JPH11257155A - Method for starting external combustion-type heat gas engine - Google Patents

Method for starting external combustion-type heat gas engine

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Publication number
JPH11257155A
JPH11257155A JP6562398A JP6562398A JPH11257155A JP H11257155 A JPH11257155 A JP H11257155A JP 6562398 A JP6562398 A JP 6562398A JP 6562398 A JP6562398 A JP 6562398A JP H11257155 A JPH11257155 A JP H11257155A
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JP
Japan
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low
temperature side
temperature
piston
gas engine
Prior art date
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Application number
JP6562398A
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Japanese (ja)
Inventor
Izumi Okamoto
泉 岡本
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11257155A publication Critical patent/JPH11257155A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a starter motor and to reduce the weight without forming a special structure in order to reduce starting torque. SOLUTION: In a method for starting an external combustion-type heat gas engine 1, for driving a starter motor 9 connected to a crank shaft 10 and for starting the operation, the crank shaft 10 is so rotated that a low- temperature side displacer piston 3 may be positioned in the approximately central position C of the piston stroke in relation to a low-temperature side cylinder 44. Next, the low-temperature side displacer piston 3 is positioned in the approximately central position C of the piston stroke for the specified time, the differential pressure ΔP between internal pressure of a low-temperature chamber 15 and a crank chamber 47 which are divided by the low-temperature side cylinder 44 and the low-temperature side displacer piston 3 is made to zero, and then the starter motor is driven.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房装置や給湯
装置などの冷温熱源として好適な外燃式熱ガス機関をス
タータモータを用いて起動させる外燃式熱ガス機関の起
動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for starting an external combustion type hot gas engine using a starter motor to start an external combustion type hot gas engine suitable as a cooling / heating heat source for a cooling / heating device or a hot water supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、冷暖房や給湯を行う装置として、
外燃式熱ガス機関たるヴィルミエサイクルを利用したヒ
ートポンプ(Vuilleumier Cycle Heat Pump )が開発さ
れている。この外燃式熱ガス機関は、封入媒体(作動ガ
ス)としてのHe(ヘリウム)ガスの温度分布変化のみ
により圧力変化を引起し、ダイレクトに冷暖房・給湯を
可能とするものである(例えば、特公平5−65777
号公報または特開平4−113170号公報等参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, as a device for cooling, heating and hot water supply,
A heat pump (Vuilleumier Cycle Heat Pump) using a Vilmier cycle as an external combustion type heat gas engine has been developed. This external-combustion hot gas engine causes a pressure change only by a change in the temperature distribution of He (helium) gas as a sealed medium (working gas), thereby enabling direct cooling / heating / hot water supply (for example, Fairness 5-65777
Or JP-A-4-113170).

【0003】この外燃式熱ガス機関は、高温側ディスプ
レーサピストンが高温側圧力容器の高温側シリンダ内
に、低温側ディスプレーサピストンが低温側圧力容器の
低温側シリンダ内に、それぞれ往復移動可能に収容さ
れ、両ディスプレーサピストンがそれぞれピストンロッ
ド及びコンロッドを介してクランクシャフトに連結さ
れ、両圧力容器内に作動ガスが充填封入されたものであ
る。
In this external combustion type hot gas engine, the high temperature side displacer piston is reciprocally accommodated in the high temperature side cylinder of the high temperature side pressure vessel, and the low temperature side displacer piston is accommodated in the low temperature side cylinder of the low temperature side pressure vessel. The two displacer pistons are connected to a crankshaft via a piston rod and a connecting rod, respectively, and working gas is filled and sealed in both pressure vessels.

【0004】この種の外燃式熱ガス機関は、運転起動時
には、スタータモータによりクランクシャフトが強制回
転され、これにより高温側ディスプレーサピストン及び
低温側ディスプレーサピストンが往復移動されるが、同
時に、燃焼器が点火され、高温側圧力容器内の高温室に
連通する加熱器が加熱されて、外燃式熱ガス機関は自立
運転する。
In this type of external combustion type hot gas engine, when the operation is started, the crankshaft is forcibly rotated by a starter motor, whereby the high temperature side displacer piston and the low temperature side displacer piston are reciprocated. Is ignited, the heater connected to the high temperature chamber in the high temperature side pressure vessel is heated, and the external combustion type hot gas engine operates independently.

【0005】上述の外燃式熱ガス機関によると、理論的
には、高温側及び低温側のピストンロッドの直径が小さ
くても自立回転するが、実際の機関では、各熱交換器
(加熱器、中温熱交換器、低温熱交換器、高温再生器、
低温再生器)で圧力損失があるため、高温側及び低温側
のピストンロッドの直径が小さくては自立回転しない。
そこで、実際の機関では、通常、低温側のピストンロッ
ドの直径を大きくして、各熱交換器(加熱器、中温熱交
換器、低温熱交換器、高温再生器、低温再生器)の圧力
損失が大きくても自立回転できるように製作する。
According to the external combustion type hot gas engine described above, theoretically, the piston rods rotate independently even if the diameters of the high-temperature side and low-temperature side piston rods are small, but in actual engines, each heat exchanger (heater) , Medium temperature heat exchanger, low temperature heat exchanger, high temperature regenerator,
Since there is a pressure loss in the low-temperature regenerator, if the diameters of the piston rods on the high-temperature side and the low-temperature side are small, they do not rotate independently.
Therefore, in an actual engine, the diameter of the piston rod on the low-temperature side is usually increased to increase the pressure loss of each heat exchanger (heater, medium-temperature heat exchanger, low-temperature heat exchanger, high-temperature regenerator, low-temperature regenerator). It is manufactured so that it can rotate independently even if it is large.

【0006】ところが、高温側及び低温側のピストンロ
ッドの直径が大きくなると、高温側及び低温側のピスト
ンロッドの動作分の圧縮、膨張により、作動室(高温
室、中温室及び低温室)と上記クランクシャフトを収納
するクランク室とに圧力差が生じる。このため、高温側
及び低温側のピストンロッドの直径が大きいほど、大き
な起動トルクが必要となる。
However, when the diameters of the high-temperature side and low-temperature side piston rods increase, the working chambers (high-temperature chamber, medium-temperature chamber, and low-temperature chamber) are compressed by the operation and compression of the high-temperature side and low-temperature side piston rods. A pressure difference is generated between the crank chamber that houses the crankshaft and the crank chamber. For this reason, the larger the diameters of the piston rods on the high temperature side and the low temperature side, the larger the required starting torque.

【0007】従来、上述の外燃式熱ガス機関を起動させ
るために、この熱ガス機関の起動時に必要とされる起動
トルクを発生する大容量のスタータモータを設置したり
(第1従来技術)、上記中温室等とクランク室等を連通
可能とするバイパス通路を設け、このバイパス通路に、
外燃式熱ガス機関の起動時にのみ開弁する開閉弁を設置
して起動トルクを低減するもの(第2従来技術)が提案
されている。
Conventionally, in order to start the above-mentioned external combustion type hot gas engine, a large capacity starter motor for generating a starting torque required at the time of starting the hot gas engine has been installed (first prior art). A bypass passage is provided to enable communication between the medium temperature chamber and the like and the crank chamber and the like.
There is proposed an on-off valve that opens only when the external combustion type hot gas engine is started to reduce the starting torque (second prior art).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1従
来技術の如く大容量のスタータモータを採用した場合に
は、スタータモータが大型化し重量が増大して、外燃式
熱ガス機関の全体の重量も増大してしまう。
However, when a large-capacity starter motor is employed as in the first prior art, the size of the starter motor is increased and its weight is increased, and the overall weight of the external combustion type hot gas engine is increased. Will also increase.

