JPS62168956A - 外部加熱による熱機関 - Google Patents
外部加熱による熱機関Info
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- JPS62168956A JPS62168956A JP1079886A JP1079886A JPS62168956A JP S62168956 A JPS62168956 A JP S62168956A JP 1079886 A JP1079886 A JP 1079886A JP 1079886 A JP1079886 A JP 1079886A JP S62168956 A JPS62168956 A JP S62168956A
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- heater
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Links
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 24
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はスターリングエンジン等の外部加熱による熱
機関に関するものである。
機関に関するものである。
（従来の技術）
本出願人は先の出願（特願昭６０−１０６２８０号）に
て第３図に示すような熱駆動ヒートポンプを提案した。
て第３図に示すような熱駆動ヒートポンプを提案した。
図において、１は上下２室に区画された筒状の密閉容器
であって、この密閉容器１内の上部の位置には高温シリ
ンダ２が、またその下部の位置には低温シリンダ３がそ
れぞれ配置され、各シリンダ２．３内に高温ディスプレ
ーサ４と低温ディスプレーサ５とが往復動自在に配置さ
れている。
であって、この密閉容器１内の上部の位置には高温シリ
ンダ２が、またその下部の位置には低温シリンダ３がそ
れぞれ配置され、各シリンダ２．３内に高温ディスプレ
ーサ４と低温ディスプレーサ５とが往復動自在に配置さ
れている。
各ディスプレーサ４．５は、一対のディスプレーサガイ
ド６．７に案内されるものであって、各ディスプレーサ
４．５と各ディスプレーサガイド６．７との間にはそれ
ぞれガスばね室８．９が介設されている。上記高温ディ
スプレーサ４の上部には、高温の膨張室ＩＯが、またそ
の下部には常温の圧縮室１１がそれぞれ形成されており
、両室１０．１１間は作動ガス流路１２にて連通してい
る。この作動ガス流路１２内には、膨張室１０側から順
に、加熱器１３、再生器１４及び冷却器１５が介設され
ている。一方上記低温デイスプレーサ５の下部には、低
温の膨張室１６が、またその上部には常温の圧縮室１７
がそれぞれ形成されており、両室１６．１７は作動流体
流路１８にて連通している。この作動流体流路１８には
、低温の膨張室１６側から順に、吸熱器１９、再生器２
０及び放熱器２１が介設されている。なお上記両室１１
．１７は連通孔２４にて連通した状態となっている。
ド６．７に案内されるものであって、各ディスプレーサ
４．５と各ディスプレーサガイド６．７との間にはそれ
ぞれガスばね室８．９が介設されている。上記高温ディ
スプレーサ４の上部には、高温の膨張室ＩＯが、またそ
の下部には常温の圧縮室１１がそれぞれ形成されており
、両室１０．１１間は作動ガス流路１２にて連通してい
る。この作動ガス流路１２内には、膨張室１０側から順
に、加熱器１３、再生器１４及び冷却器１５が介設され
ている。一方上記低温デイスプレーサ５の下部には、低
温の膨張室１６が、またその上部には常温の圧縮室１７
がそれぞれ形成されており、両室１６．１７は作動流体
流路１８にて連通している。この作動流体流路１８には
、低温の膨張室１６側から順に、吸熱器１９、再生器２
０及び放熱器２１が介設されている。なお上記両室１１
．１７は連通孔２４にて連通した状態となっている。
そして上記熱駆動ヒートポンプにおいては、上記高温デ
ィスプレーサ４と低温ディスプレーサ５とが自動振動し
、吸熱器１９を介して外部から熱を吸収すると共に、２
つの熱交換器１５．２１から妹部へ熱を排出するような
作動をなすのである。
ィスプレーサ４と低温ディスプレーサ５とが自動振動し
、吸熱器１９を介して外部から熱を吸収すると共に、２
つの熱交換器１５．２１から妹部へ熱を排出するような
作動をなすのである。
ところで上記のような熱駆動ヒートポンプや、公知のス
ターリングエンジンにおいて、ヘリウム等の作動流体を
