JPH07166957A - スターリングエンジン - Google Patents

スターリングエンジン

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JPH07166957A
JPH07166957A JP5301145A JP30114593A JPH07166957A JP H07166957 A JPH07166957 A JP H07166957A JP 5301145 A JP5301145 A JP 5301145A JP 30114593 A JP30114593 A JP 30114593A JP H07166957 A JPH07166957 A JP H07166957A
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JP
Japan
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heat
chamber
temperature side
displacer
source device
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JP5301145A
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English (en)
Inventor
Yoshiharu Igawa
義春 井川
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Shiroki Corp
Original Assignee
Shiroki Corp
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Publication date
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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱源装置にヒートパイプ式ソーラ集熱装置を
用い、集熱効率を上げる。 【構成】 扇形のディスプレーサピストン２を設け、当
該ディスプレーサピストン２の上下に低温側ディスプレ
ーサ室２２及び高温側ディスプレーサ室２１を設ける。
低温側ディスプレーサ室２２側には冷却水の導入される
ウォータジャケット５を設ける。高温側ディスプレーサ
室２１側には熱媒体を高温にするヒートパイプ式ソーラ
集熱装置からなる熱源装置１を設ける。ヒートパイプ式
ソーラ集熱装置は、二重式真空ガラスパイプ１１と、二
重式真空ガラスパイプ１１内にその大部分が収納される
ヒートパイプ１２と、再生式熱交換器４と高温側ディス
プレーサ室２１との間に設けられる熱交換室２５とから
なる。ヒートパイプ１２は、二重式真空ガラスパイプ内
に収納される受熱部１２２と、熱交換室２５内に収納さ
れる複数のフィン１２３からなる放熱部（ヒートシン
ク）１２１とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スターリングエンジン
に関するものであり、特に、熱源装置に、二重式真空ガ
ラスパイプと、当該二重式真空ガラスパイプ内に収納さ
れるヒートパイプとからなるヒートパイプ方式のソーラ
集熱装置を採用するとともに、低温部側には冷却水の導
入されるウォータジャケットを設けることとした水冷式
の冷却装置を有するスターリングエンジンに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のスターリングエンジン、特に熱源
装置に太陽熱を利用するタイプのものは、例えば、特開
昭６４−３６９５２号公報記載の如く、熱源装置を形成
するシリンダヘッド部に集光レンズ等を用い、これによ
って太陽熱の集中化を図り、作動ガス（熱媒体）の加熱
を行なっているものが主である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スターリン
グエンジンにおいては、熱機関としての効率を上げよう
とすれば、作動ガスに熱を与える高温部側の温度（Ｔ）
と、当該作動ガスを冷却する低温部側の温度（Ｔ0 ）と