【0009】また、第2従来技術の如く、中温室とクラ
ンク室との間に、開閉弁を備えたバイパス通路を設けた
場合には、起動トルク低減のために特別な構造を施すこ
とになり、コストの上昇が避けられない。
Further, when a bypass passage having an on-off valve is provided between the middle temperature chamber and the crank chamber as in the second prior art, a special structure is provided to reduce the starting torque. , Cost increases are inevitable.

【0010】本発明の課題は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、起動トルク低減のために特別な構造
を施すことなく、起動モータを小型化、軽量化できる外
燃式熱ガス機関の起動方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION [0010] The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to reduce the size and weight of a starting motor without using a special structure for reducing the starting torque. An object of the present invention is to provide a method of starting an engine.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
高温側ディスプレーサピストンが高温側シリンダ内に、
低温側ディスプレーサピストンが低温側シリンダ内にそ
れぞれ往復移動可能に収容され、これらの両ディスプレ
ーサピストンがピストンロッドを介して、クランク室内
に配設されたクランクシャフトに連結され、上記低温側
ディスプレーサピストン側の上記ピストンロッドが、上
記高温側ディスプレーサピストン側の上記ピストンロッ
ドよりも大径に形成され、上記クランクシャフトに連結
されたスタータモータを駆動させて運転を起動させる外
燃式熱ガス機関の起動方法において、上記低温側ディス
プレーサピストンを、上記低温側シリンダに対するピス
トンストロークの略中央位置に位置づけるべく上記クラ
ンクシャフトを回転させ、次に、上記低温側ディスプレ
ーサピストンを上記ピストンストロークの上記略中央位
置に所定時間位置づけて、上記低温側シリンダ及び上記
低温側ディスプレーサピストンにより画成される作動室
と前記クランク室との内部圧力の差を零とし、その後、
上記スタータモータを駆動させるものである。
According to the first aspect of the present invention,
The high temperature side displacer piston is placed in the high temperature side cylinder,
The low-temperature side displacer piston is housed in the low-temperature side cylinder so as to be reciprocally movable, and both of these displacer pistons are connected via a piston rod to a crankshaft arranged in the crank chamber. In the starting method of the external combustion type hot gas engine, the piston rod is formed to have a larger diameter than the piston rod on the high temperature side displacer piston side and starts operation by driving a starter motor connected to the crankshaft. Rotating the crankshaft to position the low-temperature side displacer piston at a substantially central position of the piston stroke with respect to the low-temperature side cylinder; Only by the difference in internal pressure between the working chamber and the crank chamber defined by the low-temperature cylinder and the low temperature side displacer piston to zero, then
The starter motor is driven.

【0012】請求項1に記載の発明には、次の作用があ
る。
The first aspect of the invention has the following operation.

【0013】低温側ディスプレーサピストンを、低温側
シリンダに対するピストンストロークの略中央位置に位
置付けるべく上記クランクシャフトを所定角度回転さ
せ、次に、上記低温側ディスプレーサピストンを上記ピ
ストンストロークの略中央位置に所定時間位置付けて、
低温側シリンダ内の作動室とクランク室との内部圧力の
差を零とし、その後、上記スタータモータを駆動させる
ことから、低温側ディスプレーサピストンを上記ピスト
ンストロークの略中央位置から上死点側又は下死点側へ
移動させるときの低温側シリンダ内における作動室のピ
ストンロッドの出入による容積変化は、低温側ディスプ
レーサピストンを他の位置から上死点側又は下死点側へ
移動させる場合に比べて小さい。このため、低温側シリ
ンダ内の作動室とクランク室との内部圧力の差も、低温
側ディスプレーサピストンを上記ピストンストロークの
略中央位置から上死点又は下死点側へ移動させるときの
方が、低温側ディスプレーサピストンを他の位置から上
死点側又は下死点側へ移動させる場合よりも小さい。こ
の結果、上記内部圧力の差に基づき決定される、起動時
のクランクシャフト回転のために必要とされる起動トル
クも、低温側ディスプレーサピストンを上記ピストンス
トロークの略中央位置から上死点側又は下死点側へ移動
させるときの方が、低温側ディスプレーサピストンを他
の位置から上死点側又は下死点側へ移動させる場合によ
りも小さい。ゆえに、起動時にクランクシャフトを回転
させる起動モータを小型化でき、軽量化できる。
The crankshaft is rotated by a predetermined angle so that the low-temperature side displacer piston is positioned substantially at the center of the piston stroke with respect to the low-temperature side cylinder. Position it,
Since the difference between the internal pressures of the working chamber and the crank chamber in the low temperature side cylinder is set to zero, and then the starter motor is driven, the low temperature side displacer piston is moved from the approximate center position of the piston stroke to the top dead center side or below. The change in volume due to the movement of the piston rod into and out of the working chamber in the low temperature side cylinder when moving to the dead center side is smaller than when the low temperature side displacer piston is moved from another position to the top dead center side or the bottom dead center side. small. For this reason, the difference in internal pressure between the working chamber and the crank chamber in the low-temperature cylinder is also better when the low-temperature displacer piston is moved from the approximate center position of the piston stroke to the top dead center or the bottom dead center. It is smaller than when the low temperature side displacer piston is moved from another position to the top dead center side or the bottom dead center side. As a result, the starting torque required for crankshaft rotation at the time of starting, which is determined based on the difference between the internal pressures, also lowers the low-temperature side displacer piston from the approximate center position of the piston stroke to the top dead center side or the lower side. It is smaller when moving to the dead center side than when moving the low temperature side displacer piston from another position to the top or bottom dead center side. Therefore, the starting motor for rotating the crankshaft at the time of starting can be reduced in size and weight.

【0014】また、運転起動時に、低温側ディスプレー
サピストンの位置を低温側シリンダに対するピストンス
トロークの略中央位置に位置付け、この位置に所定時間
待機させるだけで、運転起動時に必要とされる起動トル
クを低減できるので、起動トルク低減のために特別な構
造を施す必要がなく、コストの上昇を招くことがない。
Further, at the time of starting the operation, the position of the low temperature side displacer piston is located at substantially the center of the piston stroke with respect to the low temperature side cylinder, and the starting torque required at the time of starting the operation is reduced by merely waiting at this position for a predetermined time. Since it is possible, there is no need to provide a special structure for reducing the starting torque, and the cost does not increase.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明に係る外燃式熱ガス機関の
起動方法の一実施の形態を実施する外燃式熱ガス機関が
装備されたヒートポンプ式空気調和装置の冷温水回路を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a chilled / hot water circuit of a heat pump type air conditioner equipped with an external combustion type hot gas engine for carrying out an embodiment of a method for starting an external combustion type hot gas engine according to the present invention. FIG.

【0017】外燃式熱ガス機関1は互いに直交配置され
た高温側ディスプレーサピストン2と低温側ディスプレ
ーサピストン3とを備えており、これらがヘリウム等の
作動ガスを封入した後述の容器に収納されている。容器
内部は、高温室12と、中温室13,14と、低温室1
5とに区画されている。また、高温室12の端部には加
熱器16を有しており、加熱器16は、燃焼器11によ
り加熱される。
The external combustion type hot gas engine 1 includes a high temperature side displacer piston 2 and a low temperature side displacer piston 3 which are arranged orthogonally to each other, and these are housed in a container described later in which a working gas such as helium is sealed. I have. The interior of the container includes a high-temperature chamber 12, medium-temperature chambers 13 and 14, and a low-temperature chamber 1.
5 is divided. Further, a heater 16 is provided at an end of the high temperature chamber 12, and the heater 16 is heated by the combustor 11.

