JPH0968104A - スターリング機関 - Google Patents
スターリング機関Info
- Publication number
- 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
- Prior art keywords
- low temperature
- heat
- high temperature
- piston
- stirling engine
- Prior art date
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- Pending
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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。
°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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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Ｃ2 Ｈ6 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。
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Ｃ2 Ｈ6 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。
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。
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。
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。
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。
断面図である。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22533595A JPH0968104A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | スターリング機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22533595A JPH0968104A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | スターリング機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968104A true JPH0968104A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16827743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22533595A Pending JPH0968104A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | スターリング機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0968104A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102230404A (zh) * | 2011-07-06 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 智能热能回收转换系统及其使用方法 |
| CN102297410A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 宝霖科技股份有限公司 | 采用主动式散热以提升散热效能的散热结构及灯具结构 |
| CN104265497A (zh) * | 2014-07-28 | 2015-01-07 | 龚炳新 | 新型热机 |
| CN114320655A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-12 | 酮酞生物科技(深圳)有限公司 | 一种新型高效斯特林发动机 |
| WO2022257444A1 (zh) * | 2021-06-07 | 2022-12-15 | 刘福贵 | 二元工质热能动力装置 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP22533595A patent/JPH0968104A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102297410A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 宝霖科技股份有限公司 | 采用主动式散热以提升散热效能的散热结构及灯具结构 |
| CN102230404A (zh) * | 2011-07-06 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 智能热能回收转换系统及其使用方法 |
| CN104265497A (zh) * | 2014-07-28 | 2015-01-07 | 龚炳新 | 新型热机 |
| CN104265497B (zh) * | 2014-07-28 | 2016-03-30 | 龚炳新 | 一种热机 |
| WO2022257444A1 (zh) * | 2021-06-07 | 2022-12-15 | 刘福贵 | 二元工质热能动力装置 |
| CN114320655A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-12 | 酮酞生物科技(深圳)有限公司 | 一种新型高效斯特林发动机 |
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