JPH09287518A - Stirling engine having thermal expansion chamber on high temperature side - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve thermal efficiency to effectively utilize heat energy by providing an expansion chamber for taking out power in a stirling engine on a high temperature side. SOLUTION: A central part inside a cylinder 1 is provided with a high temperature part 9 and a power part 1, and a displacer 2 is accommodated on one side, and a power piston is done on an opposite side. A heater 6, a regenerative heat exchanger 7 and a cooler 8 are installed between the displacer 2 and a cylinder 1 in order from the central part, and a heat insulator and a slidable cylinder 18 are provided between a power piston 4 and the cylinder 1, and an expansion chamber for working fluid is utilized as a power section 11 in a part of the heater 6 on the high temperature side of the power piston 4, and a space on the side of the slidable cylinder 18 is used as a back space. In addition, a central part on the outside of a cylinder 1 is used as a heating fluid path, and the cooling water path 15 of the cooler 8 is provided on the side of the displacer 2, and the cooling water path 15 of the slidable cylinder 18 is provided on the side of the power piston 4, and a heat insulating material is set between the heating fluid path and the cooling water path 15 to reduce a loss due to heat conduction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スターリングエンジン
の熱効率を向上させ、利用可能な熱エネルギーを有効に
利用できるものである。エネルギーは産業の基礎となる
もので、発電機、自動車、船舶など現在使われているあ
らゆる動力源として利用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention improves the thermal efficiency of a Stirling engine and makes effective use of available thermal energy. Energy is the basis of industry, and can be used as a power source for all current generators, automobiles, ships, etc.

【０００２】[0002]

【従来の技術】 「参考文献」 スターリングエンジンの開発 一色 尚次 著 発行 工業調査会 スターリングエンジン その生い立ちと原理 兵働 努 米田 裕彦 共著 発行 パワー社 図解 熱力学の学び方 北山 直方 著 発行 オーム社 熱力学入門 岩城 純 著 発行 理工学社[Prior Art] "References" Development of Stirling engine Published by Shoji Isshiki Industrial Research Group Stirling engine Its origins and principles Tsutomu Takuya Hirohiko Yoneda Co-published How to study thermodynamics of Power Co. Published by Naokata Kitayama Published Thermodynamics of Ohmsha Introduced by Jun Iwaki Published by Science and Engineering

【０００３】熱力学の文献を見るとスターリングエンジ
ンの項目があり、それには「スターリングエンジンの熱
効率は、熱効率の最も高いカルノーサイクルの熱効率と
理論的に等しい」と書いてある。しかし実際のスターリ
ングエンジンは熱効率は非常に低く、実用になっていな
い。スターリングエンジンの基本的な動作原理は、空気
あるいは全ての気体は容器に閉じ込めておいて、熱を加
えると圧力が増し冷やせば圧力が減少するということに
ある。この気体を作動流体という。文献にはスターリン
グエンジン内に於いてこの作動流体の状態変化が解明さ
れてなく、推定で論じられているという問題点がある。
この発明は作動流体の状態変化を解明し、スターリング
エンジンの熱効率の低い原因を証し、改善しようとする
ことを目的とする。スターリングエンジンはいろいろな
形のものが開発されているが、代表的なエンジンはディ
スプレーサ型とＬ型とがあり、その他のスターリングエ
ンジンはこの２つの型を基本にしているので動作原理は
同じである。ディスプレーサ型エンジンには１シリンダ
型と２シリンダ型があるが、２シリンダ型は死空間が出
来て１シリンダ型より性能が劣る。Looking at the literature of thermodynamics, there is a section on the Stirling engine, which states that "The thermal efficiency of the Stirling engine is theoretically equal to that of the Carnot cycle, which has the highest thermal efficiency." However, the actual Stirling engine has very low thermal efficiency and is not in practical use. The basic principle of operation of the Stirling engine is that air or all gases are contained in a container, and when heat is applied, the pressure increases and when cooled, the pressure decreases. This gas is called a working fluid. There is a problem in the literature that the state change of the working fluid in the Stirling engine has not been elucidated and is discussed by estimation.
It is an object of the present invention to elucidate the state change of a working fluid, to prove the cause of poor thermal efficiency of a Stirling engine, and to improve it. Various types of Stirling engines have been developed. Typical engines are a displacer type and an L type, and other Stirling engines are based on these two types, so the operation principle is the same. . Displacer type engines are available in 1-cylinder and 2-cylinder types, but the 2-cylinder type has a dead space and is inferior in performance to the 1-cylinder type.

【０００４】図２０は１シリンダのディスプレーサ型ス
ターリングエンジンの動作原理図である。スターリング
エンジンは外燃機関であるから加熱器としてシリンダの
頭に直接燃焼室（５）を置くことが多い。そのため高温
高圧の高温部（９）に機械装置を置かず、低温部（１
０）にパワーピストン（４）を置いている。低温部（１
０）にパワーピストン（４）を置くと、作動流体シール
やリンク機構は温度による影響が少なくなる。今日のよ
うに装置の作動流体が高温高圧になると特に大事なこと
である。この考え方は加熱に燃焼室の持たない形の比較
的低い温度で働くスターリングエンジンにも使われてい
る。しかし、このパワーピストン（４）を低温部（１
０）に置いているところに問題がある。ディスプレーサ
（２）とパワーピストン（４）の往復運動は、回転角で
９０゜の位相差を持つクランク軸に連結され、ディスプ
レーサ（２）の動作を先行させる。リンクはクランク軸
でも良いが歯車３個で説明する。中心の出力歯車（３
１）を置いて左右にディスプレーサ歯車（３３）とパワ
ーピストン歯車（３５）を置く。ディスプレーサ歯車
（３３）はディスプレーサ連結竿（２５）を介してディ
スプレーサロッド（２１）につながる。９０゜遅らせて
パワーピストン歯車（３５）はパワーピストン連結竿
（３０）を介してパワーピストンロッド（２６）につな
がる。FIG. 20 shows the principle of operation of a one-cylinder displacer type Stirling engine. Since the Stirling engine is an external combustion engine, the combustion chamber (5) is often placed directly on the head of the cylinder as a heater. Therefore, no machinery is placed in the high temperature and high pressure high temperature part (9),
The power piston (4) is placed at 0). Low temperature part (1
Placing the power piston (4) in (0) reduces the effect of temperature on the working fluid seal and link mechanism. This is especially important when the working fluid of the device is at high temperature and high pressure as it is today. This idea is also used for Stirling engines that work at relatively low temperatures without the combustion chamber for heating. However, this power piston (4) is
There is a problem where I put it in 0). The reciprocating motion of the displacer (2) and the power piston (4) is connected to a crankshaft having a phase difference of 90 ° in rotation angle, and the displacer (2) is operated in advance. The link may be a crankshaft but will be described with three gears. Center output gear (3
Place 1) and place the displacer gear (33) and the power piston gear (35) on the left and right. The displacer gear (33) is connected to the displacer rod (21) via the displacer connecting rod (25). With a 90 ° delay, the power piston gear (35) is connected to the power piston rod (26) via the power piston connecting rod (30).

【０００５】図２１は１サイクルにおけるディスプレー
サ軌跡、及びパワーピストン軌跡の折れ線グラフであ
る。プロット角度は１５゜間隔である。図２１の見方
は、上死点とディスプレーサ軌跡の間が高温部（９）、
ディスプレーサ軌跡とパワーピストン軌跡の間が低温部
（１０）となる。また、ディスプレーサ（２）の上死点
と下死点の間の行程容積を基準容積とし１とする。上死
点とパワーピストン軌跡の間がこのスターリングエンジ
ンの総容積となる。図２０で従来から説明されている各
行程の変化をみる。角度はディスプレーサ（２）の上死
点を基準にし、これを０゜とし、パワーピストン（４）
は９０゜遅れるものとする。FIG. 21 is a line graph of the displacer locus and the power piston locus in one cycle. Plot angles are at 15 ° intervals. From the perspective of FIG. 21, the high temperature part (9) is between the top dead center and the displacer locus,
The low temperature part (10) is between the displacer locus and the power piston locus. Further, the stroke volume between the top dead center and the bottom dead center of the displacer (2) is set to 1 as a reference volume. The space between the top dead center and the power piston locus is the total volume of this Stirling engine. Referring to FIG. 20, a change in each stroke which has been conventionally described will be seen. The angle is based on the top dead center of the displacer (2) and is 0 °, and the power piston (4)
Shall be delayed by 90 degrees.

【０００６】「等積加熱行程」 ディスプレーサ（２）
が４５゜→１３５゜に変化する。高温部（９）が増え低
温部（１０）が減少する。作動流体は高温になり圧力は
高くなる。パワーピストン（４）は３１５゜→０゜→４
５゜で変化は小さい。したがって容積一定と見なす。"Equal volume heating process" Displacer (2)
Changes from 45 ° to 135 °. The hot part (9) increases and the cold part (10) decreases. The working fluid becomes hot and the pressure becomes high. Power piston (4) is 315 ° → 0 ° → 4
The change is small at 5 °. Therefore, the volume is regarded as constant.

【０００７】「等温膨張行程」 ディスプレーサ（２）
が１３５゜→２２５゜に変化する。高温部（９）も低温
部（１０）も変化が小さいので温度の変化は小さい。パ
ワーピストン（４）は４５゜→１３５゜で変位が大き
く、動力部（１１）の容積が膨らみ、この行程で動力が
発生する。"Isothermal expansion stroke" displacer (2)
Changes from 135 ° to 225 °. Since the change in both the high temperature part (9) and the low temperature part (10) is small, the change in temperature is small. The displacement of the power piston (4) is large at 45 ° → 135 °, the volume of the power part (11) expands, and power is generated in this process.

【０００８】「等積冷却行程」 ディスプレーサ（２）
が２２５゜→３１５゜に変化する。低温部（１０）が増
え高温部（９）が減少する。圧力は低下する。パワーピ
ストン（４）は１３５゜→２２５゜で変化は小さい。し
たがって容積一定と見なす。"Equal volume cooling process" Displacer (2)
Changes from 225 ° to 315 °. The low temperature part (10) increases and the high temperature part (9) decreases. The pressure drops. The power piston (4) has a small change from 135 ° to 225 °. Therefore, the volume is regarded as constant.

【０００９】「等温圧縮行程」 ディスプレーサ（２）
が３１５゜→０゜→４５゜に変化する。高温部（９）も
低温部（１０）も変化が小さく、温度の変化は小さい。
パワーピストン（４）は２２５゜→３１５゜で変位は大
きく、動力部（１１）の容積を縮める。"Isothermal compression process" Displacer (2)
Changes from 315 ° to 0 ° to 45 °. The changes in the high temperature part (9) and the low temperature part (10) are small, and the temperature change is small.
The displacement of the power piston (4) is large from 225 ° to 315 ° and the volume of the power part (11) is reduced.

【００１０】以上のように説明されている。しかし作動
流体の状態変化についての理論的な説明はなく、推定で
論じられているのみである。本発明はこの作動流体の状
態変化を解析し、そこから改善をしようとする。The above is the explanation. However, there is no theoretical explanation for the change in the state of the working fluid, and it is only discussed in the estimation. The present invention analyzes the change in the state of the working fluid and attempts to improve it from there.

【００１１】「数９」はスターリングエンジンの内圧の
割合を示す計算式である。図２２はその計算式によるＶ
ーＰ線図（折れ線グラフ）である。プロット角度は１５
゜間隔である。は死空間無し、は死空間有を示す。
条件については 高温部温度Ｔ_H ＝９００゜Ｋ。 低温部温度Ｔ_L ＝３００゜Ｋ。 死空間は高温部Ｖ_DH＝１０％、低温部Ｖ_DL＝５％。 オーバーラップによる隙間＝０。 基準容積＝ディスプレーサ行程容積Ｖ_S ＝１。 そのときの圧力を１とする。 （容積、圧力は割合を示すので単位は付けない）。 以上の条件は図２２のほか、図１２、１５、１７、１
９、２５にも適用する。この条件以外に図２２の条件と
して 位相角＝９０゜。 パワーピストン容積＝基準容積Ｖ_S の１倍。 このＶーＰ線図でもう少し詳しく各行程を分析してみ
る。"Equation 9" is a calculation formula showing the ratio of the internal pressure of the Stirling engine. FIG. 22 shows V according to the calculation formula.
It is a P diagram (a line graph). The plot angle is 15
It is an interval of °. Indicates that there is no dead space, and indicates that there is dead space.
Regarding the conditions, the high temperature part temperature T _H = 900 ° K. Low temperature part T _L = 300 ° K. The dead space has a high temperature portion V _DH = 10% and a low temperature portion V _DL = 5%. Gap due to overlap = 0. Reference volume = displacer stroke volume V _S = 1. The pressure at that time is 1. (Volume and pressure are ratios, so no unit is attached). The above conditions are shown in FIGS. 12, 15, 17, and 1 in addition to those in FIG.
It also applies to 9, 25. In addition to this condition, the condition of FIG. 22 is phase angle = 90 °. 1 * power piston volume = reference volume V _S. Let's analyze each process in more detail with this VP diagram.

