500W生質能小型史特林引擎之開發

科技部補助專題研究計畫報告

500W生質能小型史特林引擎之開發(第2年)

報 告 類 別 ： 成果報告 計 畫 類 別 ： 個別型計畫 計 畫 編 號 ： MOST 107-2221-E-006-117-MY2 執 行 期 間 ： 108年08月01日至109年07月31日 執 行 單 位 ： 國立成功大學航空太空工程學系（所） 計 畫 主 持 人 ： 陳文立 共 同 主 持 人 ： 李約亨 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理：劉信甫 碩士班研究生-兼任助理：皮崑田 報 告 附 件 ： 出席國際學術會議心得報告

本研究具有政策應用參考價值：■否　□是，建議提供機關

（勾選「是」者，請列舉建議可提供施政參考之業務主管機關）

本研究具影響公共利益之重大發現：□否　□是　

中　華　民　國　109　年　08　月　11　日

中 文 摘 要 ： 本計畫要發展一部500W的生質能史特林引擎，它可以安裝在火箭爐 上發電或者裝在養豬場內驅動通風扇。它可使用的生質燃料包括廢 木材，農業廢棄物如稻草﹑樹枝，以及沼氣等等。這些生質燃料都 是很便宜或不用錢的再生能源，使用生質能不會增加碳排放，所以 這部引擎很適合在鄉下或者是發展中國家使用。養豬場的電費開銷 大部分都用在通風扇用電上，如果在養豬場中大量安裝這部引擎 ，用其機械功直接驅動通風扇，而燃料則可以用豬糞尿所產生的沼 氣。如此可節省大量的電費又可以將沼氣變成二氧化碳，以減少對 環境的衝擊。以國內養豬規模達500萬頭以上計算，這部引擎的經濟 潛能是很可觀的。火箭爐可以燃燒農業廢棄物煮食，它有特殊設計 使得燃燒完全，所以可以有效地減少煙或有害汙染物產生。加裝這 部引擎在火箭爐上可使它成為一部兼具煮食與發電的系統，以滿足 鄉村家庭煮食與用電的需求。本計畫為期兩年，第一年主要是發展 引擎與燃燒室，第二年則做引擎與火箭爐以及引擎與沼氣風扇的系 統整合。 中 文 關 鍵 詞 ： 史特林引擎，生質燃料，火箭爐，沼氣風扇。

英 文 摘 要 ： This project is aimed to develop a small 500 W biofuel Stirling engine which can be mounted on a rocket stove to generate electricity or used in pig farms to drive

ventilation fans. The biofuel that can be used to power this engine includes wood, agriculture waste, and biogas, all of which is cheap or even free and is readily

available. Most importantly, these kinds of biofuel are all renewable and carbon neutral. Therefore, the engine will be very suitable to be used in countryside or developing

countries. If these engines are largely deployed in a pig farm, they can be powered by the methane produced by pig waste, thus significant offsetting the electricity bill because a large portion of the electricity in a big farm is used to drive ventilation fans. Meanwhile, the potent green hose gas methane can be converted into less harmful CO2, which will be very helpful to protect environment. Given the fact that there are more than 5 million pigs in Taiwan, the economic potential of this engine is huge. A rocket stove can burn wood or agriculture waste to cook. It can completely burn this kind of biofuel thus produces less smoke or pollutants. This engine enables a rocket stove to produce electricity, largely extending its functionality. Hence, such a system will satisfy much demand of a

countryside family. This is a two-year project. In the first year, the focus will be on the engine and combustion chamber. In the second year, the engine will be integrated into a rocket stove or pig-farm ventilation system.

科技部補助專題研究計畫成果報告

（□期中進度報告/■期末報告）

500W 生質能小型史特林引擎之開發

計畫類別：

■

個別型計畫

□

整合型計畫

計畫編號：MOST

107-2221-E-006 -117 -MY2

執行期間：107 年 8 月 1 日至 109 年 7 月 31 日

執行機構及系所：國立成功大學 航空太空系

計畫主持人：陳文立

計畫參與人員：曹家文、劉信甫、皮崑田

本計畫除繳交成果報告外，另含下列出國報告，共 0 份：

□執行國際合作與移地研究心得報告

■

出席國際學術會議心得報告

□出國參訪及考察心得報告

中 華 民 國 109 年 8 月 1 日

一

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簡介

畜牧場，包括豬場，牛場，雞場等的年度用電量是很驚人的。根據文獻[1]的數據，國內 6 千頭一貫式豬場一年用電 25.9 萬度，以每度 3.1 元計算共花費 79.7 萬元。牛場的用電量更 多，250 頭乳牛場一年用電就要 14 萬度，共花費 52 萬元。雞場的用電量較少，以 4 萬隻蛋雞 場為例，一年用電 24.6 萬度，共花費 74.7 萬元。在所有畜牧場中，散熱用的通風扇的用電 是耗電的主因之一，其次是保溫/保冷設備與廢水瀑氣的馬達耗電。文獻[2]也歸納出在英國養 豬過程電力的使用上，通風扇是數量最多也是消耗電能最多的設備，在夏季平均每月達 15 度 電/隻，也就是每 100 隻豬在通風扇上每月要消耗 1500 度電，約 4500 台幣。可見不管在國內 外，通風扇都是畜牧場，尤其是豬場耗電的主要因素之一，如果有辦法將這筆錢省下來，對豬 場的營運會有很大的幫助。文獻[1]也針對如何節能做出一些建議，例如在豬舍周圍植樹，以 及減少不必要的豬舍空間等等，不過這些措施的成效有限。其建議是對於千頭以上的豬牛畜牧 場，發展沼氣發電或加熱是最有潛力的做法。 通風扇依其應用方式可分為正壓與負壓風扇，如圖 1，在密閉式豬舍通常會採用負壓水濂 式，前後各以水濂滴水與風扇送風，以達到降溫效果。若以馬達帶動風扇的方式分類，可分為 直接式傳動與連接式傳動風扇，如圖 2。直接式傳動馬達會擋住部分氣流通道，因此效率不如 連接式傳動。不過，前者不需傳動皮帶輪，安裝較簡單。即便如此，直接式傳動式需要使用 10p 或 12p 的馬達以降低轉速到 500-600 rpm，然而多極馬達比較耗電且噪音大。反之，連接式傳 動可以用不同大小的傳動輪來達到減速的目的，所以可以用 2p 或 4p 的馬達。綜合以上因素， 目前較大的通風扇大多採用連接式傳動。風扇的大小依照其耗電功率可以從 0.25 hp 到 5.0 hp 左右，以 1.5 hp4p 連接式傳動為例，其排風量就可以到達 38000-46000 m3 /hr[3]，以 5000 m3 的空間而言，相當於每小時可換氣 8 次。 圖 1：豬舍的負壓風扇。

