JPH02504184A - 浸透圧熱機関 - Google Patents

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】 浸透圧熱機関 産業上の利用分野 本発明は熱エネルギーの運搬装置に関し、特にヒートポンプ及び冷却器に共に用 いられる浸透圧ポンプを備えた熱運搬装置に関する。

発明の背景 しばしば、ある容積を加熱又は冷却した方が好ましい場合がある。例えば、ある 空間容積を加熱することによって好ましい環境を作り出したり、又は、ある空間 容積を冷却することによって、電子回路の過熱を防止したりする場合である。

従来この様な場合は、電力を利用して機械的圧縮器を作動させ、必要とする１つ 又はそれ以上の熱力学的作動サイクルを行わせている。機械的部分を作動させる ことは信頼性に欠け、装置の寿命を短くし、一方電力をこのような空間で利用す る場合にはある使用制限があるので、回転部分が無く電力の必要性が少なく又は 完全にその必要性の無いヒートポンプ又は冷却器が非常に好ましい。

熱機関の分野に於けるこの点に関する発展を可能にしたものは浸透圧ヒートバイ ブの進歩であった。浸透圧ヒートバイブに於いては、一方には溶液を又一方には 溶媒を持つ２つの室が、一方の溶媒のみを通す１つの薄膜によって仕切られてい る。この一方の溶液室が、蒸発器及び凝縮器を含む１つの回路によって他の一方 の溶媒室につながれている。この溶液が加熱されると、溶媒が蒸発し、ある濃度 勾配が出来、これにより膜近くの溶媒が蒸発区域に移動する。溶質の濃度が膜の 近くで大きくなり、膜を介して溶媒の流動が行われる。溶媒の蒸気が凝縮器に流 れ、ここで凝縮され、熱を放出し、次に溶媒質に戻り、膜を通って溶液室に入る 。溶媒の蒸発率が膜を通る溶媒の流量に釣り合ったとき、定常状態条件が満たさ れる。

初期の浸透圧ヒートバイブが米国特許第３．６７７．３３７号、Ｌ。

Ｌ、　Ｍｆｄｏｌｏ氏、に開示されており、その理論、作用、及び構造に関する 詳細がＣ，Ｐ、　Ｍｉｎｎｉｎｇ氏等による報告［浸透圧ヒートバイブの進歩Ｊ 、ＡＩＡＡ報告第７８−４４２号、第３回国除熱バイブ学会、Ｐａ１ｏ　ＡＩｔ ｏ、Ｃａ１ｉｆ’ｏｒｎｉａ　ＳＭａｙ２２−２４゜１９７８、に記載されてい る。加熱及び冷却への適用を含む浸透圧ヒートバイブに関する別の研究がＡ、　 　Ｂａｓ！ｕｌｉｓ氏等によって、「浸透圧ヒートポンプによるエネルギーの輸 送システムＪＡＩＡＡ報告第８０−０２１０号、ＡＩＡＡ第１８回気圏科学学会 、Ｐａ５ａｄｅｎａ、Ｃａ１ｉ、Ｊ　ａｎ、１４−１６．ｆ９８０　、に報告さ れている。浸透圧ヒートバイブ技術における進歩に就いて、Ａ、　　Ｂａ５ｌｕ ｌｉｓ氏等によって、ｒ　１０００Ｗａｔｔ浸透圧ヒートバイブの設計、進歩、 及び試験結果ＪＡＩＡＡ報告第８０−１４８２号、ＡＩＡＡ第１５回熱力学会議 、Ｓ　ｎｏｗａｓｓ。

Ｃｏｌｏｒａｄｏ、　Ｊ　ｕｌｙ１４−１８．１９８０　、が報告されており、 又、浸透圧ヒートバイブの宇宙空間への適用に就いて、Ｈ，Ｊ。

Ｔ　ａｎｚｅｒ氏等によって、「巨大宇宙プラットホーム用浸透圧ポンプによる ヒートバイブＪＡＩＡＡ報告第８２−０９０２号、ＡＩＡ、Ａ／ＡＳＭＥ第３回 熱力学、流体、プラズマ及び熱運搬合同会議、Ｓ　ｔ、　Ｌｏｕｉｓ、　Ｍｊｓ ｓｏｕｒｉ、　Ｊ　ｕｎｅ７−１１．１９８２、が報告されている。

