JPH0244043Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスターリング外燃機関において加熱作
用される熱を逃がすことなく有効的に利用せしめ
て熱効率を向上せしめる様にしたスターリング外
燃機関における効率向上装置に関するものであ
る。

従来かかるスターリング外燃機関は単にシリン
ダーの外壁部を通して間接的に加熱若しくは冷却
作用せしめる様に成していたので、作用される熱
の多くは無駄に逸散しており、効率が非常に悪い
等の欠点を有していた。

即ち、スターリング外燃機関において効率を向
上せしめるためには高熱部と冷却部の温度差が大
きいことが必要となり、この差の変動の不変性が
必要であるが、従来の装置ではかかる点が少々欠
けており、その改善には高温部で高温度の続行性
が必要となると共に、冷めにくい構造とすること
が必要である。

従つて自らの機関から発生した熱を単に逃がす
ことなく有効的に活用せしめることが必要とな
り、又燃焼能率を高めて少ない燃料で経済性を図
り、更に公害を少なくする等の改良が要請されて
いた。

本考案はかかる欠点に鑑み、シリンダー内に封
入された熱媒体に対し加熱、冷却作用せしめて２
体のピストンを往復運動せしめる様にしたスター
リング外燃機関において、高熱部と冷却部の外壁
部の相互間にゼーベツク効果の大きい熱電気発電
装置を巻装せしめ、高熱部の内部にはヒーターを
配設せしめ、該ヒーターを前記熱電気発電装置に
より発電された電気にて発熱せしめる様にしたス
ターリング外燃機関における効率向上装置を提供
して上記欠点を解消せんとしたものにして、以下
本考案の一実施例を図面に基づいて説明すると、 １はスターリング外燃機関の本体であり、下部
には運動変換機構部２を設けると共に、上部には
シリンダー３，４を並設せしめ、該シリンダー
３，４を断熱性の高い二重パイプより成る連結管
５にて連結せしめると共に、その通路中には銅等
の熱交換金属繊維のメツシユ積層体より成る再生
器６を介装せしめ、シリンダー３，４、連結管５
内には空気、ヘリウム、水素等の熱媒体を封入せ
しめている。

又シリンダー３，４内には夫々ピストン７，８
を上下摺動自在に内装せしめ、該ピストン７，８
の下部に連接棒９，９ａの一端を枢着せしめると
共に、該連接棒９，９ａの他端を運動変換機構部
２内に配設せしめた回転軸１０，１０ａに対しク
ランク１１，１１ａを介して枢着せしめてピスト
ン７，８の上下動を回転運動に変換せしめ、又回
転軸１０，１０ａ間には出力軸１２を配設せしめ
ると共に、該出力軸１２および回転軸１０，１０
ａに夫々相噛合するギヤ１３，１４，１４ａを装
着せしめて回転軸１０，１０ａの回転を出力軸１
２に伝達せしめる様に成している。

又一方のシリンダー３を高熱部１５、他方のシ
リンダー４を冷却部１６と成し、高熱部１５の外
壁部１７にはボイラー等の燃焼装置１８を付設せ
しめ、一方冷却部１６の外壁部１９には冷却装置
２０を付設せしめ、燃焼装置１８には燃焼用空気
供給管２１および排気管２２を導入せしめると共
に、冷却装置２０には冷却空気供給管２３および
排気管２４を導入せしめ、燃焼用空気供給管２１
および冷却空気供給管２３の管路中には出力軸１
２に連繋されて夫々同期性を有して高速回転する
ターボフアン２５，２５ａを内装せしめ、該ター
ボフアン２５，２５ａにより夫々空気を強制圧送
せしめて一方は燃焼装置１８の燃焼空気用として
利用せしめることにより燃焼効率を向上せしめて
低公害化を図らしめ、他一方は冷却装置２０の冷
却効果を高める様に成している。

又高熱部１５、冷却部１６の内壁部２６，２７
には夫々スプライン状の伝熱フイン２８，２９を
多数突設せしめて熱媒体に対する伝熱効率を向上
せしめる様に成している。

３０はゼーベツク効果の大きい熱電気発電装置
（アルメル、クロメル、Ｐ型Ｎ型半導体等の一対
装置）であり、該熱電気発電装置３０をループ状
に形成せしめて高熱部１５および冷却部１６の外
壁部１７，１９に絶縁体を介して巻装せしめ、こ
の熱電気発電装置３０の端部接点を導線３１，３
１ａを介して蓄電池３２に接続せしめ、又高熱部
１５の外壁部１７にはシリンダー３内に連通する
空間部３３を設けると共に、該空間部３３内にニ
クロム線、セラツミツク等より成るヒーター３４
を配設せしめ、該ヒーター３４に対し蓄電池３２
を導線３５，３５ａを介して接続せしめ、蓄電池
３２より供給される電流にてヒーター３４を加熱
せしめる様に成している。