の間の温度差（Ｔ−Ｔ0 ）の値が大きければ大きい程良
い。しかしながら、従来の集光レンズ方式による熱源装
置にあっては、シリンダヘッド部の面積等の関係から、
単位時間内に収集される太陽熱エネルギーの量には限度
がある。このような太陽熱エネルギーの収集能力に関す
る問題点を解決することとした、集熱効率に優れたソー
ラ集熱方式のスターリングエンジンを提供しようとする
のが、本発明の目的（課題）である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、次のような手段を講ずることと
した。すなわち、ソーラ集熱装置を熱源装置とするスタ
ーリングエンジンに関して、ディスプレーサピストンに
よって形成される高温側ディスプレーサ室及び低温側デ
ィスプレーサ室を有し、これら両ディスプレーサ室間を
往復流動する熱媒体（作動ガス）を冷却する冷却水入り
のウォータジャケットを上記低温側ディスプレーサ室側
に有し、また、高温の熱媒体（作動ガス）の導入される
高温側ディスプレーサ室には熱源装置が連結され、更
に、当該熱源装置と上記低温側ディスプレーサ室との間
には、低温側ディスプレーサ室から流動して来る低温の
熱媒体（作動ガス）を予熱する再生式熱交換器を有して
なる構成を採るとともに、上記熱源装置を、複数の二重
式真空ガラスパイプと、当該二重式真空ガラスパイプ内
に受熱部が収納されるとともに、放熱部が上記高温側デ
ィスプレーサ室につながる熱交換室内に収納されるヒー
トパイプとからなる集熱装置にて形成させることとし
た。
【０００５】
【作用】上記構成を採ることにより、本発明においては
次のような作用を呈することとなる。まず、図１におい
て、フライホイール６をＡ矢印図示の如く回転運動させ
ると、当該フライホイール６にクランク６１を介して連
結されているコネクティングリンク６７が上方に移動
し、当該コネクティングリンク６７とＯ76点にて連結さ
れているヨーク７が、その取付点Ｏ7 を中心にして揺動
運動を行なう。その結果、当該ヨーク７のフォーク部７
１に係合されているピン２９を介してディスプレーサピ
ストン２が、その取付点Ｏ2 を支点にして下方への揺動
運動を開始する。このディスプレーサピストン２の下方
への揺動運動によって、高温側ディスプレーサ室２１内
に収容されていたヘリウムガス等の熱媒体は下方に押さ
れ、熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交換室２５へと
送り出される。そして、当該熱交換室２５に導入された
熱媒体は、当該熱交換室２５内にて、ソーラ集熱装置を
形成するヒートパイプ１２の放熱部（ヒートシンク）１
２１からの熱を受けて高温状態に暖められる（熱せられ
る）。
【０００６】一方、上記作動に伴って、上記フライホイ
ール６にクランク６１を介して連結されているコネクテ
ィングロッド８６も、図１の矢印図示の如く、左右方向
に運動をする。このコネクティングロッド８６の左右方
向への運動はベルクランク８を介してパワーピストン３
に伝達され、当該パワーピストン３は下方に移動する。
このパワーピストン３の下方移動によって、当該パワー
ピストン３と気密ベローズ３１との間の空間３３内に収
容されていた低温の熱媒体は低温側ディスブレーサ室２
２内へ押出される。
【０００７】上記の状態から更にフライホイール６が回
転運動をし、上記ディスプレーサピストン２が作動し、
下死点の位置まで移動すると、上記ディスプレーサピス
トン２の作動により上記高温側ディスプレーサ室２１内
の熱媒体は、そのほとんどが高温側ディスプレーサ室２
１につながる熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交換室
２５内へと排出される（排出行程）。そして、ここで、
上記熱媒体は太陽熱を受けて暖められているヒートパイ
プ１２のヒートシンク（放熱部）１２１にて暖められ
る。また、これと同時に、この暖められた熱媒体は、当
該熱交換室２５を経由して再生式熱交換器４に送られ、
当該再生式熱交換器４を暖める（加熱する）。
【０００８】このようにして、上記ディスプレーサピス
トン２が下死点の位置まで到達すると、次には、高温側
ディスプレーサ室２１へは、熱源装置（ソーラ集熱装
置）１の上記熱交換室２５側から高温の熱媒体が導入さ
