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外燃機関(がいねんきかん、External combustion engine)は、熱機関の一種で、機関内部にある気体を機関外部の熱源で加熱・冷却により膨張・収縮させることにより、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する機関のこと。

代表的なものとして、蒸気機関・蒸気タービン・スターリングエンジンがある。また原子炉を使った原子力機関も外燃機関の一種である。

◆内燃機関との比較

外燃機関において、熱エネルギーから運動エネルギーに変換する過程で作用するものを動作気体、動作ガス、作動流体という。例えば蒸気タービンでは水を沸かしてその蒸気でタービンを回して機械的エネルギー(動力)を得るから、蒸気が蒸気機関における動作気体である。

内燃機関と比較した場合、熱源が外部にあるため燃料の形態(気体・液体・固体)による選択肢が広く、最適な条件で燃焼させられるため、大気汚染物質の排出を抑えやすい。また、化石燃料(石油・天然ガスなど)だけでなく原子力・地熱・太陽光など多種多様の熱源を利用できる(例えば蒸気機関車は石炭・重油といった化石燃料の他に薪やバガスも燃料にできる)。また、内燃機関に比べ作動音が比較的静かである。

産業革命を引き起こす原動力となった外燃機関であったが、やがて輸送機械を中心にガソリンエンジンなどの内燃機関に取って代わられた。外燃機関は小型化・軽量化が難しく、パワーウェイトレシオが大きい(重量がかさむ割に力が小さい)ため、輸送機械には向かないからである。ことレシプロ式の蒸気機関に限れば、蒸気機関車などにわずかに残るのみとなってしまった。

しかし、大型の蒸気機関については現代でも積極的に利用されている。たとえば火力発電所と原子力発電所は蒸気タービンで発電しており、高い熱効率を実現している。さらに最近の火力発電所では、ガスタービンの廃熱で蒸気タービンを駆動するコンバインドサイクルにより熱効率をさらに高めている。また、原子力潜水艦や原子力空母などの原子力船も原子力を利用した蒸気タービンによって動力を得ており、内燃機関推進の船を凌駕する航続距離を実現している。

◆関連項目

・内燃機関

・熱機関の理論サイクル

・スターリングエンジン

・バキュームエンジン

・蒸気機関

・蒸気タービン

・作動流体

・カルノーサイクル

・ランキンサイクル

・再熱サイクル

・再生サイクル

・再熱・再生サイクル

・カリーナサイクル

・エネルギー資源

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・外燃機関 page1