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JP2008223484A - Thermo-dynamic engine - Google Patents

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JP2008223484A
JP2008223484A JP2007058343A JP2007058343A JP2008223484A JP 2008223484 A JP2008223484 A JP 2008223484A JP 2007058343 A JP2007058343 A JP 2007058343A JP 2007058343 A JP2007058343 A JP 2007058343A JP 2008223484 A JP2008223484 A JP 2008223484A
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JP
Japan
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heat
fixed central
cylinders
central axis
medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007058343A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shimizu
孝志 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Original Assignee
Toyo Seikan Kaisha Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Seikan Kaisha Ltd filed Critical Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority to JP2007058343A priority Critical patent/JP2008223484A/en
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermo-dynamic engine with a simple structure good for the environment. <P>SOLUTION: In the thermo-dynamic engine, at least a pair of rotatable cylinders 14, 14a is arranged on a fixed central shaft 11 while opposing in a radial direction, and pistons 15, 15a reciprocatable with volume change by heat-receiving and heat-releasing of medium are provided in the cylinders 14, 14a. Whereas, a heating part 20 for heating the medium and a heat-release part 21 for cooling the medium are provided so as to clamp the fixed central shaft 11, and a rotation output means 16 for converting the reciprocation motion of the pistons 15, 15a to rotation output around the fixed central shaft 11 of the cylinders 14, 14a is provided. Thereby, the pistons 15, 15a are moved by the volume change by heating or heat-releasing the medium in the cylinders 14, 14a, and the output is taken out from the output shaft 19 by rotating the cylinders 14, 14a themselves around the fixed central shaft 11 by the rotation output means 16. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、サーモダイナミックエンジンに関し、温度差による媒体の体積変化を機械的なエネルギに変換して回転力として取り出すことができるようにしたものである。   The present invention relates to a thermodynamic engine, which converts a volume change of a medium due to a temperature difference into mechanical energy so as to be extracted as a rotational force.

温度差による熱エネルギを機械的なエネルギに変換する熱変換装置はその種類も多く、実用化されているものや開発段階のものなど種々提案されている。   There are many types of thermal conversion devices that convert thermal energy due to temperature differences into mechanical energy, and various types have been proposed such as those in practical use and those in the development stage.

例えばカルノーサイクルを利用したスターリングエンジンは、温度差による作動媒体の膨張圧を利用する機関として古くから知られているが、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関に比べ、装置が大型化することや装置の大きさに比べ出力が小さいことからほとんど実用化されていない。   For example, a Stirling engine using the Carnot cycle has long been known as an engine that uses the expansion pressure of a working medium due to a temperature difference. However, compared to an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, the size of the device is increased. Since the output is smaller than the size of the device, it has hardly been put to practical use.

そこで、出力を大きくするため、熱の移動が早い、分子量の小さいヘリウムガスを作動媒体として使用することや高圧にする方法があるが、作動媒体のシールが困難になったり、製作が難しくなる。   Therefore, in order to increase the output, there is a method of using helium gas having a small molecular weight that is fast in heat transfer as a working medium or a high pressure method. However, it becomes difficult to seal the working medium or manufacture.

一方、スターリングエンジンのような機関では、内燃機関に比べ、炭酸ガスや窒素酸化物の発生が少ないなど地球の温暖化などの問題が少なく、環境に優しい機関として注目されている。   On the other hand, an engine such as a Stirling engine is attracting attention as an environmentally friendly engine with less problems such as global warming, such as the generation of carbon dioxide and nitrogen oxides less than an internal combustion engine.

また、熱エネルギーを有効に利用する機関として、特許文献1〜4にヒートパイプを利用してタービンなどを駆動して機械的なエネルギに変換するものがある。
特開平06−257417号公報 特開平07−91360号公報 特開平07−119618号公報 特開2001−20706号公報
In addition, as an engine that effectively uses thermal energy, Patent Documents 1 to 4 use a heat pipe to drive a turbine or the like to convert it into mechanical energy.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-257417 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-91360 JP 07-119618 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-20706

このような従来の機関では、構造が複雑であるなど改良が望まれている。   Such a conventional engine is desired to be improved due to its complicated structure.