れ、当該熱媒体は膨脹作用をする。これによって、上記
ディスプレーサピストン２は上方に押上げられることと
なる（膨脹行程）。
【０００９】また、これと同時に、当該ディスプレーサ
ピストン２に、ヨーク７、コネクティングリンク６７、
コネクティングロッド８６、ベルクランク８を介して連
結されているパワーピストン３も上方に押上げられる。
なお、上記ディスプレーサピストン２の上方への揺動運
動の後半部分においては、上記パワーピストン３は下方
へ移動することとなり、これらディスプレーサピストン
２及びパワーピストン３の共同作用により、低温側ディ
スプレーサ室２２内に収容されていた低温の熱媒体は再
生式熱交換器４側へと送り出される。ここにおいて、低
温状態の熱媒体は、先の排出行程において熱源装置（ソ
ーラ集熱装置）１からの高温の熱媒体にてすでに熱せら
れている再生式熱交換器４によって暖められ（予熱さ
れ）、熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交換室２５へ
と送り出される。この再生式熱交換器４のところで予熱
された熱媒体は、熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交
換室２５内で、太陽熱により暖められたヒートパイプ１
２の放熱部（ヒートシンク）１２１にて更に暖められ
て、高温側ディスプレーサ室２１内へと供給され、上記
膨脹行程に寄与する。
【００１０】このように、９０°位相差のある状態での
ディスプレーサピストン２とパワーピストン３との相互
作用により、高温側ディスプレーサ室２１と低温側ディ
スプレーサ室２２との間で熱媒体を往復移動させ、しか
もその間に、熱源装置（ソーラ集熱装置）１及び再生式
熱交換器４を介することにより熱媒体への復熱作用を働
かせ、これによって、上記パワーピストン３及びフライ
ホイール６側から動力を取り出す（出力させる）ことと
している。
【００１１】このような作動において、上記ソーラ集熱
装置にて形成される熱源装置１は、図１ないし図３に示
す如く、既存の二重式真空ガラスパイプ１１と、当該二
重式真空ガラスパイプ１１内に受熱部１２２が収納され
るとともに、放熱部１２１が上記高温側ディスプレーサ
室２１につながる熱交換室２５内に収納されるヒートパ
イプ１２とからなる構成を採ることとしているので、上
記高温側ディスプレーサ室２１に導入される熱媒体は、
上記熱交換室２５内に設置された複数のフィン１２３か
らなるヒートシンク（放熱部）１２１との間の熱交換作
用により、迅速に、かつ、均一に高温状態まで暖められ
ることとなる。そして更に、このような構成からなる二
重式真空ガラスパイプ１１が、図３に示す如く、並列に
複数本列べられ、かつ、その周りをリフレクタ９１で囲
まれた状態でスタンド９５を介して太陽の方向に向けら
れている構成からなるものであるので、太陽熱の集熱効
率は非常に高められることとなる。従って、高温側ディ
スプレーサ室２１内に導入される熱媒体は高温（Ｔ）の
状態で送り込まれることとなる。
【００１２】一方、低温側ディスプレーサ室２２側に
は、ウォータポンプ５１によって供給される冷却水の導
入されるウォータジャケット５が設けられていることよ
り、低温側ディスプレーサ室２２側に収容される熱媒体
は、上記冷却水により冷却されて、低温（Ｔ0 ）の状態
に保持されることとなる。これらのことから、本発明に
おいては、熱媒体の温度差（Ｔ−Ｔ0 ）の値が大きな状
態で維持されることとなる。その結果、本発明のスター
リングエンジンにおいては、高出力及び高効率が得られ
ることとなる。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例について、図１ないし図３を
基に説明する。本実施例の構成は、図１に示す如く、扇
形のディスプレーサピストン２を有するスターリングエ
ンジンに関するものであって、当該ディスプレーサピス
トン２によって形成される高温側ディスプレーサ室２１
及び低温側ディスプレーサ室２２と、当該低温側ディス
プレーサ室２２側にあって当該低温側ディスプレーサ室
２２に導入されるヘリウムガス等からなる熱媒体を冷却
するためのウォータジャケット５と、上記高温側ディス
プレーサ室２１に導入される熱媒体を暖める（加熱す
