(57)【要約】【課題】  加熱あるいは冷却される通路を、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようにし、製造を容易にし、設置も容易にできるようにしてコストダウンを図る。【解決手段】  外郭１の中央部に回転可能に軸支される軸体１０と、軸体１０に沿うように設けられ作動気体Ｊが流入されて流出する一方向通路２０と、一方向通路２０の外側に設けられ一方向通路２０から作動気体Ｊが導入されて再び一方向通路２０に導出する他方向通路３０と、一方向通路２０を加熱する加熱部４０と、他方向通路３０を冷却する冷却部５０と、軸体１０の一端側に設けられ加熱部４０及び冷却部４０での加熱及び冷却により一方向通路２０及び他方向通路３０を循環させられる作動気体Ｊにより軸体１０を回転させる動力タービン６０と、軸体１０の他端側に設けられ作動気体Ｊを圧縮する圧縮タービン７０と、軸体１０の回転力を動力として取り出して発電する発電機８０とを備え、一方向通路２０及び他方向通路３０を、複数のパイプＰで構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に作動気体の流入口を有し他端に作動気体の流出口を有した一方向通路と、該一方向通路の流出口に一方接続空間を介して連通する作動気体の導入口を有し上記一方向通路の流入口に他方接続空間を介して連通する作動気体の導出口を有した他方向通路と、上記一方向通路及び他方向通路のいずれか一方を加熱する加熱部と、上記一方向通路及び他方向通路のいずれか他方を冷却する冷却部と、上記加熱部及び冷却部での加熱及び冷却により上記一方向通路，一方接続空間，他方向通路及び他方接続空間を通して循環させられる作動気体により回転させられるタービンと、該タービンに連係する回転可能な軸体とを備え、該軸体の回転力を動力として取り出す原動装置において、
上記一方向通路及び他方向通路の何れか一方の通路を、複数のパイプで構成したことを特徴とする原動装置。
【請求項２】
筒状の外郭と、該外郭の中央部に回転可能に軸支される軸体と、上記外郭内で上記軸体に沿うように設けられ一端に作動気体の流入口を有し他端に作動気体の流出口を有した一方向通路と、上記外郭内で上記一方向通路の外側に設けられ該一方向通路の流出口に一方接続空間を介して連通する作動気体の導入口を有し上記一方向通路の流入口に他方接続空間を介して連通する作動気体の導出口を有した他方向通路と、上記一方向通路及び他方向通路のいずれか一方を加熱する加熱部と、上記一方向通路及び他方向通路のいずれか他方を冷却する冷却部と、上記軸体に設けられ上記加熱部及び冷却部での加熱及び冷却により上記一方向通路，一方接続空間，他方向通路及び他方接続空間を通して循環させられる作動気体により上記軸体を回転させるタービンとを備え、上記軸体の回転力を動力として取り出す原動装置において、
上記一方向通路及び他方向通路の何れか一方の通路を、複数のパイプで構成したことを特徴とする原動装置。
【請求項３】
上記一方向通路及び他方向通路の両方を、複数のパイプで構成したことを特徴とする請求項１または２記載の原動装置。
【請求項４】
上記パイプを湾曲形成したことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の原動装置。
【請求項５】
上記複数のパイプを加熱するときの加熱部を、該各パイプが間隔を隔てて配設され該各パイプを加熱する加熱流体が流される加熱空間を備えて構成したことを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の原動装置。
【請求項６】
上記複数のパイプを冷却するときの冷却部を、該各パイプが間隔を隔てて配設され該各パイプを冷却する冷却流体が流される冷却空間を備えて構成したことを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の原動装置。
【請求項７】
上記一方接続空間及び他方接続空間を該各空間に上記軸体が臨むように形成し、該軸体の上記一方接続空間及び他方接続空間の何れか一方に臨む部位に動力タービンを設け、上記軸体の上記一方接続空間及び他方接続空間の何れか他方に臨む部位に作動気体を圧縮する圧縮タービンを設けたことを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載の原動装置。
