JPH04295167A - ディスプレーサー型スターリング機関 - Google Patents

ディスプレーサー型スターリング機関

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JPH04295167A
JPH04295167A JP3084449A JP8444991A JPH04295167A JP H04295167 A JPH04295167 A JP H04295167A JP 3084449 A JP3084449 A JP 3084449A JP 8444991 A JP8444991 A JP 8444991A JP H04295167 A JPH04295167 A JP H04295167A
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JP
Japan
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piston
displacer
buffer space
chamber
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP3084449A
Other languages
English (en)
Inventor
Hironori Ishikawa
石川浩規
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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Priority to US07/857,501 priority patent/US5174116A/en
Publication of JPH04295167A publication Critical patent/JPH04295167A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレーサーがモ
ーター駆動されるフリーピストンスターリング発電機、
圧縮機、ポンプ、エンジン等のディスプレーサー型スタ
ーリング機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、モーターでカムを駆動し、そのカ
ムによりディスプレーサーロッドを介してディスプレー
サーピストンを往復動し、そのディスプレーサーピスト
ンによりフリーなパワーピストンを往復動するスターリ
ングエンジンは知られている。この種のエンジンに対す
るモーター動力の低減方法として、未だ公知ではないが
、本出願人がカムの上下に機械式ばね、或いはガスばね
、又は機械式ばねとガスばねの両者を配置してディスプ
レーサーロッドに対して、作動空間の変動圧とクランク
室の静圧との差を強制外力とする振動系を構成すること
を提案している。
【０００３】この方法では、作動ガス変動圧とクランク
室静圧よりディスプレーサーロッドに作用する力を補助
動力として有効に利用し、かつ慣性力によって生じる面
圧を原因とする損失の低減化をねらっており、確かにデ
ィスプレーサーピストンの往復動時のモーター駆動動力
は減らすことができるがばねを装着するため、モーター
始動時にそのばねを圧縮させるために高トルクを要し、
正味効率は上がるが、モーターが大型化し機器の小型化
に相反するといった問題を生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消し、モーター始動時の必要トルクを低減しモー
ターを小型化したディスプレーサー型スターリング機関
を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
、モーターによりカムを介してばねの補助なしに往復動
されるディスプレーサーロッドにより往復動するディス
プレーサーピストンと、該ディスプレーサーピストンに
より作動ガスを介して往復動されるフリーなパワーピス
トンとを有するディスプレーサー型スターリング機関に
おいて、パワーピストン背面のバッファー空間とディス
プレーサーロッドの端部に設けた小径ピストンが往復動
する前面室とを導管により連通し、前記バッファー空間
に発生している変動圧をディスプレーサーロッド駆動用
の補助動力源として使用することを特徴とするディスプ
レーサー型スターリング機関により解決した。
【０００６】
【作用】本発明により、作動空間の変動圧に比べれば極
小さな変動圧であるが、パワーピストン背面のバッファ
ー空間に発生している変動圧をディスプレーサーロッド
の端部に設けた小径ピストンが往復動する前面室に導入
し、ディスプレーサーロッド駆動用の補助動力源として
使用し、ディスプレーサーロッド駆動にばね機構を装備
していない構成とすることにより高トルクを発生する大
きなモーターを必要とせず、機器即ちモーターの大型化
という問題を解消した。
【０００７】
【実施例】本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説
明する。
【０００８】図１はディスプレーサー型スターリングエ
