熱機関

熱機関は、熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する装置やシステムで、私たちの日常生活や産業に欠かせない存在です。 内燃機関や蒸気機関をはじめとする熱機関は、燃料の燃焼や熱源から得たエネルギーを利用して、さまざまな機械を動かします。その効率や性能は、エネルギーの最大限の活用に大きく影響し、技術の進化によってさらなる改善が期待されています。 本記事では、熱機関の基本的な仕組みや種類、そしてさまざまな利用用途について詳しく解説します。 熱機関とは 熱機関とは、熱エネルギーを機械的なエネルギーに変換する装置やシス ...

日経新聞（2020年1月）にこんな記事が出ていました。 ⇒ 岩石蓄電22年にも商用化　シーメンス、10社以上と覚書 コスト、リチウムイオン電池の10分の1（外部リンク） え？岩石を使って電気を取り出す？と不思議に思う方も多いと思います。今回は、岩石を使って蓄電をするとはどういう事かについて解説したいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 岩石蓄電とは？ 岩石蓄電の原理はとてもシンプルです。 余った電気で岩石を温めて、足りない時に水に熱を奪わせて蒸気に ...

大規模な工場では、自家発電設備を保有し、燃料から電気と蒸気を取り出すコージェネレーションシステムが構築されています。 今回は、電気と蒸気を取り出すコージェネレーションとコンバインドサイクルの違いについて書いてみたいと思います。 コージェネレーションとは？ コージェネレーションはガスタービンやガスエンジンを利用して発電した後、大量に出る排熱で蒸気や温水を作り出すシステムです。 ガスタービンを用いた場合は排熱ボイラーと組み合わせて蒸気を発生させ、ガスエンジンを用いた場合は熱交換器で温水を作り出すのが一般的です ...

スターリングサイクルはスターリングエンジンに利用される熱サイクルでシリンダ内に封入されたガスを加熱・冷却することでピストン運動を行うサイクルです。スターリングサイクルの基本はカルノーサイクルと同様になります。 この記事では、スターリングサイクルとはどのようなサイクルなのか、カルノーサイクルとは何が違うのかについて解説していきたいと思います。 スターリングサイクルとは？ スターリングエンジンは２つの等温過程と２つの等容過程からなるサイクルです。スコットランドのロバート・スターリングによって1816年に発明さ ...

ブレイトンサイクルは、ガスタービンやジェットエンジンで利用される熱サイクルです。燃料を燃やして発生するガスを利用して推進力や回転力を得ることが出来ます。 この記事では、ブレイトンサイクルを利用してガスタービンやジェットエンジンがどのように動力を得るのか、また、効率良くエネルギーを取り出すためにはどうすればいいのかについて解説していきたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 ブレイトンサイクルとは？ ブレイトンサイクルはアメリカのジョージ・ブレイトン ...

ディーゼルサイクルはディーゼルエンジンなどに利用される熱サイクルでオットーサイクルと同様に燃料の熱エネルギーをピストン運動に変換します。 この記事ではディーゼルサイクルとはどのようなサイクルなのか、オットーサイクルとは何が違うのか、また効率を高めるためには何がポイントなのかについて解説していきたいと思います。 ディーゼルサイクルとは？ ディーゼルサイクルはドイツのルドルフ・クリスチアン・カール・ディーゼルにちなんで名前が付けられた熱サイクルで低速ディーゼル機関の理論サイクルです。オットーサイクルの定容加熱 ...

オットーサイクルは、ガソリンエンジンやガスエンジンなどで利用される火花点火の熱サイクルで、ガソリンなどの燃料が持つ熱エネルギーをピストン運動に変換します。 この記事ではオットーサイクルとは何か、基本的な考え方や効率の計算方法について解説します。 オットーサイクルとは？ オットーサイクルは、ガソリンエンジンなど火花点火式の内燃機関の動きを、理想気体の4つの過程（断熱圧縮・等容受熱・断熱膨張・等容放熱）で表した理論サイクルです。 名前は、1876年に4ストロークのガス機関を実用化したドイツの技術者ニコラウス・ ...

燃料を燃焼させて熱を取り出し、動力として利用するものを熱機関といいます。熱機関には様々な種類がありますが、大きく外燃機関と内燃機関の二つに分かれます。 この記事では外燃機関と内燃機関の違いやそれぞれの特徴について解説していきたいと思います。 外燃機関とは 外燃機関は作動流体そのものではなく、外部で熱を得た気体によって動力を得る機関です。 例えば、蒸気発電機などが代表的です。 蒸気を使って発電を行う場合は、ボイラーで燃料を燃焼させて水を高圧の蒸気に変換します。その蒸気をタービンに供給して翼を回転させることに ...

カルノーサイクルは温度の異なる２つの熱源で動作する熱サイクルの１種です。熱機関について学ぶ時に最初に出てくる熱サイクルで、理論上の最大効率を示します。 今回は、カルノーサイクルとは何か？について詳しく解説してみたいと思います。 この記事のポイント カルノーサイクルは等温膨張→断熱膨張→等温圧縮→断熱圧縮の4つの過程からなる理想的な熱サイクル 熱効率は高温熱源の温度T1と低温熱源の温度T2[K]だけで決まり、η＝(T1−T2)/T1＝1−T2/T1 例：T1＝600K（約327℃）、T2＝300K（約27℃ ...

大型の工場では、事業継続性などの観点でコージェネレーションを導入する事業者も増えています。 コージェネレーションを利用すれば、割高に購入している電力を割安に自前で作り出すことが出来るので、工場全体のエネルギー原単位を下げることができます。 今回は、コージェネレーションのメリットや検討するのに必要な条件について考えてみたいと思います。 コージェネレーションとは？ コージェネレーションとは、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、燃料電池などを用いて電気を発生させたのち、その排熱を利用して蒸気や温水を ...

ランキンサイクルはクラウジウスサイクルとも呼ばれ、発電所などで蒸気を使用し、燃料エネルギーから電気を発生させるための熱サイクルです。 非常にメジャーで、多くの発電所ではランキンサイクルを利用して発電を行っています。この記事では、ランキンサイクルとは何か、効率や種類について解説したいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 ランキンサイクルとは？ ランキンサイクルは蒸気を使って電気を発生させる際に利用される熱サイクルです。火力発電、原子力発電、バイオマス ...