【請求項８】
上記一方接続空間を、上記一方向通路の流出口側の前室と、上記他方向通路の導入口側の後室とを備えて構成し、上記一方接続空間のタービンを前室側の作動気体を中心部から集約して吸入し外周部から遠心圧縮して後室側に排出する構成にし、上記他方接続空間を、上記他方向通路の導出口側の前室と、上記一方向通路の流入口側の後室とを備えて構成し、上記他方接続空間のタービンを前室側の作動気体を中心部から集約して吸入し外周部から遠心圧縮して後室側に排出する構成にしたことを特徴とする請求項７記載の原動装置。
【請求項９】
上記圧縮タービンが吸入する作動気体の流路に、逆止弁を設けたことを特徴とする請求項８記載の原動装置。
【請求項１０】
上記軸体を、上記外郭に弾性体を介して軸支したことを特徴とする請求項１乃至９何れかに記載の原動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動気体を用いて動力を取出すタービン型の原動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の原動装置として、例えば、本願出願人が先に提案した特許文献１（特開２００５−２０７３４８号公報）に記載のものが知られている。
これは、図７に示すように、筒状の外郭１００と、外郭１００の中央部に回転可能に軸支され下側が管体１０２で形成された軸体１０１と、軸体１０１の管体１０２の一端に作動気体Ｊの流入口１０４ａを有し他端に作動気体Ｊの流出口１０４ｂを有した一方向通路１０４と、一方向通路１０４の外側に設けられ一方向通路１０４の流出口１０４ｂに一方接続空間１０５を介して連通する作動気体Ｊの導入口１０６ａを有し一方向通路１０４の流入口１０４ａに他方接続空間１０７を介して連通する作動気体Ｊの導出口１０６ｂを有した他方向通路１０６とを備えて構成されている。他方向通路１０６は、軸体１０１と軸体１０１を囲繞する筒状体１０８で構成されている。
【０００３】
他方向通路１０６は、加熱部１１０により加熱される。加熱部１１０は、外郭１００と筒状体１０８の密閉空間１１１にその入口１１２から出口１１３に加熱流体Ｋを流入させて筒状体１０８を加熱する。筒状体１０８の壁面には熱交換を容易にするために螺旋状の溝１０９が形成されている。一方向通路１０４は、冷却部１２０により冷却される。冷却部１２０は、軸体１０１の管体１０２内に外郭１００から立設され、水等の冷却流体Ｌを散布する多数の孔が形成された管状体１２１を備えて構成されている。１２２は冷却流体Ｌの入口、１２３は冷却流体Ｌの出口であり、水の場合、管体１２１内で熱交換により加温された湯が排出される。これにより、加熱部１１０及び冷却部１２０での加熱及び冷却により、作動気体Ｊは、一方向通路１０４，一方接続空間１０５，他方向通路１０６及び他方接続空間１０７を通して循環させられ、膨張，圧縮を繰り返す。
【０００４】
また、他方接続空間１０７において、軸体１０１にはこの循環される作動気体Ｊにより、軸体１０１を回転させる動力タービン１３０が設けられている。一方接続空間１０５において、軸体１０１には循環される作動気体Ｊを略円周方向に噴出して固定の偏向翼１３１により渦流にする噴射体１３２が設けられている。そして、外郭１００の上部には、軸体１０１に連係した発電機（図示せず）が設けられており、この発電機により発電を行なうようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の従来の原動装置にあっては、一方向通路１０４や他方向通路１０６は強度を高く設定しなければならないが、とりわけ加熱される他方向通路１０６は、高圧になることから、強度を高く設定しなければならないが、これらは比較的大きな空間になっていることもあって、軸体１０１の管体１０２及び筒状体１０８を肉厚で重量のある金属材料にする等、それだけ、製造が容易でなく、また、設置も煩雑で、コスト高になっているという問題があった。