【0018】両ディスプレーサピストン2,3は、互い
に90°位相をずらして動作するべく、それぞれピスト
ンロッド2a、3a等を介しクランクシャフト10に連
結されている。高温側ディスプレーサピストン2と低温
側ディスプレーサピストン3とが動作すると、封入され
た作動ガスが、高温再生器4と低温再生器7を通って高
温室12と中温室13,中温室14と低温室15間を移
動する。そして、作動ガスは、これら再生器4,7を通
過する際に、加熱あるいは冷却されることになり、密閉
容器内が昇圧あるいは減圧されることになる。
The displacer pistons 2 and 3 are connected to the crankshaft 10 via piston rods 2a and 3a, respectively, so as to operate with a phase shift of 90 ° from each other. When the high-temperature side displacer piston 2 and the low-temperature side displacer piston 3 operate, the sealed working gas passes through the high-temperature regenerator 4 and the low-temperature regenerator 7 and passes through the high-temperature chamber 12, the medium-temperature chamber 13, the medium-temperature chamber 14, and the low-temperature chamber 15 Move between. The working gas is heated or cooled when passing through the regenerators 4 and 7, so that the pressure in the closed vessel is increased or reduced.

【0019】例えば、高温室12の作動ガスが高温再生
器4を通って中温室13に移動する際には、作動ガスの
熱エネルギーが高温再生器4に蓄えられ、作動ガスの圧
力は低下する。逆に、作動ガスが中温室13から高温室
12に環流する際には、高温再生器4に蓄えられた熱エ
ネルギーが作動ガスに放出され、作動ガスの圧力は上昇
する。また、低温室15の作動ガスが低温再生器7を通
って中温室13に移動する際には、作動ガスに低温再生
器7の熱エネルギーが供給され、作動ガスの圧力も上昇
する。逆に、作動ガスが中温室14から低温室15に環
流する際には、作動ガスの熱エネルギーが低温再生器7
にて吸収され、作動ガスの圧力は低下する。
For example, when the working gas in the high-temperature chamber 12 moves to the middle-temperature chamber 13 through the high-temperature regenerator 4, the heat energy of the working gas is stored in the high-temperature regenerator 4, and the pressure of the working gas decreases. . Conversely, when the working gas recirculates from the medium temperature chamber 13 to the high temperature chamber 12, the thermal energy stored in the high temperature regenerator 4 is released to the working gas, and the pressure of the working gas increases. When the working gas in the low-temperature chamber 15 moves to the medium-temperature chamber 13 through the low-temperature regenerator 7, the working gas is supplied with the heat energy of the low-temperature regenerator 7, and the pressure of the working gas also increases. Conversely, when the working gas recirculates from the medium temperature chamber 14 to the low temperature chamber 15, the heat energy of the working gas is
And the pressure of the working gas decreases.

【0020】また、外部との熱エネルギーのやり取り
は、加熱器16と、中温室13,14にそれぞれ連通さ
れる中温熱交換器5,6と、低温室15に連通される低
温熱交換器8とが行う。
The exchange of heat energy with the outside is performed by the heater 16, the medium-temperature heat exchangers 5, 6 communicating with the medium-temperature chambers 13, 14, and the low-temperature heat exchanger 8 communicating with the low-temperature chamber 15, respectively. And do.

【0021】例えば、加熱器16が高温室12の作動ガ
スに熱エネルギーを与えると、中温室13,14内の作
動ガスが中温熱交換器5,6を介して外部熱媒体に熱エ
ネルギーを放出すると共に、低温室15内の作動ガスが
低温熱交換器8を介して外部熱媒体から熱エネルギーを
吸収する。
For example, when the heater 16 gives thermal energy to the working gas in the high temperature chamber 12, the working gas in the medium temperature chambers 13 and 14 emits heat energy to the external heat medium via the medium temperature heat exchangers 5 and 6. At the same time, the working gas in the low-temperature chamber 15 absorbs heat energy from the external heat medium via the low-temperature heat exchanger 8.

【0022】すなわち、本実施形態の外燃式熱ガス機関
1では、低温熱交換器8と低温室15とは吸熱部を構成
する一方で、中温熱交換器5,6と中温室13,14と
が放熱部を構成し、この外燃式熱ガス機関1の低温熱交
換器8および中温熱交換器5,6を利用して空気調和装
置100が構成される。空気調和装置100は、外燃式
熱ガス機関1と室内機200と室外機300とからなっ
ている。
That is, in the external combustion type hot gas engine 1 of the present embodiment, the low temperature heat exchanger 8 and the low temperature chamber 15 constitute a heat absorbing portion, while the medium temperature heat exchangers 5 and 6 and the medium temperature chambers 13 and 14 are provided. Constitute a heat radiating portion, and the air conditioner 100 is configured using the low-temperature heat exchanger 8 and the medium-temperature heat exchangers 5 and 6 of the external combustion type heat gas engine 1. The air conditioner 100 includes an external combustion type hot gas engine 1, an indoor unit 200, and an outdoor unit 300.

【0023】室内機200内には室内熱交換器201が
配設され、室外機300内には室外熱交換器301が配
設されている。203は室内ファン、303は室外ファ
ンである。低温熱交換器8と室内熱交換器201は、管
路21と四方弁36と管路22とによりつながれ、さら
に室内熱交換器201と低温熱交換器8は、管路23と
四方弁37と管路24とによりつながれている。
An indoor heat exchanger 201 is provided in the indoor unit 200, and an outdoor heat exchanger 301 is provided in the outdoor unit 300. 203 is an indoor fan and 303 is an outdoor fan. The low-temperature heat exchanger 8 and the indoor heat exchanger 201 are connected by a pipe 21, a four-way valve 36 and a pipe 22, and the indoor heat exchanger 201 and the low-temperature heat exchanger 8 are further connected by a pipe 23 and a four-way valve 37. It is connected to a pipe 24.

【0024】また、中温熱交換器5と室外熱交換器30
1は、管路31と四方弁36と管路32とによりつなが
れ、さらに室外熱交換器301と中温熱交換器6は、管
路33と四方弁37と管路34とによりつながれてい
る。また、中温熱交換器5と6は、管路35とによりつ
ながれている。管路を循環する外部熱媒体としては、水
(以下、液冷媒と記す)が用いられている。
The intermediate heat exchanger 5 and the outdoor heat exchanger 30
1 is connected by a pipe 31, a four-way valve 36 and a pipe 32, and the outdoor heat exchanger 301 and the medium temperature heat exchanger 6 are connected by a pipe 33, a four-way valve 37 and a pipe 34. The intermediate-temperature heat exchangers 5 and 6 are connected by a pipe 35. Water (hereinafter, referred to as liquid refrigerant) is used as an external heat medium circulating in the pipeline.

【0025】ここで、符号9はスタータモータであり、
外燃式熱ガス機関1の起動時にクランクシャフト10を
強制回転させて、高温側ディスプレーサピストン2及び
低温側ディスプレーサピストン3を強制的に往復移動さ
せる。このスタータモータ9による外燃式熱ガス機関1
の起動中に燃焼器11を点火させて外燃式熱ガス機関1
を自立運転させ、その後、スタータモータ9を停止させ
る。
Here, reference numeral 9 denotes a starter motor,
When the external combustion type hot gas engine 1 is started, the crankshaft 10 is forcibly rotated to forcibly reciprocate the high temperature side displacer piston 2 and the low temperature side displacer piston 3. External combustion type hot gas engine 1 using this starter motor 9
During the start of the combustion, the combustor 11 is ignited and the external combustion type hot gas engine 1
Is operated independently, and then the starter motor 9 is stopped.

