α形スターリングエンジンの圧縮側行程容積が出力に与える影響

現在,化石系エネルギーの大量使用による温室効果ガスの排出や枯渇問題,地球環境・住環境問題が取りざたされている.それ故に,クリーンな環境負荷の少い動力源の開発が必要とされている,その中で,スターリングエンジンは,空気を作動流体(ガス)とする外燃機関であるため,熱源の選択性に富み,かつ,少ない熱エネルギー差(温度差)でも動作が可能であるため,地熱・温泉熱・太陽熱等の自然エネルギーを回収しエネルギーを得ることが可能でありスターリングエンジンは新たなエネルギー源として期待され,性能向上が期待されている.このスターリングエンジンの熱効率は,理論上,カルノーの熱効率と同等であるため,出力はエンジン性能に影響される.従って,高効率なエンジンの設計にはエンジン軸出力等を予測する解析が必要である.現在,このスターリングエンジンの軸出力を求める解析法は,多くあるが,その中にメカニズム効率と呼ぶ解析法がある.このメカニズム効率を用いて解析を行い,使用条件などを設定し,式の簡易化を行った結果,τ(温度比)×ε(エンジン圧縮比)=1となる式を導いた.本研究は,スダーリングエンジンの出力特性が入力される熱(温度比)に対して最も出力が大きくなる圧縮比をメカニズム効率から予測して,エンジンの試作し実験を行った.その結果,軸出力は,温度比および圧縮比に影響され,軸出力が最大となる設定は,τ・ε=1付近にある,また,この条件が熱効率が最も高い.そして,カルノーの熱効率とスターリングサイクルの熱効率は等しいので,スターリングサイクルの熱効率は,エンジンの圧縮比となる.

現在,化石系エネルギーの大量使用による温室効果ガスの排出や枯渇問題,地球環境・住環境問題が取りざたされている.それ故に,クリーンな環境負荷の少い動力源の開発が必要とされている,その中で,スターリングエンジンは,空気を作動流体(ガス)とする外燃機関であるため,熱源の選択性に富み,かつ,少ない熱エネルギー差(温度差)でも動作が可能であるため,地熱・温泉熱・太陽熱等の自然エネルギーを回収しエネルギーを得ることが可能でありスターリングエンジンは新たなエネルギー源として期待され,性能向上が期待されている.このスターリングエンジンの熱効率は,理論上,カルノーの熱効率と同等であるため,出力はエンジン性能に影響される.従って,高効率なエンジンの設計にはエンジン軸出力等を予測する解析が必要である.現在,このスターリングエンジンの軸出力を求める解析法は,多くあるが,その中にメカニズム効率と呼ぶ解析法がある.このメカニズム効率を用いて解析を行い,使用条件などを設定し,式の簡易化を行った結果,τ(温度比)×ε(エンジン圧縮比)=1となる式を導いた.本研究は,スダーリングエンジンの出力特性が入力される熱(温度比)に対して最も出力が大きくなる圧縮比をメカニズム効率から予測して,エンジンの試作し実験を行った.その結果,軸出力は,温度比および圧縮比に影響され,軸出力が最大となる設定は,τ・ε=1付近にある,また,この条件が熱効率が最も高い.そして,カルノーの熱効率とスターリングサイクルの熱効率は等しいので,スターリングサイクルの熱効率は,エンジンの圧縮比となる.