JPS5958138A - スタ−リング機関 - Google Patents
スタ−リング機関Info
- Publication number
- JPS5958138A JPS5958138A JP16721882A JP16721882A JPS5958138A JP S5958138 A JPS5958138 A JP S5958138A JP 16721882 A JP16721882 A JP 16721882A JP 16721882 A JP16721882 A JP 16721882A JP S5958138 A JPS5958138 A JP S5958138A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- resilient member
- elastic body
- stirling engine
- displacer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- 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
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
- F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の分野
本発明はティスゲレーサーピストンをノくワーピストン
と連動させるノ・イブリッド式のスターリング機関に関
１−るものである。
と連動させるノ・イブリッド式のスターリング機関に関
１−るものである。
（ロ）従来技術
従来のディスプレーサ−型スターリング機関ｈｓパワー
ピストンとディスプレーザーピストントヲリンク機構を
用いて連動させるか、又はディスプレーサ−ピストンを
オールフリーにして系全体の共振を利用するかの何れか
であった。
ピストンとディスプレーザーピストントヲリンク機構を
用いて連動させるか、又はディスプレーサ−ピストンを
オールフリーにして系全体の共振を利用するかの何れか
であった。
（ハ）従来技術の問題点
前者の場合はリンク機構を内蔵するクランク室構造その
ものが複雑で、大型となると共にコストが高（なる欠点
を有しており、後者の場合は低コストと優れているもの
の共振系の為、両ピストン間の運動位相角差が太き（取
れず、効率が劣ると共にパワーピストンの慣性力がエン
ジンの振動に直接関与するのでこれを打ち消す為に２シ
リンダの対向型にするか、あるいはあまり影響を受けな
（・極めて小出力の構造にするかの何れかでしか設計で
きない等の欠点を有していた。
ものが複雑で、大型となると共にコストが高（なる欠点
を有しており、後者の場合は低コストと優れているもの
の共振系の為、両ピストン間の運動位相角差が太き（取
れず、効率が劣ると共にパワーピストンの慣性力がエン
ジンの振動に直接関与するのでこれを打ち消す為に２シ
リンダの対向型にするか、あるいはあまり影響を受けな
（・極めて小出力の構造にするかの何れかでしか設計で
きない等の欠点を有していた。
に）発明の目的
双安定性弾性体と該弾性体を反転させる反発部とを用い
てティスゲレーサーピストンをパワービストンと連動さ
せるようにした小型軽量で且つ低コスト、高効率、低振
動の斬新なるスターリング機関を提供することにある。
てティスゲレーサーピストンをパワービストンと連動さ
せるようにした小型軽量で且つ低コスト、高効率、低振
動の斬新なるスターリング機関を提供することにある。
０→ 発明の要点
ディスプレーサ−ピストン内に配設された双安定性弾性
体と、ディスプレーサ−ピストンを貫通し前記弾性体と
パワーピストンとに跨がって固着されたロッドと、該ロ
ッドの軸方向に前記弾性体を反転させてティスプレーサ
ービストンを往復反転さぜる反発ＴτＩＳとを設けるこ
とに、ｌ：す、作動ガスの膨張、収縮によって生ずる動
力をパワーピストンで受けてクランクシャフトに出力伝
達させる際、反転動作−４″る躯安、定性弾性体と該弾
性体の反転繰り返しを行な５反発ｉＪ１％とによって作
動ガスを膨張空間と圧縮空間とに交互に入れ替える働き
をするディスプレーザーピストンを確実に作動させるよ
う図ったものである。
体と、ディスプレーサ−ピストンを貫通し前記弾性体と
