JPH07310591A - Heater for starting engine - Google Patents
Heater for starting engineInfo
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- JPH07310591A JPH07310591A JP10679994A JP10679994A JPH07310591A JP H07310591 A JPH07310591 A JP H07310591A JP 10679994 A JP10679994 A JP 10679994A JP 10679994 A JP10679994 A JP 10679994A JP H07310591 A JPH07310591 A JP H07310591A
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- light
- light receiving
- heater
- stirling engine
- heating chamber
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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
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- 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
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はスターリング機関の作動
ガスを加熱して膨張させるスターリング機関用加熱器に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling engine heater for heating and expanding a working gas of a Stirling engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来よりスターリング機関が提供されて
いる。スターリング機関は、作動ガスの加熱に伴う高圧
と、作動ガスの冷却に伴う低圧との圧力差でピストンを
作動させるものである。かかるスターリング機関では、
作動ガスを加熱する加熱器が用いられている。従来技術
について液式スターリング機関を例にとって説明する。
液式スターリング機関は、図5に示す様に、第1液室1
01をもつ第1シリンダ100と、電気ヒータ式の加熱
器109と、第2液室201をもつ第2シリンダ200
と、出力シリンダ300と、高温空間102と低温空間
202とを連通する経路400と、経路400に配設さ
れた蓄熱器500と、低温空間202の回りに配置され
た放熱フィン209とで構成されている。高温空間10
2、低温空間202及び経路400には作動ガスが封入
されている。第1液室101と第2液室201とは液連
通路105を介して連通している。第1液室101の液
は第1液ピストン107とされ、第2液室201の液は
第2液ピストン207とされている。2. Description of the Related Art Conventionally, a Stirling engine has been provided. The Stirling engine operates a piston by a pressure difference between a high pressure due to heating of the working gas and a low pressure due to cooling of the working gas. In such Stirling institutions,
A heater for heating the working gas is used. The prior art will be described by taking a liquid Stirling engine as an example.
The liquid type Stirling engine, as shown in FIG.
A first cylinder 100 having 01, a heater 109 of an electric heater type, and a second cylinder 200 having a second liquid chamber 201.
An output cylinder 300, a path 400 that connects the high-temperature space 102 and the low-temperature space 202 to each other, a heat storage device 500 arranged in the path 400, and a radiation fin 209 arranged around the low-temperature space 202. ing. High temperature space 10
2. A working gas is sealed in the low temperature space 202 and the path 400. The first liquid chamber 101 and the second liquid chamber 201 communicate with each other via a liquid communication passage 105. The liquid in the first liquid chamber 101 is the first liquid piston 107, and the liquid in the second liquid chamber 201 is the second liquid piston 207.
【0003】このものでは、電気ヒータ式の加熱器10
9による高温空間102の作動ガスの加熱に伴い、第1
液ピストン107及び第2液ピストン207が位相差を
もって繰り返して上昇、下降し、これに伴い出力シリン
ダ300の液の液面が繰り返して下降、上昇する。この
出力シリンダ300の液面の動きを出力として取り出
す。In this case, an electric heater type heater 10 is used.
As the working gas in the high temperature space 102 is heated by
The liquid piston 107 and the second liquid piston 207 repeatedly rise and fall with a phase difference, and accordingly, the liquid surface of the liquid in the output cylinder 300 repeatedly lowers and rises. The movement of the liquid surface of the output cylinder 300 is taken out as an output.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで上記したスタ
ーリング機関は、作動ガスを加熱するための電気ヒータ
式の加熱器を用いるものである。そのため、給電面で制
約を受ける屋外に設置するのは容易ではない。本発明は
上記した実情に鑑みなされたものであり、各請求項の共
通課題は、スターリング機関の作動ガスと接触するフィ
ンに太陽光や赤外線ランプ等の光を受光させてフィンを
昇温させることにより、電気ヒータを廃止でき、あるい
は、電気ヒータを用いるとしても小型で済むスターリン
グ機関用加熱器を提供することにある。The Stirling engine described above uses an electric heater type heater for heating the working gas. Therefore, it is not easy to install it outdoors where there are restrictions on the power supply surface. The present invention has been made in view of the above circumstances, and a common object of each claim is to make a fin that comes into contact with a working gas of a Stirling engine receive light such as sunlight or an infrared lamp to raise the temperature of the fin. Therefore, it is possible to eliminate the electric heater, or to provide a heater for a Stirling engine that is small in size even if the electric heater is used.
【0005】請求項2の課題は、反射鏡を利用すること
により、光の利用効率を高める様にしたスターリング機
関用加熱器を提供することにある。請求項3の課題は、
光を集束させる機能を有する凹面鏡を利用することによ
り、光の利用効率を一層高める様にしたスターリング機
関用加熱器を提供することにある。An object of a second aspect of the present invention is to provide a heater for a Stirling engine in which the utilization efficiency of light is enhanced by utilizing a reflecting mirror. The problem of claim 3 is
It is an object of the present invention to provide a Stirling engine heater that further improves the light utilization efficiency by using a concave mirror having a function of focusing light.
