JPH09152211A - 外燃機関のピストン - Google Patents
外燃機関のピストンInfo
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- JPH09152211A JPH09152211A JP31173095A JP31173095A JPH09152211A JP H09152211 A JPH09152211 A JP H09152211A JP 31173095 A JP31173095 A JP 31173095A JP 31173095 A JP31173095 A JP 31173095A JP H09152211 A JPH09152211 A JP H09152211A
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Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストンによる熱損失を低減させる。
【解決手段】 ピストン５５Ａは、筒体５６に中空部５
７を有し、中空部５７に熱伝導率の低い部材６２を充満
設置して対流と輻射による熱の移動を阻止するようにし
た。
７を有し、中空部５７に熱伝導率の低い部材６２を充満
設置して対流と輻射による熱の移動を阻止するようにし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房、給湯、動
力等に用いられるヴィルミエサイクルやスターリングサ
イクル等の外燃機関のピストンに関する。
力等に用いられるヴィルミエサイクルやスターリングサ
イクル等の外燃機関のピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の外燃機関のピストンにおいて
は、ピストン駆動部の負荷およびピストンの材料費等の
低減のため、ピストン内部を中空にした中空部を有する
ものがある。しかし、ピストンに中空部を形成すると、
熱の対流や輻射が生じる場合があり、熱損失を減少させ
るために種々の提案がされている。
は、ピストン駆動部の負荷およびピストンの材料費等の
低減のため、ピストン内部を中空にした中空部を有する
ものがある。しかし、ピストンに中空部を形成すると、
熱の対流や輻射が生じる場合があり、熱損失を減少させ
るために種々の提案がされている。
【０００３】図２は外燃機関としてのヴィルミエサイク
ルの縦断面図である。
ルの縦断面図である。
【０００４】図において、ヴィルミエサイクルは、高温
側ピストン（ディスプレーサー）１と低温側ピストン
（ディスプレーサー）２と高温側ピストン（ディスプレ
ーサー）１を収容する高温側シリンダ３と低温側ピスト
ン（ディスプレーサー）２を収容する低温側シリンダ４
とを有しており、高温側ピストン（ディスプレーサー）
１は低温側ピストン（ディスプレーサー）２と直角位置
に配設したピストンロッド５に連結され往復運動を行
い、低温側ピストン（ディスプレーサー）２はピストン
ロッド６に連結され往復運動をするようになっている。
側ピストン（ディスプレーサー）１と低温側ピストン
（ディスプレーサー）２と高温側ピストン（ディスプレ
ーサー）１を収容する高温側シリンダ３と低温側ピスト
ン（ディスプレーサー）２を収容する低温側シリンダ４
とを有しており、高温側ピストン（ディスプレーサー）
１は低温側ピストン（ディスプレーサー）２と直角位置
に配設したピストンロッド５に連結され往復運動を行
い、低温側ピストン（ディスプレーサー）２はピストン
ロッド６に連結され往復運動をするようになっている。
【０００５】そして、高温側シリンダ３の前方に高温室
３ａを有し、高温室３ａに連通する高温側熱交換器７は
ヒータ等の外部熱源によって加熱されている。高温側熱
交換器７の先端と高温側シリンダ３の後方に配置する中
温室３ｂとの間には、高温側再生器９および中温側熱交
換器１０を介設している。さらに、低温側シリンダ４の
前方に低温室４ａを有し、この低温室４ａと低温側シリ
ンダ４の後方に配設される中温室４ｂとの間には、低温
側熱交換器１１、低温側再生器１２および中温側熱交換
器１３を介設している。なお、１４は中温室３ｂと中温
室４ｂとを連通するガス流路としての連通路である。
３ａを有し、高温室３ａに連通する高温側熱交換器７は
ヒータ等の外部熱源によって加熱されている。高温側熱
交換器７の先端と高温側シリンダ３の後方に配置する中
温室３ｂとの間には、高温側再生器９および中温側熱交
換器１０を介設している。さらに、低温側シリンダ４の
前方に低温室４ａを有し、この低温室４ａと低温側シリ
ンダ４の後方に配設される中温室４ｂとの間には、低温
側熱交換器１１、低温側再生器１２および中温側熱交換
器１３を介設している。なお、１４は中温室３ｂと中温
室４ｂとを連通するガス流路としての連通路である。
【０００６】一方、直角位置に配設されるピストンロッ
ド５およびピストンロッド６に連結される２本のコンロ
ッド１６，１７とクランク軸１８とバランスウェイト１
