JPH06147668A - Maximum environment circuit - Google Patents

Maximum environment circuit

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JPH06147668A
JPH06147668A JP7595992A JP7595992A JPH06147668A JP H06147668 A JPH06147668 A JP H06147668A JP 7595992 A JP7595992 A JP 7595992A JP 7595992 A JP7595992 A JP 7595992A JP H06147668 A JPH06147668 A JP H06147668A
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compressor
turbine
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fluid
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Abstract

PURPOSE: To provide a fluid circuit in which working medium is compressed while an amount of consumption of working amount created through expansion of the working medium is being made minimum. CONSTITUTION: A fluid circuit comprises a compressor 10, a high-pressure reservoir 12, a turbine 14 and a low-pressure reservoir 16. A cooling vane 20 is wound around the compressor 10 in a helical manner. A cooling jacket 18 winds up around the compressor 10. Valves 22, 24, 26 and 28 are installed through the fluid circuit in order to control a flow rate of fluid and an entire pressure of the fluid circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は仕事創出のための流体回
路に関し、詳しくは、環境状況と相互作用して熱的平衡
状態を維持する高効率の流体回路であって、作用流体
が、タービン、コンプレッサー、熱交換機構と関連して
使用され、タービンの排気が、等温圧縮によるコンプレ
ッサーの仕事軽減のために使用され、タービンの排気の
内部エネルギーが副次的な熱として回収され、周囲温度
を始点とする断熱的な内部エネルギー変化によって仕事
が引き出される前記流体回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid circuit for job creation, and more particularly to a highly efficient fluid circuit that interacts with environmental conditions to maintain a thermal equilibrium state, in which the working fluid is a turbine Used in conjunction with a compressor, heat exchange mechanism, the turbine exhaust is used to reduce the work of the compressor by isothermal compression, and the internal energy of the turbine exhaust is recovered as secondary heat to reduce the ambient temperature. The present invention relates to the fluid circuit in which work is drawn out by adiabatic internal energy change which is a starting point.

【0002】[0002]

