DE10035289A1 - Device to generate mechanical energy using heat engine; has Stirling motor with warm and cool sides and refrigerator to cool cold side, with cooler connected to evaporator of Stirling motor - Google Patents

Abstract

The device has a heat engine, e.g. a Stirling motor (1), with a warm side (2) and a cold side (3) and an external combustion. A refrigerator is used to cool the cold side, by generating cold from heat. The refrigerator preferably has an evaporator (14) and the heat engine has a cooler (8) or a condenser, where the evaporator and the cooler or condenser are connected in a circuit of heat exchanger fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a device specified in the preamble of claim 1 Genus.

Unter Wärmekraftmaschinen mit äußerer Verbrennung werden im Rahmen der vor­ liegenden Erfindung solche Wärmekraftmaschinen verstanden, die beim bestimmungs­ gemäßen Gebrauch eine Warmseite und eine Kaltseite aufweisen, wobei die Warmseite beheizt und/oder die Kaltseite gekühlt werden kann. Zu derartigen Wärmekraftmaschinen zählen v. a. Verdrängermaschinen (Hubkolbenmaschinen, Motoren mit oszillierendem Verdränger bzw. Rotationskolbenmaschinen, Motoren mit umlaufendem Verdränger) und Strömungsmaschinen (Turbinen).Under heat engines with external combustion are part of the before lying invention understood such heat engines, which in the determination according to use have a hot side and a cold side, the warm side heated and / or the cold side can be cooled. To such heat engines count v. a. Displacement machines (reciprocating machines, motors with oscillating Displacers or rotary piston machines, motors with rotating displacers) and Turbomachines.

Unter den Hubkolbenmaschinen ist unter anderem der Stirling-Motor für die Zwecke der Erfindung geeignet. Eine bekannte, mit einem Stirling-Motor ausgerüstete Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art ist z. B. als Teil einer Gebäude-Heizungsanlage (Sonnenergie & Wärmetechnik, 5/1998, S. 58f.) bekannt. Sie enthält:
Among the reciprocating engines, the Stirling engine is suitable for the purposes of the invention. A known, equipped with a Stirling engine device of the type mentioned is e.g. B. known as part of a building heating system (solar energy & heat technology, 5/1998, p. 58f.). It contains:

• - eine Holzschnitzel-Feuerung als Wärmequelle eines Heizkessels, - a wood chip furnace as the heat source of a boiler,  
• - den Stirling-Motor, der
  • a) ohne Brenner direkt in den Rauchgaszug des Heizkessels eingebracht wird und der
  • b) durch Nutzung der Abwärme des Rauchgases aus der Differenz zweier Temperatur-Niveaus mechanische Energie erzeugt, die durch einen Generator in elektrischen Strom umgewandelt wird, sowie
  - the Stirling engine, the
  • a) is inserted directly into the flue gas duct of the boiler without a burner and the
  • b) mechanical energy generated by using the waste heat of the flue gas from the difference between two temperature levels, which is converted into electrical current by a generator, and
• - einen zweistufigen Abgaswärmetauscher, der einen weiteren Teil der Restwärme aus dem Abgas zurückgewinnt.- A two-stage exhaust gas heat exchanger that a further part of the residual heat from the Recover exhaust gas.

Der Stirling-Motor nimmt durch seinen Erhitzer die Abwärme des Rauchgases auf, während sein Kühler das aus der Heizungsanlage zurückströmende, abgekühlte Heizungs­ wasser aufnimmt bzw. mit kaltem, aufzuheizendem Brauchwasser oder mit Umgebungsluft gekühlt wird.The Stirling engine absorbs the waste heat from the flue gas through its heater, while its cooler is the cooled heating flowing back from the heating system absorbs water or with cold, heated domestic water or with ambient air is cooled.

Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die Abwärme einer Gebäude-Heizungsanlage auch zur Erhitzung und zum Antrieb eines Stirling-Motors zu nutzen und mit diesem z. B. einen elektrischen Strom erzeugenden Generator anzutreiben.This makes it possible to easily remove the waste heat from a building heating system to use for heating and driving a Stirling engine and with this z. B. to drive an electric current generating generator.

Bei diesen und anderen, mit Stirlingmotoren versehenen Vorrichtungen wird meistens versucht, die zum Betreiben des Stirlingmotors erforderliche Temperaturdifferenz zwischen der Warm- und Kaltseite dadurch zu optimieren, daß die Temperatur des Erhitzers möglichst hoch gehalten wird, meist bei mehreren hundert °C. Daraus resuliert der Nachteil, daß der Erhitzer mit Hilfe von üblichen Brennstoffen (z. B. Öl, Erdgas) bei vergleichsweise hohen Temperaturen betrieben werden muß, was erhöhte Kosten mit sich bringt und den zusätzlichen Verbrauch von wertvollen Rohstoffen erfordert. Im Hinblick auf die Kühlung wird dagegen allgemein auf Kühlmittel wie Luft oder Wasser zurückge­ griffen, die sich im wesentlichen auf der Temperatur der Umgebung befinden, weil andere preiswerte Kältequellen in der Regel nicht verfügbar sind. Es ist zwar in diesem Zu­ sammenhang auch bereits bekannt (DE 25 22 711 A1), der Kaltseite eine Kühleinrichtung zuzuordnen, der aus einem Speicher flüssiger Wasserstoff oder Sauerstoff zugeführt wird. Dadurch ergeben sich jedoch die wesentlichen Nachteile, daß zur Erzeugung und Aufrecht­ erhaltung der Kühltemperaturen (z. B. -252,8°C für Wasserstoffe, -183,0°C für Sauerstoff) aufwendige Zusatzeinrichtungen erforderlich sind und vor allem derart tiefe Temperaturen in einem Stirling-Motor extreme Temperatur-Spannungen verursachen würden, insbesondere wenn die Warmseite zusätzlich beheizt wird. Diese Spannungen sind so groß, daß der Stirling-Motor nach der ersten Inbetriebnahme nicht außer Betrieb genommen und danach noch einmal in Betrieb gesetzt werden könnte, weil aufgrund der damit verbundenen Abkühlungs- und Erwärmungsprozesse der erforderlichen dicken Wandungen jedes bekannte Material reißen würde, d. h. die Lebensdauer eines bei derartigen Temperaturen betriebenen Stirling-Motors wäre äußerst gering. Diese Tempera­ turspannungsprobleme sind der Grund dafür, daß bis heute kein Stirling-Motor sowohl im Hochtemperaturbereich als auch bei extremer Tiefkühlung serienmäßig betrieben wird.Most of these and other devices equipped with Stirling engines tries the temperature difference required to operate the Stirling engine to optimize between the hot and cold side in that the temperature of the Heater is kept as high as possible, usually at several hundred ° C. Resulting from this the disadvantage that the heater with the help of conventional fuels (e.g. oil, natural gas) comparatively high temperatures must be operated, which increases costs brings and requires the additional consumption of valuable raw materials. With regard on the other hand, cooling is generally based on coolants such as air or water handles that are essentially at the temperature of the environment because of others inexpensive cold sources are usually not available. It is in this Zu context also already known (DE 25 22 711 A1), the cold side a cooling device assign, which is supplied from a storage liquid hydrogen or oxygen. However, this results in the main disadvantages that generation and maintenance maintenance of cooling temperatures (e.g. -252.8 ° C for hydrogen, -183.0 ° C for Oxygen) expensive additional devices are required and especially so deep  Temperatures in a Stirling engine cause extreme temperature tensions would, especially if the warm side is additionally heated. These tensions are so large that the Stirling engine does not go out of operation after the first start-up taken and then put into operation again because of the associated cooling and heating processes of the required thickness Walls would tear any known material, i. H. the lifespan of a Stirling engine operated at such temperatures would be extremely low. This tempera Tension problems are the reason why until today no Stirling engine in both High temperature range as well as extreme freezing is operated as standard.

Ein anderes Beispiel für eine Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung ist eine Rota­ tionskolbenmaschine, z. B. in Form eines zweiwelligen Schraubenmotors (Fister, W.: Fluidenergiemaschinen, Band 1, Berlin, 1984, S. 483). Maschinen dieser Art werden meist als Verdichter zur Förderung gasförmiger Medien verwandt, können aber in Umkehrung des Gebläseprinzips als Motor Verwendung finden (Verdrängermaschinen, Verlag TÜV Rheinland, 1985, S. 203). Zu ihrer Verwendung als Motoren werden diese Verdrängerma­ schinen zweckmäßigerweise in einem Fluid-Kreislauf betrieben, der in der Kraftwerks­ technik als ORC-Prozeß ( = Organic Rankine Cycle) bekannt ist. Der ORC-Prozeß ist der gleiche Kreisprozeß, der einer Dampfkraftanlage zugrunde liegt, allerdings ohne Wasser als Arbeitsmedium, sondern mit einem organischen Arbeitsmittel. Der ORC-Prozeß verwendet Arbeitsmittel mit niedrigem Siedepunkt, um Abwärme zu nutzen, die mit Wasser als Arbeitsmedium nicht mehr nutzbar ist. Der ORC-Prozeß ist deshalb einer Wasser-Dampfkraftanlage meist nachgeordnet und dient wie diese der Strom-Erzeugung durch Erzeugung mechanischer Energie für den Antrieb eines Strom-Generators.Another example of a heat engine with external combustion is a rota tion piston machine, e.g. B. in the form of a two-shaft screw motor (Fister, W .: Fluid energy machines, Volume 1, Berlin, 1984, p. 483). Machines of this type are mostly used used as a compressor to convey gaseous media, but can be reversed of the blower principle can be used as a motor (displacement machines, publisher TÜV Rheinland, 1985, p. 203). For their use as motors, these displacers are used Expediently operated in a fluid circuit in the power plant technology is known as an ORC process (= Organic Rankine Cycle). The ORC process is the same cycle, which is the basis of a steam power plant, but without water as a working medium, but with an organic working medium. The ORC process uses tools with a low boiling point to utilize the waste heat with Water can no longer be used as a working medium. The ORC process is therefore one Water-steam power plant mostly subordinated and like this serves to generate electricity by generating mechanical energy for driving an electricity generator.

