JPS63272954A - 複熱源方式のヒートパイプ用外部加熱装置 - Google Patents

複熱源方式のヒートパイプ用外部加熱装置

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JPS63272954A
JPS63272954A JP63042381A JP4238188A JPS63272954A JP S63272954 A JPS63272954 A JP S63272954A JP 63042381 A JP63042381 A JP 63042381A JP 4238188 A JP4238188 A JP 4238188A JP S63272954 A JPS63272954 A JP S63272954A
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JP
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heat
external heating
heating device
fins
heat pipe
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JP63042381A
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ロルフ・ヤン・メイヤー
ベンジャミン・ジフ
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STERLING SAAMARU MOTORS Inc
STERLING THERMAL MOTORS Inc
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STERLING SAAMARU MOTORS Inc
STERLING THERMAL MOTORS Inc
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    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
    • 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
    • F02G1/053—Component parts or details
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換装置に関し、特に、太陽エネルギ及び／
又は燃焼加熱装置によって作動させうる熱機関にヒート
パイプを経て熱エネルギを供給するのに有利な熱交換装
置に係るものである。
スターリングサイクルエンジン等の熱機関は、外部熱源
からヒートパイプを経て供給される熱エネルギによって
作動させることができる。単一熱源の機関は、機関の加
熱装置をその「熱コンベクタ」から分離することにより
、種々の熱源を用いて作動させることができる。かかる
装置の潜在的な用途として、太陽エネルギによりヒート
パイプの蒸発器部分を加熱し、このヒートパイプにより
熱エネルギをスターリングエンジンに供給して機械的動
力に変換することが考えられる。太陽エネルギが本質的
に間欠的なものであるため、単一スターリングエンジン
を作動させるための代替エネルギ源の必要性が認識され
ている。
本発明は、スターリングエンジンに対する供給熱エネル
ギとして、捕集した太陽エネルギ及び／又は化石燃料の
燃焼によって得られた熱エネルギを使用可能とする外部
加熱装置を提案することを目的としている。本発明によ
れば、太陽エネルギを吸収するためのキャビティーを形
成した蒸発器部分と、化石燃料の燃焼から得られた熱を
吸収する燃焼器部分とを有するヒートパイプを用いる。
したがって、いずれの熱源によっても関連する熱機関を
作動させることが可能となるものである。
以下、本発明を図示の実施例について詳述する。
本発明による複熱源方式の外部加熱装置は、その全体を
第１図において参照数字１０で示すものである。加熱装
置】０は、例えばスターリングサイクルエンジン等の熱
機関に熱エネルギを伝達することを意図している。その
熱エネノσギの伝達は、ヒートパイプを通して行う。一
般に、ヒートパイプは相互に分離して配置された蒸発器
および凝縮器を有する密閉容器を具えている。熱源によ
り熱エネルギを蒸発器部分に供給し、この蒸発器部分に
おいてヒートパイプ内の作動流体を蒸発させる。
蒸発潜熱を有する作動流体の蒸気は、ヒートパイプの凝
縮器部分に向けて流れ、この蒸発器部分において凝縮し
て潜熱蒸発を中止することにより熱を蒸発器から凝縮器
まで伝達する。ヒートパイプの内部キャビティーには微
細な多孔質材料よりなるウィックのライニングが施され
ており、このウィックの毛管作用により作動流体を移動
させ、かつ、分配する。
本発明によれば、第１図に示すように、ヒートパイプ１
１の蒸発器１２を太陽熱エネルギ部分１４と燃焼器部分
１６よりなる２部分に区分する。これらの部分１４．１
６は、熱機関に結合された伝熱管１８と連通させる。太
陽熱エネルギ部分１４には、比較的小さな１；旧」ポー
ト２２を有する実質的に閉鎖された内部容積２０を形成
する。収束された太陽光線は、その開口ボート２２を通
して指向させるものである。
内部容積２０の内面２４は、太陽光線からのエネルギを
吸収してヒートパイプの作動流体を加熱し、作動流体を
蒸発させる。蒸発した作動流体は、熱交換媒体として、
伝熱管！８を通して関連する熱機関まで移動させる。
