JPS6040764A - 弁つき２シリンダ−スタ−リング熱機械 - Google Patents

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】 従来から弁つきスターリング熱機械としてはディスプレ
ーサ−形に対する提案はあったが、通常り型と呼ばれて
いる２シリンダー形には適用された例はない。そもそも
２シリンダー形はディスプレーサー形にくらべてクラン
クが簡単でノ＜ニア／スも良く、かつ機械の高さが低く
てよい等の利点があるので、それに対し適当な弁機構を
装着して、作動ガスを外部の適当な密閉容器内のガスも
しくは大気と入れかえるようにすることによシ、ガス冷
却器もしくは冷媒冷却器を省略可能で、外部に冷凍室や
ガス冷却器を置くことができ、充てん効率も良好なスタ
ーリング熱機械をあたえる弁つきとすることによシ優れ
たスターリング熱機械を得ることができよう。

図について本発明を説明する。第１図は本発明によるス
ターリング冷凍機の一実施例の正面断面図である。第２
図は第１図の弁のｘｘ’とｙ　ｙ’断面を示す部分断面
図である。第６図は第１図の実施例の作動を四つに分け
て示す説明図である。

１．２は互いに９０度をなす二つのシリンダ−であ少、
その中にピストン３と４が納められている。そして該ピ
ストン６．４の上部空間５，６の間のガス通路７には、
再生熱交換器８、および水冷によるガス冷却器９がその
順に設けられている。

なお１０は主クランク、１１は主クランクピンであｆｉ
、１２．１３はピストン３，４を駆動するピストンロッ
ドである。

さて本発明は主クランクピン１ｏに設けた補助ピストン
ロッド１４によって上下に駆動されるピストン状のスラ
イド弁１５を該ガス通路７に設けて、該ガス通路を１６
．１７に分断するようにしたものであ、す、該スライド
弁１５のｘ　ｘ’断面は第２図に見られるように仕切板
１８によって左右に分けられ、通路１６．１７の開孔部
にその部分が来る時は、該通路１６．１７は、外部密閉
容器１９よシの連絡管２［］、２１に連通ずる。また該
スライド弁１５のｙ　ｙ’断面は図のように同心通路２
２が形成され、通路１６．１７の開孔部にその部分が来
る時は、該通路１６．１７は互いに連通ずる。

ついで第６図によって本発明の詳細な説明する。

同図の（１）（２）（３）（４）は、主クランクピンが
図示の各９０度の各象眼（１）（２）ｉ）（４）を通過
しているさいの機械の作動状況を逐次示す作動説明図で
ある。すなわち、図の（１）象眼では、シリンダー１の
上部空間５の内部ガスがスライド弁１５の仕切板１８の
作用によって外部密閉容器１９に排出され、かつその外
部密閉容器１９内のガスがスライド弁１５を経てシリン
ダー２の上部空間６へ導入される。ついで象眼（２）で
は、上部空間乙の中のガスが圧縮され、象眼（６）では
、上部空間乙のガスが上部空間５へ入れかえられ、象眼
（４）では上部空間５の中のガスが膨張仕事を行なう。

このようなサイクルを行なうことによって、外部密閉容
器１９の中のガスが、再生熱交換器８を経て温められた
後冷却器９で冷されて放熱しつつ圧縮され、ついで再び
再生熱交換器８を逆に通過して冷された後側シリンダー
内で膨張仕事を行なうので、再生熱交換器の温度効率が
十分高い時は、外部密閉容器１９へ還るガスは出る時よ
シ低温となって還ってくるので該外部密閉容器１９は冷
凍室となる。

ついで第４図は本発明を内燃スターリング機関に適用す
るさいの一実施例の正面断面図であシ、第５図は第４図
の実施例の作動説明図である。

第４図の１ないし１７の同一番号の部品は第１図の実施
例のものと同じである。ただし本実施例では第１図′の
ものの冷却器９０代りに燃料噴射弁２２、点火栓２６が
設けられている。またシリンダー状のスライド弁１５に
は、同心環状流路部分２４と１片側だけに流路２５・を
持つ部分とが設けられ、流路２５は排気管２６と連通ず
るときがある。またとのさい該スライド弁１５は、主ク
ランクビン１１より約４０度程度位相が遅れた位置の補
助クランクピン２７に設けられた補助ピストンロッド２
８によって上下に駆動され、かつ主クランク１０は冷凍
機のときとは逆方向に廻る。