Der ORC-Prozeß besteht aus den Teilschritten:
The ORC process consists of the sub-steps:

• - Erwärmung, Verdampfung (und evtl. zusätzlich Überhitzung) des Arbeitsmittels im Verdampfer- Heating, evaporation (and possibly additional overheating) of the working fluid in the Evaporator
• - Entspannung des Arbeitsmittels in einer Expansions-Maschine und Umwandlung der thermischen in mechanische Energie- Relaxation of the work equipment in an expansion machine and conversion of the thermal into mechanical energy
• - Kondensation (und evtl. zusätzliche Unterkühlung) des Arbeitsmittels im Kondensator.- Condensation (and possibly additional subcooling) of the working fluid in the condenser.

Bisher werden im ORC-Prozeß Strömungsmaschinen als Expansionsmaschinen eingesetzt - mit dem Nachteil, daß bei kleinen Volumenströmen Druckverluste auftreten, weil das Arbeitsmittel z. T. die Strömungsmaschine durchläuft, ohne Arbeit zu verrichten. In Strömungsmaschinen sind die Spalte zwischen festen Teilen (Stator) und beweglichen Teilen (Rotor) sehr groß. Die einzelnen Schaufeln stehen seitlich frei. Bei geringem Durchsatz strömt das Arbeitsmittel zwischen den Schaufeln z. T. ungehindert hindurch, was gleichbedeutend mit verhältnismäßig großer Leckage ist.So far, turbomachines have been used as expansion machines in the ORC process -  with the disadvantage that pressure losses occur with small volume flows because that Work equipment z. T. runs through the turbomachine without doing any work. In Turbomachines are the gap between fixed parts (stator) and moving parts Parts (rotor) very large. The individual blades are free on the sides. With little Throughput flows the working fluid between the blades z. T. unhindered which is synonymous with relatively large leakage.

Demgegenüber bezweckt die Erfindung anstelle von Strömungsmaschinen auch Rotations­ kolbenmaschinen zur Nutzung von Expansionsarbeit einzusetzen, um expandierende Arbeitsmittel bei relativ kleinen Volumenströmen mit möglichst geringen unerwünschten Druckverlusten zu nutzen. Das bezieht sich auf Rotationskolbenmaschinen jeder Bauart, nicht nur auf die in der Literatur für den Einsatz in ORC-Prozessen bereits beschriebenen Schraubenexpansionsmaschinen (Cerbe/Hoffmann: Einführung in die Thermodynamik, München, 1994, S. 245 ff.).In contrast, the invention also aims at rotating instead of turbomachines use piston machines to use expansion work to expand Work equipment with relatively small volume flows with the lowest possible undesirable To use pressure losses. This applies to all types of rotary piston machines, not only to those already described in the literature for use in ORC processes Screw expansion machines (Cerbe / Hoffmann: introduction to thermodynamics, Munich, 1994, pp. 245 ff.).

Wie bei Stirling-Motoren wird auch beim ORC-Prozeß stets versucht, die zum Betreiben des ORC-Prozesses erforderliche Temperatur-Differenz zwischen Warmseite und Kaltseite der Rotationskolbenmaschine dadurch zu optimieren, daß die Temperatur der Warmseite möglichst hoch gehalten wird. Die erforderliche Mindesttemperatur der Abwärme wird in der Literatur mit 90-120°C angegeben (Rationelle Energieverwendung, Köln, 1986, S. 69 ff.).As with Stirling engines, the ORC process always tries to operate of the ORC process required temperature difference between hot side and cold side optimize the rotary piston machine in that the temperature of the hot side is kept as high as possible. The required minimum temperature of the waste heat is in in the literature with 90-120 ° C (Rational energy use, Cologne, 1986, p. 69 ff.).

Auf der Kaltseite wird im Hinblick auf die Kühlung dagegen allgemein auf Kühlmittel wie Luft oder Wasser zurückgegriffen, die sich im wesentlichen auf der Temperatur der Umgebung befinden, weil andere preiswerte Kühlmittel i. d. R. nicht verfügbar sind (vgl. "Thermodynamik", J. Gmehling, B. Kolbe, Stuttgart, 1988, S. 217).On the cold side, however, coolants such as Air or water is used, which essentially depends on the temperature of the Environment because other cheap coolants i. d. R. are not available (cf. "Thermodynamics", J. Gmehling, B. Kolbe, Stuttgart, 1988, p. 217).

Aus diesen beiden Umständen resultiert im ORC-Prozeß der Nachteil eines relativ kleinen Temperaturgefälles zwischen Warmseite und Kaltseite der Expansions-Maschine mit entsprechend niedrigem Wirkungsgrad für diese.These two circumstances result in the disadvantage of a relatively small one in the ORC process Temperature difference between the hot and cold sides of the expansion machine correspondingly low efficiency for this.

Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß, die Warmseite, besonders aber die Kaltseite zur Steigerung des Wirkungsgrades der Vorrichtung bei weitaus geringeren Temperaturen als bisher, aber bei ausreichender Temperatur-Differenz betrieben werden können. Damit wird beabsichtigt, preiswerte Niedrigtemperatur-Wärmequellen und bisher weitgehend ungenutzte Abwärme zu nutzen. Außerdem sollen die durch zu starke Kühlung der Kaltseite auftretenden Probleme vermieden werden.In contrast, the invention is based on the technical problem, the device of to initially form the genus so that the warm side, but especially the  Cold side to increase the efficiency of the device with much less Temperatures than before, but operated with a sufficient temperature difference can. This is intended to be inexpensive and low-temperature heat sources so far to use largely unused waste heat. In addition, due to excessive cooling problems occurring on the cold side can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.The characteristic features of claim 1 serve to solve this problem.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Wirkungsgrad eines Stirlingmotors, einer als Motor genutzten Rotations-Kolbenmaschine oder einer Strömungsmaschine sowohl durch die Temperaturdifferenz zwischen Warm- und Kaltseite als auch durch die Relation dieser Differenz zur Temperatur der Warmseite bestimmt wird.The invention is based on the knowledge that the efficiency of a Stirling engine, a rotary piston machine or a turbomachine used as a motor both by the temperature difference between the hot and cold side as well as by the Relation of this difference to the temperature of the warm side is determined.

Dies kommt zum Ausdruck in folgender Formel (Carnot-Wirkungsgrad):
This is expressed in the following formula (Carnot efficiency):

Darin bedeutet η den Wirkungsgrad, T₁ die Temperatur der Warmseite und T₂ die Tempe­ ratur der Kaltseite der Wärmekraftmaschine. Daraus folgt:
Therein η means the efficiency, T ₁ the temperature of the warm side and T ₂ the temperature of the cold side of the heat engine. It follows:

• 1. daß bei gleicher Temperatur-Differenz T₁-T₂ der Wirkungsgrad η um so größer ist, je kleiner die Temperatur T₁ der Warmseite ist, und1. that at the same temperature difference T ₁ -T ₂ the efficiency η is greater, the lower the temperature T _{1 of} the warm side, and
• 2. daß bei vorgegebener niedriger Temperatur der Warmseite der Wir­ kungsgrad η um so größer ist, je größer die Temperatur-Differenz T₁-T₂ und somit je niedriger die Temperatur T₂ der Kaltseite ist.2. that at a predetermined low temperature of the warm side, the efficiency η We the greater, the greater the temperature difference T ₁ -T ₂ and thus the lower the temperature T _{2 of} the cold side.

Daraus folgt wiederum, daß eine niedrige Warmseiten-Temperatur vorteilhaft ist, sofern es gelingt, die Kaltseiten-Temperatur weitaus kleiner zu halten, damit eine große Tempera­ tur-Differenz T₁-T₂ entsteht. It in turn follows that a low hot side temperature is advantageous if the cold side temperature can be kept much lower so that a large temperature difference T ₁ -T ₂ arises.

Die Erfindung besteht daher im wesentlichen darin, daß zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Wärmekraftmaschine statt der bisher einzig möglichen Erhöhung der Warmseiten­ temperatur
The invention therefore consists essentially in that to increase the efficiency of the heat engine instead of the only possible increase in the warm sides temperature

• 1. ein Betrieb der Warmseite im Niedrigtemperatur-Bereich statt im Hochtemperatur-Bereich vorgesehen ist,1. an operation of the warm side in the low temperature range instead of in High temperature range is provided
• 2. eine über den Niedrigtemperatur-Bereich hinaus gehende Erniedrigung der Kaltseiten-Temperatur vorgesehen ist und diese durch Anwendung einer Kältemaschine auf Werte weit unter 0°C (z. B. -30°C) eingestellt wird, und2. a decrease beyond the low temperature range the cold side temperature is provided and this by application a chiller set to values well below 0 ° C (e.g. -30 ° C) will, and
• 3. extrem niedrige Temperaturen, wie sie bei Anwendung von flüssigem Wasserstoff oder Sauerstoff auftreten, vermieden werden.3. extremely low temperatures, as when using liquid Hydrogen or oxygen can be avoided.