【0026】冷房運転時には、燃焼器11の点火により
熱ガス機関1が作動し、中温熱交換器5,6を介して作
動ガスの熱エネルギーが液冷媒に放出される一方で、低
温熱交換器8を介して液冷媒の熱エネルギーが作動ガス
に吸収される。この際、四方弁36,37は図1で実線
で示すように切り替えられており、低温熱交換器8で熱
エネルギーを放出した液冷媒は、管路21、四方弁3
6、管路22を経由して室内熱交換器201に流れる。
室内機200内では、低温となった室内熱交換器201
に室内ファン203からの送風が行われ、室内に冷風が
送り出され(冷房が行われ)、室内機200の熱エネル
ギーを吸収した液冷媒は管路23、四方弁37、管路2
4を経由して低温熱交換器8に環流する。
At the time of cooling operation, the hot gas engine 1 is operated by the ignition of the combustor 11, and the heat energy of the working gas is released to the liquid refrigerant through the medium temperature heat exchangers 5 and 6, while the low temperature heat exchanger is The heat energy of the liquid refrigerant is absorbed by the working gas through the pipe 8. At this time, the four-way valves 36 and 37 are switched as shown by the solid line in FIG. 1, and the liquid refrigerant that has released the heat energy in the low-temperature heat exchanger 8 is supplied to the pipeline 21 and the four-way valve 3.
6. It flows to the indoor heat exchanger 201 via the pipe 22.
In the indoor unit 200, the indoor heat exchanger 201 which has become low temperature
Is blown from the indoor fan 203, cool air is blown into the room (cooling is performed), and the liquid refrigerant that has absorbed the heat energy of the indoor unit 200 flows through the pipe 23, the four-way valve 37, and the pipe 2
The refrigerant is returned to the low-temperature heat exchanger 8 via 4.

【0027】このとき、中温熱交換器5で熱エネルギー
を吸収した液冷媒は、管路31、四方弁36、管路32
を通じて室外熱交換器301に流れ、そこで室外ファン
303からの送風により冷却された後、管路33、四方
弁37、管路34を通じて中温熱交換器6に流れ、さら
に管路35を通じて中温熱交換器5に環流する。
At this time, the liquid refrigerant having absorbed the heat energy in the intermediate-temperature heat exchanger 5 is supplied to the pipe 31, the four-way valve 36, and the pipe 32.
Through the outside fan 303, where it is cooled by the air blown from the outdoor fan 303, flows through the pipe 33, the four-way valve 37, and the pipe 34 to the middle-temperature heat exchanger 6, and further through the pipe 35 to exchange medium-temperature heat. Reflux to vessel 5.

【0028】また、暖房運転時にも、燃焼器11の点火
により熱ガス機関1が作動し、中温熱交換器5,6を介
して作動ガスの熱エネルギーが液冷媒に吸収される一方
で、低温熱交換器8を介して液冷媒の熱エネルギーが作
動ガスに放出されるが、この際には四方弁36,37が
図1で点線で示すように切り替えられている。
Also, during the heating operation, the hot gas engine 1 is operated by the ignition of the combustor 11, and the heat energy of the working gas is absorbed by the liquid refrigerant through the medium-temperature heat exchangers 5 and 6, while the low-temperature The heat energy of the liquid refrigerant is released to the working gas via the heat exchanger 8, and at this time, the four-way valves 36 and 37 are switched as shown by the dotted lines in FIG.

【0029】この場合、中温熱交換器5,6で熱エネル
ギーを吸収した液冷媒は、管路31、四方弁36、管路
22を経由して室内熱交換器201に流れる。
In this case, the liquid refrigerant having absorbed the heat energy in the intermediate-temperature heat exchangers 5 and 6 flows to the indoor heat exchanger 201 via the pipe 31, the four-way valve 36 and the pipe 22.

【0030】室内機200内では、比較的高温となった
室内熱交換器201に室内ファン203からの送風が行
われ、室内に温風が送り出される(暖房が行われる)一
方で、室内に熱エネルギーを放出した液冷媒は管路2
3、四方弁37、管路34を経由して中温熱交換器5,
6に環流する。
In the indoor unit 200, air is blown from the indoor fan 203 to the indoor heat exchanger 201, which has become relatively high temperature, so that warm air is blown into the room (heating is performed). The liquid refrigerant that has released energy is connected to line 2
3, the intermediate temperature heat exchanger 5 via the four-way valve 37 and the pipe 34
Reflux to 6.

【0031】このとき、低温熱交換器8で熱エネルギー
を放出した液冷媒は、管路21、四方弁36、管路32
を通じて室外熱交換器301に流れ、そこで室外ファン
303からの送風により外気の熱エネルギーを吸収した
後、管路33、四方弁37、管路24を経由して低温熱
交換器8に環流する。
At this time, the liquid refrigerant that has released the thermal energy in the low-temperature heat exchanger 8 is supplied to the pipe 21, the four-way valve 36, and the pipe 32.
Then, after flowing into the outdoor heat exchanger 301 through the outdoor fan 303 to absorb the heat energy of the outside air, the air flows back to the low-temperature heat exchanger 8 via the pipe 33, the four-way valve 37, and the pipe 24.

【0032】ここで、前記外燃式熱ガス機関1の構造
を、図1及び図2を用いて更に詳説する。
Here, the structure of the external combustion type hot gas engine 1 will be described in more detail with reference to FIGS.

【0033】高温側ディスプレーサピストン2は高温側
圧力容器40内に、また、低温側ディスプレーサピスト
ン3は低温側圧力容器41内に、前述の如く、それぞれ
往復移動可能に収容される。また、クランクシャフト1
0は、前述の如く、ピストンロッド2a、3aおよびコ
ンロッド2b、3bを介して高温側ディスプレーサピス
トン2、低温側ディスプレーサピストン3にそれぞれ連
結され、クランクケース42のクランク室47内に回転
可能に収容される。このクランクケース42に、上記高
温側圧力容器40及び低温側圧力容器41が直交状態で
ボルト固定される。
The high temperature side displacer piston 2 is accommodated in the high temperature side pressure vessel 40, and the low temperature side displacer piston 3 is accommodated in the low temperature side pressure vessel 41 so as to be reciprocally movable as described above. Also, the crankshaft 1
0 is connected to the high temperature side displacer piston 2 and the low temperature side displacer piston 3 via the piston rods 2a, 3a and the connecting rods 2b, 3b, respectively, as described above, and is rotatably housed in the crank chamber 47 of the crank case 42. You. The high temperature side pressure vessel 40 and the low temperature side pressure vessel 41 are bolted to the crankcase 42 in an orthogonal state.

【0034】高温側圧力容器40は、高温側ディスプレ
ーサピストン2を摺接して往復移動させる高温側シリン
ダ43を備え、この高温側シリンダ43の外側に高温再
生器4及び中温熱交換器5が配設される。また、高温側
シリンダ43および高温側圧力容器40内は、高温側デ
ィスプレーサピストン2によって高温室12と中温室1
3とに区画される。
The high temperature side pressure vessel 40 includes a high temperature side cylinder 43 for reciprocating the high temperature side displacer piston 2 by slidingly contacting the high temperature side displacer piston 2, and a high temperature regenerator 4 and a medium temperature heat exchanger 5 are disposed outside the high temperature side cylinder 43. Is done. The high-temperature side cylinder 43 and the high-temperature side pressure vessel 40 have a high-temperature side displacer piston 2 inside the high-temperature side chamber 12 and the middle-temperature side chamber 1.
It is divided into three.

