JPH09501214A - 蒸気力機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多段を有した蒸気で駆動されるピストン型機関は、単一ブロック又はユニットとして構成される。各段はそれ自身の別々の蒸気動力源を有しており、各段の流体は異なっており且つ或る機関からの廃棄熱が後続機関を駆動する為に使用される様な異なった熱／温度特性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気力機関 １．発明の分野 この発明は、一般に蒸気で駆動されるピストン型機関、特に熱源から熱を受け 取って流体を気化してピストン機関を駆動する第一流体を内部に有し且つ機関効 率を高める為に第一流体通路と熱交換関係に在る第二閉鎖流体通路を内部に有し て蒸気で駆動されるピストン型機関に関する。更に別の実施例では、複数の効率 的な蒸気駆動のピストン型機関は、相互に異なった閉回路で接続されており、こ れによって第二の又は後続の蒸気駆動のピストン型機関における第一閉回路の流 体が、第一の蒸気駆動のピストン型機関によって又はそれを貫流している流体に よって加熱されるようになっている。 ２．従来の技術 従来の蒸気力ピストン装置は、蒸発可能流体と、流体を蒸発させる蒸発器と、 蒸気ピストン機械と、蒸発器と蒸気ピストン機械とが流体を移動するように介在 されている閉回路とを有している。この種のその様な従来の蒸気力ピストン装置 としては、流体として水を使用している蒸気発電所がある。蒸発器は蒸気発電機 であり、蒸気機械はピストンを備えた蒸気機関か又は発電機を駆動する蒸気ター ビンとなっている。 しかし、水は大気圧下では１００℃で蒸発する。良い効率を得る為に、はるか に高い温度で過熱又は超加熱された蒸気が必要とされる。これは、蒸気発生器で の蒸発の為に高品質 の多量の燃料が必要とされることを意味している。それは更に、たとえ大量に利 用可能であっても比較的低温では、本装置は熱だけで仕事ができるものではない ことを意味している。 Ｄ．Ｒ．ソール(Sawle)の名前で発行された米国特許第3,218,802 号では、二 元蒸気発電所は、硫黄を加熱して蒸発する熱源１０と、蒸気中の熱を運動エネル ギに転換する第１段の硫黄熱機関１２と、部分冷却された硫黄を受けて熱の残り を除去する熱交換器１４とから成る硫黄サイクルを採用している。熱交換器１４ は、導管３７、４１、４３内の流体を加熱して蒸気を第２段の熱機関１６に送る 。同様なシステムが、エチレン酸化物の反応器を使用した石油化学プラントに採 用されている。反応器は高温で低圧の流体（二様流体）によって冷却されている 。この流体は、熱交換器に送られて過熱蒸気を発生する。エチレンガスを圧縮す るために蒸気タービンにその蒸気が使用されていた。このシステムは、鋼が水素 を透過するので硫化物を使用し、硫黄や燐、ナトリウムでさえ排除されており、 また上記物質を伴った水素は重大な問題を引き起こすので克服が非常に難しい問 題を有している。これは、１２６０°Ｆの飽和硫黄蒸気を使用する非常に高温な 装置である。 ドエルナー(Doerner)氏等に発行された米国特許第4,070,862 号では、発電所 のタービンに、水と水素のような２つの異なった流体が用意されている。問題の 一つは、一方のタービンから他方への漏れである。その発明は、２つの液体につ いての選択に関するもので、そこで第２液体は第１液 体より低い沸点を有し、蒸気凝縮物（リンケージ）をボイラーに戻すようになっ ている。それら２つの液体は、３４ＰＳＩＡで８００°Ｆと５１ＰＳＩＡで４５ ０℃とそれらの温度に対照して低い圧力と成っている。この特許では何ら効率の 数字については記述されていないが、そのような高温や低圧を使用するとタービ ンの総合効率について悪い影響を及ぼさざるを得ない。 クリーガー(Krieger)氏等に発行された米国特許第4,700,543号では、複数の独 立した閉ランキンサイクルの発電装置が開示されており、それら各々は、蒸発器 を有し、媒体又は低温源流体を発電装置の蒸発器に連続的に供給し、熱の消耗し た熱源流体を発生する様に運転される。熱の消耗した熱源は、並列に予熱器の全 てに当てられている。発電装置はタービンとして図示されている。 従って、高効率で且つ比較的低い温度で運転する蒸気駆動のピストン型機関の 技術については大きなニーズが存在する。 発明の大要 この発明は、それら不利な点を直し、運転が比較的安価に行われ、特定の実施 例において、比較的低い温度で温度源を実際に使用されるようにし、従って安価 な燃料の使用を可能にする高効率の蒸気力ピストン装置を提供することを意図と している。 機械に使用される流体が、５０℃より低い大気圧蒸発温度を有し且つ低温でも 高圧蒸気が得られるような蒸発特性を有した流体であるために上記成果は本発明 で達成される。適当 な流体とは、特に過フッ化炭化水素や同等代替物のように冷却設備で使用される 流体である。従って、非常に良く適合した流体は、１，１−二塩化２，２，２− 三フッ化エテンである。 本発明の特別の実施例によれば、蒸発器は二次流体として上述の流体を、一次 流体として別の流体を有した熱交換器となっている。その熱交換器は、実際の意 味では、クーラントが一次流体を成している自動車エンジンのような爆発エンジ ンのラジエータを構成することがある。他に熱交換器は、高温気体と流体との間 で熱交換を行う装置であったり、又は一次流体で充満され、熱源で加熱されるボ イラーであったりする。熱源は、バーナや電気抵抗器、太陽エネルギ等である。 本発明の別の実施例では、蒸発器自身が熱源を有している。熱源は、バーナ、 太陽エネルギ設備の反射鏡又は電気抵抗器となる。それは更に、流体が自動車エ ンジンのクーラントとしての働きをしている自動車エンジンのような爆発エンジ ンであったりする。熱がそのような自動車エンジンによって供給される場合、蒸 気機械はエンジンの出力軸に連結されたり、又は爆発エンジンと同じエンジンブ ロックに一体に形成されて蒸気機械と爆発エンジンの両方が同じ出力軸に連結さ れる。 本発明の別の実施例では、蒸気力装置は、階段状接続の形で次々と配列された 一つ以上の蒸気機械を有している。そのような場合、その複数の蒸気機械は閉回 路状に相互に接続され、第二の又は後続の蒸気機械の流体回路中の流体は、第一 の又は先の蒸気機械によって及び若しくはそれを貫流してい る流体によって加熱される。更にその場合、一連の回路の流体は、各々が異なっ た温度係数を有しているように異なったものとなる。 かくして、本発明の目的は、爆発エンジンの冷却のために循環する流体を有し た自動車エンジンのような爆発エンジンからの廃熱によって一次流体を加熱する ようにした蒸気力機関を提供するものである。 更に本発明の目的は、両方が共通の出力駆動軸にピストンを接続しており、爆 発エンジンが第１温度に加熱される第１流体によって冷却され、且つ蒸気力機関 が、爆発エンジンの冷却流体の第１温度よりも低い温度であって、爆発エンジン の流体に熱伝達関係で結合されて蒸発され、蒸気機関を駆動する蒸発特性を有し た第２流体によって駆動されるようにしたもので、共通のハウジング内に設けた 爆発エンジンと蒸気力機関を提供するものである。 