【0006】請求項4の課題は、受光フィンとして波板
を利用することにより、光の利用効率を高める様にした
スターリング機関用加熱器を提供することにある。請求
項5の課題は、受光フィンを構成する波板を透明盤に対
して略垂直とすることにより、多数個の受光フィンを加
熱室に収容でき、受光面積を確保して光の利用効率を高
める様にしたスターリング機関用加熱器を提供すること
にある。An object of a fourth aspect of the present invention is to provide a Stirling engine heater in which a corrugated plate is used as a light receiving fin to enhance the light utilization efficiency. A fifth aspect of the present invention is to arrange the corrugated plate forming the light receiving fins substantially perpendicular to the transparent plate so that a large number of light receiving fins can be accommodated in the heating chamber, and a light receiving area can be secured to improve light utilization efficiency. It is to provide a heater for a Stirling engine that is designed to be enhanced.
【0007】請求項6の課題は、多数個の波板の保持性
を高める様にしたスターリング機関用加熱器を提供する
ことにある。A sixth object of the present invention is to provide a heater for a Stirling engine, which enhances the holding property of a large number of corrugated plates.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1に係るスターリ
ング機関用加熱器は、スターリング機関の作動ガスが通
る経路に配置されて作動ガスを加熱して膨張させるもの
であって、作動ガスが通過する加熱室をもつ基体と、基
体に設けられ外部からの光を受けて光を加熱室に通す透
光部と、基体の加熱室内に配置され、透光部を通して加
熱室に至った光を受光して光のエネルギにより昇温する
受光フィンとで構成されていることを特徴とするもので
ある。A Stirling engine heater according to a first aspect of the present invention is arranged in a path through which a working gas of a Stirling engine passes to heat and expand the working gas. A base having a heating chamber for transmitting light, a light-transmitting portion provided on the base for transmitting light to the heating chamber, and a light-transmitting portion arranged in the heating chamber of the substrate for receiving light reaching the heating chamber through the light-transmitting portion. And a light receiving fin that is heated by the energy of light.
【0009】基体の材質はステンレス鋼やガラスを採用
できる。透光部は、開口を閉じる透明盤(透明ガラス、
透明樹脂等)で構成すると良い。受光フィンの構造は適
宜設定でき、波板形状でも、突起形状でも良い。受光フ
ィンの材質は熱伝導性、耐蝕性等を考慮して採用でき、
銅系、アルミ系、鋼系等を採用できる。請求項2に係る
スターリング機関用加熱器は、請求項1において、基体
の加熱室には、光を受光フィンに向けて反射させる反射
鏡が透光部に対向して配置されていることを特徴とする
ものである。反射鏡はアルミや銅等の金属で形成しても
良いし、場合によっては樹脂に金属蒸着して反射面を形
成しても良い。As the material of the substrate, stainless steel or glass can be adopted. The translucent part is a transparent plate (clear glass,
It is preferable to use a transparent resin or the like). The structure of the light-receiving fins can be set as appropriate and may be a corrugated plate shape or a protrusion shape. The material of the light receiving fin can be adopted considering thermal conductivity, corrosion resistance, etc.,
Copper, aluminum, steel, etc. can be used. A Stirling engine heater according to a second aspect is the heater according to the first aspect, wherein a reflecting mirror that reflects light toward the light-receiving fins is arranged in the heating chamber of the base body so as to face the light transmitting portion. It is what The reflecting mirror may be formed of a metal such as aluminum or copper, or in some cases, a resin may be vapor-deposited with a metal to form a reflecting surface.
【0010】請求項3に係るスターリング機関用加熱器
は、請求項2において、反射鏡は、透光部を通して加熱
室に至った光を受光フィンに反射させる凹面鏡で構成さ
れていることを特徴とするものである。凹面鏡は光を集
束させる機能をもつ。凹面鏡による光集束性の度合は適
宜選択できる。請求項4に係るスターリング機関用加熱
器は、請求項1において、受光フィンは、波部を連続さ
せた金属製の波板を少なくとも2個並設して構成されて
いることを特徴とするものである。波板の数は適宜選択
でき、3個、5個、7個、9個それ以上にできる。波板
の波形状は、くの字波、三角波、四角波、丸波など適宜
採用できる。A Stirling engine heater according to a third aspect of the present invention is the heater according to the second aspect, wherein the reflecting mirror is a concave mirror that reflects the light reaching the heating chamber through the light transmitting portion to the light receiving fins. To do. The concave mirror has a function of focusing light. The degree of light focusing by the concave mirror can be appropriately selected. A Stirling engine heater according to a fourth aspect is the heater according to the first aspect, wherein the light-receiving fin is configured by arranging at least two metal corrugated plates having continuous corrugations. Is. The number of corrugated plates can be appropriately selected, and can be 3, 5, 7, 9 or more. As the corrugated shape of the corrugated plate, a square wave, a triangular wave, a square wave, a round wave, or the like can be appropriately adopted.
【0011】請求項5に係るスターリング機関用加熱器
は、請求項4において、透光部は基体の開口を密閉状態
に閉塞する透明盤で構成され、受光フィンを構成する波
板の波の連続する方向は、透明盤に対して略垂直である
ことを特徴とするものである。透明盤は透明ガラス、透
明樹脂等で形成できる。請求項6に係るスターリング機
関用加熱器は、請求項1において、受光フィンは、基体
に固定されたリング状の保持枠と、保持枠に保持された
多数個の波板とで構成されていることを特徴とするもの
である。A Stirling engine heater according to a fifth aspect of the present invention is the heater according to the fourth aspect, wherein the light transmitting portion is formed of a transparent plate that closes the opening of the base body in a hermetically closed state, and the waves of the corrugated plate forming the light receiving fins are continuous. The direction of movement is substantially perpendicular to the transparent board. The transparent plate can be made of transparent glass, transparent resin, or the like. A Stirling engine heater according to a sixth aspect is the heater according to the first aspect, wherein the light-receiving fin includes a ring-shaped holding frame fixed to the base body and a large number of corrugated plates held by the holding frame. It is characterized by that.