【0035】低温側圧力容器41は、低温側ディスプレ
ーサピストン3を摺接して往復移動させる低温側シリン
ダ44を備え、この低温側シリンダ44の外側に低温再
生器7が配設され、低温側シリンダ44の外側の低温再
生器7の両側に中温熱交換器6、低温熱交換器8がそれ
ぞれ配設される。また、低温側シリンダ44および低温
側圧力容器41内は、低温側ディスプレーサピストン3
によって中温室14と低温室15とに区画される。
The low-temperature side pressure vessel 41 includes a low-temperature side cylinder 44 for reciprocating the low-temperature side displacer piston 3 by slidingly contacting the low-temperature side displacer piston 3. A medium-temperature heat exchanger 6 and a low-temperature heat exchanger 8 are respectively disposed on both sides of a low-temperature regenerator 7 outside the above. The low-temperature side cylinder 44 and the low-temperature side pressure vessel 41 have a low-temperature side displacer piston 3.
The compartment is divided into a medium temperature room 14 and a low temperature room 15.

【0036】上記高温室12、中温室13、中温室1
4、低温室15、高温再生器4、中温熱交換器5、中温
熱交換器6、低温再生器7及び低温熱交換器8内に作動
ガスが充填封入される。高温側圧力容器40の中温室1
3側と低温側圧力容器41の中温室14側とを連結する
連結ダクト45により、中温室13及び中温熱交換器5
内の作動ガスと、中温室14及び中温熱交換器6内の作
動ガスとの移動が可能とされる。
The above-mentioned high temperature room 12, medium temperature room 13, medium temperature room 1
4, the low-temperature chamber 15, the high-temperature regenerator 4, the medium-temperature heat exchanger 5, the medium-temperature heat exchanger 6, the low-temperature regenerator 7, and the low-temperature heat exchanger 8 are filled with working gas. Medium temperature chamber 1 of high temperature side pressure vessel 40
The medium-temperature chamber 13 and the medium-temperature heat exchanger 5 are connected by a connection duct 45 connecting the third side and the low-temperature side pressure vessel 41 to the medium-temperature room 14 side.
The movement of the working gas in the inside and the working gas in the middle temperature room 14 and the middle temperature heat exchanger 6 is enabled.

【0037】また、上記クランクケース42には、クラ
ンク室47と高温側圧力容器40側の中温室13とを仕
切る隔壁48が、更に、クランク室47と低温側圧力容
器41側の中温室14とを仕切る隔壁49がそれぞれボ
ルト固定されている。そして、これらの隔壁48、49
には、それぞれ高温側ディスプレーサピストン2側のピ
ストンロッド2a、低温側ディスプレーサピストン3側
のピストンロッド3aの外周面に摺接するシール材50
が装着されている。このシール材50は、外燃式熱ガス
機関1の運転時に、中温室13、14内の作動ガスがク
ランク室47内へ漏洩することを防止して、中温室1
3、14、クランク室47内の圧力が適正化される。但
し、外燃式熱ガス機関1の運転停止時には、中温室1
3、14及びクランク室47内の作動ガスがシール材5
0を介して流出入して、これら中温室13、14及びク
ランク室47内の圧力が均一化される。
In the crankcase 42, a partition wall 48 for partitioning the crank chamber 47 from the medium temperature chamber 13 on the high temperature side pressure vessel 40 side is provided. Are partitioned by bolts. And these partition walls 48, 49
The seal members 50 slidingly contact the outer peripheral surfaces of the piston rod 2a on the high temperature side displacer piston 2 side and the piston rod 3a on the low temperature side displacer piston 3 side, respectively.
Is installed. This seal material 50 prevents the working gas in the medium temperature chambers 13 and 14 from leaking into the crank chamber 47 when the external combustion type hot gas engine 1 is operating, and
3, 14, the pressure in the crank chamber 47 is optimized. However, when the operation of the external combustion type hot gas engine 1 is stopped,
The working gas in 3, 14 and the crank chamber 47 is the sealing material 5
The pressure in the medium temperature chambers 13 and 14 and the crank chamber 47 is equalized by flowing out and in through the zero.

【0038】上記低温側ディスプレーサピストン3側の
ピストンロッド3aの外径は、高温側ディスプレーサピ
ストン2側のピストンロッド2aの外径よりも大径に設
けられて、ピストンロッド3aの出入による中温室14
の容積変化を増大させ、これにより、外燃式熱ガス機関
1の自立回転を可能ならしめている。
The outer diameter of the piston rod 3a on the low-temperature side displacer piston 3 side is provided to be larger than the outer diameter of the piston rod 2a on the high-temperature side displacer piston 2 side.
Of the external combustion type hot gas engine 1 by itself.

【0039】さて、クランクシャフト10に連結された
スタータモータ9を駆動させて、外燃式熱ガス機関1を
起動させる起動方法を以下に述べる。
A start-up method for driving the starter motor 9 connected to the crankshaft 10 to start the external combustion type hot gas engine 1 will be described below.

【0040】この起動方法の説明の前に、低温室15内
の圧力P1とクランク室47内の圧力P2との圧力差Δ
P(ΔP=P1−P2)を図3を用いて、又、この圧力
差ΔPに基づき決定される、クランクシャフト10の回
転のために必要とされる外燃式熱ガス機関1の起動トル
クTを図4を用いてそれぞれ説明する。
Before explaining the starting method, the pressure difference Δ between the pressure P1 in the low-temperature chamber 15 and the pressure P2 in the crank chamber 47 will be described.
P (ΔP = P1−P2) is determined using FIG. 3 and based on this pressure difference ΔP, and the starting torque T of the external combustion type hot gas engine 1 required for rotation of the crankshaft 10 is determined. Will be described with reference to FIG.

【0041】図3に示すように、クランク室47内の圧
力P2は、外燃式熱ガス機関1の運転時及び運転停止時
において一定である。また、低温室15内の圧力P1
は、外燃式熱ガス機関1の運転停止時には、隔壁49の
シール材50からの作動ガスの漏洩によってクランク室
47内の圧力P2と等しくなり、従って、外燃式熱ガス
機関1の起動前の圧力差ΔPは零となる。外燃式熱ガス
機関1の運転時(スタータモータ9による起動時も含
む)には、低温側ディスプレーサピストン3の往復移動
によりピストンロッド3aが中温室14へ出入し、これ
により中温室14の容積が変化するので、この中温室1
4に連通する低温室15内の圧力P1は変動し、従っ
て、圧力差ΔPも変動する。
As shown in FIG. 3, the pressure P2 in the crank chamber 47 is constant when the external combustion type hot gas engine 1 is operating and when it is stopped. The pressure P1 in the low temperature chamber 15
When the operation of the external combustion type hot gas engine 1 is stopped, the pressure becomes equal to the pressure P2 in the crank chamber 47 due to the leakage of the working gas from the sealing material 50 of the partition wall 49. Is zero. During operation of the external combustion type hot gas engine 1 (including when the starter motor 9 is started), the reciprocating movement of the low temperature side displacer piston 3 causes the piston rod 3a to move into and out of the medium temperature chamber 14, whereby the volume of the medium temperature chamber 14 is increased. Changes, so this medium greenhouse 1
The pressure P1 in the low-temperature chamber 15 communicating with 4 fluctuates, and accordingly, the pressure difference ΔP also fluctuates.

