JPS63246453A - スタ−リングエンジンの出力制御機構 - Google Patents
スタ−リングエンジンの出力制御機構Info
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- JPS63246453A JPS63246453A JP7998787A JP7998787A JPS63246453A JP S63246453 A JPS63246453 A JP S63246453A JP 7998787 A JP7998787 A JP 7998787A JP 7998787 A JP7998787 A JP 7998787A JP S63246453 A JPS63246453 A JP S63246453A
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- Japan
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- working space
- engine
- gas
- opening
- pressure
- Prior art date
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-
- 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
-
- 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
-
- 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
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
- F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (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エンジンに関し、特に作動空間
の平均圧力を加圧または減圧して出力制御を行う出力制
御機構に関するものである。
の平均圧力を加圧または減圧して出力制御を行う出力制
御機構に関するものである。
第３図は例えばジー・ワーカ−（Ｇ、Ｗａｌｋｅｒ）著
スターリングエンジン（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ Ｅｎｇｉｎ
ｅ ） 、オックスフォード大学刊行物（Ｏｘｆｏｒｄ
ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ １９８０）に示さ
れたような従来のスターリングエンジンの断面構成図で
あり、図において、１はヒータ、２は再生器、３はター
ラ、４は高温側空間、５は低温側空間、７はディスプレ
ーサ、８はディスプレーサ７に連結されたディスプレー
サロッド、９は動力ピストン、１０は動力ピストン９に
連結された動力ピストンロンド、１１は動力ピストンロ
ッド１０を介して動力ピストン９に連結され該動力ピス
トン９と連動するクロスヘッド、１９はクランク軸であ
り、動力ピストンコンロッド１２．１３．クロスヘッド
１１．及び動力ピストンコンロッド１０を介して動力ピ
ストン９と連結され、ディスプレーサコンロフト１６及
びディスプレーサロッド８を介してディスプレーサ７と
連結されている。２０はクランク軸１９に取り付けられ
たメカニカルシール、２１は軸受、２２は潤滑油、６は
動力ピストン９とクロスヘッド１１間に形成される反動
室、１８はクランクケースである。
スターリングエンジン（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ Ｅｎｇｉｎ
ｅ ） 、オックスフォード大学刊行物（Ｏｘｆｏｒｄ
ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ １９８０）に示さ
れたような従来のスターリングエンジンの断面構成図で
あり、図において、１はヒータ、２は再生器、３はター
ラ、４は高温側空間、５は低温側空間、７はディスプレ
ーサ、８はディスプレーサ７に連結されたディスプレー
サロッド、９は動力ピストン、１０は動力ピストン９に
連結された動力ピストンロンド、１１は動力ピストンロ
ッド１０を介して動力ピストン９に連結され該動力ピス
トン９と連動するクロスヘッド、１９はクランク軸であ
り、動力ピストンコンロッド１２．１３．クロスヘッド
１１．及び動力ピストンコンロッド１０を介して動力ピ
