JP2635976B2 - スターリング熱機関駆動ヒートポンプ - Google Patents
スターリング熱機関駆動ヒートポンプInfo
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- JP2635976B2 JP2635976B2 JP62233529A JP23352987A JP2635976B2 JP 2635976 B2 JP2635976 B2 JP 2635976B2 JP 62233529 A JP62233529 A JP 62233529A JP 23352987 A JP23352987 A JP 23352987A JP 2635976 B2 JP2635976 B2 JP 2635976B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
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- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スターリング熱機関駆動ヒートポンプ、
即ちスターリング熱機関を用いて冷暖房及び給湯運転を
可能とする空調システムの高効率化を図るものである。
即ちスターリング熱機関を用いて冷暖房及び給湯運転を
可能とする空調システムの高効率化を図るものである。
第２図は例えば特開昭61−83848号公報に示された従
来のスターリングエンジンヒートポンプチラーである。
図において、１はスターリングエンジンであり、これ
は、冷媒圧縮機２を駆動する。冷媒圧縮機２は四方弁
３、凝縮器106、膨脹弁５、蒸発器108、冷媒管路104等
により蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成し、冷暖房運転を
行う。
来のスターリングエンジンヒートポンプチラーである。
図において、１はスターリングエンジンであり、これ
は、冷媒圧縮機２を駆動する。冷媒圧縮機２は四方弁
３、凝縮器106、膨脹弁５、蒸発器108、冷媒管路104等
により蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成し、冷暖房運転を
行う。
次に動作について説明する。
スターリングエンジン１で駆動される冷媒圧縮機２に
より、冷媒回路内に封入された冷媒が循環し、冷凍サイ
クルが成立する。暖房運転時には図中の矢印の方向に冷
媒が流れ、凝縮器106において温水を生成し、室内に熱
を送る。その際、エンジン冷却水の熱をジャケットクー
ラ115で冷却水路114に伝え、さらに蒸発器108から熱を
冷媒に伝え、暖房熱として利用する。一方冷房運転時に
は、四方弁３の切り換えにより、冷媒が逆方向に流れ、
蒸発器（暖房時には凝縮器106）で冷水を生成し、室内
へ送る。その際、凝縮器（暖房時には蒸発器108）で生
成される温水は、ジャケットクーラ115で冷却水路114に
伝えられるエンジン冷却熱とともにクーリングタワー11
8で放熱される。
より、冷媒回路内に封入された冷媒が循環し、冷凍サイ
クルが成立する。暖房運転時には図中の矢印の方向に冷
媒が流れ、凝縮器106において温水を生成し、室内に熱
を送る。その際、エンジン冷却水の熱をジャケットクー
ラ115で冷却水路114に伝え、さらに蒸発器108から熱を
冷媒に伝え、暖房熱として利用する。一方冷房運転時に
は、四方弁３の切り換えにより、冷媒が逆方向に流れ、
蒸発器（暖房時には凝縮器106）で冷水を生成し、室内
へ送る。その際、凝縮器（暖房時には蒸発器108）で生
成される温水は、ジャケットクーラ115で冷却水路114に
伝えられるエンジン冷却熱とともにクーリングタワー11
8で放熱される。
従来のスターリング熱機関駆動ヒートポンプは以上の
ように構成されており、空調負荷や外気条件によりスタ
ーリングエンジンの出力を変化させる必要があった。エ
ンジンの出力を変化させる方法としては、例えばエンジ
ンの燃焼量を調節し、高温作動ガス温度を変化させた
り、あるいはエンジンの作動ガス封入圧力を変化させた
りする方法がある。しかし、以上の方法では、必ずしも
常に最高のエンジン熱効率で運転する事ができず、さら
に応答性が若干劣るために出力が脈動するという問題点
があった。
ように構成されており、空調負荷や外気条件によりスタ
ーリングエンジンの出力を変化させる必要があった。エ
ンジンの出力を変化させる方法としては、例えばエンジ
ンの燃焼量を調節し、高温作動ガス温度を変化させた