【0012】[0012]
【作用および発明の効果】請求項1〜6では、太陽光や
赤外線等の光が透光部を通過する。透光部を通過した光
は受光フィンで受けられ、光のエネルギにより受光フィ
ンは昇温する。スターリング機関の作動ガスは受光フィ
ンから受熱し、加熱される。この様に請求項1では、光
のエネルギによって受光フィンを直接加熱する方式が採
用されているので、電気ヒータに頼ることなく作動ガス
を加熱でき、従来より用いられている電気ヒータを廃止
できる。あるいは、電気ヒータを用いるとしても、光の
エネルギにより受光フィンは昇温するので、小型で済
む。In the first to sixth aspects, light such as sunlight and infrared rays passes through the light transmitting portion. The light passing through the light transmitting portion is received by the light receiving fin, and the light receiving fin is heated by the energy of the light. The working gas of the Stirling engine receives heat from the light receiving fins and is heated. As described above, in the first aspect, since the method of directly heating the light receiving fins by the light energy is employed, the working gas can be heated without relying on the electric heater, and the electric heater conventionally used can be abolished. Alternatively, even if an electric heater is used, the light receiving fin is heated by the energy of light, so that the size is small.
【0013】この様に請求項1〜6では電気ヒータを廃
止または小型化できるので、給電面で制約される屋外に
設置するスターリング機関に利用するのに適する。勿
論、太陽光や赤外線ランプ等の光を受光フィンが受光で
きる限り、屋内に設置したスターリング機関にも適用で
きる。請求項2では、受光フィンに向けて光を反射させ
る反射鏡が設けられているので、反射鏡で反射した光は
受光フィンに到達できる。これにより受光フィンによる
受光率が向上し、受光フィンは効率よく昇温でき、作動
ガスを加熱するのに有利である。As described above, in the first to sixth aspects, since the electric heater can be eliminated or downsized, it is suitable for use in a Stirling engine installed outdoors where the power feeding surface is restricted. Of course, it can be applied to a Stirling engine installed indoors as long as the light receiving fin can receive light such as sunlight or an infrared lamp. In the second aspect, since the reflecting mirror that reflects the light toward the light receiving fin is provided, the light reflected by the reflecting mirror can reach the light receiving fin. As a result, the light receiving rate of the light receiving fins is improved, the temperature of the light receiving fins can be efficiently raised, and it is advantageous for heating the working gas.
【0014】請求項3では、反射鏡は光を集束させる機
能をもつ凹面鏡であるため、光の散乱は抑制される。こ
れにより受光フィンによる受光率が一層向上し、受光フ
ィンが一層効率よく昇温できる。よって作動ガスを加熱
するのに有利である。請求項4では波板を並設して受光
フィンを構成しているので、受光フィンの表面積が増大
する。従って、受光フィンの受光面積が増大して受光フ
ィンを効率よく昇温させることができる。更に、受光フ
ィンと作動ガスとの接触面積が確保されるので、スター
リング機関の作動ガスを効率よく加熱するのに有利であ
る。In the third aspect, since the reflecting mirror is a concave mirror having a function of focusing light, light scattering is suppressed. As a result, the light receiving rate by the light receiving fins is further improved, and the temperature of the light receiving fins can be raised more efficiently. Therefore, it is advantageous to heat the working gas. According to the fourth aspect, since the corrugated plates are arranged side by side to form the light receiving fin, the surface area of the light receiving fin is increased. Therefore, the light receiving area of the light receiving fin is increased, and the temperature of the light receiving fin can be efficiently raised. Further, since the contact area between the light receiving fins and the working gas is secured, it is advantageous to efficiently heat the working gas of the Stirling engine.
【0015】請求項5では、基体の開口を密閉状態に閉
塞する透明盤で透光部は構成されているので、加熱器を
屋外に設置したとしても、雨水が加熱室へ侵入すること
は抑えられる。勿論、基体の加熱室からの作動ガスの漏
れも抑えられる。更に請求項5では、受光フィンを構成
する各波板の波の連続する方向は、透明盤に対して略垂
直であるため、加熱室に多数個の波板を配置することが
可能となり、波板の表面積を確保するのに有利である。
よって、受光フィンによる受光面積を増大するのに有利
であるとともに、受光フィンと作動ガスとの接触面積が
確保され、作動ガスを効率よく加熱するのに有利であ
る。According to the present invention, since the light-transmitting part is constituted by the transparent board for closing the opening of the base body in a hermetically closed state, rainwater is prevented from entering the heating chamber even if the heater is installed outdoors. To be Of course, leakage of the working gas from the heating chamber of the substrate can be suppressed. Further, according to claim 5, since the continuous wave direction of each corrugated plate forming the light receiving fin is substantially perpendicular to the transparent plate, it is possible to dispose a large number of corrugated plates in the heating chamber. It is advantageous to secure the surface area of the plate.
Therefore, it is advantageous to increase the light receiving area by the light receiving fins, and it is advantageous to secure the contact area between the light receiving fins and the working gas, and to efficiently heat the working gas.
