JPS6364622B2 - - Google Patents

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JPS6364622B2
JPS6364622B2 JP557083A JP557083A JPS6364622B2 JP S6364622 B2 JPS6364622 B2 JP S6364622B2 JP 557083 A JP557083 A JP 557083A JP 557083 A JP557083 A JP 557083A JP S6364622 B2 JPS6364622 B2 JP S6364622B2
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JP
Japan
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heater
cooler
working gas
hot gas
regenerator
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JP557083A
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JPS59131753A (ja
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Classifications

    • 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
    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/055Heaters or coolers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は教材用に適した熱ガス機関の構造に関
するものであり、その目的とするところは熱ガス
機関の主な構成要素である加熱器、冷却器、再生
器およびシリンダーをコンパクトに配置するとと
もに、該加熱器を炉中ロー付け法等により一体的
に形成し、伝熱効果を高め、しかも低コストで製
作可能にすることにある。
既に知られているスターリングエンジン等の熱
ガス機関は、密閉空間内に封入した空気、水素、
ヘリウム等の作動ガスを加熱、冷却することによ
り、作動ガスの膨張と圧縮を繰り返して動力を発
生するようにした外燃機関であり、熱効率が高く
しかも騒音が低い等の理由で近年その研究が盛ん
に行なわれつつあり、その研究段階において取扱
いおよび操作が容易でかつ小容量の加熱源でも効
率よく良好に作動し得る小出力の教材用熱ガス機
関が望まれている。
そのためには水素、ヘリウム等の高価なガスを
使うより大気圧空気を作動ガスとして使う方が手
軽で安全である。他方、水素、ヘリウム等のガス
を使う熱ガス機関では出力を増大させるためにそ
れらの作動ガスの内部圧力を高める必要があり、
そのためには複雑で性能のよいシール構造を必要
としていたが、小出力の空気を用いた教材用熱ガ
ス機関では作動ガス(空気)の洩れを最小におさ
えれば大気圧を平均圧力として有効に作動しうる
ことが知られている。
本発明は上記の点に鑑み作動ガスとして空気を
用いるとともに作動ガス空間を作動ガスが有効に
往復動するように構成し、このことで小出力なが
ら効率のよい熱ガス機関を得ようとするものであ
る。
以下従来例を含む図面を用いて本発明の特徴を
説明するが、第1図は従来の熱ガス機関の構造を
示す正面図、第2図は同様の平面図、第3図は同
様の右側面図、第4図は第1図のA−A線断面
図、第5図は第1図のB−B線断面図、第6図は
従来の他の加熱器を示す主要断面図、第7図は本
発明の一実施例における加熱器を示す主要断面
図、第8図は同様における仕切板を示す平面図で
ある。
なお本発明と従来例とは共通な構成が含まれる
ため、第7図と第8図以外の図面をも参照して説
明する。
主に第3図、第4図を参照して、102は2枚
の板材1,2をシール部材8を介して重合形成し
た加熱器であり、506は加熱器102同様の冷
却器であり、これは冷却筒6の底板と板材5をO
リング34を介して重ね合わせて形成したもので
ある。加熱器102と冷却器506の作動ガス伝
熱側壁には環状の溝36,38が切り込まれてい
る。加熱器102と冷却器506は間隔を介して
互いに対向し、両者間に高温膨張シリンダー3と
再生器4とが並列に配置される。ところで高温膨
張シリンダー3の加熱器102と冷却器506に
接する部分はシール部材9,40でシールされて
おり、同様に再生器4の端面もシール部材10,
41でシールされている。このため高温膨張シリ
ンダー3と再生器4から空気(以下構成説明にお
いて作動ガスと呼ぶ。)が洩れることはない。ま
た再生器4はその両開口が加熱器102および冷
却器506の溝36,38を通じて高温膨張シリ
ンダー3および低温圧縮シリンダー7の内部に連
通され、内部に図示しないが細かいメツシユの金
網が多数枚充填されている。
さて前記した冷却器506の冷却筒6は冷却水
槽44を形成していてその底面には高温膨張シリ
ンダー3と同一軸上にシール部材43を介して低
温圧縮シリンダー7を配置してある。
さて次に動力伝達機構において、低温圧縮シリ
ンダー7の上面にはアームサポート11とクラン
クサポート12が設けられている。またアームサ
ポート11にはデイスプレーサーピストンアーム
20とパワーピストンアーム23の一端がそれぞ
れ連結ピン22,31で支持され、クランクサポ
ート12,12にはクランク14のクランク軸4