【従来技術】仕事を発現させるための従来からの流体回
路は、代表的にボイラー、タービン、コンデンサーそし
てポンプを含んでいる。作用流体を作用媒体として使用
するための高圧の蒸気或はガスに変換させるための熱
が、化石燃料の燃焼によってボイラーに供給される。そ
うした蒸気はタービン内で膨張され仕事出力を創出す
る。流体回路のための排熱機構では、タービンから排気
された蒸気はコンデンサーに入り、そこで蒸気を凝縮さ
せるに十分な熱が除去される。飽和液はポンプに送ら
れ、このポンプがその圧力をボイラー温度に対応した飽
和圧力に上昇した後、蒸気はボイラーに送られ回路が反
復される。標準的な流体回路では、熱流れを創出する温
度勾配を確立するために熱源及びヒートシンクが使用さ
れる。温度差が創出されると、作用流体は圧力差及び或
は容積差によって流動せしめられる。こうした流体回路
の適応性はその効率次第である。従来からの流体回路に
おける1つの明らかな欠点は、熱の追加を通して極めて
高い圧力及び温度を発現させそれによって差を創出させ
るためには仕事入力を大きくせざるを得ないと言う事実
である。一般に、従来からの流体回路では、蒸気の圧力
をその飽和圧力に圧縮するために必要な仕事量はタービ
ンを介して流体回路から引き出される仕事よりも大き
い。蒸気を圧縮するために必要な仕事入力は機能上、流
体回路内に熱流れを発生させるべく確立される温度差に
依存している。従来、熱入力を減少させるために潜熱或
は排熱を使用して効率を改善する努力が為されて来てい
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventional fluid circuits for producing work typically include boilers, turbines, condensers and pumps. The heat for converting the working fluid into high pressure steam or gas for use as a working medium is supplied to the boiler by combustion of fossil fuels. Such steam is expanded in the turbine to create work output. In a heat removal mechanism for a fluid circuit, the steam exhausted from the turbine enters a condenser where sufficient heat is removed to condense the steam. The saturated liquid is sent to a pump, which raises its pressure to a saturation pressure corresponding to the boiler temperature, after which steam is sent to the boiler and the circuit is repeated. In standard fluid circuits, heat sources and heat sinks are used to establish temperature gradients that create heat flow. When a temperature difference is created, the working fluid is caused to flow by a pressure difference and / or a volume difference. The adaptability of such a fluid circuit depends on its efficiency. One obvious drawback in conventional fluid circuits is the fact that work input must be increased in order to develop extremely high pressures and temperatures through the addition of heat and thereby create a difference. Generally, in a conventional fluid circuit, the work required to compress the pressure of the vapor to its saturation pressure is greater than the work drawn from the fluid circuit via the turbine. The work input required to compress the vapor is functionally dependent on the temperature differential established to generate heat flow in the fluid circuit. In the past, efforts have been made to improve efficiency using latent or exhaust heat to reduce heat input.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明が解決
しようとする課題は、作用媒体の膨張によって創出され
る仕事量の消費量を最小としつつ、この作用媒体を回路
内で圧縮する流体回路を提供することである。これを達
成するために、回路の圧縮部分に於て、作用媒体が圧縮
されると同時に蒸気が冷却される。その結果、圧縮の仕
事量が最小化される。標準A/C技術によって追加的冷
却が為され得る。他の課題は、周囲空気を熱交換媒体と
して使用することによって入力熱を減少させることであ
る。従来の仕事回路では、温度差を生じさせるために作
用流体の温度が周囲温度以上に加熱されるのに対し、本
発明では作用流体の温度は周囲温度或はその付近に維持
される。例えば、周囲温度は約80°F(約44.4
℃)である。従って、入力熱は従来からの仕事回路に於
て必要とされたそれよりも実質的に低減される。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a fluid circuit for compressing the working medium in a circuit while minimizing the consumption of the work created by the expansion of the working medium. Is to provide. To achieve this, in the compression part of the circuit, the working medium is compressed and at the same time the vapor is cooled. As a result, the work of compression is minimized. Additional cooling can be done by standard A / C techniques. Another challenge is to reduce the input heat by using ambient air as the heat exchange medium. In the conventional work circuit, the temperature of the working fluid is heated above the ambient temperature in order to generate the temperature difference, whereas in the present invention, the temperature of the working fluid is maintained at or near the ambient temperature. For example, the ambient temperature is about 80 degrees Fahrenheit.
℃). Therefore, the input heat is substantially reduced than that required in conventional work circuits.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の流体回路は、作
用流体が流入温度及び圧力に於て流入しそうした流入温
度及び圧力以下の第1の温度及び圧力で排出されるとこ
ろのタービンと、このタービンの下流のコンプレッサー
と、タービンから前記第1の温度で排出される前記作用
流体とコンプレッサーとを熱交換させそれにより、コン
プレッサー内の作用流体を冷却し且つタービンから排気
される作用流体をコンプレッサーを通して熱交換させる
ことによって前記第1の温度よりも高い温度に加熱する
ための第1の手段と、コンプレッサーによって加熱され
タービンから排出される作用流体のためのリザーバー
と、作用流体をこのリザーバーからコンプレッサーに送
りそこで圧縮させるための手段と、第2のリザーバー
と、コンプレッサーによって圧縮された作用流体を第2
のリザーバーに送るための手段と、前記第2のリザーバ
ーからタービンへと作用流体を送達するための手段とか
ら成り立っている。詳しくは、本発明の流体回路は、高
圧ガスリザーバーと、タービンと、コンプレッサーと、
低圧リザーバーと、熱交換器とそして、弁の如き流れ制
御構造その他を含んでいる。高圧リザーバーは周囲空気
との熱交換関係にあり、周囲温度の作用流体をタービン
へと送達する。タービンで使用された作用流体はその温
度よりも高温のコンプレッサーとの熱交換関係に持ち来
たされる。従って圧縮された作用流体は、従来からの圧
縮作用に於て通常達成されるよりも低い温度に維持され
る。タービンを出、コンプレッサーによって加熱された
作用流体は次に周囲空気との熱交換関係にある低圧リザ
ーバーに送られ、次いでコンプレッサー入口に送られ、
コンプレッサー内で圧縮された後、高圧リザーバーに戻
る方向に差し向けられる。内部エネルギーが、断熱的な
膨張に基く外部に対する仕事を出力するために使用され
る。こうした仕事は、それが内部エネルギーの減少の結
果として生じ、従って温度は降下されることから、その
出力のためには熱の流れそれ自体は不要である。初期の
内部エネルギーは、以下に説明される開始点にまで温度
を上昇させる他の内部プロセスによって回収される。臨
界圧力比が約2から1の膨張率で利用され得る限りに於
て、カーチス(Curtis)ステージ及びインパルス
(impulse)ステージを使用しての外部熱に頼る
ことなく、最大内部エネルギーを変換可能である。従来
の空調システムの原理によれば、断熱的な圧縮はエバポ
レーターから熱を除去するための好ましい方法である。
これは、そうした空調システムは、低温からより高い温
度となる熱を除去することを目指すことによるものであ
る。圧力の上昇が、空調システムの実用上の、周囲温度
を越えての温度上昇或は十分な温度差を生じさせる。高
圧ガスの出力が所望されるエアコンプレッサー回路デバ
イスでは等温圧縮による入力仕事量の低減効果には限度
がある。なぜなら冷却は周囲状況に限定されるからであ
る。こうした回路デバイスでは圧縮は周囲温度に於て開
始され、温度は上昇される。しかしながらタービンから
の排気がプロセスを冷却するために使用される。タービ
ンからの、周囲温度から断熱的に膨張される排気の温度
は周囲温度よりもかなり低く、従って等温圧縮が可能で
ある。圧縮プロセスの内部エネルギーは一定に維持され
る。タービンからの排気の内部エネルギーが降下された
結果として、圧縮プロセスが周囲温度よりも低い温度環
境に包囲されそれにより、タービンからの排気は一定圧
力下に加熱されその内部エネルギーは開始点でのそれに
増大される。この回路ではその内部の向流流れの外側で
の熱交換は生じない。熱力学の第2法則のケルヴィン−
プランク原理によれば、反作用する2つの等温プロセス
によっては仕事は発生せず、また最終的な仕事を等温的
に創出する回路は無効である。前記回路デバイスでは、
断熱的プロセスが等温プロセスと協動されることから前
記原理の適用或はそれによる制限は排除される。複合さ
れたシステムとしてその全体が初期状態に戻されること
から、全最終変化、この場合は仕事が周辺の断熱的プロ
セスに於て発生する。熱力学的デバイスによって創出さ
れるべき仕事に対しては、熱は高温レベル(熱源)から
低温レベル(ヒートシンク)へとパスされねばならな
い。本発明はこの要件を満足する。熱力学的デバイス先
ず第1に、断熱的膨張によって生じる内部エネルギーは
変化され、流出する低温熱は低温レベルのヒートシンク
に放棄される必要がある。こうした熱力学的デバイスで
は断熱的温度及び内部エネルギーの低下が示される。第
2に、空調原理によれば、回路内のコンプレッサーは、
エバポレーターから排流を出来るだけ早く除去或は汲み
出して圧力及び或は温度の上昇を防ぐことをその目的と
するものである。従って、仕事を創出するプロセスのた
めの、機械的に低温レベルに維持されたヒートシンク或
はリザーバーが提供されている。熱力学に於ては低温の
受容体として作用するシンク或は周辺機器の形式は特定
或は限定されていない。それは周囲条件或は別システム
であって、この場合では内部の熱交換器及び圧縮プロセ
スである。Fenn,J.B.は、サンフランシスコ市
のW.H.Freeman and Companyの
1982年版の”Engines,Energy,an
dEntropy”の第5頁及び6頁に於て、”系及び
その周辺の系或は他の系間の観察し得る変化に相関関係
或は対応関係がある場合、系(物体或は物体の集合とし
ての)とその周辺環境(或は他の系)との間には相互作
用が存在する”と述べている。これは、2つの温度レベ
ルが存在する場合の熱交換或は相互作用の存在に関する
全ての見解を排除するものと考えられる。周辺環境は
海、地球或は大気である必要は無い。大抵の熱力学者
は、熱力学の第2法則のケルビン−プランク原理を用い
て熱力学的デバイスの作動性を否定する場合、単数或は
複数の系全体の周囲に境界線を引き、これら系に熱入力
が無いことをもって最終の仕事は生じ得ないと考える。
Fennはこのジレンマをその第15頁でこう解決して
いる。「仕事はエネルギーではない。仕事は系に”属”
し、一方エネルギーは属さない。仕事は系に対して”偶
然発生する”ものであって、我々はそれを相互作用と称
する。系はエネルギーを持つがそれは、系のエネルギー
がそれによって変化されるところの相互作用としての仕
事を為す。我々は、系がそれほど大きな仕事を”含む”
とは考えられず、従って我々は仕事の量を系の”仕事含
有量”の変化によって表し得る。かくして、ΔWはWの
みによって為された仕事の量を表すために使用すること
は出来ない。式ΔW=MV2 /2+ΔMgh=Wは、エ
ネルギーの変化は仕事の量と数値的に等しいことだけを
いっているのであって、仕事とエネルギーとが同一の量
であることをいっているのではない。」
SUMMARY OF THE INVENTION A fluid circuit of the present invention includes a turbine in which a working fluid exits at a first temperature and pressure less than or equal to the inflow temperature and pressure at which the working fluid entered. The compressor downstream of the turbine and the working fluid discharged from the turbine at the first temperature are exchanged with the compressor, thereby cooling the working fluid in the compressor and compressing the working fluid discharged from the turbine. Means for heating to a temperature above said first temperature by exchanging heat therethrough, a reservoir for the working fluid heated by the compressor and discharged from the turbine, and a working fluid from this reservoir to the compressor To the second reservoir and the compressor The compressed working fluid What second
Means for delivering the working fluid to the turbine, and means for delivering working fluid from the second reservoir to the turbine. Specifically, the fluid circuit of the present invention includes a high pressure gas reservoir, a turbine, a compressor,
It includes a low pressure reservoir, a heat exchanger, and flow control structures such as valves. The high pressure reservoir is in heat exchange relationship with ambient air and delivers the ambient temperature working fluid to the turbine. The working fluid used in the turbine is brought into heat exchange relationship with the compressor above its temperature. Thus, the compressed working fluid is maintained at a lower temperature than normally achieved in conventional compression operations. The working fluid exiting the turbine and heated by the compressor is then sent to a low pressure reservoir in heat exchange relationship with ambient air and then to the compressor inlet,
After being compressed in the compressor, it is directed back into the high pressure reservoir. Internal energy is used to output work to the outside due to adiabatic expansion. Such work does not require the heat flow itself for its output, as it occurs as a result of the reduction of internal energy and thus the temperature is lowered. The initial internal energy is recovered by other internal processes that raise the temperature to the starting point described below. Maximum internal energy can be converted without resorting to external heat using Curtis and impulse stages, as long as the critical pressure ratio is available at expansion rates of about 2 to 1. is there. According to the principles of conventional air conditioning systems, adiabatic compression is the preferred method for removing heat from the evaporator.
This is because such air conditioning systems aim to remove heat from cold to higher temperatures. The increase in pressure causes a practical temperature rise of the air conditioning system above ambient temperature or a sufficient temperature difference. In an air compressor circuit device in which high-pressure gas output is desired, there is a limit to the effect of reducing the input work by isothermal compression. This is because cooling is limited to ambient conditions. In such circuit devices, compression is initiated at ambient temperature and the temperature is raised. However, the exhaust from the turbine is used to cool the process. The temperature of the exhaust from the turbine, which is expanded adiabatically from ambient temperature, is significantly lower than ambient temperature, so isothermal compression is possible. The internal energy of the compression process is kept constant. As a result of the reduced internal energy of the exhaust from the turbine, the compression process is surrounded by a sub-ambient temperature environment, which causes the exhaust from the turbine to heat under constant pressure and its internal energy to that at the starting point. Will be increased. In this circuit there is no heat exchange outside the countercurrent flow inside it. Kelvin of the Second Law of Thermodynamics
According to Planck's principle, no work is generated by the two counteracting isothermal processes, and the circuit that creates the final work isothermally is invalid. In the circuit device,
Since the adiabatic process is co-operated with the isothermal process, the application or limitation of the above principles is eliminated. All final changes, in this case work, occur in the surrounding adiabatic process since the whole is returned to its initial state as a compound system. For the work to be created by the thermodynamic device, heat must be passed from the hot level (heat source) to the cold level (heat sink). The present invention satisfies this requirement. Thermodynamic device First of all, the internal energy produced by adiabatic expansion is changed, and the cold heat exiting must be dumped to a heat sink at a cold level. Such thermodynamic devices exhibit adiabatic temperature and reduced internal energy. Secondly, according to the air conditioning principle, the compressor in the circuit
The purpose is to remove or pump out the effluent from the evaporator as soon as possible to prevent pressure and / or temperature rise. Accordingly, a mechanically maintained heat sink or reservoir at a low temperature level is provided for the process of creating work. In thermodynamics, the type of sink or peripheral that acts as a cold temperature receptor is not specified or limited. It is an ambient condition or another system, in this case the internal heat exchanger and compression process. Fenn, J .; B. W. of San Francisco H. Freeman and Company, 1982 edition of "Engines, Energy, an.
On pages 5 and 6 of "dEntropy", if there is a correlation or correspondence between the observable changes between the "system and its surrounding systems or other systems," the system (object or set of objects There is an interaction between (as a) and its surrounding environment (or other system). "This is the existence of heat exchange or interaction in the presence of two temperature levels. It is believed that it excludes all views on: the surrounding environment does not have to be the sea, earth or atmosphere. In the case of denying the operability of the device, it is considered that the final work cannot occur due to the absence of heat input in these systems by drawing a boundary line around the entire system or systems.
Fenn solves this dilemma on page 15 of this matter. "Work is not energy. Work is a" genus "of a system.
However, energy does not belong. Work is "accidental" in our system, and we call it interaction. The system has energy, which does its job as an interaction where the energy of the system is changed by it. We "include" the system so big work
Is not considered, and thus we can represent the amount of work by changing the "work content" of the system. Thus, ΔW cannot be used to represent the amount of work done by W alone. Wherein ΔW = MV 2/2 + ΔMgh = W , the change in energy is a than to say only that equal to the amount and numerical work, the not have said that the work and energy are the same amount. "

【0005】[0005]

【実施例】図1を参照するに本発明に従う流体回路が概
略例示され、コンプレッサー10と、高圧リザーバー1
2と、タービン14と、そして低圧リザーバー16とを
具備している。コンプレッサー10の周囲には冷却羽根
20が螺旋状に巻付けられ、このコンプレッサーを冷却
用ジャケット18が取り巻いている。弁22、24、2
6、28が、流体流量及び流体回路全体圧力を制御する
べく流体回路を介して設置される2。回路の開始に際
し、全流体回路は先ず排気される。コンプレッサーが加
圧流体を戻し始めるまで、作用圧力を維持するに十分な
体積の加圧流体が流体回路に注入される。本発明の流体
回路での使用に適した流体はフレオンR−22冷媒(フ
レオンはE.I.DuPont De Nemours
& Co の所有に係わるフルオロカーボン冷媒の商
標)である。加圧流体は弁26及び導管30を経て高圧
リザーバー12に送達される。この高圧リザーバー12
は、その内部の温度を環境温度と等しくするための熱交
換器32を具備する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIG. 1, a fluid circuit according to the present invention is schematically illustrated, which includes a compressor 10 and a high pressure reservoir 1.
2, a turbine 14, and a low pressure reservoir 16. A cooling blade 20 is spirally wound around the compressor 10, and a cooling jacket 18 surrounds the compressor. Valves 22, 24, 2
6, 28 are installed 2 via the fluid circuit to control the fluid flow rate and overall fluid circuit pressure 2. At the start of the circuit, the entire fluid circuit is first evacuated. A volume of pressurized fluid sufficient to maintain working pressure is injected into the fluid circuit until the compressor begins to return pressurized fluid. A suitable fluid for use in the fluid circuit of the present invention is Freon R-22 refrigerant (Freon is EI DuPont De Nemours).
& Co is a trademark of a fluorocarbon refrigerant owned by & Co. Pressurized fluid is delivered to high pressure reservoir 12 via valve 26 and conduit 30. This high pressure reservoir 12
Is equipped with a heat exchanger 32 for making the internal temperature equal to the ambient temperature.