【0016】請求項6では、波板を保持した保持枠を基
体に固定するので、受光フィンを構成する波板が多数で
あっても、波板の保持性が向上する。According to the sixth aspect of the present invention, since the holding frame holding the corrugated plate is fixed to the base body, the corrugated plate retainability is improved even if there are a large number of corrugated plates forming the light receiving fins.
【0017】[0017]
【実施例】本発明を液式スターリング機関に適用した実
施例について、図1〜図4を参照しつつ説明する。この
液式スターリング機関は、縦型の第1シリンダ1及び第
2シリンダ2と、縦型の出力シリンダ3と、経路4と、
蓄熱器5を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a liquid Stirling engine will be described with reference to FIGS. This liquid Stirling engine includes a vertical first cylinder 1 and a second cylinder 2, a vertical output cylinder 3, a path 4,
The heat storage device 5 is provided.
【0018】第1シリンダ1は、液が貯溜された第1液
室11と、第1液室11の液面上方に作動ガス(不使用
時において圧力は常温で1気圧)が封入された高温空間
12とを備えている。第1液室11の液により第1液ピ
ストン17が形成される。液としては水が採用されてい
るが、これに限られるものではない。なお作動ガスとし
ては空気が採用されているが、ヘリウムとしても良い。The first cylinder 1 has a high temperature in which a liquid is stored in a first liquid chamber 11 and a working gas (pressure is 1 atm at room temperature when not in use) is filled above the liquid surface of the first liquid chamber 11. The space 12 is provided. The liquid in the first liquid chamber 11 forms the first liquid piston 17. Although water is used as the liquid, it is not limited to this. Although air is used as the working gas, helium may be used.
【0019】第2シリンダ2は、第1シリンダ1と所定
間隔を隔てて配設されている。第2シリンダ2は液が貯
溜された第2液室21と、第2液室21の液面上方に作
動ガスが封入された低温空間22とを備えている。第2
液室21の液により第2液ピストン27が形成される。
第2液室21の底部と第1室11の底部とは液連通路1
5を介して連通している。出力シリンダ3は共鳴振動管
3cを介して液連通路15に連通している。The second cylinder 2 is arranged at a predetermined distance from the first cylinder 1. The second cylinder 2 is provided with a second liquid chamber 21 in which liquid is stored, and a low temperature space 22 in which a working gas is filled above the liquid surface of the second liquid chamber 21. Second
The liquid in the liquid chamber 21 forms the second liquid piston 27.
The bottom of the second liquid chamber 21 and the bottom of the first chamber 11 have the liquid communication passage 1
It communicates through 5. The output cylinder 3 communicates with the liquid communication passage 15 via the resonance vibration tube 3c.
【0020】経路4は高温空間12及び低温空間22を
連通している。更に経路4には蓄熱器5が配置されてい
る。蓄熱器5は、多数のガス通路を形成した金属繊維集
合体あるいは金属網体で形成されている。さて要部を説
明する。加熱器7は経路4のうち第1シリンダ1側に配
置されている。加熱器7は、経路4を形成する管体と一
体的に形成された耐熱ガラス製の基体70を備えてい
る。図3及び図4から理解できる様に基体70はステン
レス製のフランジ部71を備えている。更に基体70
は、高温空間12や低温空間22に連通する加熱室73
を有する。図2から理解できる様に、受光フィン74
は、透孔75aを有する円リング状の銅製の保持枠75
と、上端部76iが保持枠75にろう付けまたは溶接等
で保持された多数個の銅製の波板76で構成されてい
る。波板76の下端部76fは互いに結合されていな
い。The path 4 connects the high temperature space 12 and the low temperature space 22. Further, a heat storage device 5 is arranged on the path 4. The heat storage device 5 is formed of a metal fiber aggregate or a metal mesh body having a large number of gas passages. Now, the main part will be described. The heater 7 is arranged on the first cylinder 1 side of the path 4. The heater 7 includes a heat-resistant glass substrate 70 integrally formed with the tube body forming the path 4. As can be seen from FIGS. 3 and 4, the base body 70 includes a flange portion 71 made of stainless steel. Further substrate 70
Is a heating chamber 73 communicating with the high temperature space 12 and the low temperature space 22.
Have. As can be understood from FIG. 2, the light receiving fin 74
Is a circular ring-shaped copper holding frame 75 having a through hole 75a.
The upper end portion 76i is composed of a large number of corrugated plates 76 made of copper, which are held on the holding frame 75 by brazing or welding. The lower ends 76f of the corrugated plate 76 are not connected to each other.
【0021】そして図3、図4から理解できる様に、受
光フィン74を基体70のフランジ部71の開口71i
の図示上方から加熱室73内に挿入し、その状態でリン
グ状の耐熱シール76a、76bを介して、透光部とし
ての透明ガラス盤78をフランジ部71の内周部の段部
71tに宛てがい、更に蓋79をフランジ部71に宛て
がい、その状態で取付ボルト80をフランジ部71の螺
子孔に螺合する。これにより加熱器7はスターリング機
関に組付けられている。なお透明ガラス盤78は耐熱性
を備えている。As can be understood from FIGS. 3 and 4, the light-receiving fin 74 is provided in the opening 71i of the flange portion 71 of the base body 70.
Is inserted into the heating chamber 73 from above in the figure, and in that state, the transparent glass plate 78 as a light transmitting portion is addressed to the step portion 71t of the inner peripheral portion of the flange portion 71 via the ring-shaped heat-resistant seals 76a and 76b. Then, the lid 79 is placed on the flange portion 71, and the mounting bolt 80 is screwed into the screw hole of the flange portion 71 in this state. Thereby, the heater 7 is assembled to the Stirling engine. The transparent glass plate 78 has heat resistance.