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、加熱あるいは冷却される通路を、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようにし、製造を容易にし、設置も容易にできるようにしてコストダウンを図った原動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の原動装置は、図１の原理図に示すように、一端に作動気体Ｊの流入口２０ａを有し他端に作動気体Ｊの流出口２０ｂを有した一方向通路２０と、該一方向通路２０の流出口２０ｂに一方接続空間２３を介して連通する作動気体Ｊの導入口３０ａを有し上記一方向通路２０の流入口２０ｂに他方接続空間２４を介して連通する作動気体Ｊの導出口３０ｂを有した他方向通路３０と、上記一方向通路２０及び他方向通路３０のいずれか一方を加熱する加熱部４０と、上記一方向通路２０及び他方向通路３０のいずれか他方を冷却する冷却部５０と、上記加熱部４０及び冷却部５０での加熱及び冷却により上記一方向通路２０，一方接続空間２３，他方向通路３０及び他方接続空間２４を通して循環させられる作動気体Ｊにより回転させられるタービン６０，７０と、該タービン６０，７０に連係する回転可能な軸体１０とを備え、該軸１０の回転力を動力として取り出す原動装置において、上記一方向通路２０及び他方向通路３０の何れか一方の通路を、複数のパイプＰ（図２）で構成している。パイプＰは、金属製など、耐熱性の材料で形成される。
【０００８】
この原動装置の作動原理を説明すると、加熱部４０により一方向通路２０内の作動気体Ｊは加温される一方、冷却部５０により他方向通路３０は冷却され、他方向通路３０内の作動気体Ｊは冷却される。これにより、作動気体Ｊが一方向通路２０から一方接続空間２３に入り、他方向通路３０に入って他方接続空間２４に入り、再び、一方向通路２０に入る。即ち、加熱部４０及び冷却部５０において、作動気体Ｊが加熱及び冷却されることにより、作動気体Ｊは、一方向通路２０，一方接続空間２３，他方向通路３０及び他方接続空間２４を通して循環させられ、膨張，圧縮を繰り返す。そして、この作動気体Ｊの気流により、タービン６０，７０を介して軸体１０が回転させられ動力が出力される。動力は例えば発電機の発電に用いられる。この場合、一方向通路２０及び他方向通路３０の何れか一方の通路を、複数のパイプＰで構成したので、パイプは、比較的、肉薄で軽量のもので形成でき、また、強度は極めて高いことから、通路を、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようになり、製造を容易にすることができ、コストダウンが図られる。また、軽量になることから、設置も容易にできるようになり、この点でも、コストダウンが図られる。
【０００９】
より具体的には、本発明の原動装置は、筒状の外郭と、該外郭の中央部に回転可能に軸支される軸体と、上記外郭内で上記軸体に沿うように設けられ一端に作動気体の流入口を有し他端に作動気体の流出口を有した一方向通路と、上記外郭内で上記一方向通路の外側に設けられ該一方向通路の流出口に一方接続空間を介して連通する作動気体の導入口を有し上記一方向通路の流入口に他方接続空間を介して連通する作動気体の導出口を有した他方向通路と、上記一方向通路及び他方向通路のいずれか一方を加熱する加熱部と、上記一方向通路及び他方向通路のいずれか他方を冷却する冷却部と、上記軸体に設けられ上記加熱部及び冷却部での加熱及び冷却により上記一方向通路，一方接続空間，他方向通路及び他方接続空間を通して循環させられる作動気体により上記軸体を回転させるタービンとを備え、上記軸体の回転力を動力として取り出す原動装置において、上記一方向通路及び他方向通路の何れか一方の通路を、複数のパイプで構成している。パイプは、金属製など、耐熱性の材料で形成される。
【００１０】
これにより、一方向通路及び他方向通路の何れか一方の通路を複数のパイプで構成したので、パイプは、比較的、肉薄で軽量のもので形成でき、また、強度は極めて高いことから、通路を、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようになり、製造を容易にすることができ、コストダウンが図られる。また、軽量になることから、設置も容易にできるようになり、この点でも、コストダウンが図られる。
