JPH0417703A - 等エンタルピー昇圧過程を持つサイクルの熱機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱機関もしくは冷熱発生装置として用いられ
るサイクルの熱効率の改善を目的とし、熱力学的に機能
させるサイクルを構成する各過程のうちエントロピーの
減少過程においてその減少方法に変更を加えた改良サイ
クルに基づく熱機関に関する。

（従来の技術） 内燃機関等の熱機関の作動サイクルとして、例えば最も
高い効率を示すカルノーサイクルは、周知のように、高
熱源（温度Ｔ、（°Ｋ））と低熱ｉｆ！（温度Ｔ！（’
Ｋ））の間で等温変化と断熱変化からなる４つの変化過
程により構成される。

（発明が解決しようとする問題点） カルノーサイクルの過程の一部にはエントロピーの減少
過程を含んでいるが、この過程では作動流体の圧縮や、
作動流体の持つ熱量の一部をサイクルの系外に放出する
操作が必要である。

このため従来技術ではサイクルの低温部より低温の熱源
を必要とし、また熱効率の低下が起る。

Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明は、従来技術の上記問題点を解決するため、この
エントロピー減少過程を熱発生の伴わない、すなわち低
温熱源への熱放出の必要がない機械的仕事によって等エ
ンタルピー的に圧縮するサイクルとする。

すなわち、本発明の等エンタルピー昇圧過程を持つサイ
クルの熱機関は、作動流体の状態変化サイクルのエント
ロピー減少過程においてその過程の少くとも一部を等エ
ンタルピー的に変化させるため、等エンタルピー的変化
の始にサイクル作動流体より高圧の補償流体（高圧フィ
ード）をサイクル系統内に導入し、これによって作動流
体の圧力を上昇させたのち、等エンタルピー的変化の終
において作動流体の一部をサイクル系統外に出すことに
よって作動流体のエントロピーを減少させることを特徴
とする。

第１図は本発明の熱機関における等エンタルピー昇圧装
置の原理的構成を示す系統図であり、第２図は等エンタ
ルピー昇圧装置の主要機器である容積型圧縮機のシリン
ダ内におけるＰ−Ｖ線図である。これらにより本発明の
詳細な説明すると次のとおりである。第３図はその作動
流体とするアルゴンガスのＴ、線図のうち高圧、低温部
分の一部を拡大したものである。。

容積型圧縮機（１）のピストンが上死点から下降して下
死点に達すると、吸込経路（２）から弁（３）を経て低
圧Ｐ１の作動流体をシリンダ容積ｖｌだけ系内に吸入す
る。次に弁（３）閉とほぼ同時に弁（４）（５）が開と
なり、タンク（６）内の高圧Ｐ２の作動流体をシリンダ
内に導入する。この操作により、シリンダ内の吸入流体
は圧縮され圧力が上昇してその占める体積が減少する。

そのままではタンク（６）内の圧力が降下するのでこの
減少体積を補償するために補償流体経路（７）から高圧
の補償流体（以下高圧フィードということあり）がタン
ク内の流体とほぼ同温度、同圧力Ｐ２で同時期にタンク
（６）に供給される。

この変化の過程におけるシリンダ内の状態を第２図のＰ
−Ｖ線図で説明すると、吸入流体は圧力Ｐ１一定で体積
が■、まで増加し、次に弁（４）開によって体積一定の
まま圧力がＰ２に上昇する過程で示される。昇圧後のシ
リンダ内に占める吸入流体の体積をＶ２とすれば、補償
流体の占める体積はＶ、−Ｖ、に相当する。補償流体の
所要容積率（ＶｔＶｚ）／ｖ＋　は作動流体が実在ガス
の場合、圧力が高く温度が低い程小さくなる。例えば１
３２°にのアルゴンガスを５００　ｋｇ／Ｃ１１から１
０００ｋｇ／ｃｉｌｌに昇圧した場合、この所要容積率
は約１３％となる。

次に弁（４）開のまま圧力Ｐ２一定でピストンが上死点
まで上昇し、ピストンの押のけ量と等しいＰ、Ｖ、の作
動流体がタンク内に油送され、これと同時に同容量の流
体が弁（８）より経路（９）を通り系外に吐出されて昇
圧の過程を終了する。

合作動流体の分子数をｎ、分子１個の質量をｍとすれば
、吸入流体の質量はｎ１ｍ、補償流体の質量はｎ２ｍ、
吐出流体の質量はｎ３ｍで、シリンダから吐出される流
体とタンク内の流体は温度がほぼ等しいから、ｎ　＋　
ｍ　＋　ｎ　２　ｍ　＝　ｎ３ｍであり従ってｎ、　＋
ｎｚ　＝ｎｚとなる。

すなわち系内に入った吸入流体と補償流体の合計分子数
と等量のものがピストンの押のけ操作によって系外に吐
出されるので変化の前後において系内に出入する物質収
支は等しくなる。

（作用） 本発明装置の作用を熱量収支の検討に基づいて示せば次
のとおりである。

サイクルの過程を外部からの熱の出入がない断熱過程と
し、また容積型圧縮機（１）なので運動のエネルギを無
視する。

経路（２）からの吸入流体が圧縮機（１）に吸入された
のち、弁（３）閉、弁（４）開の時点における変化は、
吸入流体のエンタルピーをｉ＋　とじ、ｉ　Ｉ＝　Ｕｌ
　＋Ａ　Ｐ　＋　Ｖ＋　・−−−−−−−−−−・−”
−［１］ここで、Ｕ１：吸込流体の持つ内部エネルギＡ
：仕事の熱当量１　／４２７　［Ｋｃａｌ／ｋｇ＋５ｌ
ＰＩ：吸込流体の圧縮機シリンダ内での圧力 ■ｌ：圧縮機シリンダの内容積 式〔１］を微分して、 ｄｉ　＋　＝ｄＵ＋　＋　ＡＰ　＋ｄＶ＋　＋　ＡＶＩ
ｄＰ　＋　−−−一−−−−−−−−−Ｃ２）熱力学の
基礎式より、変化の過程で流体に与える熱量ｄｑは ｄ（１＝ｄＵＩ　＋ＡＰＩ　ｄＶ＋　　−・−一一一一
一・・−〔３〕、上の変化過程は断熱過程なのでｄｑ＝
ｏ、式〔３〕を式〔２〕に代入して ｄ　ｉ＋　＝ＡＶ＋　　ｄＰ＋　　　　　　［４］とな
る。

式〔４］を圧力Ｐ、からＰ２に積分すると、このΔＬは
上記の過程で生じたエンタルピーの変化量を示す。この
変化量は断熱過程であり、外部からの機械的仕事もない
ので、シリンダに流入した補償流体（高圧フィード）の
持つエンタルピーｉ、に相当するので Δｉｌ　−ｔ　ｔ　　＝　Ｕ（＋　Ａ　Ｐ　ｚ　　Ｖｔ
　　・・・−−一−・−Ｃ６）ここに、Ｕ、：補償流体
の持つ内部エネルギＰ２　：補償流体の圧力 Ｖｆ　：補償流体の体積 すなわち、吸入流体の見かけのエンタルピーの変化量Δ
ｉ、は、系内に流入した補償流体の全エンタルピーに等
しい。

次にピストンが上死点に達した時点の作動流体のエンタ
ルピーｉ、゛　は、式〔５〕より１３’　　＝１２＋　
１ｗ　＝１１＋Δｉｌ＋ｘ７　　・−−一−〜［７〕１
８は圧縮機（１）が作動流体に加える仕事量でｉｗ＝Ａ
Ｐ２　Ｖ、−ＡＰ、Ｖ、　　−−−−−（８）従って式
〔７〕より次式〔９］が得られる。

ｉｓ’　＝Ｕ１　＋ＡＰ＋Ｖｔ　＋Ｕ　ｔ　＋　ＡＰ２
Ｖ　１　＋ＡＰ２Ｖ１Ａｐ、■、、−−−−−−−−−
−・−−−−−−−−−ｍ−−・・−’　（９）ここで
、第１図の経路（９）より吐出される作動流体のエンタ
ルピーをｉ、とすれば ｉ３　＝Ｕ３　＋Ａ　Ｐ　ｚ　Ｖｓ、 Ｖ、　Ｌ：、Ｖ、なので、 ｉ、＝Ｕ、　十ＡＰ、Ｖ、　　・−−−−−−−−・−
・−・−〔１０〕ここで系内外のエンタルピー収支につ
いて検討すると、その総和はゼロでなければならないの
で、系内に入るエンタルピーを正、出を負とし、系内に
侵入する熱量をΔＱとするとｉ＋　＋　ｉｒ　＋　１ｗ
−１３＋ΔＧ＝０−・−・−・−・−〔１１〕式〔１１
］に（１）（６）［８）（１０）式の各式を代入し、断
熱過程なのでΔＱ＝Ｏとすると、Ｕ３＝ＵＩ　＋Ｕｆ　
＋ＡＰＺ　Ｖｆ　　−−−−−（１２〕式〔１２〕を式
〔１０〕に代入すれば ｉ３＝　０１　＋ＡＰ１Ｖ１　　＋　Ｕ　ｔ　＋ＡＰｚ
Ｖｒ　＋ＡＰＺＶＩ−ＡＰＩＶ〔１３〕 式〔１３］において、ｉ、は本発明の等エンタルピー昇
圧装置から系外に吐出される作動流体のエンタルピーを
示す。ここで式〔１３］の右辺に注目すると、Ｕｒ　＋
ＡＰ２　Ｖｔは系内に入る補償流体のエンタルピーその
ものであり、式（１３〕より変化の過程を通じて一定で
あることがわかる。またＡＰ、Ｖ、−ＡＰ、Ｖ、は圧縮
機（１）による仕事量を示し熱力学の基礎式（式〔４〕
参照）より吸入および圧縮の操作の過程においてそれぞ
れ圧カ一定につきｄｉ＝ｏとなり作動流体のエンタルピ
ーに変化を及ぼさない。

従って残るＵ　＋　＋　Ａ　Ｐ　＋　　Ｖ　Ｉ　も系内
への吸入流体が持つエンタルピーそのもので変化の過程
を通して一定でなければならず、このことより系内に吸
入された作動流体は等エンタルピーで圧力がＰｌからＰ
２に変化することが証明される。

ここで変化後の温度を調べると熱力学の基礎式より ｄ　ｑ　＝　ｄ　ｉ　−Ａ　ｖ　ｄ　ｐ　・−−−−−
−−−−−−−−−−−（１４）ここで、ｑ：外から加
える熱量、ｉ：エンタルピー、Ｐ：圧力、Ｖ：比容積、
Ａ：仕事の熱当量、Ｔ：流体の絶対温度とすると、エン
トロピーＳはその定義よりｄｑ＝Ｔｄｓ、本発明では前
述のように吸入経路（２）から系内に入る流体は等エン
タルピーでエントロピーが減少されるのでｄｓを負にと
ると、 ｄ　ｑ　＝　−Ｔ　ｄ　ｓ　　−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−Ｃ１５）式〔１５〕を式
［１４］に代入すると、Ｔｄｓ＝−ｄ　ｉ＋ＡｖｄＰ １　＝ｆ＋　　（ｐｌＴ）とおけば これを式〔１６〕に代入して 式（１９’　）　　（２１）を等しいと置いて整理する
、また５＝ｆｚ（ｐ、　Ｔ）　　とおけばこの両式を比
較して また熱力学の基礎式より定圧比熱ＣＰは式（２２）　　
（２３）を式［１７］に代入して等エンタルピー変化な
のでｄｉ・０ る。先に説明したように本発明の等エンタルピー昇圧装
置によって、経路（２）から吸入された点（１）の作動
流体が等エンタルピーｉ、で圧縮され点（ＩＩ）に到り
圧力がＰｌからＰ２に昇圧される。この場合ジュールト
ムソン効果の逆方向に等エンタルピー変化をすることに
なるので、温度がＴ、からＴ２に降下することになる。