る）ヒートパイプ式ソーラ集熱装置からなる熱源装置１
と、上記低温側ディスプレーサ室２２から流動してくる
低温の熱媒体を予熱する再生式熱交換器４と、ディスプ
レーサピストン２とパワーピストン３との間に９０°の
位相差を保った状態で、これらディスプレーサピストン
２及びパワーピストン３を作動させるリンク機構、更に
はフライホイール６等からなることを基本とするもので
ある。
【００１４】このような基本構成において、上記扇形の
ディスプレーサピストン２、当該ディスプレーサピスト
ン２と９０°位相差を有した状態で作動するパワーピス
トン３、これら９０°の位相差を有するように相対運動
を伝達するリンク機構及びフライホイール６、上記扇形
のディスプレーサピストン２によって形成される高温側
ディスプレーサ室２１及び低温側ディスプレーサ室２
２、当該低温側ディスプレーサ室２２からの低温状態の
熱媒体（ヘリウムガス）を予熱する再生式熱交換器４
は、既存の公知のものである。
【００１５】このような基本構成において、上記低温側
ディスプレーサ室２２側に設けられているウォータジャ
ケット５には、ウォータポンプ５１等により低温の冷却
水が供給されるようになっている。このような低温側デ
ィスプレーサ室２２内の低温の熱媒体（ヘリウムガス）
を、上記再生式熱交換器４に送り出す等の作動をするパ
ワーピストン３は、コーン型の形態を有し、そのベース
部は、上記ディスプレーサピストン２に対して９０°の
位相差を保った状態で作動するように連結されているリ
ンク機構の一部であるベルクランク８に連結されてい
る。なお、上記９０°の位相差を有するように形成され
ているリンク機構の一部には、上記パワーピストン３等
からの出力を円滑に取り出すようにするためのフライホ
イール６が設けられている。
【００１６】また、このフライホイール６の回転中心Ｏ
6 点には、当該フライホイール６と同軸上にクランク６
１が設けられており、このクランク６１の先端部Ｏ61点
には、上記パワーピストン３を作動させるためのベルク
ランク８に連結されるコネクティングロッド８６、及び
ディスプレーサピストン２を作動させるためのヨーク７
に連結されるコネクティングリンク６７がそれぞれ回転
自在に連結されている。また、これらクランク６１及び
フライホイール６の中心には、図３に示す如く、同軸上
に発電機９９が連結されており、本スターリングエンジ
ンからの出力を受けて発電機能を発揮するようになって
いる。なお、上記パワーピストン３の外側には気密ベロ
ーズ３１が設けられており、これらによって上記低温側
ディスプレーサ室２２に連続する空間３３が形成される
ようになっている。また、上記パワーピストン３及び気
密ベローズ３１の作動により、上記低温側ディスプレー
サ室２２内に存在する熱媒体（ヘリウムガス）を上記再
生式熱交換器４側へ送り出すことができるようになって
いる。すなわち、ポンプの役目を果たすようになってい
る。
【００１７】次に、上記高温側ディスプレーサ室２１へ
高温の熱媒体（ヘリウムガス）を送り出す熱源装置１
は、図１に示す如く、二重式真空ガラスパイプ１１を基
礎とするソーラ集熱装置にて形成されているものであ
る。そして、当該ソーラ集熱装置１は、上記二重式真空
ガラスパイプ１１が、図３に示す如く、複数本並列に列
べられ、これらの周りがリフレクタ９１にて囲まれると
ともに、更に、このような構成からなるものが、スタン
ド９５にて太陽の方向を向くように設置（セット）され
ている構成からなるものである。
【００１８】このような構成において、上記ソーラ集熱
装置１は、図１に示す如く、上記二重式真空ガラスパイ
プ１１と、当該二重式真空ガラスパイプ１１内に収納さ
れるヒートパイプ１２と、上記高温側ディスプレーサ室
２１と再生式熱交換器４との間にあって、上記ヒートパ
イプ１２の放熱部１２１が収納される熱交換室２５と、
からなることを基本とするものである。そして、このヒ
ートパイプ１２は、内部が減圧されているとともに、そ
の内部に蒸発のし易いフレオン、アンモニア、水等の熱
媒体が封入されている構成からなるものである。なお、
このようなヒートパイプ１２の収納される二重式真空ガ
ラスパイプ１１内には、ヒマシ油等の熱伝導度の高い媒
体が封入されており、この媒体を介して、上記二重式真