、加熱器１３にて加熱するのは、一般に第４図に示すよ
うな構造を採用することによって行われている。それは
再生器１４と膨張室１０との間を複数のヒータチューブ
２２・・２２にて接続し、ヒータチューブ２２の周囲に
供給されるプロパンガス等の燃焼ガスにてチューブ２２
内を流れる作動流体を加熱するような構造である。
ターリングエンジンにおいて、ヘリウム等の作動流体を
、加熱器１３にて加熱するのは、一般に第４図に示すよ
うな構造を採用することによって行われている。それは
再生器１４と膨張室１０との間を複数のヒータチューブ
２２・・２２にて接続し、ヒータチューブ２２の周囲に
供給されるプロパンガス等の燃焼ガスにてチューブ２２
内を流れる作動流体を加熱するような構造である。
そしてこのヒータチューブ２２は、受熱面積を増加する
ために、上方へ突出して湾曲状に形成されると共に、そ
の周囲に多数のフィン２３・・２３が植設されている。
ために、上方へ突出して湾曲状に形成されると共に、そ
の周囲に多数のフィン２３・・２３が植設されている。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで上記のような加熱構造、すなわち伝導伝熱によ
る加熱方式においては、次のような欠点が指摘される。
る加熱方式においては、次のような欠点が指摘される。
それは伝導伝熱では、燃焼ガス側での境膜熱伝導率が悪
いために、上記のように多数のフィン２３・・２３を植
設したり、あるいはインピンジ方式を採用したりする等
の必要があり、加熱器の構造が複雑になるということで
ある。また燃焼ガス流体及び作動流体の流れの不均一性
に起因して、ヒータヘッドの局部過熱が生じ易いという
欠点もある。
いために、上記のように多数のフィン２３・・２３を植
設したり、あるいはインピンジ方式を採用したりする等
の必要があり、加熱器の構造が複雑になるということで
ある。また燃焼ガス流体及び作動流体の流れの不均一性
に起因して、ヒータヘッドの局部過熱が生じ易いという
欠点もある。
この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、作動流体を加熱するに際
し、その構造が簡素で、しかも均一で効率のよい加熱を
行なうことが可能な外部加熱による熱機関を提供するこ
とにある。
たものであって、その目的は、作動流体を加熱するに際
し、その構造が簡素で、しかも均一で効率のよい加熱を
行なうことが可能な外部加熱による熱機関を提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段）
そこでこの発明の外部加熱による熱機関においては、前
記の伝導伝熱による加熱に依らず、輻射伝熱によって外
部加熱の熱を容器内の作動流体に伝える手段を考案した
。即ち加熱器及び膨張室を形成する管又は容器隔壁の一
部又は全部を透明体にて構成し、その内部の作動流体通
路に輻射受熱体を配置しである。
記の伝導伝熱による加熱に依らず、輻射伝熱によって外
部加熱の熱を容器内の作動流体に伝える手段を考案した
。即ち加熱器及び膨張室を形成する管又は容器隔壁の一
部又は全部を透明体にて構成し、その内部の作動流体通
路に輻射受熱体を配置しである。
（作用）
上記の結果、作動流体の加熱を輻射伝熱によって行なう
ことが可能となり、これにより作動流体の均一な加熱を
行なうことが可能となる。また従来の伝導伝熱のように
フィン等を必要とせず、その構造を簡素化することがで
きる。
ことが可能となり、これにより作動流体の均一な加熱を
行なうことが可能となる。また従来の伝導伝熱のように
フィン等を必要とせず、その構造を簡素化することがで
きる。
（実施例）
次にこの発明の外部加熱による熱機関の具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず第１図に第１実施例を示すが、これはディスプレー
サ式スクーリングエンジンにおける適用例であって、こ
の実施例のエンジンは、上下方向に延びる円筒状のシリ
ンダ部材３０と、この部材３０内に形成された作動室３
１と、作動室３１内に往復動自在に配置されたディスプ
レーサ３２とを有している。そして上記ディスプレーサ
３２の上方部分及びシリンダ部材３０の外周部は隔壁３
３によって覆われており、この隔壁３３によって、上記
ディスプレーサ３２の上部に高温室（膨張室）３４が、
また上記シリンダ部材３０の外周部に、上記高温室３４
に連通ずる作動流体流路３５がそれぞれ区画、形成され
ている。この場合、シリンダ部材３０は、その上端部が