この発明は、かかる従来技術の課題と要望に問題に鑑みてなされたもので、構造が簡単で、環境に優しいサーモダイナミックエンジンを提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the problems and demands of the prior art, and aims to provide a thermodynamic engine having a simple structure and being environmentally friendly.

上記課題を解決するためこの発明の請求項1記載のサーモダイナミックエンジンは、固定中心軸に回転可能なシリンダを半径方向に対向させて少なくとも一対配置するとともに、これらシリンダ内にそれぞれ媒体の受熱と放熱とによる体積変化で往復移動可能なピストンを設ける一方、前記固定中心軸を挟んで前記シリンダ内の媒体を加熱する加熱部と冷却する放熱部とを設け、前記ピストンの往復移動を前記シリンダの前記固定中心軸回りの回転出力に変換する回転出力手段を設けてなることを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, in the thermodynamic engine according to claim 1 of the present invention, at least a pair of rotatable cylinders are arranged in the radial direction so as to be opposed to the fixed central axis, and heat receiving and heat dissipation of the medium are respectively carried in these cylinders. A piston capable of reciprocating with a volume change caused by the above, and a heating part for heating the medium in the cylinder across the fixed central axis and a heat dissipating part for cooling the piston, A rotation output means for converting the rotation output around the fixed central axis is provided.

このサーモダイナミックエンジンによれば、固定中心軸に回転可能なシリンダを半径方向に対向させて少なくとも一対配置するとともに、これらシリンダ内にそれぞれ媒体の受熱と放熱とによる体積変化で往復移動可能なピストンを設ける一方、前記固定中心軸を挟んで前記シリンダ内の媒体を加熱する加熱部と冷却する放熱部とを設け、前記ピストンの往復移動を前記シリンダの前記固定中心軸回りの回転出力に変換する回転出力手段を設けてあり、固定中心軸回りに回転する一対のシリンダ内の媒体を加熱・放熱することによる体積変化でピストンを移動させ、これを回転出力手段でシリンダ自体を固定軸回りに回転させて出力を取り出すことができ、簡単な構造で熱エネルギを回転力として取り出すようにしている。   According to this thermodynamic engine, at least a pair of rotatable cylinders are arranged in the radial direction so as to be opposed to a fixed central axis, and pistons that can reciprocate by volume changes due to heat reception and heat dissipation of the medium are respectively provided in these cylinders. On the other hand, a heating unit that heats the medium in the cylinder and a heat dissipation unit that cools the medium in the cylinder across the fixed central axis are provided, and the reciprocating movement of the piston is converted into a rotational output around the fixed central axis of the cylinder. Output means is provided, and the piston is moved by volume change by heating / dissipating the medium in a pair of cylinders rotating around the fixed central axis, and this is rotated around the fixed axis by the rotation output means. The output can be taken out, and the heat energy is taken out as a rotational force with a simple structure.

また、この発明の請求項2記載のサーモダイナミックエンジンは、請求項1記載の構成に加え、前記回転出力手段を、前記固定中心軸に設けた一方向回転手段と、この一方向回転手段を介して設けたピニオンと、このピニオンに噛み合い前記ピストンに連結されたラックとで構成したことを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the thermodynamic engine includes the one-way rotation means provided on the fixed central axis, and the one-way rotation means. And a rack meshed with the pinion and connected to the piston.

このサーモダイナミックエンジンによれば、前記回転出力手段を、前記固定中心軸に設けた一方向回転手段と、この一方向回転手段を介して設けたピニオンと、このピニオンに噛み合い前記ピストンに連結されたラックとで構成しており、簡単な機構でピストンの往復移動を一方向の回転に変換して出力として取り出すことができるようになる。   According to this thermodynamic engine, the rotation output means includes a one-way rotation means provided on the fixed central shaft, a pinion provided via the one-way rotation means, meshed with the pinion, and coupled to the piston. The reciprocating movement of the piston can be converted into rotation in one direction and taken out as an output by a simple mechanism.

さらに、この発明の請求項3記載のサーモダイナミックエンジンは、請求項1または2記載の構成に加え、前記シリンダに、前記加熱部からの受熱と前記放熱部への放熱を行うヒートパイプを設けたことを特徴とするものである。   Furthermore, in the thermodynamic engine according to claim 3 of the present invention, in addition to the configuration according to claim 1 or 2, the cylinder is provided with a heat pipe for receiving heat from the heating portion and radiating heat to the heat radiating portion. It is characterized by this.