更に、本発明の目的は、第１流体を蒸発して蒸気機関を駆動する爆発エンジン を冷却する第１流体を内部に有している蒸気機関と、爆発エンジンとを同じハウ ジング内に搭載するものである。 更に、本発明の目的は、第１蒸気機械への入力流体がそこでピストンを駆動す る温度と特徴を有し、且つその出力流体の廃熱温度が第２機関の第２流体を加熱 して蒸発し、第２蒸気ピストン機関を駆動するようなものとなっており、第２蒸 気機関から出る流体の廃熱温度が第３蒸気ピストン機関内の第３流体に熱を伝達 して第３流体を蒸発して第３ピストン機関を駆動し、次いで第３機関から出る流 体をヒータに戻して 流体を蒸発するようなものとなっており、サイクルを全体に渡って再度開始する ように階段状連続状態に複数の異なった蒸気機械を搭載するものである。 更に、本発明の目的は、別々の閉流体回路に搭載され、先の蒸気機械の廃熱か ら入力熱を受ける各蒸気機械で異なった流体が流れるように複数の異なった蒸気 機械を階段状に連続させるものである。 本発明の重要な目的は、ピストンを駆動する第１流体と、該第１流体と熱伝達 関係を持って機関内で閉回路状に循環する第２流体とを有し、これで蒸気駆動の ピストン型機関の効率を高めるようにした蒸気駆動のピストン型機関を利用する ものである。 従って、本発明は、蒸発可能な流体と、該流体を蒸発させる蒸発器と、流体が 蒸発されて仕事のためにピストン機関に接続され、凝縮され、蒸発器に戻される 閉流体回路のピストン機関とを有した蒸気力機関に関し、その改良が蒸気入力と 流体出力を行う蒸気で駆動されるピストン型機関と、該機関に入力部と出力部と を接続している熱交換器であって、機関の流体出力から低温流体を受けてピスト ン機関を駆動するように機関蒸気入力のために蒸発流体を発生させる熱交換器と 、循環流体によって冷却され且つ熱源としての働きをする爆発エンジンと、爆発 エンジン循環流体が一次流体で且つ蒸気力機関用低温流体が一次流体の熱と熱交 換関係でラジエタを貫流し且つその熱によって蒸発されて蒸気ピストン機関を駆 動する二次流体となるように循環流体を冷却し且つ熱交換器を形成する爆発エン ジン上のラジエータとから構成され、 低温二次流体が２４０℃（４６４°Ｆ）より低い大気圧蒸発温度を有し且つ１０ バールより大きい高圧蒸気が蒸気で駆動されるピストン型機関の蒸気入力部に与 えられるような蒸発特性を有している蒸気力機関に関する。 本発明は、更に、ｎ≦２のｎ個の蒸気で駆動されるピストン型機関で、各々が 蒸気流体入力部と流体出力部とを有した蒸気駆動のピストン型機関と、蒸気で駆 動されるピストン型機関の内の第１機関の流体出力部から流体を受け取るように 蒸気駆動のピストン型機関の第１機関の蒸気入力部と出力部とに接続された第１ 熱交換器とから構成されており、第２蒸気で駆動されるピストン型機関の蒸気流 体がその蒸気駆動のピストン型機関を駆動するために１２０℃（２４８°Ｆ）よ り低い温度で蒸発されるように第２熱交換器に接続されており、各続いた蒸気駆 動のピストン型機関が、それと前の蒸気駆動のピストン型機関との間に熱交換器 を有しおり且つ前の蒸気駆動のピストン型機関の出力流体の温度よりも低い温度 で蒸発して続いた蒸気駆動のピストン型機関を駆動する蒸気流体を内部に有して いる低温蒸気力機関に関する。 図面の簡単な説明 本発明のこれらのまた他の目的は、次の図面の詳細な説明と関連させると更に 充分に理解されよう。そこで、 図１は、本発明に係る蒸気力装置のブロック線図を示している。 図２は、熱源が蒸気機関と同じハウジング内に収容された爆発型エンジンとな っている本発明の別の実施例に基づき、図１のものに類似したブロック線図を示 している。 図３は、蒸発されて蒸気ピストン型機関を駆動する流体が、蒸気駆動のピスト ン型機関と共に共通ハウジング内に収容されている爆発型エンジンの冷却流体と なっている本発明の更に別の実施例に基づいた、図１と図２のものに類似したブ ロック線図である。 図４は、複数の階段状連続した蒸気型機関に熱源を与える流体が、内部の流体 を蒸発させるのに充分な或る温度で各機関に入り、第２機関の第２流体を蒸発さ せる温度で第１機関を出て、第３蒸気型機関の第３流体を蒸発させるのに充分な 更に低い温度で第２機関を出て、流体を再蒸発させてサイクル全体を始動させる ようにヒータに流体を戻しながら階段状に連続した機関の全てを貫流している本 発明の別の実施例のブロック線図である。 図５は、或る機関の出力流体の温度が続いた機関の流体を蒸発させるのに充分 なものとなっているそれ自身の閉流体回路を各蒸気機械が有しており、且つそれ ら機関の全てが出力するために共通軸に結合されている本発明の更に別の実施例 のブロック線図である。 図６は、２つの閉流体回路を有し且つ高効率を呈するボーディノ(Baudino)の 蒸気で駆動されるピストン型機関の概略線図である。 図７Ａと図７Ｂは、全て共通軸に接続された各蒸気機関とボーディノモータの 詳細を図解している点を除いて図５のものと同じ蒸気力ピストン型機関を使用し たブロック線図である。 図８、図９、図１０及び図１１は、圧力と温度の制御を説 明するために図７と各々関連している。 図面の詳細な説明 図１に示す新規な蒸気力装置は、蒸発可能な流体１と、その流体を蒸発させる 蒸発器２と、蒸気によってピストンが駆動される蒸気駆動機械３と、流体１を移 動させるように蒸発器２と蒸気機械３が搭載されている閉流体経路４とを有して いる。閉流体経路４には、蒸発器２の上流側にポンプ５が搭載されている。蒸発 器２は、実際には、水等の流体が熱交換器又はラジエータ２を通って閉回路７で 流れ、ポンプ８によって爆発エンジン６に戻されてエンジンを連続的に冷却する 自動車エンジンのような在来の爆発型エンジン６のラジエータとなっている。爆 発型エンジン６から蒸発器２へ出るに従って閉回路７の流体の熱は、約２４０℃ になろう。蒸気で駆動されるピストン型機関３の流体は、爆発型エンジン６から の閉回路７の液体の熱によって蒸発されるように２４０℃以下で蒸発する種のも のとすることができる。従って、本発明は、流体１が水でなく、容易に蒸発され 、その大気圧蒸発温度又は沸騰温度が２４０℃よりも低くまた好ましくは後でわ かるように周囲の３０℃よりも低く、たとえ低温でも高圧蒸気が得られるように する蒸発特性を有した媒体であることを特徴としている。そのような低温が例え ば２４０℃、１８０℃又は６０°の各々のような２４０℃以下を意味しているこ とが、『低温』によって理解されるべきであり、要語の『高圧』は１０バールに 等しい又は大きな圧力、例えば１バールが１気圧に等しいとして１２０℃で２０ バールより高いことを意味している。 これらの条件にかない、従って装置に使用されるのに適合された流体は、過フ ッ化炭化水素等の冷却設備に使用される流体である。