| 研究課題/領域番号 |
02556031
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
農業機械
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
岡本 嗣男 東京大学, 農学部, 助教授 (40031215)
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| 研究分担者 |
鳥居 徹 東京大学, 農学部, 助手 (60172227)
木谷 収 東京大学, 農学部, 教授 (00024539)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1992
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| キーワード | スターリングエンジン / 再生器 / マトリックス材料 / ディスプレーサ / 流動損失 / P-V線図 / 図示出力 / 正味出力 |
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| 研究概要 |
バイオマスを燃料として、その燃焼熱によって作動するスターリングエンジンを試作、実験を行った。単シリンダー型のエンジンは、ディスプレーサーとベローズを用いたパワーピストンから成り立ち、ディスプレーサーは2本のロッドによりクランクシャフトに接続されている。パワーピストンには、ステンレス製のベローズを用いており、摺動摩擦低減と作動ガスの漏れを防ぐことを図った。再生器の中にはステンレス製のスチールウールを詰め込み、この再生器を組み込んだディスプレーサは、2つの円筒ピストン構造となっている。再生器の材料として、4種類の材料を試験して、作動ガスによる流動損失抵抗を計測した。詰め込んだマトリックス材料の密度が大きくなるにつれて流動損失も増加したが、図示出力は増加することが判明した。したがって、マトリックスの密度上昇による流動損失増加よりも出力上昇効果が大きいことが明らかになった。
さらに、機関を大型化してロッドシールならびにパワビストン部に、摺動損失の少ないベロフラムシリンダを用いて、作動ガスのシール性向上ならびに摺動摩擦力低減を図るスターリング機関を試作、試験を行った。本機関をクランク位相遅れ角90°、作動ガス圧力0.2(Kgf/cm^2)のもとで運転を試みた。しかし本機関は30分間の加熱で高温部シリンダ内作動ガスの温度が約210℃にしかなっておらず、自立運転をできそうな現象がみられなかった。シュミット理論によるシミュレーションを行い、さらに、ビール数をもとに動力損失を考慮して計算すると、機関出力がPm=0.1(MPa)では、0に近く、またPm=0.5(MPa)でも数W以下であるため、機関の自律運転が困難であることが判明した。したがって、本エンジンにおいて、熱伝導状態を改善して、高温部の温度上昇を図り、動力損失低減を十分に試みる必要があることが判明した。
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