９とがクランク機構１５を構成してクランクケース２０
に内蔵されている。クランク軸１８の軸上には、駆動モ
ータ（図示せず）がクランク軸１８に直結され、高温側
ピストン（ディスプレーサー）１と低温側ピストン（デ
ィスプレーサー）２とはクランク機構１５により約９０
°の位相差を有して往復運動を行うように構成されてい
る。
ド５およびピストンロッド６に連結される２本のコンロ
ッド１６，１７とクランク軸１８とバランスウェイト１
９とがクランク機構１５を構成してクランクケース２０
に内蔵されている。クランク軸１８の軸上には、駆動モ
ータ（図示せず）がクランク軸１８に直結され、高温側
ピストン（ディスプレーサー）１と低温側ピストン（デ
ィスプレーサー）２とはクランク機構１５により約９０
°の位相差を有して往復運動を行うように構成されてい
る。
【０００７】以上の構成で、まず、低温側では、低温側
ピストン（ディスプレーサー）２が周期的に往復運動を
行い、図において、左の方向へ動くと（下死点から上死
点へ）、低温室４ａ内部のヘリウム等の作動ガスは低温
側熱交換器１１と低温側再生器１２および中温側熱交換
器１３を経由して中温室４ｂに流入する。このとき、移
動した作動ガスは、低温側再生器１２に蓄えてあった熱
を受取り温度を上昇させる。温度が上昇すると作動ガス
の膨張によって体積を増加させ、一部の作動ガスが中温
室４ｂを満たすため、中温室４ｂに入り切らない残りの
作動ガスは連通路１４を通って中温室３ｂへ移動する。
これにより、中温室３ｂの作動ガスの圧力が上がる。そ
こで、熱を中温側熱交換器１０から外へ放出し、上昇し
た温度を元に戻す。
ピストン（ディスプレーサー）２が周期的に往復運動を
行い、図において、左の方向へ動くと（下死点から上死
点へ）、低温室４ａ内部のヘリウム等の作動ガスは低温
側熱交換器１１と低温側再生器１２および中温側熱交換
器１３を経由して中温室４ｂに流入する。このとき、移
動した作動ガスは、低温側再生器１２に蓄えてあった熱
を受取り温度を上昇させる。温度が上昇すると作動ガス
の膨張によって体積を増加させ、一部の作動ガスが中温
室４ｂを満たすため、中温室４ｂに入り切らない残りの
作動ガスは連通路１４を通って中温室３ｂへ移動する。
これにより、中温室３ｂの作動ガスの圧力が上がる。そ
こで、熱を中温側熱交換器１０から外へ放出し、上昇し
た温度を元に戻す。
【０００８】これに対応して、高温側ピストン（ディス
プレーサー）１が、図において、降下すると（上死点か
ら下死点に下がる）、中温室３ｂ内部の作動ガスは中温
側熱交換器１０および高温側再生器９を経由して高温室
３ａに流入する。この過程で、高温側再生器９を通過し
た作動ガスは、高温側再生器９から熱を受取り温度を上
昇させる。高温室３ａの作動ガスの温度が上昇すると、
作動ガスが膨張し、一部の作動ガスが高温室３ａを満た
し、残りの作動ガスは高温室３ａへの流入を妨げられ連
通路１４を通って中温室４ｂへ移動する。この結果、作
動ガスが流入した中温室４ｂの作動ガスの温度と圧力と
を上昇させる。そこで、熱を中温側熱交換器１３から外
へ放出し、上昇した温度を元に戻す。
プレーサー）１が、図において、降下すると（上死点か
ら下死点に下がる）、中温室３ｂ内部の作動ガスは中温
側熱交換器１０および高温側再生器９を経由して高温室
３ａに流入する。この過程で、高温側再生器９を通過し
た作動ガスは、高温側再生器９から熱を受取り温度を上
昇させる。高温室３ａの作動ガスの温度が上昇すると、
作動ガスが膨張し、一部の作動ガスが高温室３ａを満た
し、残りの作動ガスは高温室３ａへの流入を妨げられ連
通路１４を通って中温室４ｂへ移動する。この結果、作
動ガスが流入した中温室４ｂの作動ガスの温度と圧力と
を上昇させる。そこで、熱を中温側熱交換器１３から外
へ放出し、上昇した温度を元に戻す。
【０００９】一方、低温側ピストン（ディスプレーサ
ー）２が周期的に往復運動をして、図において、右の方
向へ動くと（上死点から下死点へ）、中温室４ｂ内部の
作動ガスは中温側熱交換器１３と低温側再生器１２およ
び低温側熱交換器１１を経由して低温室４ａに流入す
る。この場合に、移動した作動ガスは、低温側再生器１
２に熱を蓄え、温度を降下させる。このため作動ガスが
収縮し、不足した容積を補うために高温室３ａの作動ガ
スの一部が各熱交換器と連通路１４を通って低温室４ａ
へ移動する。この結果、作動ガスの流出に伴い温度と圧
力が下がった高温室３ａの作動ガスが高温側熱交換器７
から熱を吸収し、温度を元に戻す。
ー）２が周期的に往復運動をして、図において、右の方
向へ動くと（上死点から下死点へ）、中温室４ｂ内部の
作動ガスは中温側熱交換器１３と低温側再生器１２およ
び低温側熱交換器１１を経由して低温室４ａに流入す
る。この場合に、移動した作動ガスは、低温側再生器１
２に熱を蓄え、温度を降下させる。このため作動ガスが
収縮し、不足した容積を補うために高温室３ａの作動ガ
スの一部が各熱交換器と連通路１４を通って低温室４ａ
へ移動する。この結果、作動ガスの流出に伴い温度と圧