、上記高温室３４よりもさらに上方に突出するように配
置されており、上記作動流体流路３５内には、断面逆Ｕ
字状の部分が形成されている。また上記作動流体流路３
５内には、上記高温室３４側から順に、加熱器３６、再
生器３７、冷却器３８が配置されており、北記加熱器３
６は、上記逆Ｕ字状の部分に輻射受熱体３９を配置する
ことによって構成されている。この輻射受熱体３９は、
多孔質金属、ワイヤウール（細いワイヤを固めたもの）
等より成るもので、黒体に近い受熱性と、通気性とを有
する材料によって形成されている。なお上記ディスプレ
ーサ３２と隔壁３３との間の高温室３４にも上記と同様
な輻射受熱体４０が配置されている。一方上記高温室３
４の上方の位置には、有底筒状の輻射発熱体４１が配置
されているが、この発熱体４１は、その内部に配置した
バーナ４２によって加熱されるものである。また上記加
熱室３６の上部及び外周部は、保温材４３によって覆わ
れており、隔壁３３と保温材４３との間に形成される空
間が、上記バーナ４２からの燃焼ガスの流路とされ、加
熱効率を向上し得るようなされている。なお４４は輻射
反射板である。
サ式スクーリングエンジンにおける適用例であって、こ
の実施例のエンジンは、上下方向に延びる円筒状のシリ
ンダ部材３０と、この部材３０内に形成された作動室３
１と、作動室３１内に往復動自在に配置されたディスプ
レーサ３２とを有している。そして上記ディスプレーサ
３２の上方部分及びシリンダ部材３０の外周部は隔壁３
３によって覆われており、この隔壁３３によって、上記
ディスプレーサ３２の上部に高温室（膨張室）３４が、
また上記シリンダ部材３０の外周部に、上記高温室３４
に連通ずる作動流体流路３５がそれぞれ区画、形成され
ている。この場合、シリンダ部材３０は、その上端部が
、上記高温室３４よりもさらに上方に突出するように配
置されており、上記作動流体流路３５内には、断面逆Ｕ
字状の部分が形成されている。また上記作動流体流路３
５内には、上記高温室３４側から順に、加熱器３６、再
生器３７、冷却器３８が配置されており、北記加熱器３
６は、上記逆Ｕ字状の部分に輻射受熱体３９を配置する
ことによって構成されている。この輻射受熱体３９は、
多孔質金属、ワイヤウール（細いワイヤを固めたもの）
等より成るもので、黒体に近い受熱性と、通気性とを有
する材料によって形成されている。なお上記ディスプレ
ーサ３２と隔壁３３との間の高温室３４にも上記と同様
な輻射受熱体４０が配置されている。一方上記高温室３
４の上方の位置には、有底筒状の輻射発熱体４１が配置
されているが、この発熱体４１は、その内部に配置した
バーナ４２によって加熱されるものである。また上記加
熱室３６の上部及び外周部は、保温材４３によって覆わ
れており、隔壁３３と保温材４３との間に形成される空
間が、上記バーナ４２からの燃焼ガスの流路とされ、加
熱効率を向上し得るようなされている。なお４４は輻射
反射板である。
そして上記隔壁３３は、輻射発熱体４１から各輻射受熱
体３９．４０への輻射伝熱を行い得るように、透明な材
料にて構成されている訳であるが、この材料の好ましい
具体例としては、耐熱性及び光の透過性の点から、９６
％シリカ・ガラス（約９６％のシリカを含んだガラス、
例えばパイコーＪしく登録商標））を挙げることができ
る。
体３９．４０への輻射伝熱を行い得るように、透明な材
料にて構成されている訳であるが、この材料の好ましい
具体例としては、耐熱性及び光の透過性の点から、９６
％シリカ・ガラス（約９６％のシリカを含んだガラス、
例えばパイコーＪしく登録商標））を挙げることができ
る。
上記したスターリングエンジンにおいては、加熱室３６
内の輻射受熱体３９が輻射発熱体４１から輻射を受けて
高温になり、この結果、輻射受熱体３９を通過する作動
流体（例えば、ヘリウム）が加熱されることになる。こ
のように、輻射伝熱を利用して作動流体を加熱する方式
であるために、輻射伝熱の特性である均一な加熱を行な
うことが可能となり、しかも加熱室３６を従来のように
複雑な構造にする必要はなく、簡素な構造にすることが
可能である。また従来は、高温室３４内での加熱機能は
ほとんど期待できなかった訳であるが、上記実施例のよ
うに隔壁３３の高温室３４の部分を透明にすると共に、
ディスプレーサ３２の頂面に受熱体４０を配置した場合
には、高温室３４内での加熱機能を向上し得ることとな
る。この結果、高温室３４内は理想的な等温変化に近づ
き、エンジン性能を向上することが可能となる。さらに
隔壁３３を９６％シリカ・ガラスにて形成した場合には
、この９６％シリカ・ガラスの熱伝導率が、金属に比較
