JP2731282B2 - 熱ガス機関 - Google Patents
熱ガス機関Info
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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
- 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
- F02G2243/34—Regenerative displacers having their cylinders at right angle, e.g. "Robinson" 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
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はVM（ブルマイヤ）サイクルを用いた熱ガス機
関に関するものである。
関に関するものである。
＜従来の技術＞ 従来、この種の熱ガス機関においては、第４図、第５
図に示すようにピストン１に装着されているピストンリ
ング５によって、シリンダ内を二つの作動空間として分
割したり、或いは作動空間とバッファ空間に分離してい
る。この場合にアニュラータイプ（加熱器２、再生器
３、中温用又は低温用交換器4,8をシリンダの外周に沿
って設けたタイプ）の熱交配置構造では、一般にピスト
ンの下部にピストンリングが装着されており（特公平１
−38178号公報参照）、シリンダ外側に存在する一様な
温度勾配の主に冷却器（中温用熱交換器）との対向部分
となる低温部をピストンリングが往復運動するものであ
る。
図に示すようにピストン１に装着されているピストンリ
ング５によって、シリンダ内を二つの作動空間として分
割したり、或いは作動空間とバッファ空間に分離してい
る。この場合にアニュラータイプ（加熱器２、再生器
３、中温用又は低温用交換器4,8をシリンダの外周に沿
って設けたタイプ）の熱交配置構造では、一般にピスト
ンの下部にピストンリングが装着されており（特公平１
−38178号公報参照）、シリンダ外側に存在する一様な
温度勾配の主に冷却器（中温用熱交換器）との対向部分
となる低温部をピストンリングが往復運動するものであ
る。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、このように低温部の軸方向寸法よりもピスト
ンストロークの方が通常小さいため、ピストンの高温部
分や高温ガスは、ピストンが上死点にあるときにもシリ
ンダ外側の低温部と接することになり、これによって熱
損失が生ずるものとなる。
ンストロークの方が通常小さいため、ピストンの高温部
分や高温ガスは、ピストンが上死点にあるときにもシリ
ンダ外側の低温部と接することになり、これによって熱
損失が生ずるものとなる。
本発明は上記事情に鑑み、ピストンのリングの位置を
設定することで、前記課題を解決する熱ガス機関を提供
することを目的としたものである。
設定することで、前記課題を解決する熱ガス機関を提供
することを目的としたものである。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、作動ガスが封入されたシリンダと、このシ
リンダ内を高温室と中温室とに区画するピストンと、こ
のピストンとシリンダとの間の間隙をシールするリング
と、高温室と中温室とを連結したガス通路中にあってシ
リンダの外周に沿って設けらた中温用熱交換器とを備
え、前記ピストンが少なくとも上死点にある時に前記リ
ングが中温用熱交換器の高温室側端部よりも高温室側に
位置するように、このリングの位置を設定したものであ
る。
リンダ内を高温室と中温室とに区画するピストンと、こ
のピストンとシリンダとの間の間隙をシールするリング
と、高温室と中温室とを連結したガス通路中にあってシ
リンダの外周に沿って設けらた中温用熱交換器とを備
え、前記ピストンが少なくとも上死点にある時に前記リ
ングが中温用熱交換器の高温室側端部よりも高温室側に
位置するように、このリングの位置を設定したものであ
る。
また、作動ガスが封入されたシリンダと、このシリン
ダ内を中温室と低温室とに区画するピストンと、このピ
ストンとシリンダとの間の間隙をシールするリングと、
中温室と低温室とを連結したガス通路中にあってシリン
ダの外周に沿って設けられた低温用熱交換器とを備え、
前記ピストンが下死点にある時に前記リングが低温用熱
交換器の中温室側端部よりも低温室側に位置するよう
に、このリングの位置を設定したものである。
ダ内を中温室と低温室とに区画するピストンと、このピ
ストンとシリンダとの間の間隙をシールするリングと、
中温室と低温室とを連結したガス通路中にあってシリン
ダの外周に沿って設けられた低温用熱交換器とを備え、
前記ピストンが下死点にある時に前記リングが低温用熱
交換器の中温室側端部よりも低温室側に位置するよう
に、このリングの位置を設定したものである。
＜作 用＞ 上記のような構成のため、VMサイクルの外燃機関にあ
っては、直交方向に配設の高温側シリンダと低温側シリ
ンダのピストンをクランク機構の駆動で往復する。ここ
で、高温側シリンダの高温室を出た作動ガスは加熱器で
加熱された後に高温再生器から中温用熱交換器に流れ、
暖房時ではこの中温用熱交換器から中温媒体を取り出し
て室内側熱交換器へ導き暖房をすると共に、低温用熱交
換器から低温媒体を取り出して室外側熱交換器へ導き室
外から熱を汲みあげる。冷房時では低温用熱交換器と室
内側熱交換器とを結び、中温用熱交換器と室外側熱交換
器とを結び、室内側熱交換器に低温媒体を送って冷房す
ると共に、室外側熱交換器に高温媒体を送って媒体の熱
を室外へ排出する。この場合、ピストンにはシリンダと
ピストンとの間の間隙をシールするリングが装着してあ
り、このピストンが往復運動しているときに、リングは
シリンダの低温部の範囲内で往復運動し、且つピストン
が上死点（下死点）にある時に低温部の端部と一致或い
は端部を越えるような位置にリングがあるため、ピスト
ンの往復運動により生じる熱損失、或いは作動ガスの漏
れを低減することができる。
っては、直交方向に配設の高温側シリンダと低温側シリ
ンダのピストンをクランク機構の駆動で往復する。ここ
で、高温側シリンダの高温室を出た作動ガスは加熱器で
加熱された後に高温再生器から中温用熱交換器に流れ、
暖房時ではこの中温用熱交換器から中温媒体を取り出し
て室内側熱交換器へ導き暖房をすると共に、低温用熱交
換器から低温媒体を取り出して室外側熱交換器へ導き室
外から熱を汲みあげる。冷房時では低温用熱交換器と室
内側熱交換器とを結び、中温用熱交換器と室外側熱交換
器とを結び、室内側熱交換器に低温媒体を送って冷房す
ると共に、室外側熱交換器に高温媒体を送って媒体の熱
を室外へ排出する。この場合、ピストンにはシリンダと
ピストンとの間の間隙をシールするリングが装着してあ
り、このピストンが往復運動しているときに、リングは
シリンダの低温部の範囲内で往復運動し、且つピストン
が上死点（下死点）にある時に低温部の端部と一致或い
は端部を越えるような位置にリングがあるため、ピスト
ンの往復運動により生じる熱損失、或いは作動ガスの漏
れを低減することができる。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明すれば、
次の通りである。
次の通りである。
第１図乃至第３図はVMサイクル駆動方式の外燃機関を
示し、直交方向に配置した高温側シリンダ10と低温側シ
リンダ11内に配設するピストン1,1の前後位置に間隙シ
ール用のリング９と５を装着する。２はシリンダ10の高
温室10aに関連する高温用熱交換器で、この先端にシリ
ンダ10の外周に沿って配設する高温再生器３と中温用熱
交換器４を設ける。また、低温側シリンダ11の低温室11
aには、シリンダ11の外周に沿って配設する低温用熱交
換器8,低温再生器7,中温用熱交換器６を設け、該中温用
熱交換器６と前記中温用熱交換器４は連通ダクト19を介
して連通すると共に、シリンダ10,11の中温室10b,11bに
連通している。20は室外に配置する室外用熱交換器で、
この一端を高温側中温用熱交換器４に接続し、他端を低
温シリンダ側中温用熱交換器６を経て前記中温用熱交換
器４に戻る閉サイクルとし、21は居住室内に設置され低
温用熱交換器８と接続した室内側熱交換器である。23は
外部からの加熱器である。
示し、直交方向に配置した高温側シリンダ10と低温側シ
リンダ11内に配設するピストン1,1の前後位置に間隙シ
ール用のリング９と５を装着する。２はシリンダ10の高
温室10aに関連する高温用熱交換器で、この先端にシリ
ンダ10の外周に沿って配設する高温再生器３と中温用熱
交換器４を設ける。また、低温側シリンダ11の低温室11
aには、シリンダ11の外周に沿って配設する低温用熱交
換器8,低温再生器7,中温用熱交換器６を設け、該中温用
熱交換器６と前記中温用熱交換器４は連通ダクト19を介
して連通すると共に、シリンダ10,11の中温室10b,11bに
連通している。20は室外に配置する室外用熱交換器で、
この一端を高温側中温用熱交換器４に接続し、他端を低
温シリンダ側中温用熱交換器６を経て前記中温用熱交換
器４に戻る閉サイクルとし、21は居住室内に設置され低
温用熱交換器８と接続した室内側熱交換器である。23は
外部からの加熱器である。
次にこの作用を説明すると、回転軸13の回転でクラン
ク機構14が回動すると、該クランク機構14にロッド15を
もって連結せる直交方向に配設した高温側シリンダ10と
低温側シリンダ11のピストン1,1を往復運動させる。
ク機構14が回動すると、該クランク機構14にロッド15を
もって連結せる直交方向に配設した高温側シリンダ10と
低温側シリンダ11のピストン1,1を往復運動させる。
ここにおいて、高温側シリンダ10の高温室10aを出た
作動ガスは加熱器22で加熱され後、高温再生器３から中
温用熱交換器４に流れ、暖房時ではこの中温用熱交換器
6,4から中温媒体を取り出して室内側熱交換器21へ導き
暖房をすると共に、低温用熱交換器８から低温媒体の熱
を取り出して室外側熱交換器20へ導き室外から熱を汲み
あげる。冷房時では図示していないが、流路切換弁を用
いて低温用熱交換器８と室内側熱交換器21とを結び、中
温用熱交換器4,6と室外熱交換器20とを結び、室内側交
換器21に低温媒体を送って冷房すると共に、室外熱交換
器20に高温媒体を送って媒体の熱を室外へ排出する。こ
こで、ピストン1,1にはシリンダ10,11とピストン1,1と
の間の間隙をシールするリング9,5が装着してあり、該
リング９の往復運動がシリンダの低温部内の範囲で、且
つピストン1,1が上死点（下死点）にある時に、中温用
熱交換器４の高温室側端部12、低温用熱交換器８の中温
室側端部22と一致或いは端部12,22を越えるような位置
となり、熱損失或いは作動ガスの漏れを低減し得る。
作動ガスは加熱器22で加熱され後、高温再生器３から中
温用熱交換器４に流れ、暖房時ではこの中温用熱交換器
6,4から中温媒体を取り出して室内側熱交換器21へ導き
暖房をすると共に、低温用熱交換器８から低温媒体の熱
を取り出して室外側熱交換器20へ導き室外から熱を汲み
あげる。冷房時では図示していないが、流路切換弁を用
いて低温用熱交換器８と室内側熱交換器21とを結び、中
温用熱交換器4,6と室外熱交換器20とを結び、室内側交
換器21に低温媒体を送って冷房すると共に、室外熱交換
器20に高温媒体を送って媒体の熱を室外へ排出する。こ
こで、ピストン1,1にはシリンダ10,11とピストン1,1と
の間の間隙をシールするリング9,5が装着してあり、該
リング９の往復運動がシリンダの低温部内の範囲で、且
つピストン1,1が上死点（下死点）にある時に、中温用
熱交換器４の高温室側端部12、低温用熱交換器８の中温
室側端部22と一致或いは端部12,22を越えるような位置
となり、熱損失或いは作動ガスの漏れを低減し得る。
この場合、リング９がテフロン製であって耐熱温度が
低いときには、ピストン1,1が上死点（第２図参照）に
ある時、リング９は中温用熱交換器４の高温室側端部12
と一致するようにした方が好ましい。しかしながら、リ
ング９が金属製であって耐熱温度が高いときは、ピスト
ン１が下死点（第３図参照）にある時もリング９が端部
12よりも下方に下がらない位置（第２図の一点鎖線の位
置）に設けると、高温室内の高温ガス（600℃程度）と
中温用熱交換器４（50℃程度）がシリンダ壁を介して常
に熱交換しないため、熱損失が大幅に低減する。また、
リング９はピストン１に設ける代わりにシリンダ10,11
に設けてもよい。このとき、リング９の位置は端部12と
一致するように設けると、ピストン１の往復運動とは無
関係に高温室内の高温ガスと中温用熱交換器４とがシリ
ンダ壁を介して常に熱交換されることはなく、前記同様
熱損失が大幅に低減する。
低いときには、ピストン1,1が上死点（第２図参照）に
ある時、リング９は中温用熱交換器４の高温室側端部12
と一致するようにした方が好ましい。しかしながら、リ
ング９が金属製であって耐熱温度が高いときは、ピスト
ン１が下死点（第３図参照）にある時もリング９が端部
12よりも下方に下がらない位置（第２図の一点鎖線の位
置）に設けると、高温室内の高温ガス（600℃程度）と
中温用熱交換器４（50℃程度）がシリンダ壁を介して常
に熱交換しないため、熱損失が大幅に低減する。また、
リング９はピストン１に設ける代わりにシリンダ10,11
に設けてもよい。このとき、リング９の位置は端部12と
一致するように設けると、ピストン１の往復運動とは無
関係に高温室内の高温ガスと中温用熱交換器４とがシリ
ンダ壁を介して常に熱交換されることはなく、前記同様
熱損失が大幅に低減する。
また、リングはリング９とリング５を上下２個配設し
たことで、両リング間の密封空間が遮断空間となって熱
損失が更に低減する。勿論、このことは低温用シリンダ
（第３図参照）においてもシリンダ９により低温室内の
低温ガス（10℃程度）と中温用熱交換器（50℃）とがシ
リンダ壁を介して常に熱交換しないため、熱損失が低減
する。
たことで、両リング間の密封空間が遮断空間となって熱
損失が更に低減する。勿論、このことは低温用シリンダ
（第３図参照）においてもシリンダ９により低温室内の
低温ガス（10℃程度）と中温用熱交換器（50℃）とがシ
リンダ壁を介して常に熱交換しないため、熱損失が低減
する。
＜発明の効果＞ 上述のように本発明の熱ガス機関は、ピストンとシリ
ンダとの間に設けたリングを、上死点でシリンダの外周
に沿って設けた中温用熱交換器の高温室側端部よりも高
温室側に、また低温用熱交換器にあってピストンが下死
点で中温室側端部よりも低温室側に位置するようにした
ことにより、シリンダ外側の低温部とピストン高温部及
び高温ガスとの接触時間が減少し、熱損失が低減する。
また従来のピストンリングと併用することにより、更に
作動ガスの漏れが低減し、これらの効果が相俟って機関
性能が向上する。
ンダとの間に設けたリングを、上死点でシリンダの外周
に沿って設けた中温用熱交換器の高温室側端部よりも高
温室側に、また低温用熱交換器にあってピストンが下死
点で中温室側端部よりも低温室側に位置するようにした
ことにより、シリンダ外側の低温部とピストン高温部及
び高温ガスとの接触時間が減少し、熱損失が低減する。
また従来のピストンリングと併用することにより、更に
作動ガスの漏れが低減し、これらの効果が相俟って機関
性能が向上する。
第１図は本発明の実施例を示す熱ガス機関の概略図、第
２図は同高温側シリンダ部の断面図、第３図は同低温側
シリンダ部の断面図、第４図は従来の高温側シリンダ部
の断面図、第５図は同低温側シリンダ部の断面図であ
る。 １……ピストン、２……高温熱交換器、３……高温再生
器、４……中温用熱交換器、５……リング、６……中温
用熱交換器、７……低温再生器、８……低温用熱交換
器、９……リング、10……高温側シリンダ、11……低温
側シリンダ、12,22……端部。
２図は同高温側シリンダ部の断面図、第３図は同低温側
シリンダ部の断面図、第４図は従来の高温側シリンダ部
の断面図、第５図は同低温側シリンダ部の断面図であ
る。 １……ピストン、２……高温熱交換器、３……高温再生
器、４……中温用熱交換器、５……リング、６……中温
用熱交換器、７……低温再生器、８……低温用熱交換
器、９……リング、10……高温側シリンダ、11……低温
側シリンダ、12,22……端部。
フロントページの続き (72)発明者 黒沢 茂吉 東京都豊島区要町２―26 (72)発明者 藤巻 誠一郎 神奈川県横浜市緑区荏田東３―１―４― 304 (72)発明者 横山 武 神奈川県横須賀市深田台27 (72)発明者 川本 博史 大阪府枚方市西禁野２―27―14 (72)発明者 栢原 義孝 大阪府岸和田市河合町110 (72)発明者 小田 芳哉 愛知県名古屋市瑞穂区高田町５―２ 東 邦ガス高田社宅９号 (72)発明者 関屋 弘志 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 松栄 準治 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】作動ガスが封入されたシリンダと、このシ
リンダ内を高温室と中温室とに区画するピストンと、こ
のピストンとシリンダとの間の間隙をシールするリング
と、高温室と中温室とを連結したガス通路中にあってシ
リンダの外周に沿って設けられる中温用熱交換器とを備
え、前記ピストンが少なくとも上死点にある時に前記リ
ングが中温用熱交換器の高温室側端部よりも高温室側に
位置するように、このリングの位置を設定したことを特
徴とする熱ガス機関。 - 【請求項２】作動ガスが封入されたシリンダと、このシ
リンダ内を中温室と低温室とに区画するピストンと、こ
のピストンとシリンダとの間の間隙をシールするリング
と、中温室と低温室とを連結したガス通路中にあってシ
リンダの外周に沿って設けられた低温用熱交換器とを備
え、前記ピストンが下死点にある時に前記リングが低温
用熱交換器の中温室側端部よりも低温室側へ位置するよ
うに、このリングの位置を設定したことを特徴とする熱
ガス機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8954790A JP2731282B2 (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 熱ガス機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8954790A JP2731282B2 (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 熱ガス機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03290048A JPH03290048A (ja) | 1991-12-19 |
| JP2731282B2 true JP2731282B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=13973849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8954790A Expired - Fee Related JP2731282B2 (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 熱ガス機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2731282B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-04 JP JP8954790A patent/JP2731282B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03290048A (ja) | 1991-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |