JP2718920B2 - フリーピストン式スターリング機関 - Google Patents
フリーピストン式スターリング機関Info
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- JP2718920B2 JP2718920B2 JP61159031A JP15903186A JP2718920B2 JP 2718920 B2 JP2718920 B2 JP 2718920B2 JP 61159031 A JP61159031 A JP 61159031A JP 15903186 A JP15903186 A JP 15903186A JP 2718920 B2 JP2718920 B2 JP 2718920B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacer
- space
- stirling engine
- piston type
- temperature space
- Prior art date
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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
-
- 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
- F02G1/053—Component parts or details
-
- 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
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
- F02G2243/38—External regenerators having parallel cylinders, e.g. "Heinrici" 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
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/85—Crankshafts
-
- 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
- F02G2280/00—Output delivery
- F02G2280/50—Compressors or pumps
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)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ディスプレーサ駆動方式のフリーピストン
式スターリング機関のディスプレーサ駆動部の改良に関
する。 従来の技術 一般に、外燃機関であるスターリング機関は、高効率
性，多燃料性，静粛性等の多くの特徴を備えており、ス
ターリング機関を構成上で大別すると、ディスプレーサ
と動力ピストンが共にクランク機構等で拘束されていな
いフリーピストン式スターリング機関とクランク機構等
にディスプレーサと動力ピストンを連結したスターリン
グ機関（以下、機械式スターリング機関と称す）とがあ
る。 発明が解決しようとする問題点 機械式スタ−リング機関では、コンロッドやクランク
軸で出力を取出す為、摺動部に大きな力がかかり機械損
失が多く、またクランク軸等の機構部も大きくなる。一
方、フリーピストン式スターリング機関は、一般に動力
ピストンがクランク軸やコンロッドで拘束されていない
為、機械損失が少ないという利点がある。しかし、ディ
スプレーサもピストンもフリーの場合、負荷変動に対す
る制御が複雑になる。 問題点を解決するための手段 本発明は、クランク機構あるいはこれに相当する機構
によりディスプレーサを駆動し、ディスプレーサと同軸
上にディスプレーサの直径より小さい直径で、相互に摺
動可能な前記ディスプレーサとハウジングの一部とで囲
まれ、ディスプレーサの動きに応じて内容積が変化する
ガス空間を備えた構成としたことを特徴とするフリーピ
ストン式スターリング機関である。 作用 本発明は、ディスプレーサはクランク機構等で拘束さ
れている為、負荷変動による制御も周波数を変える等容
易で、ディスプレーサと同軸上に前記構成のガス空間を
設けることにより、加熱，冷却することで生じる作動ガ
スの圧力変動を利用でき、ディスプレーサを駆動する動
力を少なく、駆動装置も小型化できる。 実施例 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。第１図において、ハウジング１に固定された固定子
巻線２に電力を供給するとロータ３が回転し、ロータ３
が固定されているクランク軸４も回転する。クランク軸
４が回転するとコネクティングロッド５を介してディス
プレーサロッド６及びディスプレーサ７は上下に往復動
する。ディスプレーサ７が上下に往復動すると、スター
リング機関内部の封入されているヘリウム等の作動ガス
が、加熱器8,再生器9,冷却器10を通って高温空間11及び
低温空間12の間を往復する。例えば、ディスプレーサ７
が上方に移動すると、高温空間11内にある作動ガスは加
熱器８を通り、再生器９でガス自身の持っている熱を蓄
熱し、冷却器10で冷却されて低温空間12側に移動する。
この時、動力ピストン13の上方側の空間にある作動ガス
は低温空間側にある割合が多くなり作動ガスの圧力は下
がり、動力ピストン13を引き上げる。逆に、ディスプレ
ーサ７が下方に移動すると、低温空間12内にある作動ガ
スは冷却器10を通り、再生器９に蓄熱された熱を吸収し
て加熱器８で加熱され高温空間11側に移動する。この
