JPH05272409A - 太陽熱利用スターリング機関 - Google Patents
太陽熱利用スターリング機関Info
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- JPH05272409A JPH05272409A JP4100266A JP10026692A JPH05272409A JP H05272409 A JPH05272409 A JP H05272409A JP 4100266 A JP4100266 A JP 4100266A JP 10026692 A JP10026692 A JP 10026692A JP H05272409 A JPH05272409 A JP H05272409A
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- JP
- Japan
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- heater tube
- housing
- truncated cone
- stirling engine
- solar heat
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- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/30—Heat inputs using solar radiation
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 太陽光を反射鏡で、スターリングエンジンの
ヒータチューブに向けるのに、対流による熱損失を防ぐ
ため、ヒータチューブを収めるハウジングの中央開口に
ガラス製のシールドを配するが、熱歪みによりガラス割
れが生じる。本発明はこのような不具合を解消させる。 【構成】 ヒータチューブ２を収めるハウジング７の中
央開口６に、石英ガラス製の円錐台１１，１２を配し、
太陽光をほとんどヒータチューブに向けると共に、大気
に対する流路抵抗を大きくし、対流による熱損失を防ぐ
と共に、円錐台の温度勾配を小さくする。
ヒータチューブに向けるのに、対流による熱損失を防ぐ
ため、ヒータチューブを収めるハウジングの中央開口に
ガラス製のシールドを配するが、熱歪みによりガラス割
れが生じる。本発明はこのような不具合を解消させる。 【構成】 ヒータチューブ２を収めるハウジング７の中
央開口６に、石英ガラス製の円錐台１１，１２を配し、
太陽光をほとんどヒータチューブに向けると共に、大気
に対する流路抵抗を大きくし、対流による熱損失を防ぐ
と共に、円錐台の温度勾配を小さくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反射鏡からの太陽光線
を効率良くヒータチューブに照射するようにしたスター
リング機関に関する。
を効率良くヒータチューブに照射するようにしたスター
リング機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】作動ガスを封入した作動空間の一部とな
る膨張空間と圧縮空間とを、ヒータチューブ、再生器お
よびクーラを介して連通させ、ヒータチューブを介して
作動ガスを加熱させるスターリング機関は古くから知ら
れている。ヒータチューブを介して作動ガスを加熱させ
るためのエネルギーとして太陽熱を利用することも古く
から知られている。たとえば、米国特許第4,475,538 号
明細書は、太陽熱利用スターリング機関の一例を開示す
る。
る膨張空間と圧縮空間とを、ヒータチューブ、再生器お
よびクーラを介して連通させ、ヒータチューブを介して
作動ガスを加熱させるスターリング機関は古くから知ら
れている。ヒータチューブを介して作動ガスを加熱させ
るためのエネルギーとして太陽熱を利用することも古く
から知られている。たとえば、米国特許第4,475,538 号
明細書は、太陽熱利用スターリング機関の一例を開示す
る。
【０００３】前述の一例を図３に示す。太陽熱利用スタ
ーリング機関１は、ヒータチューブ２、再生器３および
クーラ４を介して、作動ピストン５により画定される膨
張空間と圧縮空間とを連通させる。ヒータチューブ２
を、断熱材からなり中央開口６を有するハウジング７内
に収納する。ヒータチューブ２は、反射鏡８により集光
反射された太陽光線は、中央開口６を通って、次いで、
断面Ｗ型の石英ガラス製のシールド９を透過した太陽光
がヒータチューブ２を加熱し、ヒータチューブ２内の作
動ガスと熱交換する。尚、１０は反射鏡の焦点を示す。
ーリング機関１は、ヒータチューブ２、再生器３および
クーラ４を介して、作動ピストン５により画定される膨
張空間と圧縮空間とを連通させる。ヒータチューブ２
を、断熱材からなり中央開口６を有するハウジング７内
に収納する。ヒータチューブ２は、反射鏡８により集光
反射された太陽光線は、中央開口６を通って、次いで、
断面Ｗ型の石英ガラス製のシールド９を透過した太陽光
がヒータチューブ２を加熱し、ヒータチューブ２内の作
動ガスと熱交換する。尚、１０は反射鏡の焦点を示す。
【０００４】シールド９で反射した太陽光は、シールド
の対向面で透過と反射をくり返し、一部が中央開口より
外部へ洩れる。しかし、太陽光は数回透過と反射をくり
返していくので、シールド表面の反射損失は極めて小さ
い。加えて、シールド９が、中央開口を介してハウジン
グ７内に入る大気と、ヒータチューブ２の周辺雰囲気と