力が下がった高温室３ａの作動ガスが高温側熱交換器７
から熱を吸収し、温度を元に戻す。
【００１０】これに対して、高温側ピストン（ディスプ
レーサー）１が、図において、上昇すると（下死点から
上死点に上がる）、高温室３ａ内部の作動ガスは高温側
再生器９および高温側熱交換器１０を経由して中温室３
ｂに流入する。移動した作動ガスは、高温側再生器９に
熱を蓄え温度を降下させる。このため作動ガスが収縮
し、不足した容積を補うため低温室４ａの作動ガスの一
部が各熱交換器と連通路１４を通って中温室３ｂへ移動
する。この結果、作動ガスの流出に伴って温度と圧力が
下がった低温室４ａの作動ガスが低温側熱交換器１１を
介して外から吸熱して、温度を元に戻す。
レーサー）１が、図において、上昇すると（下死点から
上死点に上がる）、高温室３ａ内部の作動ガスは高温側
再生器９および高温側熱交換器１０を経由して中温室３
ｂに流入する。移動した作動ガスは、高温側再生器９に
熱を蓄え温度を降下させる。このため作動ガスが収縮
し、不足した容積を補うため低温室４ａの作動ガスの一
部が各熱交換器と連通路１４を通って中温室３ｂへ移動
する。この結果、作動ガスの流出に伴って温度と圧力が
下がった低温室４ａの作動ガスが低温側熱交換器１１を
介して外から吸熱して、温度を元に戻す。
【００１１】そして、中温側熱交換器１０から出た配管
は図示省略する室外（または室内）側熱交換器、循環ポ
ンプ、中温側熱交換器１３を経て中温側熱交換器１０に
戻るようになっており、また、低温側熱交換器１１から
出た配管は図示省略する室内（または室外）側熱交換
器、循環ポンプを経て低温側熱交換器１１に戻るように
なっていて、冷房（または暖房）の作用をする。
は図示省略する室外（または室内）側熱交換器、循環ポ
ンプ、中温側熱交換器１３を経て中温側熱交換器１０に
戻るようになっており、また、低温側熱交換器１１から
出た配管は図示省略する室内（または室外）側熱交換
器、循環ポンプを経て低温側熱交換器１１に戻るように
なっていて、冷房（または暖房）の作用をする。
【００１２】なお、２１，２２は連通穴を示し、２３は
高温側ピストン（ディスプレーサー）１内に配設する仕
切板で、仕切板２３は穴２３ａが形成され、２４は低温
側ピストン（ディスプレーサー）に配設する仕切板で、
穴２４ａが形成されている。
高温側ピストン（ディスプレーサー）１内に配設する仕
切板で、仕切板２３は穴２３ａが形成され、２４は低温
側ピストン（ディスプレーサー）に配設する仕切板で、
穴２４ａが形成されている。
【００１３】次に、外燃機関の他の例としてスターリン
グサイクルによる冷凍機について図３を参照して説明す
る。
グサイクルによる冷凍機について図３を参照して説明す
る。
【００１４】スターリングサイクルは、主として膨張機
２６、圧縮機２７、駆動室２８により構成されている。
その膨張機２６は、膨張シリンダ２９、そのシリンダ内
を往復動作する膨張ピストン３０からなり、同様に圧縮
機２７は、圧縮シリンダ３１、そのシリンダ内を往復動
作する圧縮ピストン３２から成る。
２６、圧縮機２７、駆動室２８により構成されている。
その膨張機２６は、膨張シリンダ２９、そのシリンダ内
を往復動作する膨張ピストン３０からなり、同様に圧縮
機２７は、圧縮シリンダ３１、そのシリンダ内を往復動
作する圧縮ピストン３２から成る。
【００１５】膨張ピストン３０および圧縮ピストン３２
は、それぞれピストンロッド３３，３４を介して駆動室
２８内部に配置されるクランク機構３５に連結され、９
０°の位相差を持って駆動される。
は、それぞれピストンロッド３３，３４を介して駆動室
２８内部に配置されるクランク機構３５に連結され、９
０°の位相差を持って駆動される。
【００１６】膨張機２６の膨張シリンダ２９周囲と容器
間には再生器である蓄熱器３６が配置され、この蓄熱器
３６を介して膨張ピストン３０の前方に生じる膨張空間
３７と圧縮ピストン３２の前方に生じる圧縮空間３８と
の間はガス流路３９によって連通され、冷凍サイクル時
のガスの移動が行われる。
間には再生器である蓄熱器３６が配置され、この蓄熱器
３６を介して膨張ピストン３０の前方に生じる膨張空間
３７と圧縮ピストン３２の前方に生じる圧縮空間３８と
の間はガス流路３９によって連通され、冷凍サイクル時
のガスの移動が行われる。
【００１７】一方、膨張ピストン３０および圧縮ピスト
ン３２の背圧側空間はピストンの仕事量の損失を防ぐた
め、ガス流路４０によって連通されている。また、圧縮
機２７の容器外周面と膨張機２６の容器下部外周面には
放熱フィン４２，４３が配置されている。
ン３２の背圧側空間はピストンの仕事量の損失を防ぐた
め、ガス流路４０によって連通されている。また、圧縮
機２７の容器外周面と膨張機２６の容器下部外周面には
放熱フィン４２，４３が配置されている。
【００１８】この構成で、図示省略する駆動モータの回
転によって駆動室２８のクランク機構３５が駆動される
と、圧縮機２７の圧縮シリンダ３１内の圧縮ピストン３