【００１２】「等積加熱行程」ではパワーピストン
（４）の位置が３１５゜→上死点（ディスプレーサの角
度で４５゜→９０゜）までは圧縮行程になる。この行程
はディスプレーサ（２）の動きで低温部（１０）の容積
が減り、高温部（９）の容積が急激に増え、作動流体が
高温高圧になっているところである。この作動流体をさ
らにパワーピストン（４）で圧縮することになりさらに
高温高圧となる。この昇圧は昇圧を目的とした昇圧では
なく、シリンダ内での死空間を０とする目的によるもの
であり昇圧した後すぐに降圧している。In the "equal volume heating stroke", the compression stroke occurs from the position of the power piston (4) to 315 ° → top dead center (the angle of the displacer is 45 ° → 90 °). In this process, the volume of the low temperature part (10) is reduced by the movement of the displacer (2), the volume of the high temperature part (9) is rapidly increased, and the working fluid is at high temperature and high pressure. This working fluid is further compressed by the power piston (4), and the temperature and pressure are further increased. This boosting is not for boosting, but for zeroing the dead space in the cylinder.

【００１３】「等温膨張行程」では高温部（９）も低温
部（１０）も容積の変化は少ないが、作動流体は高温部
（９）から加熱器（６）、再生熱交換器（７）、冷却器
（８）を通って動力部（１１）に入る。そのために図２
２に見るとおり作動流体は冷やされ温度が下がって圧力
は急激に下がり、等温膨張にはならない。それはエネル
ギーを損失していることになり、見かけ上は再生熱交換
器（７）の変換効率の低下になる。In the "isothermal expansion process", the volume of the high temperature part (9) and the low temperature part (10) does not change much, but the working fluid flows from the high temperature part (9) to the heater (6) and the regenerative heat exchanger (7). Through the cooler (8) into the power section (11). Figure 2
As shown in 2, the working fluid is cooled, the temperature drops, and the pressure drops sharply, so that isothermal expansion does not occur. It means that energy is lost, and the conversion efficiency of the regenerative heat exchanger (7) is apparently reduced.

【００１４】この図２２はカルノーサイクルの曲線とか
け離れとものである。熱力学では作動流体のＶーＰ曲線
閉面積分、熱エネルギから動力エネルギに変換される。
従ってこの閉面積を増やす方法を考えればよい。This FIG. 22 is far from the curve of the Carnot cycle. In thermodynamics, the VP curve closed area of the working fluid is converted from thermal energy to kinetic energy.
Therefore, a method of increasing this closed area may be considered.

【００１５】図２３にＬ型スターリングエンジンの原理
図を示す。Ｌ型スターリングエンジンは高温側シリンダ
（５１）と低温側シリンダ（５３）の間に加熱器
（６）、再生熱交換器（７）、冷却器（８）を設ける。
高温側ピストン（５２）と低温側ピストン（５４）とは
９０゜の位相角を付ける。高温側ピストン（５２）の作
動流体の行程領域を高温部（９）、低温側の作動流体の
行程領域を低温部（１０）とする。図２４で低温ピスト
ン軌跡と高低温境界線の間が低温部（１０）で、高温ピ
ストン軌跡と高低温境界線の間が高温部（９）である。
このエンジンの作動流体のＶーＰ線図を図２５に示す。
条件は図２２と等しく、死空間有りとする。FIG. 23 shows the principle of the L-type Stirling engine. The L-type Stirling engine is provided with a heater (6), a regenerative heat exchanger (7), and a cooler (8) between the high temperature side cylinder (51) and the low temperature side cylinder (53).
The hot side piston (52) and the cold side piston (54) form a 90 ° phase angle. The stroke region of the working fluid of the high temperature side piston (52) is the high temperature portion (9), and the stroke region of the low temperature side working fluid is the low temperature portion (10). In FIG. 24, a low temperature portion (10) is between the low temperature piston locus and the high / low temperature boundary line, and a high temperature portion (9) is between the high temperature piston locus and the high / low temperature boundary line.
A VP diagram of the working fluid of this engine is shown in FIG.
The conditions are the same as in FIG. 22, and it is assumed that there is a dead space.

【００１６】Ｌ型スターリングエンジンは圧縮による圧
力上昇が著しい。膨張行程における圧力降下も大きい。
Ｌ型スターリングエンジンは前出のディスプレーサ型エ
ンジンより圧力上昇が大きい。この圧力は加熱による圧
力上昇ではなく、外部動力の入力により加圧されたもの
である。In the L-type Stirling engine, the pressure rise due to compression is remarkable. The pressure drop during the expansion stroke is also large.
The L-type Stirling engine has a larger pressure rise than the displacer-type engine described above. This pressure is not an increase in pressure due to heating, but is increased by the input of external power.

【００１７】このＬ型２ピストンスターリングエンジン
の変形として、復動２ピストン型、復動４ピストン型等
があるが、作動流体のＶーＰ線図はＬ型と変わらない。
このＶーＰ線図もカルノーサイクルとは異なるサイクル
となる。As a modification of this L-type two-piston Stirling engine, there are a returning two-piston type, a returning four-piston type, etc., but the VP diagram of the working fluid is the same as that of the L-type.
This VP diagram is also a cycle different from the Carnot cycle.

【００１８】スターリングエンジンは「高温側温度Ｔ_H
と低温側温度Ｔ_L の差を、高温側温度Ｔ_H で除した答え
が理論上の熱効率となる」とされる。この理由により高
温側の温度を高くするため燃焼室にシリンダ（１）の一
部を置き、高温部（９）とする。燃焼後の高温ガスは一
部燃焼用空気を予熱し、熱交換されるが、大部分は排ガ
スとして排出される。このことも熱効率を下げることに
なる。The Stirling engine has a "high temperature side temperature _TH.
The theoretical thermal efficiency is obtained by dividing the difference between the low temperature side T _L and the low temperature side T _L by the high temperature side T _H. ” For this reason, a part of the cylinder (1) is placed in the combustion chamber to increase the temperature on the high temperature side, and the high temperature portion (9) is formed. The high temperature gas after combustion partially preheats combustion air and exchanges heat, but most of it is discharged as exhaust gas. This also reduces the thermal efficiency.

【００１９】図２０で１シリンダのディスプレーサ型ス
ターリングエンジンでは低温部（１０）側にディスプレ
ーサロッド（２１）と、パワーピストンロッド（２６）
を出している。そのため機構が複雑となり、作動流体の
シールも複雑になる。これも問題である。In FIG. 20, in the one-cylinder displacer type Stirling engine, the displacer rod (21) and the power piston rod (26) are provided on the low temperature portion (10) side.
Is issued. Therefore, the mechanism becomes complicated and the sealing of the working fluid becomes complicated. This is also a problem.

【００２０】加熱器（６）はシリンダの頭に穴を開け、
細いチューブを出している。この部分は高温高圧のため
シリンダの肉厚が厚くなり加工が複雑である。The heater (6) pierces the head of the cylinder,
I put out a thin tube. Since this portion has high temperature and high pressure, the wall thickness of the cylinder becomes thick and the processing is complicated.

【００２１】[0021]

【発明が解決しようとする課題】本発明では作動流体の
膨張室である動力部（１１）を高温部（９）に置くた
め、エンジン全体の形が変わる。本発明は、次の１４項
目について解決しようとするものである。In the present invention, the power unit (11), which is the expansion chamber of the working fluid, is placed in the high temperature unit (9), so the shape of the entire engine changes. The present invention is intended to solve the following 14 items.

【００２２】１ 作動流体の状態変化を数式で解明し、
この数式によるＶーＰ線図により熱効率を向上させる。 ２ 膨張行程で作動流体が冷やされることなく、確実に
膨張させる。 ３ 作動流体に高圧を発生させるため、適当な圧縮と位
相角を作る。 ４ シリンダ内での死空間を無くす。 ５ 作動流体の熱エネルギーの有効利用のため、膨張行
程を数倍に増やす。 ６ 等温膨張によりエネルギーの有効利用をする。 ７ 作動流体の機密を保持するためのシールを完全に
し、漏れを無くす。 ８ エンジン本体、加熱器、再生熱交換器、冷却器（以
下この三者を「熱交換器等」とする）、作動流体の高温
高圧化に耐えるようにする。 ９ ディスプレーサとパワーピストン（以下この二者を
「ピストン」とする）の熱伝導による損失を軽減する。 １０ ピストンの熱劣化を防ぐ。 １１ 熱交換器等の熱交換を有効にする。 １２ 熱交換器等を積層板で作る。 １３ 加熱後の加熱流体の廃熱を有効利用する。 １４ 太陽光を利用した熱機関を作る。1 Elucidating the state change of the working fluid by a mathematical formula,
The thermal efficiency is improved by the VP diagram by this formula. 2 The working fluid is surely expanded without being cooled in the expansion stroke. 3 Produce appropriate compression and phase angle to generate high pressure in the working fluid. 4 Eliminate dead space in the cylinder. 5. Increase the expansion stroke several times to effectively use the thermal energy of the working fluid. 6 Effective use of energy by isothermal expansion. 7 Complete the seal to keep the working fluid airtight and eliminate leaks. (8) The engine body, heater, regenerative heat exchanger, cooler (hereinafter these three are referred to as "heat exchangers and the like"), and the working fluid should withstand high temperature and high pressure. 9 Reduces the loss due to heat conduction between the displacer and the power piston (these two are hereinafter referred to as the "piston"). 10 Prevent thermal deterioration of piston. 11 Enable heat exchange such as heat exchangers. 12 Make a heat exchanger, etc. with laminated plates. 13 The waste heat of the heated fluid after heating is effectively used. 14 Make a heat engine using sunlight.

【００２３】[0023]

【課題を解決するための手段 】上記課題を解決するた
め、まず、スターリングエンジンの作動流体の状態につ
いて解明する。図２６において作動流体は理想気体で、
理想気体はボイル・シャルルの状態式 ｐＶ＝ｍＲＴ
に従うものとする。式中 ｐ＝圧力。Ｖ＝容積。ｍ＝質
量。Ｒ＝ガス定数。Ｔ＝絶対温度とする。スターリング
エンジンの作動流体はどこにあっても差圧はなく、同一
圧力ｐとする。作動流体は高温部（９）と低温部（１
０）に分かれている。高温部（９）の温度をＴ_H 、容積
Ｖ_H 、死空間Ｖ_HD、質量ｍ_H 。低温部（１０）の温度を
Ｔ_L 、容積Ｖ_L 、死空間Ｖ_LD、質量ｍ_L とする。高温部
（９）の温度と、低温部（１０）の温度はそれぞれの加
熱、及び冷却により変化はなく等温膨張、等温圧縮し一
定に保たれるものとする。図２６でシリンダ（１）内の
パワーピストン（４）の位置をＶ_S のところで固定す
る。この容積を基準容積Ｖ_S とする。 ディスプレーサ
（２）を高温部（９）の所に置く。作動流体は１００％
低温部（10）にある。このときの温度Ｔ_L ＝３００゜
Ｋ、質量をｍ、圧力Ｐ_L ＝１気圧とする。ディスプレー
サ（２）を低温部（１０）の所に置く。作動流体は１０
０％高温部（９）に移る。このときの温度Ｔ_H ＝９００
゜Ｋ、質量をｍ、圧力をＰ_H とする。圧力Ｐ_H は何倍に
なるか。圧力は温度に比例するからIn order to solve the above problems, first, the state of the working fluid of the Stirling engine is clarified. In FIG. 26, the working fluid is an ideal gas,
Ideal gas is Boyle-Charle's equation of state pV = mRT
Subject to. Where p = pressure. V = volume. m = mass. R = gas constant. Let T = absolute temperature. The working fluid of the Stirling engine has the same pressure p regardless of the pressure difference. The working fluid consists of a high temperature part (9) and a low temperature part (1
It is divided into 0). Temperature T _H of the high-temperature section (9), the volume V _H, dead space V _HD, the mass m _H. The temperature of the low temperature part (10) is _TL , volume _VL , dead space _VLD , and mass _mL . It is assumed that the temperature of the high temperature part (9) and the temperature of the low temperature part (10) do not change by heating and cooling, and are kept isothermally expanded and isothermally compressed. In FIG. 26, the position of the power piston (4) in the cylinder (1) is fixed at V _S. This volume is referred to as a reference volume V _S. Place the displacer (2) on the hot part (9). 100% working fluid
Located in the low temperature section (10). At this time, the temperature T _{L is} 300 ° K, the mass is m, and the pressure P _{L is} 1 atm. Place the displacer (2) in the cold part (10). Working fluid is 10
Move to 0% hot section (9). Temperature at this time T _H = 900
_Let K be the mass, m be the mass and P _H be the pressure. How many times is the pressure P _H ? Pressure is proportional to temperature

【００２４】[0024]

【数１】 [Equation 1]

【００２５】パワーピストン（４）の位置を図２７のよ
うに基準容積Ｖ_S の３倍の位置にしてみる。温度は９０
０゜Ｋで変わらず等温膨張したとする。式中添え字の１
は１倍、３は３倍を意味する。The position of the power piston (4) is set to a position three times the reference volume V _S as shown in FIG. Temperature is 90
Suppose that it expanded isothermally at 0 ° K. Subscript 1 in the formula
Means 1 times and 3 means 3 times.

【００２６】[0026]

【数２】 [Equation 2]

【００２７】１気圧である。では３倍に延ばしたままで
元の基準容積Ｖ_S の状態はどうであろうか。温度は９０
０゜Ｋである。質量ｍ_H は１／３になっている。この場
合基準容積Ｖ_S の質量ｍ_H が１／３になり、圧力Ｐ_H も
１／３になったと見ることが出来る。また見方を変えて
圧力が同じで高温部と低温部の２要素がある場合、温度
が３倍の所では質量は１／３であるといえる。It is 1 atm. Then, how about the state of the original reference volume V _{S while} it has been tripled? Temperature is 90
It is 0 ° K. The mass m _H is 1/3. In this case, it can be seen that the mass m _H of the reference volume V _S has become 1/3 and the pressure P _H has also become 1/3. From another point of view, when the pressure is the same and there are two elements, a high temperature portion and a low temperature portion, it can be said that the mass is ⅓ at a temperature tripled.