圖 2：直接式傳動與連接式傳動風扇[3]。 我國環保法規要求養豬場必須設置厭氧發酵池以處理豬隻排洩物，而厭氧發酵的副產品就 是沼氣，沼氣中的甲烷是比 CO2強 23 倍的溫室氣體，對環境殺傷力強大。然而目前大部分的豬 場對沼氣的處理方式就是直接排放至大氣中，這不僅破壞環境也浪費寶貴的能源。如果我們可 以拿沼氣問題來解決通風扇耗電問題，那將是一石兩鳥的完美策略。本計畫是針對此一思維所 設計出來，我們用燃燒沼氣來推動一部小型史特林引擎，然後用史特林引擎產生的機械功經皮 帶直接帶動通風扇，也就是用史特林引擎取代連接式傳動風扇的馬達，如此可以將甲烷變成 CO2 又可省下可觀的電費。與目前大型內燃機或微渦輪技術相比，本計畫將有更高的能源效率。前 者是將引擎的機械功先透過發電機轉成電能，再將電能透過風扇馬達轉成機械功，經過這兩段 能源轉換將損失 30-40 %的能量。然而本計畫是將引擎的機械功透過傳動鏈條或皮帶直接驅動 風扇，幾乎沒有能源轉換損失。本計畫的引擎若可大量生產並架設於養豬場中，對降低養豬造 成的環境傷害與節能減碳將有很大的幫助。 根據原定計畫期程，第一年(107/8/1-108/07/31)進度為： 1. 完成輸出功率可以到達 500 W 的雙活塞四移氣缸史特林引擎。 2. 完成高效率燃燒室與移氣缸熱端之設計，製造，測試。 這兩項目標皆已完成，下文將分別就史特林引擎與高效率燃燒室及移氣缸熱端加以說明。

二

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500 W 的雙活塞四移氣缸史特林引擎

引擎重要參數如表一。小型史特林引擎由於移氣缸尺寸較小，因此熱端加熱傳面積較小， 所以很難達到高熱傳功率，因此引擎馬力受到熱端熱傳功率的限制而無法發揮。有些史特林引 擎在熱端裝設許多熱傳管以增加熱傳面積，但這種方法要在移氣缸壁焊接許多需要耐高壓氣密 的細小的管子，這在加工上不太容易且造價不斐，要在小引擎上施作更加困難。本史特林引擎 採用不同方式增加熱傳面積。第一、本計畫的史特林引擎的加熱火焰位於移氣缸的正下方，所 以移氣缸底板的熱傳接近衝擊流熱傳，而移氣缸外側壁接近管流熱傳，我們增加移氣缸外側壁 的熱傳面積以彌補其熱對流係數的不足，而實際做法是外側壁加裝如圖 4 的熱傳鰭片。第二、 如圖 5，本計畫的引擎是創新設計的四移氣缸雙活塞引擎，其熱傳面積比單移氣缸單活塞引擎 增加四倍。此外，引擎外殼為厚度10 mm 之不鏽鋼，最大可加壓至 10 bar 之壓力，引擎的工 作氣體是氫氣。由於氫氣的熱傳導係數(260 Wm-1_K-1_{)遠大於空氣(25 Wm}-1_K-1_{)，所以是最理想} 的史特林引擎工作氣體。 如圖 6 所示，我們也設置完成了引擎性能量測設備，引擎輸出功帶動一只 20 寸風扇。圖

7 之非接觸式轉速計用來測量風扇轉速，由於引擎與風扇的齒輪比已知，所以可以用風扇轉速 推算出引擎轉速。另外，我們使用一台扭力計直接量測引擎輸出軸的扭力，扭力計的顯示器如 圖 8 所示。當這兩個數據量到後，引擎輸出功率等於引擎轉速乘於扭力。 表一：小型雙移氣缸單活塞史特林引擎參數 動力缸內徑(m) 0.080 移氣缸內徑(m) 0.080 移氣缸高度(m) 0.15 移氣器半徑(m) 0.078 移氣器高度(m) 0.09 動力活塞衝程(m) 0.05 移汽器衝程(m) 0.05 動力活塞掃氣體積(cc) 移氣缸數量 動力缸數量 251 4 2 圖 3：移氣缸壁熱端上的熱傳管[15]。

圖 4：移氣缸外側壁的熱傳鰭片。

圖 6：史特林引擎及引擎性能量測設備。

圖 7：轉速計。

扭力計

20 寸風扇

圖 8：扭力計顯示器。

二

、

高效率燃燒室與移氣缸熱端之設計

史特林引擎的熱端是其能量的來源，因此扮演著非常重要的角色，而燃燒室就是將外界 熱能傳入熱端的關鍵零組件。在加熱端，熱傳途徑是從燃燒室的高溫氣體→移氣缸外壁→移 氣缸金屬材料→移氣缸內壁→引擎的工作氣體。其中只有移氣缸金屬材料內的熱傳機制為熱 傳導，其他的熱傳機制皆為熱對流與熱輻射，所以熱傳率可寫成： 1 1 i i o o T q x h A kA h A  =  + + (1) 其中h，k，A， x ， T 分別為移氣缸壁的熱對流係數，移氣缸金屬材料的熱傳導係數， 熱傳面積，移氣缸壁厚度，內外氣體溫差，下標i，o 分別代表內壁與外壁。以上的熱傳途徑就 像是一條能量輸送帶，任何環節出問題就會影響到熱端整體的熱傳率。由於移氣缸壁厚度很小 且金屬的熱傳導係數很大，所以(1)式中 x kA  可以忽略。剩下的參數中，熱對流係數hi與ho是較

難控制的，但也可以有因應之道。在不同的熱對流流動中，衝擊流熱傳(impingement heat transfer) 遠比管流熱傳(pipe heat transfer)有效率。本計畫的史特林引擎的加熱火焰位於移氣缸的正下方， 所以移氣缸底板的熱傳接近衝擊流熱傳，而移氣缸外側壁接近管流熱傳，我們可以增加移氣缸 外側壁的熱傳面積以彌補其熱對流係數的不足，而實際做法可在外側壁加裝熱傳鰭片(如圖 4)。 不過，本計畫採用創新的做法。我們在移氣缸外壁與燃燒室內壁之間安裝如圖 9 與圖 10 所示 的銅環，此銅環內挖出 150 個直徑 3 mm 的通道讓高溫燃氣可以通過。以銅環高度 4 cm 計算， 這些通道共增加 565 cm2 的熱傳面積。原本移氣缸外側壁的熱傳面積只有 77 cm2 ，也就是銅環 可增加超過 7 倍的熱傳面積。