２が圧縮空間３８側に移動して圧縮空間３８に充満する
ヘリウム等の液化しにくい作動ガスとしての冷媒ガスが
圧縮される。
転によって駆動室２８のクランク機構３５が駆動される
と、圧縮機２７の圧縮シリンダ３１内の圧縮ピストン３
２が圧縮空間３８側に移動して圧縮空間３８に充満する
ヘリウム等の液化しにくい作動ガスとしての冷媒ガスが
圧縮される。
【００１９】圧縮された冷媒ガスは、ガス流路３９から
蓄熱器３６へ流入する。蓄熱器３６に流入した冷媒ガス
は、比熱の大きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるい
は球からなる蓄熱材によって冷却された冷媒ガスが膨張
機２６の膨張空間３７へ流入され高圧状態となる。
蓄熱器３６へ流入する。蓄熱器３６に流入した冷媒ガス
は、比熱の大きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるい
は球からなる蓄熱材によって冷却された冷媒ガスが膨張
機２６の膨張空間３７へ流入され高圧状態となる。
【００２０】その後、膨張機２６の膨張シリンダ２９内
の膨張ピストン３０が圧縮ピストン３２と約９０°の位
相差を持って降下する。これによって、膨張空間３７が
急に拡張されて、冷媒ガスの圧力が急降下することによ
り冷媒ガスが低温となる。
の膨張ピストン３０が圧縮ピストン３２と約９０°の位
相差を持って降下する。これによって、膨張空間３７が
急に拡張されて、冷媒ガスの圧力が急降下することによ
り冷媒ガスが低温となる。
【００２１】やがて、膨張ピストン３０が上昇を開始
し、圧縮ピストン３２が後退すると、低温の冷媒ガス
が、蓄熱器３６を通り、ガス流路３９を経て圧縮空間３
８へ戻される。このとき、蓄熱器３６では、蓄熱材が冷
却されて冷熱が蓄えられる。
し、圧縮ピストン３２が後退すると、低温の冷媒ガス
が、蓄熱器３６を通り、ガス流路３９を経て圧縮空間３
８へ戻される。このとき、蓄熱器３６では、蓄熱材が冷
却されて冷熱が蓄えられる。
【００２２】上記した行程によって、一つの熱サイクル
が終了し、この行程がクランク機構３５によって繰り返
されることにより、徐々に膨張空間３７である冷凍発生
部の温度と蓄熱器３６の温度が降下し、冷凍発生部の冷
媒ガスが低温になり、発生する冷熱を外部に取出し利用
することができるようになる。
が終了し、この行程がクランク機構３５によって繰り返
されることにより、徐々に膨張空間３７である冷凍発生
部の温度と蓄熱器３６の温度が降下し、冷凍発生部の冷
媒ガスが低温になり、発生する冷熱を外部に取出し利用
することができるようになる。
【００２３】ところで、図２で説明した高温側ピストン
（ディスプレーサー）１および低温側ピストン（ディス
プレーサー）２、あるいは、図３で説明した膨張ピスト
ン３０および圧縮ピストン３２は、内部を中空にした方
がクランク機構１５やクランク機構３５の負担やコス
ト，重量を軽減できる。しかし、ピストンの内部を中空
にすると、中空部で対流や輻射が生じて熱損失が大きく
なるという新たな問題が生じる。
（ディスプレーサー）１および低温側ピストン（ディス
プレーサー）２、あるいは、図３で説明した膨張ピスト
ン３０および圧縮ピストン３２は、内部を中空にした方
がクランク機構１５やクランク機構３５の負担やコス
ト，重量を軽減できる。しかし、ピストンの内部を中空
にすると、中空部で対流や輻射が生じて熱損失が大きく
なるという新たな問題が生じる。
【００２４】これを解決するために、図４に示すように
ピストン５５は筒体５６に形成される中空部５７に仕切
板５８と仕切板５９とを配置し、筒体５６に蓋体６０に
よって封をして蓋体６０にロッド６１を接続している。
ピストン５５は筒体５６に形成される中空部５７に仕切
板５８と仕切板５９とを配置し、筒体５６に蓋体６０に
よって封をして蓋体６０にロッド６１を接続している。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す如くのピストン５５では、仕切板５８，５９とによ
り三つの中空部５７ａ，５７ｂ，５７ｃに区画してある
程度、中空部５７の輻射や対流を防止できるが、三つの
中空部５７ａ，５７ｂ，５７ｃが未だある以上、これら
の空間内で輻射や対流が生じ、熱損失が大きく、熱効率
が低下するという問題があった。
示す如くのピストン５５では、仕切板５８，５９とによ
り三つの中空部５７ａ，５７ｂ，５７ｃに区画してある
程度、中空部５７の輻射や対流を防止できるが、三つの
中空部５７ａ，５７ｂ，５７ｃが未だある以上、これら
の空間内で輻射や対流が生じ、熱損失が大きく、熱効率
が低下するという問題があった。
【００２６】そこで、本発明は、上記問題点を解決して
熱効率の良い外燃機関のピストンを提供することを目的
とする。
熱効率の良い外燃機関のピストンを提供することを目的
とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内部
に中空部を有するピストンを備えた外燃機関のピストン