【００２８】図２６に戻ってディスプレーサ（２）が１
／２の所での作動流体の状態を見る。高温部温度Ｔ_H ＝
９００゜Ｋ、低温部温度Ｔ_L ＝３００゜Ｋと変わらな
い。高温部（９）と低温部（１０）の単位体積あたりの
質量は１：３となる。全体の質量は変わらないので高温
部（９）の質量ｍ_H は全体の１／４、低温部（10）の質
量ｍ_L は残り３／４となる。高温部（９）の温度は３倍
であるが、容積Ｖ_H が１／２となり、その中の質量ｍ_H
が１／４になったので高温部圧力Ｐ_H はReturning to FIG. 26, the displacer (2) is set to 1
Check the state of the working fluid at / 2. High temperature part _TH =
The temperature is 900 ° K, and the low temperature part temperature T _{L is} 300 ° K, which is the same. The mass per unit volume of the high temperature part (9) and the low temperature part (10) is 1: 3. Since the total mass does not change, the mass m _H of the high temperature part (9) is ¼ of the total mass, and the mass m _L of the low temperature part (10) is the remaining 3/4. Although the temperature of the high temperature part (9) is tripled, the volume V _H becomes 1/2 and the mass m _H therein
Becomes 1/4, so the high temperature pressure P _H is

【００２９】[0029]

【数３】 (Equation 3)

【００３０】低温部（10）は質量ｍ_L と容積Ｖ_L のみ変
わったので低温部圧力Ｐ_L はSince the mass m _L and the volume V _{L of the} low temperature part (10) are changed, the low temperature part pressure P _L is

【００３１】[0031]

【数４】 (Equation 4)

【００３２】ｐ＝Ｐ_H ＝Ｐ_L で計算が正しいことが証明
された。ディスプレーサ（２）が任意の位置にあるとき
質量の配分はどうなるか。低温部（１０）を基準に考え
てみる。質量の計算をするとき、単位体積あたりの質量
は低温部（１０）は 高温部（９）の 温度比Ｔ_D 倍あ
る。従って低温部容積Ｖ_L に温度比Ｔ_D を乗じ、高温部
容積Ｖ_H を加えた量を全体量とし、分母として算出す
る。 全体質量ｍとすると低温部質量ｍ_L の割合はThe calculation proved correct with p = P _H = P _L. What happens to the mass distribution when the displacer (2) is in any position? Consider the low temperature part (10) as a reference. When calculating the mass, the mass per unit volume of the low temperature part (10) is the temperature ratio T _D times that of the high temperature part (9). Therefore, the low temperature part volume V _L is multiplied by the temperature ratio T _D , and the high temperature part volume V _H is added to obtain the total amount, which is calculated as the denominator. When the entire mass m the proportion of the low-temperature section mass m _L is

【００３３】[0033]

【数５】 (Equation 5)

【００３４】低温部圧力Ｐ_L は低温部質量ｍ_L を低温部
容積Ｖ_L で除した値となる。The low temperature part pressure P _L is a value obtained by dividing the low temperature part mass m _L by the low temperature part volume V _L.

【００３５】[0035]

【数６】 (Equation 6)

【００３６】高温部（９）を基準に考えてみる。高温部
質量ｍ_H はConsider the high temperature part (9) as a reference. High temperature part mass m _H is

【００３７】[0037]

【数７】 (Equation 7)

【００３８】高温部圧力Ｐ_H は高温部質量ｍ_H に温度比
Ｔ_D を乗じ、高温部容積Ｖ_H で除した値となる。The high temperature portion pressure P _H is a value obtained by multiplying the high temperature portion mass m _H by the temperature ratio T _D and dividing by the high temperature portion volume V _H.

【００３９】[0039]

【数８】 (Equation 8)

【００４０】低温部（10）による圧力算出と、高温部
（９）による圧力算出の式が同じになった。以上により
密閉されたシリンダ内に圧力が同一で、温度の異なる作
動流体があるときの圧力の算出方法が分かった。この式
は死空間を０としたときの算出方法である。実機のスタ
ーリングエンジンには加熱器（６）、再生熱交換器
（７）、冷却器（８）があり、必ず作動流体の通路があ
る。この通路が死空間となる。死空間を計算するとき加
熱器（６）と再生熱交換器（７）の死空間の半分を高温
部死空間Ｖ_DH、冷却器（８）と再生熱交換器（７）の死
空間の半分を低温部死空間Ｖ_DLとして加算する。質量ｍ
はシリンダに漏れがないとすればｍ＝１とすることがで
きる。よってスターリングエンジンの内圧ｐはThe formula for calculating the pressure by the low temperature part (10) and the formula for calculating the pressure by the high temperature part (9) are the same. From the above, a method of calculating the pressure when the working fluids having the same pressure but different temperatures exist in the sealed cylinder has been found. This formula is a calculation method when the dead space is set to 0. The actual Stirling engine has a heater (6), a regenerative heat exchanger (7), and a cooler (8), and always has a working fluid passage. This passage becomes a dead space. When calculating the dead space, half of the dead space of the heater (6) and the regenerative heat exchanger (7) is the dead space V _{DH of the} high temperature part, and half of the dead space of the cooler (8) and the regenerative heat exchanger (7). _Is added as the low temperature part dead space V _DL . Mass m
Can be m = 1 if the cylinder is leak-free. Therefore, the internal pressure p of the Stirling engine is

【００４１】[0041]

【数９】 [Equation 9]

【００４２】図１０は本発明の「１シリンダ・ディスプ
レーサ型スターリングエンジン」の動作原理図である。
シリンダ（１）の中央部に高温部（９）、と動力部（1
1）を置き、上側にディスプレーサ（２）下側にパワー
ピストン（４）を配置し、それぞれが位相角を持って同
期して回転するディスプレーサ歯車（３３）、パワーピ
ストン歯車（３５）で上下運動する。中央部に熱源
（５）を置き加熱器（６）を加熱する。上下両端に冷却
水路（１５）を置き冷却器（８）、摺動シリンダ（１
８）を冷却する。ディスプレーサ（２）が下死点で低温
部（１０）が最大になる。ディスプレーサ（２）が上昇
し、作動流体が低温部（１０）から冷却器（８）、再生
熱交換器（７）、加熱器（６）を通って高温部（９）に
入る。作動流体は高温高圧になりパワーピストン（４）
を押す。作動流体は膨張し、パワーピストン（４）の行
程範囲である動力部（１１）が広がる。膨張行程で作動
流体は冷やされることなく確実に膨張する。パワーピス
トン（４）はストロークを基準容積Ｖ_S の数倍に増や
す。また、作動流体に高圧を発生させるため適当な圧縮
をする。圧縮はディスプレーサ（２）の行程範囲（基準
容積ＶＳ ）に入るため位相角を付けて接触しないよう
にする。圧縮は一時的にシリンダ（１）内で高温部
（９）の容積を０とし、低温部（１０）の容積を１００
％とし死空間を無くす。以上のようにするとＶ−Ｐ線図
は図１２のように大きく膨らむ。FIG. 10 is a diagram showing the operating principle of the "1-cylinder displacer type Stirling engine" of the present invention.
At the center of the cylinder (1), the high temperature part (9) and the power part (1
1) is placed, the displacer (2) is placed on the upper side, and the power piston (4) is placed on the lower side. The displacer gear (33) and the power piston gear (35) move up and down to rotate in synchronization with each other with a phase angle. To do. A heat source (5) is placed in the central portion to heat the heater (6). Cooling water channels (15) are placed at both upper and lower ends, and a cooler (8) and a sliding cylinder (1
Cool 8). The displacer (2) reaches the bottom dead center and the low temperature part (10) becomes maximum. The displacer (2) rises and the working fluid enters the high temperature part (9) from the low temperature part (10) through the cooler (8), the regenerative heat exchanger (7) and the heater (6). Working fluid becomes high temperature and high pressure and power piston (4)
Press. The working fluid expands and the power section (11), which is the stroke range of the power piston (4), expands. The working fluid surely expands in the expansion stroke without being cooled. Power piston (4) increase the stroke several times the reference volume V _S. In addition, the working fluid is appropriately compressed to generate high pressure. Since the compression falls within the stroke range (reference volume VS) of the displacer (2), a phase angle is added to prevent contact. The compression temporarily sets the volume of the high temperature part (9) to 0 and the volume of the low temperature part (10) to 100 in the cylinder (1).
% To eliminate dead space. By doing so, the VP diagram is greatly expanded as shown in FIG.

【００４３】等温膨張によりエネルギーの有効利用をす
る。図１０のディスプレーサ（２）の上下運動はディス
プレーサ歯車（３３）の回転運動を直進運動に変えたも
のであるが、図１３のようなカム（４９）にディスプレ
ーサ（２）をスプリング（５０）により押しつけ、パワ
ーピストン（４）と同期してカムを回転させるとディス
プレーサ（２）は半回転毎に上死点と下死点になる。デ
ィスプレーサ（２）の動作はその上下の差圧がないので
内圧に影響されない。カム（４９）を溝型にすればスプ
リング（５０）はディプレーサ（２）の重量を支えるバ
ランサになる。ディスプレーサ（２）が上死点になると
低温部（１０）が０になり、作動流体は全て高温部
（９）に集まる。パワーピストン（４）が圧縮行程に移
るとディスプレーサ（２）を下死点にする。ディスプレ
ーサ（２）が下死点になると低温部（１０）が最大にな
る。以上のようにするとＶ−Ｐ線図は図１５のようにデ
ィスプレーサ（２）が上死点にあるとき等温膨張し、下
死点にあるとき冷却圧縮する。Energy is effectively used by isothermal expansion. The vertical movement of the displacer (2) of FIG. 10 is obtained by changing the rotational movement of the displacer gear (33) into a linear movement, but the displacer (2) is attached to the cam (49) as shown in FIG. 13 by the spring (50). When the cam is pressed and rotated in synchronization with the power piston (4), the displacer (2) becomes the top dead center and the bottom dead center every half rotation. The operation of the displacer (2) is not affected by the internal pressure because there is no differential pressure above and below it. If the cam (49) is a groove type, the spring (50) becomes a balancer for supporting the weight of the displacer (2). When the displacer (2) reaches the top dead center, the low temperature part (10) becomes 0, and all the working fluid collects in the high temperature part (9). When the power piston (4) shifts to the compression stroke, the displacer (2) is set to the bottom dead center. When the displacer (2) reaches the bottom dead center, the low temperature part (10) becomes maximum. By doing so, the VP diagram expands isothermally when the displacer (2) is at the top dead center as shown in FIG. 15, and cools and compresses it when it is at the bottom dead center.

【００４４】作動流体の機密を保持するためのシールを
完全にし、漏れを無くす。ディスプレーサ（２）および
パワーピストン（４）にそれぞれディスプレーサロッド
（２１）、パワーピストンロッド（２６）を付ける。ロ
ッドはそれぞれ独立しているので個別に軸封が出来る。
軸封は３段に分けて設置する。スターリングエンジンの
内圧を高くすると作動流体の熱交換の効率が良くなり小
型化できる。内圧が高くなるとシールから漏れが生じ
る。第１段軸封装置から漏れた作動流体を平衡タンクに
集める。内圧は１サイクル毎に高圧になったり低圧にな
ったりするから、低圧になったとき平衡タンクからシリ
ンダ内に注入する。第２段軸封装置から漏れた作動流体
を低圧タンクに集める。低圧タンクを大気圧より少し高
い圧力に保つように低圧タンクより平衡タンクに作動流
体を送るガスポンプをつける。第３段軸封装置の差圧は
小さくなり軸封しやすくなる。Complete the seal to keep the working fluid airtight and eliminate leaks. A displacer rod (21) and a power piston rod (26) are attached to the displacer (2) and the power piston (4), respectively. Since the rods are independent, they can be individually sealed.
The shaft seal is installed in three stages. Increasing the internal pressure of the Stirling engine improves the efficiency of heat exchange of the working fluid and enables size reduction. If the internal pressure increases, the seal will leak. The working fluid leaked from the first stage shaft seal device is collected in a balance tank. Since the internal pressure becomes high or low at every cycle, when the pressure becomes low, it is injected from the equilibrium tank into the cylinder. The working fluid leaked from the second stage shaft seal device is collected in a low pressure tank. Attach a gas pump that sends the working fluid from the low pressure tank to the equilibrium tank so that the low pressure tank is kept at a pressure slightly higher than atmospheric pressure. The differential pressure of the third stage shaft sealing device becomes small and the shaft sealing becomes easy.

【００４５】エンジン本体、熱交換器等、作動流体の高
温高圧化に耐えるようにする。シリンダ（１）が内部圧
力と高温に耐えるようにするには形を単純にして配管等
を出さないようにすればよい。作動流体と接触する熱交
換器等はシリンダ（１）の内側に設置し、圧力の影響を
受けないようにする。シリンダ（１）は加熱器（６）や
冷却器（８）につながる配管を出さず、内圧と加熱によ
る熱膨張にはガイドを付けて熱膨張を吸収させる。The working fluid of the engine body, heat exchanger, etc. is to withstand high temperature and high pressure. In order for the cylinder (1) to withstand the internal pressure and the high temperature, the shape may be simplified and the piping or the like may not be taken out. A heat exchanger that comes into contact with the working fluid is installed inside the cylinder (1) so that it is not affected by pressure. The cylinder (1) does not provide piping connected to the heater (6) and the cooler (8), and guides thermal expansion due to internal pressure and heating to absorb the thermal expansion.