【0006】加圧流体は導管34及び弁28を通して前
記高圧リザーバー12からタービン14に送達されそこ
で膨張される。タービン出力軸35に、例えばドライブ
シャフト(図示せず)の如きによって連結された任意の
数の従来通りの仕事取り出しデバイスによって仕事が取
り出される。タービン出力軸35はコンプレッサー10
をも駆動する。タービンから排気された流体は、導管3
6を介してコンプレッサー10を取り巻く冷却用ジャケ
ット18の内部のチャンバー37に送られる。流体を冷
却状態に維持するために、タービン14及びチャンバー
37間を連通する導管36を絶縁層38が取り巻く。チ
ャンバー37に入りコンプレッサー10を取り巻く流体
の温度はコンプレッサー10内部の流体よりも低温であ
る。コンプレッサー10に沿って設けられた冷却羽根2
0がコンプレッサーを使用しての熱交換を促進する。タ
ービンから排出され、コンプレッサーによって加熱され
た後、流体は導管40及び弁24を介して低圧リザーバ
ー16に送られる。この低圧リザーバー16及び大気間
の熱交換が、前記低圧リザーバー16内部の熱交換エレ
メント42を介して為される。
Pressurized fluid is delivered from the high pressure reservoir 12 through conduit 34 and valve 28 to turbine 14 where it is expanded. Work is extracted by any number of conventional work extraction devices coupled to the turbine output shaft 35, such as by a drive shaft (not shown). The turbine output shaft 35 is the compressor 10
Also drives. The fluid discharged from the turbine is supplied to the conduit 3
It is sent to the chamber 37 inside the cooling jacket 18 surrounding the compressor 10 via 6. Insulation layer 38 surrounds conduit 36 that communicates between turbine 14 and chamber 37 to maintain the fluid in a cooled state. The temperature of the fluid that enters the chamber 37 and surrounds the compressor 10 is lower than that of the fluid inside the compressor 10. Cooling blades 2 provided along the compressor 10
0 promotes heat exchange using the compressor. After being discharged from the turbine and heated by the compressor, the fluid is delivered to low pressure reservoir 16 via conduit 40 and valve 24. The heat exchange between the low pressure reservoir 16 and the atmosphere is performed via the heat exchange element 42 inside the low pressure reservoir 16.

【0007】流体は低圧リザーバー16から導管44及
び弁22を介してコンプレッサー入口43に送られる。
コンプレッサーは低圧リザーバーからの流体を加圧し、
流体回路を完結するべくそれを導管30及び弁26を介
して高圧リザーバーへと送達する。流体回路を連続作動
状態に維持するために要求される任意の仕事或は熱を流
体回路に提供するための手段45もまた含まれる。こう
した手段45を流体回路全体の必要な箇所に配置し得
る。前記手段45の配置は例示的に過ぎないものであっ
て絶対的なものではない。
Fluid is delivered from low pressure reservoir 16 via conduit 44 and valve 22 to compressor inlet 43.
The compressor pressurizes the fluid from the low pressure reservoir,
It is delivered via conduit 30 and valve 26 to a high pressure reservoir to complete the fluid circuit. Also included is a means 45 for providing the fluid circuit with any work or heat required to maintain the fluid circuit in continuous operation. Such means 45 may be located at required points throughout the fluid circuit. The arrangement of the means 45 is exemplary only and not absolute.

【0008】 以下は、作用流体としてフレオン(登録商標)R−22
冷媒を使用し、大気温度を約80°F(約44.4℃)
と仮定した場合の、図1に示される流体回路による作動
流体のための圧力及び温度の値である。エンタルピー
(以下単にHと称する)値もまた流体回路に対して算出
された。高圧リザーバー12における作用流体の圧力は
110psia(絶対値で7.73kgw/cm2 )に
維持され、Hは113.8BTU/LBである。タービ
ンから排気される流体の圧力は56psia(絶対値で
3.93kgw/cm2 )、温度は20°F(約11.
11℃)であり、そしてHは106.5BTU/LBで
ある。コンプレッサーを使用しての熱交換の後、流体の
圧力は56psia(絶対値で3.93kgw/cm
2 )、温度は75°F(約41.66℃)であった。低
圧リザーバー内部の温度は80°F(約44.4℃)で
あり、Hは116.5BTU/LBであった。流体はコ
ンプレッサー内部で約110psia(絶対値で7.7
3kgw/cm2 )に加圧された。コンプレッサーから
の排気温度は約90°F(約50.0℃)であった。H
は115.6BTU/LBであった。流体回路を連続作
働状態に維持するために、流体回路に必要な仕事或は熱
を追加供給し得る。使用された圧力及び温度は、本発明
の流体回路の効率の増大が従来技術を上回ることを示す
ための概略的なものである。
Examples The following are Freon® R-22 as the working fluid.
Refrigerant is used and the atmospheric temperature is approximately 80 ° F (approximately 44.4 ° C).
And pressure values for the working fluid according to the fluid circuit shown in FIG. The enthalpy (hereinafter simply H) value was also calculated for the fluid circuit. The pressure of the working fluid in the high pressure reservoir 12 is maintained at 110 psia (7.73 kgw / cm 2 in absolute value), and H is 113.8 BTU / LB. The pressure of the fluid discharged from the turbine is 56 psia (3.93 kgw / cm 2 in absolute value) and the temperature is 20 ° F. (about 11.
11 ° C), and H is 106.5 BTU / LB. After heat exchange using the compressor, the fluid pressure is 56 psia (3.93 kgw / cm absolute).
2 ), the temperature was 75 ° F (about 41.66 ° C). The temperature inside the low pressure reservoir was 80 ° F (about 44.4 ° C) and H was 116.5 BTU / LB. The fluid is about 110 psia (7.7 in absolute value) inside the compressor.
It was pressurized to 3 kgw / cm 2 ). The exhaust temperature from the compressor was about 90 ° F (about 50.0 ° C). H
Was 115.6 BTU / LB. Additional work or heat may be provided to the fluid circuit to maintain it in continuous operation. The pressures and temperatures used are schematic to show the increased efficiency of the fluid circuit of the present invention over the prior art.

【0009】図1に示される流体回路を使用しての回路
が図3に例示される。ここではY軸が温度をそしてX軸
が圧力を表している。ラインABが、一定温度T1或は
周囲温度で生じる圧縮ステージを表す。タービンでの膨
張がラインBCで示される。コンプレッサーに於ける冷
却及びタービンからの排気の再熱は周囲空気との熱交換
を通して達成され、それがラインCAで示される。ター
ビンからの冷却された排気がコンプレッサーの温度を下
げ、エンタルピーを最小化するための蒸気が増大しそれ
により仕事入力が増大する。この回路全体を通しての流
体の温度は、一般に周囲温度か或はその近辺に維持され
ることを理解されよう。結局、不平衡を確立するための
流体回路への仕事入力は、図3にも例示されるように、
従来からの流体回路に於て必要なそれよりも少い。
A circuit using the fluid circuit shown in FIG. 1 is illustrated in FIG. Here, the Y-axis represents temperature and the X-axis represents pressure. Line AB represents the compression stage that occurs at constant temperature T1 or ambient temperature. Expansion at the turbine is shown by line BC. Cooling in the compressor and reheat of the exhaust from the turbine is accomplished through heat exchange with ambient air, which is shown in line CA. The cooled exhaust from the turbine lowers the temperature of the compressor, increasing steam to minimize enthalpy and thereby increasing work input. It will be appreciated that the temperature of the fluid throughout this circuit is generally maintained at or near ambient temperature. Eventually, the work input to the fluid circuit to establish the imbalance, as illustrated in FIG.
Less than that required in conventional fluid circuits.

【0010】従来の回路例えばランキン回路では圧縮熱
はポンプによって形成される。このための圧縮ステージ
が図3ではラインA’B’で表される。温度差を確立す
るために、従来は、例えば化石燃料を燃焼させて一定圧
力状況下に温度をポイントB’からポイントC’へと上
昇させることによって流体回路が加熱された。流体を加
圧してポイントC’の温度とするためには有意の熱入力
が必要である。流体の膨張がラインC’A’で示され
る。図1に示される流体回路を使用しての回路が図4に
例示される。ここではY軸に温度がそしてX軸にエント
ロピーが表されている。ポイントAではエントロピー
(以下単にSと称する)は0.2250に等しく、また
エンタルピー(H)は114BTU/LBと等しい。ラ
インABはタービン膨張を表す。ポイントBではSは
0.2250に、そしてHは106BTU/LBに夫々
等しく、また圧力は56psia(絶対値で3.93k
gw/cm2 )である。ラインBCはタービン排気及び
コンプレッサー10間の熱交換を表す。ポイントCでは
Sは0.2443に、そしてHは116BTU/LBに
等しい。ラインCDは等エントロピー圧縮を示し、ポイ
ントDではHは124.7BTU/LBに等しく、圧力
は110(絶対値で7.73kgw/cm2 )である。
In conventional circuits, such as Rankine circuits, the heat of compression is formed by a pump. The compression stage for this is represented in FIG. 3 by the line A'B '. In order to establish a temperature difference, the fluid circuit has conventionally been heated, for example by burning fossil fuel to raise the temperature from point B'to point C'under constant pressure conditions. Significant heat input is required to pressurize the fluid to the temperature at point C '. The expansion of the fluid is shown by the line C'A '. A circuit using the fluid circuit shown in FIG. 1 is illustrated in FIG. Here the temperature is plotted on the Y-axis and the entropy is plotted on the X-axis. At point A, the entropy (hereinafter simply referred to as S) is equal to 0.2250 and the enthalpy (H) is equal to 114 BTU / LB. Line AB represents turbine expansion. At point B, S equals 0.2250 and H equals 106 BTU / LB, and the pressure is 56 psia (3.93 k absolute).
gw / cm 2 ). Line BC represents the heat exchange between the turbine exhaust and the compressor 10. At point C, S equals 0.2443 and H equals 116 BTU / LB. Line CD shows isentropic compression, at point D H equals 124.7 BTU / LB and pressure is 110 (absolute value 7.73 kgw / cm 2 ).

【0011】本発明に従う流体回路の別態様が図2に示
される。この流体回路は図1に示される流体回路の如
く、高圧リザーバー46と、タービン48と、コンプレ
ッサー50とを具備している。図2の流体回路は、コン
プレッサーが低圧受容チャンバー52の内部に収納さ
れ、この低圧受容チャンバー52が図1の流体回路にお
けるような別体の、低圧リザーバーを不要化している点
で図1の流体回路と相違している。図2の流体回路で
は、流体回路を連続作働状態に維持するために必要な何
らかの仕事或は熱を提供するための手段54もまた含ま
れる。その他の全ての点に於て、図2の流体回路は図1
のそれと同様に作動される。以上本発明を具体例を参照
して説明したが、本発明の内で多くの変更を成し得るこ
とを理解されたい。
Another embodiment of the fluid circuit according to the present invention is shown in FIG. The fluid circuit includes a high pressure reservoir 46, a turbine 48, and a compressor 50, like the fluid circuit shown in FIG. The fluid circuit of FIG. 2 contains the compressor within a low pressure receiving chamber 52 which eliminates the separate, low pressure reservoir as in the fluid circuit of FIG. It is different from the circuit. The fluid circuit of Figure 2 also includes means 54 for providing any work or heat necessary to maintain the fluid circuit in continuous operation. In all other respects, the fluid circuit of FIG.
Operated in the same way as that of. Although the present invention has been described above with reference to specific examples, it should be understood that many modifications can be made within the present invention.

