JPH04339160A - スターリングエンジン駆動空調装置 - Google Patents
スターリングエンジン駆動空調装置Info
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- JPH04339160A JPH04339160A JP10722691A JP10722691A JPH04339160A JP H04339160 A JPH04339160 A JP H04339160A JP 10722691 A JP10722691 A JP 10722691A JP 10722691 A JP10722691 A JP 10722691A JP H04339160 A JPH04339160 A JP H04339160A
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Links
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼熱を利用したス
ターリングエンジン駆動空調装置に関し、特にそのエン
ジンの冷却方法に関する。
ターリングエンジン駆動空調装置に関し、特にそのエン
ジンの冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、特開昭６２−２９４８７１号公
報のエンジン駆動ヒートポンプ（空調）装置に示された
ヒートポンプ装置の回路構成図である。図において１は
エンジン、２はエンジン１によって駆動される冷媒を圧
縮するための圧縮機、３は冷媒流路切替弁、４は暖房時
は外気から冷媒に熱を奪い冷房時は、冷媒の熱を外気に
放熱するための室外熱交換器、５は暖房時の膨張弁、６
は逆止弁、７はアキュムレータ、８は冷房運転時の膨張
弁、９は逆止弁、１０は室内熱交換器、１１は冷媒配管
を示す。１２は室外送風機、１３は室内送風機である。 １４はエンジンのシリンダーや、機械部品類の冷却のた
めにエンジンの周辺部に設けられた冷却水ジャケットの
上部に設置された圧力抜き安全弁、１５は冷却水ポンプ
、１６は冷却水配管、１７は放熱器である。また、実線
矢印は冷房運転時の冷媒の流れ、破線矢印は暖房運転時
の冷媒の流れ、一点鎖線矢印は水の流れを表わす。
報のエンジン駆動ヒートポンプ（空調）装置に示された
ヒートポンプ装置の回路構成図である。図において１は
エンジン、２はエンジン１によって駆動される冷媒を圧
縮するための圧縮機、３は冷媒流路切替弁、４は暖房時
は外気から冷媒に熱を奪い冷房時は、冷媒の熱を外気に
放熱するための室外熱交換器、５は暖房時の膨張弁、６
は逆止弁、７はアキュムレータ、８は冷房運転時の膨張
弁、９は逆止弁、１０は室内熱交換器、１１は冷媒配管
を示す。１２は室外送風機、１３は室内送風機である。 １４はエンジンのシリンダーや、機械部品類の冷却のた
めにエンジンの周辺部に設けられた冷却水ジャケットの
上部に設置された圧力抜き安全弁、１５は冷却水ポンプ
、１６は冷却水配管、１７は放熱器である。また、実線
矢印は冷房運転時の冷媒の流れ、破線矢印は暖房運転時
の冷媒の流れ、一点鎖線矢印は水の流れを表わす。
【０００３】従来のエンジン駆動ヒートポンプ装置は以
上のように構成されている。この構成では、エンジンの
冷却は室外熱交換器４に併せて配置された放熱器１７に
よって室外熱交換器４の熱交換と同時に行われる。従っ
て、暖房運転時には室外送風機１２の送風方向を放熱器
１７から室外熱交換器４方向とすることによって、エン
ジンからの廃熱を室外熱交換器４をとうして冷媒の加熱
に利用でき、暖房能力の向上が図れる特長を持つ。一方
、冷房運転時では、送風方向を逆転させることによって
冷房能力の低下を招くことなくヒートポンプ装置の運転
が可能となる。
上のように構成されている。この構成では、エンジンの
冷却は室外熱交換器４に併せて配置された放熱器１７に
よって室外熱交換器４の熱交換と同時に行われる。従っ
て、暖房運転時には室外送風機１２の送風方向を放熱器
１７から室外熱交換器４方向とすることによって、エン
ジンからの廃熱を室外熱交換器４をとうして冷媒の加熱
に利用でき、暖房能力の向上が図れる特長を持つ。一方
、冷房運転時では、送風方向を逆転させることによって
冷房能力の低下を招くことなくヒートポンプ装置の運転
が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のヒ
ートポンプ装置では、エンジンの構造上、エンジン冷却
のための冷却水温度をなるべく高く保って運転すること
によって、高いエンジン効率を得ることが可能であり、
暖房運転時には、暖房能力向上が期待された。しかしな
がら、スターリングエンジンを圧縮機駆動のために用い
たスターリングエンジン駆動空調装置では、エンジンは
高温側の作動ガス温度は高い程、一方冷却による低温側
の作動ガス温度は低い程、さらに出力取出し機構部の潤
滑のための潤滑油温度は高いほどエンジンの出力、熱効
率が高い特長がある。従って、エンジンの作動ガスを冷
却するためのガス冷却器への冷却水温度はなるべく低く
、且つ、出力取出し機構冷却器への冷却水温度は高くし
てエンジン運転を行うことが重要である。
ートポンプ装置では、エンジンの構造上、エンジン冷却
のための冷却水温度をなるべく高く保って運転すること
によって、高いエンジン効率を得ることが可能であり、
暖房運転時には、暖房能力向上が期待された。しかしな
がら、スターリングエンジンを圧縮機駆動のために用い
たスターリングエンジン駆動空調装置では、エンジンは
高温側の作動ガス温度は高い程、一方冷却による低温側
の作動ガス温度は低い程、さらに出力取出し機構部の潤
滑のための潤滑油温度は高いほどエンジンの出力、熱効
率が高い特長がある。従って、エンジンの作動ガスを冷
却するためのガス冷却器への冷却水温度はなるべく低く
、且つ、出力取出し機構冷却器への冷却水温度は高くし
てエンジン運転を行うことが重要である。
【０００５】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、作動ガス冷却器と出力取出し機構
部冷却器の冷却能力を制御して、エンジンの高効率運転
を実現し、空調装置の高効率運転を可能とするスターリ
ングエンジン駆動空調装置を得ることを目的としている
。
なされたものであり、作動ガス冷却器と出力取出し機構
部冷却器の冷却能力を制御して、エンジンの高効率運転
を実現し、空調装置の高効率運転を可能とするスターリ
ングエンジン駆動空調装置を得ることを目的としている
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のスターリング
エンジン駆動空調装置は、作動ガス冷却器と出力取出し
機構部冷却器を冷却水ポンプ、放熱器に対して並列接続
し、出力取出し機構冷却器の配管系統に出力取出し機構
部冷却器の冷却水が所定温度になるように水温制御手段
を設けたものである。
エンジン駆動空調装置は、作動ガス冷却器と出力取出し
機構部冷却器を冷却水ポンプ、放熱器に対して並列接続
し、出力取出し機構冷却器の配管系統に出力取出し機構
部冷却器の冷却水が所定温度になるように水温制御手段
を設けたものである。
【０００７】
【作用】上記のように構成されたスターリングエンジン
駆動空調装置では、作動ガス冷却器と出力取出し機構部
冷却器を独自に温度制御できる。そして暖房運転時特に
作動ガス冷却器に流入する水温を送風温度と同等の温度
にできるためエンジンの低温側の作動ガス温度を低くで
きる。また一方で、水温制御手段により冷却水が所定温
度になるようにしており、出力取出し機構部を所定の温
度に保てる。従ってエンジン熱効率の向上と出力の向上
が図れる。而して、空調装置としての総合的な熱効率向
上が可能となる。
駆動空調装置では、作動ガス冷却器と出力取出し機構部
冷却器を独自に温度制御できる。そして暖房運転時特に
作動ガス冷却器に流入する水温を送風温度と同等の温度
にできるためエンジンの低温側の作動ガス温度を低くで
きる。また一方で、水温制御手段により冷却水が所定温
度になるようにしており、出力取出し機構部を所定の温
度に保てる。従ってエンジン熱効率の向上と出力の向上
が図れる。而して、空調装置としての総合的な熱効率向
上が可能となる。
【０００８】
実施例１
図１はこの発明の一実施例を示すスターリングエンジン
駆動空調装置の回路構成図である。図中の２〜１７は従
来例に示したものと同一機能のものである。一点鎖線で
囲んだ部分はスターリングエンジン本体１８を示す。１
８ａは図示されていないスターリングエンジンのヒータ
管を加熱して作動ガスを高温にするための燃焼器、１８
ｂは図示されていないヒータ管、再生器と連通する構成
で作動ガスを冷却水によって間接的に冷却するための作
動ガス冷却器である。１８ｃはスターリングエンジンで
発生したガス仕事を往復運動から回転運動に変換させる
出力取出し機構部に循環させる潤滑油を冷却水によって
間接的に冷却可能に構成された出力取出し機構部冷却器
である。１９は冷却水ポンプ１５に対して並列接続され
る水配管のうち、作動ガス冷却器１８ｂの水出入口に接
続された第１の冷却水配管、２０は出力取出し機構部冷
却器１８ｃの水出入口に接続された第２の冷却水配管で
ある。２１は出力取出し機構部冷却器１８ｃの水出口近
傍に設けられた水温制御手段で、この場合は冷却水の温
度が５０℃になったことを感知して冷却水の流入を可能
とし、５０℃以下となつた場合に冷却水の流入を停止す
ることが可能な熱感知式弁である。２２は熱感知式弁２
１が閉状態のときに出力取出し機構部冷却器内の自然水
循環を可能とする連通管である。
駆動空調装置の回路構成図である。図中の２〜１７は従
来例に示したものと同一機能のものである。一点鎖線で
囲んだ部分はスターリングエンジン本体１８を示す。１
８ａは図示されていないスターリングエンジンのヒータ
管を加熱して作動ガスを高温にするための燃焼器、１８
ｂは図示されていないヒータ管、再生器と連通する構成
で作動ガスを冷却水によって間接的に冷却するための作
動ガス冷却器である。１８ｃはスターリングエンジンで
発生したガス仕事を往復運動から回転運動に変換させる
出力取出し機構部に循環させる潤滑油を冷却水によって
間接的に冷却可能に構成された出力取出し機構部冷却器
である。１９は冷却水ポンプ１５に対して並列接続され
る水配管のうち、作動ガス冷却器１８ｂの水出入口に接
続された第１の冷却水配管、２０は出力取出し機構部冷
却器１８ｃの水出入口に接続された第２の冷却水配管で
ある。２１は出力取出し機構部冷却器１８ｃの水出口近
傍に設けられた水温制御手段で、この場合は冷却水の温
度が５０℃になったことを感知して冷却水の流入を可能
とし、５０℃以下となつた場合に冷却水の流入を停止す
ることが可能な熱感知式弁である。２２は熱感知式弁２
１が閉状態のときに出力取出し機構部冷却器内の自然水
循環を可能とする連通管である。
【０００９】このような構成において、放熱器１７は冷
房運転時を対象として設計されており、放熱器１７は夏
場の外気温４０℃においてもエンジン冷却水温が５０℃
程度になるように設計される。このため冬場暖房運転時
は、室外送風機１２によって送風される空気温度はマイ
ナス２０℃〜１５℃の範囲にあり、エンジン冷却水温度
は、外気温度プラス１０℃即ち、外気温度が０℃では冷
却水温度は１０℃となる。そして作動ガス冷却器１８ｂ
にはこの１０℃の冷却水が流れる。ところが一方、熱感
知式弁２１により流量を調整して出力取出し機構部冷却
器１８ｃに流通する冷却水の温度は５０℃になるよう制
御されているので、出力取出し機構部は５０℃程度に保
たれることになる。
房運転時を対象として設計されており、放熱器１７は夏
場の外気温４０℃においてもエンジン冷却水温が５０℃
程度になるように設計される。このため冬場暖房運転時
は、室外送風機１２によって送風される空気温度はマイ
ナス２０℃〜１５℃の範囲にあり、エンジン冷却水温度
は、外気温度プラス１０℃即ち、外気温度が０℃では冷
却水温度は１０℃となる。そして作動ガス冷却器１８ｂ
にはこの１０℃の冷却水が流れる。ところが一方、熱感
知式弁２１により流量を調整して出力取出し機構部冷却
器１８ｃに流通する冷却水の温度は５０℃になるよう制
御されているので、出力取出し機構部は５０℃程度に保
たれることになる。
【００１０】スターリングエンジンの出力、熱効率はエ
ンジンの作動ガス温度の差が大きいほど高く、実用的に
開発されたエンジンでは熱効率に関して、冷却水温度５
０℃と１０℃では、約８％程度熱効率が改善される。一
方、出力取出し機構の冷却水温度と機械損失の関係は、
潤滑油温度が低くなると機械損失が増える傾向にあり１
０℃に比べ５０℃では機械損失は２５％程度減少する。 このように、冷却水温度は、スターリングエンジンにお
いては、その運転に大きな影響があり、この実施例では
、作動ガス冷却器１８ｂの冷却を冷却水ポンプ１５によ
って十分行うようにするとともに、出力取出し機構部の
冷却は熱感知式弁２１により冷却水流量を制御して冷却
水温度が所定の温度となるように制御できるようにした
ため、暖房運転時のエンジン熱効率が数十％改善される
。この結果、空調装置としての効率も数十％の改善が可
能となった。
ンジンの作動ガス温度の差が大きいほど高く、実用的に
開発されたエンジンでは熱効率に関して、冷却水温度５
０℃と１０℃では、約８％程度熱効率が改善される。一
方、出力取出し機構の冷却水温度と機械損失の関係は、
潤滑油温度が低くなると機械損失が増える傾向にあり１
０℃に比べ５０℃では機械損失は２５％程度減少する。 このように、冷却水温度は、スターリングエンジンにお
いては、その運転に大きな影響があり、この実施例では
、作動ガス冷却器１８ｂの冷却を冷却水ポンプ１５によ
って十分行うようにするとともに、出力取出し機構部の
冷却は熱感知式弁２１により冷却水流量を制御して冷却
水温度が所定の温度となるように制御できるようにした
ため、暖房運転時のエンジン熱効率が数十％改善される
。この結果、空調装置としての効率も数十％の改善が可
能となった。
【００１１】実施例２
上記実施例１では、出力取出し機構部冷却器１８ｃでの
冷却水温度を所定の値に保つ水温制御手段として熱感知
式弁を用いたが、図２の他の実施例の回路構成図に示す
ように、出力取出し機構部冷却器１８ｃの水出口近傍に
冷却水温度を検出する温度検知器２３と、これによって
検出された温度が所定の温度となるように冷却水流量を
制御する電磁弁２４を設け冷却水温度を所定の値となる
ように制御しても良く、同様な効果が得られる。
冷却水温度を所定の値に保つ水温制御手段として熱感知
式弁を用いたが、図２の他の実施例の回路構成図に示す
ように、出力取出し機構部冷却器１８ｃの水出口近傍に
冷却水温度を検出する温度検知器２３と、これによって
検出された温度が所定の温度となるように冷却水流量を
制御する電磁弁２４を設け冷却水温度を所定の値となる
ように制御しても良く、同様な効果が得られる。
【００１２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、出力
取出し機構部冷却器、作動ガス冷却器、冷却水ポンプ及
び放熱器を有するスターリングエンジン、並びにこのス
ターリングエンジンによって駆動される圧縮機、室外側
熱交換器及び室内側熱交換器を有する冷凍サイクルで構
成されるスターリングエンジン駆動空調装置において、
上記作動ガス冷却器と上記出力取出し機構部冷却器を上
記冷却水ポンプと上記放熱器に対して並列接続し、上記
出力取出し機構部冷却器を流通する冷却水の温度を制御
する水温制御手段を設けたので、エンジンの熱効率及び
出力が向上するとともに、空調装置としての熱効率も向
上する。
取出し機構部冷却器、作動ガス冷却器、冷却水ポンプ及
び放熱器を有するスターリングエンジン、並びにこのス
ターリングエンジンによって駆動される圧縮機、室外側
熱交換器及び室内側熱交換器を有する冷凍サイクルで構
成されるスターリングエンジン駆動空調装置において、
上記作動ガス冷却器と上記出力取出し機構部冷却器を上
記冷却水ポンプと上記放熱器に対して並列接続し、上記
出力取出し機構部冷却器を流通する冷却水の温度を制御
する水温制御手段を設けたので、エンジンの熱効率及び
出力が向上するとともに、空調装置としての熱効率も向
上する。
【図１】この発明の一実施例のスターリングエンジン駆
動空調装置の回路構成図である。
動空調装置の回路構成図である。
【図２】この発明の他の実施例の回路構成図である。
【図３】従来のガスエンジン駆動ヒートポンプ装置（空
調装置）の回路構成図である。
調装置）の回路構成図である。
２ 圧縮機
４ 室外熱交換器
１０ 室内熱交換器
１５ 冷却水ポンプ
１７ 放熱器
１８ スターリングエンジン本体
１８ｂ 作動ガス冷却器
１８ｃ 出力取出し機構部冷却器
１９ 第１の冷却水配管
２０ 第２の冷却水配管
Claims (1)
- 【請求項１】 作動ガスの加熱、冷却によって発生す
るエンジンのガス仕事を回転出力に変換する出力取出し
機構部内の潤滑油を冷却する出力取出し機構部冷却器、
上記作動ガスを冷却する作動ガス冷却器、及びこれら冷
却熱を放熱する冷却水ポンプと放熱器を有するスターリ
ングエンジン、並びにこのスターリングエンジンによっ
て駆動される圧縮機、室外側熱交換器及び室内側熱交換
器を有する冷凍サイクルで構成されるスターリングエン
ジン駆動空調装置において、上記作動ガス冷却器と上記
出力取出し機構部冷却器を上記冷却水ポンプと上記放熱
器に対して並列接続し、上記出力取出し機構部冷却器を
流通する冷却水の温度を制御する水温制御手段を設けた
ことを特徴とするスターリングエンジン駆動空調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10722691A JPH04339160A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | スターリングエンジン駆動空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10722691A JPH04339160A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | スターリングエンジン駆動空調装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339160A true JPH04339160A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=14453690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10722691A Pending JPH04339160A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | スターリングエンジン駆動空調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04339160A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013119788A (ja) * | 2011-12-06 | 2013-06-17 | National Maritime Research Institute | スターリングエンジンシステム及びスターリングエンジンシステムを搭載した船舶 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP10722691A patent/JPH04339160A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013119788A (ja) * | 2011-12-06 | 2013-06-17 | National Maritime Research Institute | スターリングエンジンシステム及びスターリングエンジンシステムを搭載した船舶 |
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