JPH09264192A - スターリングエンジンにおける効率向上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放物面鏡内への砂、埃、雨水等の侵入を防止
すると共に、太陽光線量の放物面鏡内への入射量を調節
する。 【解決手段】 放物面鏡の上方開口部を透明カバー25に
より閉鎖すると共に、透明カバー25上面に対し摺接状態
としたワイパーを透明カバー25上に往復動自在に具備し
て、放物面鏡内に砂、埃、雨水等の侵入を防止すると共
に、透明カバー25上の砂、埃等を排除可能にし、又透明
カバー25を複数枚のシャッター板により部分的にカバー
し透明カバー25の受光面積を加減して、太陽光線量の入
射量を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリングエン
ジンを効率良く稼働させるスターリングエンジンにおけ
る効率向上装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本件出願人は、本願との関連出願とし
て、実願昭６３ー３９４４３号（実開平１ー１４２５５
０号）を出願しており、かかる出願には集熱部として上
方開口する放物面鏡が配設されているスターリングエン
ジンが開示されているが、放物面鏡内に砂、埃、雨水等
が溜まって集熱効率が低下して必要な発電量を維持出来
なくなり、特に太陽光線が強い砂漠に設置する場合、定
期的に砂嵐が発生して放物面鏡内に砂、埃等が溜まって
しまうため、発電量を維持するためには人力により溜ま
った砂塵を掻き出さねばならず、甚だ面倒であった。

【０００３】又、上記したスターリングエンジンには最
適な太陽光線量が設定されており、それ以上の太陽光線
量が入射することを想定していないためにオーバーロー
ド状態になって、部品の摩擦欠損等が発生し易い欠点を
有し、且つスターリングエンジンに連設した発電機もオ
ーバーロード状態になるため、発電機の故障も発生し易
い欠点を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、放物面鏡内
に砂、埃、雨水等が溜まらず、太陽光線量の入射量を調
節出来る様にしたスターリングエンジンにおける効率向
上装置を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、放物面鏡内に砂、埃、雨水等が溜まってしま
う課題に鑑み、放物面鏡の上方開口部を透明カバーによ
り閉鎖することによって、放物面鏡内に砂、埃、雨水等
の侵入を防止するが、透明カバー上面に砂、埃等が積も
ってしまうことになるため、透明カバー上面に対し摺接
状態としたワイパーを透明カバー上に往復動自在に具備
したことによって、透明カバー上の砂、埃等を排除可能
にしている。

【０００６】又、太陽光線量の入射量を調節出来ない課
題に鑑み、透明カバーを複数枚のシャッター板により部
分的にカバーすることによって、透明カバーの受光面積
を調節可能にし、太陽光線量の入射量を設定値に維持す
る様にして、上記課題を解決せんとしたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面に基
づいて説明すると、スターリングエンジン１は、図１に
示す様に、下部のクランク室２に運動変換機構部３を設
けると共に、上部には一対のシリンダー４、4aを立設
し、該シリンダー４、4aの上部に連結した連結管５、5a
間に、銅等の熱交換金属繊維のメッシュ積層体よりなる
再生器６を介装している。

【０００８】又、シリンダー４、4aにはピストン７、7a
を上下摺動自在に内装し、該ピストン７、7aの下部に連
接棒８、8aの一端を枢着すると共に、該連接棒８、8aの
他端を運動変換機構部３内に配設したクランク軸９に所
定の位相差をもって枢着している。

【０００９】又、一方のシリンダー４上部にはボイラー
室10を、他方シリンダー4a上部には冷却部室11を夫々接
続し、ボイラー室10には放物面鏡12、接続管13を介して
太陽光線を集光すると共に、補助としてニクロム線のヒ
ーター（図示せず）を内設し、他方冷却部室11には冷却
フィン14、14a …を周設すると共に、近傍にファン15を
設置している。

【００１０】16、17は上部室18（ボイラー室10、冷却部
室11、連結管５、5a、再生器６、本実施例では再生器６
の上下部であり、クランク室２であっても良い。）に介
装したカートリッジ式（着脱取り替え自在）の酸素吸収
器、吸湿器であり、酸素吸収器16には耐圧容器内に高純
度の数ミクロンの鉄粉の酸素吸収剤を、吸湿器17には耐
圧容器内にシリカゲル等の吸湿剤を夫々収納している。