この温度降下が右廻りのサイクルの低温側の温度を主と
して保持する低温発生源として作用する。

式〔２４］より等エンタルピー変化後の温度はこの１例
をＴｓ線図で説明すると次のようになる。

第３図はジュールトムソン効果で温度が上昇する状態域
のＴｓ線図をスケッチしたものであ比較のため従来技術
のサイクルについて同様な解析をすると次のようになる
。すなわち通常の断熱圧縮の過程では、点（１）の吸入
作動流体はピストンによって圧力Ｐ２までシリンダ内で
圧縮されてその後弁（４）が開となり吐出されることに
なる。従って式〔１］は前記のままであるが、系外から
の補償流体の導入はないので、式〔６〕は適用されず、
式（１０）に相当するものとして １　ｚ　”’　Ｕｘ　十ＡＰ　ｚＶｚ。

〔２５〕 ここに、■２”：断熱圧縮後の流体容積圧縮機による操
作は断熱等エントロピー圧縮となるので 式〔２８〕を式〔２５〕に代入し運動エネルギを無視す
ると ＋ＡＰｚＶｚ’　　　ＡＰ＋Ｖ＋　　−−−−−−−−
−−−（２６）ここに、に：比熱比Ｃｐ／Ｃν 系内に入る流体と出る流体のエンタルピーは等しいので １１　＋　ＩＷ　＝１３　−・−・−−−−−・・−−
−−−−−−−−−−−−−−（２７）式〔２７］に（
１）　　（２５）　　（２６）を代入し、前記と同様運
動エネルギーを無視すると ＋ＡＰｚＶｚ’　　ＡＰ＋Ｖ＋　　＝Ｕ３＋ＡＰｔＶｚ
。

〔２８〕 十ＡＰ２Ｖ２’　　−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−（２９）式〔２９〕よ
り糸外への吐出流体のエンタルピーは、吸入流体の内部
エネルギと圧縮機による断熱等エントロピー圧縮の仕事
量と圧縮後の作動流体を吐出する仕事の総和となるが、
この断熱等エントロピー圧縮仕事が熱に変換され吸入流
体のエンタルピーを上昇させることになる。

この過程が第３図の点（１）から点（■”）で示され、
流体の温度はＴ、からＴ２”に、エンタルピーは１１か
ら１２゛にそれぞれ上昇することになる。

従ってこのエンタルピー上昇分ｉ２＋−ｉ、に相当する
熱量を系外に取去るためにはＴ、より温度の低い低温熱
源が従来技術では必要があるが、本発明の等エンタルピ
ー昇圧装置ではこれが不要となる。

（実施例） 以下、本発明の等エンタルピー昇圧過程を持つサイクル
の熱機関を実施例により一層具体的かつ詳細に説明する
。

第４図はｌ実施例の本発明熱機関の系統図であり、容積
型圧縮機００）とタンク（１０とが本発明の等エンタル
ピー昇圧装置を構成する要素であり、第５図とのサイク
ル過程のＴｓ線図を示し、第６図はその基本サイクル図
である。

第４図の系統図において、容積型圧縮器００）に経路０
２）から吸入された作動流体は、後述のようにしてタン
クＯＤを経由して導入される高圧の補償流体により等エ
ンタルピー的に昇圧され温度が降下し、ピストンの上昇
によりタンクＯＤに送出され、タンク００からは等量の
流体が経路０３）に流出する。この過程は第５図のＴｓ
線図で点（ＩＩＩ）から点（■）の過程で示される。

経路０■に出た高圧作動流体は熱交換器０４）および０
９を通り、圧縮機０ωおよび膨張機（＋７）から来る流
体と熱交換して圧カ一定で温度が上昇し、さらに加熱器
０８）を通りここで系外からの高温熱源流体０９）によ
り温度が上昇し、膨張器０′７）に到る。

この過程は第５図の点（ＩＶ）　　（Ｖ）　　（ＶＩ）
で示される。

この高圧高温作動流体は膨張器ｑ′７）において外部に
機械的仕事をし、作動流体そのものは圧力と温度が下が
って熱交換器０５）を通り経路０３）からの作動流体と
熱交換しさらに温度が下がって容積型圧縮機００）に吸
入される。この過程が第５図の点（■）（■）および（
■）（■）に示される。

一方、等エンタルピー昇圧に必要な補償流体は、膨張機
０７）の出口側から圧縮機０ωに導かれ、ここで等エン
トロピー的に圧縮され、圧力および温度が上昇して加熱
器０８）に向かって導かれる。

この過程は第５図の点（■）から（ＶＩ）で示される。

次いで加熱器０８）、熱交換器０５）、熱交換器０４）
を通ることによって、タンクＯＤ内の作動流体とほぼ同
温度まで冷却され、補償流体としてタンク０１）内に入
り、さらには容積型圧縮機００）に入る。圧縮機０６）
のピストンは容積型圧縮機（１０）のピストンの上昇よ
り僅かに早く上昇して、１サイクルに１回の圧縮を行っ
て補償流体の送り出し操作をするものである。

この断熱圧縮に伴うエンタルピー増大分は加熱器０８）
において低温側からの作動流体に吸収され膨張機０７）
の機械仕事として回収される。またタンクＯＤに流入す
る補償流体は、流入前に熱交換器０５）０４）によって
冷却されるが、熱交換のずれが在るために、タンク内の
流体より少し高い温度となり、これによるエンタルピー
の持込みが発生し、実際上のサイクルでは第５図の点（
■）が点（■′）に移動した点になる。

このような熱交換器の損失に伴う熱量や外部から侵入す
る熱量（至）等による低温域のエンタルピー上昇がある
ため、タンクＧＯに冷凍機または冷熱供給装置（２１）
を設けて上昇分を補償する。

第４図および第５図の実施例のサイクルについて、低温
側のエントロピー減少過程を検討すると、等エンタルピ
ー昇圧装置にエンタルピー一定で出入りする補償流体の
介在によって低温側のエントロピーを減少させている。

この補償流体はサイクルの初期に圧縮機０６）によって
等エントロピー的に圧縮されてそのエンタルピーを増加
させるがサイクルの終了過程で膨張機０′７）によって
増加エンタルピーを機械的仕事として回収されるので理
論的にはサイクル中のエンタルピー増減がゼロになる。

次に容積型圧縮機ＧＯ）の仕事のうち（ＡＰｔＶｚ　　
ＡＰ＋Ｖｚ）は膨張機０７）ニよって外部に機械的仕事
として取出されるが、第２図斜線部に相当する仕事量ａ
（ｐｇ−Ｐ、）　（ｖ、　−ｖｚ）は外部に機械的仕事
として取り出されずサイクルの過程で消費されることに
なる。即ちこの機械的仕事によって作動流体のエントロ
ピーが減少する。

一般に、カルノーサイクルの公式によりサイクルの熱効
率ηＣは ここに、ＴＮ　：サイクルの最高温度〔°Ｋ〕Ｔ０　：
サイクルの最低温度〔°Ｋ〕 上式よりＴｏを低くする程、ηＣが１に近くなり、サイ
クルの熱効率が良くなることがわかっている。

この関係において、本発明と従来技術との得失を比較す
ると次のようになる。即ち、従来技術でサイクルの低温
側を低温にする方法としては、液化天然ガス等の余剰冷
熱を利用する等の方法があるが、液化ガスの入手や気化
ガスの処理等の特殊な条件がある上熱容量的にも限られ
ているために利用には多くの制限が伴っている。

現在広く工業用として利用されているサイクルは大気、
自然水等の天然の条件を低温熱源とし、高温側即ちＴＭ
をできるだけ高くする方向でサイクルの構成機器や使用
材料の開発に注力されており、また廃熱の効率的な回収
のためのサイクルの組合わせや廃熱そのものの利用方法
の改善に努力が払われているのが現状である。

一般にサイクルにおけるエントロピーの減少過程は等温
圧縮とこれに伴う発熱を低温熱源へ放出することが基本
であるが、実用的なりローズトサイクルでは等温圧縮が
技術的に困難なため等圧変化と断熱圧縮を組合せ、即ち
断熱等エントロピー的に作動流体を圧縮し等圧で熱量を
低温熱源へ放出している。

これに対し本発明では、上記のように、低温側へ熱放出
せずに機械的仕事によって等エンタルピーで作動流体の
エントロピーを減少させる。

従って作動流体の特性に応じて天然温度以下の適当な温
度範囲に亘ってサイクルを働かせることが可能となる。

温度のみに注目すると、式〔３０〕のＴ。を天然温度以
下の適当な温度に設定でき得ることになり、サイクルの
高温側が同じであればηＣをより１に近付は得るように
なり、サイクルの熱効率の改善が図れることになる。

ここで、本発明のサイクルの理論熱効率を求めるために
理想気体を作動流体としてカルノーサイクルを働かせて
求めた場合と同様にして、単独シリンダー内でピストン
を操作して本発明のサイクルを働かせた場合について説
明すると次のようになる。

第６図はこの理論サイクル図で、点（ａ）においてシリ
ンダ内に圧力ＰＩ、温度Ｔ０の作動流体が保持されてい
る。ここでシリンダの吸入弁が開となり系外（シリンダ
外）から補償流体（エンタルピー１ｆｓ圧力Ｐ、）がシ
リンダに導入され、これによってシリンダ内の作動流体
は圧力Ｐ２まで等エンタルピー圧縮され、点（ロ）に達
し、吸入弁が閉じる。理想気体なのでＰＶ＝ＲＴ（Ｒ：
ガス定数）よりＶ／Ｔ＝Ｒ／Ｐとなり一定圧力のもとで
はＶ／Ｔは一定となるから、式（２４〕よりその右辺は
０となり（θＴ／θｐ）ｉ＝０となってエンタルピー一
定の変化は温度一定となる。即ち（３）から点（ｂ）の
過程は等エンタルピー変化なので温度はＴｏで変化しな
い。次に点伽）において始めにピストンの押のけ操作に
よって圧力Ｐ２のまま補償流体のエンタルピー（ｉ、）
に相当する作動流体が系外（シリンダ外）へ吐出される
。これが終わると同時に系外への吐出弁は閉じるがピス
トンはさらに上昇を続はシリンダ内に残った作動流体を
点（Ｃ）まで断熱等エントロピー圧縮し圧力がＰ　２　
、温度がＴＨに変化する。次に弁は閉のまま外部から熱
量を吸収し外部に機械的仕事をしながら等温膨張をして
点（ｄ）に達し、これより再び外部との熱の出入りを断
って点（ａ）まで断熱等エントロピー膨張して圧力がＰ
Ｉ、温度がＴ。になってもとに戻ってサイクルを終了す
る。この過程において、系内に出入りする補償流体のエ
ンタルピーｉｆは共に等しいので、その和はゼロになる
が、点（ｂ）においてピストンにより補償流体を系外に
吐出する機械的仕事が必要となり、これがエントロピー
の減少過程の消費仕事となる。

サイクルに与えた熱量は第６図の点げ）（Ｃ）（ｄ）（
ｅ）で囲む面積となり、これをＱＮとする。一方、点（
ａ）から（ｂ）の等エンタルピー過程において点（ｂ）
で消費する仕事をＷとすると相当熱量はＡＷとなる。従
ってサイクルの理論熱効率ηは カルノーサイクルのエントロピー減少過程（等温圧縮過
程）で必要な低温熱源への熱量放出に対して、上記の機
械的仕事ＡＷのみによってエントロピーを減少させるこ
とが本発明の特徴である。

実在ガスの作動流体では低温側温度が低い程、また圧力
が高い程、前記の補償流体の容積が小さくなり、サイク
ルの高温側の温度が高くなる程、サイクルが受ける熱量
に対してＡＷの比率が小さくなるのでηが１に接近しサ
イクルの熱効率を改善できる。

今、実在のアルゴンガスを作動流体として第５図のサイ
クルを働かせる実施例熱機関の理論熱効率を求めるため
、アルゴンガスのＴｓ線図より読み取った値を第５図サ
イクルにプロットすると次のようになる。