Daraus resultiert der Vorteil, daß die Wärmekraftmaschine auch dann sinnvoll eingesetzt werden kann, wenn nur eine Wärmequelle mit relativ niedriger Temperatur zur Verfügung steht, sofern die Temperatur der Kaltseite der Wärmekraftmaschine durch die Kältema­ schine weit unter der Temperatur der Warmseite festgelegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperatur-Einsatzschwellen für die Wärmekraftmaschinen zu senken und Niedrigtemperatur-Potentiale zu nutzen.This results in the advantage that the heat engine can also be used sensibly can be available if only a relatively low temperature heat source is available stands, provided the temperature of the cold side of the heat engine by the Kältema is set far below the temperature of the warm side. That way it is possible to lower the temperature thresholds for the heat engines and To use low-temperature potential.

Ein besonders wesentliches Merkmal der Erfindung ergibt sich weiter daraus, daß zur Kälteerzeugung in der Kältemaschine dieselbe Wärmequelle wie zur Erhitzung der Warmseite der Wärmekraftmaschine verwendet werden und diese Wärmequelle in bevorzugter Weise z. B. aus der Abwärme eines ohnehin vorhandenen Kraftwerks od. dgl. bestehen kann. In diesem Fall wird daher zum Betreiben der Kältemaschine keine eigene, aufwendige Energiequelle benötigt.A particularly important feature of the invention results from the fact that Cooling in the chiller is the same heat source as for heating the Warm side of the heat engine can be used and this heat source in preferably z. B. od from the waste heat of an existing power plant. Like. can exist. In this case, no separate, complex energy source needed.

Da Abwärme an vielen Orten in großen Mengen vorhanden ist, ist der für den Betrieb der Kältemaschine benötigte Verbrauch an Fremdenergie vernachlässigbar klein. Die benötigte Energie aus Abwärme steht darüberhinaus kostenlos zur Verfügung, so daß die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit bietet, bisher nicht verwertete Energiequellen zur preisgünstigen Erzeugung von elektrischem Strom zu nutzen. Since waste heat is available in large quantities in many places, it is essential for the operation of the Chiller required consumption of external energy is negligibly small. The needed Energy from waste heat is also available free of charge, so that the invent device according to the invention offers the possibility of previously unused energy sources to use for inexpensive generation of electrical power.  

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge from the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The device according to the invention is described below in connection with the enclosed Drawings explained in more detail using exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Anwendung einer Kältemaschine auf einen Stirling-Motor und Fig. 1 is a schematic diagram of the device according to the invention when using a refrigerator on a Stirling engine and

Fig. 2 und 3 gegenüber Fig. 1 vereinfachte Prinzipdarstellungen bei Anwendung derselben Kältemaschine auf eine Rotationskolbenmaschine bzw. eine Strömungsmaschine. Fig. 2 and 3 compared to FIG. 1 simplified schematic representations for application of the same refrigerating machine to a rotary piston machine or a turbomachine.

In Fig. 1 ist grob schematisch ein Stirlingmotor 1 dargestellt, der wie üblich eine Warmseite 2 (bzw. einen Warm-/oder Expansionsraum), eine Kaltseite 3 (bzw. einen Kalt- oder Kompressionsraum), einen Regenerator 4 und je einen Verdrängerkolben 5 und Arbeitskolben 6 aufweist. Der dargestellte Stirlingmotor 1 ist vom Beta-Typ, doch ist dies für die Zwecke der Erfindung unbedeutend, d. h. es können auch Stirlingmotoren vom Alpha-Typ, vom Gamma-Typ oder von irgendeinem anderen Typ verwendet werden.In Fig. 1, a Stirling engine 1 is very schematically shown, which, as usual, a hot side 2 (or a hot / or expansion chamber), a cold side (3 or a cold or compression space), a regenerator 4 and a respective displacer 5 and working piston 6 . The Stirling engine 1 shown is of the beta type, but this is insignificant for the purposes of the invention, ie Stirling engines of the alpha type, of the gamma type or of any other type can also be used.

Wie die Zeichnung weiter erkennen läßt, ist der Warmseite 2 des Stirlingmotors 1 ein Erhitzer 7 zugeordnet, der im Ausführungsbeispiel als eine die Warmseite 2 umgebende Heizschlange ausgebildet ist, von einem erhitzten Fluid (z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas) durchströmt wird und dazu dient, die in diesem gespeicherte Wärmeenergie auf den in der Warmseite 2 befindlichen Teil eines Arbeitsgases (z. B. Helium) zu über­ tragen. Entsprechend ist der Kaltseite 3 ein Kühler 8 zugeordnet, der im Ausführungs­ beispiel als eine die Kaltseite 3 umgebende Kühlschlange ausgebildet ist, von einem Kühlmittel (z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas) durchströmt wird und dazu dient, den in der Kaltseite 3 befindlichen Teil des Arbeitsgases abzukühlen. Im übrigen ist die Arbeitsweise eines Stirlingmotors dem Fachmann allgemein bekannt (z. B. DE 40 16 238 C2, PCT WO 97/37 119) und braucht daher nicht näher erläutert werden.As the drawing further shows, the warm side 2 of the Stirling engine 1 is assigned a heater 7 , which in the exemplary embodiment is designed as a heating coil surrounding the warm side 2, through which a heated fluid (e.g. a liquid or a gas) flows and serves to transfer the thermal energy stored in this to the part of a working gas (e.g. helium) located in the warm side 2 . Correspondingly, the cold side 3 is assigned a cooler 8 , which in the embodiment is designed as a cooling coil surrounding the cold side 3, through which a coolant (for example a liquid or a gas) flows and which is used for the cold side 3 Cool some of the working gas. Otherwise, the mode of operation of a Stirling engine is generally known to the person skilled in the art (for example DE 40 16 238 C2, PCT WO 97/37 119) and therefore does not need to be explained in more detail.

Der Erhitzer 7 wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise mit der am Ausgang eines Kraftwerks od. dgl. zur Verfügung stehenden Abwärme gespeist, die in der Zeichnung allgemein als eine Wärmequelle 9 dargestellt ist. Dabei ist es möglich, dem Erhitzer 7 entweder das zur Kühlung einer Kraftwerksturbine od. dgl. verwendete Kühlwasser direkt zuzuführen oder zwischen das Kraftwerk und den Erhitzer 7 einen Wärmetauscher zu schalten, um den Erhitzer strömungsmäßig vom Kraftwerk od. dgl. zu entkoppeln. Im letzteren Fall durchströmt das wärmeabgebende Medium einen Primär­ kreislauf bzw. die eine Seite des Wärmetauschers, während das wärmeaufnehmende Medium einen Sekundärkreislauf bzw. die andere Seite des Wärmetauschers und den Erhitzer 7 durchströmt.In the device according to the invention, the heater 7 is preferably supplied with the waste heat available at the outlet of a power plant or the like, which is shown generally as a heat source 9 in the drawing. It is possible to either directly supply the cooling water to the heater 7 for cooling a power plant turbine or the like, or to switch a heat exchanger between the power plant and the heater 7 in order to decouple the flow of the heater from the power plant or the like. In the latter case, the heat-emitting medium flows through a primary circuit or one side of the heat exchanger, while the heat-absorbing medium flows through a secondary circuit or the other side of the heat exchanger and the heater 7 .

Erfindungsgemäß weist die beschriebene Vorrichtung weiter eine Kältemaschine 10 auf, die ein-, zwei- oder mehrstufig gestaltet sein kann. Diese hat die Aufgabe, die erforderliche Kälte für die Kühlung der Kaltseite 3 des Stirling-Motors 1 bereitzustellen und diese unter Ausnutzung einer verfügbaren Niedrigtemperatur-Wärmequelle zu erzeugen. Die Kältema­ schine 10 ist im Ausführungsbeispiel als Absorptionskältemaschine dargestellt, kann aber auch in anderen Bauformen verwandt werden. Insbesondere könnte z. B. eine Adsorp­ tions-Kältemaschine, ein Stirling-Motor im Linkslauf (Cryo-Cooler), eine Kompressor- Wärmepumpe, eine Resorptions-Wärmepumpe (Absorptions-Wärmepumpe mit Lösungs­ kreislauf) oder eine Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe vorgesehen werden. Alle diese für die Zwecke der Erfindung geeigneten Kältemaschinen werden nachfolgend der Einfachheit halber als Kältemaschinen bezeichnet, die Kälte aus Wärme erzeugen und zu diesem Zweck vorhandene Wärmequellen nutzen können.According to the invention, the device described further has a refrigerator 10 , which can be designed in one, two or more stages. This has the task of providing the necessary cold for cooling the cold side 3 of the Stirling engine 1 and generating this using an available low-temperature heat source. The Kältema machine 10 is shown in the exemplary embodiment as an absorption refrigerator, but can also be used in other designs. In particular, e.g. B. an adsorption chiller, a Stirling engine in left rotation (Cryo-Cooler), a compressor heat pump, a absorption heat pump (absorption heat pump with solution circuit) or a two-component compression heat pump can be provided. For the sake of simplicity, all of these chillers suitable for the purposes of the invention are referred to below as chillers which generate cold from heat and can use existing heat sources for this purpose.

Die im Ausführungsbeispiel als Absorptionskältemaschine dargestellte Kältemaschine 10 enthält einen Kreislauf, in den nacheinander ein Kocher 11, ein Verflüssiger 12, eine Drossel 13, ein Verdampfer 14, ein Absorber 15 und eine Umwälzpumpe 16 geschaltet sind. Außerdem enthält die Kältemaschine 10 zweckmäßig noch einen zwischen den Kocher und den Absorber 15 geschalteten Wärmetauscher 17.The refrigeration machine 10 shown in the exemplary embodiment as an absorption refrigerator contains a circuit in which a cooker 11 , a condenser 12 , a throttle 13 , an evaporator 14 , an absorber 15 and a circulation pump 16 are connected in succession. In addition, the refrigeration machine 10 expediently also contains a heat exchanger 17 connected between the cooker and the absorber 15 .

Der Kocher 11 bzw. die Warmseite der Kältemaschine 10 wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von derselben Wärmequelle 9 beheizt, die auch den dem Stirlingmotor 1 zugeordneten Erhitzer 7 speist. Hierzu kann der Kocher 11 analog zur Warmseite 2 des Stirlingmotors 1 mit einer Heizschlange 18 umgeben oder sonstwie als Wärmetauscher ausgebildet sein, um ein im Kocher 11 befindliches Kälte­ mittel, z. B. eine Lösung aus Ammoniak und Wasser, mit der von der Wärmequelle 9 zugeführten Wärme aufzuheizen. Im Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber nur die Heizschlange 18 gezeigt, wobei die Wärmequelle 9 über Leitungen 19 und 20 mit je einem Eingang und Ausgang der Heizschlange 18 und über Leitungen 21 und 22 mit je einem Eingang und Ausgang des Erhitzers 7 verbunden ist. Dabei ist klar, daß die Kreisläufe, die aus den parallel geschalteten Leitungen 19, 20 bzw. 21, 22 bestehen, auch durch einen Kreislauf ersetzt werden können, in dem der Erhitzer 7 und der Kocher 11 in Reihe hintereinander geschaltet sind, und daß in die Kreisläufe, die die Leitungen 19, 20 bzw. 21, 22 bzw. 27, 28 enthalten, soweit erforderlich, nicht dargestellte, an sich bekannte Förderpumpen geschaltet sind.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the cooker 11 or the warm side of the refrigerator 10 is heated by the same heat source 9 , which also feeds the heater 7 assigned to the Stirling engine 1 . For this purpose, the stove 11 can be surrounded analogously to the warm side 2 of the Stirling engine 1 with a heating coil 18 or be designed in some other way as a heat exchanger in order to medium in the stove 11 , for. B. a solution of ammonia and water to heat with the heat supplied from the heat source 9 . For the sake of simplicity, only the heating coil 18 is shown in the exemplary embodiment, the heat source 9 being connected via lines 19 and 20 to in each case one input and output of the heating coil 18 and via lines 21 and 22 to in each case one input and output of the heater 7 . It is clear that the circuits consisting of the parallel lines 19 , 20 and 21 , 22 can also be replaced by a circuit in which the heater 7 and the cooker 11 are connected in series, and that in the circuits containing the lines 19 , 20 and 21 , 22 and 27 , 28 , if necessary, not shown, known feed pumps are connected.

Die beschriebene Kältemaschine 10, die bisher hauptsächlich in Verbindung mit Camping- Kühlschränken benutzt wird, arbeitet im wesentlichen wie folgt:
Die im Kocher 11 befindliche Lösung aus Ammoniak und Wasser wird derart erwärmt, daß das Ammoniak verdampft, während das Wasser zurückbleibt. Mit fortschreitender Verdampfung des Ammoniaks steigt der Druck im Verflüssiger 12 stark an, so daß das Ammoniak kondensiert und dabei Wärme abgibt. Das flüssige Ammoniak gelangt daraufhin in die Drossel 13 und wird in dieser auf einen solchen Druck entspannt, daß es anschließend im Verdampfer 14 verdampfen und dabei der Umgebung Wärme entziehen kann, wodurch normalerweise die Kühlwirkung eines Kühlschranks erzielt wird. An­ schließend gelangt das dampfförmige Ammoniak in den Absorber 15.The refrigeration machine 10 described , which has hitherto been used mainly in connection with camping refrigerators, operates essentially as follows:
The ammonia and water solution in the cooker 11 is heated such that the ammonia evaporates while the water remains. As the evaporation of the ammonia continues, the pressure in the condenser 12 rises sharply, so that the ammonia condenses and emits heat. The liquid ammonia then passes into the throttle 13 and is expanded therein to such a pressure that it can then evaporate in the evaporator 14 and thereby extract heat from the surroundings, as a result of which the cooling effect of a refrigerator is normally achieved. At closing, the vaporous ammonia gets into the absorber 15 .

Das im Kocher 11 zurückbleibende, nur schwach ammoniakhaltige Wasser wird mittels Leitungen 23, 24 über die eine Seite des Wärmetauschers 17 in den Absorber 15 geleitet, in dem es den vom Verdampfer 14 zuströmenden Ammoniakdampf aufnimmt, bevor es mit Hilfe der Umwälzpumpe 16 über die andere Seite des Wärmetauschers 17 zurück zum Kocher 11 befördert wird. Dabei nimmt die Lösung im Wärmetauscher 17 die vorher vom Wasser abgegebene Wärme teilweise wieder auf, worauf im Kocher 11 erneut die Verdampfung des Ammoniaks beginnt.The water remaining in the cooker 11 and contains only a small amount of ammonia is conducted by means of lines 23 , 24 via one side of the heat exchanger 17 into the absorber 15 , in which it absorbs the ammonia vapor flowing in from the evaporator 14 , before using the circulation pump 16 via the other Side of the heat exchanger 17 is transported back to the cooker 11 . The solution in the heat exchanger 17 partially absorbs the heat previously released by the water, whereupon the vaporization of the ammonia begins again in the cooker 11 .

Erfindungsgemäß dient der Verdampfer 14 bzw. die Kaltseite der Kältemaschine 10 nicht der Kühlung eines Kühlschranks, sondern der Kühlung der Kaltseite 3 des Stirlingmotors 1. Zu diesem Zweck besteht der Verdampfer 14 z. B. aus einem mit einem Wärmetau­ scherfluid gefüllten Gehäuse 25, in dem eine vom Ammoniak durchströmte, wendelförmig geformte Rohrleitung 26 verlegt ist. Das durch die stattfindende Verdampfung abgekühlte Wärmetauscherfluid, z. B. mit einem Gefrierschutzmittel angereichertes Wasser, wird, wie schematisch angedeutet ist, mittels Leitungen 27, 28 im Kreislauf durch den Kühler 8 geleitet.According to the invention, the evaporator 14 or the cold side of the refrigeration machine 10 is not used to cool a refrigerator, but rather to cool the cold side 3 of the Stirling engine 1 . For this purpose, the evaporator 14 z. B. from a shear fluid filled with a Wärmetau housing 25 , in which a helically shaped pipe 26 through which ammonia flows is laid. The cooled by the evaporation taking place heat exchanger fluid, e.g. B. enriched with an anti-freeze water is, as indicated schematically, by means of lines 27 , 28 in a circuit through the cooler 8 .

Die beschriebene Vorrichtung kann beispielsweise wie folgt betrieben werden:
Die Temperatur am Ausgang der Wärmequelle 9 betrage zum Beispiel 95°C, so daß sowohl die Warmseite 2 des Stirlingmotors 1 als auch die Warmseite (Kocher 11) der Kältemaschine 10 ungefähr mit dieser Temperatur erwärmt wird. Für diesen Fall kann die Kaltseite (Verdampfer 14) der Kältemaschine 10 z. B. mit einer Temperatur von -30°C betrieben werden. Das auf diese Weise im Gehäuse 25 abgekühlte Kühlmittel wird dann mit etwa derselben Temperatur dem Kühler 8 zugeleitet und von dort aus mit einer höheren Temperatur von z. B. -20°C zurück in das Gehäuse 25 transportiert. Daraus ergeben sich am Stirlingmotor 1 eine Temperaturdifferenz T₁-T₂ von z. B. 125°C und ein theoretischer Carnot-Wirkungsgrad η = 0,34 (die Wirkungsgrade realer Kreisprozesse sind stets kleiner als der Carnot-Wirkungsgrad). Vorteilhaft dabei ist, daß einerseits die Temperaturdifferenz T₁-T₂ wesentlich größer als die Differenz zwischen der Temperatur T₁ und der üblichen Umgebungstemperatur von z. B. 20°C ist. Andererseits kann ein Temperaturniveau von ca. 95°C von zahlreichen Wärmequellen zur Verfügung gestellt werden, zu denen neben Kraftwerken (z. B. Atomkraftwerken, mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kraftwerken) vor allem industrielle Fertigungsanlagen (z. B. der Nahrungs- und Textilindustrie, Chemie-Industrie, Eisen- und Stahl-Industrie, Raffinerien, Baustoff- Industrie) zählen und deren Abwärme, soweit sie unter 100°C beträgt und nicht in Dampfform vorliegt, meistens nicht genutzt wird. Alternativ lassen sich aber auch Wärmequellen wie z. B. Solarwärme-Kollektoren, geothermische Wärmequellen (Geysire, Erdwärme oder dergleichen) nutzen.The device described can be operated, for example, as follows:
The temperature at the outlet of the heat source 9 is, for example, 95 ° C., so that both the warm side 2 of the Stirling engine 1 and the warm side (cooker 11 ) of the refrigerator 10 are heated to approximately this temperature. In this case, the cold side (evaporator 14 ) of the refrigerator 10 z. B. operated at a temperature of -30 ° C. The coolant cooled in this way in the housing 25 is then fed to the cooler 8 at approximately the same temperature and from there at a higher temperature of, for. B. -20 ° C transported back into the housing 25 . This results in the Stirling engine 1, a temperature difference T ₁ -T ₂ of z. B. 125 ° C and a theoretical Carnot efficiency η = 0.34 (the efficiencies of real cycle processes are always smaller than the Carnot efficiency). It is advantageous that on the one hand the temperature difference T ₁ -T _{2 is} substantially greater than the difference between the temperature T ₁ and the usual ambient temperature of z. B. 20 ° C. On the other hand, a temperature level of approx. 95 ° C can be provided by numerous heat sources, to which, in addition to power plants (e.g. nuclear power plants, power plants fired with fossil fuels), above all industrial production facilities (e.g. the food and textile industry, Chemical industry, iron and steel industry, refineries, building materials industry) count and their waste heat, as long as it is below 100 ° C and is not in vapor form, is mostly not used. Alternatively, heat sources such as e.g. B. use solar heat collectors, geothermal heat sources (geysers, geothermal energy or the like).

