JPH0968104A - スターリング機関 - Google Patents

スターリング機関

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JPH0968104A
JPH0968104A JP22533595A JP22533595A JPH0968104A JP H0968104 A JPH0968104 A JP H0968104A JP 22533595 A JP22533595 A JP 22533595A JP 22533595 A JP22533595 A JP 22533595A JP H0968104 A JPH0968104 A JP H0968104A
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JP
Japan
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low temperature
heat
high temperature
piston
stirling engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP22533595A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Morikawa
健司 森川
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Morikawa Sangyo KK
Original Assignee
Morikawa Sangyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現在、各種産業、各種工場等において、99
°C以下の廃熱が利用方法のないまま空しく大気中に放
出されている。従って国家的な熱管理上の問題となって
いる。これを解決するため、99°C以下の廃熱によっ
ても作動するスターリング機関を提供して上記廃熱の動
力化による有効利用を図る。 【解決手段】 スターリング機関において、その中に、
沸点が−88.59°C乃至23.8°Cの熱媒を収容
させ、このスターリング機関の熱交換器の、高温側交換
器に99°C以下の廃熱を有する気体又は液体を通過さ
せ、又低温側交換器に常温等の低温気体又は液体等を通
過させて作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は各種産業の各種工
場等において生じる廃熱の回収、及びその他に用いられ
るスターリング機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来各種産業における各種の工場等にお
いて、99°C以下の熱を廃熱として大気中に放出して
いる例が多数見られる。一例を挙げれば電気炉を扱う工
場等においては、ほぼ80°C程度の廃熱放出が行われ
ている。通常100°C以上の廃熱は蒸気として、又
は、その他各種の利用方法があるが、99°C以下の廃
熱は現在利用方法がなく、空しく大気中に放出されてい
る。このため熱管理上国家的な問題となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な状況を改善するためになされたもので、その目的は9
9°C以下の廃熱の無駄をなくす事であり、99°C以
下の廃熱を動力として回収しようとするものである。そ
してこのような99°C以下の廃熱を動力として再利用
するためにスターリング機関を用いたものである。即ち
具体的には99°C以下の廃熱で作動するスターリング
機関を作製して廃熱を回収することである。かつ又廃熱
を回収できる装置を提供することである。従来スターリ
ング機関は通常熱媒として空気、水素、ヘリュウムなど
を用いており、このため作動させようとして、作動ガス
の圧力を、仮に常温における圧力の倍の圧力を得ようと
すると、空気の場合ほぼ300°C以上の高温を必要と
する。
【0004】又仮に上記空気、水素、ヘリュウムなどの
代りに水を用いる場合についてみると、その圧力比を
1:3程度にするにはほぼ600°C程度の高温が必要
となるのである。従って、従来のスターリング機関では
99°C以下の、上記通常の廃熱は回収することができ
ない。この発明は上記のような状況を改善するためにな
されたもので、その目的は前記のように99°C以下の
温度で作動するスターリング機関を提供することであ
り、かつそれにより99°C以下の廃熱を回収すること
である。
【0005】なおこの発明は上記のように廃熱を回収す
ることを目的とするものではあるが、この発明のスター
リング機関が廃熱でなく、積極的に発生させた99°C
以下の熱により作動させられても差支えはなく、この発
明はそのような形態をも含むものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
の発明について述べるとそれは、第一ピストンロッド1
を有する膨張ピストン2を収容した膨張シリンダ3と、
該膨張シリンダ3に連通4する、第二ピストンロッド5
を有する圧縮ピストン6を収容した圧縮シリンダー7
と、前記第一ピストンロッド1及び第二ピストンロッド
5に連結されたクランク8と、前記膨張シリンダ3の、
前記膨張ピストン2基端9側に形成された高温室10
と、前記圧縮シリンダー7の、前記圧縮ピストン6基端
9側に形成された低温室11と、前記高温室10と低温
室11とを連通する、高温側熱交換器12と低温側熱交
換器13を有する熱交換器14とから成るスターリング
機関において、沸点が−88.59°C乃至23.8°
Cの範囲の熱媒15を収容しているスターリング機関で
ある。
【0007】
【発明の実施の形態】図1において3は膨張シリンダー
であり、第一ピストンロッド1を持った膨張ピストン2
を収容している。又7は圧縮シリンダーであり、第二ピ
ストンロッド5を有する圧縮ピストン6を収容してい
る。そして前記第一、第二両ピストンロッド1、5はそ
れぞれ90度の位相差を持ってクランク8に連結されて
いる。次に10は膨張ピストン2の基端9側に形成され
た高温室であり、又11は前記圧縮シリンダー7の、圧
縮ピストン6基端9側に形成された低温室である。そし
て前記高温室10と低温室11とは熱交換器14によっ
て連通させられており、この熱交換器14は同図に示す
ように高温側熱交換器12と低温側熱交換機13とを蓄
熱器16を介して連通させたものである。
【0008】高温側熱交換器12は高温ジャケット17
内に多数の連通管18を有して形成されており、かつ高
温ジャケット17内は高温のガス又は液が通行するよう
になっている。19は同ガスの入口、20は出口を示
す。次に13は前記のように低温側熱交換器であり、構
造は前記高温側熱交換器と同様である。23は低温ジャ
ケット、24は連通管、25は低温ガス又は液の入口、
26は同出口を示す。
【0009】又16は蓄熱器であり、詳細な図示は省略
するが、その内部に一例として多数枚の金網が重ね合せ
て設けられている。そして前記高温ジャケット17の入
口19から一例として70°Cのガスが流入しており、
かつ出口20から排出させられている。又前記低温ジャ
ケット23の入口25からは20°Cの低温水が流入し
ており、かつ出口26から排出させられている。なお2
7はシールリングを示す。又図示は省略するが、前記ク
ランク8にはフライホイールが設けられている。
【0010】次に15は熱媒であり、この発明において
は沸点が−88.59°C〜23.8°Cの範囲の気体
又は液体が用いられた。沸点が−88.59°Cの気体
は別表の表1に見られるようにエタンC26 であり、
沸点が23.8°Cの液体はフロンR11CCl3 Fで
ある。そして同表に見られるようにエタンの沸点乃至フ
ロンR11の沸点の間の範囲の沸点を有する多数の気体
又は液体が任意に用いられる。
【0011】
【表1】
【0012】上記熱媒15の沸点の範囲を選定する理由
は、それらの気体及び液体がいずれも99°C以下例え
ば70°C程度の廃熱により有効な圧力の増大を来し、
スターリング機関を力強く作動させることができるから
である。即ち、これらの選定された熱媒15は、比較的
低い温度域における温度変化に対する圧力変化が大きい
のである。これは例えば同表の20°Cにおける絶対蒸
気圧と70°Cにおける絶対蒸気圧の差を見れば容易に
理解されよう。例えば同表において前記フロンR11C
Cl3 Fの20°Cにおける絶対蒸気圧は0.9kgf
/cm2 である。これと70°Cにおける絶対蒸気圧
4.13kgf/cm 2 と比較してみると、それは約
4.6倍となる。このため、この発明のスターリング機
関は99°C以下例えば70°C程度の廃熱により強力
に作動させることができる。又60°C程度の廃熱でも
充分に作動させることのできることが、上記の圧力比か
ら容易に推察されよう。
【0013】このように構成されたこの発明のスターリ
ング機関の作動について述べると、まず膨張ピストン2
と圧縮ピストン6とはそれぞれ90度の位相差をもって
同期運転される。熱媒15は一例としてアンモニアが用
いられ、高温側熱交換器12は一例として70°Cの気
体が通過しており、低温側熱交換器13には一例として
20°Cの気体が通過している。低温側熱交換器13の
通過の際、20°Cであったアンモニアは、高温側熱交
換器12に入り、表1に見られるように8.74kgf
/cm2 であった圧力は33.7kgf/cm2 とな
り、約3.9倍の大圧力を得、加熱膨張する。
【0014】一方低温室11の空間が殆ど無くなると、
圧縮ピストン6は上死点を通り下降を始める。その場合
位相の差により膨張ピストンは更に下降し、下死点を通
り上昇する。高温室10内のアンモニアは高温側熱交換
器12を通り蓄熱器16を通り、低温側熱交換器13を
通過し、低温室11を満してゆく。圧縮ピストン6は膨
張ピストン2より早く下死点に達し再び圧縮方向に、ま
た遅れて膨張ピストン2も上死点に達し、下降し、こう
してこのスターリング機関は稼働するのである。
【0015】
【発明の効果】この発明は前記のように構成され、圧縮
シリンダー7と膨張シリンダー3、高温側熱交換機12
と低温側熱交換機13を有するスターリング機関におい
て、−88.59°C〜23.8°Cの範囲内に沸点を
有する熱媒15を収容させたことにより、かつこれらの
特定の範囲に決定された物質は99°C以下の比較的低
い温度領域において、温度変化に対する圧力変化が大き
いので、99°C以下の排熱によって力強く作動するス
ターリング機関を提供することができ、これにより99
°C以下の廃熱を効果的に活用することができる。又、
廃熱によらず、99°C以下の熱によりこの発明のスタ
ーリング機関を作動させることにより、極めて容易に作
動するスターリング機関を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示し、スターリング機関の
断面図である。
【符号の説明】
1 第1ピストンロッド 2 膨張ピストン 3 膨張シリンダ 4 連通部 5 第二ピストンロッド 7 圧縮シリンダー 8 クランク 9 基端 10 高温室 11 低温室 12 高温側熱交換器 13 低温側熱交換器 14 熱交換器 15 熱媒 16 蓄熱器 17 高温ジャケット 18 連通管 19 高温流体入口 20 高温流体出口 23 低温ジャケット 24 連通管 25 低温流体入口 26 低温流体出口 27 シールリング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一ピストンロッド1を有する膨張ピス
    トン2を収容した膨張シリンダ3と、該膨張シリンダ3
    に連通4する、第二ピストンロッド5を有する圧縮ピス
    トン6を収容した圧縮シリンダー7と、前記第一ピスト
    ンロッド1及び第二ピストンロッド5に連結されたクラ
    ンク8と、前記膨張シリンダ3の、前記膨張ピストン2
    基端9側に形成された高温室10と、前記圧縮シリンダ
    ー7の、前記圧縮ピストン6基端9側に形成された低温
    室11と、前記高温室10と低温室11とを連通する、
    高温側熱交換器12と低温側熱交換器13を有する熱交
    換器14とから成るスターリング機関において、沸点が
    −88.59°C乃至23.8°Cの範囲の熱媒15を
    収容しているスターリング機関。
JP22533595A 1995-09-01 1995-09-01 スターリング機関 Pending JPH0968104A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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