【００４６】ピストンの熱伝導による損失を軽減する。
ディスプレーサ（２）とパワーピストン（４）（以下
「ピストン（２、４）」とする）は基本的に同じ構造で
あるが、摺動部分で少し異なる。ピストン（２、４）は
ロッド側の摺動部は低温で反対側は高温であり、高温側
から低温側への熱伝導は熱損失となる。高温側は使用温
度により材料はセラミック、木材、プラスチック等とし
熱損失を防止する。The loss due to heat conduction of the piston is reduced.
The displacer (2) and the power piston (4) (hereinafter referred to as “pistons (2, 4)”) have basically the same structure, but the sliding portions are slightly different. The pistons (2, 4) have a low temperature on the sliding portion on the rod side and a high temperature on the opposite side, and heat conduction from the high temperature side to the low temperature side results in heat loss. The material on the high temperature side is ceramic, wood, plastic, etc. depending on the operating temperature to prevent heat loss.

【００４７】ピストンの熱劣化を防ぐ。セラミック等と
金属との接合部分には目に見えない空間が存在する。セ
ラミック自身にも内部組織に空隙がある。この空間や空
隙のガスが温度により膨張し接合部分を剥がしたり、セ
ラミック等を破壊したりする。このためこれらの空間や
空隙のガスを速やかに逃がすように、内部を中空にし外
部に解放する。Prevents thermal deterioration of the piston. There is an invisible space at the joint between ceramics and metal. The ceramic itself also has voids in its internal structure. The gas in this space or void expands depending on the temperature and peels off the joint portion or destroys the ceramic or the like. For this reason, in order to quickly release the gas in these spaces and voids, the inside is made hollow and released to the outside.

【００４８】熱交換器等の熱交換を有効にする。従来の
熱交換器等はシリンダの外に金属で作った細いチューブ
等を出していたが、本発明ではシリンダの中に熱交換器
等を納めるので形が変わる。熱交換器等は円筒で作り、
円筒の厚み部分に穴をあけ加熱器（６）から冷却器
（８）まで全体を通し作動流体通路（１６）とする。ま
た、円筒の表面に溝を付けてシリンダ（１）にはめ込め
ば、シリンダ（１）と円筒の間に作動流体通路（16）が
出来る。円筒はシリンダ（１）に密着しシリンダ（１）
よりの熱を受け、作動流体に伝える。特に再生熱交換器
（７）は加熱器（６）と冷却器（８）に挟まれ、高温部
（９）と低温部（１０）にまたがり熱傾斜している。こ
の高温側と低温側で熱伝導が行われると熱損失になるの
で再生熱交換器（７）は銅板等の薄板で作り、間に熱絶
縁物等を挟んだり塗布したりして熱伝導を防ぐ。Enable heat exchange in a heat exchanger or the like. In the conventional heat exchanger and the like, a thin tube or the like made of metal is provided outside the cylinder, but in the present invention, the shape is changed because the heat exchanger and the like are housed in the cylinder. The heat exchanger etc. are made of a cylinder,
A hole is made in the thickness portion of the cylinder, and the whole from the heater (6) to the cooler (8) is made into a working fluid passage (16). Further, by forming a groove on the surface of the cylinder and fitting it into the cylinder (1), a working fluid passage (16) is formed between the cylinder (1) and the cylinder. The cylinder is in close contact with the cylinder (1) and the cylinder (1)
Receives more heat and transfers it to the working fluid. In particular, the regenerative heat exchanger (7) is sandwiched between the heater (6) and the cooler (8) and has a heat gradient across the high temperature portion (9) and the low temperature portion (10). Since heat loss will occur if heat is conducted between the high temperature side and the low temperature side, the regenerative heat exchanger (7) is made of a thin plate such as a copper plate, and a heat insulator is sandwiched or applied between them to conduct heat conduction. prevent.

【００４９】熱交換器等を積層板で作る。熱源（５）の
熱はまずシリンダ（１）を加熱する。冷却水路（１５）
の冷却水もまずシリンダ（１）の熱を取る。熱交換器等
が大型になると円筒の長さも長くなり厚みの部分に深い
穴をあけるのが困難になる。再生熱交換器（７）のよう
に銅板等の薄板で作ればプレス加工で打ち抜き、必要量
重ねればよい。間に熱絶縁物があっても性能には影響し
ない。A heat exchanger and the like are made of laminated plates. The heat of the heat source (5) first heats the cylinder (1). Cooling channel (15)
First, the cooling water of the cylinder also takes heat from the cylinder (1). When the heat exchanger or the like becomes large, the length of the cylinder becomes long, and it becomes difficult to make a deep hole in the thick portion. If it is made of a thin plate such as a copper plate like the regenerative heat exchanger (7), it may be punched by press working and stacked as necessary. Thermal insulation does not affect performance.

【００５０】加熱後の加熱流体の廃熱を有効利用する。
スターリングエンジンを数個並べて第１エンジンを加熱
した排ガスを、第２エンジンの加熱に使い、第３、第４
と順に加熱する。スターリングエンジンは作動流体の温
度差が熱効率に影響する。そのため従来のスターリング
エンジンは燃焼ガスを１回加熱して外部に捨てる。しか
し、この燃焼ガスはまだ充分に温度は高く、熱エネルギ
ーを持っている。例えば第１加熱のスターリングエンジ
ンの高温側温度を９００゜Ｋとすると、その排ガスは９
００゜Ｋ以上ある。この排ガスを第２加熱のスターリン
グエンジンに導入する。第２加熱のスターリングエンジ
ンは９００゜Ｋより低い温度で運転される。このように
次々と加熱に使い有効熱量の無くなった燃焼ガスを排ガ
スとする。当発明は低温加熱にも有効にエネルギ変換が
出来るので、この点からも熱効率を良くすることが出来
る。The waste heat of the heated fluid after heating is effectively used.
Exhaust gas generated by heating the first engine by arranging several Stirling engines is used to heat the second engine.
And heat in order. In the Stirling engine, the temperature difference of the working fluid affects the thermal efficiency. Therefore, the conventional Stirling engine heats the combustion gas once and discards it to the outside. However, this combustion gas is still sufficiently hot and has thermal energy. For example, if the temperature on the high temperature side of the first heating Stirling engine is 900 ° K, the exhaust gas is 9
There is more than 00 ° K. This exhaust gas is introduced into the second heating Stirling engine. The second heated Stirling engine operates below 900 ° K. In this way, the combustion gas used for heating one after another and having no effective heat is used as exhaust gas. Since the present invention can effectively convert energy even at low temperature heating, thermal efficiency can be improved also from this point.

【００５１】太陽光を利用した熱機関を作る。スターリ
ングエンジンは加熱器を熱すればエネルギ変換できるの
で、太陽光を凹面鏡で受け、加熱流体路のカバーを外し
た本発明のスターリングエンジンの加熱面を焦点にす
る。本発明のスターリングエンジンはシリンダ側面が加
熱面であるので凹面鏡による反射光を全周に受けること
が出来る。A heat engine using sunlight is made. Since the Stirling engine can convert energy by heating the heater, sunlight is received by the concave mirror, and the heating surface of the Stirling engine of the present invention with the cover of the heating fluid path removed is the focus. Since the cylinder side surface of the Stirling engine of the present invention is the heating surface, the light reflected by the concave mirror can be received all around.

【００５２】[0052]

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例にもと
ずき図面を参照して説明する。図１は本発明の主要部分
の断面図であり、軸封関係の配管系統図であり、駆動部
分の原理図である。シリンダ（１）の内側の中央部に高
温部（９）、動力部（１１）を置き、一方にディスプレ
ーサ（２）、反対側にパワーピストン（４）を納めてい
る。ディスプレーサ（２）とシリンダ（１）との間には
中央部から加熱器（６）、再生熱交換器（７）、冷却器
（８）を設置する。パワーピストン（４）とシリンダ
（１）との間には加熱器（６）と断熱材（１７）、摺動
シリンダ（１８）を設置する。加熱器（６）、再生熱交
換器（７）、冷却器（８）、断熱材（１７）、摺動シリ
ンダ（１８）は円筒形に作る。ディスプレーサ（２）の
加熱器（６）側の空間は高温部（９）、冷却器（８）側
の空間は低温部（１０）である。パワーピストン（４）
の高温側で加熱器（６）の部分で作動流体の膨張室を動
力部（１１）、摺動シリンダ（１８）側の空間は背面空
間（１２）である。高温部（９）と動力部（１１）は同
じ空間であるが、ディスプレーサ（２）の行程範囲を高
温部（９）とし、パワーピストン（４）の行程範囲を動
力部（１１）とする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings based on embodiments. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main portion of the present invention, a piping system diagram relating to a shaft seal, and a principle diagram of a driving portion. A high temperature part (9) and a power part (11) are placed in the center part inside the cylinder (1), a displacer (2) is housed in one side and a power piston (4) is housed in the opposite side. A heater (6), a regenerative heat exchanger (7), and a cooler (8) are installed from the center between the displacer (2) and the cylinder (1). A heater (6), a heat insulating material (17), and a sliding cylinder (18) are installed between the power piston (4) and the cylinder (1). The heater (6), the regenerative heat exchanger (7), the cooler (8), the heat insulating material (17), and the sliding cylinder (18) are made cylindrical. The space on the heater (6) side of the displacer (2) is the high temperature part (9), and the space on the cooler (8) side is the low temperature part (10). Power piston (4)
At the high temperature side, the power chamber (11) is the expansion chamber of the working fluid in the heater (6) part, and the space on the sliding cylinder (18) side is the back space (12). The high temperature part (9) and the power part (11) are the same space, but the stroke range of the displacer (2) is the high temperature part (9), and the stroke range of the power piston (4) is the power part (11).

【００５３】シリンダ（１）の外側は中心部を加熱流体
路（１３）、ディスプレーサ（２）側に冷却器（８）の
冷却水路（１５）、パワーピストン（４）側に摺動シリ
ンダ（１８）の冷却水路（１５）を設ける。加熱流体路
（１３）と冷却水路（１５）の間に熱絶縁材（１４）を
置き、熱伝導による損失を少なくする。加熱流体路（１
３）には高温ガスや温水などが通る。高温ガスには燃焼
ガスなどがある。シリンダ（１）の両端の冷却水路（１
５）には水を流す。規模の小さい機関では空冷のため冷
却フインとする。ディスプレーサ（２）側は作動流体の
冷却、パワーピストン（４）側はシリンダ（１）よりの
伝導熱の冷却である。The outside of the cylinder (1) has a heating fluid passage (13) at the center, a cooling water passage (15) of the cooler (8) on the displacer (2) side, and a sliding cylinder (18) on the power piston (4) side. ) Cooling water channel (15) is provided. A heat insulating material (14) is placed between the heating fluid passage (13) and the cooling water passage (15) to reduce the loss due to heat conduction. Heating fluid path (1
High temperature gas and hot water pass through 3). The high temperature gas includes combustion gas and the like. Cooling channel (1
Water is poured into 5). Cooling fins are used for air cooling in small-scale engines. The displacer (2) side is for cooling the working fluid, and the power piston (4) side is for cooling the conduction heat from the cylinder (1).

【００５４】熱交換器等には作動流体通路（１６）を設
ける。作動流体はディスプレーサ（２）の動きによって
作動流体通路（１６）を通って高温部（９）と低温部
（１０）を行ったり来たりする。作動流体通路（１６）
の出入り口は熱交換器等の先端に設ける。低温部（１
０）はディスプレーサ（２）の行程範囲の先端である冷
却器（８）の端であるが、高温部（９）は加熱器（６）
の端である断熱材（１７）との境である。作動流体が高
温部（９）・動力部（１１）に出入りするには加熱器
（６）とパワーピストン（４、６４）の間を通る。図５
の加熱器（６、６６）、図７の加熱器（５６、７６）は
この実施図である。以上が本発明の本体部分の実施例で
あるが次ぎに本発明の付属装置、及び部品について説明
する。A working fluid passage (16) is provided in the heat exchanger or the like. The working fluid moves back and forth through the working fluid passage (16) to and from the hot section (9) and the cold section (10) by the movement of the displacer (2). Working fluid passage (16)
The entrance and exit will be provided at the tip of the heat exchanger. Low temperature part (1
0) is the end of the cooler (8) which is the tip of the stroke range of the displacer (2), but the high temperature part (9) is the heater (6)
It is the boundary with the heat insulating material (17) which is the end of the. The working fluid passes between the heater (6) and the power pistons (4, 64) in order to move in and out of the high temperature section (9) and the power section (11). FIG.
The heaters (6, 66) of FIG. 7 and the heaters (56, 76) of FIG. 7 are this embodiment. The embodiment of the main body of the present invention has been described above. Next, the accessory device and parts of the present invention will be described.

【００５５】等温膨張によりエネルギーの有効利用をす
る。本発明のスターリングエンジンは、太陽光利用によ
る単独運転以外は、加熱流体の熱の有効利用のため３個
以上並べて運転する。例えば３個並べて運転の場合、動
作を角度１２０゜づつずらして運転する。その際、ディ
スプレーサ側にカムシャフトを付けて運転する。カムは
図１３の他に図１８のように０゜〜１８０゜まで円運動
によるＳＩＮカーブとし、１８０゜〜２７０゜まで上死
点、２７０゜〜３６０゜（０゜）まで倍速のＳＩＮカー
ブにすればＶーＰ線図は図１９のようになる。Energy is effectively used by isothermal expansion. The Stirling engine of the present invention is operated side by side in order to effectively utilize the heat of the heating fluid, except for the single operation by utilizing sunlight. For example, in the case where three units are arranged side by side, the operation is shifted by 120 °. At this time, operate with the camshaft attached to the displacer side. In addition to FIG. 13, the cam has a SIN curve by circular motion from 0 ° to 180 ° as shown in FIG. 18, and a double speed SIN curve from 180 ° to 270 ° at top dead center and 270 ° to 360 ° (0 °) Then, the VP diagram becomes as shown in FIG.

