コーヒーカップの上のスターリングエンジン

原理的には高効率・低公害、ちょっとした温度差があれば動作する夢の熱機関ことスターリングエンジン (Stirling Engine)。「夢の」とつくだけあってあまり広く実用化はされてはいませんが、出力・効率の向上や小型化を目指した研究が世界中で進められています。「大人の科学マガジン」の付録になっていたりするくらいで、大掛かりな熱源を必要としないエンジンとして科学工作ファンに愛されています。

そんなスターリングエンジンのペーパークラフトがドイツで作られていました。コーヒーカップにのせて動かすもので、熱源はそのカップの中。熱いコーヒーか、あるいは冷たいコーヒーをカップに注いでエンジンをのせ、ちょいとフライホイールを回してやれば、あとは温度差が持続する間 (カタログによれば1時間ほど) 回転し続けます。もちろん、コーヒーじゃなくて紅茶でも緑茶でも、とにかく温度差が作れれば OK。

カタログによれば、キットは紙製で、アルミプレートとプラスチック製軸受け、金属製軸が付属。高さ 16.5cm、幅・奥行きが 12.6cm。

(「Read (情報元)」のページはドイツ語ですが、英訳されたものが Boing Boing にあります。)

写真やカタログではわからないのですが、熱源の片方はコーヒーカップの中として、もう片方はどうしているのでしょうかね。アルミプレートをヒートシンクにして室温に下げる (あるいは上げる) ということをしているのかな。

[via MAKE: Blog]

[酔うぞ @ Aug 14th 2007 5:57AM]

二つあるシリンダーの片方が断熱型で片方が放熱型でしょうかねぇ？
見たいですね。

[ゆんゆん探偵 @ Aug 14th 2007 6:44AM]

ちょうどおととい、学研の大人の科学マガジンのやつを組み立てたばかりなのでタイムリーだなーと思った（笑）。見たところ、学研のやつと原理が同じタイプのエンジンですね。

ご想像のとおり、アルミプレートが熱源になっていて、写真の場合下部のアルミプレートが高温源、上部のアルミプレートが低温源になっています。

２つあるピストンの内、平べったくて大きい方は「ディスプレイサー」と言い、熱源の遮断に使われます。ディスプレイサーとシリンダーの間には隙間があるので自由に空気が行き来します。結果として、ディスプレイサーが上がると空気が熱せられ膨張し、ディスプレイサーが下がると空気が冷まされて収縮します。

こうして引き起こされた空気の収縮により動力を取り出すのが、もう１つ着いている「パワーピストン」の方の役割です。こちらのシリンダーは普通に気密されているので、空気の膨張・収縮に従って上下動を行います。

パワーピストンにより取り出した動力をクランクで回転運動に変え、さらに９０度位相をずらしてディスプレイサーに接続してやると、自動的に回転が継続されるようなサイクルが作られます。

大まかな原理はこんなところです。理解してしまえば簡単な原理なのですが、目の前で実際にスターリングエンジンが動いてるのを見ると、なんとも不思議な感じがします。面白いですよー。