新しい浸透圧ヒートバイブが開発されており、この場合は、膜を通過する環流の 回路が、新たにポンプで送られた溶媒を一濃厚な溶質−溶媒と置き換えることに よって、溶液側に作られる。この様な環流を作り出すための１つの装置が一米国 特許第４．３３１，２００号にＡ　、　　Ｂ　ａｓｉｕｌ　ｉｓ氏によって開示 されており、この装置は膜の区域から蒸発器に伸びる１対の同心円のチューブを 用い、分離された通路を造り上げ、これにより、新たにポンプで送られた溶媒で 薄められた希酌溶液が膜から蒸発器に移動し、濃厚な溶質−溶媒混合物が蒸発器 から膜に移動する。これと同じ環流を作り出す別の装置が米国特許第４．３８５ ．８８４号にＡ、　　Ｂａ５ｉｕｌｉｓ氏によって開示されており、この装置は 蒸発器と溶液室との間に別々の稀薄及び濃厚溶液の通路を持ち、濃厚溶液の通路 が稀薄溶液通路より圧力降下本発明の目的は機械的回転部分が無く、単純で信頼 性の高い熱機関を提供することである。

本発明の更に別の目的は、廃熱によって駆動され、従って運転費用の安価な、長 寿命の熱機関を提供することである。

本発明の更に別の目的は、ヒートポンプ、冷却器又は空気調節器として作動する 信頼性が高く又持続性の良い熱機関を提供することである。

本発明の更に別の目的は、電気入力を一切必要としないパッシブのヒートポンプ を提供することである。

本発明の更に別の目的は、スペース・ラジェーター用の小さくて軽量のヒートポ ンプを提供し、これによりラジェーターの大きさを小さくすることが出来るよう にすることである。

本発明の更に別の目的は、運転費が安く信頼性が高く寿命の長い低温学的クーラ ーを提供することである。

本発明の更に別の目的は、特に冷暖房を必要とする自動車に適したヒートデバイ スを提供し、この場合、これを自動車の廃ガスで運転することが出来るようにす ることである。

本発明による熱機関は、入熱によって蒸発させることの出来る予め選定された作 業流体の入った第１の蒸発器を含んでいる。１つの浸透圧ポンプが上記第１の蒸 発器から蒸発させられた作業流体を受は入れる第１の区域と、上記作業流体の溶 液と予め選定された溶質とが入った第２の区域と、を持っている。この蒸発した 作業流体は通すが、上記溶質は通さない薄膜がこの浸透圧ポンプの上記第１及び 第２の区域を分離している。

作業流体の溶液及び溶質の一部分が入った第２の蒸発器が設けられ、更に別の入 熱によって作業流体を蒸発させる。

上記溶液の濃度の低い部分を浸透圧ポンプの第２の区域から第２の蒸発器に運ぶ ための第１の通路を持ち、又上記溶液の濃度の高い部分を第２の蒸発器から浸透 圧ポンプの第２の区域に運ぶための第２の通路を持つ、対向流型熱交換器が第２ の通路から第１の通路への熱の運搬を行う。

熱機関からの出熱が１つの凝縮器によって行われ、これが第２の蒸発器から蒸発 した作業流体を凝縮する。この凝縮した作業流体がエンタルピー一定の膨張を行 い、次に第１の蒸発器に戻って行く。

本発明のその他の目的、利点、及び特徴に就いては、以下に図面を用いた実施例 の詳細説明に於いて明らかにする。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による浸透圧熱機関を示すブロック図、第２図は、第１図の熱 機関の熱力学的作動サイクルを示す温度−エントロピー図、 第３図は、本発明の第１の実施例による１つの浸透圧ポンプで、第１図の熱機関 に用いることの出来るもの、の縦断面図、 第４図は、第３図の線４−４に沿う断面図、第５図は、本発明の第２の実施例に よる１つの浸透圧ポンプで、第１図の熱機関に用いることの出来るもの、の縦断 面図、 第６図は、第５図の線６−６に沿う断面図、第７図は、第１図の熱機関に用いる ことの出来る特殊な蒸発器／溶媒分離器で、スペース機器に使用されるものの実 施例を示す縦断面図、 第８図は、第７図の線８−８に沿う断面図、である。