り、あるいはエンジンの作動ガス封入圧力を変化させた
りする方法がある。しかし、以上の方法では、必ずしも
常に最高のエンジン熱効率で運転する事ができず、さら
に応答性が若干劣るために出力が脈動するという問題点
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、スターリングエンジンの出力を安定化する
ことのできるスターリング熱機関駆動ヒートポンプを得
ることを目的とする。
れたもので、スターリングエンジンの出力を安定化する
ことのできるスターリング熱機関駆動ヒートポンプを得
ることを目的とする。
この発明に係るスターリング熱機関駆動ヒートポンプ
は、スターリング熱機関の出力側に、該熱機関の負荷が
常に一定となるよう該熱機関の回転を制御可能な電気負
荷を設けたものである。
は、スターリング熱機関の出力側に、該熱機関の負荷が
常に一定となるよう該熱機関の回転を制御可能な電気負
荷を設けたものである。
この発明においては、スターリング熱機関の軸回転は
電気負荷により常に一定となるよう制御されるため、ス
ターリング熱機関の出力の安定化を図ることができ、さ
らには最高の熱効率で運転させることもできる。また上
記電気負荷に蓄電池や給電設備等を設けることにより、
上記電気負荷で得られた電力を利用でき、ヒートポンプ
の大幅な効率の向上を図ることができる。
電気負荷により常に一定となるよう制御されるため、ス
ターリング熱機関の出力の安定化を図ることができ、さ
らには最高の熱効率で運転させることもできる。また上
記電気負荷に蓄電池や給電設備等を設けることにより、
上記電気負荷で得られた電力を利用でき、ヒートポンプ
の大幅な効率の向上を図ることができる。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例によるスターリング熱機
関駆動ヒートポンプを示す。先に第２図に示した従来例
では、冷凍サイクルとしてヒートポンプチラー方式を用
いた場合を示したが、本実施例では空気熱源パッケージ
タイプヒートポンプの場合について説明する。冷凍サイ
クルは両者で異なるが、本発明の主旨は基本的にこれに
よって影響されない。
関駆動ヒートポンプを示す。先に第２図に示した従来例
では、冷凍サイクルとしてヒートポンプチラー方式を用
いた場合を示したが、本実施例では空気熱源パッケージ
タイプヒートポンプの場合について説明する。冷凍サイ
クルは両者で異なるが、本発明の主旨は基本的にこれに
よって影響されない。
第１図において、１はスターリングエンジンで、これ
は冷媒圧縮機２をベルトを介して駆動する。冷媒圧縮機
２は四方弁６、室内熱交換器３、膨脹弁５、室外熱交換
器４、冷媒管路18、アキュムレータ７とともに冷凍サイ
クルを構成している。11は空調空間である。10は貯湯タ
ンクであり、給湯熱交換器８で熱交換されるエンジン冷
却熱を給湯用として貯湯する。９は放熱器で、給湯が不
要になった場合にエンジン冷却熱を大気に放熱する。14
は発電機であり、これは回転数検知12及び界磁調節器13
により界磁が調節されてスターリングエンジン１の回転
数を制御すると共に、電力を出力する。16は蓄電池であ
り、発電機14より出力された電力を電圧調節器15で調圧
後、貯える。17は出力調節器で、これは蓄電池16に貯え
た電力を負荷に供給できるように調節する。
は冷媒圧縮機２をベルトを介して駆動する。冷媒圧縮機
２は四方弁６、室内熱交換器３、膨脹弁５、室外熱交換
器４、冷媒管路18、アキュムレータ７とともに冷凍サイ
クルを構成している。11は空調空間である。10は貯湯タ
ンクであり、給湯熱交換器８で熱交換されるエンジン冷
却熱を給湯用として貯湯する。９は放熱器で、給湯が不
要になった場合にエンジン冷却熱を大気に放熱する。14
は発電機であり、これは回転数検知12及び界磁調節器13
により界磁が調節されてスターリングエンジン１の回転
数を制御すると共に、電力を出力する。16は蓄電池であ
り、発電機14より出力された電力を電圧調節器15で調圧
後、貯える。17は出力調節器で、これは蓄電池16に貯え
た電力を負荷に供給できるように調節する。
このような構成になるスターリング熱機関駆動ヒート
ポンプでは、スターリングエンジン１を動力源としてヒ
ートポンプを駆動する場合，空調負荷や外気条件に変化
があると、エンジンの回転数が変化するが、この回転数
の変化はエンジンの出力軸に設けた回転数検知器12によ
り検知され、同じく出力軸に設けられた発電機14の界磁
が界磁調節器13により調節され、発電機14によりスター
リングエンジン１の回転数が制御されることとなる。こ