【００１１】又、19は上部室18の連結管5aに介装した空
気充填管であり、該空気充填管19の基端側にはエアクリ
ーナー及び真空ポンプ（図示せず）を装着して、高圧且
つクリーンな空気を供給して酸素吸収器16、吸湿器17に
より酸素、水分を除去した乾燥した窒素ガスを上部室18
内に封入している。

【００１２】尚、上部室18のガスは加熱されているため
にクランク室２よりも圧力が高くなっている。

【００１３】20はクランク室２内部にしてクランク軸９
に連結した出力軸であり、又21は金属製或いは強化プラ
スチック製から成る容器体であり、該容器体21にてクラ
ンク室２より突出する出力軸20を掩塞して容器体21内に
密閉室を画成すると共に、上記出力軸20には発電機22を
接続し、又クラッチ機構23により出力軸20と発電機22を
接離させると共に、接離自在の始動用モーター24を出力
軸20に接続している。

【００１４】上記構成によりクランク室２の出力軸20周
囲よりガス漏出を防止し、電気的に出力するのである。

【００１５】そして、上記スターリングエンジンは、空
気充填管19より空気を供給して本体１の上部室18（ボイ
ラー室10、冷却部室11、連結管５、5a、再生器６）に封
入し、酸素吸収器16により酸素が鉄粉と反応して吸収さ
れ、又吸湿器17により水分が吸湿剤と反応して吸収さ
れ、本体１の上部室18内のガスは乾燥した窒素ガスとな
って運転状態に入ると、ボイラー室10に対する加熱作
用、冷却部室11に対する冷却作用によるガスの膨縮によ
り、ピストン７、7aはスターリングエンジンの通常の作
動に従い上下往復運動に変換されて出力軸20が回転運動
し、発電機22にて回転力を電力に変換して外部へ取り出
す。

【００１６】25は放物面鏡12の上方開口部を閉鎖する透
明カバーであり、該透明カバー25は強化ガラス、或いは
ポリカーボネイトプラスチック、アクリル等の合成樹脂
板の１層又は２層構造体としている。

【００１７】次に上記スターリングエンジンに具設した
効率向上装置について説明すると、先ず、透明カバー25
上面の砂、埃等を除去するワイパー装置26にあっては、
図２、３、４に示す様に、放物面鏡12の外周部に配設し
たワイパー取付リング27を所定間隔毎に配置された固定
板28、28a …により放物面鏡12に固定すると共に、放物
面鏡12とワイパー取付リング27間には隙間26a を形成し
ている。

【００１８】ワイパー取付リング27上にはスライドリン
グ29を正逆回転可能に配設し、該スライドリング29の外
周部には突片30、30a を水平突設すると共に、該突片3
0、30a にガイドピン31、31a を垂下固設し、該ガイド
ピン31、31a はワイパー取付リング27に形成した円弧状
のガイド溝32、32a を貫通している。

【００１９】33はスライドリング29を正逆回転させる駆
動装置であり、図２に示す様に、ワイパー取付リング27
に一体化したケーシング34に内装した駆動モーター35の
駆動軸36を連動手段37を介し一方のガイドピン31と連結
して、駆動モーター35の作動によりスライドリング29が
正逆回転する様にしている。

【００２０】39、39a …は透明カバー25上面に対し摺接
状態に配設すると共に基端部をワイパー取付リング27上
面に枢着した揺動自在なワイパーであり、該ワイパー3
9、39a …の基端側には長円孔40、40a …を形成すると
共に、スライドリング29上面に突設した作動ピン41、41
a …を長円孔40、40a …内に嵌挿し、スライドリング29
の正逆回転によりワイパー39、39a …が揺動して透明カ
バー25上面を往復摺動する様にしている。