このサーモダイナミックエンジンによれば、前記シリンダに、前記加熱部からの受熱と前記放熱部への放熱を行うヒートパイプを設けており、効率良く受熱および放熱を行なうことができ、出力の増大を図るようにしている。   According to this thermodynamic engine, the cylinder is provided with a heat pipe that receives heat from the heating unit and dissipates heat to the heat radiating unit, and can efficiently receive and radiate heat and increase output. I am doing so.

また、この発明の請求項4記載のサーモダイナミックエンジンは、請求項1〜3のいずれかに記載の構成に加え、前記請求項1〜3のいずれかに記載のサーモダイナミックエンジンを、前記固定中心軸回りに複数連結して設けて構成したことを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure according to any one of the first to third aspects, the thermodynamic engine according to any one of the first to third aspects is adapted to the fixed center. It is characterized in that a plurality are connected around the axis.

このサーモダイナミックエンジンによれば、前記請求項1〜3のいずれかに記載のサーモダイナミックエンジンを、前記固定中心軸回りに複数連結して設けて構成しており、一層滑らかな回転と出力の増大を図るようにしている。   According to this thermodynamic engine, a plurality of the thermodynamic engines according to any one of claims 1 to 3 are provided to be connected around the fixed central axis, so that smoother rotation and increased output can be achieved. I try to plan.

この発明の請求項1記載のサーモダイナミックエンジンによれば、固定中心軸に回転可能なシリンダを半径方向に対向させて少なくとも一対配置するとともに、これらシリンダ内にそれぞれ媒体の受熱と放熱とによる体積変化で往復移動可能なピストンを設ける一方、前記固定中心軸を挟んで前記シリンダ内の媒体を加熱する加熱部と冷却する放熱部とを設け、前記ピストンの往復移動を前記シリンダの前記固定中心軸回りの回転出力に変換する回転出力手段を設けたので、固定中心軸回りに回転する一対のシリンダ内の媒体を加熱・放熱することによる体積変化でピストンを移動させることで、これを回転出力手段でシリンダ自体を固定軸回りに回転させて出力を取り出すことができ、簡単な構造で熱エネルギを回転力として取り出すことができる。   According to the thermodynamic engine of the first aspect of the present invention, at least a pair of rotatable cylinders are disposed in the radial direction on the fixed central axis, and volume changes due to heat reception and heat dissipation of the medium in these cylinders, respectively. A reciprocating piston is provided, while a heating unit for heating the medium in the cylinder and a heat radiating unit for cooling are provided across the fixed central axis, and the piston reciprocates around the fixed central axis of the cylinder. Since the rotation output means for converting the rotation output to the rotation output means is provided, the piston is moved by the volume change by heating / dissipating the medium in the pair of cylinders rotating around the fixed central axis. The output can be taken out by rotating the cylinder itself around the fixed axis, and heat energy can be taken out as a rotational force with a simple structure. It can be.

また、この発明の請求項2記載のサーモダイナミックエンジンによれば、前記回転出力手段を、前記固定中心軸に設けた一方向回転手段と、この一方向回転手段を介して設けたピニオンと、このピニオンに噛み合い前記ピストンに連結されたラックとで構成したので、簡単な機構でピストンの往復移動を一方向の回転に変換して出力として取り出すことができる。   According to the thermodynamic engine of claim 2 of the present invention, the rotation output means includes a one-way rotation means provided on the fixed central shaft, a pinion provided via the one-way rotation means, Since the rack is engaged with the pinion and connected to the piston, the reciprocating movement of the piston can be converted into rotation in one direction and taken out as an output by a simple mechanism.

さらに、この発明の請求項3記載のサーモダイナミックエンジンによれば、前記シリンダに、前記加熱部からの受熱と前記放熱部への放熱を行うヒートパイプを設けたので、一層効率良く受熱および放熱を行なうことができ、出力の増大を図ることができる。   Furthermore, according to the thermodynamic engine according to claim 3 of the present invention, since the heat pipe for receiving heat from the heating unit and radiating heat to the heat radiating unit is provided in the cylinder, heat receiving and radiating can be performed more efficiently. It is possible to increase the output.