のようにして、ヒートポンプ負荷の増減分が電気負荷に
より補われるため、全体の負荷を常に一定に保つことが
でき、ヒートポンプシステムを安定なものとできる。さ
らにその際、発電機14による回転制御をエンジン１の熱
効率が最大となる回転数に設定しておくことにより、常
に高効率な運転を実現できる。また本システムにより生
じる電力は、蓄電池16に貯えられ，これをシステムの制
御電源やエンジンの起動電源等として利用できるので、
システム全体のエネルギー利用率を非常に高くできる。
ポンプでは、スターリングエンジン１を動力源としてヒ
ートポンプを駆動する場合，空調負荷や外気条件に変化
があると、エンジンの回転数が変化するが、この回転数
の変化はエンジンの出力軸に設けた回転数検知器12によ
り検知され、同じく出力軸に設けられた発電機14の界磁
が界磁調節器13により調節され、発電機14によりスター
リングエンジン１の回転数が制御されることとなる。こ
のようにして、ヒートポンプ負荷の増減分が電気負荷に
より補われるため、全体の負荷を常に一定に保つことが
でき、ヒートポンプシステムを安定なものとできる。さ
らにその際、発電機14による回転制御をエンジン１の熱
効率が最大となる回転数に設定しておくことにより、常
に高効率な運転を実現できる。また本システムにより生
じる電力は、蓄電池16に貯えられ，これをシステムの制
御電源やエンジンの起動電源等として利用できるので、
システム全体のエネルギー利用率を非常に高くできる。
なお、上記実施例では、電気負荷として発電機を設け
た場合について説明したが、これは発電電動機でもよく
同様の効果を得ることができる。特にこの場合には、生
じた電力をエンジンの起動源として利用することができ
る。
た場合について説明したが、これは発電電動機でもよく
同様の効果を得ることができる。特にこの場合には、生
じた電力をエンジンの起動源として利用することができ
る。
また、本実施例では、得られた電力を例えばシステム
の制御用電源やエンジンの起動用電源に用いると説明し
たが、さらに給湯設備の保温等にも利用でき、用途は特
に限定しなくてもシステム全体のエネルギー効率を同様
に高くできる。
の制御用電源やエンジンの起動用電源に用いると説明し
たが、さらに給湯設備の保温等にも利用でき、用途は特
に限定しなくてもシステム全体のエネルギー効率を同様
に高くできる。
以上のように、この発明のスターリング熱機関駆動ヒ
ートポンプによれば、スターリング熱機関の出力側に、
該熱機関の負荷が常に一定となるよう該熱機関の回転を
制御可能な電気負荷を設けたので、スターリング熱機関
の負荷を常に一定に保つことができ、該熱機関の出力を
安定化することができる効果がある。
ートポンプによれば、スターリング熱機関の出力側に、
該熱機関の負荷が常に一定となるよう該熱機関の回転を
制御可能な電気負荷を設けたので、スターリング熱機関
の負荷を常に一定に保つことができ、該熱機関の出力を
安定化することができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるスターリング熱機関
駆動ヒートポンプを示す概略構成図、第２図は従来のス
ターリングエンジンヒートポンプチラーを示す概略構成
図である。 １はスターリングエンジン、２は冷媒圧縮機、12は回転
数検知器、13は界磁調節器、14は発電機、15は電圧調節
器、16は蓄電池、17は出力調節器である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
駆動ヒートポンプを示す概略構成図、第２図は従来のス
ターリングエンジンヒートポンプチラーを示す概略構成
図である。 １はスターリングエンジン、２は冷媒圧縮機、12は回転
数検知器、13は界磁調節器、14は発電機、15は電圧調節
器、16は蓄電池、17は出力調節器である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (6)
- 【請求項１】スターリング熱機関と、該スターリング熱
機関により駆動される蒸気圧縮式冷凍サイクルによるヒ
ートポンプシステムと、上記スターリング熱機関の排熱
及び冷媒熱を利用した給湯システムとを備えてなるスタ
ーリング熱機関駆動ヒートポンプにおいて、 上記スターリング熱機関の出力側に、該熱機関の負荷が
常に一定となるよう該熱機関の回転を制御可能な電気負
荷を設けたことを特徴とするスターリング熱機関駆動ヒ
ートポンプ。 - 【請求項２】上記電気負荷は、上記スターリング熱機関