圖 9：移氣缸外壁與燃燒室內壁之熱傳銅環設計圖。 圖10：熱傳銅環實體圖。

三

、

引擎性能測試

本計畫史特林引擎功率目標是 500 W，要達到如此高功率必須使用加壓工作氣體(如圖 11 所示)，所以我們使用 4 bar 氫氣為工作氣體。我們用瓦斯模擬沼氣。由於本史特林引擎的燃 燒室很小，所以我們只能用圖12 之小型登山爐當加熱器，總共有四個(四個移氣缸)。圖 5 顯示 登山爐加熱情形。引擎與風扇的齒輪比是 4:1。表 1 列出引擎熱端從 110°C 到 360°C 的實測數 據。圖13 為量測的引擎功率對熱端溫度關係圖，可看出引擎功率幾乎與熱端溫度呈正比，但 在高溫時增加速率會下降。當熱端溫度達360°C 時，風扇轉速是 2374 rpm，而引擎功率是 490 W。依照圖 13 的趨勢，我們很有自信熱端溫度再稍微提高即可超過 500 W，所以本史特林引 擎已達到計畫功率目標的要求。

圖 11：加壓後的史特林引擎。

圖 13：引擎功率與熱端溫度關係圖。 表 1：引擎實測數據。 熱端溫度(°C) 風扇轉速(rpm) 引擎轉速(rpm) 引擎扭力(N-m) 引擎功率(W) 110 1300 325 3.57 122 160 1650 412.5 4.7 207 210 1890 472.5 5.88 291 260 2085 521.3 6.5 360 310 2270 567.5 7.25 436 360 2374 593.5 7.8 490

四

、

生質廢棄物燃燒火箭爐史特林引擎發電系統

根據原定計畫期程，第二年(108/8/1-109/07/31)進度為： 1. 完成使用廢木材或植栽廢棄物燃燒的火箭爐史特林引擎之 400 W 發電系統。 2. 完成史特林引擎效率量測系統，改善引擎效率至 20%以上。 3. 完成使用沼氣燃燒之 500 W 史特林引擎風扇系統。 其中，第2 及 3 項已在第一年完成，所以以下將針對第 1 項詳細描述。 由於國內目前仍有相當多的生質廢棄物並無妥善被利用，例如稻殼、行道樹/風倒樹、栽 種香菇的廢棄太空包與生活垃圾等等。這些農林資材或生質廢棄物經常被隨意堆放、傾倒、掩 埋或是露天焚燒，且燃燒不完全也容易造成煙霧瀰漫，嚴重影響空氣或危害交通安全。因此如 何有效的提供管道，活絡生質廢棄物的流通與去化，並達成能源化再利用(產熱供煮食與發電) 是本計畫的主要核心動機之一。一般碳氫材料的熱值若高於2400 cal/g 即具有作為燃料的可行

性，以廢棄菇包為例，乾基熱值高達4000 cal/g 以上，若置之不理是非常可惜的。此外，偏遠 鄉區、山上或海邊的居民由於所在地取得傳統化石燃料(煤、石油或天然氣)較不易，往往就地 取材撿拾木材或農林廢棄物進行燃燒加熱或煮食。 一般市售小型燃燒器或野外用烹煮設備多以層燃爐的形式進行燃料堆疊燃燒及空氣自 然對流進氣，但由於擾動效果較差且燃料與氧化劑混合較易不均勻，往往容易導致燃燒不完全 與汙染物(未燃碳氫、黑煙、氮氧化物等)的生成。因此本計畫採用市售之火箭爐烹煮平台 (80x52x75 cm)(如圖 14 a)，並將底下之燃燒段改為自製流體化床燃燒爐(如圖 14 b)，並在平台 上方架設自製低溫型史特林引擎(如圖 14 c)進行發電。所完成之多功能流體化床生質燃燒結合 發電烹煮系統具有熱電共生的實用性，能有效將生質廢棄物進行燃燒同時達到減容與去化，伴 隨之廢熱除了可用來煮食之外，亦可轉換為電力，作為分散式電力系統，供離島或偏鄉進行發 電或照明，實現生質廢棄物有效在地化處理與達成廢能再利用之目標，整體構想如圖15 所示。 圖14：(a)市售之火箭爐烹煮平台；(b)流體化床爐內示意圖；(c)自主開發之史特林引擎。 圖15：多功能流體化床生質燃燒結合發電烹煮系統示意。 我們整合流體化床燃燒系統與史特林引擎，將國內生質料燃燒所產生之熱能再利用，進

行烹煮與發電用途，實體與展示照如圖16 與圖 17 所示。所使用之燃料為乾燥後之廢棄菇包， 其熱值為 4099 cal/g，透過自行設計之可調速進料機(如圖 16 a)控制燃料的進料速率(約 17.5 g/min，約為 5 kW)，空氣則由浮子式流量計控制流量(上游壓力約 3 bar，流量最大約 40 slpm)。 在起爐過程，首先利用LPG/Air 預混火焰進行床材的加熱，並透過爐內的熱電偶進行溫度監測 (如圖 16 b)，當爐溫達到 500 度以上時則開始少許進料，並逐步降低 LPG 流量與提高進料速 率，當爐溫達750 度時即完全關閉 LPG，全由生質料燃燒供給熱量來源。生質料的燃燒過程一 般可分為氣相(火焰)燃燒與異相(焦炭)燃燒，氣相火焰可直接加熱平台之史特林引擎底板(如圖 16 c)，異相燃燒則持續釋放熱量給床材維持爐溫並幫助掉落之燃料引燃(如圖 16 d)，燃燒過程 所產生之熱氣則由平台金屬壁面進行熱交換給史特林引擎與烹煮鍋具。 圖16：流體化床燃燒系統，包含(a)進料系統、(b)反應爐外觀、(c)生質料燃燒之氣態火焰與 (d)反應爐內炙熱床砂與生質焦炭燃燒。

圖17：生質能發電系統實體照，包含(a)整體照、(b)烹煮結合史特林引擎發電展示與(c)雙史 特林引擎發電展示。 在史特林引擎設計方面，主要使用了兩個重要的設計，分別為移動式再生器與冷熱端的 熱傳增益溝槽。移動式再生器主要能回收循環過程中內部的熱能，以提高效率。熱傳增益溝槽 則採用engine turn 格式設計，可增加熱傳面積達 1.7 倍，透過衝擊流熱傳可使得冷熱端的熱傳 率增加數倍，大幅提升引擎性能。 穩定燃燒過程中，主要以乾基廢棄菇包作為燃料，如圖 18 所示。其近似分析結果為： 揮發份(VM)為 76.1 wt. %；固定碳(FC)為 5.4 wt. %以及灰燼(Ash)為 18.5 wt. %。單位質量的粒 徑分布為：>5.6 mm 佔 1.21 wt. %；2.8-5.6 mm 佔 14.46 wt. %；1-2.8 mm 佔 46.36 wt. %；<1 mm 佔37.57 wt. %。所紀錄之穩定燃燒過程(30 分鐘內)未淨化處理之尾氣組成與平均值分別為：O2: 11.21 %; CO2: 10.54 %; CO: 0.966 %; NOx: 186 ppm; SO2: 0 ppm; H2S: 71 ppm。燃燒完之灰燼進 行EDS 局部成分分析可發現主要以 O, C, Ca, N, P, Mg 元素為主，並無重金屬汙染物，將來亦 可將減容(約 80 %)後之灰燼回收與回填至土壤，完成自然循環。