【0022】図3に示す様に、受光フィン74を構成す
る波板76は、『くの字形状』『逆くの字形状』に連続
する波形状をなしている。波の交差角θは略90°とさ
れているが、これに限定されるものではなく30°、6
0°、120度等適宜選択できる。各波板76の波の位
相はほぼ同じとされている。従って図3から理解できる
様に、一個の波板76を構成するくの字の波部分は、こ
れと隣設する波板76を構成するくの字の波部分と対向
している。受光フィン74の波板76は、光吸収性を向
上すべく黒色に着色することができる。As shown in FIG. 3, the corrugated plate 76 which constitutes the light receiving fin 74 has a continuous wave shape of "dogleg shape" and "inverted dogleg shape". The crossing angle θ of the waves is set to about 90 °, but it is not limited to this and is 30 °, 6
It can be selected as appropriate, such as 0 ° and 120 °. The wave phases of the corrugated plates 76 are almost the same. Therefore, as can be understood from FIG. 3, the V-shaped corrugated portion forming one corrugated plate 76 faces the V-shaped corrugated portion forming the corrugated plate 76 adjacent thereto. The corrugated plate 76 of the light receiving fin 74 can be colored black to improve the light absorption.
【0023】上記したスターリング機関において、作動
ガスが流れる方向は矢印X1、X2方向である。そして
受光フィン74の各波板76は、矢印X1、X2方向と
略平行に配置されている。加熱室73を通過する作動ガ
スの流過抵抗を低減するためである。この例では透明ガ
ラス盤78は耐熱シール76a、76bでシールされて
いるので、加熱室73から外部への作動ガスの漏れや熱
の漏れを回避できると共に、屋外に設置した場合であっ
ても、雨水が加熱室73に侵入することを回避するのに
有利である。In the above Stirling engine, the working gas flows in the directions of arrows X1 and X2. The corrugated plates 76 of the light receiving fin 74 are arranged substantially parallel to the directions of the arrows X1 and X2. This is for reducing the flow resistance of the working gas passing through the heating chamber 73. In this example, since the transparent glass plate 78 is sealed by the heat-resistant seals 76a and 76b, it is possible to avoid leakage of the working gas and heat from the heating chamber 73 to the outside, and even when it is installed outdoors, It is advantageous to prevent rainwater from entering the heating chamber 73.
【0024】更に本実施例では、加熱室73のうち、透
明ガラス盤78に対面する位置に凹面鏡82が配置され
ている。凹面鏡82はほぼ円形状をなし、その中央域8
2hが窪んでおり、その焦点位置は受光フィン74の領
域に設定されており、光の集束性をもつ。従って透明ガ
ラス盤78を通過して加熱室73に至った光は、受光フ
ィン74で受光されない場合であっても、凹面鏡82で
反射して受光フィン74で受光され易くなる。Further, in this embodiment, a concave mirror 82 is arranged in the heating chamber 73 at a position facing the transparent glass plate 78. The concave mirror 82 has a substantially circular shape, and its central area 8
2h is recessed, and the focal position thereof is set in the area of the light receiving fin 74, and has a light focusing property. Therefore, even if the light that has passed through the transparent glass plate 78 and reaches the heating chamber 73 is not received by the light receiving fins 74, it is easily reflected by the concave mirror 82 and received by the light receiving fins 74.
【0025】この例の液式スターリング機関では、赤外
線ランプ95の光あるいは太陽光は透明ガラス盤78を
通過し、加熱室73の受光フィン74に受光される。従
って光のエネルギにより、加熱室73の受光フィン74
は昇温する。経路4の作動ガスは受光フィン4と接触す
るので、作動ガスは受光フィン74により加熱される。
作動ガスの加熱に伴い従来のスターリング機関と同様
に、第1液ピストン17及び第2液ピストン27が位相
差をもって繰り返して上昇、下降し、これに伴い出力シ
リンダ3の液面も繰り返して下降、上昇し、これにより
出力が取り出される。In the liquid Stirling engine of this example, the light of the infrared lamp 95 or the sunlight passes through the transparent glass plate 78 and is received by the light receiving fins 74 of the heating chamber 73. Therefore, the light receiving fins 74 of the heating chamber 73 are changed by the energy of light.
Heats up. Since the working gas in the path 4 contacts the light receiving fins 4, the working gas is heated by the light receiving fins 74.
As with the conventional Stirling engine, the first liquid piston 17 and the second liquid piston 27 are repeatedly raised and lowered with a phase difference as the working gas is heated, and the liquid surface of the output cylinder 3 is repeatedly lowered accordingly. Going up, which takes the output.