【００５６】図１で駆動部について説明する。ディスプ
レーサ（２）はディスプレーサロッド（２１）によりデ
ィスプレーサリンク（２２）、ディスプレーサレバー軸
受け（２４）を支点とするディスプレーサレバー（２
３）、更にディスプレーサ連結竿（２５）を介してディ
スプレーサ歯車（３３）につながる。同じようにパワー
ピストン（４）はパワーピストンロッド（２６）により
パワーピストンリンク（２７）、パワーピストンレバー
軸受け（２９）を支点とするパワーピストンレバー（２
８）、更にパワーピストン連結竿（３０）を介してパワ
ーピストン歯車（３５）につながる。ディスプレーサ
（２）とパワーピストン（４）との間に位相角を付け
る。位相角はディスプレーサ（２）がパワーピストン
（４）より先行するように歯車の噛み合わせにより付け
る。位相角を付けるとディスプレーサ（２）とパワーピ
ストン（４）の間に死空間が出来る。この死空間を０に
するようにオーバーラップさせる。位相角を作りオーバ
ーラップさせ死空間を無くすと低温部（１０）の圧縮を
する。ディスプレーサ連結管（２５）をディスプレーサ
歯車（３３）に取り付け、歯車を回転させると取り付け
部の直径がディスプレーサ（２）のストロークになる。
パワーピストン連結管（３０）をパワーピストン歯車
（３５）に取り付け、歯車を回転させると取り付け部の
直径がパワーピストン（４）のストロークになる。ディ
スプレーサストロークよりパワーピストンストロークを
数倍にして、高温部（９）の作動流体が充分膨張するよ
うに動力部（１１）を増やす。The drive section will be described with reference to FIG. The displacer (2) uses a displacer rod (21) to displacer link (22) and displacer lever bearing (24) as a fulcrum.
3) Further, it is connected to the displacer gear (33) through the displacer connecting rod (25). Similarly, the power piston (4) uses the power piston rod (26) to form the power piston link (27) and the power piston lever bearing (29) as a fulcrum.
8) Further, it is connected to the power piston gear (35) via the power piston connecting rod (30). A phase angle is provided between the displacer (2) and the power piston (4). The phase angle is set by meshing the gears so that the displacer (2) precedes the power piston (4). When a phase angle is added, a dead space is created between the displacer (2) and the power piston (4). The dead space is overlapped so as to be zero. When the phase angle is created and overlapped to eliminate the dead space, the low temperature part (10) is compressed. When the displacer connecting pipe (25) is attached to the displacer gear (33) and the gear is rotated, the diameter of the attachment portion becomes the stroke of the displacer (2).
When the power piston connecting pipe (30) is attached to the power piston gear (35) and the gear is rotated, the diameter of the attachment portion becomes the stroke of the power piston (4). The power piston stroke is made several times larger than the displacer stroke to increase the power section (11) so that the working fluid in the high temperature section (9) expands sufficiently.

【００５７】図１で軸封について説明する。ディスプレ
ーサロッド（２１）の軸封は３段とする。パワーピスト
ン（４）のピストンリングを第１段軸封装置（３７）と
し、パワーピストンロッド（２６）の軸封は２段とす
る。ピストンリングや、第１段軸封装置（３７）より漏
れた作動流体は、高圧のとき平衡管（４４）を通って平
衡タンク（４２）に入る。作動流体が低圧の時逆止弁
（４５）を通ってシリンダ内に補給される。従って漏れ
た分だけ常に補給されることになる。また平衡タンク
（４２）の圧力がこのスターリングエンジンの最低圧力
より少し高い圧力となる。低圧タンク（４３）の作動流
体の圧力を、大気圧よりわづかに高い圧力になるよう
に、ガスポンプ（４７）を運転する。低圧タンク（４
２）と大気圧は差圧が小さいので第３段軸封装置（３
９）は軽便な装置になる。作動流体に空気を用いる場
合、この軸封装置の１部を省略することがある。ディス
プレーサロッド（２１）、パワーピストンロッド（２
６）は軸受けを２カ所設置し、シリンダ（１）との平行
度を保つようにする。The shaft seal will be described with reference to FIG. The shaft seal of the displacer rod (21) has three stages. The piston ring of the power piston (4) is the first stage shaft sealing device (37), and the shaft sealing of the power piston rod (26) is two stages. The working fluid leaked from the piston ring and the first stage shaft seal device (37) enters the equilibrium tank (42) through the equilibrium pipe (44) at high pressure. When the working fluid has a low pressure, it is replenished into the cylinder through the check valve (45). Therefore, the amount of leakage is always replenished. Also, the pressure in the equilibrium tank (42) is slightly higher than the minimum pressure of this Stirling engine. The gas pump (47) is operated so that the pressure of the working fluid in the low-pressure tank (43) becomes slightly higher than atmospheric pressure. Low pressure tank (4
2) and the atmospheric pressure have a small differential pressure, the third stage shaft seal device (3
9) is a convenient device. When air is used as the working fluid, a part of the shaft sealing device may be omitted. Displacer rod (21), power piston rod (2
In 6), two bearings are installed to maintain parallelism with the cylinder (1).

【００５８】エンジン本体、熱交換器等、作動流体の高
温高圧化に耐えるようにする。既に述べたように作動流
体と接触する構成物をシリンダ（１）の内側に設置し圧
力の影響を受けないようにする。シリンダ（１）は内部
圧力と高温に耐えるようにする。図１に示される実施例
ではパイプの両端を切断し内部に熱交換器等のほかに熱
絶縁材（１４）、摺動シリンダ（１８）を設置し、両端
に軸受け及び軸封装置を付ける。この構造は比較的低温
低圧のスターリングエンジンに使用される。The working fluid of the engine body, heat exchanger, etc. is to withstand high temperature and high pressure. As already mentioned, the components that come into contact with the working fluid are placed inside the cylinder (1) to be pressure insensitive. The cylinder (1) is to withstand the internal pressure and high temperature. In the embodiment shown in FIG. 1, both ends of the pipe are cut and a heat insulating material (14) and a sliding cylinder (18) are installed inside the pipe, and a bearing and a shaft seal device are attached to both ends. This structure is used in relatively low temperature and low pressure Stirling engines.

【００５９】図２はシリンダ（６１）の形を変えた主要
部分の断面図である。その他については図１と変わらな
い。図２のようにシームレスのパイプの両端の一方を外
側にフランジのように曲げ、片方を内側に曲げ、さらに
円筒状の部分を作り、さらにもう１度外側にフランジの
ように曲げる。内曲げの方のシリンダ（６１）の中にデ
ィスプレーサ（２）を設置し、くびれの部分にディスプ
レーサロッド（２１）を出し軸封をする。ここに作動流
体注入管（４５）も通す。一方の外側に開いたフランジ
側はシリンダ（６１）内部に熱交換器等のほか、断熱材
（１７）、摺動シリンダ（１８）等の挿入口とする。ま
たシリンダの中にパワーピストン（４）を設置する。フ
ランジ部分にはパワーピストンロッド（２６）を出し軸
封をする。更に高温高圧になった場合、中央部の加熱高
温部分の厚みを厚くする。また冷却低温部分を薄くす
る。この場合、くびれ部分側はシリンダの内径に合わせ
外側を細くする。また、フランジ側は外径に合わせ内側
を広げ薄くする。FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part in which the shape of the cylinder (61) is changed. Others are the same as in FIG. As shown in FIG. 2, one of both ends of the seamless pipe is bent outward like a flange, and one of them is bent inward to form a cylindrical portion, and then bent outward again like a flange. The displacer (2) is installed in the cylinder (61) of the inner bend, and the displacer rod (21) is taken out at the constricted portion to seal the shaft. A working fluid injection pipe (45) is also passed through here. On the other hand, the flange side opened to the outside is used as an insertion port for the heat insulating material (17), the sliding cylinder (18), etc., in addition to the heat exchanger, etc. inside the cylinder (61). Also, install the power piston (4) in the cylinder. The power piston rod (26) is taken out from the flange portion and the shaft is sealed. When the temperature and pressure are further increased, the thickness of the heating high temperature portion in the central portion is increased. Also, the cooling low temperature part is thinned. In this case, the constricted portion side is made thinner to match the inner diameter of the cylinder. Also, on the flange side, expand the inner side to match the outer diameter and make it thinner.

【００６０】ピストン（２、４）の熱伝導による損失を
軽減する。図３はピストン（２、４）の外観図である。
ピストン（２、４）は基本的に同じ構造であるが、摺動
部分で少し異なる。ディスプレーサ摺動部（８２）は冷
却器（８）の内径に合わせる。また摺動面よりの作動流
体の漏れはあってもよい。しかし大部分の作動流体は作
動流体通路（１６）を通るようにする。加熱器（６）と
再生熱交換器（７）に接するディスプレーサ高温部（８
３）は使用温度により材料はセラミック、木材、プラス
チック等であるが、加熱器（６）、再生熱交換器（７）
との間は非接触とする。パワーピストン摺動部（８７）
は摺動シリンダ（１８）の内径に合わせピストンリング
を付ける。加熱器（６）、断熱材（１７）に接するパワ
ーピストン高温部（８８）は非接触とする。The loss due to heat conduction of the pistons (2, 4) is reduced. FIG. 3 is an external view of the pistons (2, 4).
The pistons (2, 4) have basically the same structure, but the sliding parts are slightly different. The displacer sliding part (82) is fitted to the inner diameter of the cooler (8). Further, the working fluid may leak from the sliding surface. However, most of the working fluid will pass through the working fluid passageway (16). Displacer high temperature part (8) in contact with the heater (6) and the regenerative heat exchanger (7)
The material of 3) is ceramic, wood, plastic, etc. depending on the operating temperature, but the heater (6) and the regenerative heat exchanger (7)
There is no contact between and. Power piston sliding part (87)
Attach a piston ring to the inside diameter of the sliding cylinder (18). The high temperature portion of the power piston (88) that is in contact with the heater (6) and the heat insulating material (17) is not in contact.

【００６１】ディスプレーサ（６２）とパワーピストン
（６４）の熱劣化を防ぐ。図４は本発明のディスプレー
サ（６２）とパワーピストン（６４）の断面図である。
図３との違いは内部を中空にし、ガスを逃がすようにし
ている。ディスプレーサ高温部（８４）はセラミックは
中空にし、外部に面する部分に上薬を塗り、組織を緻密
にしてガスの流通のないようにする。ディスプレーサロ
ッド（８１）は中空にして回り止めと外れ止めをし、セ
ラミックの中空の穴に合わせる。ディスプレーサ高温部
（８４）とディスプレーサロッド（８１）は平行度をと
り、予熱をして摺動部分を鋳込む。その後摺動部分を仕
上げる。セラミック部分は加熱器（６）や再生熱交換器
（７）には非接触となるように作る。ディスプレーサ摺
動部（８２）は冷却器（８）の内径に合わせる。パワー
ピストン高温部（８９）のセラミック部分は加熱器
（６）や断熱材（１７）には非接触となるように作る。
パワーピストン摺動部（８７）は摺動シリンダ（１８）
に合わせる。またピストンリングをはめ込む溝を付け
る。パワーピストンロッド（８６）は機構はディスプレ
ーサロッド（８１）と変わらないが、ストローク、パワ
ー等が大きくなると出力に応じて太くて長くなる。Prevents heat deterioration of the displacer (62) and the power piston (64). FIG. 4 is a sectional view of the displacer (62) and power piston (64) of the present invention.
The difference from FIG. 3 is that the inside is hollow so that gas can escape. The high-temperature displacer portion (84) is made of a hollow ceramic, and the portion facing the outside is coated with a glaze to make the tissue dense and prevent gas flow. The displacer rod (81) is made hollow so as to prevent rotation and disengagement, and fit it into a hollow hole in the ceramic. The displacer high temperature part (84) and the displacer rod (81) are parallel and preheated to cast the sliding part. After that, the sliding part is finished. The ceramic part is made so as not to be in contact with the heater (6) or the regenerative heat exchanger (7). The displacer sliding part (82) is fitted to the inner diameter of the cooler (8). The ceramic part of the power piston high temperature part (89) is made so as not to contact the heater (6) and the heat insulating material (17).
The power piston sliding part (87) is a sliding cylinder (18)
Adjust to Also, add a groove to fit the piston ring. The mechanism of the power piston rod (86) is the same as that of the displacer rod (81), but becomes thicker and longer depending on the output as the stroke, power, etc. increase.