発明の詳細な説明 第１図によって説明すると、本発明による浸透圧熱機関が蒸発器１２を含み、こ れに入熱Ｑ　ｉｔが与えられる。この入熱Ｑｉ、は、ヒートポンプ又は低温学的 冷却器の場合は冷やそうとする電子機器からの熱であり、空調器の場合は温かい 空気である。蒸発器１２が作業流体を含み、蒸発したとき熱を隣接する区域又は エレメントから引き比す。特定の例に就いて説明すると、水がこの作業流体とし て用いられる。しかしながら、アンモニヤや、ナトリウム又はカリウムの如き液 体金属や、メタノールや、又は低温冷却器の場合は窒素又は酸素の如き作業流体 が適切なものとして用いられる。

蒸発器１２から蒸発した作業流体が導管１４を経て浸透圧ポンプ１８の溶媒室１ ６に入り、このポンプが溶媒を通す半透膜２０により上記室１６と溶液室２２と に仕切られている。熱機関１０に用いられる浸透圧ポンプの２つの実施例に就い て以下第３．４及び５．６図を用いて詳細に説明する。先ず簡単に説明すると、 半透膜２０を選定して、作業溶媒は通すが、これに加えられたその他の溶質は通 さないようにし、溶質が溶液室２２には存在するが、溶媒室１６には存在しない ように浸透圧ポンプ１８が設計される。１つの例に就いて説明すると、水が作業 流体として用いられる場合は、この半透膜２０がセルローズ・アセテートで、サ ッカロースが溶質として用いられる。別の例をあげると、高温で運転される熱機 関１０の場合は、半透膜２０がポリベンチミダゾールの如き有機材料で、溶質が 硫酸アルミニニウムで；液体金属の作業流体に対しては、半透膜２０がアルミナ 又はジルコニアの如きセラミック材料で、溶質として液体ナトリウム又はカリウ ムが用いられる。

対向流型熱交換器２４を介して、浸透圧ポンプ１８の溶液室２２が溶媒分離器と して機能する高温蒸発器２６につながれる。対向流型熱交換器２４が作業流体を 流す２つの通路を持ち、その第１の通路２８に、（溶解して捕捉された作業蒸気 を含む）希釈溶液が浸透圧ポンプ１８の溶液室２２から蒸発器／溶媒分離器２Ｂ に流れ、一方の第２の通路３０には、（溶解して捕捉された作業蒸気が除去され た）濃縮溶液が蒸発器／溶媒分離器２６から溶液室２２に流れる。対向流型熱交 換器２４が、銅の如き熱伝導度の高い材料で作られた寸法の異なる１対の同心の チューブからなり、その内側のチューブが作業流体の流路の１つ、例えば通路２ ８、を提供し、内側と外側のチューブの間の環状区域が別の作業流体の流路、例 えば通路３０を提供する。

熱機関ｌＯが正常の重力条件のもとで（即ちスペースつまり宇宙空間以外で）運 転される場合、蒸発器／溶媒分離器２６が浸透圧ポンプ１８の上に置かれ、重力 によって、熱交換器２４を流れる所望の作業流体の流量を得るようにする。熱機 関ＩＯが重力がほとんど又は全く無い環境の下で（例えばスペースで）運転され る場合は、例えば毛細管のウィック（芯）の如き流体の流れを促進するデバイス が蒸発器／溶媒分離器２６に用いられる。重力の少ない又は無重力状態で使用さ れる実施例の詳細に就いては後に第７．８図を用いて説明する。

入熱Ｑ　Ｉｌｌが蒸発器１２に与えられるときよりも高い温度で、追加入熱Ｑ′ １．が高温蒸発器２６に与えられる。熱機関１０がヒートポンプとして作業する ときの入熱Ｑ　／１゜は、この熱機関１０を含むシステムの動力発生装置からの 廃熱である。自動車に適用する場合は、この入熱Ｑ′１．が自動車のエンジンの 廃熱である。スペース即ち宇宙での適用に於いては、この入熱Ｑ′１．が凝集し たソーラーエネルギー、放射性アイソトープ、又は小型原子リアクターによって 作られる。熱機関ｌＯが冷却器として用いられる場合は、この入熱Ｑ′１．が小 型の電気ヒーターから与えられる。