【0026】液式スターリング機関では駆動原理は次の
様に考えられている。即ち、受光フィン74と接触する
加熱室73内の作動ガスは、受光フィン74により加熱
される。そして、蓄熱器5に移行して奪熱されて冷え圧
力が下がる。これに伴い、出力シリンダ3の液面が下降
するとともにし、第1液ピストン17の液面、第2液ピ
ストン27の液面が位相差をもって共に上昇する。次に
重力の関係で第1液ピストン17の液面と第2液ピスト
ン27の液面とが同じになろうとし、その反動で、第1
液ピストン17の液面よりも第2液ピストン27の液面
が高くなる。これにより低温空間22の冷えた作動ガス
は、蓄熱器5を経て高温空間12に移行する。この様に
高温空間12に移行する作動ガスは蓄熱器5、加熱器7
5の受光フィン74から熱を奪い、加熱されるので、高
温空間12の作動ガスの圧力は増す。これに伴い第1液
ピストン17の液面、第2液ピストン27の液面が共に
下降し、出力シリンダ3の液面が上昇する。これが繰り
返される。なお第1液ピストン17及び第2液ピストン
27の位相差は、液連通路15による管路抵抗で生じる
と考えられている。In the liquid type Stirling engine, the driving principle is considered as follows. That is, the working gas in the heating chamber 73 that is in contact with the light receiving fins 74 is heated by the light receiving fins 74. Then, the heat is transferred to the heat storage unit 5 to be deprived of heat and the cooling pressure is lowered. Along with this, the liquid surface of the output cylinder 3 descends, and the liquid surface of the first liquid piston 17 and the liquid surface of the second liquid piston 27 both rise with a phase difference. Next, due to gravity, the liquid level of the first liquid piston 17 and the liquid level of the second liquid piston 27 tend to become the same, and the reaction causes the first liquid
The liquid surface of the second liquid piston 27 becomes higher than the liquid surface of the liquid piston 17. As a result, the cold working gas in the low temperature space 22 is transferred to the high temperature space 12 via the heat accumulator 5. The working gas thus transferred to the high temperature space 12 is the heat storage device 5 and the heating device 7.
Since the heat is taken from the light receiving fin 74 of No. 5 and is heated, the pressure of the working gas in the high temperature space 12 increases. Along with this, the liquid surface of the first liquid piston 17 and the liquid surface of the second liquid piston 27 both fall, and the liquid surface of the output cylinder 3 rises. This is repeated. The phase difference between the first liquid piston 17 and the second liquid piston 27 is considered to be caused by the line resistance of the liquid communication passage 15.
【0027】(実施例の効果)以上説明した様に本実施
例によれば、太陽光または赤外線等の光によって直接加
熱された受光フィン74で作動ガスを加熱する方式が採
用されている。従って、電気ヒータを用いることなく、
スターリング機関の作動ガスを加熱できる。あるいは、
電気ヒータを用いるとしても、光のエネルギで受光フィ
ン74を昇温させ得るので小型で済む。従って、給電面
からの制約を受ける屋外にスターリング機関を設置する
場合に適する。勿論、太陽光や赤外線ランプ等の光を受
光フィン74が受光して昇温できる限り、屋内に設置し
たスターリング機関にも適用できる。(Effects of the Embodiment) As described above, according to this embodiment, a method is adopted in which the working gas is heated by the light receiving fins 74 which are directly heated by light such as sunlight or infrared rays. Therefore, without using an electric heater,
The working gas of the Stirling engine can be heated. Alternatively,
Even if an electric heater is used, the light receiving fins 74 can be heated by the energy of light, so that the size can be reduced. Therefore, it is suitable when the Stirling engine is installed outdoors, which is restricted by the power supply surface. Of course, as long as the light receiving fins 74 can receive light from sunlight or an infrared lamp to raise the temperature, the invention can be applied to a Stirling engine installed indoors.
【0028】また本実施例では、多数個の波板76を並
設して受光フィン74を構成しているので、受光フィン
74の表面積が増大する。従って、受光フィン74によ
る受光面積が増大して受光フィン74を効率よく昇温さ
せることができる。更に、受光フィン74と作動ガスと
の接触面積が確保され、スターリング機関の作動ガスを
効率よく加熱するのに有利である。Further, in the present embodiment, since a large number of corrugated plates 76 are arranged in parallel to form the light receiving fin 74, the surface area of the light receiving fin 74 increases. Therefore, the light receiving area by the light receiving fins 74 is increased, and the temperature of the light receiving fins 74 can be efficiently raised. Further, the contact area between the light receiving fins 74 and the working gas is secured, which is advantageous for efficiently heating the working gas of the Stirling engine.
【0029】更に本実施例では、受光フィン74に向け
て光を反射させる凹面鏡82が設けられているので、透
明ガラス盤78を通過して加熱室73に至ったものの受
光フィン74で受光されなかった光は、凹面鏡82にお
いて、受光フィン74に向けて反射される。殊に凹面鏡
82は光集束性をもつので、凹面鏡82で反射した光は
受光フィン74に確実に到達できる。これにより受光フ
ィン74による受光率が一層向上し、受光フィン74が
一層効率よく昇温でき、作動ガスを加熱するのに有利で
ある。Further, in this embodiment, since the concave mirror 82 for reflecting the light toward the light receiving fins 74 is provided, the light is received by the light receiving fins 74 though the light passes through the transparent glass plate 78 and reaches the heating chamber 73. The reflected light is reflected by the concave mirror 82 toward the light receiving fin 74. In particular, since the concave mirror 82 has a light focusing property, the light reflected by the concave mirror 82 can surely reach the light receiving fin 74. As a result, the light receiving rate by the light receiving fins 74 is further improved, the temperature of the light receiving fins 74 can be raised more efficiently, and it is advantageous for heating the working gas.