2,42が回転自在に固定され、さらに該クラン
ク軸42,42にはフライホイール13,13が
固定されている。
さて高温膨張シリンダー3と低温圧縮シリンダ
ー7内にはデイスプレーサーピストン15とパワ
ーピストン16が配置され、両ピストン15,1
6は両シリンダー3,7内をある位相差(例えば
90゜)をもつてすり合わせの往復運動をし得るよ
うになつている。またデイスプレーサーピストン
15の上部に一体形成されたデイスプレーサーガ
イド17は内空になつており、パワーピストン1
6のピストンボデイ32内ですり合わせの往復運
動をする。なおデイスプレーサーガイド17の動
きは後述の連結板18の動きと同一である。
第5図をも参照するとそれぞれのピストン1
5,16は連結板18,19の一端に固定され、
またそれぞれの連結板18,19の他端は連結ピ
ン21,27を介しデイスプレーサーピストンア
ーム20およびパワーピストンアーム23に連結
されている。このためデイスプレーサーピストン
15とパワーピストン16の往復運動により両ピ
ストンアーム20,23は揺動運動する。
一方デイスプレーサーピストンアーム20およ
びパワーピストンアーム23の他端は連結ピン2
6,30を介して連接棒24,25に連結されま
た該連接棒24,25の他端はそれぞれベアリン
グ29,29を介してクランク14のクランクピ
ン28に連結されている。このためクランクピン
28を固定したクランク車45,46,47,4
8は回転運動をし同様にクランク車45,48に
固定したクランク軸42,42を介してフライホ
イール13,13が回転運動する。
以上のような構成からなる従来例の作用につい
て以下に説明する。
まず冷却器506の冷却水槽44に冷却水を入
れ、適当な燃焼装置、たとえばガスバーナ33で
加熱器102の底面を加熱すると高温膨張シリン
ダー3、加熱器102、再生器4、冷却器50
6、低温圧縮シリンダー7の内部空間に密封され
た作動ガスは加熱器102側で加熱され、冷却器
506側で冷却される。このときフライホイール
13,13を手動回転させるとクランク14のク
ランクピン28に連結されている連接棒24,2
5が作動し、これにより各連結ピン26,30に
よつて連結されているデイスプレーサービストン
アーム20、パワーピストンアーム23が揺動す
る。この結果、前記各アーム20,23に連結ピ
ン21,27で連結している連結板18,19は
上下動し起動力が与えられ、最終的にはデイスプ
レーサーピストン15とパワーピストン16は温
度と圧力の周期的な変化に同期してすり合わせの
往復運動を継続する。というのは起動後はデイス
プレーサーピストンアーム20とパワーピストン
アーム23とはある位相差(例えば90゜)をもつ
て揺動することで、連結板18,19に連結され
ているデイスプレーサーピストン15とパワーピ
ストン16がそれぞれ高温膨張シリンダー3およ
び低温圧縮シリンダー7内を前記の位相差で往復
運動するため、内部空間に密封された作動ガスが
加熱器側と冷却器側を移動するからである。
換言すれば起動後は密封された作動ガスが加熱
空間35、加熱器102の溝36、再生器4の空
間37、冷却器506の溝38および冷却空間3
9からなる作動ガス通路を往復動し、周期的にそ
の温度と圧力が変化し、パワーピストン16の往
復運動が継続される。
なお上記したパワーピストン16の動作原理は
通常のスターリング機関の動作原理と全く同様で
ある。
勿論パワーピストン16およびデイスプレーサ
ーピストン15の往復運動の継続により連結板1
9,18を介してアーム23,20が揺動し、連
接棒25,24を通じてクランク車45,46,
47,48およびフライホイール13,13は回
転を継続する。
さて、ここでこの機関の理論熱効率ηは、加熱
器の温度をTH、冷却器の温度をTCとすると、 η=1−TC/TH (TH、TC:絶対温度) で表わされる。
従つて効率ηを高めるためには、 冷却器の温度TCが一定の場合には加熱器の
温度THをできるだけ高め、両者の温度差を大
きくしたり、 温度TH、TCが一定の温度であれば、機関内
部の作動ガスと加熱器102の作動ガス伝達側
壁102aの温度差ΔTHを極めて小さくするこ
とが必要であり、たとえば教材用の熱空気機関
の場合のように加熱熱源が小容量のような場合
には、加熱器の作動ガスに対する伝熱面積をで
きるだけ大きくとり、しかも加熱効率の良好な
構造とすることが重要な要素になつてくる。
ところが、第4図に示すように従来例では加熱
器102の作動ガス伝熱側壁102aには環状の
溝36がきつてある構造なので、加熱器の温度
THが一定である場合は、作動ガスは十分伝熱さ
れずに再生器空間37から加熱空間35へ通過し
てしまう。従つてこの場合はΔTHが大きく、加熱
効率が悪い。
そこでこれを改良するために従来第6図に示す
ように、加熱器102のガスバーナ側の加熱壁1
02bと反対側の作動ガス伝熱側壁102aに多
数の溝36を切り込み、伝熱面積を大きくとる構
造としている。この構造によればガスバーナある
いはアルコールランプ等の小容量の加熱源を利用
する教材用の熱ガス機関であつても作動ガスに対
する伝熱効率が良好なので、高効率の出力の大き
い機関を提供することができる。
しかし、この従来例では加熱器102の作動ガ
ス伝熱側壁102aに多数の溝36を切り込むの
で、切削加工で製作する場合には加工コストが割
高になり、金型で製作する場合には溝巾があまり
小さくとれないという欠点があつた。
そこで本発明では第7図、第8図に示すように
加熱器102の加熱壁側102bの板材1はプレ
ス絞りにより中央部にφD1なる凹部50を設け、
周囲に内径φD2なるフランジ部51を設ける。4