パワーピストンとに跨がって固着されたロッドと、該ロ
ッドの軸方向に前記弾性体を反転させてティスプレーサ
ービストンを往復反転さぜる反発ＴτＩＳとを設けるこ
とに、ｌ：す、作動ガスの膨張、収縮によって生ずる動
力をパワーピストンで受けてクランクシャフトに出力伝
達させる際、反転動作−４″る躯安、定性弾性体と該弾
性体の反転繰り返しを行な５反発ｉＪ１％とによって作
動ガスを膨張空間と圧縮空間とに交互に入れ替える働き
をするディスプレーザーピストンを確実に作動させるよ
う図ったものである。
（へ）発明の実施例
第１図はスターリング機関の縦断面図で、（１）はヘリ
ウム、チッ素、アルゴン、空気等の作動ガスが封入され
たシリンダ、（２）（３）は該シリンダ内を後述ノ如く
連動して往復運動するディスプレー−＋）−一ピストン
及びパワーピストン、 （４）＆’！該ディスプレーサ
ーピストンの上方の膨張空間（５）と連通する加熱パ・
ｆプ、（６）は該加熱パイプと共に上方のバーナー熱源
（７）にて外部から加熱される加熱壁、（８）は加熱パ
イプ（４）と連通され多孔質の金網又は焼結体が入れで
ある熱再生器、（９）は冷却水が流れる冷却器、（）Ｉ
は圧縮空間Ｏ０と連通開放された作動ガス流入出用の開
口である。
ウム、チッ素、アルゴン、空気等の作動ガスが封入され
たシリンダ、（２）（３）は該シリンダ内を後述ノ如く
連動して往復運動するディスプレー−＋）−一ピストン
及びパワーピストン、 （４）＆’！該ディスプレーサ
ーピストンの上方の膨張空間（５）と連通する加熱パ・
ｆプ、（６）は該加熱パイプと共に上方のバーナー熱源
（７）にて外部から加熱される加熱壁、（８）は加熱パ
イプ（４）と連通され多孔質の金網又は焼結体が入れで
ある熱再生器、（９）は冷却水が流れる冷却器、（）Ｉ
は圧縮空間Ｏ０と連通開放された作動ガス流入出用の開
口である。
又、（ロ）は中空状のティスプレーサービストン（２）
内に収納された状態で両端がこのピストン（２）の内壁
に固着された板バネ状の双安定性弾性体、０３はティス
プレーサービストン（２）を貝通し弾性体０帥の中央箇
所とパワーピストン（３）とに跨がって固着されたロッ
ド、（１４）はシリンダ（１）の段部０υとティスプレ
ーサービストン（２）の周側下部（１０とで密閉状態に
囲まれロッドＱ１の軸方向に弾性体０邊を反転させてデ
ィスプレーサ−ピストン（２）を往復反転させる反発（
空間）部、０７）は一端がパワーピストン（３）のピス
トンピンθ枠と他端がクランクシャフト四と夫々回転自
在に枢支されたコンロノド、翰はクランクンヤフ） （
＋りの回転軌跡、ｃ２Ｉ）はシールリング、（イ）は潤
滑オイルを掻き落とす油掻きリング、ψ１はオイルリン
グである。
内に収納された状態で両端がこのピストン（２）の内壁
に固着された板バネ状の双安定性弾性体、０３はティス
プレーサービストン（２）を貝通し弾性体０帥の中央箇
所とパワーピストン（３）とに跨がって固着されたロッ
ド、（１４）はシリンダ（１）の段部０υとティスプレ
ーサービストン（２）の周側下部（１０とで密閉状態に
囲まれロッドＱ１の軸方向に弾性体０邊を反転させてデ
ィスプレーサ−ピストン（２）を往復反転させる反発（
空間）部、０７）は一端がパワーピストン（３）のピス
トンピンθ枠と他端がクランクシャフト四と夫々回転自
在に枢支されたコンロノド、翰はクランクンヤフ） （
＋りの回転軌跡、ｃ２Ｉ）はシールリング、（イ）は潤
滑オイルを掻き落とす油掻きリング、ψ１はオイルリン
グである。
次に本発明のスターリング機関の動作を第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
１、等温膨張行程（同図（イ）参照）
作動ガスがバーナー熱源（７）により約６００℃に加熱
されて膨張を開始すると、その圧力が加熱パイプ（４）
、熱再生器（８）、冷却器（９）を経て圧縮空間ａυに
かかりパワーピストン（３）が下降開始１−る。この下
降動作によりロッド０１及び弾性体（１２を介してティ
スプレーサービストン（２）も連動して下降し、これに
伴い反発（空間）部θ荀の内容積が減少し２始め、この
内圧力が高まるにつ才１て徐々にティスプレーサービス
トン（２）の下降に対しブレーキ作用を及はすようにな
る。このブレーキ力が弾性体０１のバネ力に打ち勝ち始
めると弾性体０オは徐々に変形開始しそれ自体バネ力を