空ガラスパイプ１１内に選択吸収された太陽熱エネルギ
ーが、上記ヒートパイプ１２内の熱媒体に伝達されるよ
うになっている。
【００１９】また、このような構成からなるヒートパイ
プ１２は、図１に示す如く、本体部分であって、上記二
重式真空ガラスパイプ１１内に収納される受熱部１２２
と、当該受熱部１２２にて集熱された太陽熱を放出する
放熱部１２１とからなるものである。そして、これらの
うち、上記放熱部１２１は、複数枚のフィン１２３から
なるヒートシンクを形成するとともに、当該ヒートシン
ク（放熱部）１２１は、上記再生式熱交換器４と高温側
ディスプレーサ室２１との間を連結するように形成され
た熱交換室２５内に設置される構成となっている。
【００２０】このような構成からなるヒートパイプ１２
と、当該ヒートパイプ１２の収納される二重式真空ガラ
スパイプ１１との間には、上記ヒマシ油等の媒体を封入
するためのＯリング１５が設けられているとともに、こ
れら二重式真空ガラスパイプ１１を上記熱交換室２５に
連結するところには、シリコーンゴム等からなる断熱材
１９が設けられている構成からなるものである。
【００２１】なお、これら構成からなる熱源装置１とし
ては、この外に、図２に示すようなフラットタイプのも
のも考えられる。このものは、熱源装置１を形成する二
重式真空ガラスパイプ１１を、水平状態に設置するよう
にした構成からなるものであり、スターリングエンジン
自体をフラットな、かつ、コンパクトな形態にまとめる
ことができるようになっている。
【００２２】上記構成からなる本実施例の作動態様等に
ついて説明する。まず、図１において、フライホイール
６をＡ矢印図示の如く回転運動させると、当該フライホ
イール６にクランク６１を介して連結されているコネク
ティングリンク６７が上方に移動し、当該コネクティン
グリンク６７とＯ76点にて連結されているヨーク７が、
その取付点Ｏ7 を中心にして揺動運動を行なう。その結
果、当該ヨーク７のフォーク部７１に係合されているピ
ン２９を介してディスプレーサピストン２が、その取付
点Ｏ2 を支点にして下方への揺動運動を開始する。この
ディスプレーサピストン２の下方への揺動運動によっ
て、高温側ディスプレーサ室２１内に収納されていたヘ
リウムガス等の熱媒体は下方に押され、熱源装置（ソー
ラ集熱装置）１の熱交換室２５へと送り出される。そし
て、当該熱交換室２５に導入された熱媒体（ヘリウムガ
ス）は、当該熱交換室２５内にて、ソーラ集熱装置を形
成するヒートパイプ１２の放熱部（ヒートシンク）１２
１からの熱を受けて高温状態に暖められる（熱せられ
る）。
【００２３】一方、上記作動に伴って、上記フライホイ
ール６にクランク６１を介して連結されているコネクテ
ィングロッド８６も、図１の矢印図示の如く、左右方向
に運動をする。このコネクティングロッド８６の左右方
向への運動はベルクランク８を介してパワーピストン３
に伝達され、当該パワーピストン３は下方に移動する。
このパワーピストン３の下方移動によって、当該パワー
ピストン３と気密ベローズ３１との間の空間３３内に収
容されていた低温の熱媒体（ヘリウムガス）は低温側デ
ィスプレーサ室２２内へ押し出される。
【００２４】上記の状態から更にフライホイール６が回
転運動をし、上記ディスプレーサピストン２が作動し、
下死点の位置まで移動すると、上記ディスプレーサピス
トン２の作動により上記高温側ディスプレーサ室２１内
の熱媒体は、そのほとんどが高温側ディスプレーサ室２
１につながる熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交換室
２５内へと排出される（排出行程）。そして、ここで、
上記熱媒体は太陽熱を受けて暖められているヒートパイ
プ１２のヒートシンク（放熱部）１２１にて暖められ
る。また、これと同時に、この暖められた熱媒体は、当
該熱交換室２５を経由して再生式熱交換器４に送られ、
当該再生式熱交換器４を暖める（加熱する）。
【００２５】このようにして、上記ディスプレーサピス
トン２が下死点の位置まで到達すると、次には、高温側
ディスプレーサ室２１へは、熱源装置（ソーラ集熱装
置）１の上記熱交換室２５側から高温の熱媒体が導入さ
れ、当該熱媒体は膨脹作用をする。これによって、上記
ディスプレーサピストン２は上方に押上げられることと