において、中空部に熱伝導率の低い部材を充満設置した
ことである。
に中空部を有するピストンを備えた外燃機関のピストン
において、中空部に熱伝導率の低い部材を充満設置した
ことである。
【００２８】請求項２の発明は、請求項１記載の外燃機
関のピストンにおいて、中空部は、バルク状、あるい
は、成形品、若しくはフエルト状のいずれかの熱伝導率
の低い部材を充満設置したことである。
関のピストンにおいて、中空部は、バルク状、あるい
は、成形品、若しくはフエルト状のいずれかの熱伝導率
の低い部材を充満設置したことである。
【００２９】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２記載の外燃機関のピストンにおいて、熱伝導率の低い
部材として、セラミックファイバー、グラスファイバ
ー、ロックウール、発泡スチロールのいずれかの断熱材
を用いるようにしたものである。
２記載の外燃機関のピストンにおいて、熱伝導率の低い
部材として、セラミックファイバー、グラスファイバ
ー、ロックウール、発泡スチロールのいずれかの断熱材
を用いるようにしたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００３１】図１は、本発明の実施の形態を示すピスト
ンの断面図を示し、ピストン５５Ａは、図２に示すヴィ
ルミエサイクルの高温側ピストン（ディスプレーサー）
１と低温側ピストン（ディスプレーサー）２に適用で
き、また、図３に示すスターリングサイクルの膨張ピス
トン３０および圧縮ピストン３２に適用可能とするもの
である。図１に示すように、ピストン５５Ａは、筒体５
６に形成する中空部５７に熱伝導率の低い部材６２を充
満設置した点に特徴を有する。
ンの断面図を示し、ピストン５５Ａは、図２に示すヴィ
ルミエサイクルの高温側ピストン（ディスプレーサー）
１と低温側ピストン（ディスプレーサー）２に適用で
き、また、図３に示すスターリングサイクルの膨張ピス
トン３０および圧縮ピストン３２に適用可能とするもの
である。図１に示すように、ピストン５５Ａは、筒体５
６に形成する中空部５７に熱伝導率の低い部材６２を充
満設置した点に特徴を有する。
【００３２】これら熱伝導率の低い部材６２としては、
例えば、セラミックファイバー、グラスファイバー、ロ
ックウール等のバルク状（わた状）の一般に断熱材とい
われるものやこれらを成形加工した発泡スチロールやフ
エルト（帯状）としたものが使用できる。例えば、低温
でピストンを使用するとき発泡スチロール等を用いるこ
とができ、高温のときセラミックファイバーやグラスフ
ァイバー等を用いることができる。
例えば、セラミックファイバー、グラスファイバー、ロ
ックウール等のバルク状（わた状）の一般に断熱材とい
われるものやこれらを成形加工した発泡スチロールやフ
エルト（帯状）としたものが使用できる。例えば、低温
でピストンを使用するとき発泡スチロール等を用いるこ
とができ、高温のときセラミックファイバーやグラスフ
ァイバー等を用いることができる。
【００３３】上記するように、ピストン５５Ａの筒体５
６に形成される中空部５７に熱伝導率の低い部材６２を
充満設置する構成とした場合、筒体５６の中空部５７の
気体の移動が熱伝導率の低い部材６２により阻止され
る。従って、ピストン５５Ａの筒体５６の外側の各部と
内側とに温度差が生じても筒体５６の中空部５７で対流
が生じることが阻止される。さらに、充満設置される熱
伝導率の低い部材６２によって筒体５６に加わる外圧に
対する耐圧が補える。
６に形成される中空部５７に熱伝導率の低い部材６２を
充満設置する構成とした場合、筒体５６の中空部５７の
気体の移動が熱伝導率の低い部材６２により阻止され
る。従って、ピストン５５Ａの筒体５６の外側の各部と
内側とに温度差が生じても筒体５６の中空部５７で対流
が生じることが阻止される。さらに、充満設置される熱
伝導率の低い部材６２によって筒体５６に加わる外圧に
対する耐圧が補える。
【００３４】例えば、図２において説明した従来のヴィ
ルミエサイクルでは、前述したように低温側ピストン
（ディスプレーサー）２が下死点から上死点へ動くと、
作動ガスの移動に伴い中温室４ｂの温度を上昇させる一
方、中温室４ｂに入り切れない作動ガスが中温室３ｂへ
移動して温度と圧力を上昇させる。これに対して、高温
側ピストン（ディスプレーサー）１が上死点から下死点
に下がると、作動ガスの移動によって高温室３ａの温度
と圧力を上昇させ、高温室３ａに入り切れない作動ガス
が中温室４ｂへ流入して温度と圧力を上昇させる。
ルミエサイクルでは、前述したように低温側ピストン
（ディスプレーサー）２が下死点から上死点へ動くと、
作動ガスの移動に伴い中温室４ｂの温度を上昇させる一
方、中温室４ｂに入り切れない作動ガスが中温室３ｂへ
移動して温度と圧力を上昇させる。これに対して、高温
側ピストン（ディスプレーサー）１が上死点から下死点
に下がると、作動ガスの移動によって高温室３ａの温度
と圧力を上昇させ、高温室３ａに入り切れない作動ガス