【0012】[0012]

【発明の効果】【The invention's effect】

1.回路は、効率が極めて高いこと、そして汚染を生じ
ず且つ有限な資源を枯渇させることなく作動し得ること
を特徴とする。本発明による回路はその大部分が、現在
入手し得る”在庫があってすぐに入手し得る”部品を使
用して組み立て得ることを実用上の特徴とするものであ
る。
1. The circuit is characterized by being extremely efficient and capable of operating without pollution and without exhausting finite resources. The circuit according to the invention is, to a large extent, practically characterized in that it can be assembled using currently available "in stock and readily available" components.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に従う仕事創出回路を創出するための系
の概略図である。
1 is a schematic diagram of a system for creating a work creation circuit according to the present invention.

【図2】本発明に従う仕事創出回路を創出するための系
の別態様の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of a system for creating a work creation circuit according to the present invention.

【図3】従来の努力創出回路と本発明に従う仕事創出回
路における圧力対温度の関係を表すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing pressure versus temperature in a conventional effort creation circuit and a work creation circuit according to the present invention.

【図4】本発明に従う仕事創出回路の圧力対温度の関係
を表すグラフである。
FIG. 4 is a graph illustrating the pressure versus temperature of a work creation circuit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:コンプレッサー 12:高圧リザーバー 14:タービン 16:低圧リザーバー 20:冷却羽根 35:タービン出力軸 37:チャンバー 42:熱交換エレメント 43:コンプレッサー入口 10: Compressor 12: High pressure reservoir 14: Turbine 16: Low pressure reservoir 20: Cooling blade 35: Turbine output shaft 37: Chamber 42: Heat exchange element 43: Compressor inlet