ストン９と連結され、ディスプレーサコンロフト１６及
びディスプレーサロッド８を介してディスプレーサ７と
連結されている。２０はクランク軸１９に取り付けられ
たメカニカルシール、２１は軸受、２２は潤滑油、６は
動力ピストン９とクロスヘッド１１間に形成される反動
室、１８はクランクケースである。
次に従来のスターリングエンジンの動作について説明す
る。第３図に示したようなスターリングエンジンでは、
高温側空間４．ヒータ１．再生器２、クーラ３及び低温
側空間５によって作動空間が形成され、この作動空間中
の作動ガスに生じた圧力変動が動力ピストン９に作用す
る。そして上記圧力変動は力として動力ピストンロッド
１０、クロスヘッド１１、動力ピストンコンロッド１２
゜１３に伝達されて回転仕事に変換され、この回転仕事
がクランク軸１９により外部に取り出される。
る。第３図に示したようなスターリングエンジンでは、
高温側空間４．ヒータ１．再生器２、クーラ３及び低温
側空間５によって作動空間が形成され、この作動空間中
の作動ガスに生じた圧力変動が動力ピストン９に作用す
る。そして上記圧力変動は力として動力ピストンロッド
１０、クロスヘッド１１、動力ピストンコンロッド１２
゜１３に伝達されて回転仕事に変換され、この回転仕事
がクランク軸１９により外部に取り出される。
また、この回転仕事の一部でディスプレーサ７を駆動し
、スターリングエンジンとしての動作をされており、従
ってディスプレーサ７及び動力ピストン９の往復運動に
よって、作動ガスを作動空間内（高温側空間４、ヒータ
１、再生器２、クーラ３、及び低温側空間５）で交ばん
させれば、上記作動ガスの圧力変動が生ずることになる
。
、スターリングエンジンとしての動作をされており、従
ってディスプレーサ７及び動力ピストン９の往復運動に
よって、作動ガスを作動空間内（高温側空間４、ヒータ
１、再生器２、クーラ３、及び低温側空間５）で交ばん
させれば、上記作動ガスの圧力変動が生ずることになる
。
従来のスターリングエンジンは以上のように構成されて
いるので、クランク軸１９から取り出される回転仕事を
変化させたい場合、ヒータ１の加熱量を変えなければな
らない、しかし、ヒータ１と再生器２は大きな熱容量を
有するため応答性が悪く、また、加熱量を減らして高温
側空間４の作動ガスの温度を下げて回転仕事の低下を図
ろうとすると、回転仕事の低下だけでなく、エンジンの
効率が大幅に低下するなどの問題点があった。
いるので、クランク軸１９から取り出される回転仕事を
変化させたい場合、ヒータ１の加熱量を変えなければな
らない、しかし、ヒータ１と再生器２は大きな熱容量を
有するため応答性が悪く、また、加熱量を減らして高温
側空間４の作動ガスの温度を下げて回転仕事の低下を図
ろうとすると、回転仕事の低下だけでなく、エンジンの
効率が大幅に低下するなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、応答性が良く、しかも大幅なエンジン効率の
低下を招くことがなくエンジンの出力制御が行なえるス
ターリングエンジンの出力制御機構を得ることを目的と
する。
たもので、応答性が良く、しかも大幅なエンジン効率の
低下を招くことがなくエンジンの出力制御が行なえるス
ターリングエンジンの出力制御機構を得ることを目的と
する。
この発明に係るスターリングエンジンの出力制御機構は
、反動室から作動空間を順方向とする逆止弁と開閉弁を
介して上記反動室と上記作動空間とを第１の通路で連通
し、上記作動空間からバッファ室を順方向とする逆止弁
と開閉弁を介して上記作動空間と上記バッファ室とを第
２の通路で連通し、上記バッファ室から上記反動室を順
方向とする逆止弁と開閉弁を介して上記バッファ室と上
記反動室とを第３の通路で連通し、上記作動空間の圧力
を調節して出力制御を行なうようにしたものである。
、反動室から作動空間を順方向とする逆止弁と開閉弁を
介して上記反動室と上記作動空間とを第１の通路で連通
し、上記作動空間からバッファ室を順方向とする逆止弁
と開閉弁を介して上記作動空間と上記バッファ室とを第
２の通路で連通し、上記バッファ室から上記反動室を順
方向とする逆止弁と開閉弁を介して上記バッファ室と上
記反動室とを第３の通路で連通し、上記作動空間の圧力
を調節して出力制御を行なうようにしたものである。
この発明においては、
反動室から作動空間を順方向とする逆止弁と開閉弁を介
して上記反動室と上記作動空間とを連通ずることにより
、上記作動空間の平均圧力が上記反動室の平均圧力より
高くなり、 上記作動空間からバッファ室を順方向とする逆止弁と開