の熱効率が最大となるよう該熱機関の回転を制御するも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
スターリング熱機関駆動ヒートポンプ。 - 【請求項３】上記電気負荷は、上記スターリング熱機関
の出力軸に設けられ、該熱機関の回転を制御する発電機
と、 上記熱機関の回転数を検知する回転数検知器と、 該回転数検知器の出力に基づいて上記発電機の界磁を調
節する界磁調節器とを備えたものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のスターリング
熱機関駆動ヒートポンプ。 - 【請求項４】上記電気負荷は、 上記発電機から出力される電圧を安定化する電圧調節器
と、 該安定化された電力を蓄積する蓄電池と、 該蓄電池の電力を他の電源用に出力する出力調節器とを
備えたものであることを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載のスターリング熱機関駆動ヒートポンプ。 - 【請求項５】上記電気負荷は、 上記スターリング熱機関の出力軸に設けられ、該熱機関
の回転を制御するとともに該熱機関の起動時に起動トル
クを与える発電電動機と、 上記熱機関の回転数を検知する回転数検知器と、 該回転数検知器の出力に基づいて上記発電電動機の界磁
を調節する界磁調節器とを備えたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のスターリ
ング熱機関駆動ヒートポンプ。 - 【請求項６】上記電気負荷は、 上記発電電動機から出力される電圧を安定化する電圧調
節器と、 該安定化された電力を蓄積する蓄電池と、 該蓄電池の電力を他の電源用に出力する出力調節器とを
備えたものであることを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載のスターリング熱機関駆動ヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62233529A JP2635976B2 (ja) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | スターリング熱機関駆動ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62233529A JP2635976B2 (ja) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | スターリング熱機関駆動ヒートポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6475865A JPS6475865A (en) | 1989-03-22 |
| JP2635976B2 true JP2635976B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16956470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62233529A Expired - Fee Related JP2635976B2 (ja) | 1987-09-16 | 1987-09-16 | スターリング熱機関駆動ヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635976B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4248303B2 (ja) | 2003-05-09 | 2009-04-02 | 本田技研工業株式会社 | 燃焼機関およびスターリング機関を備える動力装置 |
| DE102006005037B4 (de) * | 2006-02-03 | 2012-03-29 | Airbus Operations Gmbh | Klimatisierungsanordnung für ein Flugzeug mit mehreren individuell temperaturregelbaren Klimazonen |
-
1987
- 1987-09-16 JP JP62233529A patent/JP2635976B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6475865A (en) | 1989-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |