JPH06173763A - 熱ガス機関 - Google Patents
熱ガス機関Info
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- JPH06173763A JPH06173763A JP32645192A JP32645192A JPH06173763A JP H06173763 A JPH06173763 A JP H06173763A JP 32645192 A JP32645192 A JP 32645192A JP 32645192 A JP32645192 A JP 32645192A JP H06173763 A JPH06173763 A JP H06173763A
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- Japan
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- low temperature
- high temperature
- chamber
- cylinder
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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
-
- 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
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)
Abstract
(57)【要約】
〔目的〕 冷房成績係数と暖房成績係数の向上を図る熱
ガス機関を提供する。 〔構成〕 作動ガスを封入する高温室４と高温側中温室
５を区画する高温側ディスプレーサ３を配設する高温側
シリンダ１と、低温室７と低温側中温室８を区画する低
温側ディスプレーサ６を配設する低温側シリンダ２と、
この各シリンダを往復運動させるリンク機構と、前記高
温室４と高温側中温室５をつなぐガス流路に配置の高温
側熱交換器１０と高温側再生器１１及び中温側熱交換器
１２と、低温室７と低温側中温室８をつなぐガス流路に
配置の低温側熱交換器１４と低温側再生器１５及び中温
側熱交換器１６とから成る熱ガス機関において、低温側
中温室８の容積変化量を前記低温室７よりも大きくする
ための補助シリンダ１９と補助ピストン１８を設けたこ
とで、高温部での放熱量は減少し、低温室及び低温側中
温室で交換熱量は変化しないため、冷房及び暖房成績係
数は向上する。
ガス機関を提供する。 〔構成〕 作動ガスを封入する高温室４と高温側中温室
５を区画する高温側ディスプレーサ３を配設する高温側
シリンダ１と、低温室７と低温側中温室８を区画する低
温側ディスプレーサ６を配設する低温側シリンダ２と、
この各シリンダを往復運動させるリンク機構と、前記高
温室４と高温側中温室５をつなぐガス流路に配置の高温
側熱交換器１０と高温側再生器１１及び中温側熱交換器
１２と、低温室７と低温側中温室８をつなぐガス流路に
配置の低温側熱交換器１４と低温側再生器１５及び中温
側熱交換器１６とから成る熱ガス機関において、低温側
中温室８の容積変化量を前記低温室７よりも大きくする
ための補助シリンダ１９と補助ピストン１８を設けたこ
とで、高温部での放熱量は減少し、低温室及び低温側中
温室で交換熱量は変化しないため、冷房及び暖房成績係
数は向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は空調機，冷凍機等に用
いるＶＭ（ブルマイヤ）サイクル使用の熱ガス機関に関
するものである。
いるＶＭ（ブルマイヤ）サイクル使用の熱ガス機関に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、低温熱源，中温熱源及び高温熱
源の間で動作する機関で、高温熱源から得た熱エネルギ
（熱仕事）によって低温熱源から吸熱し、中温熱源への
放熱を行う最も基本的な機関としてＶＭ機関がある。こ
のＶＭ機関は、高温及び低温の二つのディスプレーサ
（作動ガスを移動させるもの）を有し、それぞれのディ
スプレーサが関与する領域によって高温部と低温部に分
割される。この高温部と低温部においては、ディスプレ
ーサの移動によって作動ガスの掃気が生じ、この掃気に
よる容積変化に相当する部分を作動室と定義すれば、各
部には二つの作動室が存在し、これらの作動室の内の一
つは中温熱源と同等の温度レベルにあり、中温室と呼
ぶ。同様に、高温熱源と同等の温度レベルにある作動室
を高温室、低温熱源と同等の温度レベルにある作動室を
低温室と呼ぶ。
源の間で動作する機関で、高温熱源から得た熱エネルギ
（熱仕事）によって低温熱源から吸熱し、中温熱源への
放熱を行う最も基本的な機関としてＶＭ機関がある。こ
のＶＭ機関は、高温及び低温の二つのディスプレーサ
（作動ガスを移動させるもの）を有し、それぞれのディ
スプレーサが関与する領域によって高温部と低温部に分
割される。この高温部と低温部においては、ディスプレ
ーサの移動によって作動ガスの掃気が生じ、この掃気に
よる容積変化に相当する部分を作動室と定義すれば、各
部には二つの作動室が存在し、これらの作動室の内の一
つは中温熱源と同等の温度レベルにあり、中温室と呼
ぶ。同様に、高温熱源と同等の温度レベルにある作動室
を高温室、低温熱源と同等の温度レベルにある作動室を
低温室と呼ぶ。
【０００３】幾何学的に求められるこれらの作動室の仕
事は、それぞれの容積変化と作動空間（機関全体）内の
一様な圧力変動によって、高温室では膨脹仕事，高温側
の中温室では圧縮仕事，また低温室では膨脹仕事，低温
側の中温室では圧縮仕事となる。このＶＭ機関の場合で
は、三つの熱源間の熱移動を生じるだけの機関であるた
め、動作原理上、高温部及び低温部における二つの掃気
容積は一致し、高温部の膨脹仕事と圧縮仕事、及び低温
部の膨脹仕事と圧縮仕事の絶対量はそれぞれ等しくな
る。
事は、それぞれの容積変化と作動空間（機関全体）内の
一様な圧力変動によって、高温室では膨脹仕事，高温側
の中温室では圧縮仕事，また低温室では膨脹仕事，低温
側の中温室では圧縮仕事となる。このＶＭ機関の場合で
は、三つの熱源間の熱移動を生じるだけの機関であるた
め、動作原理上、高温部及び低温部における二つの掃気
容積は一致し、高温部の膨脹仕事と圧縮仕事、及び低温
部の膨脹仕事と圧縮仕事の絶対量はそれぞれ等しくな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の機関に
おいては、ディスプレーサを駆動するためのロッドが装
着され、これによる体積変化によって両部の掃気容積に
差が生じるが、ロッドの体積変化を当該の作動室容積変
化に加えれば、上記のように両部の掃気容積はそれぞれ
一致する。なお、低温及び高温ディスプレーサの位相は
９０°に限定されるものではなく、両シリンダの内径に
ついても同一である必要はない。
おいては、ディスプレーサを駆動するためのロッドが装
着され、これによる体積変化によって両部の掃気容積に
差が生じるが、ロッドの体積変化を当該の作動室容積変
化に加えれば、上記のように両部の掃気容積はそれぞれ
一致する。なお、低温及び高温ディスプレーサの位相は
９０°に限定されるものではなく、両シリンダの内径に
ついても同一である必要はない。
【０００５】本発明は上記実情に鑑み、低温部の掃気容
積に着眼し、低温室よりも低温部中温室の掃気容積を意
図的に大きくし、高温部での吸熱量を減少させることに
よって、冷房成績係数と暖房成績係数の向上を可能にす
る熱ガス機関を提供することを目的としたものである。
積に着眼し、低温室よりも低温部中温室の掃気容積を意
図的に大きくし、高温部での吸熱量を減少させることに
よって、冷房成績係数と暖房成績係数の向上を可能にす
る熱ガス機関を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、作動ガスが封
入された高温側シリンダ及び低温側シリンダと、この高
温側シリンダ内を高温室と高温側中温室とに区画する高
温側ディスプレーサと、前記低温側シリンダ内を低温室
と低温側中温室とに区画する低温側ディスプレーサと、
この高温側ディスプレーサ及び低温側ディスプレーサが
それぞれロッド及びリンク機構を介して連結された回転
軸と、前記高温室と高温側中温室とをつなぐガス流路に
配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器、高温側再
生器及び中温側熱交換器と、前記低温室と低温側中温室
とをつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器、低温
側再生器及び中温側熱交換器とから成る熱ガス機関にお
いて、前記低温側中温室の容積変化量を前記低温室より
も大きくするための補助シリンダと補助ピストンを設け
たものである。
入された高温側シリンダ及び低温側シリンダと、この高
温側シリンダ内を高温室と高温側中温室とに区画する高
温側ディスプレーサと、前記低温側シリンダ内を低温室
と低温側中温室とに区画する低温側ディスプレーサと、
この高温側ディスプレーサ及び低温側ディスプレーサが
それぞれロッド及びリンク機構を介して連結された回転
軸と、前記高温室と高温側中温室とをつなぐガス流路に
配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器、高温側再
生器及び中温側熱交換器と、前記低温室と低温側中温室
とをつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器、低温
側再生器及び中温側熱交換器とから成る熱ガス機関にお
いて、前記低温側中温室の容積変化量を前記低温室より
も大きくするための補助シリンダと補助ピストンを設け
たものである。
【０００７】また、作動ガスが封入された高温側シリン
ダ及び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温
室と高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサ
と、前記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに
区画する低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプ
レーサ及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及び
リンク機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と
高温側中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス
加熱用の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交
換器と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路
に配置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側
熱交換器とから成る熱ガス機関において、前記低温側シ
リンダは前記低温側中温室部分を前記低温室側部分より
も大径シリンダとした段付き形状を有し、前記低温側デ
ィスプレーサは前記大径シリンダ内を往復動する部分を
大径ディスプレーサとした段付き形状を有したものであ
る。
ダ及び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温
室と高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサ
と、前記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに
区画する低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプ
レーサ及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及び
リンク機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と
高温側中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス
加熱用の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交
換器と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路
に配置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側
熱交換器とから成る熱ガス機関において、前記低温側シ
リンダは前記低温側中温室部分を前記低温室側部分より
も大径シリンダとした段付き形状を有し、前記低温側デ
ィスプレーサは前記大径シリンダ内を往復動する部分を
大径ディスプレーサとした段付き形状を有したものであ
る。
【０００８】
【作用】上記のような構成のため、回転軸の回転でリン
ク機構を介して高温側ディスプレーサと低温側ディスプ
レーサがそれぞれ所定の位相差をもって往復運動し、シ
リンダ内に封入された作動ガスは高温室と低温室では膨
脹を、高温側の中温室と低温側の中温室では圧縮がなさ
れ、該高温側の中温室と低温側の中温室でのガス圧縮時
に放熱をし、この放熱を各中温室に連通する熱交換器を
経て暖房使用とし、低温室の膨脹時の吸熱を冷房使用と
する。この場合、低温側シリンダ内の中温室とクランク
室との間に補助シリンダと補助ピストンが設けてあり、
補助ピストンの下側にできる作動室（低温部中温室と同
位相）が低温部中温室の容積変化量を増大させ、高温部
での吸熱量は減少する。
ク機構を介して高温側ディスプレーサと低温側ディスプ
レーサがそれぞれ所定の位相差をもって往復運動し、シ
リンダ内に封入された作動ガスは高温室と低温室では膨
脹を、高温側の中温室と低温側の中温室では圧縮がなさ
れ、該高温側の中温室と低温側の中温室でのガス圧縮時
に放熱をし、この放熱を各中温室に連通する熱交換器を
経て暖房使用とし、低温室の膨脹時の吸熱を冷房使用と
する。この場合、低温側シリンダ内の中温室とクランク
室との間に補助シリンダと補助ピストンが設けてあり、
補助ピストンの下側にできる作動室（低温部中温室と同
位相）が低温部中温室の容積変化量を増大させ、高温部
での吸熱量は減少する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例の図面に基づいて説明
すれば、次の通りである。
すれば、次の通りである。
【００１０】図１は低温側シリンダ内の中温室下部側に
補助シリンダと補助ピストンを備えた熱ガス機関の実施
例を示し、１は高温側シリンダで、２は低温側シリンダ
であり、これらは直角をなすように配置されている。こ
の高温側シリンダ１内にはピストン機構となる高温側デ
ィスプレーサ３を配しシリンダを高温室４と高温側中温
室５に区画しており、また低温側シリンダ２内には低温
側ディスプレーサ６を配しシリンダを低温室７と低温側
中温室８に区画している。９は前記高温室４と高温側中
温室５とをつなぐ高温側ガス通路で、該高温側ガス通路
９には作動ガス加熱用の高温側熱交換器１０、高温側再
生器１１及び高温部中温側熱交換器１２を配設してい
る。１３は低温室７と低温側中温室８をつなぐ低温側ガ
ス通路で、該低温側ガス通路１３に低温側熱交換器１４
と低温側再生器１５及び低温部中温側熱交換器１６を配
設している。また、高温側中温室５と低温側中温室８と
は連通路１７にて連通している。１８は低温側中温室８
の下方に設けた補助シリンダ１９に備えた補助ピストン
で、該補助ピストン１８のピストンロッドは低温側ディ
スプレーサ６の低温側ピストンロッド２６を共用した構
成とし、且つ補助ピストン１８で区画された補助室２０
と低温側ディスプレーサ６の中温室８と連通路１７を経
て連通する構成とし、中温室８の掃気容積を低温室７の
掃気容積より実質的に大きくしている。２１は補助ピス
トン１８の上側にある空間からクランク室３２に連通す
るクランク室連通路である。２２は高温側ピストンシー
ルで高温室４と中温室５を遮断する。２３は低温側ピス
トンシールで低温室７と低温側中温室８を遮断する。２
４は補助ピストン１８の外周に装着の補助ピストンシー
ルである。２５は高温側ディスプレーサ３の下端に突設
の高温側ピストンロッドで、先端をクランク室３２に配
設した回転軸端のクランク機構３１にリンクを介在して
連結している。２８は高温側ロッドシールであり、２９
は低温側ロッドシールであり、３０は補助ロッドシール
である。
補助シリンダと補助ピストンを備えた熱ガス機関の実施
例を示し、１は高温側シリンダで、２は低温側シリンダ
であり、これらは直角をなすように配置されている。こ
の高温側シリンダ１内にはピストン機構となる高温側デ
ィスプレーサ３を配しシリンダを高温室４と高温側中温
室５に区画しており、また低温側シリンダ２内には低温
側ディスプレーサ６を配しシリンダを低温室７と低温側
中温室８に区画している。９は前記高温室４と高温側中
温室５とをつなぐ高温側ガス通路で、該高温側ガス通路
９には作動ガス加熱用の高温側熱交換器１０、高温側再
生器１１及び高温部中温側熱交換器１２を配設してい
る。１３は低温室７と低温側中温室８をつなぐ低温側ガ
ス通路で、該低温側ガス通路１３に低温側熱交換器１４
と低温側再生器１５及び低温部中温側熱交換器１６を配
設している。また、高温側中温室５と低温側中温室８と
は連通路１７にて連通している。１８は低温側中温室８
の下方に設けた補助シリンダ１９に備えた補助ピストン
で、該補助ピストン１８のピストンロッドは低温側ディ
スプレーサ６の低温側ピストンロッド２６を共用した構
成とし、且つ補助ピストン１８で区画された補助室２０
と低温側ディスプレーサ６の中温室８と連通路１７を経
て連通する構成とし、中温室８の掃気容積を低温室７の
掃気容積より実質的に大きくしている。２１は補助ピス
トン１８の上側にある空間からクランク室３２に連通す
るクランク室連通路である。２２は高温側ピストンシー
ルで高温室４と中温室５を遮断する。２３は低温側ピス
トンシールで低温室７と低温側中温室８を遮断する。２
４は補助ピストン１８の外周に装着の補助ピストンシー
ルである。２５は高温側ディスプレーサ３の下端に突設
の高温側ピストンロッドで、先端をクランク室３２に配
設した回転軸端のクランク機構３１にリンクを介在して
連結している。２８は高温側ロッドシールであり、２９
は低温側ロッドシールであり、３０は補助ロッドシール
である。
【００１１】即ち、この実施例では、低温側シリンダ内
中温室８とクランク室３２との間に補助シリンダ１９と
補助ピストン１８を設けたものであり、補助ピストン１
８のの下側にできる作動室（低温部中温室と同位相）を
低温部中温室８の容積変化量を増大するために用いてい
る。ここに、補助シリンダ内径と補助ピストン外径、ま
た作動室内にあるピストンロッドの外径は適切な値に設
定される。補助ピストン１８の上側にある空間は機関サ
イクルに影響を及ぼさないようにクランク室と連通、或
いは大気開放にする。
中温室８とクランク室３２との間に補助シリンダ１９と
補助ピストン１８を設けたものであり、補助ピストン１
８のの下側にできる作動室（低温部中温室と同位相）を
低温部中温室８の容積変化量を増大するために用いてい
る。ここに、補助シリンダ内径と補助ピストン外径、ま
た作動室内にあるピストンロッドの外径は適切な値に設
定される。補助ピストン１８の上側にある空間は機関サ
イクルに影響を及ぼさないようにクランク室と連通、或
いは大気開放にする。
【００１２】次にこの作用を説明すると、先ずモータ等
にて回転されるクランク機構３１がクランク運動をすれ
ば、これに連結した位相を９０°ずらした高温側ディス
プレーサ３，低温側ディスプレーサ６をそれぞれ高温側
シリンダ１，低温側シリンダ２に対して往復運動させ
る。
にて回転されるクランク機構３１がクランク運動をすれ
ば、これに連結した位相を９０°ずらした高温側ディス
プレーサ３，低温側ディスプレーサ６をそれぞれ高温側
シリンダ１，低温側シリンダ２に対して往復運動させ
る。
【００１３】ここで、例えば図２の第１行程では、両デ
ィスプレーサ３，６の動作によって、低温側中温室８が
作動ガスで満たされるとともに、高温側中温室５にある
作動ガスの移動が生じる。これに伴って、機関内の作動
ガス圧力は上昇し、温度上昇した高温側中温室５からの
作動ガスは高温部中温側熱交換器１２を通過するときに
暖房に寄与する熱を外部へ放出する。
ィスプレーサ３，６の動作によって、低温側中温室８が
作動ガスで満たされるとともに、高温側中温室５にある
作動ガスの移動が生じる。これに伴って、機関内の作動
ガス圧力は上昇し、温度上昇した高温側中温室５からの
作動ガスは高温部中温側熱交換器１２を通過するときに
暖房に寄与する熱を外部へ放出する。
【００１４】第２行程では、両ディスプレーサ３，６の
動作によって、高温室４が作動ガスで満たされるととも
に、低温側中温室８にある作動ガスの移動が生じる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに上昇し、温
度上昇した低温側中温室８からの作動ガスは低温部中温
側熱交換器１６を通過するときに暖房に寄与する熱を外
部に放出する。
動作によって、高温室４が作動ガスで満たされるととも
に、低温側中温室８にある作動ガスの移動が生じる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに上昇し、温
度上昇した低温側中温室８からの作動ガスは低温部中温
側熱交換器１６を通過するときに暖房に寄与する熱を外
部に放出する。
【００１５】第３行程では、両ディスプレーサ３，６の
動作によって、低温室７が作動ガスで満たされるととも
に、高温室４にある作動ガスの移動が生じる。これに伴
って、機関内の作動ガス圧力は低下し、温度降下した高
温室４からの作動ガスは高温側熱交換器１０を通過する
ときに機関を駆動するための熱を外部から吸引する。
動作によって、低温室７が作動ガスで満たされるととも
に、高温室４にある作動ガスの移動が生じる。これに伴
って、機関内の作動ガス圧力は低下し、温度降下した高
温室４からの作動ガスは高温側熱交換器１０を通過する
ときに機関を駆動するための熱を外部から吸引する。
【００１６】第４行程では、両ディスプレーサ３，６の
動作によって、高温側中温室５が作動ガスで満たされる
とともに、低温室７にある作動ガスの移動が生ずる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに低下し、温
度降下した低温室７からの作動ガスは低温側熱交換器１
４を通過するときに冷房に寄与する熱を外部から吸収す
る。
動作によって、高温側中温室５が作動ガスで満たされる
とともに、低温室７にある作動ガスの移動が生ずる。こ
れに伴って、機関内の作動ガス圧力はさらに低下し、温
度降下した低温室７からの作動ガスは低温側熱交換器１
４を通過するときに冷房に寄与する熱を外部から吸収す
る。
【００１７】いま、図２の作動空間の容積Ｖと圧力Ｐの
関係に基づいて詳述すると、低温側中温室８の掃気容積
が増大しているため、高温室４での吸熱のときに圧力降
下量が減少し（行程３の実線、なお点線は従来タイプの
変化量を示す）、吸熱量ＱHは減少する。これに対応し
て、行程１の実線のすように高温側中温室５での放熱の
ときに圧力上昇量が減少し、放熱量ＱMhも減少する。し
かし、低温室７及び低温側中温室８での交換熱量は変化
しないため、冷房及び暖房成績係数は向上する。
関係に基づいて詳述すると、低温側中温室８の掃気容積
が増大しているため、高温室４での吸熱のときに圧力降
下量が減少し（行程３の実線、なお点線は従来タイプの
変化量を示す）、吸熱量ＱHは減少する。これに対応し
て、行程１の実線のすように高温側中温室５での放熱の
ときに圧力上昇量が減少し、放熱量ＱMhも減少する。し
かし、低温室７及び低温側中温室８での交換熱量は変化
しないため、冷房及び暖房成績係数は向上する。
【００１８】図３に示す他の実施例は、高温及び低温側
シリンダとは別に設けられた補助シリンダと補助ピスト
ンを持つものである。これは直角配置の高温側シリンダ
１と低温側シリンダ２とは別に補助ピストン１８を備え
た補助シリンダ１９を設置し、補助シリンダ１９の補助
ピストンロッド２７は前記高温側ピストンロッド２５と
は別途の伝達機構（図示せず）にて動くものであり、且
つ補助シリンダ１９の上部の補助室２０を前記連通路１
７に連通する構成としている。２４は補助ピストンシー
ルである。本実施例の場合には、前記第１の実施例と同
様に補助シリンダ内径及び補助ピストン外径は適切な値
に選定され、また、低温側中温室８の容積変化量を増大
するようにピストン位相差は設定される。
シリンダとは別に設けられた補助シリンダと補助ピスト
ンを持つものである。これは直角配置の高温側シリンダ
１と低温側シリンダ２とは別に補助ピストン１８を備え
た補助シリンダ１９を設置し、補助シリンダ１９の補助
ピストンロッド２７は前記高温側ピストンロッド２５と
は別途の伝達機構（図示せず）にて動くものであり、且
つ補助シリンダ１９の上部の補助室２０を前記連通路１
７に連通する構成としている。２４は補助ピストンシー
ルである。本実施例の場合には、前記第１の実施例と同
様に補助シリンダ内径及び補助ピストン外径は適切な値
に選定され、また、低温側中温室８の容積変化量を増大
するようにピストン位相差は設定される。
【００１９】図４の他の実施例は、低温側シリンダ及び
低温側ディスプレーサの中温室部分を低温室部分よりも
大きくし、中温室の容積を低温室よりも増大させたもの
である。即ち、低温側シリンダ２の形状を低温側中温室
部分を低温室部分よりも大径シリンダ２ａとした段付き
形状とすると共に、低温側ディスプレーサ６も前記大径
シリンダ内を往復動する部分を大径ディスプレーサ６ａ
とした段付き形状としたものである。このときは、低温
側ピストンシール２３ａを低温室部分にも追加するもの
であり、両ピストンシール間にできる空間をクランク連
通路２１をもってクランク室３２に連通させ、或いは大
気開放にする構成とする。本実施例の場合には、低温側
中温室８の容積変化量を大きくするのみならず、低温室
７の容積変化量を小さくすることも可能であり、両者は
ほぼ同様の効果が期待できる。
低温側ディスプレーサの中温室部分を低温室部分よりも
大きくし、中温室の容積を低温室よりも増大させたもの
である。即ち、低温側シリンダ２の形状を低温側中温室
部分を低温室部分よりも大径シリンダ２ａとした段付き
形状とすると共に、低温側ディスプレーサ６も前記大径
シリンダ内を往復動する部分を大径ディスプレーサ６ａ
とした段付き形状としたものである。このときは、低温
側ピストンシール２３ａを低温室部分にも追加するもの
であり、両ピストンシール間にできる空間をクランク連
通路２１をもってクランク室３２に連通させ、或いは大
気開放にする構成とする。本実施例の場合には、低温側
中温室８の容積変化量を大きくするのみならず、低温室
７の容積変化量を小さくすることも可能であり、両者は
ほぼ同様の効果が期待できる。
【００２０】本発明の効果を図５に示す。これは、各部
位における作動ガス温度をサイクル中一定とし、各作動
室の容積は正弦波状に変化するものと仮定した、簡易的
な計算によって求めた機関性能である。これにより、低
温側中温室８の容積変化量を低温室７よりも大きくする
ことによって、冷房及び暖房成績係数は向上している。
位における作動ガス温度をサイクル中一定とし、各作動
室の容積は正弦波状に変化するものと仮定した、簡易的
な計算によって求めた機関性能である。これにより、低
温側中温室８の容積変化量を低温室７よりも大きくする
ことによって、冷房及び暖房成績係数は向上している。
【００２１】図中、ＱC : 低温室の吸熱量、 ＱM
1：低温側中温室の放熱量 ＱH : 高温室の吸熱量、 ＱMh：高温側中温室の放
熱量 ＣＯＰC ：冷房成績係数、 ＣＯＰH : 暖房成績係数 ＶMl: 低温側中温室の掃気容積、 ΔＶ：増分容積
1：低温側中温室の放熱量 ＱH : 高温室の吸熱量、 ＱMh：高温側中温室の放
熱量 ＣＯＰC ：冷房成績係数、 ＣＯＰH : 暖房成績係数 ＶMl: 低温側中温室の掃気容積、 ΔＶ：増分容積
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、低温部の
掃気容積に着眼し、低温室よりも低温側中温室の掃気容
積を意図的に大きくし、高温部での吸熱量を減少させる
ことによって、冷房成績係数と暖房成績係数の向上を可
能にする熱サイクル機関を提供することができる。
掃気容積に着眼し、低温室よりも低温側中温室の掃気容
積を意図的に大きくし、高温部での吸熱量を減少させる
ことによって、冷房成績係数と暖房成績係数の向上を可
能にする熱サイクル機関を提供することができる。
【図１】本発明の実施例を示す熱ガス機関の概略図であ
る。
る。
【図２】同熱ガス機関のサイクル基本行程図である。
【図３】第２の実施例の熱ガス機関の概略図である。
【図４】第３の実施例の熱ガス機関の概略図である。
【図５】本発明の効果を示す機関性能図である。
１ 高温側シリンダ ２ 低温側シリンダ ３ 高温側ディスプレーサ ４ 高温室 ５ 高温側中温室 ６ 低温側ディスプレーサ ７ 低温室 ８ 低温側中温室 ９ 高温側ガス流路 １０ 高温側熱交換器 １１ 高温側再生器 １２ 高温部中温側熱交換器側 １３ 低温側ガス流路 １４ 低温側熱交換器 １５ 低温側再生器 １６ 低温部中温側熱交換器 １７ 連通路 １８ 補助ピストン １９ 補助シリンダ ２０ 補助室 ２１ クランク室連通路 ３１ クランク機構 ３２ クランク室
Claims (2)
- 【請求項１】 作動ガスが封入された高温側シリンダ及
び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温室と
高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサと、前
記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに区画す
る低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプレーサ
及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及びリンク
機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と高温側
中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交換器
と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路に配
置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側熱交
換器とから成る熱ガス機関において、前記低温側中温室
の容積変化量を前記低温室よりも大きくするための補助
シリンダと補助ピストンを設け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高温側シリンダ及
び低温側シリンダと、この高温側シリンダ内を高温室と
高温側中温室とに区画する高温側ディスプレーサと、前
記低温側シリンダ内を低温室と低温側中温室とに区画す
る低温側ディスプレーサと、この高温側ディスプレーサ
及び低温側ディスプレーサがそれぞれロッド及びリンク
機構を介して連結された回転軸と、前記高温室と高温側
中温室とをつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
の高温側熱交換器、高温側再生器及び中温側熱交換器
と、前記低温室と低温側中温室とをつなぐガス流路に配
置された低温側熱交換器、低温側再生器及び中温側熱交
換器とから成る熱ガス機関において、前記低温側シリン
ダは前記低温側中温室部分を前記低温室側部分よりも大
径シリンダとした段付き形状を有し、前記低温側ディス
プレーサは前記大径シリンダ内を往復動する部分を大径
ディスプレーサとした段付き形状を有していることを特
徴とする熱ガス機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32645192A JPH06173763A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱ガス機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32645192A JPH06173763A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱ガス機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173763A true JPH06173763A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18187959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32645192A Pending JPH06173763A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱ガス機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06173763A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170009701A1 (en) * | 2014-01-20 | 2017-01-12 | Tour Engine, Inc. | Variable volume transfer shuttle capsule and valve mechanism |
| US10598080B2 (en) | 2013-07-17 | 2020-03-24 | Tour Engine, Inc. | Spool shuttle crossover valve and combustion chamber in split-cycle engine |
| US11668231B2 (en) | 2018-11-09 | 2023-06-06 | Tour Engine, Inc. | Transfer mechanism for a split-cycle engine |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP32645192A patent/JPH06173763A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10598080B2 (en) | 2013-07-17 | 2020-03-24 | Tour Engine, Inc. | Spool shuttle crossover valve and combustion chamber in split-cycle engine |
| US11230965B2 (en) | 2013-07-17 | 2022-01-25 | Tour Engine, Inc. | Spool shuttle crossover valve and combustion chamber in split-cycle engine |
| US20170009701A1 (en) * | 2014-01-20 | 2017-01-12 | Tour Engine, Inc. | Variable volume transfer shuttle capsule and valve mechanism |
| US10253724B2 (en) * | 2014-01-20 | 2019-04-09 | Tour Engine, Inc. | Variable volume transfer shuttle capsule and valve mechanism |
| US11668231B2 (en) | 2018-11-09 | 2023-06-06 | Tour Engine, Inc. | Transfer mechanism for a split-cycle engine |
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