【００１１】
また、本原動装置によれば、加熱部及び冷却部において、作動気体が加熱及び冷却されることにより、作動気体は、一方向通路，一方接続空間，他方向通路及び他方接続空間を通して循環させられ、膨張，圧縮を繰り返す。そして、この循環される作動気体により、動力タービンが作動させられ、軸体が回転させられ、この軸体の回転力が動力として取出される。
【００１２】
また、必要に応じ、上記一方向通路及び他方向通路の両方を、複数のパイプで構成している。これにより、加熱部及び冷却部の通路の両方を複数のパイプで構成したので、パイプは、比較的、肉薄で軽量のもので形成でき、また、強度は極めて高いことから、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようになり、製造を容易にすることができ、コストダウンが図られる。また、軽量になることから、設置も容易にできるようになり、この点でも、コストダウンが図られる。
【００１３】
更に、必要に応じ、上記パイプを湾曲形成した構成としている。パイプは、加熱され、あるいは冷却され、熱膨張あるいは熱収縮するが、パイプは湾曲形成されているので、この熱膨張あるいは熱収縮を湾曲程度を変えて吸収することができ、そのため、パイプを直状にした場合に比較して、無理な力が作用することが無く、それだけ、装置を安定化させ、耐久性を向上させることができる。
【００１４】
更にまた、必要に応じ、上記複数のパイプを加熱するときの加熱部を、該各パイプが間隔を隔てて配設され該各パイプを加熱する加熱流体が流される加熱空間を備えて構成している。加熱空間に加熱流体が流されるが、加熱部で加熱される通路は複数のパイプで構成されているので、表面積が大きくなっており、そのため、熱交換効率が極めてよくなる。
【００１５】
また、必要に応じ、上記複数のパイプを冷却するときの冷却部を、該各パイプが間隔を隔てて配設され該各パイプを冷却する冷却流体が流される冷却空間を備えて構成している。冷却空間に冷却流体が流されるが、冷却部で冷却される通路は複数のパイプで構成されているので、表面積が大きくなっており、そのため、熱交換効率が極めてよくなる。
【００１６】
そして、必要に応じ、上記一方接続空間及び他方接続空間を該各空間に上記軸体が臨むように形成し、該軸体の上記一方接続空間及び他方接続空間の何れか一方に臨む部位に動力タービンを設け、上記軸体の上記一方接続空間及び他方接続空間の何れか他方に臨む部位に作動気体を圧縮する圧縮タービンを設けた構成としている。作動気体を圧縮する圧縮タービンを設けたので、作動気体が圧縮され、それだけ、熱交換効率が向上させられるとともに、タービンの駆動が円滑に行なわれる。
【００１７】
また、必要に応じ、上記一方接続空間を、上記一方向通路の流出口側の前室と、上記他方向通路の導入口側の後室とを備えて構成し、上記一方接続空間のタービンを前室側の作動気体を中心部から集約して吸入し外周部から遠心圧縮して後室側に排出する構成にし、上記他方接続空間を、上記他方向通路の導出口側の前室と、上記一方向通路の流入口側の後室とを備えて構成し、上記他方接続空間のタービンを前室側の作動気体を中心部から集約して吸入し外周部から遠心圧縮して後室側に排出する構成にしている。作動気体を集約してタービンに供給できるので、エネルギーロスが少なく、タービンの駆動効率が向上させられる。
この場合、上記圧縮タービンが吸入する作動気体の流路に、逆止弁を設けたことが有効である。作動気体の逆流を確実に防止できる。
【００１８】
また、必要に応じ、上記軸体を、上記外郭に弾性体を介して軸支した構成としている。作動気体の熱膨張や熱圧縮により、軸体が多少振れても、弾性体により振れを吸収することができ、軸体の回転を確実に行なうことができるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の原動装置によれば、一方向通路及び他方向通路の何れか一方の通路を複数のパイプで構成したので、パイプは、比較的、肉薄で軽量のもので形成でき、また、強度は極めて高いことから、通路を、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようになり、製造を容易にすることができ、コストダウンを図ることができる。また、軽量になることから、設置も容易にできるようになり、この点でも、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る原動装置について詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る原動装置は、図１乃至図３に示すように、筒状の外郭１を備えている。外郭１は、金属壁２の外側に断熱材３を被覆して形成されている。外郭１は、円錐状の屋根４及び円錐状の底部５を備え、機台６に立設されている。