Die nicht nutzbare, im Bereich des Verflüssigers 12 der Kältemaschine abgegebene Restwärme von z. B. 70°C kann, wenn die Umgebungstemperatur nicht für ihre Abfuhr ausreicht, z. B. einem Kühlturm, einem Vorfluter, einem Wärmetransformator oder dergleichen zugeführt werden, um einen Wärmestau am Verflüssiger 12 zu vermeiden und die Kältemaschine 10 in Betrieb zu halten. Hierzu weist der Verflüssiger 12 vorzugsweise analog zum Verdampfer 14 ein Gehäuse 29 auf, das eine das Amoniak leitende Rohr­ schlange 30 aufnimmt und von einem Kühlmittel wie z. B. Wasser durchströmt wird, das in einem durch Leitungen 31 und 32 angedeuteten Kreislauf geführt und in diesem auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird (zu weiteren konstruktiven Verbesserungen der Absorptionswärmepumpe vgl. "Die Verdienste Altenkirchs um die Absorptions-Kältetech­ nik" in Klima- und Kälte-Ingenieur extra 14, Karlsruhe, 1981).The unusable residual heat emitted in the area of the condenser 12 of the refrigerator, for. B. 70 ° C, if the ambient temperature is not sufficient for their removal, for. B. a cooling tower, a receiving water, a heat transformer or the like to avoid heat build-up on the condenser 12 and to keep the refrigerator 10 in operation. For this purpose, the condenser 12, preferably analogously to the evaporator 14, has a housing 29 which receives a pipe 30 which conducts the ammonia and is cooled by a coolant such as, for. B. water is flowed through, which is guided in a circuit indicated by lines 31 and 32 and is cooled in this to ambient temperature (for further constructive improvements to the absorption heat pump cf. "The merits of Altenkirch for absorption cooling technology" in air conditioning and refrigeration Engineer extra 14, Karlsruhe, 1981).

Besonders vorteilhaft ist es, die Restwärme wenigstens einer weiteren Kraftmaschine oder einer weiteren Kältemaschine zuzuführen und gegebenenfalls eine Kaskadenschaltung aus mehreren Vorrichtungen der beschriebenen Art vorzusehen, bis keine nutzbare Restwär­ me mehr anfällt. Entsprechend könnte der Rücklauf vom Kühler 8 auch noch der Kaltseite wenigstens eines weiteren Stirlingmotors zugeführt werden. Auch könnte die Kältemaschi­ ne zwei- oder mehrstufig ausgelegt werden, indem die Kälteleistung einer Kältemaschine den Absorber einer weiteren Kältemaschine kühlt, um so in der zweiten Kältemaschine niedrigere Verdampfer-Temperaturen als in der ersten Kältemaschine zu erzeugen.It is particularly advantageous to supply the residual heat to at least one further engine or another cooling machine and, if appropriate, to provide a cascade connection from a plurality of devices of the type described until there is no usable residual heat. Correspondingly, the return line from the cooler 8 could also be fed to the cold side of at least one further Stirling engine. The refrigeration machine could also be designed in two or more stages, in that the refrigerating capacity of one refrigerating machine cools the absorber of another refrigerating machine, so as to generate lower evaporator temperatures in the second refrigerating machine than in the first refrigerating machine.

Der Stirlingmotor 1 arbeitet in üblicher Weise derart, daß das Arbeitsgas mit Hilfe des Verdrängerkolbens 5 und des Arbeitskolbens 6 hin- und hergeschoben und dabei im Wechsel entspannt und komprimiert wird. Dadurch wird das Arbeitsgas abwechselnd vom Erhitzer 7 erwärmt und vom Kühler 8 abgekühlt und außerdem jeweils durch den Regenerator 4 geleitet, der dem Arbeitsgas abwechselnd Wärme entzieht bzw. zuführt. Schließlich werden die beiden Kolben 5 und 6 parallel oder gegeneinander und gegebe­ nenfalls mit einer Phasenverschiebung von 90° hin- und herbewegt, wobei der Arbeits­ kolben 6 z. B. zum Antrieb eines Stromgenerators, einer Förderpumpe, einer Wärmepum­ pe zur Wärme- oder Kälteerzeugung oder einer sonstigen Anlage benutzt werden kann. Dabei ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, daß sowohl der Stirlingmotor 1 selbst als auch die zur Herstellung einer ausreichend hohen Temperaturdifferenz T₁-T₂ benötigte Kältemaschine überwiegend mit kostenlos zur Verfügung stehenden Wärmequellen betrieben werden kann.The Stirling engine 1 operates in a conventional manner in such a way that the working gas is pushed back and forth with the help of the displacer piston 5 and the working piston 6, and is alternately relaxed and compressed. As a result, the working gas is alternately heated by the heater 7 and cooled by the cooler 8 and also passed through the regenerator 4 , which alternately extracts or supplies heat to the working gas. Finally, the two pistons 5 and 6 in parallel or against each other and if necessary with a phase shift of 90 ° back and forth, the working piston 6 z. B. can be used to drive a power generator, a feed pump, a heat pump for heat or cold generation or another system. The advantage according to the invention is that both the Stirling engine 1 itself and the refrigeration machine required to produce a sufficiently high temperature difference T ₁ -T ₂ can be operated predominantly with heat sources which are available free of charge.

Anstelle des beschriebenen Stirling-Motors können andere Hubkolbenmaschinen in Form von Heißgasmotoren mit äußerer Wärmequelle verwendet werden. Instead of the Stirling engine described, other reciprocating piston engines can be in shape of hot gas engines with an external heat source.  

Fig. 2 zeigt grob schematisch eine Rotationskolbenmaschine 51, die eine Warmseite (Verdampfungsseite) 52, eine Kaltseite (Kondensationsseite) 53, eine Pumpe 54, als Hilfsaggregate einen Verdampfer 55 und einen Kondensator 56 sowie zwei Abtriebswellen 57 und 58 aufweist. Fig. 2 shows very schematically a rotary piston machine 51, an evaporator 55 and a condenser having a hot side (evaporation side) 52, a cold side (condensation side) 53, a pump 54, as auxiliary units 56 as well as two output shafts 57 and 58.

Wie Fig. 2 weiter erkennen läßt, ist der Warmseite 52 der Rotationskolbenmaschine 51 der Verdampfer 55 zugeordnet, der im Ausführungsbeispiel als eine die Warmseite 52 umgebende Heizschlange ausgebildet ist, von einem erhitzten Fluid (z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas) durchströmt wird und dazu dient, die in diesem gespeicherte Wärmeener­ gie auf den auf der Warmseite 52 befindlichen Teil eines Arbeitsmediums (z. B. R 134a, R 114 oder R 113 oder R 22 oder R 11 oder R 12 = Dichlordifluor-methan) zu über­ tragen und dieses zu erhitzen und zu verdampfen.As can also be seen in FIG. 2, the warm side 52 of the rotary piston machine 51 is assigned to the evaporator 55 , which in the exemplary embodiment is designed as a heating coil surrounding the warm side 52, through which a heated fluid (for example a liquid or a gas) flows and serves to transfer the stored heat energy to the part of a working medium located on the warm side 52 (e.g. R 134a, R 114 or R 113 or R 22 or R 11 or R 12 = dichlorodifluoromethane) and to heat and vaporize it.

Entsprechend ist der Kaltseite 53 der Rotationskolbenmaschine 51 der Kondensator 56 zugeordnet, der im Ausführungsbeispiel als eine die Kaltseite 53 umgebende Kühlschlange ausgebildet ist, von einem Kühlmittel (z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas) durchströmt wird und dazu dient, den auf der Kaltseite 53 befindlichen Teil des Arbeitsmediums abzukühlen und zu kondensieren.Correspondingly, the cold side 53 of the rotary piston machine 51 is assigned the condenser 56 , which in the exemplary embodiment is designed as a cooling coil surrounding the cold side 53, through which a coolant (for example a liquid or a gas) flows and which is used on the cold side 53 part of the working medium to cool and condense.

