JPS61185658A - 外燃機関に熱を供給する方法及びその外燃機関 - Google Patents

外燃機関に熱を供給する方法及びその外燃機関

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JPS61185658A
JPS61185658A JP61004431A JP443186A JPS61185658A JP S61185658 A JPS61185658 A JP S61185658A JP 61004431 A JP61004431 A JP 61004431A JP 443186 A JP443186 A JP 443186A JP S61185658 A JPS61185658 A JP S61185658A
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combustion
fuel
combustion engine
heat
air
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JP61004431A
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English (en)
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ステイグ・ジー・カールクビスト
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SUTEIGU G KAARUKUBISUTO MOTOR
SUTEIGU G KAARUKUBISUTO MOTOR CONSULTANT C M C AB
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SUTEIGU G KAARUKUBISUTO MOTOR
SUTEIGU G KAARUKUBISUTO MOTOR CONSULTANT C M C AB
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053—Component parts or details
    • F02G1/055—Heaters or coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00—Heat inputs
    • F02G2254/60—Heat inputs using air preheaters
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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  • Supercharger (AREA)
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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〕 本発明は間欠的燃焼によυ外燃機関に熱を供給する方法
およびこれに使用する外燃機関に関する。
〔従来技術およびその問題点〕
高温ガスで作動する外燃機関は、熱的に密封されたシス
テム中で作動し、加熱器で加熱された水素、ヘリウム又
は空気等が作動媒体として供給される。加熱器には、た
とえば燃焼器内における燃料の燃焼によシ外部力・ら熱
が供給される。
燃焼が間欠的に行なわれると、燃焼ガスの流れの方向及
び速度が絶えず変化するために加熱器内に断熱面が形成
されず、熱伝達は相当に改善される。
さらに、燃焼器への空気の供給と燃焼器からの排気ガス
の排出とを自動的に行なわせることができるため、大出
力のファンは不要となる。
外部から熱を供給する高温ガス機関に所要の熱を伝達す
るため、通常は連続的に燃焼し、伝熱面が広く且つ燃焼
ガスの流速が速い燃焼器を使用している。このため、強
力なファンを設ける必要があり、このファンは機関の出
力を大きく低下する。
従来、外燃機関においては間欠的に燃焼させることが困
難であるため、外熱機関に使用可能な間欠的燃焼方法は
まだ開発されてない。
本発明の目的は、間欠的燃焼を維持しつつ熱伝達の条件
が満たされるように高温ガス機関の加熱器に間欠的燃焼
の機能を組込むことにある。
〔問題点を解決するための手段、作用および効果〕本発
明によれば、上記目的は、燃焼器の弁システムを空気予
熱器（設けられている場合）と燃料噴射システムの前方
に配設することによ）達成される。ターボレータ（ｔｕ