時、動力ピストン13の上方側の空間の作動ガスは高温空
間11側にある割合が多くなり、作動ガス圧力は上昇し、
動力ピストン13を下方に押し下げる。これを繰り返すこ
とにより動力ピストン13は負荷14に打ち勝って上下に往
復動する。又、ディスプレーサ７と動力ピストン13が、
ある位相差で動くことによって生じる作動ガスの圧力変
動が、ディスプレーサ７の上下面にも働くが、作動ガス
の移動に伴う圧力損失を無視すれば、ディスプレーサ７
上下面に働く圧力は同じであるため、何らディスプレー
サ７を駆動する力とはならない。しかしながら、本発明
のように、ガス空間15をディスプレーサ７の低温空間側
に設けることにより、ガス空間15の直径に相当する断面
積に、ディスプレーサ７上方の高温空間側圧力とガス空
間15内の圧力の差が働き、これがディスプレーサ７を駆
動する力となる。よって、ディスプレーサ７を駆動する
為の固定子巻線には少ない動力で済む。なお、本実施例
では、ガス空間15としてガスバネ空間として働くような
小空間の例を図示しているが、ディスプレーサ７が動作
中でも大略平均圧となるような大きい空間でもよいこと
は無論である。また、ガス空間15の容積を適当に選べ
ば、コネクティングロッド等にかかる力を低減でき、摺
動抵抗を減らすこともできる。本実施例では述べていな
いが、ガス空間15の容積を可変にすることも、負荷変動
に対応するのに有効であることは無論である。 発明の効果 本発明は、フリーピストン型スターリング機関におい
て、クランク機構やこれに相当する機構によりディスプ
レーサを駆動し、ディスプレーサと同軸上にガス空間を
備えることにより、制御も容易で、ディスプレーサを駆
動する為の外部動力も少なくでき、その為に小型で制御
性の良いスターリング機関を得ることができる。
式スターリング機関のディスプレーサ駆動部の改良に関
する。 従来の技術 一般に、外燃機関であるスターリング機関は、高効率
性，多燃料性，静粛性等の多くの特徴を備えており、ス
ターリング機関を構成上で大別すると、ディスプレーサ
と動力ピストンが共にクランク機構等で拘束されていな
いフリーピストン式スターリング機関とクランク機構等
にディスプレーサと動力ピストンを連結したスターリン
グ機関（以下、機械式スターリング機関と称す）とがあ
る。 発明が解決しようとする問題点 機械式スタ−リング機関では、コンロッドやクランク
軸で出力を取出す為、摺動部に大きな力がかかり機械損
失が多く、またクランク軸等の機構部も大きくなる。一
方、フリーピストン式スターリング機関は、一般に動力
ピストンがクランク軸やコンロッドで拘束されていない
為、機械損失が少ないという利点がある。しかし、ディ
スプレーサもピストンもフリーの場合、負荷変動に対す
る制御が複雑になる。 問題点を解決するための手段 本発明は、クランク機構あるいはこれに相当する機構
によりディスプレーサを駆動し、ディスプレーサと同軸
上にディスプレーサの直径より小さい直径で、相互に摺
動可能な前記ディスプレーサとハウジングの一部とで囲
まれ、ディスプレーサの動きに応じて内容積が変化する
ガス空間を備えた構成としたことを特徴とするフリーピ
ストン式スターリング機関である。 作用 本発明は、ディスプレーサはクランク機構等で拘束さ
れている為、負荷変動による制御も周波数を変える等容
易で、ディスプレーサと同軸上に前記構成のガス空間を
設けることにより、加熱，冷却することで生じる作動ガ
スの圧力変動を利用でき、ディスプレーサを駆動する動
力を少なく、駆動装置も小型化できる。 実施例 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。第１図において、ハウジング１に固定された固定子
巻線２に電力を供給するとロータ３が回転し、ロータ３
が固定されているクランク軸４も回転する。クランク軸
４が回転するとコネクティングロッド５を介してディス
プレーサロッド６及びディスプレーサ７は上下に往復動
する。ディスプレーサ７が上下に往復動すると、スター
リング機関内部の封入されているヘリウム等の作動ガス
が、加熱器8,再生器9,冷却器10を通って高温空間11及び
低温空間12の間を往復する。例えば、ディスプレーサ７
が上方に移動すると、高温空間11内にある作動ガスは加
熱器８を通り、再生器９でガス自身の持っている熱を蓄
熱し、冷却器10で冷却されて低温空間12側に移動する。
この時、動力ピストン13の上方側の空間にある作動ガス
は低温空間側にある割合が多くなり作動ガスの圧力は下
がり、動力ピストン13を引き上げる。逆に、ディスプレ
ーサ７が下方に移動すると、低温空間12内にある作動ガ
スは冷却器10を通り、再生器９に蓄熱された熱を吸収し
て加熱器８で加熱され高温空間11側に移動する。この
時、動力ピストン13の上方側の空間の作動ガスは高温空
間11側にある割合が多くなり、作動ガス圧力は上昇し、
動力ピストン13を下方に押し下げる。これを繰り返すこ
とにより動力ピストン13は負荷14に打ち勝って上下に往
復動する。又、ディスプレーサ７と動力ピストン13が、
ある位相差で動くことによって生じる作動ガスの圧力変
動が、ディスプレーサ７の上下面にも働くが、作動ガス
の移動に伴う圧力損失を無視すれば、ディスプレーサ７
上下面に働く圧力は同じであるため、何らディスプレー
サ７を駆動する力とはならない。しかしながら、本発明
のように、ガス空間15をディスプレーサ７の低温空間側
に設けることにより、ガス空間15の直径に相当する断面
積に、ディスプレーサ７上方の高温空間側圧力とガス空
間15内の圧力の差が働き、これがディスプレーサ７を駆
動する力となる。よって、ディスプレーサ７を駆動する
為の固定子巻線には少ない動力で済む。なお、本実施例
では、ガス空間15としてガスバネ空間として働くような