【００２１】
この外郭１の中央部には、軸体１０が回転可能に軸支されている。軸体１０は下端部が外郭１の底部５を貫通し、この下端部が軸受け１１を介して軸支されている。軸体１０は、外郭１にゴムなどの弾性体１２を介して軸支されている。弾性体１２は、軸受け１１と外郭１との間に介装されている。また、外郭１内に設けられた底部５内を仕切る後述の下側仕切り板２６に対しても、後述の圧縮タービン７０の軸体７２を介してスラスト軸受け７４により支持されている。
【００２２】
軸体１０の外側には、外郭１内でこの軸体１０に沿うように設けられ一端に作動気体Ｊの流入口２０ａを有し他端に作動気体Ｊの流出口２０ｂを有した一方向通路２０が形成されている。この一方向通路２０は、金属性などの複数のパイプＰで構成されている。パイプＰは、軸体１０を中心にして、その外側に、多数規則的に間隔を隔てて設けられている。パイプＰの上端は、後述の上側仕切り板２５を介して外郭１に固定され屋根４とは逆の円錐状の固定板２１に、開口を開放させて固定されている。パイプＰの下端は、後述の下側仕切り板２６を介して外郭１に固定され底部５とは逆の円錐状の固定板２２に、開口を開放させて固定されている。
【００２３】
また、パイプＰは、湾曲形成されている。具体的には、両端部Ｐａ，Ｐｃが中央部Ｐｂに対して、所定角度折曲形成されている。
作動気体Ｊとしては、例えば、二酸化炭素，窒素，アンモニア，フロンなどの冷媒ガスなど、適宜のものが用いられる。
【００２４】
また、外郭１内で一方向通路２０の外側には、一方向通路２０の流出口２０ｂに一方接続空間２３を介して連通する作動気体Ｊの導入口３０ａを有し、一方向通路２０の流入口２０ａに他方接続空間２４を介して連通する作動気体Ｊの導出口３０ｂを有した他方向通路３０が設けられている。この他方向通路３０は、金属性などの複数のパイプＰで構成されている。パイプＰは、一方向通路２０の外側に、規則的に間隔を隔てて設けられている。パイプＰの上端は、後述の上側仕切り板２５に、開口を開放させて固定されている。パイプＰの下端は、後述の下側仕切り板２６に、開口を開放させて固定されている。
【００２５】
ここで、一方接続空間２３及び他方接続空間２４は、この各空間に軸体１０が臨むように形成されることになる。また、一方接続空間２３は、外郭１に固定された上側仕切り板２５によって仕切られており、一方向通路２０の流出口２０ｂ側の前室２３ａと、他方向通路３０の導入口３０ａ側の後室２３ｂとを備えて構成されている。また、他方接続空間２４は、外郭１に固定された下側仕切り板２６によって仕切られており、他方向通路３０の導出口３０ｂ側の前室２４ａと、一方向通路２０の流入口２０ａ側の後室２４ｂとを備えて構成されている。上側仕切り板２５の中央と下側仕切り板２６の中央とは、軸体１０が遊嵌する管体２７によって接続されている。
【００２６】
更に、本発明の実施の形態に係る原動装置は、一方向通路２０及び他方向通路３０のいずれか一方（実施の形態では一方向通路２０）を加熱する加熱部４０を備えている。この加熱部４０は、複数の各パイプＰが間隔を隔てて配設され、各パイプＰを加熱する加熱流体Ｋが流される加熱空間４１を備えて構成されている。詳しくは、外郭１内には、両端が上側仕切り板２５及び下側仕切り板２６に固定された内筒４２が設けられている。内筒４２は、金属壁４３の外側に断熱材４４を被覆して形成されている。そして、加熱空間４１は、この内筒４２の内面と軸体１０との間であって、上側仕切り板２５と下側仕切り板２６とで閉塞された空間で構成されている。
【００２７】