点（ＶＩ）の温度Ｔ、　＝５００　＠に、エントロピー
Ｓｖ＋＝１０５．５　ｊｏｕｌｅ／＋ｓｏｌ　’　Ｋ、
点（Ｖ）のエントロピーＳ　ｖ　＝９８　ｊｏｕｌｑ／
ｍｏｌ　　’　Ｋ、点（Ｉ［）の温度’ｒ、　＝１３２
°Ｋ、アルゴンガスの容積ｖ、　＝３０゜５　ｃ＋＋＋
’／ｍｏｌ、点（ＩＶ）の温度Ｔｚ　＝１１５°に１ア
ルゴンガスの容積Ｖｚ　＝２６．５　ｃｍ３／ｍｏｌ、
Ｐ＋＝５ｔ６　ｋｇ／ｃｍ２、Ｐｚ　＝　１０３３　ｋ
ｇ／ｃｍ”となるサイクルは点（Ｖ）から点（Ｖｒ）の
過程で高温熱源より熱を受けるので式〔３４〕のＱＨ＝
Ｔ４　（ＳｖＩ−５ｖ）＝３７５０　ｊｏｕｌｅ／ｍｏ
ｌ、またＡＷ＝Ａ　（Ｐ、−Ｐ、）（Ｖｒ　　　Ｖｚ　
）　＝２０２．５　ｊｏｕｌｅ／ｍｏｌ　、コれを式〔
３４〕に代入して、η！＝：０．９４即ち９４％がこの
熱機関の理論熱効率となる。

（発明の効果） 現在蒸気原動所に利用されているランキンサイクルをカ
ルノーサイクルで行った場合の理論熱効率は６４％程度
であるのに対し、本発明では前記のように９４％程度に
することができる。

また本発明はサイクルの高温側をＯ″ＣＣ以下当な温度
に設定すれば効率的な冷熱発生装置として作用させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱機関における等エンタルピー昇圧装
置の原理的構成を示す系統図、第２図はその等エンタル
ピー昇圧装置の容積型圧縮機シリンダ内の作動状況を示
すＰ−Ｖ線図、第３図はその作動流体とするアルゴンガ
スのＴｓ線図のうち高圧、低温部分の一部の拡大図、第
４図は本発明の熱機関の１実施例の系統図、第５図はそ
のサイクル過程のＴｓ線図、第６図はその理論熱効率を
求めるための基本サイクル図である。 （１）・・・容積型圧縮機、（２）・・・吸入経路、（
３）（４）（５）（８）・・・弁、（６）・・・タンク
、（７）・・・補償流体経路、（９）・・・経路、０ω
・・・容積型圧縮機、ＯＤ・・・タンク、０２１　側・
・・経路、Ｑ４）（＋５１・・・熱交換器、０６）・・
・圧縮機、０″ｒ）・・・膨張機、０８）・・・加熱器
、０９）・・・高温熱媒流体、１２Ｇ・・・侵入熱量、
（２１）・・・冷熱供給装置。 第２図 エンドロビー 第６図 第３図 手続補 正 書 （自発） 平 成 年 月 日 ■、明牛の耘 平成 年 特 許 願 第 ７デ ２、発明の名称 等エンタルピー昇圧過程を持つサイクルの熱機関３、補
正をする者事件との関係 特 許 出 願 人 加古川市志方町野尻１２８番地 坂 田 豊 ４、代 理 人 〒６５０ 神戸市中央区東町１２３番地の１ 貿易ビル９階 Ｐ。 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）作動流体の状態変化サイクルのエントロピー減少
   過程において、その過程の少なくとも一部を等エンタル
   ピー的に変化させるため、等エンタルピー的変化の始に
   サイクル作動流体より高圧の補償流体をサイクル系統内
   に導入し、これによって作動流体の圧力を上昇させたの
   ち、等エンタルピー的変化の終において作動流体の一部
   をサイクル系統外に出すことによって作動流体のエント
   ロピーを減少させることを特徴とする等エンタルピー昇
   圧過程を持つサイクルの熱機関。
2. （２）エントロピー減少過程に導入する補償流体を導入
   時の温度より高い温度で圧力を上昇させたのち、熱交換
   器を通して温度を降下させ、その後エントロピーの減少
   過程に供給する系統を有する請求項１に記載の等エンタ
   ルピー昇圧過程を持つサイクルの熱機関。