蒸発器／溶媒分離器２６からの蒸発した作業流体が導管３２を通って凝縮器３４ に流れ、ここで液体に凝縮し、熱機関１０からの出熱を構成する出熱Ｑ、、、を 放出する。凝縮器３４からの作業流体が、導管３６を介して、エンタルピー一定 の膨張弁即ち毛細管３８に送られ、次に、これが導管４０を介して蒸発器１２１ ；戻される。

第１図に示す浸透圧熱機関１０の作動に就いて第２図の温度−エントロピー図を 用いて説明する。この図に於いて、参照符号４２は熱機関１０に用いられる作業 流体の飽和曲線を示す。

入熱Ｑ０が先ず蒸発器１２に温度Ｔ、で与えられるときの、熱機関１０の温度− エントロピー条件が第２図に作動点ａで示されている。作業流体が入熱を吸収す ると、そのエントロピーが線４４に沿って点すに向かって増加し、作業流体のエ ネルギーが増加する；しかしながら、全ての入熱が作業流体の蒸発に用いられる ので、温度はＴ１のままである。注意すべき点は、浸透圧熱機関１０が冷却器と して作動するときは、この冷却効果が熱力学的サイクルのこの部分で起き、これ が第２図にエントロピー軸と、線４４と、破線４５及び４６と、によって囲まれ た方形の区域によって示されている点である。

蒸発器Ｉ２から蒸発した作業流体が浸透圧ポンプの溶媒室１Ｂに移動し、これが ここで先ず半透膜２０の表面に吸着する。各室１６．２２の作業流体の濃度レベ ルの間で濃度勾配が形成され、その結果、作業蒸気が半透膜２０を通り溶液室２ ２の中に流れ込む。室２２の中で、作業蒸気のある量が溶液に吸収され、作業蒸 気の一部分が溶解し、又一部分が泡として捕捉される。この溶解し捕捉された作 業蒸気を持つ溶液が対向流型熱交換器の通路２８を通って蒸発器／溶媒分離器２ ６に流れる。蒸発器／溶媒分離器２６に於いて、溶媒の一部が入熱Ｑ’Ｉｎによ って蒸発され、溶解し捕捉されている作業蒸気が放出される。従って、溶液がよ り濃厚になり、この濃縮された溶液が熱交換器の通路８０を介して浸透圧ポンプ の室２２に戻る。この濃縮された溶液が熱交換器の通路３０に沿って移動するの で、これが（冷）熱を放出し、熱交換器２８に沿って反対方向に移動する比較的 薄い溶液を予熱する。蒸発器／溶媒分離器２６に掛けられた入熱Ｑ’ｌｓによっ て、蒸発器／溶媒分離器２Ｂと、熱交換器２４と、及び浸透圧ポンプ室２２を通 じて圧力が維持される。

この入熱Ｑ’ｌａは又吸収した溶媒を蒸発させ、これにより捕捉した蒸気の泡を 分離する。

吸収された蒸気の作業流体が熱交換器の通路２８を通過し、又付加された作業流 体が蒸発器／溶媒分離器２Ｂに掛けられる入熱Ｑ’ｌａによって蒸発するので、 作業流体の温度−エントロピー条件が飽和曲線４２の部分４７に沿って第２図の 作動点Ｃに向かって移動する。作業蒸気が導管３２に沿って蒸発器／溶媒分離器 ２６を出るとき、作業流体の温度はＴ２に増加している。注意すべき点は、点Ｃ のエントロピーが点すのそれより小さいことで、これは、作業蒸気が浸透圧ポン プ室２２の中の溶液に吸収されることによる。

蒸発器／溶媒分離器２６からの作業蒸気が凝縮器３４の中で液体に凝縮するので 、その回りの区域に熱を放出し、これにより熱機関１０からの出熱Ｑ　ｏ　ｗ　 ＋が得られる。この凝縮過程に於いて、作業流体の温度はＴ２に一定に維持され 、一方そのエントロピーは減少し、温度−エントロピー条件が第２図の点Ｃから 点ｄに向かい、線４８に沿って移動する。