ヒートパイプ１１の燃焼器部分１６をガス燃焼器３０ま
で延在させる。かかる燃焼器部分は、本出願の出願人に
譲渡されている米国特許第４．５２３．６３６号明細書
に開示したものと実質的に同一の構成を有しているので
、同明細書の記載を参照されたい。
ガス燃焼器３０は、内部容積を形成する剛円な壁面を有
する。ヒートパイプ１１の燃焼器部分１６には、第２図
に明示するように、ウィックのライニングが施されて燃
焼器３０内に配置された多数の薄肉中空フィン３８を設
ける。燃焼室３２を燃焼器３０内の下部に配置する。炭
化水素化合物燃料を、燃料ノズル３４を通して燃焼室３
２内に供給し、この燃焼室内で燃焼させる。燃焼によっ
て生じた熱ガスをヒートパイプの中空フィン３８の間に
形成されている通路３６に沿って上向きに流す。
第３図は中空フィンの一部を示す各大断面図である。こ
の中空フィン３８は外側ハウジング４０と、ウィック層
４２と、相対的に非圧縮性の粗いライニング４４とを含
むものである。ライニング４４の厚さは、フィン３８内
の空のスペースにおけるウィック層４２間の距離の約半
分とするのが好適である。ライニング４４は、ウィック
層４２をノ１ウジング４０の内面に対して圧縮すると共
に、ノーウジング内部における作動流体の圧力がフィン
３８の外側に作用する圧力よりも低下したときにハウジ
ング４０に作用する圧縮荷重を支持することによってノ
１ウジング４０を補強するものである。フィン３８の内
部構造については、前述の米国特許明細書に詳細に開示
されている。ヒートパイプ１１内の作動流体は、その蒸
発に伴い、伝熱管１８を経て関連する熱機関まで移動さ
せるものである。
ガス燃焼器３０は、流体的に分離されたガス流路を内部
に有する燃焼空気予熱部分４６を具える。−組の流路を
、排気筒４８を通して排出される燃焼ガスの誘導に用い
る。ブロワ５０により外気を予熱部分４６を通して吸引
し、予熱部分において燃焼ガスから分離した状態でその
温度を高める。予熱された空気はダクト５２を通して燃
焼室３２内に供給し、燃焼室内で燃料と混合して可燃性
混合気とする。
セパレータ５８を伝熱管１８内に配置し、熱機関まで移
動させた蒸発熱媒体と、導管６０を経て蒸発器１２まで
還流させる凝縮熱媒体とを分離する。なお、この導管は
中央部の図示を省略しである。
本発明による外部加熱装置ｌＯは、太陽エネルギおよび
燃焼熱源のいずれによってもスターリングエンジン等の
単一の熱機関に熱エネルギを供給しうるちのである。太
陽エネルギが得られない条件下では、燃焼熱源を代用す
ることができる。太陽エネルギが再び利用可能となった
時点で燃焼を中止し又は絞って所要の総合熱エネルギ出
力を維持することができる。
本発明は、上述の好適な実施例のみに限定されるもので
なく、その範囲内で多くの態様をもって実施しうろこと
は勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による外部加熱装置の路線図
、 第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線に沿って熱交換部分の
内部構造を示す断面図、 第３図は第２図に示すヒートパイプの蒸発器の一部を示
す拡大図である。 １０・・・外部加熱装置、 １１・・・ヒートパイプ、 １２・・・蒸発器、 １４・・・太陽熱エネルギ部分、 １６・・・燃焼器部分、 １８・・・伝熱管、 ２０・・・内部容積、 ２２・・・開口ボート、 ２４・・・容積２０の内面、 ３０・・・ガス燃焼器、 ３２・・・燃焼室、 ３４・・・燃料ノズル、 ３６・・・通路、 ３８・・・中空フィン、 ４０・・・ハウジング、 ４２・・・ウィック層、 ４４・・・ライニング、 ４６・・・予熱部分、 ４８・・・排気筒、 ５０・・・ブロワ、 ５２・・・ダクト、 ５８・・・セパレータ、 ６０・・・導管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、太陽エネルギおよび加熱ガスの両者を熱源として使
    用することのできる熱機関に熱 エネルギを供給するための外部加熱装置に おいて： 太陽エネルギの入射キャビティー、この 入射キャビティーと連通する複数の中空フィンを有する
    熱交換部分、および燃焼室を有 するガス燃焼器を含むヒートパイプ蒸発器 と； 前記燃焼室からの加熱ガスを前記中空フィ ンを通して誘導するハウジングとを具える ことを特徴とする外部加熱装置。 ２、請求項１記載の外部加熱装置において、前記太陽エ
    ネルギの入射キャビティーおよ び前記熱交換部分は、相互に隣接させて配 置したことを特徴とする外部加熱装置。 ３、請求項１記載の外部加熱装置において、前記ヒート
    パイプの中空フィンに毛細管作 用によって液体を移動させうるウィックを 施し、該中空フィンに圧縮荷重を支持しう る粗い多孔質材料よりなるライニングを更 に施し、前記フィンの内側幅を粗い多孔質 材料のライニングの厚さの２倍にウィック の厚さの２倍を加えた値とし、前記粗い多 孔質材料のライニングおよび前記ウィック を前記フィンの内部に充填して該フィンの 所要の剛性を確保する構成としたことを特 徴とする外部加熱装置。
JP63042381A 1987-02-27 1988-02-26 複熱源方式のヒートパイプ用外部加熱装置 Pending JPS63272954A (ja)

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US019590 1987-02-27

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