【００２１】又、各ワイパー39、39a …先端側の主体部
42は、収納状態において放物面鏡12の外周形状に合致す
る様に略円弧状に形成している。

【００２２】43、43a …はワイパー39、39a …先端部に
揺動自在且つ復帰可能に設けた補助ワイパーである。

【００２３】次に、透明カバー25の受光面積調節装置44
にあっては、図５、６、７に示す様に、放物面鏡12の外
周部に配設したシャッター板取付リング45上にスライド
リング46を正逆回転可能に配設し、該スライドリング46
の外周部には突片47、47a を水平突設すると共に、該突
片47、47a にガイドピン48、48a を垂下固設し、該ガイ
ドピン48、48a はシャッター板取付リング45に形成した
円弧状のガイド溝49、49a を貫通している。

【００２４】50はスライドリング46を正逆回転させる駆
動装置であり、図５、６に示す様に、シャッター板取付
リング45に一体化したケーシング51に内装した駆動モー
ター52の駆動軸53を連動手段54を介して一方のガイドピ
ン48と連結し、駆動モーター52の作動によりスライドリ
ング46が正逆回転する様にしている。

【００２５】55、55a …は基端部をシャッター板取付リ
ング45上面に枢着した揺動自在なシャッター板であり、
該シャッター板55、55a …は相互にオーバーラップ状態
であり、かかるシャッター板55、55a …の基端側には長
円孔56、56a …を形成すると共に、スライドリング46上
面に突設した作動ピン57、57a …を長円孔56、56a …内
に嵌挿し、スライドリング46の正逆回転によりシャッタ
ー板55、55a …が揺動して透明カバー25外周部をカバー
して受光面積を調節する様にしている。

【００２６】又、ワイパー装置26及び受光面積調節装置
44における連動手段37、54は駆動モーター35、52の回転
運動をスライドリング29、46の回転運動に変換可能であ
れば、どの様な構成であっても良く、而もワイパー装置
26の駆動モーター35は定期的にワイパー39、39a …を作
動させる様に、受光面積調節装置44の駆動モーター52は
太陽光線の入射量が設定値になる様にシャッター板55、
55a …を作動させる様にコンピューター制御されてお
り、よって駆動モーター35、52はパルスモーターが望ま
しい。

【００２７】尚、図２、３、４に示したワイパー装置26
と、図５、６、７に示した受光面積調節装置44にあって
は、夫々が独立した効率向上装置であるが、図８に示す
様に、ワイパー装置26の上方に受光面積調節装置44を配
設した両者兼備のものを効率向上装置としても良い。

【００２８】又、図示しないが、受光面積調節装置44と
略同構成のものを気体流量調節装置として、上記スター
リングエンジン１における連結管５、5a又は空気充填管
19の中間部に内装して、空気、窒素ガス等の気体の流量
調節によりスターリングエンジン１の回転数を設定値に
維持する様にしても良い。

【００２９】次に、本発明に係るスターリングエンジン
における効率向上装置の作用について説明すると、先
ず、ワイパー装置26にあっては、駆動モーター35の正駆
動により連動手段37、ガイドピン31を介してスライドリ
ング29を正回転させると、該スライドリング29の作動ピ
ン41、41a …の移動によりワイパー39、39a …が内方揺
動して、図２に示す各ワイパー39、39a …における揺動
軌跡Ａ１、Ａ２…上の砂、埃等をワイパー39、39a …内
側面側に、各揺動軌跡Ａ１、Ａ２…間の残余部位Ｂ１、
Ｂ２…上の砂、埃等をワイパー39、39a …先端の補助ワ
イパー43、43a …で中央側に一旦集める。

【００３０】次に、駆動モーター35の逆駆動によりスラ
イドリング29を逆回転させると、ワイパー39、39a …が
外方揺動して、揺動方向側のワイパー39、39a …により
集めた砂、埃等を透明カバー25の外周側へ移行させて放
物面鏡12とワイパー取付リング27間の隙間26a から落下
させる。

【００３１】上記工程を駆動モーター35の正逆駆動を繰
り返し行うことで、ワイパー39、39a …を数回往復揺動
させて、透明カバー25上の全ての砂、埃等を払拭、除去
する。