また、この発明の請求項4記載のサーモダイナミックエンジンによれば、前記請求項1〜3のいずれかに記載のサーモダイナミックエンジンを、前記固定中心軸回りに複数連結して設けて構成したので、一層滑らかな回転と出力の増大を図ることができる。   Moreover, according to the thermodynamic engine according to claim 4 of the present invention, the thermodynamic engine according to any one of claims 1 to 3 is provided by being connected in plural around the fixed central axis. Smoother rotation and increased output can be achieved.

以下、この発明の一実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図1および図2はこの発明のサーモダイナミックエンジンの一実施の形態にかかり、図1は概略平断面図、図2は図1中のC−C断面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 relate to one embodiment of a thermodynamic engine of the present invention, FIG. 1 is a schematic plan sectional view, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line CC in FIG.

このサーモダイナミックエンジンEには、垂直な固定中心軸11の上下に設けた軸受12を介して上下の回転連結板13が回転可能に設けられており、これら上下回転連結板13の両端部に固定中心軸11を挟む対称位置に一対のシリンダ14、14aが取り付けられ、シリンダ14、14a内にピストン15、15aが往復移動可能に装着してある。これにより、ピストン15,15aが装着されたシリンダ14、14aは固定中心軸11を中心に半径方向で対向して、固定中心軸11を中心に回転でき、ピストン15、15aがシリンダ14、14aの中を往復移動する様になっている。   In this thermodynamic engine E, upper and lower rotary connecting plates 13 are rotatably provided via bearings 12 provided above and below a vertical fixed central shaft 11, and fixed to both ends of these vertical rotating connecting plates 13. A pair of cylinders 14 and 14a are attached to symmetrical positions with the central axis 11 therebetween, and pistons 15 and 15a are mounted in the cylinders 14 and 14a so as to be reciprocally movable. As a result, the cylinders 14 and 14a to which the pistons 15 and 15a are attached are opposed to each other in the radial direction around the fixed central axis 11, and can be rotated about the fixed central axis 11, and the pistons 15 and 15a are connected to the cylinders 14 and 14a. It is designed to reciprocate inside.

このようなピストン15、15aの往復移動をシリンダ14、14aの固定中心軸回りの回転出力として、回転連結板13を回転させる回転出力手段16がある。   There is a rotation output means 16 for rotating the rotary connecting plate 13 by using such a reciprocating movement of the pistons 15 and 15a as a rotation output around the fixed central axis of the cylinders 14 and 14a.

この回転出力手段16として、対向するピストン15、15a同士がラック17a、18aを備えた上下の連結ロッド17,18で連結されるとともに、これら連結ロッド17,18が固定中心軸11を挟む対称位置に配置され、ラック17a、18aが内側を向くようにしてある。これら上下に配置され、しかも内側を向いたラック17a、18aと噛み合うピニオン17b,18bが、固定中心軸11の上下に一方向回転手段としてのワンウェイクラッチ17c、18cを介して取り付けられ、いずれのピストン15、15aも固定中心軸11に近づく方向に向って移動する場合にピニオン17b、18bの回転を阻止し、逆にピストン15、15aが固定中心軸11から離れる方向に向って移動する場合には、ピニオン17b、18bの回転が自由になるように回転方向を規制するようにしてある。そして、連結ロッド17、18の往復移動をガイドするガイドローラ17d、18dがラック17a、18aと反対の外側に設けられ、ピニオン17b、18bとの噛み合いを保持できるようにしてある。   As the rotation output means 16, opposed pistons 15, 15 a are connected by upper and lower connecting rods 17, 18 having racks 17 a, 18 a, and the connecting rods 17, 18 are symmetrical positions sandwiching the fixed central axis 11. The racks 17a and 18a face inward. Pinions 17b and 18b which are arranged above and below and mesh with the racks 17a and 18a facing inward are attached to the top and bottom of the fixed central shaft 11 via one-way clutches 17c and 18c as one-way rotating means. When 15 and 15a also move toward the direction approaching the fixed central axis 11, the rotation of the pinions 17b and 18b is prevented. Conversely, when the piston 15 and 15a move toward the direction away from the fixed central axis 11, The rotation direction is regulated so that the pinions 17b and 18b can freely rotate. Guide rollers 17d and 18d for guiding the reciprocating movement of the connecting rods 17 and 18 are provided on the outer side opposite to the racks 17a and 18a so that the engagement with the pinions 17b and 18b can be maintained.