閉弁を介して上記作動空間と上記バッファ室とを連通ず
ることにより、上記バッファ室の平均圧力が上記作動空
間の平均圧力より高くなり、上記バッファ室から上記反
動室を順方向とする逆止弁と開閉弁を介して上記バッフ
ァ室と上記反動室とを連通ずることにより、上記反動室
の平均圧力が上記バッファ室の平均圧力より高くなる。
して上記反動室と上記作動空間とを連通ずることにより
、上記作動空間の平均圧力が上記反動室の平均圧力より
高くなり、 上記作動空間からバッファ室を順方向とする逆止弁と開
閉弁を介して上記作動空間と上記バッファ室とを連通ず
ることにより、上記バッファ室の平均圧力が上記作動空
間の平均圧力より高くなり、上記バッファ室から上記反
動室を順方向とする逆止弁と開閉弁を介して上記バッフ
ァ室と上記反動室とを連通ずることにより、上記反動室
の平均圧力が上記バッファ室の平均圧力より高くなる。
即ち作動ガスのバッファ室への抜き取り量を変え、さら
に作動空間と反動室の圧力レベルを変えることにより、
エンジン出力を変えるので、作動空間の高温側の作動ガ
スの温度を変えなくてもよく、従って熱効率の低下もほ
とんどなく、任意にエンジン出力を制御できる。
に作動空間と反動室の圧力レベルを変えることにより、
エンジン出力を変えるので、作動空間の高温側の作動ガ
スの温度を変えなくてもよく、従って熱効率の低下もほ
とんどなく、任意にエンジン出力を制御できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例によるスターリングエンジン
の出力制御機構を示し、図において、３０は作動空間（
低温側空間）５又は反動室６内の圧力を制御するための
バッファ室、２３は低温側作動空間５とバッファ室３０
とを連通ずる通路中に設けられた逆止弁、２４は反動室
６と低温側作動空間５とを連通ずる通路中に設けられた
逆止弁、２５はバッファ室３０と低温側作動空間５とを
連通ずる通路中に設けられた逆止弁、２６．２７゜２８
．２９は例えば電磁弁などの開閉弁である。
の出力制御機構を示し、図において、３０は作動空間（
低温側空間）５又は反動室６内の圧力を制御するための
バッファ室、２３は低温側作動空間５とバッファ室３０
とを連通ずる通路中に設けられた逆止弁、２４は反動室
６と低温側作動空間５とを連通ずる通路中に設けられた
逆止弁、２５はバッファ室３０と低温側作動空間５とを
連通ずる通路中に設けられた逆止弁、２６．２７゜２８
．２９は例えば電磁弁などの開閉弁である。
この例では、上記逆止弁２３は作動空間５からバッファ
室３０方向を、逆止弁２４は反動室６から作動空間５方
向を、逆止弁２５はバッファ室３０から反動室６方向を
それぞれ順方向としている。
室３０方向を、逆止弁２４は反動室６から作動空間５方
向を、逆止弁２５はバッファ室３０から反動室６方向を
それぞれ順方向としている。
次に作用・効果について第２図を用いて説明する。
まず開閉弁２７のみが開の時、逆止弁２４を介して作動
空間５内の作動ガスの最低圧力は反動室６内のガスの最
高圧力にほぼ等しくなる。この状態で、開閉弁２６．２
９を開とすると、エンジン内のガスは、（反動室６の最
高圧力）二（作動空間５の最低圧力）で、（バッファ室
３０の圧力）二（作動空間５の最高圧力）の状態となる
まで、バッファ室３０に抜き去られ、エンジン内に充填
されているガスは最少となる（第２図（Ｃ）参照）。
空間５内の作動ガスの最低圧力は反動室６内のガスの最
高圧力にほぼ等しくなる。この状態で、開閉弁２６．２
９を開とすると、エンジン内のガスは、（反動室６の最
高圧力）二（作動空間５の最低圧力）で、（バッファ室
３０の圧力）二（作動空間５の最高圧力）の状態となる
まで、バッファ室３０に抜き去られ、エンジン内に充填
されているガスは最少となる（第２図（Ｃ）参照）。
この時、開閉弁２７と２９が閉で、開閉弁２８を開とす
ると、開閉弁２６．２８が開状態なので、（作動空間５
の最高圧力）二（反動室６の最低圧力）となり、作動空
間５内のガス圧力は最低となり出力最低となる（第２図
（ｄ）参照）。次に開閉弁２７と２９が開で、開閉弁２
６が閉の時、開閉弁２７．２８．２９が開状態なので、
（作動空間５の最低圧力）二（反動室６の最高圧力）で
、（反動室６の最低圧力）二（バッファ室３０の圧力）
の状態となるまで、エンジン内のガスがバッファ室３０
から充填され、エンジン内に充填されているガスは最大
となり、作動空間５のガス圧力は最高となって出力最大
となる（第２図（ａ）参照）。
ると、開閉弁２６．２８が開状態なので、（作動空間５
の最高圧力）二（反動室６の最低圧力）となり、作動空
間５内のガス圧力は最低となり出力最低となる（第２図
（ｄ）参照）。次に開閉弁２７と２９が開で、開閉弁２
６が閉の時、開閉弁２７．２８．２９が開状態なので、
（作動空間５の最低圧力）二（反動室６の最高圧力）で
、（反動室６の最低圧力）二（バッファ室３０の圧力）
の状態となるまで、エンジン内のガスがバッファ室３０
から充填され、エンジン内に充填されているガスは最大
となり、作動空間５のガス圧力は最高となって出力最大
となる（第２図（ａ）参照）。
このような本実施例では、開閉弁を開閉するタイミング
とその開閉時間を調節することにより、作動空間５内の
ガスの平均圧力を変え、これによってエンジンの出力を
任意に調節できる。この際、ヒータを常に所定温度（例
えば最高温度）に加熱しておくことができるので、大巾
なエンジン効率の低下を招くこともない。
とその開閉時間を調節することにより、作動空間５内の
ガスの平均圧力を変え、これによってエンジンの出力を
任意に調節できる。この際、ヒータを常に所定温度（例
えば最高温度）に加熱しておくことができるので、大巾
なエンジン効率の低下を招くこともない。
なお、上記実施例における逆止弁２５はな（でもよく、
この場合でも上記実施例とほぼ同様の効果を奏する。
この場合でも上記実施例とほぼ同様の効果を奏する。
また、上記実施例ではディスプレーサ型スターリングエ
ンジンにこの発明を適用した場合について示したが、他
のタイプのスターリングエンジン、例えば２ピストン型
スターリングエンジンやダブルアクティング型スターリ
ングエンジン等にこの発明を適用してもよ（、上記実施
例と同様の効果を奏する。
ンジンにこの発明を適用した場合について示したが、他
のタイプのスターリングエンジン、例えば２ピストン型
スターリングエンジンやダブルアクティング型スターリ
ングエンジン等にこの発明を適用してもよ（、上記実施
例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例における逆止弁と開閉弁、即ち２３と
２６．２４と２７．及び２５と２８は、それぞれ相対的
な位置関係が逆となってもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。
２６．２４と２７．及び２５と２８は、それぞれ相対的
な位置関係が逆となってもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。
以上のように、この発明に係るスターリングエンジンの
出力制御機構によれば、反動室から作動空間を順方向と
する逆止弁と開閉弁を介して上記反動室と上記作動空間
を連通し、上記作動空間からバッファ室を順方向とする
逆止弁と開閉弁を介して上記作動空間と上記バッファ室
を連通し、上記バッファ室と上記反動室とを開閉弁を介
して連通して各開閉弁の開閉制御により上記作動空間の
圧力を調節するようにしたので、大巾なエンジン効率の
低下を招くことなく、任意にエンジン出力を制御できる
効果がある。
出力制御機構によれば、反動室から作動空間を順方向と
する逆止弁と開閉弁を介して上記反動室と上記作動空間
を連通し、上記作動空間からバッファ室を順方向とする
逆止弁と開閉弁を介して上記作動空間と上記バッファ室
を連通し、上記バッファ室と上記反動室とを開閉弁を介
して連通して各開閉弁の開閉制御により上記作動空間の
圧力を調節するようにしたので、大巾なエンジン効率の
低下を招くことなく、任意にエンジン出力を制御できる
効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるスターリングエンジ
ンの出力制御機構を示す断面図、第２図は第１図のスタ
ーリングエンジンの動作を説明するための特性図、第３
図は従来のスターリングエンジンを示す断面図である。 図において、１はヒータ、２は再生器、３はり−ラ、４
は高温側作動空間、５は低温側作動空間、６は反動室、
７はディスプレーサ、８はディスプレーサロッド、９は
動力ピストン、１０は動力ピストンロッド、１１はクロ
スヘッド、１２．１３は動力ピストンコンロッド、１４
．１５は動力ピストンピン、１６はディスプレーサコン
ロッド、１７はディスプレーサピン、１８はクランクケ
ース、１９はクランク軸、２０はメカニカルシール、２
１は軸受、２２は潤滑油、２３〜２５は逆止弁、２６〜
２９は開閉弁、３０はバッファ室である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
ンの出力制御機構を示す断面図、第２図は第１図のスタ
ーリングエンジンの動作を説明するための特性図、第３
図は従来のスターリングエンジンを示す断面図である。 図において、１はヒータ、２は再生器、３はり−ラ、４
は高温側作動空間、５は低温側作動空間、６は反動室、
７はディスプレーサ、８はディスプレーサロッド、９は
動力ピストン、１０は動力ピストンロッド、１１はクロ
スヘッド、１２．１３は動力ピストンコンロッド、１４
．１５は動力ピストンピン、１６はディスプレーサコン
ロッド、１７はディスプレーサピン、１８はクランクケ
ース、１９はクランク軸、２０はメカニカルシール、２
１は軸受、２２は潤滑油、２３〜２５は逆止弁、２６〜
２９は開閉弁、３０はバッファ室である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）ディスプレーサの往復動によってディスプレーサ
下部の作動空間に圧力変動を生じさせ、該圧力変動を動
力ピストンに作用させて出力を得るスターリングエンジ
ンの出力制御機構において、シリンダ外部にバッファ室
を設け、 上記動力ピストン下部の反動室から上記作動空間を順方
向とする逆止弁及び開閉弁を介して上記反動室と上記作
動空間とを第１の通路で連通し、上記作動空間から上記
バッファ室を順方向とする逆止弁及び開閉弁を介して上
記作動空間と上記バッファ室とを第２の通路で連通し、 上記バッファ室と上記反動室とを開閉弁を介して第３の
通路で連通し、 上記各開閉弁の開閉時期の制御により上記作動空間の圧
力を調節してエンジンの出力制御を行なうようにしたこ
とを特徴とするスターリングエンジンの出力制御機構。 - （２）上記第３の通路には、上記バッファ室から上記反
動室を順方向とする逆止弁が設けられていることを特徴
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
ンの出力制御機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62079987A JP2665334B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | スターリングエンジンの出力制御機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62079987A JP2665334B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | スターリングエンジンの出力制御機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63246453A true JPS63246453A (ja) | 1988-10-13 |
| JP2665334B2 JP2665334B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=13705661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62079987A Expired - Fee Related JP2665334B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | スターリングエンジンの出力制御機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2665334B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220659A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Toshiba Corp | スタ−リングエンジン |
-
1987
- 1987-04-01 JP JP62079987A patent/JP2665334B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220659A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Toshiba Corp | スタ−リングエンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2665334B2 (ja) | 1997-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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