作業流体が毛細管３Ｂの中を通過するとき、これがエンタルピー一定の膨張を行 う。この膨張過程に於いて、作業流体の温度がＴ２からＴ、に減少する。作業液 体の圧力も又減少し、液体分子の活動が活発になり、エントロピーが増加する。

エンタルピー一定の膨張過程の間、温度−エントロピー条件が第２図の点ｄから 点ａに向かい曲線部分５０に沿って移動する。

従って作業液体が蒸発器１２に戻り、同じ作業サイクルが繰り返される。

浸透圧ポンプ１８の装置の１つの実施例が第３及び４図に示されている。この装 置が基板６２を持つ円筒形の外側ハウジング６０と、このハウジング６０の中に 同軸に配置される円筒形の内側ハウジング６４と、を含んでいる。ハウジング６ ０の上端部が内向きに伸び上がる漏斗部分６６と、上向きに立ち上がる管状部分 ６８とを形成している。内側ハウジング６４が、各部分６６と６８との中に同軸 に配置された、相似形の漏斗部分７０と管状部分７１とを形成している。孔７３ の列を形成する天板７２が、漏斗部分７０の真下に内側ハウジング６４の上端部 に跨がって伸びている。

内側ハウジング６４の下側端部が外側ハウジング６０の基板部分６２に平行に且 つこれから離れて設けられた底部分７４を持っている。底部分７４が中央孔７６ を持ち、又半径方向で言って上記中央孔７６の外側に配列され且つ天板７２の孔 ７３と１線上に並ぶ１群の付加孔７８を持つ。管８０が孔７６を囲み底部分７４ から、外側ハウジング６２の中央孔８２を通って下向きに伸びている。

内側ハウジング６４の中に、１線上に並び対をなす孔７３．７８に沿い且つこの 間に、複数の半透膜管８４が設けられている。この管８４は上述した半透ｐＡ２ ０と同じ材料のもので良く、溶媒室（管８４の外側の内側キハウジング６４によ って形成される部分）と、溶液室（管８４の中及び内側ハウジング６４と外側ハ ウジング６０との間に形成される部分）と、を分離している。

第３．４図に示す如く、溶媒の作業蒸気が、管８０を介して内側ハウジング６４ の中に流れ込み、又、半透膜管８４の壁を通り溶液の入っている管８４の中に流 れ込む。溶解し捕捉された作業蒸気で薄められた溶液が管８４及び漏斗部分７０ を通って上向きに流れ、対向流型熱交換器２４の通路２８を形成する内側管７１ に入る。戻りの濃縮された溶液が外側管６８と内側管７１との間の環状区域（熱 交換器２４の通路３０を形成する区域）に至り、内側ハウジング６４と外側ハウ ジング６０との間の環状区域の中を下向きに流れる。この濃縮液が孔７８を介し て半透膜管８４１；入り、次に、半透膜管８４の壁を通過する新しい溶媒作業蒸 気と混ざる。

浸透圧ポンプ１８に用いることの出来る別の装置例が第５゜６図に示されている 。第５，６図の実施例の構成部分で、第３．４図の実施例と同じ又は相当部分に 対しては、符号の頭に“１′を付し同じ参照符号が用いられている。

第５．６図の実施例に於いては、半透膜管の代わりに、螺旋形の半透膜体１７５ が内側ハウジング１６４の中に設けられている。この半透膜体１７５が上述した 半透膜２０のいずれか１つの材料で作られた１対の半透膜部材１７７及び１７９ を持ち、この部材１７７．１７９の間に多孔質の布又は金属のスクリーン１８１ が挾まれ、剛性を与えると共に、部材１７７．１７９の間にある間隔を持たせて いる。管１８０と１線上に配列された管１８３が内側ハウジング１６４の全長に 亘って軸線上に伸び、上記螺旋形半透膜体１７５が管１８３の外側表面からハウ ジング１６４の内側表面の間に伸びている。この管１８３が１つの細長い開口部 を形成しており、この開口部が螺旋形の半透膜体１７５の内側端部の半透膜部材 １７７と１７９とが形成する隙間の区域と繋がっている。部材１７７及び１７９ の外側端部が長手方向に伸びる板１８５によって閉じられている。

第５，６図の浸透圧ポンプの作動状況は第３，４図の浸透圧ポンプのそれに似て いる。但し、第５．６図の実施例に於いては、管１８３の内側区域と螺旋形体１ ７５の中の区域（即ち、スクリーン１８１を含む半透膜部材１７７と１７９との 間の部分）とが溶媒室として機能し、一方、外側ハウジング１６０と内側ハウジ ング１６４との間の環状空間、及び、半透膜体１７５の隣接する渦巻きの間の空 間とが溶液室として機能する。

上述した如く、熱機関１０が重力の小さい又は無重力の空間で遭遇するような環 境の中で運転されるときは、変形した蒸発器／溶媒分離器２６を用い、希釈され た又は濃縮された溶液が熱交換器２４に入ったり出たりすることが出来るように する。

この様な環境で用いられる特殊な蒸発器／溶媒分離器２６が第７．８図に示され ている。

第７．８図の蒸発器／溶媒分離器は銅のような熱伝導度の高い材料で作られた実 質的に円筒形のハウジング９０を持っている。このハウジング９０が大きな半径 の部分９１を持ち、その端部近くから蒸気化された作業流体が凝縮器３４に流れ る。濃度の濃い溶液は薄い溶液より表面張力が大きいので、異なった寸法のウィ ックがハウジング９０の中に用いられ、２つの溶液を分離する。即ち、第７，８ 図に示す如く、比較的気孔率の高いＷＪｌのウィック９２がハウジング９０の内 側の壁に接して設けられ、高濃度液を熱交換器２４の通路３０に運び、比較的気 孔率の低い第２のウィック９３がハウジング９０の中にウィック９２に接して、 又ハウジングの内側の壁から離れて、設けられ、低濃度液を熱交換器２８から運 ぶ。このウィック９２．９３は、例えば、発泡材料、ワイヤーのスクリーン、金 属のスポンジ、又は編んだ網、で作られている。

第７．８図に示した実施例に於いては、ウィック９２が実質的に管状の形状をし ており、ハウジング９０の中に、その側面をハウジング９０の内側の壁部分に接 して、同軸に配置されている。ウィック９３も実質的に円筒形をしており、ハウ ジング９０の中のウィック９２の中に設けられ、その側面がウィック９２の内側 の側面部分に接している。図に示す如く、第１の外側ウィック９２が、長手方向 に熱交換器２４に向かって内側の第２のウィック９３の若干光まで伸びている。

蒸発した作業流体の流路を設けるために、ハウジングの拡大部分９１の内側の側 壁が、ウィック９２の外側側面の部分に隣接して、半径方向に間隔を持ち長手方 向に伸びる多数の溝９４を持っている。熱交換器に対して反対側のこの溝９４の 端部が通路９５の中に開口し、蒸発した作業流体を第７，８図に示す蒸発器／溶 媒分離器から凝縮器３４に送る。

以上の説明で明らかな如く、本発明による熱機関は機械的損耗を伴う作動部分を 持っていな。従って、熱機関の信頼性が高く、寿命が長い。更に、蒸発器／溶媒 分離器２６に与えられる入熱Ｑ’ｌｅが、この熱機関１０を含むシステムの動力 装置（例えば、自動車のエンジン、又は宇宙機器のソーラーエネルギー）からの 廃熱で良く、電力の消費を減らしたり、又は場合によっては全く無くすことが出 来る。従って本発明による熱機関は操業費が比較的低い。更に、本発明によるヒ ートポンプは、その入熱より実質的に高い温度で熱を放出することが出来、又、 与えられた量の熱を空間に放散するのに必要とする表面積が、熱を放射する温度 の関数として非常に減るので、本発明により、スペースラジェーター用に小型で 軽量のヒートポンプを提供し、このラジェーター自身の寸法を小さくすることが 出来る。従って、本発明は、ヒートポンプ、冷却器、又は空気調節器として作動 する信頼性が高く、耐久性があり、且つ多角的用途のある熱機関を提供する。