適合流体は、例えば、トリ クロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、クロルジフルオロメタン、 １，１−ジクロロ ２，２，２−トリフルオロメタン、１，１−ジクロル−１− フルオルエテン、１−クロロ−１，１−ジフルオルエテン、１，１，１，２−テ トラフルオルエテン及びジフルオロメタンの系列からの過フッ化炭化水素がある 。更に、ジクロロトリフルオロメタン（例えば、ＩＣＩのＫＬＥＡ Ｆ１２３） やテトラフルオロエテン（例えば、ＩＣＩのＫＬＥＡ １３４ａ）等の代替物が 興味をひく。最初にあげた物質は、３６バールの圧力下で２７℃の大気中沸騰温 度と１８３℃の臨界温度とを有しており、他方後にあげた物質は、−２６℃の大 気圧下沸騰温度を有しているが、26.3バールの下で８０℃で、また39.7 バール の下でも１００℃で蒸発する。この物質の臨界温度は、40.5バールの圧力の下で １０１℃である。 蒸気は、それによって駆動されるピストンを備えた蒸気機械にスチームに似た 方式で供給される。蒸気機械３には、圧力低下が在る。これより低い圧力の下で の流体は、液体の形を有することができ、前に説明したようにポンプ５によって 蒸発器２に再びポンプ送りされる。蒸発器２における温度が、蒸気機械の流体に 対する或る圧力の下で蒸発温度より高い時は、過熱された蒸気が得られ、好まし くは、蒸気機械３での凝縮をさけるために蒸発器に若干過熱された蒸気が発生さ れる。大量に利用可能であるが、効果的に容易に使用に供 され得ない低温熱源が有利に使用され得るように、比較的低い温度で、特別に選 択された流体のおかげでそのような飽和した又は過熱された蒸気が既に得られて いる。従って、別の場合大部分が大気に失う図１の爆発型エンジン６の熱が利用 される。 図１に表われている蒸気力装置では、述べたように、蒸発器２は、例えば、空 気で冷却される代わりに、閉回路４で循環している蒸気力機関の流体１によって 冷却される自動車や他の車両のラジエータ等、爆発型エンジン６のラジエータや 熱交換器となっている。ポンプ８によって機関６の冷却経路７を通ってポンプ送 りされ且つ約８０℃の温度を有した冷却水は、一次流体を形成している。ポンプ ５によって閉回路４を通ってポンプ送りされる流体は、上記温度にほぼ到達して 、それで蒸発するまで加熱される二次流体を形成している。蒸発器２の下流側に は、蒸発された二次流体が収集され且つ蒸発されなかった流体が収集される膨張 タンク９が搭載されている。その下流側には、回路４の圧力調整弁１０が搭載さ れている。高圧下で飽和した又は好ましくは過熱された蒸気が蒸発器２に得られ る。上に示されたように、閉回路４の二次流体１としてテトラフルオロエテンが 使用されると、２６バールの圧力が８０℃で蒸発器２の出口で得られる。蒸気機 械３の入口の圧力は、圧力調整弁１０によって、例えば、爆発型エンジン６のシ リンダにおける圧力の関数として設定される。このようにして、爆発型エンジン ６と蒸気駆動のピストン型機関３とは、同じエンジンブロックとして一体に統合 され、図１で仮想線で図示されているような或る従動 ユニット２０と結合される共通軸１８も多分有することになる。 図２に示されているように、爆発型エンジン６と蒸気駆動のピストン型機関３ とは、共通のハウジング１７に形成される。その装置の運転は、閉回路７におけ る爆発型エンジン６の冷却水が蒸発器２を貫流し、凝縮され、ポンプ８によって 爆発型エンジン６へ戻される図１に開示されたものと同じである。蒸発器２で放 出された熱は、経路４で蒸発して蒸気駆動のピストン型機関３を駆動するために 使用される流体１に加えられる。蒸気駆動の機関３の出力部で凝縮された流体は 、プロセスが繰り返されているポンプ５によって蒸発器２にポンプで戻される。 更に、膨張タンク９は、ラインに設置される。 図３に係る実施例では、蒸発器２は、爆発型エンジン６のラジエータではなく 爆発型エンジン６自身となっており、流体は、爆発型エンジン６のクーラントを 成していることを意味している。従って、閉回路４の流体が爆発型エンジン６を 通ってポンプ５で送られると、それは爆発型エンジン６を冷却し、その過程で蒸 発され、膨張タンク９を介して圧力弁１０に、それから軸１８を駆動するために 蒸気型機関３に接続されている。爆発型エンジン６と蒸気駆動のピストン型機関 ３の両方は、共通軸１８に接続されて該軸１８を駆動する。ポンプ１２とクーラ １６を備えたバイパス供給回路１１は、不調の場合に閉回路４の流体１を冷却す るように爆発型エンジン６へ接続される。 図４は、新規な蒸気駆動の機関の更に別の実施例を開示し ており、そこでは、蒸発器２の熱は、爆発型エンジンによって供給されるのでは なく、図４に示されているように直接又は間接的に蒸発器２の流体１４によって 流体経路４の作動流体を加熱するバーナ１３のような熱源によって供給される。 後者の場合、蒸発器２は、一次流体を成す流体１４で充満されたボイラーとボイ ラーを通って伸び、流体経路４の一部を成し、二次流体として作動流体が貫流し ているパイプ又は導管１５を備えた熱交換器を形成している。この場合、閉回路 ４の流体は、ピストン型機関２０を駆動し且つ図１と図２に関連して図示されて いるように蒸気で駆動されるピストン型機関２０の第１閉鎖システムの第１流体 を蒸発させる第１のピストン型機関２０に例えば１８０℃の温度で流入する。第 １のピストン型機関２０を流出する閉流体回路４の一次流体は、約１２０℃とな っており、それと熱伝達関係で第２の蒸気で駆動されるピストン型機関２２に接 続されている。第２流体は、１２０℃より低い温度で蒸発し且つ第２ピストン機 関２２を駆動するもので、第２ピストン型機関２２内の閉回路を流れる。閉回路 ４の一次流体は、例えば約６０℃で機関２２を出て、閉鎖内部流体経路を流れ且 つ蒸気駆動のピストン型機関２４を駆動するために６０℃より低い温度で蒸発す る第３流体に対して熱伝達関係で第３の蒸気駆動のピストン型機関２４に接続さ れている。全ての３台の機関２０、２２、２４は、共通の出力軸１８に接続され ている。閉回路４の流体は、蒸発する蒸発器２にポンプ５によって戻される液体 として第３ピストン型機関２４を出て、システムが自ら反復する。 図５は、第１閉流体経路４が、蒸発された流体を第１の蒸気駆動のピストン型 機関２０にのみ接続し、約１２０℃で仮想線で示されている熱交換器３７を出て いる点を除くと、図４に示されているものと同じである。それは、基本的にその 熱の全てを第２機関２２の第２流体に与えるようにしている。従って、第１流体 は次いで液体として熱交換器３７を出て、蒸発器２にポンプ５によつて戻され、 ブロセスは自ずと反復する。 第２の蒸気駆動のピストン型機関２２の第２流体は、第２流体を蒸発して第２ 機関を駆動するのに充分な温度となっている第１段から１２０℃の熱のほぼ大部 分を受け取る。しかし、第２機関２２を駆動しながらこのエネルギを消費した後 は、第２熱交換器３６に接続された流体は、約６０°となる。