圖18：國內生質廢棄物(a)(b)香菇太空包成份與栽種香菇實體照、(c)乾燥後之廢棄菇包與(d) 廢棄菇包燃燒完之灰燼。 在穩定燃燒過程下(t>2100 s)，可發現床材區與爐溫約達 800 度左右，史特林引擎之底板 與烹煮鍋具溫度可達200 度以上，如圖 19 所示。此外，在尾氣監測方面可發現溫度為 180 度 左右，顯示仍有許多餘熱散失，未來也可結合相關低溫廢熱回收機制，提升整體能量轉換效 率。 圖19：系統中各位置溫度隨時間之變化圖，T1 至 T4 分別為床材溫度、爐內溫度、史特林引 擎底板溫度、烹煮鍋具底板溫度。 圖17 中的史特林引擎為無加壓之引擎，雖然使用兩台，其總和輸出功率只有 50 W 左右。 要達到計畫目標的400 W，則必須使用多缸加壓式引擎，於是我們設計並製造如圖 20 之雙缸 加壓式史特林引擎。本實驗室已累積 6 年設計與製造加壓式多引擎史特林引擎的經驗，但以前 的設計都是使用厚重的外殼當作壓力容器以罩住整個曲柄軸與連桿空間以解決引擎加壓後的 背壓問題。如此的設計使得引擎整體重量比起無加壓式的引擎大幅增加許多，再加上工作氣體 是加壓氫氣，它是容易洩漏的氣體，這使得壓力容器的製作困難且造價不斐，光壓力容器的造 價就佔整個引擎造價的一半以上。本計畫的長遠目標之一著眼於將來可以推廣計畫中所發展的

引擎，所以降低製造成本成為設計上必須考慮的問題。為了達成此目標，我們必須設法取代厚 重且昂貴的壓力容器。此引擎採用walking beam 設計，讓動力活塞與移氣器連桿都可以幾乎直 上直下運動，以減少摩擦力。如圖20，動力缸稍微加高並鎖上上蓋，變成一氣密空間，上蓋加 工一個小洞讓活塞桿可以上下運動，也就是曲柄軸是在加壓空間外面。但這樣有兩個問題要解 決，第一是如何讓活塞桿通過小洞運動時還可保持氣密? 第二是動力缸內的背壓問題。為解決 第一個問題，我們首先在小洞內加裝線性軸承，限縮活塞桿只能直上直下運動，然後在線性軸 承下面裝一個氣密軸封。再來是背壓問題，動力活塞與活塞缸上蓋之間會形成一個密閉空間， 當活塞上升時，此密閉空間會受到壓縮而產生強大的背壓，由於密閉空間的壓縮比可能到達4 或5，背壓可能強到讓引擎無法動彈。所以我們必須讓背壓維持固定，引擎才能順利運轉。恰 好本計畫的雙引擎設計提供了解決之道，這兩部引擎循環的相位角差了180°，當其中一引擎的 動力活塞上升時，另一引擎的動力活塞正在下降，所以我們只要將這兩部引擎的動力活塞與活 塞缸上蓋之間的密閉空間用連通管相連，其一引擎中被動力活塞所擠壓的氣體可以排到另一引 擎中正在膨脹的空間。由於活塞的運動近似於 sine 函數，被活塞擠壓所減少的空間會幾乎等 於另一引擎所膨脹的空間，因此背壓可以維持固定。圖 21 b 為雙缸加壓式史特林引擎裝置於 流體化床發電與烹煮平台之系統圖，從圖 21 a 可以看到兩部引擎間的活塞連通管，用以解決 背壓問題。此引擎在加壓4 bar 氦氣以及加熱端 420 °C 時輸出功率可達 410 W，已超過計畫目 標的400 W。至此，我們已經完成所有的計畫目標。 圖20：雙缸加壓式史特林引擎。

(a) 雙引擎之連桿機構與活塞缸連通管。

(b) 系統之前視圖。

圖21：雙缸加壓式史特林引擎裝置於流體化床發電與烹煮平台。

生質能發電系統主要結合生質能循環經濟、流體化床燃燒技術、發電與烹煮等三項概念， 開發出一套具備高效率之煮食、熱水與電力輸出的多功能生質能爐具，供偏遠地區或是生質廢 棄物產地直接使用。此外，相關技術亦可延伸至各層面，例如將流體化床燃燒技術放大化並推 廣至產業界，進行國內生質或有機廢棄物的去化，透過燃燒方式進行減量減容，同時將其中的 碳氫組份轉為能量來使用。以一般燃燒爐平均使用年限為 20 年來看，燃料使用費約占鍋爐使 用經費的 90 %以上，由於農林廢棄物的成本遠低於傳統化石燃料，甚至不需要費用，若選用 碳中和的生質料/廢棄物將可大幅節省燃料支出，同時達到節能減排與環境永續發展之目的。 在生質廢棄物方面，國內目前以稻殼、稻稈、行道樹、廢棄菇包等為大宗。以廢棄香菇太 空包為例，民國107 年年產量高達 2,598 公噸，但由於近年來處理量趨於飽和且占地有限，使 得廢棄菇包處理價格年年上漲(約每公頃 15 萬元)，導致業者隨意堆積或私下傾倒，因此開發 回收再利用之新途徑是很重要的。以廢棄菇包平均含水率50 %估算，國內年產量約 1300 公噸 之乾基廢棄菇包(熱值約 4099 cal/g)相當於 2.2274 x 1013_{焦耳的能量。若以30 %之燃燒與發電} 總熱效率來估算，相當於可產生6.1872 x 106_{度電(註：1 度電為 3.6 x 10}6_{焦耳)。依 2016 年台} 電及經濟部能源局能源統計，國內住宅家庭電力消費約27.2 億度，占全國總電力消費約 1.8 %， 家庭用每度電平均售價 2.57 元，平均每戶家庭每月用電量約 303 度。因此，若能將廢棄菇包 有效的再利用，相當於可供應約1700 戶家庭一年所需之用電量。 此外，在都市廢棄物方面，根據環保署 2016 年資料統計，全國垃圾年產生量約為 746 萬公噸，平均每人每日垃圾產生量為0.861 公斤，若能搭配生物機械分離系統進行篩選與初步 分類後再進行破碎後造粒燃燒，亦是可行的途徑之一。更重要的是，可將本土廢棄物能源化再 利用，彌補國內電力或用熱需求，降低國際上的能源依賴。

