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フルイダインエンジンは、1つ以上の液体ピストンを備えたアルファ型またはガンマ型のスターリングエンジンです。作動ガス(多くの場合空気)と、2つの液体ピストン、または1つの液体ピストンとディスプレーサーを備えています。[ 1 ]
このエンジンは1969年に発明されました。[ 2 ]このエンジンは1973年に英国原子力庁によって特許を取得しました。[ 3 ] [ 2 ]
エンジン内の作動ガスは加熱され、膨張して水柱を押し上げます。この膨張によって空気は冷却され収縮しますが、同時に押し出された水柱の重みによって押し戻されます。そしてこのサイクルが繰り返されます。
U字管式エンジンは、水と空気以外に可動部品はなく、ポンプ内に2つの逆止弁が備えられています。このエンジンは、通常、水の入った「チューニングチューブ」を用いて形状を調整することで「同調」される、固有共振サイクルで動作します。
古典的な構成では、水ピストンによって生成された仕事は水ポンプと統合されています。シンプルなポンプはエンジンの外部にあり、吸込口と吐出口にそれぞれ1つずつ、2つの逆止弁で構成されています。エンジン内では、振動する液体のループはディスプレーサーピストンとして機能していると考えることができます。ポンプまで伸びる単一のチューブ内の液体は、動力ピストンとして機能します。従来、ポンプは大気に開放されており、水頭は小さいため、絶対エンジン圧力は大気圧に近くなります。[ 2 ] [ 4 ] [ 5 ]
この動画は、U字管型フルイダインエンジンの動作を示しています。熱風銃で加熱されたパイプから水柱の振動が徐々に大きくなり、定常状態に達します。2つ目の動画では、実際の水の変位の詳細が示されています。
このレポートは、米国国際開発庁が後援し、ORNL が技術支援を提供している再生可能エネルギー応用およびトレーニング プロジェクトを支援するために作成されました。このレポートでは、さまざまな種類のスターリング エンジン駆動灌漑ポンプで達成可能な性能について簡単に概説しています。近年研究の対象となっており、発展途上国での製造に適した非常にシンプルな液体ピストン エンジンに重点が置かれています。ここで引用されている結果 (異なるサイズのエンジンとさまざまな運転条件での M4 と揚程の可能な制限) に加えて、計算方法が十分に詳細に説明されているため、エンジニアは比較のために他のスターリング エンジン設計にこの技術を適用できます。