【００６２】熱交換器等の熱交換を有効にする。図５は
円筒の肉厚部分に穴をあけ、作動流体を通し熱交換をす
る加熱器（６）、再生熱交換器（７）、冷却器（８）の
外形図である。図６は側面から見た図である。図１はこ
の熱交換器等の断面図をも示す。作動流体通路（１６）
は加熱器（６）、再生熱交換器（７）、冷却器（８）を
貫いている。作動流体通路（１６）の出入り口はその両
端に設ける。低温部（１０）はディスプレーサ（２、６
２）の行程範囲の先端である冷却器（８）の端である
が、高温部（９）は加熱器（６）の端である断熱材（１
７）との境になる。作動流体が高温部（９）・動力部
（１１）に出入りするには加熱器（６）とパワーピスト
ン（４、６４）の間を通る。図７は円筒の表面に溝を付
け、シリンダ（１、６１）との間に作動流体を通し熱交
換をする加熱器（６６）、再生熱交換器（６７）、冷却
器（６８）の外形図である。図８は側面から見た図であ
る。図２はこの熱交換器等の断面図をも示す。図５、６
と図７、８の異なるのは作動流体通路（１６）の位置が
異なるのみで他は同一である。Enable heat exchange in a heat exchanger or the like. FIG. 5 is an outline view of a heater (6), a regenerative heat exchanger (7), and a cooler (8) which are provided with holes in a thick wall portion of a cylinder and allow a working fluid to pass therethrough for heat exchange. FIG. 6 is a side view. FIG. 1 also shows a cross-sectional view of this heat exchanger and the like. Working fluid passage (16)
Penetrates the heater (6), the regenerative heat exchanger (7) and the cooler (8). The inlet and outlet of the working fluid passage (16) are provided at both ends thereof. The low temperature part (10) is a displacer (2, 6).
2) is the end of the cooler (8) which is the end of the stroke range, but the high temperature part (9) is the end of the heater (6).
It becomes the boundary with 7). The working fluid passes between the heater (6) and the power pistons (4, 64) in order to move in and out of the high temperature section (9) and the power section (11). FIG. 7 shows outer shapes of a heater (66), a regenerative heat exchanger (67), and a cooler (68) which have grooves on the surface of a cylinder and which exchange working fluid with the cylinder (1, 61) to exchange heat. It is a figure. FIG. 8 is a side view. FIG. 2 also shows a sectional view of this heat exchanger and the like. Figures 5 and 6
7 and 8 are the same except that the position of the working fluid passage (16) is different.

【００６３】熱交換器等を銅板等の薄板の積層板で作
る。薄板と薄板の間に熱絶縁材を挟むか、あるいは塗布
する。薄板はプレス打ち抜きにより作り、積層により深
い穴を作る。図５、７の熱交換器等を積層板で作り、加
熱器（５６、７６）、再生熱交換器（５７、７７）、冷
却器（５８、７８）とする。The heat exchanger and the like are made of laminated thin plates such as copper plates. A heat insulating material is sandwiched or applied between the thin plates. Thin plates are made by press punching and deep holes are made by stacking. The heat exchanger and the like shown in FIGS. 5 and 7 are made of laminated plates, and are used as a heater (56, 76), a regenerative heat exchanger (57, 77), and a cooler (58, 78).

【００６４】加熱後の加熱流体の廃熱を有効利用する。
スターリングエンジンを数個並べ、各スターリングエン
ジンの加熱流体路（１３）をシリーズにつなぐ。第１エ
ンジンを加熱した排ガスを、第２エンジンの加熱に使
い、第３、第４と順に加熱する。The waste heat of the heated fluid after heating is effectively used.
Line up several Stirling engines and connect the heating fluid path (13) of each Stirling engine to the series. The exhaust gas obtained by heating the first engine is used for heating the second engine, and the third and fourth heating is performed in this order.

【００６５】太陽光を利用した熱機関を作る。図９のよ
うに太陽光を凹面鏡（５９）で受け焦点を作る。加熱流
体路（１３）のカバーを外した本発明のスターリングエ
ンジンの加熱面を焦点にする。シリンダの加熱部以外は
全て断熱材、遮温材で覆い、太陽光の追尾装置の故障に
備える。加熱面には円筒状の２重耐熱ガラスの筒（６
０）を置き熱の放散を防ぐ。円筒状の２重耐熱ガラスの
筒（６０）は１カ所パイプを付ける。パイプの先端で温
度の影響のないところに逆止弁（６５）を取り付ける。
本発明のスターリングエンジンは頂上に冷却器を持って
いるのでスターリングエンジンの支えをパイプにし冷却
水を通す。ディスプレーサ駆動の歯車軸（３４）は凹面
鏡（５９）の外側より出しパワーピストン （４、６
４）と同期させる。又はサーボモータにて運転する。A heat engine using sunlight is created. As shown in FIG. 9, sunlight is received by the concave mirror (59) to form a focus. The heating surface of the Stirling engine of the present invention with the heating fluid path (13) uncovered is the focus. All parts except the heating part of the cylinder are covered with a heat insulating material and a heat insulating material in case of failure of the solar tracking device. A cylindrical double heat-resistant glass tube (6
Place 0) to prevent heat dissipation. A cylindrical double heat-resistant glass tube (60) is provided with a pipe at one place. Install a check valve (65) at the end of the pipe where there is no effect of temperature.
Since the Stirling engine of the present invention has a cooler at the top, the support of the Stirling engine is used as a pipe to pass cooling water. The displacer-driven gear shaft (34) extends from the outside of the concave mirror (59) and the power piston (4, 6).
4) Synchronize with. Or operate with a servo motor.

【００６６】[0066]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【００６７】図１１はディスプレーサ軌跡とパワーピス
トン軌跡の関係を描いた折れ線グラフである。図１２は
「数９」による計算式で描いた本発明のスターリングエ
ンジンのＶ−Ｐ線図である。共通条件は前出の図２２と
同じである。この共通条件のほかに図１２の条件として
位相角＝１２０゜。パワーピストン容積＝基準容積Ｖ_S
の３倍の曲線とする。図１２のは死空間を０とした場
合のＶーＰ線図である。図１２のは死空間を有りとし
た場合のＶーＰ線図である。図１２のについて分析し
てみる。各行程の境界ははっきりしていないが １５０゜〜３００゜ 大凡等温膨張 ３００゜〜０゜〜６０゜ 大凡等圧圧縮 ６０゜〜１０５゜ 大凡等温圧縮 １０５゜〜１３５゜ 大凡等容加熱 図１２で１５０゜〜３００゜の範囲は９００゜Ｋの高温
等温曲線に大略平行しているので大凡「等温膨張」とな
る。等温線より少し温度が低いのは１５％の死空間の影
響である。２７０゜〜３００゜までは変化が小さい。３
００゜〜０゜〜６０゜ までは圧力変化が少なく、エン
ジン内容積は１／３となっているので大凡「等圧圧縮」
となる。３００゜〜３３０゜は変化が小さい。６０゜〜
１０５゜までは３００゜Ｋ の低温等温曲線に沿って変
化しているので大凡「等温圧縮」となる。１０５゜〜１
３５゜までは容積の変化はなく圧力のみ上昇させている
ので大凡「等容加熱」となる。このＶーＰ線図で４５゜
〜１３５゜〜１９５゜の範囲は位相角に依存している。
ディスプレーサ（２）とパワーピストン（４）による死
空間を０にしながら位相角を大きくすると容積は低温圧
縮され、圧力を上昇させる。また、１９５゜〜０゜〜４
５゜の範囲はパワーピストン（４）のストロークに依存
している。このように位相角とパワーピストン（４）の
ストロークを適当に選ぶことにより最適な機関を作るこ
とが出来る。FIG. 11 is a line graph showing the relationship between the displacer locus and the power piston locus. FIG. 12 is a VP diagram of the Stirling engine of the present invention drawn by the calculation formula of "Equation 9". The common condition is the same as that shown in FIG. In addition to this common condition, the phase angle = 120 ° as the condition of FIG. The power piston volume = reference volume V _S
The curve is 3 times the FIG. 12 is a VP diagram when the dead space is 0. FIG. 12 is a VP diagram when the dead space is present. Let's analyze about FIG. Although the boundary of each process is not clear, 150 ° to 300 ° approximately isothermal expansion 300 ° to 0 ° to 60 ° approximately equal pressure compression 60 ° to 105 ° approximately isothermal compression 105 ° to 135 ° approximately equal volume heating In FIG. Since the range of 150 ° to 300 ° is substantially parallel to the high temperature isothermal curve of 900 ° K, it is almost "isothermal expansion". A little cooler than the isotherm is the effect of 15% dead space. The change is small from 270 ° to 300 °. 3
There is little pressure change from 00 ° to 0 ° to 60 °, and the internal volume of the engine is 1/3, so it is roughly "isobaric compression".
Becomes The change is small from 300 ° to 330 °. 60 ° ~
Since it changes along the low temperature isothermal curve of 300 ° K up to 105 °, it is almost "isothermal compression". 105 ° ~ 1
Up to 35 °, there is no change in volume and only the pressure is raised, so it is almost "equal volume heating". In this VP diagram, the range of 45 ° to 135 ° to 195 ° depends on the phase angle.
When the dead angle formed by the displacer (2) and the power piston (4) is set to 0 and the phase angle is increased, the volume is cold-compressed and the pressure is increased. Also, 195 ° to 0 ° to 4
The 5 ° range depends on the stroke of the power piston (4). In this way, an optimum engine can be made by appropriately selecting the phase angle and the stroke of the power piston (4).

【００６８】熱力学によると、「作動流体のＶーＰ線図
でその閉面積分だけ動力に変換される」とある。とする
と従来の低温側にパワーピストン（４）を置くスターリ
ングエンジンのＶーＰ線図（図２２）と本発明による高
温側にパワーピストン（４）を置くスターリングエンジ
ンと比較すれば作動流体のＶーＰ線図の閉面積は充分に
大きく、性能が上昇しているのが分かる。According to the thermodynamics, "the closed area is converted into power in the VP diagram of the working fluid". Then, comparing the VP diagram of the conventional Stirling engine having the power piston (4) on the low temperature side (FIG. 22) and the Stirling engine having the power piston (4) on the high temperature side according to the present invention, V of the working fluid is compared. It can be seen that the closed area in the -P diagram is sufficiently large and the performance is increasing.

【００６９】図１６、１７は従来の低温側にパワーピス
トン（４）を置くスターリングエンジンと、高温側にパ
ワーピストン（４）を置くスターリングエンジンの比較
をするための折れ線グラフである。共通条件は図２２と
同じである。図１６はピストン（２、４）の軌跡であ
り、図１７はそのＶーＰ線図である。位相角９０゜。パ
ワーピストン容積＝基準容積Ｖ_S の１倍の曲線である。
は死空間を０とした場合のＶーＰ線図である。は死
空間を有りとした場合のＶーＰ線図である。図１７の
について分析してみる。この線図の閉面積は小さく変換
効率は良くない。高温等温曲線と低温等温曲線にまたが
った円に近いＶーＰ線図である。閉回路の面積は従来の
ディスプレーサエンジンと大差はない。16 and 17 are line graphs for comparing the conventional Stirling engine having the power piston (4) on the low temperature side and the conventional Stirling engine having the power piston (4) on the high temperature side. The common conditions are the same as in FIG. FIG. 16 is a locus of the piston (2, 4), and FIG. 17 is its VP diagram. 90 ° phase angle. 1 times the curve of the power piston volume = reference volume V _S.
FIG. 6 is a VP diagram when the dead space is set to 0. [Fig. 3] is a VP diagram when the dead space is present. Let us analyze about FIG. The closed area of this diagram is small and the conversion efficiency is not good. It is a VP diagram near the circle which straddles a high temperature isothermal curve and a low temperature isothermal curve. The area of the closed circuit is not much different from the conventional displacer engine.

【００７０】等温膨張によりエネルギーの有効利用をす
る。図１４はカム（４９）による運転をするディスプレ
ーサ軌跡と円運動により運転するパワーピストン軌跡の
関係を描いた折れ線グラフである。図１４はディスプレ
ーサ（２）の変化を 下死点→上死点のとき４５゜→９０゜。 上死点→下死点のとき２５５゜→３００゜とする。パワ
ーピストン（４）は位相角９０゜とし、ストローク３倍
である。パワーピストン（４）による圧縮は約０．５８
である。Energy is effectively used by isothermal expansion. FIG. 14 is a line graph showing the relationship between the displacer locus operating by the cam (49) and the power piston locus operating by circular motion. In FIG. 14, the change of the displacer (2) is 45 ° → 90 ° when the bottom dead center → the top dead center. When top dead center → bottom dead center, it is 255 ° → 300 °. The power piston (4) has a phase angle of 90 ° and a stroke of three times. About 0.58 compression by power piston (4)
It is.

【００７１】図１５は図１４のＶ−Ｐ線図である。共通
条件は前出の図２２と同じである。この共通条件以外の
図１５の条件は実施例の通りである。図１５のは死空
間を０とした場合のＶーＰ線図である。図１５のは死
空間を有りとした場合のＶーＰ線図である。図１５の
について分析してみる。 ９０゜〜２５５゜ 等温膨張 ２５５゜〜３００゜ 等容冷却 ３００゜〜０゜〜４５゜ 等圧圧縮 ４５゜〜９０゜ 等容加熱 図１５ので９０゜〜２５５゜の範囲は９００゜Ｋの高
温等温曲線に重なっていて完全に「等温膨張」となる。
図１５ので等温線より少し温度が低いのは１５％の死
空間の影響である。２５５゜〜３００゜までは「等容冷
却」となる。３００゜〜０゜〜４５゜までは圧力変化が
少ないので「等圧圧縮」となる。この範囲は死空間の影
響は容積のずれになっているが、軌跡は重なり結果的に
死空間の影響はないようになる。４５゜〜９０゜までは
「等容加熱」となる。しかし、この範囲は角度４５゜で
低温から一挙に高温になっているので熱交換の速度の面
から実際はこのようにはならない。FIG. 15 is a VP diagram of FIG. The common condition is the same as that shown in FIG. The conditions of FIG. 15 other than this common condition are as in the embodiment. FIG. 15 is a VP diagram when the dead space is set to 0. FIG. 15 is a VP diagram when the dead space is present. Let us analyze about FIG. 90 ° to 255 ° isothermal expansion 255 ° to 300 ° isovolume cooling 300 ° to 0 ° to 45 ° isobaric compression 45 ° to 90 ° isovolume heating In FIG. 15, the range of 90 ° to 255 ° is 900 ° K high temperature. It overlaps with the isothermal curve and becomes completely "isothermal expansion".
The fact that the temperature is slightly lower than the isotherm in FIG. 15 is due to the effect of 15% dead space. "Equal volume cooling" is performed from 255 ° to 300 °. Since there is little change in pressure from 300 ° to 0 ° to 45 °, "isobaric compression" is performed. In this range, the dead space influences the displacement of the volume, but the loci overlap so that the dead space does not influence. From 45 ° to 90 °, it becomes “equal volume heating”. However, in this range, the angle is 45 ° and the temperature rises from a low temperature to a high temperature. Therefore, this is not the case in view of the speed of heat exchange.