が中温室４ｂへ流入して温度と圧力を上昇させる。
【００３５】さらに、低温側ピストン（ディスプレーサ
ー）２が上死点から下死点へ動くと作動ガスの移動に伴
い、低温室４ａの温度と圧力を降下させる一方、高温室
３ａは低温室４ａへ不足を補う作動ガスを移動させて、
高温室３ａの温度と圧力を降下させる。これに対して高
温側ピストン（ディスプレーサー）１が下死点から上死
点へ上がると、作動ガスの移動に伴い中温室３ｂの温度
が降下し、圧力低に伴い低温室４ａの作動ガスが流出さ
れ低温室４ａの温度と圧力を降下させる。
ー）２が上死点から下死点へ動くと作動ガスの移動に伴
い、低温室４ａの温度と圧力を降下させる一方、高温室
３ａは低温室４ａへ不足を補う作動ガスを移動させて、
高温室３ａの温度と圧力を降下させる。これに対して高
温側ピストン（ディスプレーサー）１が下死点から上死
点へ上がると、作動ガスの移動に伴い中温室３ｂの温度
が降下し、圧力低に伴い低温室４ａの作動ガスが流出さ
れ低温室４ａの温度と圧力を降下させる。
【００３６】以上のように、ヴィルミエサイクルの高温
側ピストン（ディスプレーサー）１と低温側ピストン
（ディスプレーサー）２は各サイクルによってピストン
の各部所が高温から低温と高圧から低圧と繰り返され
る。この場合、本発明ではピストン５５Ａの筒体５６の
各部所の温度が変化しても中空部５７では、気体の対流
が阻止され、また、輻射による熱移動が生じない。
側ピストン（ディスプレーサー）１と低温側ピストン
（ディスプレーサー）２は各サイクルによってピストン
の各部所が高温から低温と高圧から低圧と繰り返され
る。この場合、本発明ではピストン５５Ａの筒体５６の
各部所の温度が変化しても中空部５７では、気体の対流
が阻止され、また、輻射による熱移動が生じない。
【００３７】この結果、ピストン５５Ａの筒体５６の内
側温度がピストン５５Ａの外部温度にほぼ維持され、熱
の移動に伴う熱損失が極めて少なく熱効率が良く、しか
も、外圧に対して耐えられる外燃機関のピストンが得ら
れる。
側温度がピストン５５Ａの外部温度にほぼ維持され、熱
の移動に伴う熱損失が極めて少なく熱効率が良く、しか
も、外圧に対して耐えられる外燃機関のピストンが得ら
れる。
【００３８】なお、本発明は、スターリングサイクル等
の他の外燃機関に適用できることは言うまでもない。
の他の外燃機関に適用できることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、ピストンの中空部に熱伝導率の低い部材を充満設
置したために、中空部の対流による熱の移動を阻止で
き、さらに、輻射熱の移動が阻止でき熱効率を向上させ
ることができる。
れば、ピストンの中空部に熱伝導率の低い部材を充満設
置したために、中空部の対流による熱の移動を阻止で
き、さらに、輻射熱の移動が阻止でき熱効率を向上させ
ることができる。
【００４０】また、請求項２の発明によれば、使用条件
に応じた形状を用いることにより熱効率を向上させるこ
とができる。
に応じた形状を用いることにより熱効率を向上させるこ
とができる。
【００４１】また、請求項３の発明によれば、使用条件
に応じた熱伝導率の低い部材を用いて熱効率を向上させ
ることができる。
に応じた熱伝導率の低い部材を用いて熱効率を向上させ
ることができる。
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態を示す外燃機関のピストン
の断面構成図。
の断面構成図。
【図２】従来の外燃機関の一例としてのヴィルミエサイ
クルを示す断面構成図。
クルを示す断面構成図。
【図３】従来の外燃機関の一例としてのスターリングサ
イクルによる冷凍機を示す断面構成図。
イクルによる冷凍機を示す断面構成図。
【図４】従来の外燃機関のピストンを示す断面構成図。
１ 高温側ピストン（ディスプレーサー） ２ 低温側ピストン（ディスプレーサー） ３ 高温側シリンダ ３ａ 高温室 ３ｂ，４ｂ 中温室 ４ 低温側シリンダ ４ａ 低温室 ５，６，３３，３４，６１ ピストンロッド ９ 高温側再生器 １０，１３ 中温側熱交換器 １１ 低温側熱交換器 １２ 低温側再生器 ２６ 膨張機 ２７ 圧縮機 ２８ 駆動室 ２９ 膨張シリンダ ３０ 膨張ピストン ３１ 圧縮シリンダ ３２ 圧縮ピストン ５５Ａ ピストン ５６ 筒体 ５７ 中空部 ６０ 蓋体 ６２ 熱伝導率の低い部材
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に中空部を有するピストンを備えた
外燃機関のピストンにおいて、 前記中空部に熱伝導率の低い部材を充満設置したことを
特徴とする外燃機関のピストン。 - 【請求項２】 前記中空部には、バルク状、あるいは、
成形品、若しくはフエルト状のいずれかの熱伝導率の低
い部材を充満設置したことを特徴とする請求項１記載の
外燃機関のピストン。 - 【請求項３】 前記熱伝導率の低い部材として、セラミ
ックファイバー、グラスファイバー、ロックウール、発