【００３２】次に、受光面積調節装置44にあっては、太
陽光線の入射量が設定値以上になると、駆動モーター52
の正駆動により連動手段54、ガイドピン48を介してスラ
イドリング46を所定量正回転させて、シャッター板55、
55a …を内方揺動させることにより、透明カバー25の外
周側をシャッター板55、55a …によりカバーして、太陽
光線の入射量が設定値となる様にする。

【００３３】

【発明の効果】要するに本発明は、放物面鏡12の上方開
口部を透明カバー25により閉鎖したので、太陽光線を放
物面鏡12内に入射させることが出来ると共に、放物面鏡
12内に砂、埃、雨水等が溜まらない様にすることが出
来、又透明カバー25上面に対し摺接状態と成したワイパ
ー39、39a …を透明カバー25上に往復動自在に具備した
ので、透明カバー25上に積もった砂、埃等を自動的に排
除して、太陽光線を放物面鏡12内へ確実に入射させるこ
とが出来、よってスターリングエンジン１を効率的に稼
働させることが出来る。

【００３４】又、放物面鏡12の外周部にワイパー取付リ
ング27を固設したので、ワイパー39、39a …を直接放物
面鏡12に取り付けなくても良いため、既存のスターリン
グエンジン１の放物面鏡12にも容易に設置することが出
来、又放物面鏡12とワイパー取付リング27間に隙間26a
を形成したので、ワイパー39、39a …により取り除かれ
た砂、埃等がワイパー装置26側へ移行せずに全て隙間26
a から落下、排除させることが出来る。

【００３５】又、ワイパー取付リング27上に配設したス
ライドリング29を駆動装置33により正逆回転自在と成し
たので、ワイパー39、39a …を自動的に往復揺動可能に
することが出来、又複数本のワイパー39、39a …の基端
部をワイパー取付リング27上面に枢着して揺動自在と成
したので、放物面鏡12に対しワイパー39、39a …を往復
揺動自在にすることが出来、又ワイパー39、39a …の基
端側に形成した長円孔40、40a …内に、スライドリング
29上面に突設した作動ピン41、41a …を嵌挿したので、
ワイパー39、39a …を自動的に往復揺動させることが出
来ると共に、全ワイパー39、39a …を簡単な構造により
連動させることが出来る。

【００３６】又、ワイパー39、39a …は収納状態におい
て放物面鏡12の外周形状に合致する様に略円弧状に形成
したので、ワイパー39、39a …の内側面が湾曲面になる
ため、透明カバー25上の砂、埃等を集め易くすることが
出来、且つ収納状態におけるワイパー39、39a …は透明
カバー25にかからないため、透明カバー25上面全体を有
効的に利用することが出来る。

【００３７】又、ワイパー39、39a …先端部に揺動自在
且つ復帰可能に補助ワイパー43、43a …を設けたので、
ワイパー39、39a …では集められない砂、埃等を集めて
排除することが出来、而も隣接するワイパー39、39a …
に当接しても折曲して、当接状態のままワイパー39、39
a …を揺動させることが出来、よって透明カバー25上の
全ての砂、埃等を確実に排除することが出来る。

【００３８】又、透明カバー25の受光面積を複数枚のシ
ャッター板55、55a …により調節する様にしたので、太
陽光線に入射量過多によるスターリングエンジン１のオ
ーバーロードを防止することが出来、常時設定出力を維
持することが出来る。

【００３９】又、放物面鏡12の外周部にシャッター板取
付リング45を配設したので、シャッター板55、55a …を
直接放物面鏡12に取り付けなくても良いため、既存のス
ターリングエンジン１の放物面鏡12にも容易に設置する
ことが出来、又シャッター板取付リング45上に配設した
スライドリング46を駆動装置50により正逆回転自在と成
したので、シャッター板55、55a …を自動的に往復揺動
可能にすることが出来、又相互にオーバーラップ状態の
複数枚のシャッター板55、55a …の基端部をシャッター
板取付リング45上面に枢着して揺動自在と成したので、
放物面鏡12に対しシャッター板55、55a …を往復揺動自
在にすることが出来、又シャッター板55、55a …の基端
側に形成した長円孔56、56a …内に、スライドリング46
上面に突設した作動ピン57、57a …を嵌挿したので、シ
ャッター板55、55a …を自動的に往復揺動させることが
出来ると共に、全シャッター板55、55a …を簡単な構造
により連動させることが出来る。