【００７２】図１８はカムによるディスプレーサ（２）
の変化を柔らかくし、更に熱交換も充分に出来るように
考慮したピストン（２、４）の軌跡の折れ線グラフであ
る。図１８でディスプレーサ回転角０゜〜１８０゜まで
図１１と同じ軌跡とする。１８０゜〜２７０゜まで上死
点。２７０゜〜３６０゜まで２倍速のＳＩＮカーブとす
る。図１９は図１８のＶ−Ｐ線図である。共通条件は前
出の図２２と同じである。この共通条件以外の条件は実
施例の通りである。図１９のは死空間を０とした場合
のＶーＰ線図である。図１９のは死空間を有りとした
場合のＶーＰ線図である。図１９のについて分析して
みる。このＶーＰ線図で０゜〜１８０゜の範囲は図１２
と同じである。１５０゜〜２７０゜までは「等温膨
張」、２７０゜〜３３０゜までは「等容冷却」、３３０
゜〜０゜〜６０゜までは「等圧冷却」となる。６０゜〜
１３５゜までは図１２と同じく「等温冷却」及び「等容
加熱」になる。このＶーＰ線図の閉回路の面積は図１
２、１５、１７、２２に比較して最高になる。ディスプ
レーサ（２）の運転をパワーピストン（４）に同期させ
てサーボモータにより運転すると、プログラムの変更の
みで最適運転させることが出来る。FIG. 18 shows a displacer (2) using a cam.
3 is a line graph of the locus of the pistons (2, 4) in consideration of softening the change of and the sufficient heat exchange. In FIG. 18, the same trajectory as in FIG. 11 is taken from the displacer rotation angle of 0 ° to 180 °. Top dead center from 180 ° to 270 °. Double speed SIN curve from 270 ° to 360 °. FIG. 19 is a VP diagram of FIG. The common condition is the same as that shown in FIG. Conditions other than this common condition are as in the embodiment. FIG. 19 is a VP diagram when the dead space is set to 0. FIG. 19 is a VP diagram when the dead space is present. Let us analyze about FIG. The range from 0 ° to 180 ° in this VP diagram is shown in FIG.
Is the same as “Isothermal expansion” from 150 ° to 270 °, “Isothermal cooling” from 270 ° to 330 °, 330
"Isopressure cooling" is performed from 0 ° to 60 °. 60 ° ~
Up to 135 °, “isothermal cooling” and “isovolume heating” are performed as in FIG. The closed circuit area of this VP diagram is shown in Fig. 1.
It is the highest compared to 2, 15, 17, 22. When the operation of the displacer (2) is synchronized with the power piston (4) and operated by the servomotor, optimum operation can be achieved only by changing the program.

【００７３】軸封の効果について ピストンリングによるシールは必ず漏れる。背面空間
（１２）はパワーピストン（４）の往復運動により激し
い収縮を繰り返している。このことは作動流体が背面空
間（１２）と平衡タンク（４２）の間を平衡管（４４）
を通して往復することになり、平衡タンク（４２）が小
さければ作動流体が充満し圧力をあげる。また平衡管
（４４）が細いと配管抵抗で圧力をあげる。これらは熱
効率を下げる。平衡タンク（４２）の大きさ、平衡管
（４４）の太さを適当に選んで背面空間（１２）の圧力
が高くならないようにする。ディスプレーサロッド（２
１）の軸封は３段である。低圧タンク（４２）の圧力を
大気圧よりわずかに高くして有るため、漏れが少なく、
ヘリュウム等のガスを使用してもロスを少なくすること
が出来る。Effect of shaft seal The seal of the piston ring always leaks. The back space (12) repeatedly violently contracts due to the reciprocating motion of the power piston (4). This means that the working fluid flows between the back space (12) and the balance tank (42) in the balance tube (44).
When the equilibrium tank (42) is small, the working fluid is filled and the pressure rises. If the balance tube (44) is thin, the pressure will increase due to the piping resistance. These reduce thermal efficiency. The size of the equilibrium tank (42) and the thickness of the equilibrium tube (44) are appropriately selected so that the pressure in the back space (12) does not become high. Displacement rod (2
The shaft seal of 1) has three stages. Since the pressure of the low pressure tank (42) is slightly higher than atmospheric pressure, there is little leakage,
Loss can be reduced by using a gas such as helium.

【００７４】エンジン本体、熱交換器等、作動流体の高
温高圧化に耐えるようにする。物質が熱せられると膨張
する。従って膨張に対する対策が必要になる。図１では
端板の間隔よりシリンダ（１）の長さを短くし熱膨張に
対処する。図２ではシリンダ（６１）のディスプレーサ
（２）側で例えばくびれた部分を固定し、パワーピスト
ン（４）側に伸びるようにする。シリンダ（６１）と同
時に加熱器（６）、再生熱交換器（７）も伸びる。従っ
てパワーピストン（４）側の摺動シリンダ（１８）や冷
却水路（１５）などは延びないが位置が変わるのでガイ
ドに沿って摺動させる。ディスプレーサ（２）や、パワ
ーピストン（４）は高温側でセラミック等熱による伸縮
の少ない材料を使用するので元の位置である。ディスプ
レーサ（２）やパワーピストン（４）の駆動部やクラン
ク機構は熱の影響を受けない。従って摺動シリンダ（１
８）の長さを少し長くすれば位置ずれしても影響が無く
なる。The working fluid of the engine body, heat exchanger, etc. is to withstand high temperature and high pressure. When a substance is heated, it expands. Therefore, measures against expansion are necessary. In FIG. 1, the length of the cylinder (1) is made shorter than the distance between the end plates to cope with thermal expansion. In FIG. 2, for example, a constricted portion is fixed on the displacer (2) side of the cylinder (61) so as to extend to the power piston (4) side. At the same time as the cylinder (61), the heater (6) and the regenerative heat exchanger (7) also extend. Therefore, the sliding cylinder (18) on the side of the power piston (4), the cooling water passage (15), etc. do not extend but their positions change, so that they slide along the guide. The displacer (2) and the power piston (4) are in their original positions because they use materials such as ceramics that are less likely to expand and contract due to heat on the high temperature side. The drive of the displacer (2) and the power piston (4) and the crank mechanism are not affected by heat. Therefore, the sliding cylinder (1
If the length of 8) is made a little longer, there will be no effect even if the position shifts.

【００７５】ピストンの高温部を熱絶縁性のセラミック
等の使用についての効果。ディスプレーサ（２）のディ
スプレーサ高温部（８３）とディスプレーサ摺動部（８
２）との温度差は、最高使用温度と、冷却温度の差にな
る。例えば最高使用温度が９００゜Ｋで、冷却温度が３
００゜Ｋの場合、その差６００゜Ｋになる。従ってその
差が大きいほど過酷になる。また熱伝導により熱損失も
大きくなる。パワーピストン（４）も同じ作用である。
しかしディスプレーサ高温部（８３）とパワーピストン
高温部（８８）とに熱伝導率の小さいセラミック等で熱
絶縁するので熱損失も少なくなる。The effect of using a ceramic or the like having a heat insulating property in the high temperature portion of the piston. Displacer high temperature part (83) and displacer sliding part (8) of displacer (2)
The temperature difference from 2) is the difference between the maximum operating temperature and the cooling temperature. For example, the maximum operating temperature is 900 ° K and the cooling temperature is 3
At 00 ° K, the difference is 600 ° K. Therefore, the larger the difference is, the more severe the condition becomes. In addition, heat loss increases due to heat conduction. The power piston (4) has the same function.
However, since the displacer high temperature part (83) and the power piston high temperature part (88) are thermally insulated with ceramics or the like having a low thermal conductivity, heat loss is reduced.

【００７６】ディスプレーサ（６２）とパワーピストン
（６４）の熱劣化を防ぐ。外気圧よりスターリングエン
ジンの内圧は必ず高い。エンジンを起動し、温度が徐々
に上昇すると、セラミック等の組織内のガスは追い出さ
れて外部に放出される。ガスが放出されるとエンジン内
圧より中空の圧力が低くなり、セラミック等は円筒の外
側より内部に向かって押され、組織を強くする方向に力
が加わる。接合部もより接合力が加わるような方向に力
が加わる。Prevents thermal deterioration of the displacer (62) and the power piston (64). The internal pressure of the Stirling engine is always higher than the external pressure. When the engine is started and the temperature gradually rises, the gas in the tissue such as ceramic is expelled and released to the outside. When the gas is released, the hollow pressure becomes lower than the internal pressure of the engine, and the ceramic or the like is pushed toward the inside from the outside of the cylinder, and a force is applied to strengthen the tissue. A force is also applied to the joint portion in a direction such that a stronger joint force is applied.

【００７７】熱交換器等の熱交換の効果 耐圧を考慮する必要がないから熱交換のみを考えればよ
い。薄板をプレス打ち抜きで作れば別別に考える必要は
なく、設置された位置で加熱器（６６、７６）、再生熱
交換器（６７、７７）冷却器（６８、７８）になる。デ
ィスプレーサ（２、６２）やパワーピストン（４、６
４）に摺動させないので隣接する内面が鏡面でなくても
良い。作動流体通路（１６）は図５、６のタイプなら熱
交換器等はシリンダ（１、６１）と全面に密着し、熱伝
導も良くなる。作動流体通路が図７、８のタイプならシ
リンダ（１、６１）と作動流体が直接接触し熱交換す
る。加熱器（５６、７６）と冷却器（５８、７８）は温
度差が無く、薄板の間に熱絶縁材が挟まれていても影響
しない。Effect of heat exchange of heat exchanger, etc. Since it is not necessary to consider the pressure resistance, only heat exchange may be considered. If the thin plate is made by press punching, it is not necessary to consider it separately, and it becomes the heater (66, 76), the regenerative heat exchanger (67, 77) and the cooler (68, 78) at the installed position. Displacer (2, 62) and power piston (4, 6)
Since it does not slide to 4), the adjacent inner surface does not have to be a mirror surface. If the working fluid passage (16) is of the type shown in FIGS. 5 and 6, the heat exchanger and the like are in close contact with the entire surface of the cylinder (1, 61), and heat conduction is also improved. If the working fluid passage is of the type shown in FIGS. 7 and 8, the cylinder (1, 61) and the working fluid are in direct contact with each other for heat exchange. There is no temperature difference between the heater (56, 76) and the cooler (58, 78), and even if a heat insulating material is sandwiched between the thin plates, it does not affect.

【００７８】熱交換器等を銅板等の薄板の積層板で作
る。プレス加工により熱交換器等が全部出来るとすれば
加工によるコストが低減でき深穴が容易に出来る。作動
流体の通路が整然と明いているので熱計算の予想が付
く。再生熱交換器（５７、７７）の積層板間の伝導熱に
よる熱損失が軽減するので熱効率が上がる。The heat exchanger and the like are made of laminated thin plates such as copper plates. If all the heat exchangers etc. can be made by press working, the cost due to working can be reduced and deep holes can be easily made. Since the passage of the working fluid is clear and orderly, the heat calculation can be predicted. Since heat loss due to conduction heat between the laminated plates of the regenerative heat exchanger (57, 77) is reduced, thermal efficiency is improved.

【００７９】加熱後の加熱流体の有効利用の効果 スターリングエンジンは作動流体の温度差が熱効率に影
響する。そのため従来のスターリングエンジンは燃焼ガ
スを１回加熱して外部に捨てる。しかし、この燃焼ガス
はまだ充分に温度は高く、熱エネルギーを持っている。
例えば第１加熱のスターリングエンジンの高温側温度を
９００゜Ｋとすると、その排ガスは９００゜Ｋ以上あ
る。この排ガスを第２加熱のスターリングエンジンに導
入する。第２加熱のスターリングエンジンは９００゜Ｋ
より低い温度で運転される。このように次々と加熱に使
い有効熱量の無くなった燃焼ガスを排ガスとする。本発
明のスターリングエンジンは低温加熱にも有効にエネル
ギ変換が出来るので、この点からも熱効率を良くするこ
とが出来る。Effect of Effective Utilization of Heating Fluid After Heating In the Stirling engine, the temperature difference of the working fluid affects the thermal efficiency. Therefore, the conventional Stirling engine heats the combustion gas once and discards it to the outside. However, this combustion gas is still sufficiently hot and has thermal energy.
For example, when the temperature on the high temperature side of the first heating Stirling engine is 900 ° K, the exhaust gas is 900 ° K or more. This exhaust gas is introduced into the second heating Stirling engine. Second heating Stirling engine is 900 ° K
Operated at a lower temperature. In this way, the combustion gas used for heating one after another and having no effective heat is used as exhaust gas. Since the Stirling engine of the present invention can effectively convert energy even at low temperature heating, thermal efficiency can be improved also from this point.