を隔離するので、ヒータチューブ２の周辺の熱が、大気
との対流により損失することはない。
の対向面で透過と反射をくり返し、一部が中央開口より
外部へ洩れる。しかし、太陽光は数回透過と反射をくり
返していくので、シールド表面の反射損失は極めて小さ
い。加えて、シールド９が、中央開口を介してハウジン
グ７内に入る大気と、ヒータチューブ２の周辺雰囲気と
を隔離するので、ヒータチューブ２の周辺の熱が、大気
との対流により損失することはない。
【０００５】ヒータチューブ２を介して加熱された作動
ガスは、等容、等温変化をしながら、作動ピストン５を
往復動させ、クランク機構を介して外部に出力を取出
す。この原理は公知なので説明を省略する。
ガスは、等容、等温変化をしながら、作動ピストン５を
往復動させ、クランク機構を介して外部に出力を取出
す。この原理は公知なので説明を省略する。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】前述した如く、石英
ガラス製の断面Ｗ形のシールドを用いた従来例は、シー
ルドの表面反射によるエネルギー損失が少く、又、空気
の対流による熱損失も無視できる程小さい。しかしなが
ら、このように熱損失の少いことは、逆に、シールドの
内外面での温度差を大きくし、ガラスシールド内部の熱
歪によりガラスシールドが割れる危険が大である。そこ
で、ガラスシールドの厚みを薄くする手段が提案される
が、この場合、風や振動といった外力でガラスシールド
が割れ、実用的でない。それ故に、本発明は、前述した
従来技術の欠点を解消させることを解決すべき課題とす
る。
ガラス製の断面Ｗ形のシールドを用いた従来例は、シー
ルドの表面反射によるエネルギー損失が少く、又、空気
の対流による熱損失も無視できる程小さい。しかしなが
ら、このように熱損失の少いことは、逆に、シールドの
内外面での温度差を大きくし、ガラスシールド内部の熱
歪によりガラスシールドが割れる危険が大である。そこ
で、ガラスシールドの厚みを薄くする手段が提案される
が、この場合、風や振動といった外力でガラスシールド
が割れ、実用的でない。それ故に、本発明は、前述した
従来技術の欠点を解消させることを解決すべき課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、断熱材からなるハウジングの中央開
口に、ガラス製の円錐台を配する技術的手段を採用す
る。
を解決するために、断熱材からなるハウジングの中央開
口に、ガラス製の円錐台を配する技術的手段を採用す
る。
【０００８】具体的には、本発明は、ヒータチューブを
断熱材からなる中空ハウジング内に配し、該ハウジング
の中央開口を介して反射鏡からの太陽光をヒータチュー
ブに照射し、太陽熱をヒータチューブを介してその内部
の作動ガスを加熱させる太陽熱利用スターリング機関に
おいて、ハウジングの中央開口にガラス製円錐台を配
し、この円錐台の傾きを入射光束の対象軸に対し０°〜
９０°度範囲の角度とする太陽熱利用スターリング機関
を提供する。
断熱材からなる中空ハウジング内に配し、該ハウジング
の中央開口を介して反射鏡からの太陽光をヒータチュー
ブに照射し、太陽熱をヒータチューブを介してその内部
の作動ガスを加熱させる太陽熱利用スターリング機関に
おいて、ハウジングの中央開口にガラス製円錐台を配
し、この円錐台の傾きを入射光束の対象軸に対し０°〜
９０°度範囲の角度とする太陽熱利用スターリング機関
を提供する。
【０００９】好ましくは、円錐台の中心が反射鏡の焦点
位置にあり、複数個の円錐台を同心に配し且つ中央開口
の周壁部とハウジング内周壁の一部に張付けた金属製の
反射体を有し、中央部の円錐台の大径とその周囲の円錐
台の小径とがほゞ同じである。
位置にあり、複数個の円錐台を同心に配し且つ中央開口
の周壁部とハウジング内周壁の一部に張付けた金属製の
反射体を有し、中央部の円錐台の大径とその周囲の円錐
台の小径とがほゞ同じである。
【００１０】
【作用】反射鏡の焦点を通る光は、図１で実線で示すよ
うに、円錐台間を通ってヒータチューブに入射する。反
射鏡の焦点に近い部分に４５度に近い角度で集る光（図
１に二点鎖線で示す）は円錐台間を通過してヒータチュ
ーブに達するものと、円錐台に反射する光（約１０％）
とがあるが、反射した光は、ハウジング内の反射体によ
りヒータチューブ方向に向けられる。反射鏡の焦点から
離れた部分に４５度より小さい角度で入射した光は、大
部分がヒータチューブに向けられるが、一部円錐台に対
して反射する。しかし、この反射光も反射体によりヒー
タチューブに向けられる。
うに、円錐台間を通ってヒータチューブに入射する。反
射鏡の焦点に近い部分に４５度に近い角度で集る光（図
１に二点鎖線で示す）は円錐台間を通過してヒータチュ
ーブに達するものと、円錐台に反射する光（約１０％）
とがあるが、反射した光は、ハウジング内の反射体によ
りヒータチューブ方向に向けられる。反射鏡の焦点から
離れた部分に４５度より小さい角度で入射した光は、大
部分がヒータチューブに向けられるが、一部円錐台に対
して反射する。しかし、この反射光も反射体によりヒー
タチューブに向けられる。
【００１１】円錐台は、大気に対する流れ方向の変化と
流路断面の変化となり、大気のハウジング内への流れ抵
抗を大きなものにする。よって、大気のハウジング内へ
の流入による即ち対流による温度低下は無視できる程小
さい。加えて、ガラス製の円錐台の内外表面の温度差が
小さいので、割れの危険がない。
流路断面の変化となり、大気のハウジング内への流れ抵
抗を大きなものにする。よって、大気のハウジング内へ