なる（膨脹行程）。
【００２６】また、これと同時に、当該ディスプレーサ
ピストン２に、ヨーク７、コネクティングリンク６７、
コネクティングロッド８６、ベルクランク８を介して連
結されているパワーピストン３も上方に押上げられる。
なお、上記ディスプレーサピストン２の上方への揺動運
動の後半部分においては、上記パワーピストン３は下方
へ移動することとなり、これらディスプレーサピストン
２及びパワーピストン３の共同作用により、低温側ディ
スプレーサ室２２内に収容されていた低温の熱媒体は再
生式熱交換器４側へと送り出される。ここにおいて、低
温状態の熱媒体は、先の排出行程において熱源装置（ソ
ーラ集熱装置）１からの高温の熱媒体にてすでに熱せら
れている再生式熱交換器４によって暖められ（予熱さ
れ）、熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交換室２５へ
と送り出される。この再生式熱交換器４のところで予熱
された熱媒体は、熱源装置（ソーラ集熱装置）１の熱交
換室２５内で、太陽熱により暖められたヒートパイプ１
２の放熱部（ヒートシンク）１２１にて更に暖められ
て、高温側ディスプレーサ室２１内へと供給され、上記
膨脹行程に寄与する。
【００２７】このように、９０°位相差のある状態での
ディスプレーサピストン２とパワーピストン３との相互
作用により、高温側ディスプレーサ室２１と低温側ディ
スプレーサ室２２との間で熱媒体を往復移動させ、しか
もその間に、熱源装置（ソーラ集熱装置）１及び再生式
熱交換器４を介することにより熱媒体への復熱作用を働
かせ、これによって、上記パワーピストン３及びフライ
ホイール６側から動力を取り出す（出力させる）ことと
している。
【００２８】このような作動において、上記ソーラ集熱
装置にて形成される熱源装置１は、図１ないし図３に示
す如く、既存の二重式真空ガラスパイプ１１と、当該二
重式真空ガラスパイプ１１内に受熱部１２２が収納され
るとともに、放熱部１２１が上記高温側ディスプレーサ
室２１につながる熱交換室２５内に収納されるヒートパ
イプ１２とからなる構成を採ることとしているので、上
記高温側ディスプレーサ室２１に導入される熱媒体は、
上記熱交換室２５内に設置された複数のフィン１２３か
らなるヒートシンク１２１との間の熱交換作用により、
迅速に、かつ、均一に高温状態まで暖められることとな
る。そして更に、このような構成からなる二重式真空ガ
ラスパイプ１１が、図３に示す如く、並列に複数本列べ
られ、かつ、その周りがリフレクタ９１で囲まれた状態
で、スタンド９５を介して太陽の方向に向けられている
構成からなるものであるので、太陽熱の集熱効率は非常
に高められることとなる。従って、高温側ディスプレー
サ室２１内に導入される熱媒体は高温（Ｔ）の状態で送
り込まれることとなる。
【００２９】また、本実施例においては、高温側ディス
プレーサ室２１内へ導入される熱媒体に熱エネルギーを
与えるための作用を行なう熱交換室２５の容積は、両デ
ィスプレーサ室２１、２２の容積に比べて、非常に小さ
な値となっている。従って、熱交換室２５内で行なわれ
るヒートシンク１２１との間の熱交換作用は、迅速に行
なわれる。すなわち、本実施例においては、受熱効率の
非常に高い状態で熱交換作用が行なわれることとなる。
【００３０】一方、低温側ディスプレーサ室２２側に
は、ウォータポンプ５１によって供給される冷却水の導
入されるウォータジャケット５が設けられていることよ
り、低温側ディスプレーサ室２２側に収容される熱媒体
は、上記冷却水により冷却されて、低温（Ｔ0 ）の状態
に保持されることとなる。これらのことから、本実施例
においては、熱媒体の温度差（Ｔ−Ｔ0 ）の値が大きな
状態で維持されることとなる。その結果、本実施例のス
ターリングエンジンにおいては、高出力及び高効率が得
られることとなる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、ソーラ集熱装置を熱源
装置とするスターリングエンジンに関して、ディスプレ
ーサピストンによって形成される高温側ディスプレーサ
室及び低温側ディスプレーサ室を有し、これら両ディス
プレーサ室間を往復流動する熱媒体（作動ガス）を冷却