9は第8図に示すように内径φD1、外径φD2なる
ぜんまい状の仕切板でδなる均一な細かい隙間を
有して巻き整えられている。また加熱器102の
上側の板材2は外径がφD2なる円板で、加熱空間
35と再生器空間37と同じ直径の穴があいてい
る。
そして上記仕切板49を板材1の径φD1とφD2
ではさまれる空間に位置決め配置し、その上に板
材2を板材1の内径φD2のフランジ部51に圧入
固定し、該仕切板49、板材1,2の接触部は全
て炉中ロー付けにより一体的に重合形成する。
従つて本発明によれば従来の切削加工のための
コスト高や金型使用のための隙間間隔の広さを容
易に解消でき、その効果は非常に大きい。
又、ぜんまい状の仕切板49は、隙間δを容易
に小さくすることができ、たとえば板厚1mmの板
材を2枚重ねて成形すればδ=1mmの仕切板が2
枚とれ、極めて経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の熱ガス機関の構造を示す正面
図、第2図は同様の平面図、第3図は同様の右側
面図、第4図は第1図のA−A線断面図、第5図
は第1図のB−B線断面図、第6図は従来の他の
加熱器を示す主要断面図、第7図は本発明の一実
施例における加熱器を示す主要断面図、第8図は
同様における仕切板を示す平面図である。 1……板材、2……板材、3……高温膨張シリ
ンダー、4……再生器、5……板材、6……水
槽、7……低温圧縮シリンダー、8……シール部
材、9……シール部材、10……シール部材、1
1……アームサポート、12……クランクサポー
ト、13……フライホイール、14……クラン
ク、15……デイスプレーサーピストン、16…
…パワーピストン、17……デイスプレーサーガ
イド、18……連結板、19……連結板、20…
…デイスプレーサーピストンアーム、21……連
結ピン、22……連結ピン、23……パワーピス
トンアーム、24……連接棒、25……連接棒、
26……連結ピン、27……連結ピン、28……
クランクピン、29……ベアリング、30……連
結ピン、31……連結ピン、32……ピストンボ
デイ、33……ガスバーナ、34……Oリング、
35……加熱空間、36……加熱器の溝、37…
…再生器空間、38……冷却器の溝、39……冷
却空間、40……シール部材、41……シール部
材、42……クランク軸、43……シール部材、
44……冷却水槽、45……クランク車、46…
…クランク車、47……クランク車、48……ク
ランク車、102……加熱器、102a……作動
ガス伝熱側壁、102b……加熱壁、506……
冷却器、506a……作動ガス伝熱側壁、506
b……冷却壁、49……仕切板、50……凹部、
51……フランジ部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加熱器と冷却器を間隔を介して互いに対向さ
    せるとともに、該加熱器と冷却器の間に高温膨張
    シリンダーと再生器を並列に配置する一方、該冷
    却器上部に該高温膨張シリンダーと同軸上に低温
    圧縮シリンダーを配置し、上記再生器の両開口を
    前記加熱器および冷却器を介してそれぞれ高温膨
    張シリンダーおよび低温圧縮シリンダーの内部に
    連通し、作動ガス通路となした熱ガス機関におい
    て、該加熱器はわずかな隙間間隔を有して巻かれ
    たぜんまい状の仕切板と2枚の板材とからなり、
    該2枚の板材は該仕切板を挾んで炉中ロー付け法
    等により一体的に重合形成されていることを特徴
    とする熱ガス機関。 2 上記加熱器の加熱側の板材には凹部を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の熱
    ガス機関。
JP557083A 1983-01-17 1983-01-17 熱ガス機関 Granted JPS59131753A (ja)

Priority Applications (1)

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JP557083A JPS59131753A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 熱ガス機関

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JP557083A JPS59131753A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 熱ガス機関

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JPS59131753A JPS59131753A (ja) 1984-07-28
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JP557083A Granted JPS59131753A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 熱ガス機関

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JPH0516099Y2 (ja) * 1987-11-18 1993-04-27

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0516099Y2 (ja) * 1987-11-18 1993-04-27

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