JPS62237067A - スタ−リング・エンジン - Google Patents

スタ−リング・エンジン

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JPS62237067A
JPS62237067A JP8040586A JP8040586A JPS62237067A JP S62237067 A JPS62237067 A JP S62237067A JP 8040586 A JP8040586 A JP 8040586A JP 8040586 A JP8040586 A JP 8040586A JP S62237067 A JPS62237067 A JP S62237067A
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piston
power piston
rod
space
power
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JP8040586A
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Tatsuo Fujita
龍夫 藤田
Kenichi Inota
猪田 憲一
Terumaru Harada
照丸 原田
Kinichi Adachi
足立 欣一
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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
    • F02G1/0435Hot 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
    • 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
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • 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
    • F02G2280/00Output delivery
    • F02G2280/50Compressors or pumps

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  • 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。

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、スターリング・エンジンは、高効率、低騒音、燃
料の多様化が可能等の特長を有しておシ、各種の形式が
あるが、特に、フリーピストン型のスターリング・エン
ジンは、第2図に示すように、作動流体が密閉容器1内
に封入されており、膨張空間2、加熱器3、再生器4、
冷却器5、圧縮空間A6、圧縮空間B7、通過孔8等を
移動するようになっている。そして、密閉容器1内の作
動流体に圧力変動を発生させるために、ディスプレーサ
9が設けられておシ、ディスプレーサ9には、ディスブ
レーナロッド1oが接続され、このディスプレーサ・ロ
ッド10と摺動するように、ディスプレーサ・シリンダ
11が設置されている。また、密閉容器1内には、作動
流体の圧力変動から仕事を取シ出すパワー・ピストン1
2が設けられており、圧力変動により、パワー・ピスト
ン12が、上下運動するようになっている。そして、こ
のパワ・−ピストン12が、上下運動する際、連通路A
13と連通路B14が、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B7とバウンス空間1
5は、等しい圧力となり、これによって、パワー・ピス
トン12の上下運動の中心位置が、常に連通路A12と
連通路B14が連通した位置にくるようになっていた。
発明が解決しようとする問題点 ところがこのような構成で、パワー・ピストンの上下運
動の中心位置を一定にしようとすると、連通時に、圧縮
空間の作動流体が連通路を通って、バウンス空間にもれ
ることになるため、流動損失となり、エンジンとして、
出力が低下するという問題点があった。また、エンジン
の作動周波数が大きくなると、瞬間的な圧力変動に追随
できなくなり、上下運動の中心位置がずれてくるという
難点もあった。さらに、パワー・ピストンや密閉容器壁
に細長い孔をあける必要があり、加工面でも問題があっ
た。
間開点を解決する念めの手段 本発明は、従来の問題点を解決するために、仕事をとシ
出すパワー・ピストンの上、または、下側にパワー・ピ
ストンより小さな径のロッドを介し、補助ピストンをパ
ワー・ピストンと連結させ、さらに、パワー・ピストン
と補助ピストンの間に位置し、かつ、ロッドに接触しな
い突出板を密閉容器に固定させ、突出板の両面、及び、
パワー・ピストンのロッド側の面と、補助ピストンのロ
ッド側の面に、マグネットを設置する構成としたもので
あシ、突出板とパワー・ピストン、または、補助ピスト
ンの間に、バネ、または、ベローズを設けたものも対象
とする。
作  用 このような構成とすることにより、パワー・ピストンが
上下運動する際、パワー・ピストンの運動中心位置が下
側にずれると、パワー・ピストン下面と突出板上面のマ
グネットが反発し合い、運動中心位置が上側にもどされ
、逆に、パワー・ピストンの運動中心位置が上側にずれ
ると、補助ピストン上面と突出板下面のマグネットが反
発し合い、運動中心位置が下側にもどされる。従来とは
異なり流動損失等もなく、パワー・ピストンの運動中心
位置を一定にすることができ、バネやベローズを組みこ
むことによシ、一層精度良く、運動中心位置を保持する
ことが可能となる。
実施例 以下、図面を用いて具体的説明を行なう。
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図である。第1
図において、作動流体が、密閉容器16内に封入されて
おり、膨張空間17、加熱器18、再生器19、冷却器
20.圧縮空間A21、圧縮空間B22、通過孔23等
を移動するようになっている。そして、密閉容器16内
の作動流体に圧力変動を発生させるために、ディスプレ
ーサ24を設けており、ディスプレーサ24には、ディ
スプレーサ・ロッド25を接続し、このディスプレーサ
・ロッド25と摺動するように、ディスプレーサ・シリ
ンダ26を設けている。また、密閉容器16内には、作
動流体の圧力変動から仕事を取シ出スハワー・ピストン
27を設けておシ、このパワー・ピストン27の下側に
、パワー・ピストン27より、小さな径のロッド28を
介し、補助ピストン29を連結している。従って、パワ
ー・ピストン27、ロッド28、補助ピストン29の3
、者は、一体の構成をとることになり、運動についても
、必然的に3者同一となる。
ここで補助ピストン29の径は、ロッド28より、大き
ければよく本実施例では、補助ピストン29とパワー・
ピストン27が、同じ径になっているが、本発明として
は、補助ピストン29とパワー・ピストン27は、異な
る径でもさしつがえない。また、パワー・ピストン27
と補助ピストン290間に位置しかつ、ロッド28に接
触しないように、突出板3oを、密閉容器1θから突き
出すようにして設けている。そして、この突出板30の
両面、及び、パワー・ピストン27の下面、補助ピスト
ンの上面に、マグネットを設置している。さらに、本実
施例では、パワー・ピストン27と突出板3oの間、及
び、補助ピストン29と突出板30の間に、ベローズ3
1を設けているが、両方ではなく、どちらか一方に設け
るものでもよく、また、ベローズ31のかわりに、バネ
を用いてもよい。ベローズ31やバネを、マグネットに
追加すると、パワー・ピストン27の運動中心を一定に
しやすいが、本発明としては、ベローズ31やバネを用
いない場合も対象としている。パワー・ピストン2アと
補助ピストン29の位置関係についても、本実施例では
、パワー・ピストン27の下側に、ロッド28を介して
、補助ピストン29を設けているが、逆に、パワー・ピ
ストン27の上側に、ロッド28を介し、補助ピストン
29を設けても同様の作用を成すことができる。
さらに、本実施例では、補助ピストン29の下側に冷媒
を設け、この冷媒を補助ピストン29が圧縮するように
して、吸入弁32、吐出弁33を備え、圧縮機としても
作用できるような構成のものを示している。
次に、その作動についての説明を行なう。
まず、ディスプレーサ24が、上方に移動すると、密閉
容器16内の作動流体が、膨張空間17か収加熱器18
、再生器19、冷却器20を通シ、圧縮空間A21に移
る。作動空間の体積は一定に保たれているため、ディス
プレーサ24が下死点から、上死点まで移動する間は、
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。このため、通過孔23にて圧縮空間
A21に連通された圧縮空間B22の圧力とバウンス空
間の差によって、パワー・ピストン27に対し、上方向
に働く力が増加しパワー・ピストン27は、上方向に引
き上げられる。また、ディスプレーサ24が、上方に移
動すると、ガス・スプリング、−35の圧力が減少し、
ガス・スプリング36の圧力と膨張空間17の圧力の差
により、ディスプレーサ24は、下方向に移動する。そ
のため、作動流体は、圧縮空間A21から、冷却器20
、再生器19、加熱器18を通り、膨張空間17へ移シ
、平均温度が上がり、平均圧力は増加する。従って、圧
縮空間B22の圧力とバウンス空間の圧力の差によって
パワーピストン27は、下方向に引き下げられる。さら
にディスプレーサ24が、下方に移動すると、ガス・ス
プリング35の圧力が増加し、ガス・スプリング35の
圧力と膨張空間17の圧力の差により、ディスプレーサ
24は、上方向に移動する。以下、このようにして、デ
ィスプレーサ24が上下運動を行ない、それによって、
作動空間の圧力が変動し、パワーピストン27を上下に