この熱は、第３流 体が蒸発されて、第３機関２４を駆動する第３の蒸気駆動のピストン型機関２４ の第３流体に伝達される。蒸発器３６からの第２流体は、液体に凝縮し、ポンプ ２８によって閉回路２６を通って蒸発器３７へ戻され、プロセスは自ら反復する 。同様にして、第３の蒸気駆動のピストン型機関２４の第３流体は、液体として 約１５℃で流体経路３０において機関を出て、熱交換器３６にポンプ３２で戻さ れ、プロセスは自ら更に反復する。３台の蒸気駆動のピストン型機関２０、２２ 、２４は、単一のハウジング１００内に結合され、発電機等の或る装置３８を駆 動するために同じ駆動軸１８に全て接続されている。 勿論、図４と図５の熱源は、太陽エネルギ、高温ガス及び他の所望のエネルギ となり得ることを理解すべきである。 ３つの個々の流体回路の流体は、所望の温度に対して適合させられる。従って 、第１流体として、前述の過フッ化炭化水素Ｆ１２３が使用され、この流体は熱 交換器で１８０℃に加熱される。第１の蒸気機関２０では、この流体はそこでピ ストンを駆動した後は約１２０℃に冷える。第２機関２２の第２流体は、約１２ ０℃に加熱されて蒸発し、第２の蒸気で駆動されるピストン型機関２２を駆動す るために使用される前述の炭化水素Ｆ１３４ａとなっている。第２の蒸気駆動ピ ストン型機関２２を駆動している間にそれは約６０℃に冷える。この熱は、Ｒ１ １として知られている第３の過フッ化炭化水素や作動流体に供給されるように第 ３の蒸気機関２４に移される。この流体は、６０℃以下の温度で蒸発して第３機 関２４を駆動し、約１５℃で第３機関２４を出る。図４において、第３機関２４ からの流体に、１８０℃に再び加熱される蒸発器２に戻され、サイクルは反復さ れる。しかし、図５では、第２と第３の機関２２、２４の別々の流体は、各々ラ ジエータや熱伝達装置３６、３７を通して再加熱される。 もし、第１流体として使用される流体が約２４０℃に加熱されて蒸気駆動のピ ストン型機関の駆動後に約１８０℃に冷えても、そのような蒸気ピストン機関は 図４と図５に示されている蒸発器２と第１蒸気ピストン機関２０の間に設置され 、かくして、勿論、熱を高効率で使用できるユニットが４つの温度レベルとの関 連で得られる。そのような実施例で簡単に爆発型エンジンや他の熱源の出力を高 めることが可能となる。 図１から図５に関連して説明した蒸気駆動のピストン型機 関として使用される効率機関は、概略的に図６に示されている。それは、ボーデ ィノモータとして知られており、フランスで特許されており、ＦＲ２５８８６４ ５−Ａ１の公告番号と第８５１５５４５号の国家登録番号を有している（この特 許は、１９８５年１０月１４日にフランスに出願され、１９８７年４月１７日に 公告された）ボーディノ機関は、コジェネレート熱エネルギ（冷熱）や、先ず熱 駆動力に転換されて次いで生産的なエネルギに転換される太陽エネルギ、石炭ガ ス等のいろいろな熱源を合理的に使用して何らかの目的に使用される電気的と機 械的なエネルギに転化する複合サイクルを使用する無気式外燃機関である。この 機関は、静かでクリーンで、弁や点火システムが無く、閉サイクルでいろいろな 燃料を使用して作動する。従って、従来の機関が使用できない地元の燃料を活用 することによって熱や電気等の一種以上のエネルギを組み合わせて使用したがっ ている新しい市場の厳しい条件にかなうことができる。 これによって、それは、蒸気タービンや発電所等の隔室に匹敵し得る開発途上 国にとって魅力的な代替装置となり、新しい市場を攻略しようとしている多くの 工業国にとって採用し得る装置となる。その構成部品に互選性をもたせることで 、この簡単で丈夫な機関は、分散して発電したり、水上や水中の推進等多くの異 なった要求にかなうように適合化される技術手段となる。 このシステムでは、ピストンの運動は、従来のエンジンと同じ方法で空燃混合 気の内部燃焼によって行われるのではなく、２つの活性流体や作動流体、再活性 流体によって実施さ れる連続した一連の作用によって起こされる。これら２つの流体は、２相の断熱 性熱交換によって引き離された異なった温度の２つの熱源間の囲い内で流れの反 対方向に作動する。本システムは、外側の大気や外部熱源から熱を受け取り、機 械的な又は電気的な、熱的な形で使用される動力を発生し、その冷熱源に残りの 熱を排出する。 本システムは、２つの別々のユニット、即ち使用されたエネルギを熱エネルギ に転換するエネルギ転換ユニットと熱エネルギを熱機械的又は熱電気的エネルギ に転換する気密凝縮駆動ユニットとから構成されている。熱エネルギ転換室は、 太陽熱、油、廃棄物、ガス等の使用エネルギ源に適合される。このエネルギ源は 、ピストンの運動が噴射や燃焼ガスの排出に連結されておらず且つこれで従来の 機関によって外部大気に排出される窒素酸化物や一酸化炭素等の有害なガスの量 を大幅に減らせるので、連続して使用される。凝縮室は、エンジンブロックと、 圧縮機やポンプ、ＡＣ発電機、気密密閉流体／蒸気循環システム、熱再活性化回 路を含んだ従動システムを収容している。エンジンブロックは、各々が機械動力 を駆動軸に伝えるピストンを有した例えば３シリンダの隣接したシリンダから構 成されている。圧縮組立体は、各々が断熱式熱交換器と熱力学的に整合され且つ 再生熱コイルと一体となったピストンを有した例えば３シリンダのラジアル配列 されたシリンダから構成されている。これで、機関−圧縮機の組立体の最適結合 と、負荷に適した一定トルクの運転が確保される。タービンポンプの仕事は、作 動流体の定流量循環と再結合を確実に行うものである。 さて、図６を考慮すると、受熱の作用で、高圧蒸発器４１の作動流体はかくし てその圧力を高めながら蒸発し、蒸発した流体は次いで公知の方法でサイクリッ クに機関ピストン４２を駆動するのに使用される。外部熱源４０は、容器や高圧 蒸発器４１内で作動流体に熱を与える。ピストン４２から押し出されてくる蒸発 流体やガスは、軸流ポンプ４９と熱交換器３９に排出され、そこで閉循環中のそ の熱の一部を流体経路４４の再活性流体に伝達する。熱交換器３９、４６は、１ ユニットとして一体に形成されている。従って、ピストン４２からのガスは、一 方向で一方部３９を通り且つ他方向で他方部４６を通って流れる。次いで冷熱源 ４３に排出されて、そこで凝縮して、次いでタービンポンプ５１を通って熱交換 器４６（熱交換器３９の場合よりも反対方向で）に行き、新しいサイクルのため に閉鎖容器４１内のスタート点に戻る。かくして、熱交換器３９、４６は、ピス トン４２からのガスが第１方向に通って、次いで同じ熱交換ユニットを通る流体 として反対方向に通って戻ってくる。かくして、同じ質量でも、高圧タンク４１ 内の流体はその液相の時よりも気相時にはより大きな容積を占める。その容積の 差は、駆動軸４８によって利用される動力に転換され、その潜熱は、熱再活性ル ープの流体経路４４によって少なくとも部分的に利用される。熱交換器３９から 、熱再活性流体は、一連の圧縮機４５へ流体経路４４で接続され、その後に温度 上昇によって断熱式熱交換器４６に接続される。 