改良型傾斜板機構を用いた小型・高出力スターリングエンジンの開発

使用改进的斜板机构开发小型高输出斯特林发动机

• 批准号: 19917008
• 负责人: 川合 政人
• 金额: $ 0.49万
• 依托单位: Hakodate National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19917008/
• 关键词: スターリングエンジン; 廃熱利用発電; 傾斜板機構

スターリングエンジン(以下,SEとしるす)は廃熱利用に適した高効率のエンジンである.しかし小型SEはSE本来の熱効率の良さを持っていない.その理由として,実用型SEで出力向上のために行われる作動ガスの高圧化が困難であることが挙げられる.作動ガス高圧化は,機械損失の増加,軸トルク変動の増加によるフライホイールの大型化への対策が求められる.本研究では上記の問題を解決するため,改良型傾斜板機構,6気筒複動型構成,動力伝達用磁気継手を採用している.ピストン上下空間を利用する複動型はSEの高出力化のために採用実績の多い手法であるが,本研究で目指す廃熱利用エンジンでの採用例はほとんどない.低温度差熱源を利用する場合にはピストン駆動位相差は120度程度が望ましいが,その場合に複動型構成では6個のピストンを駆動することとなり機構が複雑になる.そこで申請者は傾斜板機構の一種である,Zクランク方式を改良した機構を採用した.Z型クランク軸の傾斜軸部に回転方向の運動を拘束したヨークを組み合わせる点は通常のZクランク方式と同様であるが,ヨークの運動拘束はフレームとボールリンクで連結する一般的な方法ではなく,ヨークに取付けた2個のローラベアリングがフレームに支持された各ガイド面を転動する方法とした.これにより6個のピストンを駆動する機構がわずか6個の転がり軸受(Zクランク軸受として2個,ヨーク軸受として2個,ヨーク拘束用として2個)のみで構成できた.性能計測の結果,機械効率は最大正味出力時で70%程度の値を示した.この値は既存の実用型スターリングエンジンに近い値であり,提案手法の有効性を確認できた.現段階では既存品を流用した磁気継手の伝達トルク容量不足のために作動ガス加圧状態での運転確認はできていない.今後は十分なトルク伝達容量をもつ磁気継手に交換し,さらなる高出力化をめざす予定である.

Stirling发动机（以下称为SE）是适合废热的高效发动机。但是，小SES没有SE的原始热效率。这样做的原因是，很难增加工作气体的压力，这是为了改善实际SE的产出而进行的。高压的工作气体需要采取措施，以增加机械损耗增加和轴扭矩波动增加而增加飞轮的大小。在这项研究中，为了解决上述问题，我们采用了改进的倾斜机制和六空气。采用了双作用缸配置，并使用用于电力传输的磁接头。使用活塞上部和下空间的双作用类型是一种用于SE的高功率输出的方法，但是在这项研究中旨在采用的垃圾热发动机中采用了它的例子。当使用低温差分热源时，希望活塞驱动相位差约为120度，但是在这种情况下，双作用类型的配置驱动了六个活塞，这使该机制变得复杂。因此，申请人修订了Z crank方法，一种倾斜板机制。采用了良好的机制。 Z形曲轴的倾斜轴的组合类似于通常的Z crank方法，但是Yoke的运动约束不是将框架与球链路连接起来的一般方法，而是一种通过连接到Yoke的滚轮轴承支撑的指导表面的方法。这允许将六个活塞驱动到六个滚动轴承的机制（两个作为z摇动轴承，轭轴承和轭轴承的轴承轴承的结果表明，机械效率在最大净产量下的机械效率约为70％。该值与现有实用的Stirl stirl引擎相近，并且在此阶段缺乏竞争能力，并且在此阶段缺乏责任。确认将来在工作气体的压力下运行，我们计划用足够的扭矩传输能力代替磁接头，并旨在进一步增加输出。