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 仕事を創出するための流体回路であっ
て、 仕事出力を創出するためのタービンにして、作用流体を
入力温度及び圧力に於て膨張させ、それを前記入力温度
及び圧力よりも低い第1の温度に於て排出せしめる前記
タービンと、 該タービンの下流のコンプレッサーと、 該タービンから前記第1の温度で排出される前記作用流
体とコンプレッサーとのを熱交換させそれによって、コ
ンプレッサー内部の作用流体を冷却し、またタービンか
ら排出される作用流体をコンプレッサー似通し、そこで
の熱交換によって前記第1の温度よりも高い温度に加熱
するための第1の手段と、 コンプレッサーによって加熱された、タービンからの作
用流体のための第1のリザーバーと、 作用流体を前記第1のリザーバーからコンプレッサーに
送りそこで圧縮させるための手段と、 第2のリとーバーと、 コンプレッサーによって圧縮された作用流体を前記第2
のリザーバーに送るための手段と、 前記第2のリザーバーからタービンへと作用流体を送達
するための手段とから構成される前記流体回路。
1. A fluid circuit for creating work, which is a turbine for creating work output, wherein a working fluid is expanded at an input temperature and pressure, which is higher than the input temperature and pressure. The turbine for discharging at a low first temperature, a compressor downstream of the turbine, and the working fluid discharged from the turbine at the first temperature for exchanging heat with the compressor, whereby the interior of the compressor First means for cooling the working fluid of the compressor and also for heating the working fluid discharged from the turbine to a temperature above said first temperature by heat exchange there, and by means of a compressor A first reservoir for working fluid from the turbine; and sending working fluid from the first reservoir to a compressor. In the means for compression, and the second re and Ba, wherein the working fluid compressed by the compressor second
Fluid circuit comprising: means for delivering to a reservoir of the second fluid source; and means for delivering a working fluid from the second reservoir to a turbine.
【請求項2】 第1のリザーバー及び周囲空気間で熱交
換を生じさせるための手段を含む請求項1の流体回路。
2. The fluid circuit of claim 1 including means for effecting heat exchange between the first reservoir and ambient air.
【請求項3】 コンプレッサーを駆動させるためにター
ビンをコンプレッサーに接続するための手段を含む請求
項1の流体回路。
3. The fluid circuit of claim 1 including means for connecting a turbine to the compressor to drive the compressor.
【請求項4】 第2のリザーバーは高圧リザーバーであ
り、コンプレッサーの下流のタービン及びコンプレッサ
ー間に位置付けられ、前記高圧リザーバ及び周囲空気間
の熱交換を生じさせるための手段が設けられている請求
項1の流体回路。
4. The second reservoir is a high pressure reservoir, positioned between the turbine downstream of the compressor and the compressor, and provided with means for effecting heat exchange between the high pressure reservoir and ambient air. One fluid circuit.
【請求項5】 第1のリザーバーはコンプレッサーを取
り巻くジャケットによって画定される請求項1の流体回
路。
5. The fluid circuit of claim 1, wherein the first reservoir is defined by a jacket surrounding the compressor.
【請求項6】 コンプレッサー及びタービンを具備する
システムに於て仕事を創出するべく作用流体を作用させ
る方法であって、 作用流体を入力圧力及び温度に於てタービンに送りそれ
により仕事出力を発言させ、次いで前記入力圧力及び温
度よりも低い圧力及び温度に於てタービンから作用流体
を排出させる段階と、 タービンから排出される作用流体を使用してコンプレッ
サーを冷却する段階と、 タービンから排出され且つコンプレッサーとの間で熱交
換された作用流体を、前記コンプレッサーで圧縮させる
べくコンプレッサーの流体入口に送る段階と、 コンプレッサーの流体入口を通して送達される作用流体
をコンプレッサー内で圧縮する段階と、 コンプレッサーによって圧縮された作用流体を前記ター
ビンに送る段階とを包含する前記方法。
6. A method of operating a working fluid to create work in a system comprising a compressor and a turbine, the working fluid being sent to a turbine at an input pressure and temperature, thereby producing a work output. , Then discharging the working fluid from the turbine at a pressure and temperature lower than the input pressure and temperature, cooling the compressor using the working fluid discharged from the turbine, and discharging the turbine and the compressor Sending the working fluid heat-exchanged with the compressor to the compressor fluid inlet for compression by the compressor, compressing the working fluid delivered through the compressor fluid inlet in the compressor, and compressing by the compressor. Delivering a working fluid to the turbine Method.
【請求項7】 作用流体の温度を、それがコンプレッサ
ー内で圧縮される際に実質的に一定に維持する段階が含
まれる請求項6の方法。
7. The method of claim 6 including the step of maintaining the temperature of the working fluid substantially constant as it is compressed in the compressor.
【請求項8】 システムが高圧リザーバーを含み、該高
圧リザーバー及び周囲空気間で熱交換を生じさせる段階
と、コンプレッサーからの作用流体をタービンに送るに
先立って高圧リザーバーに送達する段階とを含んでいる
請求項6の方法。
8. The system includes a high pressure reservoir, causing heat exchange between the high pressure reservoir and ambient air, and delivering working fluid from the compressor to the high pressure reservoir prior to delivery to the turbine. The method of claim 6, wherein
【請求項9】 システムが低圧リザーバーを含み、コン
プレッサーとの間で熱交換された作用流体を、コンプレ
ッサーの流体入口に送達するに先立って低圧リザーバー
に送達する段階と、前記低圧リザーバー及び周囲空気間
で熱交換を生じさせそれにより、コンプレッサーに入る
作用流体の温度を実質的に周囲温度と等しくする段階と
を含んでいる請求項6の方法。
9. The system includes a low pressure reservoir for delivering a working fluid heat exchanged with the compressor to the low pressure reservoir prior to delivery to the fluid inlet of the compressor; and between the low pressure reservoir and ambient air. The step of causing heat exchange at, thereby causing the temperature of the working fluid entering the compressor to be substantially equal to ambient temperature.
【請求項10】 タービン及びコンプレッサーが相互作
用するよう前記タービン及びコンプレッサーを連結する
段階を含む請求項6の方法。
10. The method of claim 6 including the step of coupling the turbine and compressor such that the turbine and compressor interact.
【請求項11】 システムを排気する段階と、次いでシ
ステムに蒸気形態の加圧された作用流体を、前記システ
ムを起動させ且つコンプレッサーが加圧された作用流体
を戻すまで作用圧力を維持するに十分な容積に於て充填
する段階とが含まれる請求項6の方法。
11. Evacuating the system, and then providing the system with a pressurized working fluid in vapor form sufficient to maintain the working pressure until the system is activated and the compressor returns the pressurized working fluid. 7. The method of claim 6 including the step of filling in different volumes.
【請求項12】 仕事を創出するために作用流体を作用
させるための方法であって、 流体コンプレッサー及びタービンに流体入口を設ける段
階と、 作用流体の圧力をコンプレッサー内で上昇させる段階
と、 タービン内で作用流体を膨張させて仕事出力を創出しそ
れにより、タービンに入る作用流体圧力及び温度を、該
温度よりも低い、タービンから排気される作用流体圧力
及び温度に低下させる段階と、 作用流体の圧力がコンプレッサーに於て増大される際
に、タービンから排出される作用流体を使用しての熱交
換を通してコンプレッサーを冷却することにより、作用
流体温度を実質的に一定に維持する段階と、 タービンから排出される作用流体をコンプレッサーとの
熱交換によって加熱する段階と、 タービンからの、コンプレッサーによって加熱された作
用流体をタービンの流体入口に送達する段階とを含む前
記方法。
12. A method for acting a working fluid to create work, comprising: providing a fluid inlet to a fluid compressor and turbine; increasing the pressure of the working fluid in the compressor; Expanding the working fluid to create a work output thereby reducing the working fluid pressure and temperature entering the turbine to a working fluid pressure and temperature exhausted from the turbine below that temperature; Maintaining the working fluid temperature substantially constant by cooling the compressor through heat exchange using working fluid discharged from the turbine as the pressure is increased in the compressor; Heating the discharged working fluid by heat exchange with the compressor and from the turbine to the compressor. Delivering the heated working fluid to the fluid inlet of the turbine.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007138797A (en) * 2005-11-17 2007-06-07 Toyota Industries Corp One piece unit
JP4706451B2 (en) * 2005-11-17 2011-06-22 株式会社豊田自動織機 Integrated unit
JP2015513062A (en) * 2012-03-20 2015-04-30 エナジフセット フォーサルジニングス エービー ハーディー ホリングワースEnergihuset Forsaljnings Ab Hardy Hollingworth Thermal cycle for heat transfer and electricity generation between media

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