また、内筒４２の上側には外郭１を貫通して外部に突出し、加熱空間４１に連通する加熱流体Ｋの入口部４５が設けられている。内筒４２の下側には外郭１を貫通して外部に突出し、加熱空間４１に連通する加熱流体Ｋの出口部４６が設けられている。符号４７は、加熱空間４１の入口部４５及び出口部４６に連通する部位であって全周に設けられたパンチングメタルである。このパンチングメタル４７により、加熱流体Ｋの加熱空間４１に対する流入，流出が全周に亘って偏ることなく満遍なく行なわれる。
加熱流体Ｋとしては、例えば、蒸気が用いられる。高温の泥状のものでも良い。
【００２８】
更にまた、本発明の実施の形態に係る原動装置は、一方向通路２０及び他方向通路３０のいずれか他方（実施の形態では他方向通路３０）を冷却する冷却部５０を備えている。冷却部５０は、複数の各パイプＰが間隔を隔てて配設され、各パイプＰを冷却する冷却流体Ｌが流される冷却空間５１を備えて構成されている。詳しくは、冷却空間５１は、上記の内筒４２の外面と外郭１の内面との間であって、上側仕切り板２５と下側仕切り板２６とで閉塞された空間で構成されている。
【００２９】
また、外郭１の下側には外部に突出し、冷却空間５１に連通する冷却流体Ｌの入口部５２が設けられている。外郭１の上側には外部に突出し、冷却空間５１に連通する冷却流体Ｌの出口部５３が設けられている。
冷却流体Ｌとしては、例えば、水が用いられる。
【００３０】
そして、本発明の実施の形態に係る原動装置においては、加熱部４０及び冷却部５０での加熱及び冷却により、作動気体Ｊは、一方向通路２０，一方接続空間２３，他方向通路３０及び他方接続空間２４を通して循環させられ、膨張，収縮を繰り返すが、軸体１０には、この循環する作動気体Ｊにより軸体１０を回転させる動力タービン６０が設けられている。動力タービン６０は、軸体１０の一方接続空間２３及び他方接続空間２４の何れか一方（実施の形態では一方接続空間２３）に臨む部位に設けられている。この動力タービン６０は、一方接続空間２３の前室２３ａ側の作動気体Ｊを中心部から集約して吸入し外周部から遠心圧縮して後室２３ｂ側に排出することにより動力を得る構成になっており、前室２３ａに開口し作動気体Ｊを吸入する吸入口６１を有した軸体６２と、後室２３ｂに開口し作動気体Ｊを圧縮して放射状に排出する排出口６３とを備えて構成されている。排出口６３は外周に複数列設されている。軸体６２は、上側仕切り板２５に軸受け６４により軸支されている。
【００３１】
また、軸体１０の一方接続空間２３及び他方接続空間２４の何れか他方（実施の形態では他方接続空間２４）に臨む部位に、作動気体Ｊを圧縮する圧縮タービン７０が設けられている。この圧縮タービン７０は、他方接続空間２４の前室２４ａ側の作動気体Ｊを中心部から集約して吸入し外周部から遠心圧縮して後室２４ｂ側に排出する構成になっており、前室２４ａに開口し作動気体Ｊを吸入する吸入口７１を有した軸体７２と、後室２４ｂに開口し作動気体Ｊを圧縮して放射状に排出する排出口７３とを備えて構成されている。排出口７３は外周に複数列設されている。軸体７２は、下側仕切り板２６にスラスト軸受け７４及びラジアル軸受け７５により軸支されている。スラスト軸受け７４は、圧縮タービン７０を介して、軸体１０も外郭１に支持している。
【００３２】
また、圧縮タービン７０が吸入する作動気体Ｊの流路には、逆止弁７６が設けられている。下側仕切り板２６には、下端に作動気体Ｊの入口７７を有した筒状で軸体１０と同軸の逆止弁ケース７８が設けられており、逆止弁７６は軸体１０に上下動可能に挿通されており、下動時に入口７７を閉じ、上動時に入口７７を開放する。７９は逆止弁７６の上動時のストッパである。これにより、前室２４ａ側の作動気体Ｊの圧力が高いときは、逆止弁７６が上動して入口７７を開放し、後室２４ｂ側に作動気体Ｊが流入し、後室２４ｂ側の作動気体Ｊの圧力が高いときは、逆止弁７６が下動して入口７７を閉じ、作動気体Ｊの逆流を阻止する。
【００３３】
更に、本発明の実施の形態に係る原動装置は、軸体１０の回転力を動力として取り出して発電する一対の発電機８０を備えている。発電機８０は、外郭１の底部５の外側で機台６内に設けられており、歯車機構８１を介して軸体１０に連係している。
【００３４】