又シリンダー３，４に封入された空気、ヘリウ
ム等の熱媒体が外部へ漏れると内圧が低下して来
るので、連結管５に対しパイプ３６を介して小型
圧力計付の真空ポンプ３７、小型アキユムレータ
ーボンベ３８、真空ポンプ３９、乾燥器４０を接
続せしめて内圧を一定に保ち、機関出力を安定化
せしめる様に成している。

尚、スターリング外燃機関の形式は図示の形式
に限定されず、ピストンを水平対向状に配設せし
めた水平型、同軸上に配設せしめたシリンドリカ
ル型、スワツシユプレートを介したスワツシユ型
等任意である。

次に本考案に係るスターリング外燃機関におけ
る効率向上装置の作用について説明すると、高熱
部１５に対する加熱作用、冷却部１６に対する冷
却作用による熱媒体の膨縮によりピストン７，８
はスターリング外燃機関の通常の作動に従い上下
往復運動し、運動変換機構部２により回転運動に
変換されて出力軸１２から各種作動部へその動力
が取り出される。

そして燃焼装置１８による高熱部１５の加熱作
用により外壁部１７を通して熱電気発電装置３０
が加熱されることにより熱電気発電装置３０のゼ
ーベツク効果によつて発電作用され、この電気は
蓄電池３２に蓄電され、該蓄電池３２より間歇的
（例えば10の電気量が蓄電された時７の電気量を
放電する等）数秒間隔で放電を繰り返し、かかる
放電によりシリンダー３内のヒーター３４を発熱
作用（300℃〜1000℃）せしめて直接的にシリン
ダー３内の空気を温める。

即ち、シリンダー３外に放出される余分の熱を
電気に変換せしめてシリンダー３内の熱媒体を直
接加熱するのである。

通常シリンダー３，４が金属体のときシリンダ
ー３は300℃、シリンダー４は30℃でシリンダー
３からシリンダー４へ熱が流れ全体として均一に
なろうとする傾向があるが、この均一化を防止
し、高熱部１５はより高く、冷却部１６はより低
くするためにゼーベツク効果の高い熱電気発電装
置３０を設けて機関出力を高めるのである。

上記の結果高められる効率は一般的ガソリン機
関の効率25％、一般的スターリング外燃機関の効
率20％〜35％に対し、40％〜45％に向上せしめる
ことが出来る。

又例えば高熱部１５を300℃と設定してあれば
500℃になつた時200℃は余分であり、材料の劣化
を防止するために、又余分熱を外部に逃がさない
ために200℃の熱を熱電気発電装置３０で吸収し
電力として蓄電すると共に、材料を保護するので
ある。

しかちながらいくら温度差が大きい方が効率が
高くなるといつても一定の温度を超すと材料が劣
化するので常に300℃になる様に作動させること
が必要である。

要するに本考案は、シリンダー内に封入された
熱媒体に対し加熱、冷却作用せしめて２体のピス
トンを往復運動せしめる様にしたスターリング外
燃機関において、高熱部１５と冷却部１６の外壁
部１７，１９相互間にゼーベツク効果の大きい熱
電気発生装置３０を巻装せしめ、高熱部１５の内
部にはヒーター３４を配設せしめ、該ヒーター３
４を前記熱電気発電装置３０により発電された電
気にて発熱せしめる様にしたので、従来無駄に放
出されていた熱を熱電気発電装置３０により一端
電力として蓄電せしめた後高熱部１５内のヒータ
ー３４に作用せしめることにより有効的に利用せ
しめることが出来、又例えば蓄電池３２は従来の
自動車等の乗物のように１ケ所でなく２ケ所に設
け、一方は従来通りの機能をもたせ、他方は熱電
気発電装置３０からの電力を専属に蓄電し、その
内の70〜80％の電力を高熱部１５を更に高温にす
るためにヒーター３４等を温める様にすることに
より熱機関効率が向上せしめることが出来、よつ
て種々の分野におけるスターリング外燃機関の活
用の促進に貢献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】

図は本考案の一実施例を示すものにして、第１
図は本考案スターリング外燃機関における効率向
上装置の断面図、第２図は要部の概略図、第３図
は冷却部の断面図である。 ３，４シリンダー、１７，１９外壁部、３０熱
電気発電装置、３４ヒーター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダー内に封入された熱媒体に対し加熱、
   冷却作用せしめて２体のピストンを往復運動せし
   める様にしたスターリング外燃機関において、高
   熱部と冷却部の外壁部の相互間にゼーベツク効果
   の大きい熱電気発電装置を巻装せしめ、高熱部の
   内部にはヒーターを配設せしめ、該ヒーターを前
   記熱電気発電装置により発電された電気にて発熱
   せしめる様にしたことを特徴とするスターリング
   外燃機関における効率向上装置。