して小さいことから、隔壁３３を伝って冷却器３８へと
至る伝熱損失が減少することになり、この点においても
エンジン性能を向上することが可能である。
内の輻射受熱体３９が輻射発熱体４１から輻射を受けて
高温になり、この結果、輻射受熱体３９を通過する作動
流体（例えば、ヘリウム）が加熱されることになる。こ
のように、輻射伝熱を利用して作動流体を加熱する方式
であるために、輻射伝熱の特性である均一な加熱を行な
うことが可能となり、しかも加熱室３６を従来のように
複雑な構造にする必要はなく、簡素な構造にすることが
可能である。また従来は、高温室３４内での加熱機能は
ほとんど期待できなかった訳であるが、上記実施例のよ
うに隔壁３３の高温室３４の部分を透明にすると共に、
ディスプレーサ３２の頂面に受熱体４０を配置した場合
には、高温室３４内での加熱機能を向上し得ることとな
る。この結果、高温室３４内は理想的な等温変化に近づ
き、エンジン性能を向上することが可能となる。さらに
隔壁３３を９６％シリカ・ガラスにて形成した場合には
、この９６％シリカ・ガラスの熱伝導率が、金属に比較
して小さいことから、隔壁３３を伝って冷却器３８へと
至る伝熱損失が減少することになり、この点においても
エンジン性能を向上することが可能である。
第２図には上記エンジンの変更例を示すが、これは上記
作動流体流路３５内の逆Ｕ字状の湾曲部分を省略したも
のであって、それ以外の構造及び作動状態は第１実施例
と同様である。そのため同一の部分を同一の符合で示し
てその説明を省略する。なお上記各実施例においては、
各輻射受熱体３９．４０が輻射発熱体４１からの輻射を
受ける例を示したが、各受熱体３９．４０が太陽からの
輻射を受けるようにして実施することも可能である。ま
た上記においては、ディスプレーサ式スターリングエン
ジンにて実施した場合の例について説明をしたが、従来
技術にて例示した熱駆動ヒートポンプ等においても上記
と略同様に実施可能である。
作動流体流路３５内の逆Ｕ字状の湾曲部分を省略したも
のであって、それ以外の構造及び作動状態は第１実施例
と同様である。そのため同一の部分を同一の符合で示し
てその説明を省略する。なお上記各実施例においては、
各輻射受熱体３９．４０が輻射発熱体４１からの輻射を
受ける例を示したが、各受熱体３９．４０が太陽からの
輻射を受けるようにして実施することも可能である。ま
た上記においては、ディスプレーサ式スターリングエン
ジンにて実施した場合の例について説明をしたが、従来
技術にて例示した熱駆動ヒートポンプ等においても上記
と略同様に実施可能である。
（発明の効果）
この発明の外部加熱による熱機関においては、作動流体
の加熱を輻射伝熱を利用して行なうようにしであるので
、作動流体の均一な加熱を行なうことが可能となり、ま
た従来の伝導伝熱のようにフィン等を必要とされる訳で
はないので、その構造を簡素化することが可能となる。
の加熱を輻射伝熱を利用して行なうようにしであるので
、作動流体の均一な加熱を行なうことが可能となり、ま
た従来の伝導伝熱のようにフィン等を必要とされる訳で
はないので、その構造を簡素化することが可能となる。
第１図はこの発明の外部加熱による熱機関の第１実施例
を示す要部の縦断面図、第２図はその変更例を示す要部
の縦断面図、第３図はこの発明の実施に好適な熱駆動ヒ
ートポンプの一例の中央縦断面図、第４図は従来例の縦
断面図である。 ３２・・・ディスプレーサ、３３・・・隔壁、３４・・
・高温室、３９・・・輻射受熱体。 特許出願人 川崎重工業株式会社第１図 第２図 第５図 第４図
を示す要部の縦断面図、第２図はその変更例を示す要部
の縦断面図、第３図はこの発明の実施に好適な熱駆動ヒ
ートポンプの一例の中央縦断面図、第４図は従来例の縦
断面図である。 ３２・・・ディスプレーサ、３３・・・隔壁、３４・・
・高温室、３９・・・輻射受熱体。 特許出願人 川崎重工業株式会社第１図 第２図 第５図 第４図
Claims (1)
- １、密閉容器中に作動流体を充填し、比較的高い温度の
可変容積空間である膨張室と比較的低い温度の可変容積
空間である圧縮室の間を、加熱器、再生器、冷却器を介
して作動流体が通過するよう構成された熱機関において
、前記加熱器及び膨張室を形成する管又は容器隔壁の一
部又は全部を透明体にて構成し、その内部の作動流体通
路部及び／又は膨張室内に輻射受熱体を配置したことを