ｒｂｏｌａｔｏｒ　）中で空気と燃料が混合され、点火
プラグにより始動時に点火される。連続作動中は自然に
着火されるため、点火プラグを遮断することができる。
燃焼器の内部には、加熱管又は加熱フィンを有する機関
加熱器が燃焼ガスの間欠的流動が妨害されないように配
置される。最後に、排気システムは、流入する空気を加
熱するため又はたとえば温水分配を目的として水を加熱
するために排熱を回収するように配置される。また、燃
焼システムのこの部分においては、間欠的流通条件が満
たされていなければならない。間欠流通機能は流入する
低温の空気の運動量と、流出する高温の排気ガスの運動
量とを利用することにより達成される。このプロセスは
上述の低温及び高温ガスと、大口弁と、自動的に燃焼器
内で繰返し発生する燃料および空気混合物の点火とによ
ジ制御される。この間欠作動により、空気と排気ガスが
自動的に流れ、機関の加熱器における熱伝達が相当に改
善される。
〔実施例」 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図及び第２図の場合のように、高温ガスで作動し、
外部に熱を供給する機関においては、機関から排出され
る冷却水を加熱の目的にも使用することができる。軸出
力は機械を駆動するため、電気を発生するため、あるい
は熱ポンプ又は空調装置を駆動するために使用すること
ができる。
第１図は、機械、発電機、熱ポンプ又は空調装置などの
装置２を駆動する外燃機関すなわち高温ガス機関ｌから
構成される機関システムを示す。高温ガス機関は、公知
のように、冷却水供給管１ｂを有する冷却器１ａと、再
生器１ｃとを有する。熱供給は加熱器１ｄ及び加熱管１
ｅによυ行なわれる。空気は３ａから逆止め弁３を介し
て＃！？、焼器システムの中に入る。対向流形の空気予
熱器４で空気は加熱され、その後、燃料１？イグ５を介
して燃料噴射器５ｂから供給される燃料５ａと混合され
る。始動時、燃料は点火グラブ５Ｃによ、り点火され、
その後は再循環する高温の燃焼ガスによシ又は燃料およ
び空気混合物の効率良い燃焼を得るために使用されるタ
ーボレータ６に配設される特殊な白熱体５ｄにより自動
的に着火される。その後、燃焼ガスは高温ガ°ス機関の
加熱器７を加熱管１ｅの外側を通って流れる。高温ガス
機関に直接利用できない熱は、この後、前述の対向流形
空気予熱器４において回収され、排気ガスは排気パイプ
８を介して排出される。
第２図は、軸出力と水を加熱するだめの出力の双方を得
ることのできる実施例であり、第１図の実施例に比べ構
造を簡単にした機関システムを示す。この場合も高温ガ
ス機関ｌは機械、発ｉ！磯、熱ポンプ又は空調装置２を
駆動する。
機関１は、必要ならば加熱用として使用することもでき
る冷却水供給管１ｂの冷却水により冷却される。この実
施例においては、再生器と冷却器は機関シリンダに一体
に構成さ２’Ｌる。機関シリンダは燃焼器からの排気ガ
ス流中に突出し、熱伝達を効率良くするために加熱フィ
ンを具備する。燃焼空気３ａは供給手段すなわち大口弁
３を介して間欠的に流入し、燃料・Ｐイア″５を介して
燃料ノズル５ｂにより噴射される燃料５ａと混合される
。燃焼器の始動時、燃料は点火プラグ５Ｃによジ点火さ
れるが、その後、点火プラグは遮断さ汎、循環する高温
の排気ガス又は白熱体５ｄにより間欠的に点火が行なわ
れる。
燃焼が完了した後、燃焼ガスは機関の加熱器７を通って
流れ、そこで、ガスの熱が高温ガス機関に伝達される。
残シの熱は多目的な用途に供する水９ａを加熱する水加
熱器９によｐはぼ吸収される。次に、排気ガスは排気パ
゛イｆ８を介して排出される。
第１図および第２図は本発明の適用例を示しているにす
ぎない。高温ガス機関の代わりに、ガスタービン（開又
は閉プレイトンサイクル）往復動蒸気機関又は蒸気ター
ビン（ランキンサイクル）などの外部熱供給源を有する
別の機関を使用することもできる。燃焼器に供給される
燃料は気体、液体又は粉末状固体のいずれであっても良
い。機械的な空気弁に代えて空力的弁機構を用いること
もできる。また、第２図の水熱交換器の代わりにガス対
ガスの熱交換器を使用しても良い。最後に、第１，２図
に示される高温ｊス機関は電気、流体動力又は空気動力
を発生する自由ピストン機関であっても良い。
【図面の簡単な説明】
第１図は最大限の軸出力を得ることを目的とし、効率の
良い空気予熱器を必要とするシ゛ステムを備えた本発明
の実施例を図式的に示す図、第２図は発生されるエネル
ギーが軸出力と温水の双方として取出されるシステムを
備えた他の実施例の図式的な図である。 １・・・高温ガス機関、１ｄ・・・加熱器、３・・・逆