五

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成果

本計畫之研究成果豐碩，包括國外研討會論文，SCI 期刊論文，中華民國發明專利與美 國發明專利，國內科技競賽獲獎等。詳細項目如下：

1. 國外研討會論文一篇：International Conference on Advanced Technology Innovation 2019，論 文名稱:Development of compact Watt-level low-temperature-differential Stirling engine. 2. SCI 期刊論文一篇：Development of a compact simple unpressurized Watt-level

low-temperature-differential Stirling engine, International Journal of Energy Research (SCI, Q1). 此期刊在 Nuclear Science & Technology Category 排名第一 (1/34) ，屬於排名頂尖期刊。

3. 中華民國發明專利：I690653，用於史特林引擎之移器裝置。

4. 美國發明專利：REGENERATIVE DISPLACER FOR USE IN A STIRLING ENGINE。 5. 國內科技競賽獲獎：2019 年全國能源科技創意競賽，以多功能流體化床生質燃燒結合發電 烹煮系統作品獲大專在地實踐組第二名。在高雄科工館舉辦之全國能源科技創意競賽為國 內最大的年度能源科技競賽，每年都能吸引數百支大專院校隊伍參賽，可以獲得第二名可 證明流體化床發電與烹煮平台系統的優越性能。 6. 人才培育：三位碩士生曹家文，劉信甫，皮昆田在本計畫的培養下順利於 108 與 109 年畢 業，其中兩人進入中科院工作，為國家之國防產業盡力。

六

、

計劃亮點與新發現

本計畫的亮點如下： 1. 將養豬場的沼氣廢物利用，用史特林引擎風扇幫助豬舍排風，同時將超強的溫室氣體甲烷 轉化成CO2與水蒸氣，以節約用電並減緩溫室效應。 2. 利用流體化床系統進行固態燃料的有效燃燒，有別於已往燃料堆疊式的固定床燃燒爐。此 外，流體化床的優勢亦包含顆粒混合均勻、爐體壽命長(操作溫度約 800-900 度間)、燃料 適用性高(固液氣皆可，熱值高於 1800 cal/g)與操作溫度可避開 thermal NOx 生成等。 3. 將國內農林生質廢棄物有效再利用，燃燒產生之熱能直接進行烹煮或發電用途。

4. 提出新的多缸史特林引擎背壓解決方式，使引擎擺脫厚重昂貴的壓力外殼，大幅降低製造 成本。

參考文獻:

1. 工業技術研究院，“行政院農委會十家畜牧場節能服務建議書”，100 年 5 月。 2. “Energy use in pig farming”, Carbon Thrust, London, UK.

3. http://www.jytofon.com.tw/PD.htm

4. https://www.liagga.com/rs-400.html

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6. http://www.microgen-engine.com/products/engines/

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10. I.W. Surata, T.G.T. Nindhia, I.K.A. Atmika, D.N.K.P. Negara, I.W.E.P. Purta, Simple conversion method from gasoline to biogas fueled small engine to power electric generator, Energy Procedia 52 (2014) 626-632.

11. K.S. Reddy, S. Aravindhan, T.K. Mallick, Investigation of performance and emission characteristics of a biogas fueled electric generator integrated with solar concentrated photovoltaic system, Renewable Energy 92 (2016) 233-243.

12.蓋泰全，養豬場使用沼氣微型渦輪發電機發電之實驗研究，國立交通大學碩士論文，2013。

13. http://www.ncsist.org.tw/upload/G_Product_Catelog_Images_635615754968275558.pdf

科技部補助專題研究計畫出席國際學術會議心得報告

日期: 108 年 07 月 24 日 計畫編號 MOST 107-2221-E-006-117-MY2 計畫名稱 500W 生質能小型史特林引擎之開發 出國人員 姓名

陳文立

服務機構及 職稱 國立成功大學 航空太空系 教授 會議時間 自 108 年 07 月 13 日 至 108 年 07 月 19 日 會議地點 日本 北海道 札幌 會議名稱 (中文) 2019先進技術創新國際研討會

(英文) International Conference on Advanced Technology Innovation 2019

發表題目

(中文) 小型瓦級低溫史特林引擎之研發

(英文)Development of a compact Watt-level low-temperature-differential Stirling engine

報告內容應包括下列各項：

一、 參加會議經過

第五屆先進技術創新國際研討會(International Conference on Advance Technology

Innovation, 2019，簡稱 ICATI)於日本北海道札幌市舉辦，會議時間為 7 月 15 日至 7

月 18 日，為期四天的國際會議，ICATI 會議主題包括: Materials Engineering、

Mechatronic and Robotics Engineering、Electrical & Electronic Engineering、Optical

Engineering 、 Chemical & Biomedical Engineering 、 Computer & Information

Engineering、Green Technology & Civil Engineering、Control Engineering、Mechanical

Engineering、Nanotechnology、Environmental, Food, Health Science & Technology、

Innovation Management、Intelligent Computing、Other Engineering and Technology

Related Topics。本次會議的篇數高達 210 篇，來自 17 個國家投稿，分別有中國、法

國、德國、印度、印尼、伊朗、日本、韓國、馬來西亞、奈及利亞、巴基斯坦、羅

馬尼亞、臺灣、泰國、美國、烏茲別克、越南等，與會人數約 200 人。本次會議有

13 個 special session，其中 Sustainable Innovation 是由成大航太系李約亨教授與成大

工科系吳毓庭教授，以及高科大化材系黃朝偉教授共同招集，合計共有 11 篇投稿，

論文包括：成大航太系苗君易教授 “A study on the Characteristics of Wind Turbulence

Offshore in Changhua Area”、成大航太系張克勤教授 “Development of a Compact

Watt-level Low-temperature-differential Stirling Engine”、成大航太系陳文立教授 “An

Intelligent Optimization System of Micro Electroforming Process for the Mesh Filter”成

大 航 太 系 李 約 亨 教 授 “Combustion Characteristic of Torrefied Woody Biomass

Optimized by Proximate and Element Analysis Indexes”、成大工科系吳毓庭教授

“Comparison of Experimental Measurements and Numerical Simulations for Vertical Axis

Wind Turbine Wakes in an Open-jet Wind Tunnel” 、 高 科 大 化 材 系 黃 朝 偉 教 授

“Hydrogen Production via Photocatalytic Water Decomposition by Titanium Dioxide

Supported on Sericite ”、成大航太系賴盈誌教授 “Control Strategy of a Hybrid

Renewable Energy System Based on Reinforcement Learning Approach for an Isolated

Microgrid”、成大航太系葉思沂教授 “Multiphase Flow Microfluidics for Encapsulation

of Alginate/PLGA Composite Microparticles”、中科院劉益仲博士 “Study on Flow

Meter Measurement Techniques of Aero Vehicle Inlets in Subsonic of Flow Regions”、國

防 大 學 航 機 系 羅 明 忠 教 授

“Aero-thermodynamic Simulations and Analysis of

Hypersonic Vehicles in Rarefied Flow”、嘉義大學能源系陳震宇教授 “Operating Life

Improvement of High Temperature PEM Fuel Cells with SS304Bipolar Plates”。這 11 篇

分別安排於 7/11 日上午兩個 sessions 報告。此外，ICATI 本次的論文競賽邀請李約亨

教授、吳毓庭教授、黃朝偉教授為評審委員，最佳論文競賽最終共有 7 篇進入決賽。

除此之外，成大機械系張怡鈴教授、施士塵教授也有參與 ICATI。

7 月 13 日(六) 陳文立教授、李約亨教授與黃朝偉教授搭乘中華航空從高雄小港

機場，於當日晚間 6 點抵達日本北海道札幌，次日 7 月 14 日一行人前往北海道大學

參觀，並於札幌市區參觀。

7 月 15 日晚上 6 點為註冊日(Registration)，並於會場與本次主辦單位國立雲林科

技大學自動化工程系謝文祥教授碰面，謝教授感謝各個 special session 的招集人，並

表示相較於去年 ICATI-2018(泰國 Krabi)的投稿量與報名人數成長許多，去年會議論

文數大約 100 多篇，今年成長至 200 多篇。7 月 16 日早上有 8 點開始有 3 場 parallel

sessions，共六個 sessions，下午則有 Poster session 與最佳論文競賽。下午 1:30 到 3:15

為論文競賽，由李約亨教授、吳毓庭教授、黃朝偉教授與其他兩位教授為本次的論

文評審委員，本次共有七篇論文進入決賽，演講者有大學教授也有學生代表，教授

級的演講者臺風與穩定度比學生代表競賽者表現好，個人覺得這樣的論文競賽有失

公允，尤其是日本籍學生因為緊張，整個報告顯得相形失色，但是，韓國學生則表

現的非常出色，無論是英文報告口條清楚、台風穩健、表現相當有自信，相當地，

臺灣學生則表現有點怯場，但整體表現不俗。15:30 為會議的開幕式，由本次主辦單

位雲林科技大學謝文祥教授報告本次大會的論文數、與會人次等資訊，緊接著是兩

場請演講，分別為美國 Propulsion System Research Lab Madhusudan Raghavan 博士

演講，題目為 System Architecture Optimization of Advanced Propulsion Systems，提出

在先進推進系統的架構優化方面完成了幾項最新研究的關鍵結果，許多研究人員已

經研究了通過用單個電機和電池來增強推進系統的效率和燃料經濟性的挑戰；除此

之外，使用發動機分離式離合器來分離推進系統。這種佈置允許“航行”或“滑行”