機関ブロックシリンダ４２からの圧抜きされた活性流体（圧抜きは中断される ことはないが、流体は平衡して圧抜き される）の排出と、低圧回路４４の再活性流体が貫流する熱交換器４６内の一部 の流体の強制再圧縮とが、タービン５０と一体となった軸流ポンプ４９によって 惹起される。駆動軸４８に機械的に接続されたタービン５０は、４６における圧 縮活性流体の圧抜きによって部分的に駆動され、これによって熱エネルギのサイ クリックな再結合で費やされるかなりの割合の動力を補償する。適用のタイプ、 又は活性のある機関流体を加熱するために使用される燃焼室のタイプに基づいて 、熱再活性ループがシステムの内側から外側への作動流体の熱を移したり等する ために使用される。 流体を選択することで、機関の設計技法を決定したり、次のパラメータの統合 を行う。即ち、温度、圧力、熱交換面、機関シリンダ入力部での過熱を必要とし ないシャープな圧抜きの必要性及び特に熱ループの統合を行う。理論上、熱駆動 ループのフッ素ＦＣ７５等のフッ素を含む有機流体が、再活性ループのフレオン Ｒ１１とよく結合する。 多段蒸気動力機関へのボーディノモータの使用については図７Ａと図７Ｂに示 されている。機関５２は、各段がボーディノモータから形成された３段５４、５ ６、５８から構成されている。各ボーディノモータは図６で開示されたモータに よって代表され、またボーディノモータのエンジンピストンと他の部分との間の 結合を示すためにエンジンピストンを分離して図７Ａと図７Ｂに示されているこ とを理解すべきである。かくして、第１段では、モータ５４とピストン５３とは 、エンジンを取り囲み且つモータ５４から伸びたダッシュ線５１によって表示さ れているように同じハウジング内に存 在している。同様にエンジンピストン５５は、そのピストン５５を囲んだダッシ ュ線６１によって表示されているようにボーディノモータ５６の一体部分となっ ている。同様に第３段のエンジンピストン５７は、ボーディノモータ５８と同じ ハウジングに両者を囲んだダッシュ線６３によって表示されているように形成さ れている。 この機関のプロセスの駆動熱は、熱を供給するバーナシステム６２を備えたボ イラー６０のような熱源から引き出されるように示されている。ライン６５のガ ス等の燃料は、制御弁６６を介してバーナシステム６２に接続されている。ボイ ラー６０のライン６４のボイラー供給液は、バーナシステム６２によって加熱さ れて蒸発される。ポンプ６８は、液流体をライン６４内へボイラー６０内へ流入 させる。液制御弁７０は、ボンプ６８と並列で、後述の如く、もし弁７０が開い ているとポンプ６８は必要とされる流体のポンプ送りを停止するために基本的に 働きを止められる。 液レベル検知器７２は、膨張タンク７３とボイラー６０の液レベルを検出する 。蒸発された液は、ライン７５に接続され、そこで圧力検知器７４と温度検知器 ７６とがライン７５の蒸気の圧力と温度を常に表示している。かくして、図８に 見られるように、コンピュータが、検知器７２、７４、７６で表示される液レベ ル、圧力及び温度に基づいて各種の弁やポンプの運転を制御するべく使用される 。かくして、図８の８２において、コンピュータの流体レベル表示器制御器は、 検知器７２から流体レベル表示を受け、その信号を圧力検知器７４から得られ且 つ圧力表示器制御器８４によって受信さ れた圧力信号に８８で加算する。８８での加算の結果は、前に述べたように流体 ポンプ６８をバイパスするレベル制御弁７０を制御するために使用される。かく して、もし、そのレベルが余りにも高くなり及び若しくは圧力が所定の限度を越 えて増大すると、液制御弁７０は適当量解放され、ポンプ６がボイラー６０への 供給を続ける流体量を制御する。同様に、図８の段階８６に見受けられるように 、温度表示器又は制御器は、温度検知器によって発信される温度信号を受信し、 バーナ組立体６２に供給されているライン６５のガス量を制御する圧力制御弁６ ６を制御するために段階８４での圧力表示と関連して自動選択器８５を介してコ ンピュータによって使用される。かくして、もし、圧力及び若しくは温度が余り にも高くなると、その温度を発生するためにボイラーに供給されているガス量は 、制御弁６６を部分的に閉じることで減ぜられる。コンピュータによるこれら制 御の全ては、古く、当業界では公知であり、温度と圧力の信号に基づいたそのよ うな弁の操作と制御は新しくはなく、自然なものである。 ライン７５の蒸発流体は、モータの最小速度制御を許容するために気化器の針 弁と同様な手動調節可能弁７８に接続されている。速度制御弁８０は、手動絞り や足動ペダル等によって人によって制御されるが、勿論コンピュータによって制 御され、ボーディノモータの第１段５４のエンジンピストン５３を駆動するのに 必要な蒸気量を与える。かくして、蒸気は、全段に共通して接続された軸１０２ を回転し始める第１ボーディノモータ５４のピストン５３を駆動し始める。ライ ン８９のピストン５３からの出力蒸気は、図６に関して前に説明されたようにボ ーディノモータ５４に使用されるが、ここでは反復しない。ライン９０上のボー ディノモータ５４からの蒸気出力は、冷却流体としてエンジンピストン５３にそ れが接続される前に第２のボーディノモータ５６からライン９４で流体を受けた りする熱交換器の予熱器９２に接続されている。更に、予熱器９２を貫流するラ イン９０の蒸気は、第３段のボーディノモータ５８からの流体９８にその残りの 熱を与えることによってクーラ９６を更に貫流する。かくして、ライン９０の流 体は、ライン９８の流体にその熱を与え、自ら冷却されてポンプ６８に戻り接続 されているライン６７の液になり、そのサイクルは次いで自ら反復する。かくし て、図９に見受けられるように、手動制御器１０４（又はコンピュータ制御され る信号）は、速度制御弁８０を制御し、ピストン機関５３へのより多い又はより 少ない蒸気がエンジン速度を調整できるようにしている。 ピストン機関５３に流入するライン７５の蒸気の圧力と温度とは、検知器１０ ８、１１０によって各々計測される。更に、バイパス弁１１２は開放されると、 蒸気がポンプ６８に戻るために導管１１３を通ってクーラ９６に到達する。かく して、図９を参照にすると検知器１０８、１１０によって表示された圧力及び若 しくは温度が余りにも高くなったり、正常限度を外れると、図９に示すようにコ ンピュータは、圧力と温度の表示器制御器１１４、１１６を介して、異常圧力と 温度を示す検知器信号を使用して、制御器１１８を駆動し、弁１０６、１１２を 制御する。もし弁１０６が開かれると、 蒸気はエンジン５３をバイパスしてより高い温度でボーディノモータ５４の残り の部分に直接行く。もし圧力及び温度が低下されなければならないものであれば 、弁１１２が開かれてボーディノモータの全グループをバイパスし、ライン６７ の液に凝縮されてポンプ６０に戻し接続されるクーラ９６を通るように蒸気の所 定部分を戻し接続する。