筐だシリンダー１の下部側面には新しい空気を送入する
給気孔２９と、補助排気孔３０が設けられ、ピストン１
が下死点近傍に来たさいに空間５の中に給気するように
構成しである。補助排気孔６０は補助排気管３１を経て
　排 気管２６と合流する。また３２は新気吸入逆止弁で、ク
ランク室６６に大気を導入し、クランク室圧縮作用で給
気管３４を経て給気孔２９に新気を送る。

第５図で作動を説明する、（１）の第（１）象眼で空間
５の中には新気が導入され、かつ内部に残った小量の排
ガスが掃出される。また空間乙の中の排ガスは再生熱交
換器８を経て、弁１５の通路２５を通シ排気管２６よシ
排出される。（２）の第（２）象眼では、主として空間
５の中の新気が圧縮される。ついで（６）の第（６）象
眼では空間５の中の圧縮後の新気が再生熱交換器８を経
て空間乙の中に入シ、同時に燃焼を起させる。

（４）の第　４　象眼では主として空間乙の中での熱ガ
スの膨張仕事が生ずる。以上のように新気が圧縮された
後再生熱交換器８を経て膨張仕事を生じ、膨張後の排ガ
スが再生熱交換器を再び逆に通過して熱を残して排出さ
れるので、そこに熱再生サイクルが完成され、よって熱
効率の向上が大きく期待できる。葦た他の今葦でのどの
方式よ勺も新気の導入時の充てん効率は良好となる。な
お第４図の実施例は内燃式であるが在来の外燃式スター
リング機関を形成するにはむしろ、第１図の冷却器９０
代シにガス加熱器を置き、クランクを逆回転させた第１
図の形状のものを用いればよい。

さて以上のように２シリンダ一形スターリング熱機械に
対し、本発明のような弁機構を設けることによって、冷
凍機のさいは外部に任意形状の直接冷却冷凍室を置くこ
とができ、内燃機のさいは高い充てん効率となり、外燃
式機関のさいはガス冷却器を在来通路外へ出すことがで
きるのでガスの死空間と流動抵抗を減少させる、など幾
多の利点を持つ弁つき２シリンダ一スターリング熱機械
を得ることができる。

さて本発明の弁つき２シリンダ一スターリング熱機械に
おけるシリンダー、クランク、ピストンネギ−形を含め
て自由であシ、また作動ガスは大気を含めて、その種類
、圧力、温度範囲等の選択は広く、また弁の形式、形状
、数量等々は、逆止弁活用の場合も含めて自由であり、
いずれ−も本発明に含１れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をスターリング冷凍機に適用したさいの
一実施例の正面断面図である。第２図は第１図の弁のｘ
　ｘ’断面とｙ　ｙ’断面を示す部分断面図であシ、第
６図は第１図の実施例の作動を４つの象眼に分けて説明
する説明図である。 第４図は本発明を内燃スターリング機関に適用するさい
の一実施例の正面断面図である。また第５図は第４図の
実施例を４つの象眼に分けて説明する説明図である。 １．２°シリンダー、　６，４°ピストン。 ）　） ５．６；上部空間、　８；再生熱交換器。 ９；ガス冷却器、　１５；スライド弁。 １８；仕切板、　１９；外部密閉容器。 ２２；燃料噴射弁、２６；排気管。 ２９；給気孔、　６２；逆止弁。 ；ｐ２Ｂ 矛３１ｉｊＪｉ 矛５Ｎ 手続補正書 昭和５８年１０月ｇ　日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１４８７６２号 ２、発明の名称 ６、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、補正命令の日付 Ｚ　補正の内容 願書及び明細書を別紙のとおり浄書する（内容に変更な
し）。 手続補・、正　書　（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年特許願第１４８７６２号 ２、発明の名称 ６、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、補正命令の日付 昭和５８年１１月　８日 ５、補正により増加する発明の数 ６、補正の対象

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に１個ずつのピストンを有する２個のシリンダーよ
   シなシ、かつその２つのピストンが約９０度の位相差を
   もって運動し、ディスプレーサ−ピストンを持たない２
   シリンダ一形スターリング熱機械において、その２つの
   シリンダーの上部空間を通ずるガス通路に適当なスライ
   ド弁、ロータリー弁等の適当な弁を設け、もって両方の
   ピ不トンが下死点を通過する時点を含む約１００度ない
   し１５０度のクランク角期間に、両ピストンの上方空間
   のガスが互いに接触することなく全く別の通路を通って
   外部の密閉容器内もしくは大気に出入し、よって熱機械
   内作動ガスの大部分が１サイクルごとに外部密閉容器内
   のガスもしくは大気と入れ換わるように該弁を構成した
   弁つき２シリンダ一スターリング熱機械。