以上、本発明に関し特定の実施例によって説明したが、当該技術者にとってはこ れに変更を加え、変形することは容易で、これらは全て本発明の思想、及び請求 の範囲に含まれるものと考えられる。

国際調査報告 −いＭＩＡ肯１−−９　Ｐ口／υＳ　８９１０１１３Ｂ国際調責麺告 υＳ　８９０１１３８ ＳＡ　　　　２ε８９７

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．熱機関であって、これが、 入熱によって蒸発することの出来る予め選択された作業流体の入った第１の蒸発 器と； 蒸気化された上記作業流体を上記蒸発器から受け入れる第１の区域と、上記作業 流体の溶液と予め選定された溶質との入った第２の区域と、上記第１の区域と上 記第２の区域とを分離し、蒸気化された上記作業流体に対しては透過性であるが 、上記溶質に対しては不透過性である薄膜手段と、を持つ浸透圧ポンプと； 第２の蒸発器で、上記溶液の一部分を受取り、別の入熱によって、これから作業 流体を蒸気化するものと；対向流型熱交換器手段で、上記溶液の濃度の薄い部分 を上記浸透圧ポンプの上記第２の区域から上記第２の蒸発器に流す第１の通路を 持ち、又、上記溶液の濃度の濃い部分を上記第２の蒸発器から上記浸透圧ポンプ の上記第２の区域に流す第２の通路を持ち、上記第２の通路から上記第１の通路 に熱の運搬を行う如くにするものと； 蒸気化された作業流体を上記第２の蒸発器から凝縮させるための凝縮器手段で、 これにより、出熱が上記熱機関から行われる、ものと； 凝縮された作業流体を上記凝縮器手段からエンタルビー一定の膨張をさせる膨張 手段と；及び、 膨張した上記の凝縮作業流体を上記膨張手段から上記第１の蒸発器にもどす手段 と； を含む、熱機関。
2. ２．上記出熱が、上記第１の蒸発器への上記入熱の温度より高い温度で行われる 、請求項１記載の熱機関。
3. ３．上記第２の蒸発器への上記別の入熱が、上記第１の蒸発器への上記入熱より 高い温度で行われる、請求項１又は２のいずれか１つに記載の熱機関。
4. ４．上記溶液の濃度の低い部分が、上記第１の蒸発器からの、溶解し且つ捕捉さ れた蒸気化された作業流体を含む、請求項１から３のいずれか１つに記載の熱機 関。
5. ５．少なくとも上記別の入熱が、上記熱機関が用いられたシステムの中の動力発 生装置からの廃熱である、請求項１から４のいずれか１つに記載の熱機関。
6. ６．上記対向流型熱交換器が、熱伝導度の高い材料で作られた１対の管を含み、 これらが互いに寸法を異にし同心円状に配置され、上記管の内の内側の管が上記 第１の通路を提供し、上記管の間の環状の区域が上記第２の通路を提供する、請 求項１から５のいずれか１つに記載の熱機関。
7. ７．上記第２の蒸発器が上記浸透圧ポンプの上方に置かれ、重力により、上記溶 液の上記濃度の薄い部分と、上記濃度の濃い部分とが上記対向流型熱交換器の中 を流れる如くにする、請求項１から６のいずれか１つに記載の熱機関。
8. ８．上記膨張手段が膨張弁である、請求項１から７のいずれか１つに記載の熱機 関。
9. ９．上記膨張手段が毛細管である、請求項１から７のいずれか１つに記載の熱機 関。
10. １０．上記浸透圧ポンプが、 円筒形の外側ハウジングと； 上記外側ハウジングの中に同軸に設けられた円筒形の内側ハウジングと； 上記内側ハウジングの中に設けられた複数の薄膜管で、それぞれの軸が上記内側 ハウジングの軸に対して平行であり、上記薄膜管が上記蒸気化された作業流体に 対しては透過性であるが、上記溶質に対しては不透過性である、ものと；蒸気化 された作業流体を上記第１の蒸発器から、上記内側ハウジングの中の上記薄腹管 の外側区域に導く手段と；上記薄膜管の１端に投げられ、上記薄膜管の内部区域 と上記対向流型熱交換器手段の上記第１の通路との間の流体連絡を行う手段と； 上記対向流型熱交換器手段の上記第２の通路と上記内側と外側のハウジングの間 の環状の区域との間の流体連絡を行う手段と；及び、 上記薄膜管の他の一方の端部に設けられ、上記環状の部分と上記薄膜管の内側の 区域との間の流体連絡を行う手段と；を含む、請求項１から９のいずれか１つに 記載の熱機関。