かくして、モータのピストン５３に接続された蒸気の圧 力と温度が制御されるばかりでなく、更にピストン５３も完全にバイパスされた り、蒸気の一部がクーラ９６に戻し接続されて導管９４、９８の第２と第３の段 からの流体を予熱する。 更に予熱器９２の温度は、検知器１２０によって監視され、クーラ（又は予熱 器）９６の温度は温度検知器１２２によって監視されている。もし予熱器９２の 温度が検知器１２０によって決定されるような所定の温度よりも低いと、次いで 図９を参照すると、コンピュータは温度表示器制御器１２４と自動選択器１２８ を介してその検知器信号を利用して、ＰＣ弁１０６を制御し、エンジンピストン ５３をバイパスし、蒸発した流体を直接ボーディノモータ５４に接続し、かくし て出力ライン９０上の温度を高める。同様に、もしクーラ９６の温度が検知器１ ２２によって決定されるように、所定レベルより低いと、次いで再度図９を参照 にすると、コンピュータは温度表示器制御器１２６を介してその情報を利用し、 自動選択器１２８を作動させてバイパス弁１１２を制御し、より多い蒸発流体が ボディノモータのピストンエンジン５３全体をバイパスし且つ後に説明される第 ３段機関５８へより多い熱を与えることで直接クーラ９６に導かれるよう にしている。 第２段のボーディノモータ５６からの流体戻りライン９４には、流を第１段の エンジンピストン５３にポンプで戻すためのポンプ１３６が設けられている。エ ンジンピストン５３は、第２段のボーディノエンジン５６の流体のための熱源と して働く。ピストンエンジン５３の流体レベル検知器１３０は、もしピストンエ ンジン５３に流体が蓄積していると、表示を行う。もしそうであれば、再度図９ を参照にすると、流体レベル検知器１３０によって発生される信号は、レベル表 示器制御器１３２を介してコンピュータによって使用され、ポンプ１３６をバイ パスして、熱源やピストンエンジン５３にライン９４でポンプ戻しされる流体量 を制御する弁１３４を制御する。 第２段を考慮すると、ポンプ１３６（図７Ｂ）によって第２段のボーディノモ ータ５６からポンプ送りされる流体は、予熱器９２（図７Ａ）を貫流し、そこで 前に表示されているように、ライン９０上の第１段ボーディノモータ５４からの 流体出力に残っている熱を受けて、予熱される。次いで、第１のクーラントとし ての働きをする段１のエンジンピストンユニット５３に接続されており、プロセ ス中に蒸発され、導管１３８のピストンエンジン５３から図７Ｂの第２段エンジ ンピストン５５に出力される。また導管１３８の蒸気の温度と圧力は、検知器１ ４０、１４２によって検出される。もしその圧力及び若しくは温度のいずれかが 所定の限度を越すと、次いで図１０を参照して、コンピュータは、圧力と温度の 表示器制御器１４６、１４８を介して、検知器１４０、 １４２からの温度と圧力の表示を利用してＰＣ弁１４４を制御する自動選択器１ ５０を制御する。ＰＣ弁１４４は、機関ピストン５５をバイパスし、第二段のボ ーディノモータ５６内に直接流体を接続する圧力制御弁となっている。かくして 更に機関ピストン５５へ供給されている流体の圧力と温度が制御される。更に導 管１５２のピストン機関５５から出力される蒸気は、図６を参照して前に説明し た様に機能するボーディノモータ５６に接続される。ライン１５４上のボーディ ノモータ５６の出力は、予熱器１５６に、また流体が導管１６０で凝縮されて前 に説明した様に、第二段を通ってリサイクルする為にポンプ１３６に戻し接続さ れるクーラ（又は予熱器）１５８に接続されている。更に予熱器１５６とクーラ １５８の各々に温度検知器１６２、１６４が用意されている。これらの温度が不 適切に表示されると、コンピュータは図１０の温度表示器制御器１６６、１６８ を使用して、更に自動選択器１７０を使用してバイパスＰＣ弁１４４を制御して 、蒸気が機関ピストン５５をバイパスして第二段のボーディノモータ５６へ直接 供給される様にする。かくして、ライン１５４上の第二段のボーデイノモータ５ ６の出力は、予熱器１５６とクーラ１５８への供給の為に次いで温度を高めるこ とになる。 ボーデイノモータ５８の第三段は、その詳細と、図６に示されているものと同 じピストン機関６３への接続とを示しているのが分かる。前に示された様に、各 ボーデイノモータ５４、５６は同じく構成されている。第三段のボーデイノモー タ５８の内部ポンプ１７２は、軸１０２によって駆動され るのが分かる。かくして同様に、第一段のポンプ６８と第二段のポンプ１３６は 、第三段のボーデイノモータ５８に示されているものと同様に各々のモータ５４ 、５６の一部となっている。然し説明を容易にする為にポンプ６８、１３６は、 ボーデイノモータ５４、５６の外に示されている。ポンプ１７２は、流体をボー デイノモータ５８からライン１７６を介して幾分熱を取り入れ、更に第二段から の出力蒸気を凝縮するのを助ける第二段のクーラ１５８へポンプ送りする。それ は、同様にして付加熱を取り入れる第一段のクーラ９６に続いている。次いでそ れは、導管１５４で第二段の出力蒸気からより多くの熱を奪う第二段の予熱器１ ５６に導管１８０で戻り、次いでクーラントとしてピストン機関５５内に供給さ れる。それはピストン機関５５を冷却しているので、熱を吸収して蒸発され、ボ ーデイノモータ５８のピストン機関６３の入力部に戻る導管１８２でピストン機 関５５を出る。そこで、それはピストンを駆動し、次いで、前に説明したように ボーデイノモータ５８を貫流し、プロセスを反復する。 レベル制御弁１７４がポンプ１７２をバイパスしているのがボーデイノモータ ５８で認められる。流体レベル検知器表示器１８４には、第二段のピストン機関 ５５が組み込まれており、かくして所定の流体レベルがピストン機関５５で到達 されると表示を行う。次いで、図１０を参照すると、流体レベル検知器表示器１ ８４からの信号が、コンピュータとレベル表示制御器１９０で使われ、ボーデイ ノモータ５８の流体レベル制御弁１７４を制御して弁１７４を開き、ポンプ１７ ２によって送られる流体の量を減じる。かくして、第二 段のピストン機関５５の流体レベルに対する制御が維持される。 更に、第二段のピストン機関５５の出力部には圧力検知器１８６と温度検知器 １８８とが設けられていることが分かる。さて図１１を参照すると、圧力表示器 制御器１９０はコンピュータで制御され、自動選択器制御器１９４を操作し、も し必要ならば機関１５５をバイパスして予熱器１５６とクーラ１５８の第三段か らの流体と熱伝達関係にある流体の温度を高めるように第二段のピストン機関５ ５への入力部において圧力制御弁１４４を制御する。更に、流体レベル制御検知 器１９６は、第三段のピストン機関５７に取り付けられ、図１１を参照すると、 レベル表示器制御器１９８はコンピュータ制御の下でボーデイノモータ５８のレ ベル制御弁１７４を操作し、ポンプ１７２をバイパスし、かくして第三段ピスト ン機関６３の適切な流体レベルを維持する。 歯車箱２００、２０２が３つの段の軸１０２に互いに連結していることが分か る。従って、歯車箱２００は段の１つと２つを軸１０２に連結し、歯車箱２０２ は第二段を第三段に出力軸１０２で連結している。