【００８０】太陽光を利用した熱機関の効果。太陽熱は
排ガスが無く、受けたエネルギを全て作動流体の加熱に
利用できるので、１個で高効率のスターリングエンジン
が出来る。加熱面には円筒状の２重耐熱ガラスの筒（６
０）を置き熱の放散を防ぐ。加熱により内圧が上昇した
時パイプより内圧を放出する。パイプの先端の逆止弁
（６５）は一旦出たガスをまた中に入らないようにす
る。この逆止弁（６５）によりウオームアップの時間が
短くなる。２重耐熱ガラスの筒（６０）の中に空気があ
ると、空気の対流により熱損失が起きる。しかし運転中
は高温になって密度も低く、熱量の損失も少なくなる。Effect of heat engine using sunlight. Since solar heat has no exhaust gas and all received energy can be used to heat the working fluid, a single highly efficient Stirling engine can be produced. A cylindrical double heat-resistant glass tube (6
Place 0) to prevent heat dissipation. When the internal pressure rises due to heating, the internal pressure is released from the pipe. A check valve (65) at the tip of the pipe keeps the gas that has once exited from entering again. This check valve (65) shortens the warm-up time. If air is present in the double heat resistant glass tube (60), heat loss occurs due to convection of air. However, during operation, the temperature becomes high, the density is low, and the loss of heat is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の主要部の断面図 （１部駆動部、配管
系統図入り）FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the present invention (1 part drive part, including piping system diagram)

【図２】本発明のシリンダの形を変えた主要部の断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the cylinder of the present invention with a modified shape.

【図３】ディスプレーサ及びパワーピストンの外形図[Fig. 3] Outline drawing of displacer and power piston

【図４】中空にしたディスプレーサ及びパワーピストン
の断面図FIG. 4 is a sectional view of a hollow displacer and a power piston.

【図５】円筒の厚み部分に穴をあけた加熱器、再生熱交
換器、冷却器の外観図FIG. 5 is an external view of a heater, a regenerative heat exchanger, and a cooler in which holes are formed in a cylindrical thickness portion.

【図６】同上の側面図FIG. 6 is a side view of the above.

【図７】円筒の外側に溝を付けた加熱器、再生熱交換
器、冷却器の外観図FIG. 7 is an external view of a heater, a regenerative heat exchanger, and a cooler each having a groove on the outside of a cylinder.

【図８】同上の側面図FIG. 8 is a side view of the above.

【図９】凹面鏡による太陽熱スターリングエンジン原理
断面図FIG. 9: Sectional view of the solar Stirling engine principle using a concave mirror

【図１０】本発明の原理図FIG. 10 is a principle diagram of the present invention.

【図１１】同上のディスプレーサ軌跡及びパワーピスト
ン軌跡の折れ線グラフFIG. 11 is a line graph of the displacer locus and the power piston locus.

【図１２】同上のＶ−Ｐ線図FIG. 12 is a VP diagram of the above.

【図１３】ディスプレーサをカムによる運転の原理図FIG. 13: Principle diagram of cam operation of displacer

【図１４】同上のディスプレーサ軌跡及びパワーピスト
ン軌跡の折れ線グラフFIG. 14 is a line graph of the displacer locus and the power piston locus.

【図１５】同上ののＶ−Ｐ線図FIG. 15 is a VP diagram of the same as above.

【図１６】同じ行程容積のディスプレーサ軌跡及びパワ
ーピストン軌跡の折れ線グラフFIG. 16 is a line graph of a displacer locus and a power piston locus having the same stroke volume.

【図１７】同上ののＶ−Ｐ線図FIG. 17 is a VP diagram of the above.

【図１８】カムの運転を円滑にしたディスプレーサ軌跡
及びパワーピストン軌跡の折れ線グラフFIG. 18 is a line graph of a displacer locus and a power piston locus for smooth cam operation.

【図１９】同上ののＶ−Ｐ線図FIG. 19 is a VP diagram of the same as above.

【図２０】従来のスターリングエンジンの原理図FIG. 20: Principle diagram of a conventional Stirling engine

【図２１】同上のディスプレーサ軌跡及びパワーピスト
ン軌跡の折れ線グラフFIG. 21 is a line graph of the displacer locus and the power piston locus.

【図２２】同上ののＶ−Ｐ線図FIG. 22 is a VP diagram of the same as above.

【図２３】従来のＬ型スターリングエンジンの原理図FIG. 23 is a principle diagram of a conventional L-type Stirling engine.

【図２４】同上のディスプレーサ軌跡及びパワーピスト
ン軌跡の折れ線グラフFIG. 24 is a line graph of the displacer locus and the power piston locus.

【図２５】同上ののＶ−Ｐ線図FIG. 25 is a VP diagram of the above.

【図２６】作動流体の状態解明図FIG. 26 is a diagram for clarifying the state of the working fluid

【図２７】３倍用の作動流体の状態解明図FIG. 27 is a diagram for clarifying the state of the working fluid for triple use.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、６１ シリンダ ２、６２ ディスプレーサ ３ パワーシリンダ ４、６４ パワーピストン ５ 熱源 ６、５６、６６、７６ 加熱器 ７、５７、６７、７７ 再生熱交換器 ８、５８、６８、７８ 冷却器 ９ 高温部 １０ 低温部 １１ 動力部 １２ 背面空間 １３ 加熱流体路 １４ 熱絶縁材 １５ 冷却水路 １６ 作動流体通路 １７ 断熱材 １８ 摺動シリンダ ２１、８１ ディスプレーサロッド ２２ ディスプレーサリンク ２３ ディスプレーサレバー ２４ ディスプレーサレバー軸受け ２５ ディスプレーサ連結竿 ２６、８６ パワーピストンロッド ２７ パワーピストンリンク ２８ パワーピストンレバー ２９ パワーピストンレバー軸受け ３０ パワーピストン連結竿 ３１ 出力歯車 ３２ 出力軸 ３３ ディスプレーサ歯車 ３４ ディスプレーサ歯車軸 ３５ パワーピストン歯車 ３６ パワーピストン歯車軸 ３７ 第１段軸封装置 ３８ 第２段軸封装置 ３９ 第３段軸封装置 ４０ 第１軸受け ４１ 第２軸受け ４２ 平衡タンク ４３ 低圧タンク ４４ 平衡管 ４５ 作動流体注入管 ４６、６５、８０、８５ 逆止弁 ４７ ガスポンプ ４９ カム ５０ スプリング ５１ 高温側シリンダ ５２ 高温側ピストン ５３ 低温側シリンダ ５４ 低温側ピストン ５９ 凹面鏡 ６０ ２重耐熱ガラスの筒 ８２ ディスプレーサ摺動部 ８３、７４ ディスプレーサ高温部 ８７ パワーピストン摺動部 ８８、８９ パワーピストン高温部 1, 61 Cylinder 2, 62 Displacer 3 Power cylinder 4, 64 Power piston 5 Heat source 6, 56, 66, 76 Heater 7, 57, 67, 77 Regenerative heat exchanger 8, 58, 68, 78 Cooler 9 High temperature part 10 Low Temperature Part 11 Power Part 12 Rear Space 13 Heating Fluid Path 14 Heat Insulation Material 14 Cooling Water Channel 16 Working Fluid Pathway 17 Insulation Material 18 Sliding Cylinder 21, 81 Displacer Rod 22 Displacer Link 23 Displacer Lever 24 Displacer Lever Bearing 25 Displacer Connecting Rod 26, 86 Power Piston Rod 27 Power Piston Link 28 Power Piston Lever 29 Power Piston Lever Bearing 30 Power Piston Connection Rod 31 Output Gear 32 Output Shaft 33 Displacer Gear 34 Displacer Gear Shaft 35 Work piston gear 36 Power piston gear shaft 37 First stage shaft seal device 38 Second stage shaft seal device 39 Third stage shaft seal device 40 First bearing 41 Second bearing 42 Equilibrium tank 43 Low pressure tank 44 Equilibrium pipe 45 Working fluid injection Pipes 46, 65, 80, 85 Check valve 47 Gas pump 49 Cam 50 Spring 51 High temperature side cylinder 52 High temperature side piston 53 Low temperature side cylinder 54 Low temperature side piston 59 Concave mirror 60 Double heat resistant glass tube 82 Displacer sliding part 83, 74 Displacer hot part 87 Power piston sliding part 88, 89 Power piston hot part

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 動力取り出し用膨張室を高温側にしたス
ターリングエンジン。1. A Stirling engine in which an expansion chamber for extracting power is located on a high temperature side. 【請求項２】 １個のシリンダを持つエンジンで内部
中央部に請求項１記載の高温部（９）を置き、その片方
にディスプレーサを設置し、反対側にパワーピストンを
設置したスターリングエンジン。2. A Stirling engine in which a high temperature part (9) according to claim 1 is placed in an inner central part of an engine having one cylinder, a displacer is installed in one of the parts, and a power piston is installed in the opposite side. 【請求項３】 シリンダ（１、６１）とディスプレー
サ（２、６２）との間に高温部（６）から順に円筒状の
加熱器（６、５６、６６、７６）、再生熱交換器（７、
５７、６７、７７）、冷却器（８、５８、６８、７８）
を配置し、また、パワーピストン（４、６４）との間に
高温部（６）から順に加熱器（６、５６、６６、７
６）、断熱材（１７）、摺動シリンダ（１８）を配置し
た。シリンダの外側には内部の加熱器（６、５６、６
６、７６）に当たるところを加熱流体路（１３）。再生
熱交換器（７、５７、６７、７７）、断熱材（１７）に
当たるところを熱絶縁材（１４）。冷却器（８、５８、
６８、７８）に当たるところを冷却水路（１５）を配置
した請求項１、２記載のスターリングエンジン。3. A cylindrical heater (6, 56, 66, 76) and a regenerative heat exchanger (7) between the cylinder (1, 61) and the displacer (2, 62) in order from the high temperature part (6). ,
57, 67, 77), cooler (8, 58, 68, 78)
And a heater (6, 56, 66, 7 in order from the high temperature part (6) between the power piston (4, 64).
6), the heat insulating material (17) and the sliding cylinder (18) were arranged. Outside the cylinder, there is an internal heater (6, 56, 6
6, 76) is a heating fluid path (13). The heat insulating material (14) corresponds to the regenerated heat exchanger (7, 57, 67, 77) and the heat insulating material (17). Cooler (8, 58,
The Stirling engine according to claim 1 or 2, wherein a cooling water passage (15) is arranged at a position corresponding to (68, 78). 【請求項４】 ディスプレーサ（２、６２）を、上死
点と下死点を往復させるカム（４９）による運転をする
請求項１、２、３記載のスターリングエンジン。4. The Stirling engine according to claim 1, 2, or 3, wherein the displacer (2, 62) is operated by a cam (49) that reciprocates between a top dead center and a bottom dead center. 【請求項５】 作動流体の圧縮のため、ディスプレーサ
（２、６２）と接触しない範囲でオーバーラップさせる
ための位相角を持つパワーピストン（４、６４）を持っ
た請求項１、２、３、４記載のスターリングエンジン。5. A power piston (4, 64) having a phase angle for overlapping the displacer (2, 62) without contacting the displacer (2, 62) for compressing the working fluid. Stirling engine described in 4. 【請求項６】 作動流体を充分膨張させるためディスプ
レーサ（２、６２）のストロークよりも大きいストロー
クのパワーピストン（４、６４）を持つ請求項１、２、
３、４、５記載のスターリングエンジン。6. A power piston (4, 64) having a stroke larger than that of the displacer (2, 62) for sufficiently expanding the working fluid.
Stirling engine described in 3, 4, and 5. 【請求項７】 シームレスパイプの両端を１方は外側に
フランジのように曲げ、片方を内側に曲げ、さらに円筒
状の部分を作り、さらにもう１度外側にフランジのよう
に曲げた構造のシリンダ（６１）。7. A cylinder having a structure in which one end of a seamless pipe is bent outwardly like a flange, one end is bent inwardly, a cylindrical portion is further formed, and the outside is once again bent like a flange. (61). 【請求項８】 高温側を熱絶縁材とし、冷却器（８、５
８、６８、７８）と摺動する部分を金属材料で作り、こ
こからロッド（２１、２６）を出したディスプレーサ
（２）、及びパワーピストン（４）。8. A cooler (8, 5) using a high temperature side as a heat insulating material.
The displacer (2) and the power piston (4), which are made of a metal material, are made of a material that slides on the sliding parts (8, 68, 78) and the rods (21, 26) are ejected from the parts. 【請求項９】 請求項８記載の熱絶縁材、摺動部、ロッ
ドを中空にし、外部に解放したディスプレーサ（６
２）、及びパワーピストン（６４）。9. A displacer (6) in which the heat insulating material, the sliding portion, and the rod according to claim 8 are made hollow and opened to the outside.
2), and the power piston (64). 【請求項１０】 作動流体の通路として、円筒の厚み部
分の中間に穴を開けた加熱器（６）、再生熱交換器
（７）、冷却器（８）。10. A heater (6), a regenerative heat exchanger (7), and a cooler (8) each having a hole in the middle of the thickness portion of a cylinder as a passage for a working fluid. 【請求項１１】 作動流体の通路として、シリンダ
（１、６１）との間を通すように外側に溝を付けた円筒
状の加熱器（５８）、再生熱交換器（５７）、冷却器
（５８）。11. A cylindrical heater (58), a regenerative heat exchanger (57), and a cooler (which have grooves on the outside so as to pass between the cylinder (1, 61) as a passage for working fluid. 58). 【請求項１２】 銅板等の薄板と、熱絶縁材料と積層し
た請求項１０、１１記載の加熱器（６６、７６）、再生
熱交換器（６７、７７）、冷却器（６８、７８）。12. The heater (66, 76), regenerative heat exchanger (67, 77), cooler (68, 78) according to claim 10, wherein a thin plate such as a copper plate and a heat insulating material are laminated.