操作，這進一步改善了燃料經濟性。第二場轉題演講由北海道大學 Shunji Kanie 教

授，演講題目為 Artificial Freezing Technology: A Key Technology for Evolution in Urban

Infrastructure，地面凍結已廣泛應用於基礎設施的建設和維護工作。 由於以地面凍結

為代表的人工冷凍技術可以提高土壤的強度和水密性，因此它成為城市基礎設施建

設和維護的必要技術，也介紹冷凍技術的概況，以及凍土的一些重要特性，以供實

際應用。當天晚上有晚宴，由於大會錯估與會者的食量，晚宴又採取自助式，許多

人都拿不到食物或是只能拿一輪食物，後來在我們幾個教授與會者的討論之後，我

們便當機立斷，離開晚宴會場，改去外面自行用餐。

7 月 17 日早上 8 點開始，有 2 個 Parallel sessions，一共有 4 場 sessions。陳文立

教授擔任 session C3 的主持人，一個 session 共有 10 篇論文，每個論文報告 10 分鐘，

最後 2 分鐘提問。我的論文是第 8 順位，由於報告時間與提問時間有限，與會者大

多在會後或是中場休息時間跟我進行討論，主要討論的部分都在於如何將生質能源

再利用、或是應用於現有的發電系統，整體而言，本次會議有跟其他大學交流，並

提出未來可能的合作方式與題目。

7 月 18 日，大會安排三台巴士前往富良野 excursion，首站是富田農場花海，除

了有薰衣草花田外，也有日式花卉與外國花卉區，並售有富良野哈蜜瓜；第二站是

到四季彩之丘，花卉種植面積就遠比富田花海還巨大，但四季彩之丘不是以薰衣草

為主，還是以外國花卉為主，最後一站為青池(青い池)，因為被選作蘋果的桌面背景

之一而聲名大噪的秘境「青池」

，青池其實是個美麗的意外，為了防止十勝岳火山爆

發的泥流，在美瑛川興建堤防阻擋，結果讓美瑛川上游的白金溫泉在山腳下匯集成

一個小池子，因為溫泉水質富含礦物質和鋁，所以陽光折射之下成了夢幻的湖水

藍。。7 月 19 日，晚上 7:15 搭乘華航 CI-0135，返回台灣高雄國際機場。

二、 與會心得

這次的國際會議當中，台灣參與此國際會議的學者、研究人員與學生人數相當

可觀，同時在這次國際會議中，有許多機會能與國外研究學者與教授交談，互相討

論研究上的論點，也可藉此了解不同國家不同的研究態度與方法，同樣的一個領域，

可以有不同的構思方式與呈現方法，有時在國內一直遇到的瓶頸，藉此國際會議的

交流，可以提供新的想法或是透過國際合作將問題解決，出國參加研討會不僅僅可

有效增廣自己的國際觀，還可有效給自己新知識的吸收機會，許多突破的靈感就是

藉由這樣不斷的腦力激盪而產生的，並藉此達到意想不到成果;台灣在燃燒這塊領域

的研究基礎相當紮實，不少傑出的教授與研究學者也在這樣的國際會議中嶄露頭

角，鞏固了台灣在國際間的立足之地，科技部與學校每年都有提供給學生能出國研

究交流與參與國際研討會的機會，是一個讓學生能藉此充實自我的一個很好的機會

與經驗，不僅可藉此機會訓練學生自我的膽量與表達自我的能力，也可以學習他人

是如何呈現與完成研究，提供給自我不同的想法可完整的充實自我的研究成果。本

實驗室在此國際會議中，博士班學生皆有上台口頭發表的機會，航太系苗君易教授

所指導的研究生 Weng-Han Lin 與張克勤教授所指導的外籍研究生 Arsanto Ishadi

Wibowo，在台上表現都滿平穩的，並四方八穩地回答觀眾的提問，因此希冀藉由參

與國際研討會的機會，認知到自我該補強的地方與學習他人表達的方式與技巧，同

時也體悟自我語言能力需提升的部分。

這次舉辦的會場，感覺人數與論文篇數成長太多，導致報告時間理應 15 分鐘報

告+5 分鐘 Q&A，壓縮成 10 分鐘報告+2 分鐘 Q&A，讓報告者驚心膽跳地報告完內

容，而兩分鐘的討論也明顯不足，導致許多學者傾向會後再發問，這樣就讓交流效

益減半；此外，關於晚宴的部分，食物的準備與補充明顯不足，讓與會者有種大家

必須搶奪食物的感覺，最後倒是許多人離場，去外面另行覓食，也造成晚宴的功能

性大打則扣。ICATI 會議的主題雖然立意良善，難免有失焦的現象，在 Session 安排

上，常常有一、兩篇風馬流不相及的主題出現在 session 中，讓報告者無法獲得充分

的 feedback。

三、 發表論文全文或摘要

Development of a compact Watt-level low-temperature-differential

Stirling engine

Abstract

Despite the advance of modern economy and technology, poverty is still a serious problem in many developing countries; and there are still more than 1 billion people who are deprived of opportunities for self-improvement due to the lack of electricity. For these people, a few Watts of electricity supply for lighting can make a big difference. In this paper, a simple, compact, Watt-level low-temperature-differential Stirling has been developed to solve the lighting problem in developing countries. This is a γ-type Stirling engine with twin power pistons for producing more power. The diameter of displacer cylinder is only 220 mm, and the weight of the engine is just under 3 kg. It can be operated by putting it on a stove table, and the residual heat from cooking is good enough to power the engine. It can produce a few Watt of power with low temperature difference, and the output power is almost proportional to temperature difference. Therefore, it can potentially produce a lot more power given higher temperature heat sources are available. Two heat-transfer enhancement measures have been incorporated into the design of the engine: one is adopting a displacer/regenerator unit, and the other is to machine engine-turn grooves on its hot- and cold-end plates. CFD analysis shows that both measures can effectively improve the performance of the engine.

四、 建議

1. ICATI 是由國內幾位老師從 2014 年開始辦起，今年邁入第五年，特別是今天論文

數或是與會人數都有明顯的增加，但主辦單位人力有限與不了解日本在會議承辦

上的認知點與台灣人有所差異，導致有些美中不足之處，無論在會議報告時間的

安排、會議論文的歸類、晚宴的安排、Excursion 安排、繁複的 email 反覆確認等

細節，希望下次能有明顯的改善，並祝福 ICATI 越來越好!

2. 希望能有更多相關經費並配合適當的規範能夠補助國內的碩博士研究生參與國際

會議，甚至是能提供多點機會讓國內的碩博士研究生能有出國研究或是參與國際

合作的部分，因為當到了一個周遭都是英語的環境待上一段時間，其語文能力即

可從普通水準提升至流暢的水準，同時也會體悟到不同的研究視角，綜合起來就

會有不同的成果呈現，也讓學生能有效的自我成長;如是因為不幸受限於一些規範

而讓國內學生缺少了這樣的一個寶貴成長經驗，這將是非常可惜的。

五、

攜回資料名稱及內容

會議論文隨身碟：大會手冊，含口頭發表論文(Oral Presentation)之摘要、海報

(Poster)發表之摘要與 Work-in-Poster 摘要部分，可供這次研討會所發表論文之查詢。

六、

感謝

由衷的感謝科技部提供參與此次國際會議的機票費與註冊費補助，我方能順利

參與這次 ICATI-2019 會議，在此特別申謝。希望未來還能持續鼓勵與獎勵國內學生

出國參加相關國際會議，不僅使學生素質提升，也有助於台灣國際地位的提升。

1

科技部補助專題研究計畫出席國際學術會議心得報

告

日期：108 年 09 月 10 日

一、 摘要

第四屆東南亞航太工程研討會(the 4

th

_{Southeast Asia Workshop on}

Aerospace Engineering，簡稱 SAWAE)於 2019 年 8 月 29-30 日假馬來

西亞 吉隆坡 馬來亞科技大學 Department of Aeronautics, Automotive

and Ocean Engineering 召開，共有計 69 篇投稿論文並於會議上發表，

比去年在第三屆東南亞航太工程研討會在泰國曼谷時舉辦的 43 篇、

第二屆東南亞航太工程研討會在越南胡志明市舉辦時的 22 篇論文，

均有顯卓的成長。東南亞航太工程會議係由國立成功大學 航空太空

計畫編號

MOST 107-2221-E-006-117-MY2

計畫名稱

500W 生質能小型史特林引擎之開發

出國人員

姓名

陳文立

服務機構

及職稱

國立成功大學航太系 教授

會議時間

108 年 8 月 29 日至 108 年 8 月 30 日

會議地點

馬來西亞 吉隆坡

會議名稱

(中文) 第四屆東南亞航太工程研討

(英文) the 4th South East Asia Workshop on Aerospace Engineering

發表題目

(中文) 使用先進紊流模型預測渦輪引擎流場

(英文) Prediction on Turbomachinery Flows Using Advanced Turbulence Models

2

系所籌辦第一次會議，今年由馬來西亞馬來亞科技大學承接會議，邀

請馬來西亞馬來亞科技大學與博特拉大學、泰國農業科技大學、越南

胡志明市科技大學，今年多了印度的 LAKIREDDY BALI REDDY

COLLEGE OF ENGINEERING

與 MADRAS INSTITUTE OF

TECHNOLOGY 、 巴 基 斯 坦 的 NATIONAL UNIVERSITY OF

SCIENCE AND TECHNOLOGY 參與。此次，國立成功大學共計有八

位教授(七位航太系教授、一位工科系教授)參與、一位高雄科技大學

化材系教授參與。本人發表題目為:

Prediction on Turbomachinery

Flows Using Advanced Turbulence Models。此外，在參加 SAWAE 會

議之前，陳文立教授、李約亨副教授、吳毓庭助理教授、黃朝偉助理

教授 一行四人前往位於檳城(Penang)的馬來西亞理科大學(Universiti

Sains Malaysia)，拜訪其航太工程學院，並與其院長

Farzad Ismail 碰

面，除了討論未來雙邊合作的可能性外，Farzad 院長希望跟成大簽署

校級合約。

二、 過程

8 月 27 日，搭乘華航 731 班機從桃園國際機場前往馬來西亞檳城，

次日(8 月 28 日)前往位於檳城郊區 Parit Buntar 校區的馬來西亞理科

大學航太工程學院，本次拜訪由 USM 航太工程學院

Farzad Ismail 院

3

Farzad Ismail 院長介紹 USM 與其航太工程學院，雖然 USM 在 QS 世

界大學排名位於 601-800 名之間，亞洲排名為 46 名，低於成大在亞

洲的排名(37)，擁有學士學程、碩博學程，在碩博學程分為流體

(Fluids)、系統與設計(System & Design)、材料與結構(Materials &

Structure)、太空系統(Space System)。之後，由李約亨副教授介紹成

功大學簡介，再由陳文立教授介紹成大航太系簡介，Farzad Ismail 院

長對於成大以及航太系的印象深刻，隨即希望我們可以簽屬校級合

約，此外，針對航太工程科技部分，Farzad Ismail 院長也希望可以拓

展學術合作關係與人員交流活動。我方建議可以從無人機、立方衛星

等研究專題開始，除了可以在寒暑假期間邀請成大航太系的教授到馬

來亞理科大學來上短期課程外，也讓 USM 大學生或是研究生可以實

際參與專題計畫，建立 lab-to-lab 的聯盟關係。這樣的想法可以藉由

SATU 的 Joint Research Scheme 計劃實現外，安排夏令營隊，我方可

以擬定航太相關的夏令營隊主題，進行為期 1 周的活動，讓 USM 大

專生可以將所學習的知識與當下的議題結合，腦力激盪共同發想。然

而，這個國際夏日學校可以邀請成大航太系學生一起參與，除了可以

增進本系所學生國際觀、語言練習外，文化衝擊也可以深刻烙印在臺

灣學子的心中。這是一個一石二鳥的做法，除了可以增進本校的國際

活動外，同時進行對外籍生與本地生優秀高校生的招生活動，在短期

4

國際夏日學校活動當中，可以安排學生深入與實際參與教授的研究，

身歷其境地在實驗室與大專生/研究生一起研究，了解成大的學術份

為與能量，最後我方可以安排系所直接面試，對於優秀的 USM 大專

生可以發送預錄取信。

8 月 29 日搭乘馬來西亞航空前往吉隆坡，本次會議出席的臺灣教授

有成大航太系呂宗行教授、張克勤教授、苗君易教授、鄭金祥教授、

陳文立教授、楊文彬教授、李約亨副教授，工科系 吳毓庭助理教授，

與高科大黃朝偉 助理教授一同參與本次會議，並有成大學生一同參

加會議。

5

8 月 29 日，上午 8 點進行報名，隨後 9 點舉行大會開幕式，由馬來

西亞科技大學航空、自動機械、海洋工程學系副教授 Shuhaimi Mansor

與博特拉大學(Universiti Putra Malaysia)航太系系主任 Abd. Rahim

Abu Talib 分別致詞，隨後邀請鄭金祥教授以會議草創者身分致詞，

與第三屆 SAWAE 舉辦校泰國農業大學航太系系主任 Siripong 致詞。

隨後進行分項會議，本次會議總共有 69 篇論文，分成兩個分項會議，

本次成大共有 11 篇論文口頭發表。演講完畢有許多越南、馬來西亞

學生與我方研究生進行討論與交流。8 月 30 日上午 9 點到 12 點，為

吉隆坡城市導覽，下午為 committee meeting。8 月 31 日下午搭乘華

航 CI-722 返回台灣。

6

與會心得

7

始會員校都參與本次會議，甚至邀請新的會員校參與，例如: 印度的

LAKIREDDY BALI REDDY COLLEGE OF ENGINEERING 與

MADRAS INSTITUTE OF TECHNOLOGY 、巴基斯坦的 NATIONAL

UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 參與，可見東南亞

學校對於國際事務的積極參與，以及國家對於航太的技術研發、分配

整合、政策規劃等議題的重視，由於國家的支持，東南亞大學更是積

極指派博士生、年輕研究人員參與各類大型國際會議，十足感受到東

南亞大學的企圖心。今年 10 月份，由陳文立教授邀請馬來西亞科技

大學 Shuhaimi Mansor 教授來成大參訪，並討論雙邊共同指導博士班

事宜。

建議

1. 本次參訪馬來西亞理科大學，發現近幾年來馬來西亞政府非常重

視高等教育的品質與能量，像是這次拜訪的航太工程學院，其中

年輕講師 Dr. Ho Hann Woei，由 USM 遴選送到荷蘭 TU Delft 攻讀

博士學位，學成後必須返回 USM 任教，如此一來，除了提升教職

的水準外，年輕教授也將外國的學術關係帶回學校。USM 與一般

東南亞大學的航太系不同，USM 有太空研究，並與日本共同設計

與發展立方衛星，也與成大電漿所陳炳志教授有合作關係，因此，

8

成大與馬來西亞理工大學在某些方面已經建立關係。因此，這次

的拜訪可說是水到渠成。

2. 參加本次東南亞航太工程研討會，可更加了解目前東南亞航太工

程方面的研究趨勢與方向外，透過各領域多元的交流與討論，能

夠激發未來研究更多的靈感，區域式國際研討會具有諸多優點，

可以比較聚焦式的學術討論與建立區域學術聯盟，此外，學生也

比較有自信地與非英文語系國家的研究生進行學術交流與討論，

目前臺灣在航太工程的研發能力與題目多優於東南亞大學，這也

是臺灣目前的時機點，可以深根彼此的鏈結，尤其在高科技領域

多與國防科技或國家機密相關，若是等到東南亞學術單位的研發

能力與臺灣並駕齊驅石，未必他們還有意願與臺灣學術單位進行

交流與合作，因此鼓勵各校對於臺灣 對優勢的研究主題，以主動

出擊的角色進行東南亞拓點發展，從區域策略聯盟開始，逐漸拓

展臺灣與東南亞的鏈結。

107年度專題研究計畫成果彙整表

計畫主持人：陳文立 計畫編號：107-2221-E-006-117-MY2 計畫名稱：500W生質能小型史特林引擎之開發 成果項目 量化 單位 質化 （說明：各成果項目請附佐證資料或細 項說明，如期刊名稱、年份、卷期、起 訖頁數、證號...等） 　　　　　　　 國 內 學術性論文 期刊論文 0 篇 研討會論文 0 專書 0 本 專書論文 0 章 技術報告 0 篇 其他 0 篇 國 外 學術性論文 期刊論文 1 篇

H.D. Huang, W.L. Chen, Development of a compact simple unpressurized Watt-level

low-temperature-differential Stirling engine, International Journal of Energy Research, in press (SCI, Q1)

研討會論文 1

W. L. Chen, Development of compact Watt-level

low-temperature-differential Stirling engine, International Conference on Advanced Technology Innovation, 2019. 專書 0 本 專書論文 0 章 技術報告 0 篇 其他 0 篇 參 與 計 畫 人 力 本國籍 大專生 0 人次 碩士生 2 劉信甫,皮崑田,均順利於109年7月畢業 博士生 0 博士級研究人員 0 專任人員 0 非本國籍 大專生 0 碩士生 0 博士生 0 博士級研究人員 0 專任人員 0 其他成果 （無法以量化表達之成果如辦理學術活動 、獲得獎項、重要國際合作、研究成果國 中華民國發明專利I690653,用於史特林引擎之移器裝置 ;美國專利,REGENERATIVE DISPLACER FOR USE IN A STIRLING

ENGINE,已核准;2019年全國能源科技創意競賽-際影響力及其他協助產業技術發展之具體 效益事項等，請以文字敘述填列。）