1章 古くて新しいエンジン |
1-1 スターリングエンジン開発の歴史 2 |
1-2 スターリングエンジン開発の状況 5 |
1.2.1 蒸気圧縮式ヒートポンプ駆動用エンジン 7 |
1.2.2 発電機駆動用エンジン(小型動力) 7 |
1.2.3 地上での太陽熱発電用エンジン 9 |
1.2.4 宇宙での太陽熱発電および活動用エンジン 10 |
1.2.5 自動車用エンジン 12 |
1.2.6 船舶用エンジン 13 |
1.2.7 その他のエンジン 15 |
1-3 スターリング冷凍機 16 |
1-4 ヴィルミ冷凍機 18 |
参考文献 20 |
2章 スターリングエンジンの動作原理とその特徴 |
2-1 スターリングエンジンの基本構成と動作原理 21 |
2-2 スターリングエンジンの形式 23 |
2.2.1 α形スターリングエンジン 23 |
2.2.2 β形スターリングエンジン 24 |
2.2.3 γ形スターリングエンジン 24 |
2.2.4 ダブルアクティング(複動)形スターリングエンジン 25 |
2-3 スターリングエンジンの出力取り出し機構 25 |
2.3.1 フリーピストンエンジン 25 |
2.3.2 各種駆動機構の特徴 26 |
2-4 高性能エンジンと模型エンジン 32 |
2-5 模型スターリングエンジンの構造 32 |
2-6 スターリングエンジンの特徴と課題 33 |
参考文献 34 |
3章 スターリングエンジンの基礎理論 |
3-1 スターリングエンジンの熱力学 35 |
3.1.1 SI単位系 35 |
3.1.2 熱と仕事 37 |
3.1.3 P-V線図と図示仕事 38 |
3.1.4 理想ガスの可逆変化 39 |
3.1.5 ガスサイクル 41 |
3.1.6 スターリングサイクル 43 |
3.1.7 正サイクルと逆サイクル 45 |
3-2 クランク機構の力学 46 |
3.2.1 クランク機構の重要性 46 |
3.2.2 単クランク機構の力学 46 |
3.2.3 トルク変動とフライホール 50 |
3.2.4 設計時の注意事項 51 |
3-3 等温モデルの概要 52 |
3.3.1 エンジンのモデル化と各空間の容積 52 |
3.3.2 理想ガスの状態化とエンジン内圧力 52 |
3.3.3 P-V線図と図示仕事,図示出力 53 |
3-4 シュミット理論の計算式 55 |
3.4.1 シュミット理論の仮定 55 |
3.4.2 α形スターリングエンジンの計算式 55 |
3.4.3 β形スターリングエンジンの計算式 58 |
3.4.4 γ形スターリングエンジンの計算式 60 |
3.4.5 図示仕事,図示出力及び図示熱効率 61 |
3.4.6 シュミット理論の計算例 62 |
3.4.7 計算結果 64 |
3-5 簡易計算式による軸出力の予測 66 |
3-6 スターリングエンジンの性能向上策 67 |
参考文献 68 |
4章 教育用エンジン |
4-1 ビー玉エンジン 69 |
4-2 ビー玉エンジン自動車 73 |
4-3 空き缶エンジン 75 |
4-4 試験管エンジン 77 |
4-5 実験用試験管エンジン自動車 78 |
4-6 試験管エンジン自動車 80 |
4-7 ビーカーエンジン 81 |
4-8 競技用エンジン 83 |
4-9 低温度差エンジン 84 |
4-10 アミューズメントエンジン 86 |
4-11 高出力型エンジン 88 |
4-12 特殊なエンジン 89 |
4-13 教育用スターリングエンジンの最大軸出力予測法 91 |
参考文献 91 |
5章 模型スターリングエンジンの設計製作と性能評価 |
5-1 設計指針 94 |
5-2 設計計算法 94 |
5.2.1 圧力変動計算 95 |
5.2.2 トルク変動計算 96 |
5.2.3 部品寸法 96 |
5-3 設計計算例 97 |
5-4 設計図面 105 |
5-5 製作・組立 115 |
5.5.1 製作工程 115 |
5.5.2 組立の注意点 117 |
5.5.3 組立手順 118 |
5.5.4 試運転 119 |
5-6 動力測定法 120 |
5-7 供試エンジン 121 |
5-8 エンジン性能の測定方法 122 |
5.8.1 動力の測定 122 |
5.8.2 回転数の測定 122 |
5.8.3 作動空間温度の測定 123 |
5.8.4 作動空間圧力の測定と図示出力への換算 123 |
5-9 エンジン性能測定結果 124 |
5-10 実験結果と理論計算結果との性能比較 125 |
参考文献 126 |
6章 スターリングエンジンの用途事例 |
6-1 実用スターリングエンジン 127 |
6-2 家庭用コ・ジェネレーション(CHP)ユニット 129 |
6-3 太陽熱発電システム 131 |
6-4 バイオマス燃焼発電システム 133 |
6-5 将来性 135 |
参考文献 136 |
付録 |
1 各種模型エンジンの図面 137 |
付1.1 空き缶エンジン 137 |
付1.2 α形スターリングエンジン 141 |
付1.3 実験用試験管エンジン 145 |
2 ガラス製注射器の規格 156 |
3 ミニチュアベアリングの規格 157 |
4 プログラミングリスト 161 |
索引 163 |