Vor dem Kondensator 56 und nach der Rotationskolbenmaschine 51 kann ein Rekuperativ- Wärmetauscher eingebaut sein (in der Zeichnung nicht dargestellt), der zur Kühlung des gasförmigen Arbeitsmediums bis annähernd Sättigungstemperatur beiträgt, welches ohne diesen Wärmetauscher trotz Entspannung und damit einhergehender Abkühlung wegen einer positiv geneigten Sattdampfkurve des Arbeitsmediums in gasförmigem Zustand bleiben würde. "Positiv geneigte Sattdampfkurve" besagt, daß eine Kondensation des Arbeitsmediums allein durch Expansion und damit verbundene Abkühlung noch nicht eintritt, sondern daß zur Kondensation weitere Kühlung erforderlich ist, die sinnvoller­ weise im vorliegenden Fall durch Wärmeableitung an den Verdampfer 55 und damit Vorwärmung des Arbeitsmediums vor der Verdampfung mittels des genannten Rekupera­ tiv-Wärmetauschers erfolgt.A recuperative heat exchanger (not shown in the drawing) can be installed upstream of the condenser 56 and after the rotary piston machine 51 , which contributes to the cooling of the gaseous working medium to approximately saturation temperature, which without this heat exchanger despite relaxation and associated cooling due to a positively inclined saturated steam curve of the working medium would remain in the gaseous state. "Positive inclined saturated steam curve" means that condensation of the working medium by expansion and associated cooling does not yet occur, but that further cooling is required for the condensation, which makes sense in the present case by dissipating heat to the evaporator 55 and thus preheating the working medium the evaporation takes place by means of the recuperative heat exchanger mentioned.

Das kondensierte Arbeitsmedium wird mittels einer Pumpe 54 erneut dem Verdampfer 55 zugeführt zwecks Dampferzeugung. The condensed working medium is again fed to the evaporator 55 by means of a pump 54 for the purpose of steam generation.

Zwei Abtriebswellen 57 und 58 dienen der Kraftübertragung zur Nutzung der erzeugten mechanischen Energie durch beliebige Nutzaggregate.Two output shafts 57 and 58 are used for power transmission to use the mechanical energy generated by any desired aggregates.

Im übrigen ist die Arbeitsweise einer Rotationskolbenmaschine, besonders in der Bauform des Schrauben-Verdichters, dem Fachmann allgemein bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.Otherwise, the operation of a rotary piston machine, especially in the design of the screw compressor, generally known to the person skilled in the art and therefore does not need to be explained in more detail.

Analog zum Erhitzer 7 in Fig. 1 wird in Fig. 2 der Verdampfer 55, was durch die mit ihm verbundenen Leitungen 21 und 22 angedeutet ist, vorzugsweise mit der am Ausgang eines Kraftwerks od. dgl. zur Verfügung stehenden Abwärme gespeist, die in Fig. 1 allgemein als die Wärmequelle 9 dargestellt ist. Dabei ist es möglich, dem Verdampfer 55 entweder das zur Kühlung einer Kraftwerksturbine od. dgl. verwendete Kühlwasser direkt zuzuführen oder zwischen das Kraftwerk und den Verdampfer 55 einen Wärmetauscher zu schalten, um den Verdampfer 55 strömungsmäßig vom Kraftwerk od. dgl. zu entkoppeln. Im letzteren Fall durchströmt das wärmeabgebende Medium einen Primärkreislauf bzw. die eine Seite des Wärmetauschers, während das wärmeaufnehmende Medium einen Sekundärkreislauf bzw. die andere Seite des Wärmetauschers und den Verdampfer 55 durchströmt.Analogous to the heater 7 in FIG. 1, the evaporator 55 in FIG. 2, which is indicated by the lines 21 and 22 connected to it, is preferably fed with the waste heat available at the outlet of a power plant or the like, which is shown in FIG is shown generally. 1 as the heat source 9. It is possible, the evaporator 55 either the od for cooling a power plant turbine. Like. Directly supply cooling water used or to connect a heat exchanger between the power plant and the evaporator 55 to the evaporator 55 or in terms of flow from the power plant. Like. Decoupled. In the latter case, the heat-emitting medium flows through a primary circuit or one side of the heat exchanger, while the heat-absorbing medium flows through a secondary circuit or the other side of the heat exchanger and the evaporator 55 .

Dagegen wird der Kondensator 56, wie durch die Leitungen 27, 28 in Fig. 2 angedeutet ist, an den Verdampfer 14 der anhand der Fig. 1 beschriebenen und insoweit identischen Kältemaschine 10 angeschlossen. Dadurch wird die erforderliche Kälte an der Kaltseite 53 der Rotationskolbenmaschine 51 zur Verfügung gestellt. Der Kocher 11 wird wie im Fall der Fig. 1 vorzugsweise von derselben Wärmequelle 9 beheizt, die den der Rotations­ kolbenmaschine 51 zugeordneten Verdampfer 55 speist. Die Wirkung der Kältemaschine 10 und die Betriebsweise der Vorrichtung nach Fig. 2 sind daher analog zu denen in Fig. 1. Dabei arbeitet die Rotationskolbenmaschine 51 in üblicher Weise derart, daß das Arbeitsmedium mit Hilfe des Verdampfers 55 und des Kondensators 56 in einem Kreislauf geführt wird, der die Rotationskolbenmaschine 1 durchläuft. Das Arbeitsmedium wird erst im Verdampfer 55 unter Druck erhitzt und verdampft und dann in der Umlauf-Ver­ drängermaschine 51 entspannt und abgekühlt sowie anschließend im Kondensator 56 weiter abgekühlt und kondensiert. Eine Pumpe 54 fördert das Arbeitsmedium in flüssigem Zustand vom Kondensator 56 zum Verdampfer 55. On the other hand, the condenser 56 , as indicated by the lines 27 , 28 in FIG. 2, is connected to the evaporator 14 of the refrigeration machine 10 which is described with reference to FIG. 1 and in this respect is identical. As a result, the required cold is made available on the cold side 53 of the rotary piston machine 51 . The stove 11 is preferably heated as in the case of FIG. 1 by the same heat source 9 , which feeds the evaporator 55 assigned to the rotary piston machine 51 . The effect of the refrigeration machine 10 and the mode of operation of the device according to FIG. 2 are therefore analogous to those in FIG. 1. The rotary piston machine 51 operates in a conventional manner in such a way that the working medium is circulated with the aid of the evaporator 55 and the condenser 56 that passes through the rotary piston machine 1 . The working medium is first heated and evaporated in the evaporator 55 under pressure and then expanded and cooled in the circulation displacement machine 51 and then further cooled and condensed in the condenser 56 . A pump 54 conveys the working medium in the liquid state from the condenser 56 to the evaporator 55 .

Die Rotation der Abtriebswellen 57 und 58 der Rotationskolbenmaschine 51 wird zum Antrieb eines Stromgenerators, einer Förderpumpe, einer Wärmepumpe zur Wärme- oder Kälte-Erzeugung oder einer sonstigen Anlage benutzt. Dabei ergibt sich erfindungs­ gemäß der Vorteil, daß sowohl die Rotationskolbenmaschine 51 selbst als auch die zur Herstellung einer ausreichend hohen Temperaturdifferenz T₁-T₂ benötigte Kältemaschine 10 überwiegend mit kostenlos oder nahezu kostenlos zur Verfügung stehenden Wärme­ quellen oder mit sehr preiswerter Wärme betrieben werden kann, die bisher nicht nutzbar war oder ignoriert oder anders genutzt wurde. Aber auch jede beliebige andere Wärme­ quelle kann verwendet werden, z. B. mit fossilen Brennstoffen beheizte Feuerungen, Kernkraftwerke, Solarenergie, Geothermie oder Wärmepumpen.The rotation of the output shafts 57 and 58 of the rotary piston machine 51 is used to drive a power generator, a feed pump, a heat pump for heat or cold generation or another system. This results, according to the invention, in the advantage that both the rotary piston machine 51 itself and the chiller 10 required to produce a sufficiently high temperature difference T ₁ -T ₂ can be operated predominantly with free or almost free heat or can be operated with very inexpensive heat that was previously unusable or ignored or used differently. But any other heat source can be used, for. B. with fossil fuels heated furnaces, nuclear power plants, solar energy, geothermal energy or heat pumps.

Als Rotationskolbenmaschine in der Funktion eines Motors können verwendet werden:
Wälzkörpermaschinen, darunter vor allem ein zwei-, drei- oder mehrwelliger Schrauben­ verdichter, ein-wellige Schraubenverdichter mit seitlich eingreifenden Sternrädern; Schiebermaschinen, darunter vor allem Drehschieber-Maschinen, Exzenterschieber- Maschinen, Vielzellen- oder Flügelzellen-Maschinen und Exzenterschiebermaschinen, Flüssigkeitsring-Maschinen oder Lamellen-Motoren (Umkehrung des Vielzellen-Ver­ dichters); Rollkolbenmaschinen; Roots-Gebläse und diesen ähnliche Maschinen mit symmetrisch oder unsymmetrisch ineinander greifenden Rotoren, rootsgebläseähnliche, zwei-, drei- oder mehrwellige Rotationskolbenmaschine mit innerer Verdichtung oder ohne innere Verdichtung; Hüllkörpermaschinen, darunter vor allem Flüssigkeitsringmaschinen; Kreiskolben-Maschinen, darunter vor allem Wankel-Motoren; sowie Drehkolbenmaschi­ nen, Planeten-Drehkolbenmaschinen, Kugelkolbenmaschinen sowie Einzahnmaschinen und Doppelzahnmaschinen bzw. Klauenmaschinen. Besonders bevorzugt werden dabei Rota­ tionskolbenmaschinen, die mehr als 1000 m³ Arbeitsmedium pro Stunde bewältigen.The following can be used as rotary piston machines in the function of an engine:
Rolling body machines, including above all a two-, three- or multi-shaft screw compressor, single-shaft screw compressor with laterally engaging star wheels; Slider machines, including above all rotary slide machines, eccentric slide machines, multi-cell or vane machines and eccentric slide machines, liquid ring machines or lamella motors (reversal of the multi-cell compressor); Rotary piston machines; Roots blower and machines similar to these with symmetrically or asymmetrically intermeshing rotors, root blower-like, two-, three- or multi-shaft rotary piston machine with internal compression or without internal compression; Envelope machines, including above all liquid ring machines; Rotary piston machines, including mainly Wankel engines; as well as rotary lobe machines, planetary rotary lobe machines, ball piston machines as well as single tooth machines and double tooth machines or claw machines. Rotation piston machines that handle more than 1000 m ^{3 of} working medium per hour are particularly preferred.