止め弁、３ａ・・・燃焼空気、４・・・空気予熱器、５
・・・燃料・９イブ、５ａ・・・燃料、５ｂ・・・燃料
噴射器、５ｃ・・点火プラグ、５ｄ・・・白熱体、６・
・・ター？レータ、７・・・加熱器、８・・・排気・母
イブ。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）燃料（５ａ）と燃焼空気（３ａ）を燃焼器（１ｄ
    ）内で燃焼させることにより熱機関（１）に熱を供給す
    る方法において、上記燃焼を間欠的に行うことを特徴と
    する外燃機関に熱を供給する方法。
  2. （２）前記燃焼器（１ｄ）は燃焼空気（３ａ）を供給す
    る供給手段（３）と、燃料（５ａ）を供給する噴射機構
    （５、５ｂ）と、熱を供給する加熱器（７）と、排気ガ
    スを放出する排気機構（８）とを有し、燃焼空気（３ａ
    ）を供給する手段を燃料噴射機構（５、５ｂ）の前方に
    配設される弁機構（３）として設け、燃料（５ａ）を燃
    焼空気（３ａ）と混合するために燃料噴射機構（５、５
    ｂ）と加熱器（７）との間にターボレータ（６）を配設
    し、燃焼ガスの間欠的動作が妨害されないように燃焼器
    （１ｄ）内に加熱器（７）が配設される特許請求の範囲
    第１項に記載の外燃機関に熱を供給する方法。
  3. （３）間欠的流動条件を充足した状態で、好ましくは燃
    焼空気（３ａ）を予熱するため、又はたとえば温水供給
    を目的として水を加熱するために排熱が回収されるよう
    に排気機構（８）を形成した特許請求の範囲第２項記載
    の外燃機関に熱を供給する方法。
  4. （４）間欠的流動は流入する低温の燃焼空気（３ａ）の
    運動量と、流出する高温の排気ガスの運動量とを利用す
    ることにより行われる特許請求の範囲第１項乃至第３項
    のいずれか１に記載の外燃機関に熱を供給する方法。
  5. （５）ターボレータ（６）内の燃料（５ａ）と燃焼空気
    （３ａ）が始動時は点火プラグ（５ｃ）により点火され
    、点火プラグは連続作動中には自然着火させるために遮
    断される特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１
    に記載の外燃機関に熱を供給する方法。
  6. （６）燃焼空気（３ａ）を供給する供給手段（３）と、
    燃料（５ａ）を供給する噴射機構（５、５ｂ）と、機関
    （１）に熱を供給する加熱器（７）と、排気ガスを放出
    する排気機構（８）とを有する燃焼器（１ｄ）中で燃料
    （５ａ）と燃焼空気（３ａ）を燃焼させることにより外
    部より熱を供給される外燃機関において、間欠的燃焼を
    達成するために、燃焼空気（３ａ）を供給する手段が燃
    料噴射機構（５、５ｂ）の前方に配設される弁機構（３
    ）を備え、燃料（５ａ）と燃焼空気（３ａ）を混合する
    ために燃料噴射機構（５、５ｂ）と加熱器（７）との間
    にターボレータ（６）が配設され、加熱器（７）が燃焼
    ガスの間欠的運動が妨害されないように燃焼器（１ｄ）
    内に配設されることを特徴とする外燃機関。
  7. （７）前記排気機構（８）は、好ましくは流入する燃焼
    空気（３ａ）を予熱するため又はたとえば温水供給用と
    して水を加熱するために排熱を回収することができるよ
    うに形成された特許請求の範囲第６項記載の外燃機関。
  8. （８）始動時に燃料（５ａ）と燃焼空気（３ａ）の混合
    物を点火する点火プラグ（５ｃ）を具備し、点火プラグ
    は連続動作中には自然着火させるために遮断される特許
    請求の範囲第６項又は第７項記載の外燃機関。
  9. （９）弁機構（３）と燃料噴射機構（５）との間に空気
    予熱器（４）が配設され、流入する燃焼空気（３ａ）を
    排熱で加熱するために燃焼ガスを加熱器（７）を通過し
    た後に空気予熱器に流入させた特許請求の範囲第６項乃
    至第８項のいずれか１に記載の外燃機関。
  10. （１０）間欠的燃焼を維持し且つ確保するためにターボ
    レータ（６）に白熱体（５ｄ）を設けた特許請求の範囲
    第６項乃至第９項のいずれか１に記載の外燃機関。
JP61004431A 1985-01-14 1986-01-14 外燃機関に熱を供給する方法及びその外燃機関 Pending JPS61185658A (ja)

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