の流入による即ち対流による温度低下は無視できる程小
さい。加えて、ガラス製の円錐台の内外表面の温度差が
小さいので、割れの危険がない。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の一例を示すが、図３に示した
従来例と共通する構成には、図３に用いた引照番号を付
し、その説明を省略する。
従来例と共通する構成には、図３に用いた引照番号を付
し、その説明を省略する。
【００１３】反射鏡８の焦点１０をハウジング７の中央
開口６の中心に位置させる。この中央開口６に、上下面
を開口させた石英ガラス製の円錐台１１、１２を、その
中心を焦点１０と一致するよう配す。円錐台１１、１２
の傾きは、好ましくは、４５度の角度とする。円錐台１
１の大径と隣り合う円錐台１２の小径とを同じとし、上
方よりみた時、図２の如く、円錐台が、あたかも重なっ
ている如く、両円錐台１１、１２を配す。尚、円錐台は
１個以上であればよい。
開口６の中心に位置させる。この中央開口６に、上下面
を開口させた石英ガラス製の円錐台１１、１２を、その
中心を焦点１０と一致するよう配す。円錐台１１、１２
の傾きは、好ましくは、４５度の角度とする。円錐台１
１の大径と隣り合う円錐台１２の小径とを同じとし、上
方よりみた時、図２の如く、円錐台が、あたかも重なっ
ている如く、両円錐台１１、１２を配す。尚、円錐台は
１個以上であればよい。
【００１４】中央開口６の内周面並びに該内周面と連続
するハウジング内周面の上方に、円錐台１１、１２と相
似形のステンレス製の反射体１３を配す。反射体１３の
小径を円錐台１２の大径と略同一とする。
するハウジング内周面の上方に、円錐台１１、１２と相
似形のステンレス製の反射体１３を配す。反射体１３の
小径を円錐台１２の大径と略同一とする。
【００１５】反射鏡８は、その対象軸に平行に入射した
太陽光をすべて焦点１０に向ける。焦点１０を通る太陽
光１４は、ヒータチューブ２に向けられる。反射鏡８の
曲線精度や光軸の位置決め誤差により、太陽光の一部１
５は焦点１０に近い部分に、４５度に近い入射角で入
る。これらの太陽光１５は、大部分が円錐台１１、１２
間を通過するが約１０％の太陽光１５は、円錐台に反射
し、反射体１３に向う。反射体１３はこの光をヒータチ
ューブ２の方向１６に向ける。焦点１０から離れた部分
に入射する太陽光は、４５度より小さい入射角をもつ。
これらの太陽光も、ヒータチューブ２に向うものと、円
錐台１１、１２に反射するものとがあるが、反射した光
は、反射体１３によりヒータチューブ２に向けられる。
太陽光をすべて焦点１０に向ける。焦点１０を通る太陽
光１４は、ヒータチューブ２に向けられる。反射鏡８の
曲線精度や光軸の位置決め誤差により、太陽光の一部１
５は焦点１０に近い部分に、４５度に近い入射角で入
る。これらの太陽光１５は、大部分が円錐台１１、１２
間を通過するが約１０％の太陽光１５は、円錐台に反射
し、反射体１３に向う。反射体１３はこの光をヒータチ
ューブ２の方向１６に向ける。焦点１０から離れた部分
に入射する太陽光は、４５度より小さい入射角をもつ。
これらの太陽光も、ヒータチューブ２に向うものと、円
錐台１１、１２に反射するものとがあるが、反射した光
は、反射体１３によりヒータチューブ２に向けられる。
【００１６】大気は、円錐台１１、１２によりその流れ
方向と流路断面を変化させるので、流れ抵抗は大きく、
ハウジング７内に流入する量は少い。即ち、対流による
熱損失は少い。又、円錐台１１、１２の内部湿度差も小
さいので、ガラス割れもない。
方向と流路断面を変化させるので、流れ抵抗は大きく、
ハウジング７内に流入する量は少い。即ち、対流による
熱損失は少い。又、円錐台１１、１２の内部湿度差も小
さいので、ガラス割れもない。
【００１７】
【発明の効果】本発明の円錐台は、図３のシールドに比
し、ガラス面積も小さく、コスト的に有利である。又、
太陽光エネルギーをほゞヒータチューブに向けることが
でき、対流損失も少いので、熱効率は高い。
し、ガラス面積も小さく、コスト的に有利である。又、
太陽光エネルギーをほゞヒータチューブに向けることが
でき、対流損失も少いので、熱効率は高い。
【図１】本発明の一例を示す断面図である。
【図２】円錐台の平面図である。
【図３】従来例を示す断面図である。
２ チューブヒータ ３ 再生器 ４ クーラ ５ 作動ピストン ６ 中央開口 ７ ハウジング ８ 反射鏡 １０ 焦点 １１、１２ 円錐台 １３ 反射体
Claims (3)
- 【請求項１】 ヒータチューブを断熱材からなる中空ハ
ウジング内に配し、該ハウジングの中央開口を介して反
射鏡からの太陽光をヒータチューブに照射し、太陽熱を
ヒータチューブを介してその内部の作動ガスを加熱させ
る太陽熱利用スターリング機関において、ハウジングの
中央開口にガラス製円錐台を配し、この円錐台の傾きを
入射光束の対象軸に対し０°〜９０°度範囲の角度とす
る太陽熱利用スターリング機関。 - 【請求項２】 円錐台の中心が反射鏡の焦点位置にあ
り、円錐台を複数個同心に配し且つ中央開口の周壁部と
ハウジング内周壁の一部に張付けた金属製の反射体を有
する請求項１の太陽熱利用スターリング機関。 - 【請求項３】 中央部の円錐台の大径とその周囲の円錐
台の小径とがほゞ同じである請求項２の太陽熱利用スタ