泡スチロールのいずれかの断熱材を用いることを特徴と
する請求項１または請求項２記載の外燃機関のピスト
ン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31173095A JPH09152211A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 外燃機関のピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31173095A JPH09152211A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 外燃機関のピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152211A true JPH09152211A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18020788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31173095A Pending JPH09152211A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 外燃機関のピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09152211A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6945043B2 (en) | 2000-12-13 | 2005-09-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stirling engine, and stirling refrigerator |
| EP2740922A1 (de) * | 2012-12-06 | 2014-06-11 | Technische Universität Hamburg-Harburg | Zylinder-Kolben-Baugruppe betrieben mit einem abgeschlossenen Arbeitsgas |
| WO2015146761A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | スターリング冷凍機 |
| SE1850006A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising flame guiding means |
| SE1850007A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising pressure regulating means arranged in a working piston |
| SE1850008A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising an exhaust gas catalyst |
| SE1850002A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising a transition flow element |
| SE1850005A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | A Stirling engine arranged with a gas channel comprising three heat exchangers |
| SE1850003A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising a metal foam regenerator |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP31173095A patent/JPH09152211A/ja active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6945043B2 (en) | 2000-12-13 | 2005-09-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stirling engine, and stirling refrigerator |
| EP2740922A1 (de) * | 2012-12-06 | 2014-06-11 | Technische Universität Hamburg-Harburg | Zylinder-Kolben-Baugruppe betrieben mit einem abgeschlossenen Arbeitsgas |
| WO2015146761A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | スターリング冷凍機 |
| SE1850006A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising flame guiding means |
| SE1850007A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising pressure regulating means arranged in a working piston |
| SE1850008A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising an exhaust gas catalyst |
| SE1850002A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising a transition flow element |
| SE1850005A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | A Stirling engine arranged with a gas channel comprising three heat exchangers |
| SE1850003A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-03 | Maston AB | Stirling engine comprising a metal foam regenerator |
| WO2019135697A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | Maston AB | Stirling engine comprising pressure regulating means arranged in a working piston |
| WO2019135699A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | Maston AB | Stirling engine comprising transition flow element |
| WO2019135693A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | Maston AB | Stirling engine comprising flame guiding means |
| WO2019135694A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | Maston AB | Stirling engine arranged with a gas channel comprising three heat exchangers |
| WO2019135698A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | Maston AB | Stirling engine comprising an exhaust gas catalyst element |
| WO2019135695A1 (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-11 | Maston AB | Stirling engine comprising metal foam regenerator |
| CN111757981A (zh) * | 2018-01-02 | 2020-10-09 | 马斯通公司 | 包含金属泡沫再生器的斯特林发动机 |
| CN111819354A (zh) * | 2018-01-02 | 2020-10-23 | 马斯通公司 | 布置有包括三个热交换器的气体通道的斯特林发动机 |
| US11261823B2 (en) | 2018-01-02 | 2022-03-01 | Maston AB | Stirling engine arranged with a gas channel including three heat exchangers |
| US11261824B2 (en) * | 2018-01-02 | 2022-03-01 | Maston AB | Stirling engine comprising metal foam regenerator |
| CN111819354B (zh) * | 2018-01-02 | 2023-01-10 | 马斯通公司 | 布置有包括三个热交换器的气体通道的斯特林发动机 |
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