【0030】また本実施例では、受光フィン74を構成
する多数個の波板76の波の位相はそれぞれほぼ同じと
されているため、多数個の波板76を加熱室73に配置
するのに有利である。この意味でも受光フィン74によ
る受光面積の増大に有利である。加えて本実例では、多
数個の波板76を並設して受光フィン74を構成してい
るので、波板76に一旦当たった光を再び近辺の波板7
6に受光させるのに有利である。即ち、図3において、
一の波板76に一旦当たった光Pは反射するので、その
光を再び近辺の波板76に受光させるのに有利であり、
受光率の向上に貢献できる。Further, in the present embodiment, the phases of the waves of the corrugated plates 76 constituting the light receiving fins 74 are substantially the same, so that the corrugated plates 76 can be arranged in the heating chamber 73. It is advantageous. Also in this sense, it is advantageous to increase the light receiving area by the light receiving fins 74. In addition, in this example, since a large number of corrugated plates 76 are arranged in parallel to form the light-receiving fins 74, light that has once struck the corrugated plate 76 is re-disposed in the vicinity of the corrugated plates 7.
It is advantageous to make 6 receive light. That is, in FIG.
Since the light P that once hits one corrugated plate 76 is reflected, it is advantageous for causing the corrugated plate 76 in the vicinity to receive the light again.
It can contribute to the improvement of the light receiving rate.
【0031】更にまた本実施例では、基体70に形成さ
れた開口71iを透明ガラス盤78で密閉状態に閉塞す
るので、スターリング機関を屋外に設置した場合であっ
ても、雨水が加熱室73へ侵入することは抑えられる。
勿論、開口71iからの作動ガスの漏れも抑えられる。
更に受光フィン74を構成する各波板76の波の連続す
る方向、つまり矢印H方向(図4参照)は、透明ガラス
盤78に対して略垂直であるため、加熱室73に多数個
の波板76を配置することが可能となり、波板76の表
面積を増大するのに有利である。この意味においても、
受光フィン74による受光面積を増大するのに有利であ
るとともに、受光フィン74と作動ガスとの接触面積が
確保され、作動ガスを効率よく加熱するのに有利であ
る。Furthermore, in this embodiment, since the opening 71i formed in the base body 70 is closed by the transparent glass plate 78 in a hermetically closed state, rainwater can enter the heating chamber 73 even when the Stirling engine is installed outdoors. Intrusion is suppressed.
Of course, leakage of the working gas from the opening 71i can be suppressed.
Further, the continuous direction of the waves of each corrugated plate 76 forming the light-receiving fins 74, that is, the direction of the arrow H (see FIG. 4) is substantially perpendicular to the transparent glass plate 78, so that a large number of waves are generated in the heating chamber 73. The plate 76 can be arranged, which is advantageous for increasing the surface area of the corrugated plate 76. Even in this sense,
This is advantageous in increasing the light receiving area by the light receiving fins 74, and ensuring the contact area between the light receiving fins 74 and the working gas, which is advantageous in efficiently heating the working gas.
【0032】また本実施例では、波板76を保持した保
持枠75を基体70のフランジ部71の段部71tに宛
てがって固定するので、波板76の数が多くても、波板
76の保持性が向上する。この意味でも受光率の向上に
貢献できる。 (他の例)上記した実施例では図1から理解できる様に
加熱器7は高温空間12をもつ第1シリンダ1と蓄熱器
5との間に配置されているが、これに限らず、加熱器7
を高温空間12に直接対面する様に設けることもでき
る。更には図1に仮想線で示す様に集光性をもつ凸レン
ズ等の集光体90を透明ガラス盤78の手前に配置する
こともできる。これによれば受光フィン74による受光
率は一層向上する。場合によっては透明ガラス盤78自
体を、集光性をもつ凸レンズで形成しても良い。Further, in this embodiment, since the holding frame 75 holding the corrugated plates 76 is fixed to the step portion 71t of the flange portion 71 of the base body 70, even if the number of corrugated plates 76 is large, The holding property of 76 is improved. Also in this sense, it can contribute to the improvement of the light receiving rate. (Other Example) In the above-described embodiment, as can be understood from FIG. 1, the heater 7 is arranged between the first cylinder 1 having the high temperature space 12 and the heat accumulator 5, but the present invention is not limited to this. Bowl 7
Can be provided so as to directly face the high temperature space 12. Further, as shown by a phantom line in FIG. 1, a condenser 90 such as a convex lens having a condenser can be arranged in front of the transparent glass plate 78. According to this, the light receiving rate by the light receiving fin 74 is further improved. In some cases, the transparent glass plate 78 itself may be formed by a convex lens having a light converging property.
【0033】上記した実施例では液式スターリング機関
の作動ガスを加熱する加熱器に適用しているが、液式に
限られるものではなく、通常のスターリング機関の作動
ガスを加熱する加熱器にも適用できるものである。 (付記)上記した実施例から次の技術的思想も把握でき
る。 作動ガスが膨張する高温空間を区画するピストン部と
作動ガスが収縮する低温空間を区画するピストン部を備
えたシリンダ部と、低温空間と高温空間とをつなぐ経路
と、経路に配置された蓄熱器及び加熱器とを具備するス
ターリング機関において、加熱器は、作動ガスが通過す
る加熱室をもつ基体と、基体に設けられ外部からの光を
受けて光を加熱室に通す透光部と、加熱室内に配置され
透光部を通して加熱室に至った光を受光して光のエネル
ギで昇温する受光フィンとで構成されていること特徴と
するスターリング機関。In the above-described embodiment, the heater for heating the working gas of the liquid Stirling engine is applied, but the heater is not limited to the liquid type, and may be applied to the heater for heating the working gas of a normal Stirling engine. It is applicable. (Supplementary Note) The following technical idea can be understood from the above-described embodiment. A cylinder part having a piston part that defines a high-temperature space in which the working gas expands and a piston part that defines a low-temperature space in which the working gas contracts, a path connecting the low-temperature space and the high-temperature space, and a heat storage device arranged in the path In a Stirling engine equipped with a heating device, the heating device includes a base having a heating chamber through which a working gas passes, a light-transmitting portion which is provided on the base and transmits light to the heating chamber by receiving light from the outside, and a heating unit. A Stirling engine, comprising: a light-receiving fin that is arranged in a room, receives light that has reached a heating chamber through a light-transmitting portion, and raises the temperature with the energy of light.