歯車箱は公知で、相互に係合 した内側と外側の歯付き輪体と各軸部分とを有している。これで、たとえ３ユニ ットの速度が異なっていても３段からの軸上の力が釣り合わされることになる。 コンピュータが３段を制御して実質的に同じ速度を達成すると、内側と外側の歯 付き輪体は単に供回りするだけである。 図７Ａと７Ｂに示されている多段蒸気駆動機関５２の運転について説明する。 始動中には、ボイラー６０とバーナ６２ とは次のシーケンスを始める信号で作動開始する。先ず、液供給ポンプ６８が作 動され、ボイラー６０の液レベルが前に示したレベル検知器７２からの出力信号 に基ずいて制御される。同時に、バーナシステム６２のパイロット光が公知方法 で安全弁を開いて、ライン６５の燃料が圧力制御弁６６を貫流できるようにし、 バーナ６２によって点火される。バーナ６２は、本システムを加熱して所望の圧 力にする最大流量率に開いている。運転を開始するためにスタータモータ２０４ が、軸１０２に連結されて回転させ、第二段では１３６、第三段では１７２の第 一段ポンプ６８によって各種の段に流体を循環し始める。各々第一段と第二段の ポンプ６８、１７２は、第三段ボーデイノモータ５８のポンプ１７２によって図 示されているようなボーデイノモータの一部と成り得ることを前に述べたことを 思い出される。第一段のピストン機関５３への導管７５の圧力検知器７４と温度 検知器７６とが、本システムへの入力が所望の圧力と温度に成ることを表示する と、コンピュータは前に説明した様に、ガス弁６６を制御して所望の圧力を維持 する。ボイラーの液容積が非常に小さいので、この運転はほんの数秒間行われる だけである。 モータ５２は、前に説明した様に調整された制御針弁７８によって最小速度で 運転され、所望の速度が手動制御弁８０の操作で制御されて段の１つを駆動する 。早く釣り合うシステムを得る為に、段の２つと３つが、第一段で１０６、第二 段で１４４のバイパス弁を制御することで素早く作動され、所定量の蒸発流体が 第二段と第三段に即座に転送させる。これらのバイパス弁１０６、１４４は、図 ９で１０６、図１０ で１４４の圧力制御器を介してコンピュータで制御される。それらは、更に各段 の１つと２つからのクーラ４６、１５８の出口において、第一段で１２２、第二 段で１５８の温度検知器１２２に基ずいて、図１０で１６６、図１１で１９２の 温度制御器によって制御される。 かくして、関連した圧力検知器によって表示されている様に、段の１つと２つ ３つとに加えられる３つの圧力は、各段の入力部と出力部との圧力と温度に基づ いている。圧力制御弁１０６、１１２、１４４は、コンピュータで制御され、本 システムを素早く釣り合わせる。一旦段が釣り合うと、次いでこれらの弁はコン ピュータ制御に基づいた絞った位置に閉じられるか操作される。 ３つの段は、ここに動力を与えられたユニットであり、軸に加えられる力は、 釣り合うように要求されている。従って、３つのユニットの速度は異なることが 出来、図７Ａと７Ｂの歯車箱２００、２０２によって図示されている内側と外側 の歯付き輪体によって更に機械的に変えられる。歯付き輪体を機械的に公知の方 法で互いに回転させることで、軸１０２に加えらる力は釣り合わされる。表示さ るているような圧力検知器で決定されるピストン上のまたライン上の圧力は、各 段からの各軸の動力の計測値を示している。コンピュータは公知の方法でこれら の計測値を比較し、一方の段から他方への熱流束が３つの段の軸の回転速度を調 整する為に表示どうりにコンピュータによって変えられる。 前に示した様に、各ボーデイノモータ５４、５６、５８が前の段の出力温度よ りも低い温度で沸騰する異なった流体を 使用している為に、段２は段１からの廃棄エネルギを受けている。動力を釣り合 わせる為に、段２又は段３のいずれかでエネルギが必要とされる場合、段２と３ は段１又は段２からバイパス弁１０６、１４４を介して付加エネルギを受けるこ とが出来、従って予熱器９２、１５６とクーラ９６、１５８の伝達温度を制御す る。コンピュータは、全体の熱釣り合いを制御してクーラ９６、１５８の最適な 作動条件と冷却温度とを得る。段１と段２のクーラ９６、１５８は、熱伝達期間 中に最大熱流束が見込める様に設計されている。勿論クーラは、ポンプのキャビ テーションを避け、安全に液を冷却する様に大きめに造られている。 符号８２、８４、８６、１０４、１１４、１１６、１２４、１２６、１３２、 １４６、１４８、１６６、１６８、１９０、１９１、１９２、１９８で図８、９ 、１０、１１に示されている本システムの全制御器は、当業界では公知の比例式 の一体型制御器であり、機関機能が計測信号で示されている様に設定点から或る 片寄りを持つことが分かると統合機能が削除される。統合機能は、従来技術で公 知の様に制御でのオーバシュウトを回避する必要がある時は何時でも働く様に復 帰する。 モータ速度や動力を増減する為に、燃料の主供給弁６６は段１とボイラー６０ に対し開いている。温度と圧力はボイラー６０の出力部で常に一定に保持されて いる為に、素早い加速や低速での重々しい追従が燃焼を不安定にせずに可能とな っている。かくしてボイラー６０からの流体の圧力と温度は、３段モータのピス トン機関５３、５５の各々によって発 生される圧力と温度によって別々に制御される。温度制御器は、自動選定操作を 行い、クーラ及び若しくは予熱器の蒸気の温度を制限する。 かくして、本発明は、多段を有するが単一ブロックに形成される蒸気機関に関 する。各段はそれ自身の別々の蒸気源を有し、各段の流体は異なっており、異な った熱／温度特性を有している。運転では、第一段自身を貫流する第一流体は、 ボイラーで第一温度に加熱されて第一機関段を貫流する。第一流体は、ポンプで ボイラーに戻される。段１は機関軸を駆動する。第一段の過剰温度は、第二段か らの冷却流体に送られる。第二段の冷却流体は、第一段の廃棄熱を第二段の低い 温度で使用して、第一段と同じ軸に更に連結されたピストンを駆動する第二の別 の流体となっている。第二段の第二流体は、内部熱交換器を貫流し、再循環の為 に第一段へポンプで戻される。第三機関段は、第二段の廃棄熱より低い第三温度 に加熱されて、次いで共通軸を駆動し、その後に第三流体が第二段にポンプで戻 されて再循環され、第一段と第二段の両方を貫流する第三の別の流体を有してい る。３つの段は、階段状に連続して前後に搭載され且つ一つの一体の機関ブロッ クに構成されている。三つの回路の流体は、全て異なっており、それらの特定の 機関段によって必要とされる温度で蒸発するようになっている。過フッ化炭化水 素が流体として使用される。 本発明は、好適な実施例との関連で説明して来たが、本発明の技術的範囲を上 述の特定の形に限定するものではなく、反対に、添付した特許請求の範囲によっ て定義されているよ うな本発明の精神と技術的範囲に包含されるような代替装置や改造装置、等価装 置を含むものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ， ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．