特徴とする外部加熱による熱機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079886A JPS62168956A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 外部加熱による熱機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1079886A JPS62168956A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 外部加熱による熱機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62168956A true JPS62168956A (ja) | 1987-07-25 |
Family
ID=11760355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1079886A Pending JPS62168956A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 外部加熱による熱機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62168956A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6436952A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-07 | Naoji Isshiki | Heat radiation heated stirling engine |
| DE4328992A1 (de) * | 1993-08-28 | 1995-03-02 | Bosch Gmbh Robert | Wärme- und Kältemaschine |
| DE4401247A1 (de) * | 1994-01-18 | 1995-07-20 | Bosch Gmbh Robert | Wärmeübertrager |
| JP2007270789A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Estir:Kk | スターリングエンジン |
| CN103075269A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-05-01 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 热气机用热缸 |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP1079886A patent/JPS62168956A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6436952A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-07 | Naoji Isshiki | Heat radiation heated stirling engine |
| DE4328992A1 (de) * | 1993-08-28 | 1995-03-02 | Bosch Gmbh Robert | Wärme- und Kältemaschine |
| US5715683A (en) * | 1993-08-28 | 1998-02-10 | Robert Bosch Gmbh | Heating and cooling machine |
| DE4401247A1 (de) * | 1994-01-18 | 1995-07-20 | Bosch Gmbh Robert | Wärmeübertrager |
| DE4401247C2 (de) * | 1994-01-18 | 1998-10-08 | Bosch Gmbh Robert | Wärmeübertrager |
| JP2007270789A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Estir:Kk | スターリングエンジン |
| CN103075269A (zh) * | 2012-01-13 | 2013-05-01 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 热气机用热缸 |
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