従って、この実施の形態に係る原動装置によれば、例えば、高さが５ｍ、外郭１の最大径が２ｍに形成される。この場合、加熱部４０で加熱される通路を、複数のパイプＰで構成したので、また、冷却部５０で冷却される通路も複数のパイプＰで構成したので、パイプＰは、比較的、肉薄で軽量のもので形成でき、また、強度は極めて高いことから、通路を、強度を保持しつつ、軽量で比較的簡易な構造のもので構成できるようになり、製造を容易にすることができ、コストダウンが図られる。また、軽量になることから、設置も容易にできるようになり、この点でも、コストダウンが図られる。
【００３５】
また、この実施の形態に係る原動装置によれば、以下のようにして、発電が行なわれる。
加熱部４０の加熱空間４１には高温の加熱流体Ｋが供給され充満していることから常時加熱空間４１内の一方向通路２０のパイプＰは加熱され、一方向通路２０内の作動気体Ｊは加温される一方、冷却部５０の冷却空間５１には低温の冷却流体Ｌが供給され充満していることから常時冷却空間５１内の他方向通路３０のパイプＰは冷却され、他方向通路３０内の作動気体Ｊは冷却される。これにより、作動気体Ｊが一方向通路２０を上昇し、一方接続空間２３に入り、他方向通路３０に入ってこれを下降して他方接続空間２４に入り、再び、一方向通路２０に入る。即ち、加熱部４０及び冷却部５０において、作動気体Ｊが加熱及び冷却されることにより、作動気体Ｊは、一方向通路２０，一方接続空間２３，他方向通路３０及び他方接続空間２４を通して循環させられ、膨張，圧縮を繰り返す。この場合、圧縮タービン７０が吸入する作動気体Ｊの流路には、逆止弁７６が設けられているので、作動気体Ｊの逆流が確実に防止され、円滑に循環が行なわれる。また、冷却流体Ｌが水の場合は、熱交換により加温された湯が出口部５３から排出される。
【００３６】
そして、この作動気体Ｊの気流により、動力タービン６０を介して軸体１０が回転させられ、発電機８０により発電が行なわれていく。この場合、動力タービン６０は、作動気体Ｊを集約して動力タービン６０に供給できるので、エネルギーロスが少なく、動力タービン６０の駆動効率が向上させられる。また、作動気体Ｊは、圧縮タービン７０によって、圧縮されるので、一方向通路２０での膨張が急激に行なわれ、そのため、動力タービン６０への作動気体Ｊのエネルギーの変換効率が大幅に向上させられ、発電効率が向上させられる。圧縮タービン７０においても作動気体Ｊを集約できるので、エネルギーロスが少なく、圧縮タービン７０の駆動効率が向上させられる。
【００３７】
また、加熱部４０においては、加熱空間４１に加熱流体Ｋが流されるが、加熱部４０で加熱される通路は複数のパイプＰで構成されているので、表面積が大きくなっており、そのため、熱交換効率が極めてよくなる。
更に、冷却部５０においては、冷却空間５１に冷却流体Ｌが流されるが、冷却部５０で冷却される通路は複数のパイプＰで構成されているので、表面積が大きくなっており、そのため、熱交換効率が極めてよくなる。
【００３８】
更にまた、加熱部４０においては、パイプＰを湾曲形成した構成としているので、パイプＰが熱膨張あるいは熱収縮しても、この熱膨張あるいは熱収縮を湾曲程度を変えて吸収することができ、そのため、パイプＰを直状にした場合に比較して、無理な力が作用することが無く、それだけ、装置を安定化させ、耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、軸体１０は、作動気体Ｊの熱膨張や熱圧縮により多少振れるが、軸体１０は弾性体１２で支持されているので、弾性体１２により振れを吸収することができ、軸体１０の回転を確実に行なうことができるようになる。
【００４０】
図４には、本発明の実施の形態に係る原動装置の変形例を示している。これは、歯車機構８１にクラッチ機構９０を設けている。歯車機構８１は軸体１０に接続される原動ギヤ８２と、原動ギヤ８２に噛合し発電機８０に連係する従動ギヤ８３とを備えており、クラッチ機構９０は、原動ギヤ８２を軸体１０に対して軸方向に移動可能に設け、この原動ギヤ８２を従動ギヤ８３と噛合させる噛合位置と従動ギヤ８３から離間させる離間位置の２位置に移動させるレバー９１を備えて構成されている。レバー９１は、回転軸９２を中心に、てこの原理で揺動させられ、噛合位置においてはベアリング９３を介して原動ギヤ８２に接続された押圧板９４を押圧して原動ギヤ８２を軸体１０と一体の受板９５に押圧し、離間位置においては押圧板９４を下げて原動ギヤ８２を受板９５から離間させて原動ギヤ８２の噛合を解く。これにより、本装置の始動時には、原動ギヤ８２を離間位置にし、軸体１０をこれに負荷をかけないようにして回転させるようにし、軸体１０の回転が定常状態になったならば、原動ギヤ８２を噛合位置にして接続し、発電を開始する。このため、装置が無理なく作動させられる。尚、歯車機構８１は、上述した構成のものに限定されるものではなく、例えば、遠心クラッチで構成してもよく、適宜変更して差支えない。