保有しながら中立点へと近づいて（・く。
されて膨張を開始すると、その圧力が加熱パイプ（４）
、熱再生器（８）、冷却器（９）を経て圧縮空間ａυに
かかりパワーピストン（３）が下降開始１−る。この下
降動作によりロッド０１及び弾性体（１２を介してティ
スプレーサービストン（２）も連動して下降し、これに
伴い反発（空間）部θ荀の内容積が減少し２始め、この
内圧力が高まるにつ才１て徐々にティスプレーサービス
トン（２）の下降に対しブレーキ作用を及はすようにな
る。このブレーキ力が弾性体０１のバネ力に打ち勝ち始
めると弾性体０オは徐々に変形開始しそれ自体バネ力を
保有しながら中立点へと近づいて（・く。
■８等容放熱行程（同図（ロ）参照）
弾性体０オが更に変形して中立点を通過すると保有され
たこのバネ力と、反発（空間）部（１１）の最大内圧力
によってパワーピストン（３）が下降中にあるにもかか
わらずディスプレーサ−ピストン（２）は逆に上昇し始
め弾性体０２は下向きの安定した状態にまで変化して落
ち着（。この時ディスプレーサ−ピストン（２）の上昇
に伴い膨張空間（６）より圧縮空間０υに移動する約６
００℃の作動ガスはこの熱を熱再生器（８）に与え、自
らは約２００℃に温度降下し、更に冷却器（９）で冷却
される。
たこのバネ力と、反発（空間）部（１１）の最大内圧力
によってパワーピストン（３）が下降中にあるにもかか
わらずディスプレーサ−ピストン（２）は逆に上昇し始
め弾性体０２は下向きの安定した状態にまで変化して落
ち着（。この時ディスプレーサ−ピストン（２）の上昇
に伴い膨張空間（６）より圧縮空間０υに移動する約６
００℃の作動ガスはこの熱を熱再生器（８）に与え、自
らは約２００℃に温度降下し、更に冷却器（９）で冷却
される。
１■９等温圧縮行程（同図（ハ）参照）作動ガスが冷却
によって収縮ｌ−始め、ノくワーピストン（３）が慣性
力によって下死点を通過′１″ると逆に上昇を開始する
。この動きとディスプレーサ−ピストン（２）はロッド
θ１及び弾性体０擾を介して連動し更に上昇し続けるが
、反発（空間）部（＋４）の内容積が最大に近づきその
内圧力が低下してティスプレーサービストン（２）を逆
に下降させようとする力が大きくなる。このブレーキ力
が弾性体り１シの張力にｒＪち勝って弾性体（１壜ま徐
々に変形し始めそれ自体バネ力を保有しながら中立点−
＼と近づいていく。
によって収縮ｌ−始め、ノくワーピストン（３）が慣性
力によって下死点を通過′１″ると逆に上昇を開始する
。この動きとディスプレーサ−ピストン（２）はロッド
θ１及び弾性体０擾を介して連動し更に上昇し続けるが
、反発（空間）部（＋４）の内容積が最大に近づきその
内圧力が低下してティスプレーサービストン（２）を逆
に下降させようとする力が大きくなる。このブレーキ力
が弾性体り１シの張力にｒＪち勝って弾性体（１壜ま徐
々に変形し始めそれ自体バネ力を保有しながら中立点−
＼と近づいていく。
■３等容吸熱行程（同図に）参照）
弾性体θカか更に変形して中立点を通過１−ると保有さ
れたこのバネ力と、反発（空間）部（１４）の吸引力に
よってパワーピストン（３）が」二昇中にあるにもかか
わらずティスプレーサービストン（２）は逆に下降し始
め弾性体０２は上向きの安定した状態にまで変化して落
ち着（。この時、圧縮空間０１）より膨張空間（６）に
移動する作動ガスは熱再生器（８）で蓄熱されている熱
によって約６００℃まで吸熱昇温されろ。
れたこのバネ力と、反発（空間）部（１４）の吸引力に
よってパワーピストン（３）が」二昇中にあるにもかか
わらずティスプレーサービストン（２）は逆に下降し始
め弾性体０２は上向きの安定した状態にまで変化して落
ち着（。この時、圧縮空間０１）より膨張空間（６）に
移動する作動ガスは熱再生器（８）で蓄熱されている熱
によって約６００℃まで吸熱昇温されろ。
而して」−記４行程の繰り返しにより往復運動するパワ
ーピストン（３）の動きはコンロノド（１７）によって
クランクシャフトＯＩの回転運動に変換され出力が外部
に取り出される。
ーピストン（３）の動きはコンロノド（１７）によって
クランクシャフトＯＩの回転運動に変換され出力が外部
に取り出される。
尚、上述した一実施例に於いて、反発（空間）部（１４
）を密閉空間と−づ−ろ代わりに７リンダ（１）の段部