すなわち、この回転出力手段16では、図1におけるラック17aと、ワンウェイクラッチ17cを介して取り付けられたピニオン17bの噛み合いに注目すると、ピストン15が図1の矢印Xの方向、すなわち固定中心軸11に近づく方向に移動した場合、ピニオン17bを反時計方向に回す力が働く。ワンウェイクラッチ17cは、反時計方向には回転しないセットでピニオン17bに取り付けられているため、反動で、ラック17は時計回りに回転する力が生じ、回転連結板13を含むサーモダイナミックエンジンEが、図1の回転矢印Rの如く時計回りに回転する。   That is, in the rotation output means 16, when attention is paid to the meshing of the rack 17a in FIG. 1 and the pinion 17b attached via the one-way clutch 17c, the piston 15 is moved in the direction of the arrow X in FIG. When moving in the approaching direction, a force that turns the pinion 17b counterclockwise is applied. Since the one-way clutch 17c is attached to the pinion 17b in a set that does not rotate in the counterclockwise direction, the reaction force causes the rack 17 to rotate in the clockwise direction, and the thermodynamic engine E including the rotary connecting plate 13 is It rotates clockwise as indicated by the rotation arrow R in FIG.

このとき、サーモダイナミックエンジンEの全体に注目すると、ピニオン17bの下方の対称位置には、ピニオン18bがラック18aとも噛み合っており、同様にワンウェイクラッチ18cは、反時計方向には回転しないが時計方向には自由に回るセットでピニオン18bに取り付けられている。このためサーモダイナミックエンジンEが、時計方向に回された場合、ピニオン18bとラック18aが噛み合ったままで、時計方向に回転することに抵抗を生じない。   At this time, paying attention to the entire thermodynamic engine E, the pinion 18b meshes with the rack 18a at a symmetrical position below the pinion 17b. Similarly, the one-way clutch 18c does not rotate counterclockwise but clockwise. Is attached to the pinion 18b in a freely rotating set. For this reason, when the thermodynamic engine E is rotated clockwise, the pinion 18b and the rack 18a remain engaged with each other, and no resistance is caused to rotate clockwise.

一方、180度回転すると上記のピストン15、ラック17a、ピニオン17b、ワンウェイクラッチ17cに替わり、ピストン15a、ラック18a、ピニオン18b、ワンウェイクラッチ18cが回転出力の主役となる。   On the other hand, when it rotates 180 degrees, it replaces with said piston 15, rack 17a, pinion 17b, and one-way clutch 17c, and piston 15a, rack 18a, pinion 18b, and one-way clutch 18c become the main roles of rotation output.

また、この回転出力を回転連結板13を介して取り出すため、回転連結板13の固定中心軸11の外側に出力軸19が取り付けてあり、歯車機構などを介して発電機などを駆動できるようにしてある。   Further, in order to take out this rotational output via the rotary connecting plate 13, an output shaft 19 is attached to the outside of the fixed central shaft 11 of the rotary connecting plate 13, so that a generator or the like can be driven via a gear mechanism or the like. It is.

さらに、このサーモダイナミックエンジンEでは、シリンダ14、14a内に作動媒体として空気が入れられ、固定中心軸11を挟む両側に加熱部20と放熱部21が設けられ、例えば加熱源として地熱等による温水や蒸気さらには工場や他の機関の廃熱が用いられ、放熱源として冷水や冷気などが用いられる。   Further, in this thermodynamic engine E, air is placed as a working medium in the cylinders 14 and 14a, and a heating unit 20 and a heat radiating unit 21 are provided on both sides of the fixed central shaft 11, and for example, hot water by geothermal heat or the like as a heating source Steam, waste heat from factories and other engines is used, and cold water or cold air is used as a heat radiation source.

また、このサーモダイナミックエンジンEでは、シリンダ14、14a内の作動媒体の受熱や放熱を効率良く行うため、ヒートパイプ22、22aが取り付けてある。   Further, in this thermodynamic engine E, heat pipes 22 and 22a are attached in order to efficiently receive and release heat from the working medium in the cylinders 14 and 14a.