11. １１．上記浸透圧ポンプが、 円筒形の外側ハウジングと； 上記外側ハウジングの中に同軸に設けられた円筒形の内側ハウジングと； 螺旋状の薄膜構成体で、上記内側ハウジングの中に配置され、実質的に上記内側 ハウジングの軸の区域とその円周区域との間に伸び、螺旋形に間隔をもって設け られた１対の薄膜部材を含み、上記薄膜部材の壁が上記蒸気化された作業流体に 対しては透過性であるが、上記溶質に対しては不透過性である、ものと； 蒸気化された作業流体を上記第１の蒸発器から上記薄膜構成体の中の上記一対の 薄膜部材の間の区域に導く手段と；上記内側のハウジングの１端に設けられ、上 記薄膜構成体の隣接する層の間の螺旋状の空間と上記対向流型熱交換器手段の上 記第１の通路との間の流体連絡を行う手段と；上記対向流型熱交換器手段の上記 第２の通路と、上記の内側及び外側のハウジングの間の環状区域と、の間の流体 連絡を行う手段と；及び、 上記内側のハウジングの他の一方の端部に設けられ、上記環状区域と上記薄膜構 成体の隣接する層の間の螺旋形の空間との間の流体連絡を行う手段と； を含む、請求項１から９のいずれか１つに記載の熱機関。
12. １２．上記薄膜構成体が上記薄膜部材の間に設けられた手段を含み、これにより 、剛性を与えると共に、所望の間隔を維持する如くにした、請求項１１記載の熱 機関。
13. １３．上記第２の蒸発器が、 熱伝導度の高い材料で作られたハウジングと；上記ハウジングの中に設けられた 第１のウイック手段と；上記ハウジングの中に上記第１のウイック手段に接して 設けられ、上記溶液の濃度の薄い部分を運ぶ第２のウイック手段で、上記第２の ウイック手段が上記第１のウイック手段より小いさな気孔率を持つ、ものと；及 び、１つの通路に上記第２の蒸発器の中で蒸気化された作業流体を送る手段と； を含む、請求項１から６及び８と９のいずれか１つに記載の熱機関。
14. １４．上記第２の蒸発器が、 熱伝導度の高い材料で作られたハウジングと；上記ハウジングの中にその内側の 壁に接して設けられた第１のウイックと； 上記ハウジングの中に上記第１のウイックに接し、上記ハウジングの内側の壁か ら離れて設けられた第２のウイックで、上記第２のウイックが上記第１のウイッ クより小いさな気孔率を持つ、ものと；を含み、 上記ハウジングの内側の壁が上記第１のウイックに接する複数の細長い溝を形成 している、請求項１から６及び８と９のいずれか１つに記載の熱機関。
15. １５．上記第１のウイックが上記第２のウイックより長手方向に長く伸びている 、請求項１４記載の熱機関。
16. １６．上記ハウジングが実質的に円筒形をしており、上記第１のウイックが実質 的に管状の形を持ち、上記ハウジングの中にその外側の側面と同軸に配置され、 上記ハウジングの内側の側壁の一部分に接しており、上記第２のウイックが実質 的に円筒形をしており、上記ハウジングの中に上記第１のウイックの中に同軸に 設けられ、その側面が上記第１のウイックの内側の側面の一部分に接し、又、上 記細長い溝が上記ハウジングの内側の側壁に沿い円周上に間隔を持って、上記ハ ウジングの軸に対して平行の方向に伸びている、請求項１４又は１５のいずれか １つに記載の熱機関。
17. １７．上記熱機関がヒートポンプとして運転される、上記請求項のいずれか１つ に記載の熱機関。
18. １８．上記熱機関が冷却器として運転される、上記請求項のいずれか１つに記載 の熱機関。
19. １９．上記熱機関が空気調節器として運転される、上記請求項のいずれか１つに 記載の熱機関。