JPH1089148A - 三倍速デスプレーサー型ロータリー式スターリングエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ロータリーデスプレーサーとロータリーエン
ジンを組み合わせたスターリングエンジンに関し、軽
量、コンパクト化を実現し、作動ガスの流動抵抗の低
減、再生熱交換器の性能向上を図りった装置を提供す
る。 【解決手段】 ブロックケース１内のロータリーデスプ
レーサー５を、ローター６の１回転に対して３倍速で回
転する構成とした。デスプレーサーの容積室１４が加熱
細管１０の位置にある時、ローターの容積室１５の一つ
が、膨張開始の位置にあり加熱膨張した作動ガスによ
り、ローターを回転させる。膨張を終えた作動ガスは、
水冷ジャケット１２を通る細管に押し出され冷却され、
低圧収縮して一つ前の容積室に流入する。作動ガスは、
圧縮されてデスプレーサーの容積室に排出される。再生
熱交換器は二つあり、夫々蓄熱のみ、放熱のみの構成と
する。デスプレーサーはフライホイールの役目を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、スターリングエンジ
ンを実用化することにより、これまでの内燃、又は外燃
機関に変わり得るものである。又、可逆サイクルの特性
を使用してフロンガスを使用しない冷凍機として有効で
ある。

【０００２】

【従来の技術】 図６は従来のデスプレーサー型スター
リングエンジンの断面図である。５ａのデスプレーサー
と６ａのパワーピストンは６５゜から９０゜の位相角で
１６，１７のピストンロッド，１８，１９のコネクチン
グロッドで１３ａのクランクシャフトにそれぞれ連結し
ている。５ａのデスプレーサーと４ａのシリンダーとは
作動ガスが移動する隙間がある。

【０００３】５ａのデスプレーサーが上死点から下死点
へ移動を始めると、１５ａの圧縮室から１４ａの膨張室
へ作動ガスが移動を始め、１０ａの燃焼室で加熱されて
１４ａの膨張室の作動ガスが膨張を始める。６ａのパワ
ーピストンはこの時、上死点付近にあり作動ガスの圧力
は高圧になり６ａのパワーピストンに仕事をさせる。

【０００４】５ａのデスプレーサーが下死点から上死点
へ移動を始めると、１４ａの膨張室の作動ガスが１５ａ
の圧縮室に移動する。６ａのパワーピストンはこの時、
下死点付近にあり、圧縮室の作動ガスは１２ａの冷却フ
ィンにより冷却され低圧になる。

【０００５】６ａのパワーピストンの仕事と１３ａのク
ランクシャフト、２１のフライホイールの慣性力により
連続回転を発生させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のクランクを用い
るスターリングエンジンでは重量過多。ピストンリン
グ、ロッドシールからのクランク室への、作動ガスの漏
洩。再生熱交換器の性能の低さ等により、理論上の高効
率エンジンに達していない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明は、ロータリー
デスプレーサーとロータリーエンジンを組み合わせるこ
とにより重量の軽減を図り直、線形状のアペックスシー
ルを用いているので作動ガスの漏洩を防ぐのが容易であ
る。本発明では作動ガスが往復移動をせずに一方向に移
動するので、再生熱交換器は蓄熱の作用だけをすればよ
く性能の向上は容易である。

【０００８】

【作用】 本発明は、ロータリーエンジンのブロッ
クケースを円筒形にして、ブロックケースの外側をロー
タリーデスプレーサーを３倍速で回転させる事により、
ロータリーエンジンのローターの１回転内に、３度の作
動ガスの膨張、収縮を発生させ、動力を得ようとしたも
のである。

【０００９】

【実施例】 本発明の実施例を、図１、図２、図３、
図５に基ずいて説明する。１はロータリーエンジンブロ
ックと一体の、５のロータリーデスプレーサーを内蔵し
たブロックケースである。２は加熱された作動ガスが、
ロータリーエンジンの膨張室に通じる通路で再生熱交換
器を内蔵している。３は膨張室から排出された作動ガス
が圧縮室に通じる細管で、１２の水冷ジャケットで冷却
されている。４はローターハウジング。６はローター。
７は再生熱交換器から８の圧縮室から加熱室へ送り込ま
れる作動ガスの通路へ、熱を伝える伝熱線である。９は
ロータリーエンジンブロックとロータリーデスプレーサ
ーの、クリアランス内の作動ガスの圧力が可変になるよ
うに、取り付けたアペックスシール。１０は加熱細管。
１１はローターのアペックスシール。１３は回転軸。

【００１０】次に動作について図５を参考にして説明す
る。５のロータリーデスプレーサーと６のローターは右
回転。５のロータリーデスプレーサーは６のローター
が、１回転するとき３回転する。６のローターは５のロ
ータリーデスプレーサーが、１回転するとき１２０度進
角する。したがって５のロータリーデスプレーサーが１
回転するとき、１５ａの容積室は作動ガスの圧縮終了か
ら、膨張終了まで容積変化する。１５ｂの容積室は作動
ガスの排出開始から、３の細管を流動してきた作動ガス
の受け入れ開始まで容積変化する。１５ｃの容積室は３
の細管を流動するとき、１２の水冷ジャケットで冷却さ
れ低圧となった作動ガスの受け入れ途中から圧縮排出途
中まで容積変化する。

【００１１】図５の図で５のロータリーデスプレーサ
ーの１４の容積室は８の作動ガスの排出通路の位置にあ
り、１５ｃの容積室から低圧の作動ガスを圧縮されなが
ら受け取る。８の排出通路には２の再生熱交換器通路よ
り７の伝熱線で伝えられた再生熱交換器が内蔵してあ
り、低圧の作動ガスは熱を受けながら流動する。

【００１２】図５の図で５のロータリーデスプレーサ
ーの１４の容積室は１０の加熱細管と２の再生熱交換器
内蔵の通路を結ぶ位置にあり、１４の容積室の作動ガス
は１０の加熱細管で加熱膨張され、２の再生熱交換器に
熱を与えながら通路を流動し、１５ａの容積室を膨張さ
せる。

【００１３】図５の図で１５ｂの容積室の作動ガス
は、３の細管を流動し１５ｃの容積室に移動する。３の
細管は１２の水冷ジャケットの内を通っているので、作
動ガスは冷却され低圧収縮する。

【００１４】５のロータリーデスプレーサーにはフライ
ホイールの役目も持たせている。以上の連続動作が回転
動力を生む。

【００１５】

【発明の効果】 本発明は、ロータリーエンジンでスタ
ーリングエンジンを考案しており、軽量、コンパクトに
製作できる。作動ガスが一方向に流動するよう考案して
いるので、流動抵抗の低減、再生熱交換器の性能向上を
図れる。又、発明者は上記の理由により、作動ガスを漏
洩の少ない空気にしても高効率、高出力を得られると考
えている。作動ガスの漏洩はアペックスシールと回転軸
のシールで防ぐので容易である。

【００１６】本発明はクランクシャフトを動力で回転さ
せ、スターリングエンジンの可逆サイクル理論により、
冷凍機としても使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 断面斜視図

【図２】 正面断面図

【図３】 側面断面図

【図４】 上面断面図

【図５】 作動状態の連続図

【図６】 従来のデスプレーサー型スターリングエン
ジンの断面図

【符号の説明】

１はロータリーエンジンブロックと一体となったロータ
リーデスプレーサーを内蔵したブロックケース。２は再
生熱交換器を内蔵した作動ガス流動通路。３は作動ガス
流動細管。４はローターハウジング。５はロータリーデ
スプレーサー。６はローター。７は伝熱線。８は再生熱
交換器を内蔵した作動ガスの排出通路。９はアペックス
シール。１０は過熱細管。１１はローターのアペックス
シール。１２は水冷ジャケット。１３は回転軸。１４は
ロータリーデスプレーサーの容積室。１５はロータリー
エンジンの容積室。１６、１７はビストンロッド。１
８、１９はコネクチングロッド。２０はロッドシール。
２１はフライホイール。２２は点火線。２３は燃料噴射
ノズル。２４はロータリーデスプレーサーの回転軸。２
５はベアリング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータリーエンジンのブロックケースを
   円筒形にして、回転軸を同一方向に円筒のブロックケー
   スの外周を、円筒の上面を切断した形状のロータリーデ
   スプレーサーが回転する形式。
2. 【請求項２】 請求項１のロータリーデスプレーサーは
   ロータリーエンジンのパワーローターの３倍速で回転す
   る機構。