小空間の例を図示しているが、ディスプレーサ７が動作
中でも大略平均圧となるような大きい空間でもよいこと
は無論である。また、ガス空間15の容積を適当に選べ
ば、コネクティングロッド等にかかる力を低減でき、摺
動抵抗を減らすこともできる。本実施例では述べていな
いが、ガス空間15の容積を可変にすることも、負荷変動
に対応するのに有効であることは無論である。 発明の効果 本発明は、フリーピストン型スターリング機関におい
て、クランク機構やこれに相当する機構によりディスプ
レーサを駆動し、ディスプレーサと同軸上にガス空間を
備えることにより、制御も容易で、ディスプレーサを駆
動する為の外部動力も少なくでき、その為に小型で制御
性の良いスターリング機関を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のフリーピストン式スターリ
ング機関の概略縦断面図である。 ２……固定子巻線、３……ロータ、４……クランク軸、
５……コネクティングロッド、７……ディスプレーサ、
13……動力ピストン、
ング機関の概略縦断面図である。 ２……固定子巻線、３……ロータ、４……クランク軸、
５……コネクティングロッド、７……ディスプレーサ、
13……動力ピストン、
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤田 龍夫
門真市大字門真1006番地 松下電器産業
株式会社内
(72)発明者 足立 欣一
門真市大字門真1006番地 松下電器産業
株式会社内
(56)参考文献 特開 昭59−168249（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−43157（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−243351（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．シリンダ内の空間を、クランク機構あるいはこれに
相当する機構により駆動されるディスプレーサによって
高温空間と低温空間とに分割し、前記高温空間と前記低
温空間との間に、加熱器、再生器および冷却器を配した
側路を形成し、前記低温空間において、前記ディスプレ
ーサと同軸上に、ディスプレーサの一部と、ハウジング
の一部を摺動可能に構成し、前記ディスプレーサの動き
に応じて内容積が変化し、前記ディスプレーサの外径よ
り小さい径のガス空間を備えたフリーピストン式スター
リング機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159031A JP2718920B2 (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | フリーピストン式スターリング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159031A JP2718920B2 (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | フリーピストン式スターリング機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316159A JPS6316159A (ja) | 1988-01-23 |
| JP2718920B2 true JP2718920B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=15684744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61159031A Expired - Lifetime JP2718920B2 (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | フリーピストン式スターリング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718920B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08520Y2 (ja) * | 1989-03-30 | 1996-01-10 | アイシン精機株式会社 | フリーピストンスターリングエンジン |
| GB9008522D0 (en) * | 1990-04-17 | 1990-06-13 | Energy For Suitable Dev Limite | Reciprocatory displacement machine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0633729B2 (ja) * | 1983-03-14 | 1994-05-02 | 三洋電機株式会社 | スタ−リング機関 |
| JPS6043157A (ja) * | 1983-08-20 | 1985-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
| JPS60243351A (ja) * | 1984-05-17 | 1985-12-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
-
1986
- 1986-07-07 JP JP61159031A patent/JP2718920B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316159A (ja) | 1988-01-23 |
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