[发明专利]旋转热力发动机

说明书

技术领域

本发明涉及热动力发动机，尤其涉及利用外部温度差的旋转热力发动机。

背景技术

理论上，作为具有非常高热效率并且对环境也有利的热发动机，斯特林发动机是众所周知的。该斯特林发动机虽然通常的结构是往复驱动称为置换器的动力活塞，但近年来，也在研究利用隔膜构造的斯特林发动机等改良的斯特林发动机。

然而，这些斯特林发动机中需要用于进行往复运动的置换器，而且，为了持续连续圆滑的旋转，需要设置给予惯性的飞轮等，在机械效率方面不利之处较多。

进一步地，在改良的斯特林发动机中，象特开2003-83166号公报记载那样，开发出圆盘形状的置换器，能够实现不是往复运动而以旋转运动直接获得体积变化的旋转型斯特林发动机。

这样，由于在上述类型的旋转型斯特林发动机中，能够省略动力活塞或飞轮等机械效率差的构成部件，因此期望实现热效率非常高的斯特林循环，但是另一方面，在该类型发动机中，具有为了利用气体的体积变化而需要大的温度差之类的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种旋转热力发动机，其即使温度差小也能够实现由大的体积变化引起的驱动。

为了达到上述目的，在本发明中利用机械损失少的旋转热力发动机的特性的同时，在该发动机的气体循环路径上设置提高热回收和气化效率等的工作液储存部，进一步，通过在工作液中使用低沸点的醇类，相对于温度低的热流的输入也能够得到大的体积变化，使得能够实现热效率非常高的斯特林循环。

具体地说，技术方案1所述的发明，一种旋转热力发动机，其由气缸和转子构成，所述转子旋转自如地配置在所述气缸内且具有旋转轴，所述旋转热力发动机的特征在于，气缸具有用于向内部供给热量的受热部和用于从内部放出热量的放热部，所述旋转热力发动机包括：发动机部本体，其分别在所述气缸的受热部侧和放热部侧设置有与气缸内部连通的气化气体供给流路和气体回收流路；和工作液储存部，其为了使回收气体凝集·液化，在气化气体供给流路和气体回收流路之间流体连通地连接气化气体供给流路和气体回收流路，并且为了防止通过内部的流体的逆流，配置了设有贯通孔的绝热堰。

在气缸内部设置的大致三角形的转子考虑到平滑地并且密封性高地旋转，优选设定气缸内壁面与转子前端部之间的间隙处于0.01mm到0.3mm之间，在前端部上配置缓冲部件并且与气缸内壁面接触。而且，在伴随着转子的旋转而移动轴心的情况下，考虑到轴心的移动距离和旋转半径，良好地设计使得维持所述间隙，进一步，通过使转子前端部的材料的比重比中心部材料的比重大，惯性重量增加，能够得到更平稳的转子的旋转。

这样根据技术方案1所述发明，通过使得作为置换器发挥功能的热力发动机的转子在气缸内旋转，气化气体在受热部(高温)侧和放热部(低温)侧之间交替地循环，由此，能够得到作为斯特林发动机的驱动力。而且，排除了由置换器的往复驱动引起的机械损失，而且，由于在气体循环路径上设置了提高热回收和气化效率等的工作液储存部，因此能够提供热效率非常高的旋转热力发动机。

技术方案2所述的发明，为了使受热部和放热部之间热绝缘，位于受热部侧和放热部侧之间的气缸壁的全部或一部分由绝热材料形成。由此，在受热部侧和放热部侧分别在气缸内部受加热的高温气体和受冷却的低温气体的保持性高，进一步，在受热部和放热部之间产生的热损失也降低。

技术方案3所述的发明，安装放热部使其与气缸壁成一体或相接，气缸在安装放热部的区域内的气缸内壁面和转子前端部之间具有从气缸内壁面大致垂直地延伸的热交换用翅。

结果，根据技术方案3所述的发明，由于向放热部侧气缸内部移动的气体与气缸内壁面之间的接触面积增加，因此能够效率良好地回收凝结热，进一步，凝集·液化的工作液通过与气缸内部连通的气体回收流路能够无浪费地回收到工作液储存部中。

技术方案4所述的发明，为了利用毛细管现象吸引工作液储存部内的工作液并使其气化，气化气体供给流路内配置有从工作液储存部延伸的纤维状和/或管状的毛细管。

即，技术方案4所述的发明，在气缸内部和工作液储存部之间设置连通两者的气化气体供给流路，该气化气体供给流路作为工作液储存部内的工作液气化并且移动到气缸内时的通路。因此，通过在气化气体供给流路内配置由纤维状和/或管状的毛细管等构成的材料，能够效率良好地促进工作液的运送和气化。另外，使用纤维和/或毛细管等的场合下，该材料优选使用玻璃纤维等耐腐蚀性优良的材料。