θ９とテイスプレーザービスト／（２）の周側下部θＱ
との間にコイルバネや反発する同極同志のマグネット等
を設けて反発部０４）を形成しても良い。
）を密閉空間と−づ−ろ代わりに７リンダ（１）の段部
θ９とテイスプレーザービスト／（２）の周側下部θＱ
との間にコイルバネや反発する同極同志のマグネット等
を設けて反発部０４）を形成しても良い。
又、双安定性弾性体（１力とし２てティスプレーサービ
ストン（２）の内壁とこれに対向するロッド（至）側と
に互いに反発する同極同志のマグネットを設けてストン
（２）内に配設されパワーピストン（３）のロッド（１
：※と固着された双安定性弾性体（功と、該弾性体を反
転させてディスプレーサ−ピストン（２）を往復反転さ
せる反発部θ４）とを設けることにより、ティスプレー
サービストン（２）をパワーピストン（３）より９０°
の位相差でもって先行連動でき高効率を得ることができ
る。併せて弾性体０のの中立点通過直後のディスプレー
サ−ピストン（２）の動きが早い為膨張空間（５）、圧
縮空間θカ交互の作動プｆス入れ替えが敏速に行なわれ
効率が更にアップする特徴を有している。
ストン（２）の内壁とこれに対向するロッド（至）側と
に互いに反発する同極同志のマグネットを設けてストン
（２）内に配設されパワーピストン（３）のロッド（１
：※と固着された双安定性弾性体（功と、該弾性体を反
転させてディスプレーサ−ピストン（２）を往復反転さ
せる反発部θ４）とを設けることにより、ティスプレー
サービストン（２）をパワーピストン（３）より９０°
の位相差でもって先行連動でき高効率を得ることができ
る。併せて弾性体０のの中立点通過直後のディスプレー
サ−ピストン（２）の動きが早い為膨張空間（５）、圧
縮空間θカ交互の作動プｆス入れ替えが敏速に行なわれ
効率が更にアップする特徴を有している。
しかもこの位相差をとるにはパワーピストン（３）の慣
性力とティスプレーサービストン（２１の慣性力との比
（略質量比に等しい）を太き（設定１−る必敷かあり、
この為に従来のオールフリ一方式ではパワーピストン（
３）をあまり軽くすることができなかったが、本発明の
ハイブリッド方式ではクランクシャフト０００月回転に
よる慣性質量等をパワーピストン（３）の慣性質量に加
算して設泪できるのでパワーピストン（３）自体を極め
て軽量とすることができろ。
性力とティスプレーサービストン（２１の慣性力との比
（略質量比に等しい）を太き（設定１−る必敷かあり、
この為に従来のオールフリ一方式ではパワーピストン（
３）をあまり軽くすることができなかったが、本発明の
ハイブリッド方式ではクランクシャフト０００月回転に
よる慣性質量等をパワーピストン（３）の慣性質量に加
算して設泪できるのでパワーピストン（３）自体を極め
て軽量とすることができろ。
従って重いパワーピストン（３）が上下往復運動１−る
際その慣性力によって生じる振動を何らかの方法（前述
したように例えば２シリンダの対向型）で打ち消さなけ
れば外部にもろに伝達してしまうオールフリτ方式に対
し、本発明のハイブリッド方式ではパワーピストン（３
）自体の慣性力をクランクシャフト０１のバランスウェ
イトと釣合わせることにより外部への振動伝達を棹めて
小さく抑制することができる！Ｆケ徴を有している。
際その慣性力によって生じる振動を何らかの方法（前述
したように例えば２シリンダの対向型）で打ち消さなけ
れば外部にもろに伝達してしまうオールフリτ方式に対
し、本発明のハイブリッド方式ではパワーピストン（３
）自体の慣性力をクランクシャフト０１のバランスウェ
イトと釣合わせることにより外部への振動伝達を棹めて
小さく抑制することができる！Ｆケ徴を有している。
更に本発明によるハイブリッド型スターリング機関は従
来のリンク式ディスプレーサ−型スターリング機関と比
較してクロスヘッド等の中継部なしで直接コンロノドθ
カでパワーピストン（３）とクランクシャツＨｅが連結
されているので軽量化が図れると共に動力損失を軽減で
き、且つクランクシャツ） （１１をシリンダ（１）の
貫下に配設できる為極めてシンプルな設計が可能である
等、低コストのもとで高効率化及び小型軽量化を実現す
ることができる。
来のリンク式ディスプレーサ−型スターリング機関と比
較してクロスヘッド等の中継部なしで直接コンロノドθ