する冷却水入りのウォータジャケットを上記低温側ディ
スプレーサ室側に有し、また、高温の熱媒体（作動ガ
ス）の導入される高温側ディスプレーサ室には熱源装置
が連結され、更に、当該熱源装置と上記低温側ディスプ
レーサ室との間には、低温側ディスプレーサ室から流動
して来る低温の熱媒体（作動ガス）を予熱する再生式熱
交換器を有してなる構成を採るとともに、上記熱源装置
を、複数の二重式真空ガラスパイプと、当該二重式真空
ガラスパイプ内に受熱部が収納されるとともに、放熱部
が上記高温側ディスプレーサ室につながる熱交換室内に
収納されるヒートパイプとからなるソーラ集熱装置にて
形成させることとしたので、本スターリングエンジンを
駆動する作動ガス（熱媒体）は、上記熱交換室内に収納
されたヒートシンクによって、迅速に、かつ、均一に暖
められる（加熱される）こととなった。すなわち、本ス
ターリングエンジンの高温側ディスプレーサ室に導入さ
れる熱媒体は、高温状態（Ｔ）に保持されることとなっ
た。また、一方、低温側ディスプレーサ室内の熱媒体
（作動ガス）は、水冷式ウォータジャケットにより低温
状態（Ｔ0 ）に維持されることとなり、熱媒体（作動ガ
ス）の温度差（Ｔ−Ｔ0 ）の値を大きく確保することが
できるようになった。その結果、本発明のスターリング
エンジンにおいては、高出力化及び高効率化を図ること
ができるようになった。また、二重式真空ガラスパイプ
を複数本並列に列べることによって、ソーラ集熱装置
（熱源装置）を形成させることとしたので、熱源装置の
フラット化が図られ、本スターリングエンジンそのもの
の小型化、軽量化を図ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成を示すスケルトン構造図であ
る。
【図２】熱源装置を水平状態に設置した場合の他の実施
例についての全体構成を示すスケルトン構造図である。
【図３】本発明の全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 熱源装置（ソーラ集熱装置） １１ 二重式真空ガラスパイプ １２ ヒートパイプ １２１ 放熱部（ヒートシンク） １２２ 受熱部 １２３ フィン １５ Ｏリング １９ 断熱材 ２ ディスプレーサピストン ２１ 高温側ディスプレーサ室 ２２ 低温側ディスプレーサ室 ２５ 熱交換室 ２９ ピン ３ パワーピストン ３１ 気密ベローズ ３３ 空間 ４ 再生式熱交換器 ５ ウォータジャケット ５１ ウォータポンプ ６ フライホイール ６１ クランク ６７ コネクティングリンク ７ ヨーク ７１ フォーク部 ８ ベルクランク ８６ コネクティングロッド ９１ リフレクタ ９５ スタンド ９９ 発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｇ 1/055 Ｇ Ｆ０３Ｇ 6/00 ５２１ Ｆ２４Ｊ 2/04 2/32 2/42 Ｚ Ｆ２８Ｄ 15/02 Ｘ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ソーラ集熱装置を熱源装置とするスター
    リングエンジンにおいて、ディスプレーサピストンによ
    って形成される高温側ディスプレーサ室及び低温側ディ
    スプレーサ室を有し、これら両ディスプレーサ室間を往
    復流動する熱媒体（作動ガス）を冷却する冷却水入りの
    ウォータジャケットを上記低温側ディスプレーサ室側に
    有し、また、高温の熱媒体（作動ガス）の導入される高
    温側ディスプレーサ室には熱源装置が連結され、更に、
    当該熱源装置と上記低温側ディスプレーサ室との間には
    低温側ディスプレーサ室から流動して来る低温の熱媒体
    （作動ガス）を予熱する再生式熱交換器を有するととも
    に、上記熱源装置を、二重式真空ガラスパイプと、当該
    二重式真空ガラスパイプ内に受熱部が収納されるととも
    に放熱部が上記高温側ディスプレーサ室につながる熱交
    換室に収納されるヒートパイプと、からなるソーラ集熱
    装置にて形成させることとした構成からなることを特徴
    とするスターリングエンジン。
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