【図1】実施例に係る液式スターリング機関の断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view of a liquid Stirling engine according to an embodiment.
【図2】受光フィンの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a light receiving fin.
【図3】作動ガスの通過方向に対して垂直な方向にそう
加熱器の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the heater in a direction perpendicular to the passage direction of the working gas.
【図4】作動ガスの通過方向にそう加熱器の断面図であ
る。加熱器の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the heater as viewed in the direction of passage of the working gas. It is sectional drawing of a heater.
【図5】従来例に係る液式スターリング機関の断面図で
ある。FIG. 5 is a cross-sectional view of a liquid Stirling engine according to a conventional example.
図中、1は第1シリンダ、12は高温空間、17は第1
液ピストン、2は第2シリンダ、22は低温空間、27
は第2液ピストン、4は経路、7は加熱器、70は基
体、73は加熱室、74は受光フィン、75は保持枠、
76は波板、78は透明ガラス盤(透光部)、82は凹
面鏡(反射鏡)を示す。In the figure, 1 is the first cylinder, 12 is the high temperature space, and 17 is the first
Liquid piston, 2 is second cylinder, 22 is low temperature space, 27
Is a second liquid piston, 4 is a path, 7 is a heater, 70 is a base, 73 is a heating chamber, 74 is a light receiving fin, 75 is a holding frame,
Reference numeral 76 is a corrugated plate, 78 is a transparent glass plate (transparent portion), and 82 is a concave mirror (reflecting mirror).
Claims (6)
されて作動ガスを加熱して膨張させるものであって、 該作動ガスが通過する加熱室をもつ基体と、 該基体に設けられ外部からの光を受けて光を加熱室に通
す透光部と、 該基体の加熱室内に配置され、該透光部を通して加熱室
に至った光を受光して光のエネルギにより昇温する受光
フィンとで構成されていることを特徴とするスターリン
グ機関用加熱器。1. A substrate arranged in a working gas path of a Stirling engine for heating and expanding the working gas, the base having a heating chamber through which the working gas passes, and a base provided on the base from the outside. A light-transmitting portion that receives light and allows the light to pass through the heating chamber, and a light-receiving fin that is disposed in the heating chamber of the base and receives the light that reaches the heating chamber through the light-transmitting portion and raises the temperature by the energy of the light. A Stirling engine heater characterized by being configured.
て反射させる反射鏡が透光部に対向して配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のスターリング機関用
加熱器。2. The heating for a Stirling engine according to claim 1, wherein a reflecting mirror for reflecting the light toward the light receiving fins is arranged in the heating chamber of the base body so as to face the light transmitting portion. vessel.
光を受光フィンに向けて反射させる凹面鏡で構成されて
いることを特徴とする請求項2に記載のスターリング機
関用加熱器。3. The heater for a Stirling engine according to claim 2, wherein the reflecting mirror is a concave mirror that reflects the light reaching the heating chamber through the light transmitting portion toward the light receiving fins.
波板を少なくとも2個並設して構成されていることを特
徴とする請求項1に記載のスターリング機関用加熱器。4. The heater for a Stirling engine according to claim 1, wherein the light-receiving fin is formed by arranging at least two corrugated plates made of metal and having continuous corrugations.
明盤であり、受光フィンを構成する波板の波の連続する
方向は、該透明盤に対して略垂直であることを特徴とす
る請求項4に記載のスターリング機関用加熱器。5. The light transmitting portion is a transparent plate that closes the opening of the base body in a hermetically closed state, and the direction of continuous waves of the corrugated plate forming the light receiving fins is substantially perpendicular to the transparent plate. The heater for a Stirling engine according to claim 4, which is characterized in that.
の保持枠と、保持枠に保持された多数個の波板とで構成
されていることを特徴とする請求項1に記載のスターリ
ング機関用加熱器。6. The stirling according to claim 1, wherein the light-receiving fin is composed of a ring-shaped holding frame fixed to the base and a large number of corrugated plates held by the holding frame. Engine heater.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10679994A JPH07310591A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Heater for starting engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10679994A JPH07310591A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Heater for starting engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07310591A true JPH07310591A (en) | 1995-11-28 |
Family
ID=14442929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10679994A Pending JPH07310591A (en) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Heater for starting engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07310591A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009185724A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Denso Corp | External combustion engine |
-
1994
- 1994-05-20 JP JP10679994A patent/JPH07310591A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009185724A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Denso Corp | External combustion engine |
JP4525763B2 (en) * | 2008-02-07 | 2010-08-18 | 株式会社デンソー | External combustion engine |
US8020380B2 (en) | 2008-02-07 | 2011-09-20 | Denso Corporation | External combustion engine |
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