熱媒・冷媒を使うと、どうして熱交換ピストンが動くのか?

エアコンのコンプレッサーは、別にコンプレッサーを回すのにモーターを使う必要性はない。

同じように、ピストン運動で熱交換をする Stirling Engine は、熱媒のシステムを活用して稼働させる事が可能なのが分かっている。

エアコンのヒートポンプの仕組みを活用する。

ブライン・クーラーも熱交換の基本は全く同じ考えです。

エアコンの室外機の圧縮熱と伸長し開放された冷たい低温の熱を活用して、スターリングエンジンの熱交換を繰り返すという発想。

現在、東京ガスや東京電力にアイシン精機とリンナイなどの企業が、これらのヒートポンプ型のスターリングエンジンの開発に本気で取り組んでいる。

コップの中は氷で、室温と氷の温度の温度差でピストン内の空気収縮する事でピストンが下がり、熱は冷たい物の方へ暖かい熱が移動する事で熱の膨張が生まれピストンが持ち上がる。

冷媒の冷たい空気を上下で入れ替えてピストンを動かすという熱媒による熱交換の発想。

ピストン・シリンダーが空気を押した圧を利用して膨張熱を作り、ピストンが押したときの圧縮熱を利用して空気のバネの反発を作りピストン運動を持続させる。

熱媒のヒートポンプの圧縮熱を利用してピストンヘッドにパイピングで熱を作る Cambirdge タイプの Stirling Engine がある。

以前、このパイプ内にフロンガスを流して凍らせ、逆熱交換でピストン運動を起こすという動画が14年ほど前にアップされていたが、探すのに手間取り見付からなかった。

ピストン・ヘッドのカバーをパイピングの熱交換用のヒートポンプの熱媒を流して発熱し、もう一つの中のピストンを2重構造にして熱を交換するシステムを作る。

ピストンのヘッド部位は室外機の熱の部分を設置して、下のピストン空間に冷却された冷たい空気を送り込むことで熱交換する。

リンナイ・東京電力・東京ガス・アイシン精機が共同開発してるものは、その類のものだという予測が付く。

つまり、エアコンのヒートポンプの機能と冷媒(熱媒)を活用して、コンプレッサーをクランクの出力で回して熱交換の機能を活用して、エアコンと同じように膨張した摂氏 約90℃の冷媒の発熱と伸長した時に冷やされる摂氏5度前後の低温の空気で、85℃の温度差を利用して回転を得るという考え。

実質的には、最初に回すフライホールの回転エネルギーでエネルギーの保存を行ない、充分な回転力を与えて一定の回転数を保持する。

構造としてはクランク・シャフトを上に配置し、フライホイールとロッカーアームを使って熱交換するピストンを複数動かすことで、一定の回転数を得られる。


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