【００４１】
尚、上記実施の形態では、発電機８０を、外郭１の下側に設けたが、必ずしも、これに限定されるものではなく、図５に示すように、上側に設けるようにしても良い。この場合には、軸体１０の上側を外郭１から突出させ、この突出部位を例えば接続部材８２を介して発電機８０と連係させるようにする。また、発電機８０は、外郭１から離間させて設けるようにしてもよく適宜変更して差支えない。
【００４２】
尚また、図６に示すように、加温部４０を加温流体２００を同軸で回転する一対のポンプ２０１，２０２で循環させるように構成し、作動気体Ｊをシャワー２０３により加温するように構成してもよく、適宜変更して差支えない。また、冷却部５０を冷却流体２０５を同軸で回転する一対のポンプ２０６，２０７で循環させるように構成し、作動気体Ｊをシャワー２０８により冷却するように構成してもよく、適宜変更して差支えない。
また、上記実施の形態では、一方向通路２０を加熱部４０で加熱し他方向通路３０を冷却部５０で冷却したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、逆にしてもよく、適宜変更して差支えない。更に、外郭１や内筒４２は、円筒状に限らず、矩形等の多角形状にするなど、どのような形状に形成しても良いことは勿論である。また、本原動装置は、上記の外郭１や内筒４２を垂直方向に配置した縦型に限らず、水平方向に配置した横型であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の原動装置を示す原理図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る原動装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る原動装置示す部分横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る原動装置の変形例を示す部分縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る原動装置の別の変形例を示す部分縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る原動装置のまた別の変形例を示す原理図である。
【図７】従来の原動装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｊ  作動気体
Ｋ  加熱流体
Ｌ  冷却流体
１  外郭
１０  軸体
１１  軸受け
１２  弾性体
２０  一方向通路
２０ａ  流入口
２０ｂ  流出口
Ｐ  パイプ
Ｐａ，Ｐｃ  端部
Ｐｂ  中央部
２３  一方接続空間
２３ａ  前室
２３ｂ  後室
２４  他方接続空間
２４ａ  前室
２４ｂ  後室
２５  上側仕切り板
２６  下側仕切り板
２７  管体
３０  他方向通路
３０ａ  導入口
３０ｂ  導出口
４０  加熱部
４１  加熱空間
４２  内筒
４５  入口部
４６  出口部
４７  パンチングメタル
５０  冷却部
５１  冷却空間
５２  入口部
５３  出口部
６０  動力タービン
６１  吸入口
６２  軸体
６３  排出口
７０  圧縮タービン
７１  吸入口
７２  軸体
７３  排出口
７６  逆止弁
８０  発電機
９０  クラッチ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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