蒸発可能な流体と、該流体を蒸発させる蒸発器と、蒸気で駆動されるピスト ン型機関と、上記流体が蒸発され、仕事のために上記ピストン機関に接続され、 凝縮され、上記蒸発器に戻される閉流体回路とを有した蒸気力機関であって、そ の改良が： 上記蒸気で駆動されるピストン型機関に接続された蒸気入力部と流体出力部 と； 該機関に入力部と出力部とを接続し、該機関の流体出力部から低温流体を受 けて上記ピストン機関を駆動する為に上記機関蒸気入力部への蒸発流体を発生さ せる熱交換器と； 循環流体によって冷却され且つ外部熱源としての働きをする爆発エンジンと ； 爆発エンジン循環流体が一次流体で且つ上記低温流体が、上記ピストン機関 を駆動する為に上記一次流体の熱と熱交換関係でラジエターを貫流し且つその熱 によって蒸発される二次流体となるように上記循環流体を冷却し且つ上記熱交換 器を形成する爆発エンジン上のラジエターとから構成され； 上記低温二次流体が２４０℃（４６４°Ｆ）より低い大気圧蒸発温度を有し 且つ１０バールより大きい高圧蒸気が上記蒸気入力として上記ピストン型機関に 与えられるような蒸発特性を有していることを特徴とする蒸気力機関。 ２．上記低温流体の大気圧蒸発温度が、５０℃（１２２ °Ｆ）より低い請求項１記載の蒸気力機関。 ３．上記低温流体の大気圧蒸発温度が、３０℃（８６°Ｆ）より低い請求項２記 載の蒸気力機関。 ４．上記低温流体が、過フッ化炭化水素である請求項３記載の蒸気力機関。 ５．上記低温流体が、１，１−ジクロロ ２，２，２−トリフロロエテンである 請求項３記載の蒸気力機関。 ６．上記低温流体が、テトラフルオロエテンである請求項３記載の蒸気力機関。 ７．更に、上記爆発エンジンによって駆動される出力軸と； 上記蒸気力機関によって駆動される駆動軸とから構成され； 上記蒸気力機関の駆動軸と上記爆発エンジンの出力軸とは共に接続されて共 通の出力を提供する請求項１記載の蒸気力機関。 ８．上記蒸気で駆動されるピストン型機関と上記爆発エンジンとは一体のハウジ ングブロックで形成されて、共通駆動軸を駆動する請求項７記載の蒸気力機関。 ９．上記一体のハウジングブロックは、前の蒸気で駆動されるピストン型機関の 二次流体が後続の蒸気駆動のピストン型機関の一次流体と成る様に相互に接続さ れた２つ以上の蒸気で駆動されるピストン型機関を有している請求項８記載の蒸 気力機関。 10．上記各蒸気駆動のピストン型機関の二次流体は、各々が入力温度とより低い 出力廃棄温度とを有した、他のものと異なった種類となっており、 後続の蒸気駆動のピストン型機関の二次流体の蒸発温度は、前の蒸気駆動の ピストン型機関の出力流体の廃棄温度より低くなっている請求項９記載の蒸気力 機関。 11．各々が蒸気流体入力部と流体出力部とを有した少なくても３台の蒸気駆動の ピストン型機関と； 上記蒸気駆動のピストン型機関の内の第一のものの蒸気入力部と出力部とに 接続されて、上記蒸気駆動のピストン型機関の内の第一のものの上記流体出力部 から流体を受ける第一熱交換器と； 上記蒸気駆動のピストン型機関の内の第一のものに動力を与える様に１８０ ℃（３５６°Ｆ）より低い温度で内部で流体を蒸発する為に選択的に上記熱交換 器に接続する外部熱源と； １２０℃（２４８°Ｆ）より低い温度で、上記第一の蒸気駆動のピストン型 機関からの流体出力を受ける第二熱交換器とから構成されており； 上記第二の蒸気駆動のピストン型機関の蒸気流体は、上記第二の蒸気駆動の ピストン型機関を駆動する為に１２０℃（２４８°Ｆ）より低い温度で蒸発され るように上記第二熱交換器に接続され； 各後続の蒸気駆動のピストン型機関は、それと前の蒸気駆動のピストン型機 関との間に熱交換器を有しており且つ前の蒸気駆動のピストン型機関の出力流体 の温度よりも低い温度で蒸発して上記後続の蒸気駆動のピストン型機関を駆動す る蒸気流体を内部に有していることを特徴とする低温蒸気力機関。 12．各々の蒸気駆動のピストン型機関は： 出力軸と； 上記出力軸に接続した蒸気で駆動されるピストンと； 上記蒸気ピストンを駆動して上記出力軸を回転する為に上記外部熱源から第 一の蒸発された流体を受ける上記蒸気流体入力部と； 上記ピストンから上記第一の蒸発された流体を受ける第一の蒸発／流体経路 と； 再加熱するために上記外部熱源に上記蒸気／流体を循環して戻す上記第一の 蒸気／流体経路の内部ポンプと； 上記外部熱源前の上記第一の蒸気／流体経路の内部熱交換器と； 上記第一の流体／蒸気より低い蒸発温度を有した第二の流体／蒸気を内部に 有し、蒸発される為に上記内部熱交換器を貫通した第二の閉鎖流体／蒸気経路と ； 上記第二流体／蒸気を圧縮してその温度を上げ、上記熱交換器に伝達する為 に上記出力軸によって駆動される上記第二の閉鎖流体／蒸気経路の内部圧縮機と ； 上記出力軸に接続され、上記第二流体／蒸気を受け、上記出力軸に動力を提 供する上記第二の閉鎖流体／蒸気経路のタービンとから構成されている請求項１ 又は請求項１１記載の蒸気力機関。 13．更に、蒸気流体入力部と流体出力部とを有した第四の蒸気で駆動されるピス トン型機関と； １８０℃（３５０°Ｆ）より低い温度の上記第四機関の流体出力部の廃棄熱 が上記第一機関の第一流体を蒸発して 上記第一機関を駆動する為に使用される様に上記第四機関と上記第一機関の間に 接続された熱交換器とから構成されており； 上記第四機関が、蒸気流体入力部の２４０℃（４８４°Ｆ）より低い温度で 蒸発されて、１８０℃（３５０°Ｆ）より低い流体出力部の廃棄熱を発生する第 四流体を内部に有しており； 上記第四機関が、上記熱源が上記第四機関の蒸気流体入力部と流体出力部と の間に接続されて上記第四流体を蒸発して上記第四機関を駆動する様に上記熱源 と上記第一機関との間に介在されている請求項１１記載の蒸気力機関。 14．各々が蒸気流体入力部と流体出力部とを有した３台の蒸気駆動のピストン型 機関と； 前の機関からの廃棄熱の温度が後続機関の別の流体の外部熱源としての働き をしてその流体を蒸発し、これで各上記機関を駆動する様に上記３台の内の各二 つの後続機関間に設けられた熱交換器と； 上記第一流体を蒸発して上記第一機関を駆動する様に上記第一機関の上記蒸 気流体入力部と上記流体出力部の間に接続された熱源とから構成されており； 上記機関の内の第一のものは、その蒸気流体入力部の１８０℃（３５６°Ｆ ）より低い温度で蒸発されて１２０℃（２４８°Ｆ）より低いその流体出力部に 廃棄流体熱を発生する第一流体を有しており； 上記機関の内の第二のものは、その蒸気流体入力部の１２０℃（２４８°Ｆ ）より低い温度で蒸発されて８０℃ （１４０°Ｆ）より低いその流体出力部に廃棄流体熱を発生する第二の別の流体 を有しており； 上記機関の内の第三のものは、第二機関の流体出力部の流体の１２０℃（１ ９８°Ｆ）より低い温度で蒸発された、第三の別の流体を内部に有していること を特徴とする低温蒸気力機関。