ーリング機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4100266A JPH05272409A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 太陽熱利用スターリング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4100266A JPH05272409A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 太陽熱利用スターリング機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272409A true JPH05272409A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=14269405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4100266A Pending JPH05272409A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 太陽熱利用スターリング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05272409A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009133883A1 (ja) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | 株式会社エレクトラホールディングス | 太陽光集熱装置 |
| WO2010090456A3 (ko) * | 2009-02-04 | 2010-11-25 | Chae Soo Joh | 태양에너지를 이용한 열기관 |
| JP2011027268A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-02-10 | Takashi Yabe | 高効率太陽光追尾集熱装置、淡水化装置、発電装置 |
| JP2011027267A (ja) * | 2008-05-02 | 2011-02-10 | Takashi Yabe | 高効率太陽光集熱装置 |
| KR101133043B1 (ko) * | 2011-07-11 | 2012-04-04 | 박순세 | 스털링 엔진을 이용한 발전장치 |
| CN103256190A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-08-21 | 成都航天烽火精密机电有限公司 | 太阳能发电系统 |
| KR101454285B1 (ko) * | 2014-02-12 | 2014-10-28 | 메탈젠텍 주식회사 | 하이브리드 발전 시스템 |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4100266A patent/JPH05272409A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009133883A1 (ja) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | 株式会社エレクトラホールディングス | 太陽光集熱装置 |
| JP2011027267A (ja) * | 2008-05-02 | 2011-02-10 | Takashi Yabe | 高効率太陽光集熱装置 |
| JPWO2009133883A1 (ja) * | 2008-05-02 | 2011-09-01 | 株式会社エレクトラホールディングス | 太陽光集熱装置 |
| JP2011027268A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-02-10 | Takashi Yabe | 高効率太陽光追尾集熱装置、淡水化装置、発電装置 |
| WO2010090456A3 (ko) * | 2009-02-04 | 2010-11-25 | Chae Soo Joh | 태양에너지를 이용한 열기관 |
| KR101021589B1 (ko) * | 2009-02-04 | 2011-03-17 | 채수조 | 태양에너지를 이용한 발전 장치 |
| CN102308158A (zh) * | 2009-02-04 | 2012-01-04 | 蔡洙祚 | 使用太阳能的热机 |
| US8341959B2 (en) | 2009-02-04 | 2013-01-01 | Soo-Joh Chae | Heat engine using solar energy |
| KR101133043B1 (ko) * | 2011-07-11 | 2012-04-04 | 박순세 | 스털링 엔진을 이용한 발전장치 |
| CN103256190A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-08-21 | 成都航天烽火精密机电有限公司 | 太阳能发电系统 |
| CN103256190B (zh) * | 2013-04-15 | 2015-04-08 | 成都航天烽火精密机电有限公司 | 太阳能发电系统 |
| KR101454285B1 (ko) * | 2014-02-12 | 2014-10-28 | 메탈젠텍 주식회사 | 하이브리드 발전 시스템 |
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