このように,構成したサーモダイナミックエンジンEでは、図1および図2に示すように、シリンダ14が加熱部20に入った場合、シリンダ14内の作動媒体(空気)がシリンダ14の壁面からの伝熱や、ヒートパイプ22を介しての供給で加熱され、膨張し、ピストン15およびこれに連結してある連結ロッド17のラック17aを,固定中心軸11の中心方向に移動させようとする力が働く。以上の力が働くと、前述のとおり、サーモダイナミックエンジンEは時計回りの回転を始める。   In the thus configured thermodynamic engine E, as shown in FIGS. 1 and 2, when the cylinder 14 enters the heating unit 20, the working medium (air) in the cylinder 14 is transmitted from the wall surface of the cylinder 14. Heat or heat supplied by the supply through the heat pipe 22 expands, and a force to move the piston 15 and the rack 17a of the connecting rod 17 connected to the piston 15 toward the center of the fixed central shaft 11 is generated. work. When the above force is applied, the thermodynamic engine E starts to rotate clockwise as described above.

サーモダイナミックエンジンEがさらに回転すると、シリンダ14と、もう一方のシリンダ14aの作動が入れ替わり、シリンダ14は、温度の低い放熱域に入り、シリンダ14の壁が冷やされ、ヒートパイプ22を介して、シリンダ14の内部の作動媒体の熱も放出され、冷やされ収縮し始める。同時に、対向するシリンダ14aは温度の高い加熱域に入り、作動媒体(空気)が、シリンダ14aの壁面からの伝熱や、ヒートパイプ22aを介しての熱の供給で加熱され、膨張し、ピストン15aおよびこれに連結してある連結ロッド18のラック18aを、固定中心軸11の中心方向に移動させようとする力が働き、やはり、前述のとおり、サーモダイナミックエンジンEは時計回りに回転を続ける。   When the thermodynamic engine E further rotates, the operation of the cylinder 14 and the other cylinder 14a is switched, and the cylinder 14 enters a heat dissipation region where the temperature is low, the wall of the cylinder 14 is cooled, and the heat pipe 22 is The heat of the working medium inside the cylinder 14 is also released, starts to cool, and begins to contract. At the same time, the opposing cylinder 14a enters a high-temperature heating zone, and the working medium (air) is heated and expanded by heat transfer from the wall surface of the cylinder 14a or supply of heat through the heat pipe 22a. The force which moves 15a and the rack 18a of the connecting rod 18 connected to this to the center direction of the fixed central axis 11 acts, and as described above, the thermodynamic engine E continues to rotate clockwise. .

したがって、1/2回転ごとに、明確な回転出力が生じる。そこで、この固定中心軸11を中心に、回転を出力軸19から、熱エネルギが機械エネルギに変換された回転出力を取り出すことができる。 Therefore, a clear rotation output occurs every 1/2 rotation. Therefore, the rotation output obtained by converting the heat energy into the mechanical energy can be extracted from the output shaft 19 around the fixed central shaft 11.

このようなサーモダイナミックエンジンEによれば、作動媒体を介して直接ピストン15、15aを動作させるため、確実に作動させることができ、しかも構造が簡単である。   According to such a thermodynamic engine E, since the pistons 15 and 15a are directly operated via the working medium, they can be reliably operated and the structure is simple.

また、このサーモダイナミックエンジンEでは、回転出力の取り出しもピストン15、15aの往復移動をラック17a、18a、ピニオン17b、18bおよびワンウェイクラッチ17c,18cで回転運動に変換するようにしており、簡単な構造にでき、効率良く回転出力を出力軸19から取り出すことができる。   Further, in this thermodynamic engine E, the rotational output can be taken out by converting the reciprocating movement of the pistons 15 and 15a into the rotational motion by the racks 17a and 18a, the pinions 17b and 18b, and the one-way clutches 17c and 18c. Thus, the rotation output can be taken out from the output shaft 19 efficiently.

さらに、このサーモダイナミックエンジンEによれば、加熱部20と放熱部21との温度差を利用して熱エネルギを得ることから、比較的低い温度差でも作動させることができ、地熱などの温水や蒸気を熱源として利用することもでき、環境に優しいものとなる。   Furthermore, according to this thermodynamic engine E, the thermal energy is obtained by utilizing the temperature difference between the heating unit 20 and the heat radiating unit 21, so that it can be operated even at a relatively low temperature difference, Steam can also be used as a heat source, making it environmentally friendly.