【0042】この圧力差ΔPは、図5に示すように、外
燃式熱ガス機関1の起動時における低温側ディスプレー
サピストン3のピストンストローク位置、つまりクラン
クシャフト10の回転停止位置により異なる。つまり、
外燃式熱ガス機関1の起動時に低温側ディスプレーサピ
ストン3が上死点位置Aにある場合(クランクシャフト
10がクランク角0度位置aにある場合)には、低温側
ディスプレーサピストン3が下死点位置B(クランクシ
ャフト10がクランク角180度位置bにある場合)へ
移動するまでの、中温室14のピストンロッド3aの出
入による容積変化が大きいので、圧力差ΔPは、図5の
細実線α1に示すように、起動時には零であるが、低温
側ディスプレーサピストン3が上死点位置Aと下死点位
置Bとの略中央位置C(クランクシャフト10がクラン
ク角90度位置c位置にある場合)へ移動したときに約
−2(無次元量)となり、下死点位置Bへ移動したとき
に約−4(無次元量)となる。
As shown in FIG. 5, the pressure difference ΔP differs depending on the piston stroke position of the low temperature side displacer piston 3 when the external combustion type hot gas engine 1 is started, that is, the rotation stop position of the crankshaft 10. That is,
When the low temperature side displacer piston 3 is at the top dead center position A (when the crankshaft 10 is at the crank angle 0 degree position a) at the time of starting the external combustion type hot gas engine 1, the low temperature side displacer piston 3 is bottom dead. Since the volume change due to the ingress and egress of the piston rod 3a of the medium temperature chamber 14 is large until the position moves to the point position B (when the crankshaft 10 is at the crank angle 180 degree position b), the pressure difference ΔP is represented by the thin solid line in FIG. As shown by α1, it is zero at the time of startup, but the low-temperature side displacer piston 3 is substantially at the center position C between the top dead center position A and the bottom dead center position B (the crankshaft 10 is at the crank angle 90 ° position c. When moving to (case), it becomes approximately -2 (dimensionless amount), and when moving to the bottom dead center position B, it becomes approximately -4 (dimensionless amount).

【0043】これに対し、外燃式熱ガス機関1の起動時
に低温側ディスプレーサピストン3が上死点位置Aと下
死点位置Bとの略中央位置C(クランクシャフト10が
クランク角90度位置cにある場合(図2の低温側ディ
スプレーサピストン3位置))には、低温側ディスプレ
ーサピストン3が上死点位置Aまたは下死点位置Bへ移
動するまでの、中温室14のピストンロッド3aの出入
による容積変化が最も小さいので、圧力差ΔPは、図5
の太実線β1に示すように、起動時には零であるが、低
温側ディスプレーサピストン3が下死点位置B(クラン
クシャフト10がクランク角180度位置bにある場
合)へ移動したときに、約−2(無次元量)となる。
On the other hand, when the external combustion type hot gas engine 1 is started, the low temperature side displacer piston 3 is positioned substantially at the center C between the top dead center position A and the bottom dead center position B (when the crankshaft 10 is at a crank angle of 90 degrees). c (the position of the low-temperature side displacer piston 3 in FIG. 2), the piston rod 3a of the medium temperature chamber 14 is moved until the low-temperature side displacer piston 3 moves to the top dead center position A or the bottom dead center position B. Since the change in volume due to entry and exit is the smallest, the pressure difference ΔP
As shown by the thick solid line β1, the value is zero at the time of startup, but when the low-temperature side displacer piston 3 moves to the bottom dead center position B (when the crankshaft 10 is at the crank angle position 180 degrees b), about- 2 (dimensionless quantity).

【0044】外燃式熱ガス機関1の起動時に、低温側デ
ィスプレーサピストン3が上死点位置Aと上記略中央位
置Cとの間にある場合(例えばクランクシャフト10が
クランク角30度位置、またはクランク角60度位置に
ある場合)には、低温側ディスプレーサピストン3が下
死点位置Bへ移動するまでの、中温室14のピストンロ
ッド3aの出入による容積変化は、起動時に低温側ディ
スプレーサピストン3が上記略中央位置Cにある場合よ
りも大きいので、圧力差ΔPは、それぞれ図5の破線γ
1、一点鎖線δ1の如く、太実線β1の場合よりも大と
なる。
When the external combustion type hot gas engine 1 is started, the low temperature side displacer piston 3 is located between the top dead center position A and the substantially center position C (for example, when the crankshaft 10 is at a crank angle of 30 degrees, or When the low-temperature side displacer piston 3 moves to the bottom dead center position B, the volume change due to the insertion / removal of the piston rod 3a of the medium-temperature chamber 14 occurs when the low-temperature side displacer piston 3 is started. Is larger than that at the substantially center position C, the pressure difference ΔP is equal to the broken line γ in FIG.
1, as indicated by the dashed-dotted line δ1, is larger than the thick solid line β1.

【0045】次に、図4を用いて外燃式熱ガス機関1の
起動トルクTを説明する。低温側ディスプレーサピスト
ン3に作用する力Fは、低温室15内の圧力P1とクラ
ンク室47内の圧力P2との圧力差ΔPに、ピストンロ
ッド3aの横断面積Sを乗じた値として次式(1)によ
り算出される。
Next, the starting torque T of the external combustion type hot gas engine 1 will be described with reference to FIG. The force F acting on the low-temperature side displacer piston 3 is obtained by multiplying the pressure difference ΔP between the pressure P1 in the low-temperature chamber 15 and the pressure P2 in the crank chamber 47 by the cross-sectional area S of the piston rod 3a, as follows: ).

【0046】[0046]

【数1】 (Equation 1)

【0047】従って、外燃式熱ガス機関1の起動時に、
上記力Fに抗してクランクシャフト10を回転させるた
めに必要な起動トルクTは、次式(2)により算出され
る。
Therefore, when the external combustion type hot gas engine 1 is started,
The starting torque T required to rotate the crankshaft 10 against the force F is calculated by the following equation (2).

【0048】[0048]

【数2】 (Equation 2)

【0049】ここで図4から幾何学的に、Here, geometrically from FIG.

【0050】[0050]

【数3】 (Equation 3)

【0051】となる。ここで、lはコネクティングロッ
ド3bの長さ、rはクランクシャフト10の回転半径、
θはクランクシャフト10のクランク角をそれぞれ示
す。
Is as follows. Here, l is the length of the connecting rod 3b, r is the radius of rotation of the crankshaft 10,
θ indicates the crank angle of the crankshaft 10.

【0052】従って、式(2)に式(1)及び式(3)
を代入すると、起動トルクTは、図6に示すように、外
燃式熱ガス機関1の起動時における低温側ディスプレー
サピストン3のピストンストローク位置(クランクシャ
フト10の回転停止位置)によって異なる値となる。つ
まり、外燃式熱ガス機関1の起動時にクランクシャフト
10がクランク角0度位置a(低温側ディスプレーサピ
ストン3が上死点位置Aの場合)、クランクシャフト1
0がクランク角30度位置、クランクシャフト10がク
ランク角60度位置、クランクシャフト10がクランク
角90度位置c(低温側ディスプレーサピストン3が上
死点位置Aと下死点位置Bとの略中央位置Cの場合)に
あるときに、起動トルクTは、図6のそれぞれ細実線α
2、破線γ2、一点鎖線δ2、太実線β2の如く変化
し、外燃式熱ガス機関1の起動時に、クランクシャフト
10がクランク角90度位置c(低温側ディスプレーサ
ピストン3が上死点位置Aと下死点位置Bとの略中央位
置Cの場合)にあるときに最も小さい値となる(図6で
はT=0.7(無次元量))。
Therefore, equation (1) and equation (3) are added to equation (2).
As shown in FIG. 6, the starting torque T has a different value depending on the piston stroke position (the rotation stop position of the crankshaft 10) of the low-temperature side displacer piston 3 when the external combustion type hot gas engine 1 is started, as shown in FIG. . That is, when the external combustion type hot gas engine 1 is started, the crankshaft 10 is at the crank angle 0 degree position a (when the low temperature side displacer piston 3 is at the top dead center position A),
0 is a crank angle position of 30 degrees, crank shaft 10 is a crank angle position of 60 degrees, and crank shaft 10 is a crank angle position of 90 degrees c (the low-temperature side displacer piston 3 is substantially at the center between the top dead center position A and the bottom dead center position B). In the case of the position C), the starting torque T is represented by a thin solid line α in FIG.
2, the dashed line γ2, the dash-dot line δ2, and the bold solid line β2. When the external combustion type hot gas engine 1 is started, the crankshaft 10 is positioned at the crank angle 90 ° c (the low-temperature side displacer piston 3 is at the top dead center position A And the bottom dead center position B (in the case of the approximate center position C) (T = 0.7 (dimensionless amount) in FIG. 6).

