシリンダに順次直列に連通する加熱部、再
生部及び冷却部をそれぞれ該各ピストンシリンダと並ん
で形成した複数個の熱交換器と、該各ピストンシリンダ
のヘッドと該各熱交換器のヘッドを固定する台座とを備
え、さらに該各熱交換器を、隣接する該各ピストンシリ
ンダの外側で、かつ該各ピストンシリンダから等距離の
位置に配設したスターリングエンジンにおいて、前記各
ピストンシリンダのヘッドと前記各熱交換器のヘッドは
前記隣接する各ピストンシリンダのヘッドを相互に接触
させつつ前記熱交換器のヘッドに接触させた状態で前記
台座にろう付固定し、かつ該各ピストンシリンダと該各
熱交換器の内部を熱気流通パイプと冷気流通路によって
連通させたことを特徴とするスターリングエンジン。