Besonders das Roots-Gebläse und ihm ähnliche Maschinen sind extrem leichtläufig und bewegen ein Gasvolumen in vorübergehend abschließenden rotierenden Kammern zwischen Einlaß- und Auslaß-Seite. Bei Umkehr des Energieflusses durch Umkehr der Gebläse-Funktion wirken diese Maschinen als Motor, indem ein bestimmtes Gasvolumen, das durch diese Maschinen hindurchgedrückt wird, eine bestimmte Anzahl von Maschinen- Umdrehungen bewirkt. The Roots blower in particular and machines similar to it are extremely smooth-running and move a volume of gas in temporarily closing rotating chambers between inlet and outlet side. When reversing the flow of energy by reversing the Blower function, these machines act as a motor by a certain volume of gas, that is pushed through these machines, a certain number of machine Turns.  

Für diese Aufgabe sind Rotationskolbenmaschinen im unteren Volumenstrombereich (bei großen bewegten Volumina bis ca. 25 m³ pro Sekunde, aber gleichzeitig niedrigen Geschwindigkeiten des Arbeitsmediums von ca. 20 bis 50 m pro Sekunde) gut geeignet, weil ihre auf den Volumenstrom bezogenen inneren Leckverluste klein sind aufgrund sehr kleiner, fast völlig dichter Spalte zwischen festen und beweglichen Teilen.Rotary piston machines in the lower volume flow range (for large moving volumes up to approx. 25 m ³ per second, but at the same time low working medium speeds of approx. 20 to 50 m per second) are well suited for this task because their internal leakage losses related to the volume flow are small are due to very small, almost completely tight gaps between fixed and moving parts.

Dichte Räume können zur Volumenstrom-Vergrößerung nicht beliebig groß gebaut werden. Allenfalls kann durch die Vergrößerung der Zahl der Gaswechsel pro Zeiteinheit (Drehzahl) der Volumenstrom vergrößert werden. Dies stößt bei den Hubkolbenmaschinen (z. B. Stirling-Motor) und bei einigen Rotationskolbenmaschinen, bei denen mindestens ein Lager Fliehkräfte überträgt (z. B. Wankel-Motor), wegen der Massenkräfte der hin- und hergehenden Teile an Grenzen. Die übrigen Rotationskolbenmaschinen bieten in dieser Hinsicht Vorteile.Dense rooms cannot be built to any size to increase the volume flow become. At most, by increasing the number of gas changes per unit of time (Speed) the volume flow can be increased. This occurs with the reciprocating piston machines (e.g. Stirling engine) and in some rotary piston engines, in which at least one Bearing transfers centrifugal forces (e.g. Wankel engine) because of the inertial forces to and fro related parts to limits. The other rotary piston machines offer in this Terms advantages.

Rotationskolbenmaschinen weisen keinen Kurbeltrieb und damit keine freien Kräfte hin- und hergehender Massen auf. Sie können dementsprechend mit hohen Drehzahlen betrieben werden und haben ein kleines Bauvolumen.Rotary piston machines have no crank mechanism and therefore no free forces. and emerging masses. Accordingly, you can use high speeds are operated and have a small construction volume.

Fig. 3 zeigt in Analogie zu Fig. 1 und 2 eine Strömungsmaschine 61, die eine Warmseite (Verdampfungsseite) 62, eine Kaltseite (Kondensationsseite) 63, eine Pumpe 64, als Hilfsaggregate einen Verdampfer 65 und einen Kondensator 66 sowie anstelle der beiden Abtriebswellen 57, 58 nach Fig. 2 nur eine Abtriebswelle 67 aufweist. Als Strömungs­ maschinen können z. B. Radial- oder Axial-Turbo-Expansionsmaschinen und andere Turbinenarten verwendet werden, wobei diese analog zu Fig. 1 und 2 auf der Warmseite mit den Leitungen 21, 22 und auf der Kaltseite mit den Leitungen 27, 28 verbunden werden. Die Wirkung der Kältemaschine 10 und die Funktion der Vorrichtung nach Fig. 3 sind daher analog zu denen in Fig. 1 und 2. Fig. 3 shows in analogy to Fig. 1 and 2, a turbomachine 61, instead a hot side (evaporation side) 62, a cold side (condensation side) 63, a pump 64, as auxiliary equipment an evaporator 65 and a condenser 66, and the two output shafts 57 , 58 according to FIG. 2 has only one output shaft 67 . As flow machines, for. B. radial or axial turbo expansion machines and other types of turbines are used, these being connected analogously to FIGS . 1 and 2 on the warm side with the lines 21 , 22 and on the cold side with the lines 27 , 28 . The effect of the refrigerator 10 and the function of the device according to FIG. 3 are therefore analogous to those in FIGS. 1 and 2.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Temperatur-Niveau der Wärme- bzw. Abwärmequelle 9 von 95°C beschränkt, sondern funktioniert auch bei niedrigeren Temperaturen, selbst bei Temperaturen von nur 20°C bis 30°C, soweit diese jeweils über Umgebungsluft-Temperatur liegen. Die Temperatur der Abwärme des Verflüssigers 12 liegt dann zwischen der Temperatur der Wärme- bzw. Abwärmequelle 9 und der Umge­ bungsluft-Temperatur. Entsprechend geringer ist die Kälteleistung der Kältemaschine 10. Deshalb sind die Temperatur des Verdampfers 14 und die Temperatur auf der Austritts- Seite des Kühlers 8 des Stirling-Motors bzw. des Kondensators 56, 66 der Rotations­ kolbenmaschine 51 oder der Strömungsmaschine dann höher als -20°C.The invention is not limited to the described temperature level of the heat or waste heat source 9 of 95 ° C, but also works at lower temperatures, even at temperatures of only 20 ° C to 30 ° C, insofar as these are above ambient air temperature lie. The temperature of the waste heat from the condenser 12 is then between the temperature of the heat or waste heat source 9 and the ambient air temperature. The cooling capacity of the refrigerator 10 is correspondingly lower. Therefore, the temperature of the evaporator 14 and the temperature on the outlet side of the cooler 8 of the Stirling engine or the capacitor 56 , 66 of the rotary piston machine 51 or the turbomachine are then higher than -20 ° C.

In diesem Fall ist einerseits der Wirkungsgrad al geringer als beim Temperatur-Niveau von 95°C. Andererseits lassen sich auf diese Weise ungenutzte Wärmepotentiale erschließen.In this case, on the one hand, the efficiency al is lower than at the temperature level of 95 ° C. On the other hand, unused heat potentials can be tapped in this way.

Bei niedrigen Temperaturen der Wärmequelle 9, die keinen oder keinen wirtschaftlich sinnvollen Einsatz der Absorptions-Kältemaschine zulassen, ist der zusätzliche Einsatz einer Kompressor-Kältemaschine zweckmäßig, sofern der Energie-Aufwand für den Betrieb der Kompressor-Kältemaschine geringer ist als der Energie-Gewinn, der durch ihren Einsatz möglich wird. Im Fall der Verwendung einer Kompressor-Kältemaschine wird deren Kälteleistung zur Kühlung des Kühlers 8 bzw. des Kondensators 56, 66 verwandt und deren Abwärme entweder an die Umgebungsluft abgegeben oder der Absorptions-Kältemaschine 10 als Wärmequelle zugeführt.At low temperatures of the heat source 9 , which do not permit any or no economically sensible use of the absorption refrigerator, the additional use of a compressor refrigerator is expedient, provided that the energy expenditure for the operation of the compressor refrigerator is less than the energy gain, which is made possible by their commitment. If a compressor refrigerator is used, its cooling capacity is used to cool the cooler 8 or the condenser 56 , 66 and its waste heat is either released into the ambient air or supplied to the absorption refrigerator 10 as a heat source.

Zusätzlich zur Wärmequelle 9 kommt auch jede beliebige andere Wärmequelle in Betracht, z. B. fossil beheizte Feuerungen, Kernkraftwerke, Solarenergie und Geothermie sowie auch die Warmseite oder Abwärme einer Wärmepumpe, unabhängig von ihrer Bauweise (z. B. Kompressor-Wärmepumpe, Stirling-Motor, Ab- oder Adsorptions- Kältemaschine), um entweder die Kältemaschine zu beheizen, falls die Wärmequelle 9 den Stirling-Motor 1 bzw. die Wärmekraftmaschine beheizt, oder die Letztgenannten zu beheizen, falls die Wärmequelle 9 die Kältemaschine beheizt.In addition to the heat source 9 , any other heat source can also be considered, e.g. B. fossil-heated furnaces, nuclear power plants, solar energy and geothermal energy as well as the warm side or waste heat of a heat pump, regardless of their design (e.g. compressor heat pump, Stirling engine, exhaust or adsorption chiller) to either the chiller heat if the heat source 9 heats the Stirling engine 1 or the heat engine, or heat the latter if the heat source 9 heats the refrigerator.

Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Kältemaschine 10 ein integraler Bestandteil der beschriebenen Vorrichtung ist, die Kühltemperaturen von ca. -30°C leicht erzeugt und aufrechterhalten werden können und die auftretenden Tempera­ turspannungen absolut beherrschbar sind.Significant advantages of the invention are that the refrigerator 10 is an integral part of the device described, the cooling temperatures of about -30 ° C can be easily generated and maintained and the occurring temperature voltages are absolutely manageable.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Anstelle des Stirlingmotors 1 können analoge andere Motoren (z. B. Ericsson-Motoren, ventilgesteuerte Heißluftmotoren) verwendet werden, die für die Zwecke der Erfindung zusammenfassend als "Stirling"-Motoren verwendet werden. Als Rotationskolbenmaschine 51 können anstelle verschiedener Schrauben-Verdichter oder Roots-Gebläse-Arten analoge andere Rotationskolbenmaschinen in Motor-Funktion (z. B. Wankel-Motoren, die als Kreiskolben-Maschine ebenfalls zu den Rotationskolbenmaschinen bzw. Drehkolbenmaschinen gehören) verwendet werden, so daß für die Zwecke der Erfindung alle Wärmekraftmaschinen der beschriebenen Art geeignet sind, die mit äußerer Verbrennung arbeiten und eine (beheizte) Warmseite, und eine (gekühlte) Kaltseite aufweisen. Mit besonderem Vorteil kann die Wärmekraftmaschine außer als Hub- bzw. Rotationskolbenmaschine auch als Strömungsmaschine ausgebildet sein. Rotationskolbenmaschine und Strömungsmaschine können als Expansionsmaschine in einem ORC-Prozeß wirken. Weiterhin kann ein Roots-Gebläse (mit zwei gleichen Läufern) oder eine einem Roots-Gebläse ähnliche Rotationskolbenmaschine (mit innerer Verdichtung durch komplementäre Läuferprofile, aber ungleiche Läuferdurchmesser) jeweils durch Umkehrung des Gebläseprinzips die Funktion eines Rotationskolbenmotors übernehmen. Außerdem können anstelle der beschriebenen Wärmetauscher andere, insbesondere z. B. Röhren- oder Plattenwärmetauscher zum Einsatz kommen. Dasselbe gilt für die beschriebenen Verdampfer und Kondensatoren, wobei insbesondere der Kühler 8 bzw. die Kaltseite 3 des Stirlingmotors 1 und der Verdampfer 14 bzw. dessen Gehäuse 25 zu einer festen Baueinheit verbunden sein oder konstruktiv eine solche Baueinheit bilden könnten. Entsprechendes gilt für den Kondensator 56, 66 bzw. die Kaltseite 53, 63 der Rotationskolbenmaschine 51 bzw. Strömungsmaschine 61. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale und Komponenten auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen verwendet werden können.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described, which can be modified in many ways. Instead of the Stirling engine 1 , analog other engines (e.g. Ericsson engines, valve-controlled hot-air engines) can be used, which are collectively used for the purposes of the invention as "Stirling" engines. As a rotary piston machine 51 , instead of different screw compressors or Roots blower types, analog other rotary piston machines in motor function (e.g. Wankel engines, which also belong to the rotary piston machines or rotary piston machines as rotary piston machines) can be used, so that For the purposes of the invention, all heat engines of the type described are suitable which work with external combustion and have a (heated) hot side and a (cooled) cold side. With particular advantage, the heat engine can also be designed as a turbomachine in addition to being a lifting or rotating piston machine. Rotary piston machine and fluid machine can act as an expansion machine in an ORC process. Furthermore, a Roots blower (with two identical rotors) or a rotary piston machine similar to a Roots blower (with internal compression due to complementary rotor profiles, but unequal rotor diameters) can take over the function of a rotary piston motor by reversing the blower principle. In addition, other, especially z. B. tube or plate heat exchangers are used. The same applies to the evaporators and condensers described, in particular the cooler 8 or the cold side 3 of the Stirling engine 1 and the evaporator 14 or its housing 25 being connected to form a fixed structural unit or could form such a structural unit in terms of construction. The same applies to the condenser 56 , 66 or the cold side 53 , 63 of the rotary piston machine 51 or turbomachine 61 . Finally, it goes without saying that the various features and components can also be used in combinations other than those shown and described.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischer Energie mit einer eine Warmseite (2, 52, 62) und eine Kaltseite (3, 53, 63) aufweisenden, mit äußerer Verbrennung arbeitenden Wärmekraftmaschine (1, 51, 61), dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Kühlung der Kaltseite (3, 53, 63) eine Kältemaschine (10) enthält, die Kälte aus Wärme erzeugt.1. Device for generating mechanical energy with a hot side ( 2 , 52 , 62 ) and a cold side ( 3 , 53 , 63 ) having, with external combustion working heat engine ( 1 , 51 , 61 ), characterized in that it Cooling the cold side ( 3 , 53 , 63 ) contains a refrigerator ( 10 ) that generates cold from heat. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (10) einen Verdampfer (14) und die Wärmekraftmaschine (1, 51, 61) einen Kühler (8) oder Kondensator (56, 66) aufweist und der Verdampfer (14) und der Kühler (8) oder Kon­ densator (56, 66) durch einen ein Wärmetauscherfluid führenden Kreislauf (26, 27) miteinander verbunden sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the refrigerator ( 10 ) has an evaporator ( 14 ) and the heat engine ( 1 , 51 , 61 ) has a cooler ( 8 ) or condenser ( 56 , 66 ) and the evaporator ( 14 ) and the cooler ( 8 ) or condenser ( 56 , 66 ) are connected to one another by a circuit carrying a heat exchanger fluid ( 26 , 27 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (10) eine Warmseite (11) aufweist und sowohl die Warmseite (11) der Kältemaschine (10) als auch die Warmseite der Wärmekraftmaschine (1, 51, 61) von einer gemeinsamen Wärmequelle (9) gespeist werden.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the refrigerator ( 10 ) has a hot side ( 11 ) and both the warm side ( 11 ) of the refrigerator ( 10 ) and the warm side of the heat engine ( 1 , 51 , 61 ) of a common heat source ( 9 ) are fed. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmseite (2, 52, 62) der Wärmekraftmaschine (1, 51, 61) ein Erhitzer (7) oder Verdampfer (55, 65) zugeordnet ist und der Erhitzer (7) oder Verdampfer (55, 65) durch einen ein Wärmetauscherfluid führenden Kreislauf (21, 22) miteinander verbunden sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the warm side ( 2 , 52 , 62 ) of the heat engine ( 1 , 51 , 61 ) is assigned a heater ( 7 ) or evaporator ( 55 , 65 ) and the heater ( 7 ) or evaporators ( 55 , 65 ) are connected to one another by a circuit ( 21 , 22 ) carrying a heat exchanger fluid. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmseite (11) der Kältemaschine (10) eine Heizschlange (18) aufweist, die durch einen ein Wärmetau­ scherfluid führenden Kreislauf (19, 20) mit der Wärmequelle (9) verbunden ist.5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the warm side ( 11 ) of the refrigerating machine ( 10 ) has a heating coil ( 18 ) which is connected by a heat-shear fluid circuit ( 19 , 20 ) with the heat source ( 9 ) is. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (10) zwei- oder mehrstufig ausgelegt ist, indem die Kälteleistung einer Kältemaschine den Absorber der folgenden Kältemaschine kühlt und so in der folgenden Kältemaschine besonders niedrige Verdampfertemperaturen erzeugt. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the refrigerator ( 10 ) is designed in two or more stages by the cooling capacity of a refrigerator cools the absorber of the following refrigerator and thus generates particularly low evaporator temperatures in the following refrigerator. 7. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (10) als Adsorptions- oder Absorptions-Kältemaschine, als Kompressor- Wärmepumpe, als Resorptions-Wärmepumpe (Absorptions-Wärmepumpe mit Lösungs­ kreislauf) oder als Stirling-Motor im Linksbetrieb (Cryo-Cooler) ausgebildet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the refrigerator ( 10 ) as an adsorption or absorption refrigerator, as a compressor heat pump, as a absorption heat pump (absorption heat pump with solution circuit) or as a Stirling engine is trained in left-hand operation (cryo-cooler). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (9) aus Abwärme oder aus Solarenergie, Erdwärme oder einer Wärmepumpe besteht.8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the heat source ( 9 ) consists of waste heat or solar energy, geothermal energy or a heat pump. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (10) einen Verflüssiger (12) und einen dem Verflüssiger (12) zugeordneten, zur Abführung von dessen Abwärme bestimmten Kühlkreislauf (31, 32) aufweist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the refrigerating machine ( 10 ) has a condenser ( 12 ) and one of the condenser ( 12 ) assigned to the removal of its waste heat cooling circuit ( 31 , 32 ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme des Verflüssigers (12) die Wärmequelle einer weiteren Kältemaschine und/oder einer weiteren mit äußerer Verbrennung arbeitenden Wärmekraftmaschine ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the waste heat from the condenser ( 12 ) is the heat source of a further refrigerator and / or a further heat engine working with external combustion.