【0053】従って、スタータモータ9を駆動させて外
燃式熱ガス機関1を起動させる起動方法としては、ま
ず、スタータモータ9を徐々に駆動させてクランクシャ
フト10を微少角度づつ回転させ、低温側ディスプレー
サピストン3を上死点位置Aと下死点位置Bとの略中央
位置Cに位置させるべく、クランクシャフト10を所定
角度回転させてクランク角90度位置cに位置付ける。
このクランクシャフト10の位置付けは、例えば、クラ
ンクシャフト10にマグネット51(図2)を設置し、
クランクケース42に磁気センサ52を設置し、磁気セ
ンサ52がマグネット51の磁気を検出したときに、ク
ランクシャフト10の上記位置付けが完了するように構
成すればよい。
Therefore, as a starting method for driving the starter motor 9 to start the external combustion type hot gas engine 1, first, the starter motor 9 is gradually driven to rotate the crankshaft 10 by a small angle at a low temperature. In order to position the displacer piston 3 at a substantially central position C between the top dead center position A and the bottom dead center position B, the crankshaft 10 is rotated by a predetermined angle and positioned at the crank angle 90 ° position c.
The positioning of the crankshaft 10 is performed, for example, by installing a magnet 51 (FIG. 2) on the crankshaft 10,
The magnetic sensor 52 may be provided in the crankcase 42 so that the positioning of the crankshaft 10 is completed when the magnetic sensor 52 detects the magnetism of the magnet 51.

【0054】次に、低温側ディスプレーサピストン3を
上述の上死点位置Aと下死点位置Bとの略中央位置C
に、つまりクランクシャフト10をクランク角90度位置c
に所定時間(2,3秒)位置付けて、隔壁49のシール
材50の漏洩により、中温室14及び15内の圧力P1
とクランク室47内の圧力P2との圧力差ΔPが零とな
るまで待機する。
Next, the low-temperature side displacer piston 3 is moved to a substantially central position C between the above-mentioned top dead center position A and bottom dead center position B.
In other words, the crankshaft 10 is moved to the position c at a crank angle of 90 degrees.
At a predetermined time (a few seconds), the leakage of the sealing material 50 of the partition wall 49 causes the pressure P1 in the intermediate temperature chambers 14 and 15 to fall.
And waits until the pressure difference ΔP between the pressure P2 and the pressure P2 in the crank chamber 47 becomes zero.

【0055】その後、スタータモータ9を連続的に回転
駆動させて、クランクシャフト10を連続回転させ、外
燃式熱ガス機関1を起動させる。
Thereafter, the starter motor 9 is continuously driven to rotate, the crankshaft 10 is continuously rotated, and the external combustion type hot gas engine 1 is started.

【0056】従って、上記実施の形態によれば、次の効
果及びを奏する。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects and advantages can be obtained.

【0057】低温側ディスプレーサピストン3を、低
温側シリンダ44に対するピストンストロークの略中央
位置Cに位置付けるべくクランクシャフト10を所定角
度回転させ、次に、低温側ディスプレーサピストン3を
ピストンストロークの略中央位置Cに所定時間位置付け
て、低温室15及び中温室14の圧力P1とクランク室
47内の圧力P2との圧力差ΔPを零とし、その後、ス
タータモータ9を連続回転駆動させることから、低温側
ディスプレーサピストン3をピストンストロークの略中
央位置Cから上死点位置A側又は下死点位置B側へ移動
させるときの、中温室14のピストンロッド3aの出入
による容積変化は、低温側ディスプレーサピストン3を
他の位置(例えば上死点位置A)から上死点位置A側又
は下死点位置B側へ移動させる場合に比べて小さい。こ
のため、中温室14及び15の圧力P1とクランク室4
7の圧力P2との圧力差ΔPも、低温側ディスプレーサ
ピストン3をピストンストロークの略中央位置Cから上
死点位置A側又は下死点位置B側へ移動させるときのほ
うが、低温側ディスプレーサピストン3を他の位置(例
えば上死点位置A)から上死点位置A側又は下死点位置
B側へ移動させる場合よりも小さい。この結果、上記圧
力差ΔPに基づき決定される、起動時のクランクシャフ
ト10の回転のために必要とされる起動トルクTも、低
温側ディスプレーサピストン3をピストンストロークの
略中央位置Cから上死点位置A側又は下死点位置B側へ
移動させるときのほうが、低温側ディスプレーサピスト
ン3を他の位置(例えば上死点位置A)から上死点位置
A側又は下死点位置B側へ移動させる場合よりも小さ
い。ゆえに、外燃式熱ガス機関1の起動時にクランクシ
ャフト10を回転させるスタータモータ9を小型かで
き、軽量化できる。
The crankshaft 10 is rotated by a predetermined angle so that the low-temperature side displacer piston 3 is positioned at a substantially central position C of the piston stroke with respect to the low-temperature side cylinder 44. Next, the low-temperature side displacer piston 3 is moved to the substantially central position C of the piston stroke. And the pressure difference ΔP between the pressure P1 in the low-temperature chamber 15 and the medium-temperature chamber 14 and the pressure P2 in the crank chamber 47 is set to zero, and then the starter motor 9 is driven to rotate continuously. When the piston 3 is moved from the approximate center position C of the piston stroke to the top dead center position A side or the bottom dead center position B side, the volume change due to the ingress and egress of the piston rod 3a of the medium-temperature chamber 14 is caused by moving the low-temperature side displacer piston 3 to another position. (For example, from top dead center position A) to top dead center position A side or bottom dead center position B side Smaller than the case of moving. For this reason, the pressure P1 of the medium temperature chambers 14 and 15 and the crank chamber 4
7, the pressure difference ΔP from the pressure P2 is lower when the low-temperature side displacer piston 3 is moved from the approximate center position C of the piston stroke to the top dead center position A side or the bottom dead center position B side. Is moved from another position (for example, top dead center position A) to the top dead center position A side or the bottom dead center position B side. As a result, the starting torque T required for the rotation of the crankshaft 10 at the time of starting, which is determined based on the pressure difference ΔP, also changes the low temperature side displacer piston 3 from the approximate center position C of the piston stroke to the top dead center. When moving to the position A side or the bottom dead center position B side, the low temperature side displacer piston 3 is moved from another position (for example, the top dead center position A) to the top dead center position A side or the bottom dead center position B side. Smaller than if you let it. Therefore, the starter motor 9 that rotates the crankshaft 10 when the external combustion type hot gas engine 1 is started can be reduced in size and weight.

【0058】外燃式熱ガス機関1の運転起動時に、低
温側ディスプレーサピストン3の位置を低温側シリンダ
44に対するピストンストロークの略中央位置Cに位置
付け、この位置に所定時間待機させるだけで、外燃式熱
ガス機関1の運転起動時に必要とされる起動トルクTを
低減できるので、起動トルクT低減のために特別な構造
(例えば第2従来技術の開閉弁を備えたバイパス通路)
を施す必要がなく、コストの上昇を招く事がない。
When the operation of the external combustion type hot gas engine 1 is started, the position of the low temperature side displacer piston 3 is positioned at substantially the center position C of the piston stroke with respect to the low temperature side cylinder 44, and the external combustion is simply stopped for a predetermined time. Since the starting torque T required at the time of starting operation of the hot gas engine 1 can be reduced, a special structure is used to reduce the starting torque T (for example, a bypass passage having an on-off valve according to the second prior art).
It is not necessary to perform the process, and there is no increase in cost.