駆動される。そして、パワー・ピストン27が上下運動
する際、パワー・ピストン27の運動中心位置が下側に
ずれると、パワー・ピストン2了下面と突出板30上面
のマグネット36が反発し合い、運動中心位置が上側に
もどされ、逆に、パワー・ピストン27の運動中心位置
が上側にずれると、補助ピストン29上面と突出板3゜
下面のマグネット36が反発し合い、運動中心位置が下
側にもどされる。従来とは異なシ、流動損失等もなく、
パワーピストン27の運動中心位置を一定にすることが
できるわけであり、本実施例では、さらに、パワー・ピ
ストン27と突出板3oの間、及び、補助ピストン29
と突出板3゜の間に、ベローズ31を設け、一層、精度
良く、運動中心位置を保持できるようになっている。ま
念、本実施例では、圧縮機としても作用させるようにな
っており、パワー・ピストン27が、上方に駆動される
と、吸入弁32が開き、冷媒が吸入され、逆に、パワー
・ピストン27が、下方に駆動されると、パワー・ピス
トン27と一体になった補助ピストン29が、冷媒を圧
縮し、吐出圧を上回ると吐出弁33が開き、冷媒が吐出
される。
運動中心位置を一定にできるため、圧縮機としても、ト
ップクリアランスを小さくでき、体積効率を向上させる
ことが可能となる。また、エンジン偶の作動流体と圧縮
機側の冷媒も、ベローズ31によシ、分離し得るもので
ある。
発明の効果 以上、説明したように、本発明のスターリング・エンジ
ンによれば、流動損失等もなく、作動周波数が大きい時
でも、上下運動の中心位置を一定にできるため、エンジ
ンとしても、出力が低下することがなく、高出力化を達
成することができる。
また、マグネット間の距離が小さくなるほど、反発力が
大きくなるため、衝突の危険性も少ない。
さらに、圧縮機としても、体積効率を高め、高性能化が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のスターリング・エンジンの一実施例を
示す構成図、第2図は従来のスターリング・エンジンを
示す構成図である。 24・・・・・・ディスプレーサ、27・・・・・・パ
ワー・ピストン、28・・・・・・ロッド、29・・・
・・・補助ピストン、30・・・・・・突出板、31・
・・・・・ベローズ、32・・・・・・吸入弁、33・
・・・・・吐出弁、36・・・・・・マグネット。 ゛代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第
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、前記作動流体を
    加熱及び、冷却する手段と前記作動流体の圧力変動から
    仕事をとり出すパワーピストンを設け、前記パワーピス
    トンの上、または、下側に前記パワーピストンより小さ
    な径のロッドを介し、補助ピストンを前記パワーピスト
    ンと連結し、前記パワーピストンと前記補助ピストンの
    間に位置し、かつ、前記ロッドに接触しない突出板を前
    記密閉容器に固定させ、前記突出板の両面、及び、前記
    パワーピストンの前記ロッド側の面と前記補助ピストン
    の前記ロッド側の面に、マグネットを設置したことを特
    徴とするスターリング・エンジン。
  2. (2)パワーピストンと突出板の間、または、前記補助
    ピストンと前記突出板の間の少なくとも一方にバネ、ま
    たは、ベローズを設けたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のスターリング・エンジン。
  3. (3)補助ピストンの下側に冷媒を封入し、前記冷媒を
    前記補助ピストンが圧縮するようにして、圧縮機を形成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
    項記載のスターリング・エンジン。
JP61080405A 1986-04-08 1986-04-08 スタ−リング・エンジン Expired - Lifetime JPH0776542B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007072036A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Microgen Energy Limited A stirling machine
CN108799048A (zh) * 2017-05-02 2018-11-13 华北电力大学(保定) 一种动圈式热压缩机系统

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JPS58150029A (ja) * 1982-02-12 1983-09-06 ナシヨナル・リサ−チ・デイベロツプメント・コ−ポレイシヨン 自由ピストンを有する熱機関

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