カでパワーピストン（３）とクランクシャツＨｅが連結
されているので軽量化が図れると共に動力損失を軽減で
き、且つクランクシャツ） （１１をシリンダ（１）の
貫下に配設できる為極めてシンプルな設計が可能である
等、低コストのもとで高効率化及び小型軽量化を実現す
ることができる。
第１図は本発明スターリング機関の縦断面図、第２図は
本発明スターリング機関の動作行程図である。 （１）・・・シリンダ、 （２）・・・ディスプレーサ
−ピストン、（３）・・・パワーピストン、（６）・・
・双安定性弾性体、（１，１・・叩ノド、０１・・・反
発（空間）部、（１！Ｉ・・・クランクシャフト。 出願人 三洋電機株式会社 外１名 。 代理人 弁理士 佐 野 静 夫パ：″”１・・、］、
ど
本発明スターリング機関の動作行程図である。 （１）・・・シリンダ、 （２）・・・ディスプレーサ
−ピストン、（３）・・・パワーピストン、（６）・・
・双安定性弾性体、（１，１・・叩ノド、０１・・・反
発（空間）部、（１！Ｉ・・・クランクシャフト。 出願人 三洋電機株式会社 外１名 。 代理人 弁理士 佐 野 静 夫パ：″”１・・、］、
ど
Claims (1)
- （１） 作動ガスを封入したシリンダと、該シリンダ
内を前記作動ガスの外部加熱圧力で往復運動するディス
プレーサ−ピストン及びパワーピストンと、該パワーピ
ストンの往復運動を、出力として取り出すクランクシャ
フトとを備えてなるディスプレーザー型スターリング機
関に於いて、前記ディスプレーサ−ピストン内に配設さ
れた双安定性弾性体と、前記ティスゲレーサーピストン
を貝通し前記弾性体とパワーピストンとに跨がって固着
さ ゛れたロッドと、該ロッドの軸方向に前記弾性体を
反転させてティスプレーサービストンを往復反転させる
反発部とを設けてなるスターリング機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16721882A JPS5958138A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | スタ−リング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16721882A JPS5958138A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | スタ−リング機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958138A true JPS5958138A (ja) | 1984-04-03 |
Family
ID=15845619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16721882A Pending JPS5958138A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | スタ−リング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958138A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126249A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
| CN108708840A (zh) * | 2013-06-18 | 2018-10-26 | 布斯特赫特公司 | 气态流体的热压缩装置 |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP16721882A patent/JPS5958138A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126249A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング機関 |
| CN108708840A (zh) * | 2013-06-18 | 2018-10-26 | 布斯特赫特公司 | 气态流体的热压缩装置 |
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