【0059】以上、一実施の形態に基づいて本発明を説
明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例
えば、上記実施の形態では、外燃式熱ガス機関1の起動
時にクランクシャフト10をクランク角0度位置aに位
置付けて所定時間待機させるものを述べたが、外燃式熱
ガス機関1の起動時にクランクシャフト10をクランク
角270度位置d(図3)に位置付けて所定時間待機さ
せるものでよい。
The present invention has been described based on one embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the crankshaft 10 is positioned at the crank angle 0 degree position a and waits for a predetermined time when the external combustion type hot gas engine 1 is started up. Sometimes, the crankshaft 10 may be positioned at the crank angle 270 degree position d (FIG. 3) and wait for a predetermined time.

【0060】また、上記実施の形態では、クランクシャ
フト10をクランク角90度位置cに位置付けるときに
スタータモータ9を駆動させる場合を述べたが、例えば
手動でクランクシャフト10を回転させてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the starter motor 9 is driven when the crankshaft 10 is positioned at the crank angle 90 ° position c has been described. However, the crankshaft 10 may be rotated manually, for example.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る外燃式熱ガ
ス機関の起動方法によれば、低温側ディスプレーサピス
トンを、低温側シリンダに対するピストンストロークの
略中央位置に位置付けるべくクランクシャフトを回転さ
せ、次に、低温側ディスプレーサピストンをピストンス
トロークの略中央位置に所定時間位置付けて、低温側シ
リンダ及び低温側ディスプレーサピストンにより画成さ
れる作動室とクランク室との内部圧力の差を零とし、そ
の後スタータモータを駆動させることから、外燃式熱ガ
ス機関の起動時において、低温側シリンダ及び低温側デ
ィスプレーサピストンにより画成される作動室の容積変
化を最も小さく設定でき、この結果、外燃式熱ガス機関
の起動トルクを最小化できるので、起動トルク低減のた
めに特別な構造を施すことなく起動モータを小型化、軽
量化できる。
As described above, according to the method for starting an external combustion type hot gas engine according to the present invention, the crankshaft is rotated so that the low-temperature side displacer piston is positioned substantially at the center of the piston stroke with respect to the low-temperature side cylinder. Next, the low-temperature side displacer piston is positioned at a substantially central position of the piston stroke for a predetermined time, and the difference between the internal pressure of the working chamber and the crank chamber defined by the low-temperature cylinder and the low-temperature side displacer piston is set to zero, Thereafter, the starter motor is driven, so that when the external combustion type hot gas engine is started, the change in volume of the working chamber defined by the low temperature side cylinder and the low temperature side displacer piston can be set to the minimum, and as a result, the external combustion type Since the starting torque of the hot gas engine can be minimized, a special structure is used to reduce the starting torque. Succoth without downsizing the starting motor, it lighter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る外燃式熱ガス機関の起動方法の一
実施の形態を実施する外燃式熱ガス機関が装備されたヒ
ートポンプ式空気調和装置の冷温水回路を示す回路図で
ある。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a cooling / heating water circuit of a heat pump type air conditioner equipped with an external combustion type hot gas engine which implements an embodiment of a method for starting an external combustion type hot gas engine according to the present invention. .

【図2】図1及び図2の外燃式熱ガス機関を示す側断面
図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing the external combustion type hot gas engine of FIGS. 1 and 2;

【図3】図1及び図2の外燃式熱ガス機関の低温側ディ
スプレーサピストンとクランクシャフト等を概念的に示
す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram conceptually showing a low-temperature side displacer piston, a crankshaft, and the like of the external combustion type hot gas engine of FIGS. 1 and 2;

【図4】図1及び図2のクランクシャフトを回転させる
ために必要な起動トルクを求めるための模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for obtaining a starting torque required to rotate the crankshaft of FIGS. 1 and 2;

【図5】図1及び図2の低温室とクランク室との圧力差
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a pressure difference between a low temperature chamber and a crank chamber in FIGS. 1 and 2;

【図6】図1及び図2のクランクシャフトを回転させる
ために必要な起動トルクを示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a starting torque required to rotate the crankshaft of FIGS. 1 and 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外燃式熱ガス機関 2 高温側ディスプレーサピストン 3 低温側ディスプレーサピストン 2a、3a ピストンロッド 9 スタータモータ 10 クランクシャフト 14 中温室 15 低温室 43 高温側シリンダ 44 低温側シリンダ 47 クランク室 P1、P2 圧力 ΔP 圧力差 A 上死点位置 B 下死点位置 C 上死点位置と下死点位置との略中央位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External combustion type hot gas engine 2 High temperature side displacer piston 3 Low temperature side displacer piston 2a, 3a Piston rod 9 Starter motor 10 Crankshaft 14 Medium temperature room 15 Low temperature room 43 High temperature side cylinder 44 Low temperature side cylinder 47 Crank room P1, P2 Pressure ΔP Pressure difference A Top dead center position B Bottom dead center position C Approximately center position between top dead center position and bottom dead center position

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高温側ディスプレーサピストンが高温側
シリンダ内に、低温側ディスプレーサピストンが低温側
シリンダ内にそれぞれ往復移動可能に収容され、 これらの両ディスプレーサピストンがピストンロッドを
介して、クランク室内に配設されたクランクシャフトに
連結され、上記低温側ディスプレーサピストン側の上記
ピストンロッドが、上記高温側ディスプレーサピストン
側の上記ピストンロッドよりも大径に形成され、 上記クランクシャフトに連結されたスタータモータを駆
動させて運転を起動させる外燃式熱ガス機関の起動方法
において、 上記低温側ディスプレーサピストンを、上記低温側シリ
ンダに対するピストンストロークの略中央位置に位置づ
けるべく上記クランクシャフトを回転させ、 次に、上記低温側ディスプレーサピストンを上記ピスト
ンストロークの上記略中央位置に所定時間位置づけて、
上記低温側シリンダ及び上記低温側ディスプレーサピス
トンにより画成される作動室と前記クランク室との内部
圧力の差を零とし、 その後、上記スタータモータを駆動させることを特徴と
する外燃式熱ガス機関の起動方法。
A high temperature side displacer piston is reciprocally accommodated in a high temperature side cylinder, and a low temperature side displacer piston is reciprocally accommodated in a low temperature side cylinder. Both of these displacer pistons are arranged in a crank chamber via a piston rod. The piston rod on the low-temperature side displacer piston connected to the provided crankshaft is formed to have a larger diameter than the piston rod on the high-temperature side displacer piston, and drives a starter motor connected to the crankshaft. In the method for starting an external combustion type hot gas engine which starts operation by causing the crankshaft to rotate, the low-temperature side displacer piston is rotated to a position substantially at the center of a piston stroke with respect to the low-temperature side cylinder. Side display The Sapisuton positioned a predetermined time to the approximate center of the piston stroke,
An external-combustion hot gas engine, wherein the difference between the internal pressure of the working chamber defined by the low-temperature side cylinder and the low-temperature side displacer piston and the internal pressure of the crank chamber is set to zero, and then the starter motor is driven. How to start.
JP6562398A 1998-03-16 1998-03-16 Method for starting external combustion-type heat gas engine Pending JPH11257155A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013044247A (en) * 2011-08-22 2013-03-04 Toyota Motor Corp Control device of stirling engine

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