なお、上記実施の形態では、固定中心軸を挟んで一対のシリンダなどを設けたもので説明したが、固定中心軸に複数対のシリンダなどを設けてサーモダイナミックエンジンを連結して構成することで、出力の増大を図ることができるとともに、固定中心軸に対して位相を変えてシリンダなどを設けることで回転を滑らかにすることが可能となる。   In the above-described embodiment, a pair of cylinders and the like are provided with the fixed center axis interposed therebetween. However, a plurality of pairs of cylinders and the like are provided on the fixed center axis to connect the thermodynamic engine. The output can be increased and the rotation can be smoothed by providing a cylinder or the like by changing the phase with respect to the fixed central axis.

この発明のサーモダイナミックエンジンの一実施の形態にかかる概略平断面図である。1 is a schematic plan sectional view according to an embodiment of a thermodynamic engine of the present invention. この発明のサーモダイナミックエンジンの一実施の形態にかかる図1中のC−C断面図である。It is CC sectional drawing in FIG. 1 concerning one Embodiment of the thermodynamic engine of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

E サーモダイナミックエンジン
11 固定中心軸
12 軸受
13 回転連結板
14、14a 一対のシリンダ
15、15a ピストン
16 回転出力手段
17,18 連結ロッド
17a、18a ラック
17b,18b ピニオン
17c、18c ワンウェイクラッチ
17d、18d ガイドローラ
19 出力軸
20 加熱部
21 放熱部
22,22a ヒートパイプ
E Thermodynamic engine 11 Fixed central shaft 12 Bearing 13 Rotating connecting plates 14, 14a A pair of cylinders 15, 15a Piston 16 Rotating output means 17, 18 Connecting rods 17a, 18a Racks 17b, 18b Pinions 17c, 18c One-way clutches 17d, 18d Guide Roller 19 Output shaft 20 Heating part 21 Heat radiation part 22, 22a Heat pipe

Claims (4)

固定中心軸に回転可能なシリンダを半径方向に対向させて少なくとも一対配置するとともに、これらシリンダ内にそれぞれ媒体の受熱と放熱とによる体積変化で往復移動可能なピストンを設ける一方、前記固定中心軸を挟んで前記シリンダ内の媒体を加熱する加熱部と冷却する放熱部とを設け、前記ピストンの往復移動を前記シリンダの前記固定中心軸回りの回転出力に変換する回転出力手段を設けてなることを特徴とするサーモダイナミックエンジン。   At least a pair of rotatable cylinders are arranged radially opposite the fixed central axis, and pistons that can be reciprocated by volume changes due to heat reception and heat dissipation of the medium are provided in these cylinders, respectively, while the fixed central axis is A heating part for heating the medium in the cylinder and a heat radiating part for cooling are provided, and rotation output means for converting the reciprocating movement of the piston into a rotation output around the fixed central axis of the cylinder is provided. Characteristic thermodynamic engine. 前記回転出力手段を、前記固定中心軸に設けた一方向回転手段と、この一方向回転手段を介して設けたピニオンと、このピニオンに噛み合い前記ピストンに連結されたラックとで構成したことを特徴とする請求項1記載のサーモダイナミックエンジン。   The rotation output means comprises a one-way rotation means provided on the fixed central shaft, a pinion provided via the one-way rotation means, and a rack that meshes with the pinion and is connected to the piston. The thermodynamic engine according to claim 1. 前記シリンダに、前記加熱部からの受熱と前記放熱部への放熱を行うヒートパイプを設けたことを特徴とする請求項1または2記載のサーモダイナミックエンジン。   The thermodynamic engine according to claim 1, wherein the cylinder is provided with a heat pipe that receives heat from the heating unit and dissipates heat to the heat radiating unit. 前記請求項1〜3のいずれかに記載のサーモダイナミックエンジンを、前記固定中心軸回りに複数連結して設けて構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のサーモダイナミックエンジン。   The thermodynamic engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the thermodynamic engines according to any one of claims 1 to 3 are connected around the fixed central axis. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017520711A (en) * 2014-04-14 2017-07-27 ダ ウェイ ファンHUANG, Da Wei Heat engine with energy modulation mechanism
KR102073090B1 (en) * 2018-09-17 2020-02-04 두산중공업 주식회사 Stirling engine and engine system including the same

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