【００４０】又、ワイパー装置26上方に受光面積調節装
置44を配設したので、スターリングエンジン１に砂、埃
等の排除機能及び太陽光線の入射量調節機能の両機能を
具備させることが出来、よってスターリングエンジン１
のより効率的に稼働させることが出来る等その実用的効
果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】スターリングエンジンの概略図である。

【図２】本発明に係るスターリングエンジンにおける効
率向上装置であるワイパー装置を設置した放物面鏡の平
面図である。

【図３】図２のワイパー装置の動作を示す要部拡大図で
ある。

【図４】図２の一部を省略した中央縦断面端面図であ
る。

【図５】スターリングエンジンにおける効率向上装置で
ある受光面積調節装置を設置した放物面鏡の平面図であ
る。

【図６】図５の受光面積調節装置のシャッターを閉じた
状態の平面図である。

【図７】図６の一部を省略した中央縦断面端面図であ
る。

【図８】ワイパー装置及び受光面積調節装置を兼備した
放物面鏡の一部を省略した中央縦断面端面図である。

【符号の説明】

12 放物面鏡 25 透明カバー 26 ワイパー装置 26a 隙間 27 ワイパー取付リング 29 スライドリング 33 駆動装置 39、39a … ワイパー 40、40a … 長円孔 41、41a … 作動ピン 43、43a … 補助ワイパー 44 受光面積調節装置 45 シャッター板取付リング 46 スライドリング 50 駆動装置 55、55a … シャッター板 56、56a … 長円孔 57、57a … 作動ピン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放物面鏡の上方開口部を透明カバーによ
   り閉鎖すると共に、該透明カバー上面に対し摺接状態と
   したワイパーを透明カバー上に往復動自在に具備したこ
   とを特徴とするスターリングエンジンにおける効率向上
   装置。
2. 【請求項２】 放物面鏡の外周部にワイパー取付リング
   を固設すると共に、放物面鏡とワイパー取付リング間に
   隙間を形成し、ワイパー取付リング上に配設したスライ
   ドリングを駆動装置により正逆回転自在と成し、複数本
   のワイパーの基端部をワイパー取付リング上面に枢着し
   て揺動自在と成すと共に、ワイパーの基端側に形成した
   長円孔内に、スライドリング上面に突設した作動ピンを
   嵌挿したことを特徴とする請求項１のスターリングエン
   ジンにおける効率向上装置。
3. 【請求項３】 各ワイパーは収納状態において放物面鏡
   の外周形状に合致する様に略円弧状に形成したことを特
   徴とする請求項１又は２のスターリングエンジンにおけ
   る効率向上装置。
4. 【請求項４】 ワイパー先端部に揺動自在且つ復帰可能
   に補助ワイパーを設けたことを特徴とする請求項１、２
   又は３のスターリングエンジンにおける効率向上装置。
5. 【請求項５】 透明カバーの受光面積を複数枚のシャッ
   ター板により調節する様にしたことを特徴とするスター
   リングエンジンにおける効率向上装置。
6. 【請求項６】 放物面鏡の外周部にシャッター板固定リ
   ングを配設すると共に、該シャッター板固定リング上に
   配設したスライドリングを駆動装置により正逆回転自在
   と成し、相互にオーバーラップ状態の複数枚のシャッタ
   ー板の基端部をシャッター板固定リング上面に枢着して
   揺動自在と成すと共に、シャッター板の基端側に形成し
   た長円孔内に、スライドリング上面に突設した作動ピン
   を嵌挿したことを特徴とする請求項５のスターリングエ
   ンジンにおける効率向上装置。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３又は４のワイパー装置
   上方に、請求項５又は６の受光面積調節装置を配設した
   ことを特徴とするスターリングエンジンにおける効率向
   上装置。