ンジンを示す。クランク１及びヨークカム２を介してモ
ーター３により駆動されるディスプレーサーピストン４
の往復運動によって、ケーシング５内に密封されたヘリ
ウム、水素等の作動ガスは膨張室６と第１圧縮室７との
間を加熱器８、再生器９、冷却器１０を通り移動する。 この時発生した圧力波を第１導管１１を用いて第２圧縮
室１２に導くことにより、パワーピストン１３はディス
プレーサーピストン４の動きに対し適当な位相遅れ（９
０°近傍が最適）を生じつつ往復運動する。
【０００９】パワーピストン４には後背部、つまり第２
圧縮室１２とは反対側の空間である第１バッファー空間
１４内に配置された負荷１５、例えばバネ機能を有する
リニア発電機、コンプレッサー、ポンプ等が連結され、
出力として取り出される。
【００１０】この時、第１バッファー空間１４と前面室
２５との間を第２導管１８により接続し、機器の小型化
から不本位ながら生じる第１バッファー空間１４内の圧
力変動を前面室２５に導き、モーター駆動力に対する補
助動力として使用する。
【００１１】ディスプレーサーピストン４に連結される
ディスプレーサーロッド１６の下端、つまりディスプレ
ーサーピストン４とは反対側の端部に配置した小径ピス
トン１７は小シリンダー２６内を往復動する。小径ピス
トン１７の端面には第２導管１８を通して導入される圧
力が作用する。ディスプレーサーロッド１６及びディス
プレーサーピストン４には駆動力として作用するガスば
ね、機械式ばね等のばね機構は設けない。第１バッファ
ー空間１４の変動圧は小径ピストン１７の端面に導くこ
とにより、図２に示すごとく、ディスプレーサーピスト
ン４の動きに対し常に補助動力として利用することがで
きる。図２の実線で示す曲線Ａはディスプレーサーピス
トン４の位置の変化を示し、破線で示す曲線Ｂはパワー
ピストン１３の位置の変化を示し、一点鎖線で示す曲線
Ｃは作動空間のガス圧の変化を示し、二点鎖線で示す曲
線Ｄは第１バッファー空間１４内の圧力変化を示す。
【００１２】クランク１及びヨークカム２を収容するク
ランク室１９と小径ピストン１７の背面室２０とを第１
連通管２１により連通することにより、背面室２０のガ
スは圧縮されず、ガスばねは形成されない。従ってモー
ター始動時に高トルクを必要とされずに前記補助動力が
利用でき、モーターの小型化を図ることができる。
【００１３】なおクランク室１９とモーター室２２は第
２連通管２３を用いて１つの第２バッフアー空間２４を
形成している。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、正味効率の向上とモータ
ーの小型化を同時に満たすことができる。
【００１５】本発明によりばね機構を装備する必要がな
いため、従来に比べスペースを小さくすることが可能に
なった。
【００１６】本発明により、パワーピストン背後のバッ
フア空間の圧縮仕事をディスプレーサー型ピストン駆動
用の動力として回収でき、効率が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスプレーサー型スターリングエンジンの構
成図である。
【図２】ピストンの位置と各部ガス圧の関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
１　　　　クランク ２　　　　ヨークカム ３　　　　モーター ４　　　　ディスプレーサーピストン ５　　　　ケーシング ６　　　　膨張室 ７　　　　第１圧縮室 ８　　　　加熱器 ９　　　　再生器 １０　　　　冷却器 １１　　　　第１導管 １２　　　　第２圧縮室 １３　　　　パワーピストン １４　　　　第１バッファー空間 １５　　　　負荷 １６　　　　ディスプレーサーロッド １７　　　　小径ピストン １８　　　　第２導管 １９　　　　クランク室 ２０　　　　背面室 ２１　　　　第１連通管 ２２　　　　モーター室 ２３　　　　第２連通管 ２４　　　　第２バッフアー空間 ２５　　　　前面室 ２６　　　　小シリンダー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　モーターによりカムを介してばねの補
    助なしに往復動されるディスプレーサーロッドにより往
    復動するディスプレーサーピストンと、該ディスプレー
    サーピストンにより作動ガスを介して往復動されるフリ
    ーなパワーピストンとを有するディスプレーサー型スタ
    ーリング機関において、パワーピストン背面のバッファ
    ー空間とディスプレーサーロッドの端部に設けた小径ピ
    ストンが往復動する前面室とを導管により連通し、前記
    バッファー空間に発生している変動圧をディスプレーサ
    ーロッド駆動用の補助動力源として使用することを特徴
    とするディスプレーサー型スターリング機関。
JP3084449A 1991-03-26 1991-03-26 ディスプレーサー型スターリング機関 Pending JPH04295167A (ja)

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