JP2653438B2 - スターリング熱機関 - Google Patents
スターリング熱機関Info
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- JP2653438B2 JP2653438B2 JP62207008A JP20700887A JP2653438B2 JP 2653438 B2 JP2653438 B2 JP 2653438B2 JP 62207008 A JP62207008 A JP 62207008A JP 20700887 A JP20700887 A JP 20700887A JP 2653438 B2 JP2653438 B2 JP 2653438B2
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- heat
- engine
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- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、外部より加熱してスターリングサイクル
を行わせ、動力を取り出すスターリング熱機関に関し、
特にその小型，高性能化に関するものである。
を行わせ、動力を取り出すスターリング熱機関に関し、
特にその小型，高性能化に関するものである。
本発明は、基本的にはエンジン単体での性能向上を目
的としたものであるが、説明を容易にするために、第２
図の特開昭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のシステムを参考にす
る。図において、１はスターリング熱機関であり、冷媒
圧縮機２と結合されている。この圧縮機２は、四方弁3,
凝縮器106,熱膨張弁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、これにより冷暖房運
転を行うものである。またジャケットクーラ115はエン
ジン冷却水通路113と114,119とを流れる循環水の熱交換
を行うものであり、ここで熱交換された循環水はクーリ
ングタワー118により放熱されるようになっている。水
通路117,室外コイル116,弁120,121は冷房時に凝縮器と
な熱交換器108より温水を回収し、大気に放熱する水回
路である。また、112は室内熱交換器である。
的としたものであるが、説明を容易にするために、第２
図の特開昭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のシステムを参考にす
る。図において、１はスターリング熱機関であり、冷媒
圧縮機２と結合されている。この圧縮機２は、四方弁3,
凝縮器106,熱膨張弁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、これにより冷暖房運
転を行うものである。またジャケットクーラ115はエン
ジン冷却水通路113と114,119とを流れる循環水の熱交換
を行うものであり、ここで熱交換された循環水はクーリ
ングタワー118により放熱されるようになっている。水
通路117,室外コイル116,弁120,121は冷房時に凝縮器と
な熱交換器108より温水を回収し、大気に放熱する水回
路である。また、112は室内熱交換器である。
次に動作について説明する。
冷暖房が必要となった場合は、上記エンジン１を起動
して上記圧縮機２を回転させることにより、冷媒回路内
に封入された冷媒を循環させ、冷凍サイクルを形成す
る。図中の矢印の方向が暖房時の冷媒流れ方向を示し、
逆向きの場合が冷房時である。
して上記圧縮機２を回転させることにより、冷媒回路内
に封入された冷媒を循環させ、冷凍サイクルを形成す
る。図中の矢印の方向が暖房時の冷媒流れ方向を示し、
逆向きの場合が冷房時である。
冷房時においては、第１の熱交換器106が蒸発器とし
て作用し、これにより冷水を生成して室内に送り、室内
冷房を行う。また、熱交換器108は凝縮器として作用
し、これにより生成された温水は室外コイル116により
放熱され、エンジン冷却熱はクーリングタワー118によ
り放熱される。
て作用し、これにより冷水を生成して室内に送り、室内
冷房を行う。また、熱交換器108は凝縮器として作用
し、これにより生成された温水は室外コイル116により
放熱され、エンジン冷却熱はクーリングタワー118によ
り放熱される。
一方暖房時においては、上記第1,第２の熱交換器106,
108は冷房時の逆に作用し、凝縮器として作用する第１
の熱交換器106の温水を室内熱交換器112に供給して室内
暖房を行う。また、エンジン冷却水通路113とジャッケ
ットクーラ115,冷却水通路114,弁120,121により構成さ
れる水回路を用い、蒸発器として作用する第２の熱交換
器108にエンジン冷却熱を供給し、冷凍サイクルにより
室内の暖房熱として使用する。
108は冷房時の逆に作用し、凝縮器として作用する第１
の熱交換器106の温水を室内熱交換器112に供給して室内
暖房を行う。また、エンジン冷却水通路113とジャッケ
ットクーラ115,冷却水通路114,弁120,121により構成さ
れる水回路を用い、蒸発器として作用する第２の熱交換
器108にエンジン冷却熱を供給し、冷凍サイクルにより
室内の暖房熱として使用する。
従来のスターリング熱機関を利用した空調システムは
以上のように構成されている。スターリング熱機関を高
性能で運転するためには、熱機関に組み込まれた低温側
熱交換器（図示せず）を常に冷却し、熱機関より発生す
る熱を除去する必要がある。そこで第２図でも示したよ
うに、冷却水を循環水ポンプ122で通路113中に循環さ
せ、ジャケットクーラ115で放熱水回路に熱交換し、ク
ーリングタワー118で大気に放熱するようにしている。
以上のように構成されている。スターリング熱機関を高
性能で運転するためには、熱機関に組み込まれた低温側
熱交換器（図示せず）を常に冷却し、熱機関より発生す
る熱を除去する必要がある。そこで第２図でも示したよ
うに、冷却水を循環水ポンプ122で通路113中に循環さ
せ、ジャケットクーラ115で放熱水回路に熱交換し、ク
ーリングタワー118で大気に放熱するようにしている。
ここで、上記低温側熱交換器を小型化するためには、
上記水ポンプ122の循環量を大とし、水側の熱伝達率を
高くする必要があるが、このようにすると冷却水通路11
3での水の流動損失が大となり、水ポンプの動力が大と
なってしまう。また、低温側熱交換器及びジャケットク
ーラを小型化する上でも限界がある。
上記水ポンプ122の循環量を大とし、水側の熱伝達率を
高くする必要があるが、このようにすると冷却水通路11
3での水の流動損失が大となり、水ポンプの動力が大と
なってしまう。また、低温側熱交換器及びジャケットク
ーラを小型化する上でも限界がある。
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、低温
側熱交換器及びジャケットクーラを小型化できるととも
に、冷却媒体循環用のポンプ駆動力を大幅に低減できる
スターリング熱機関を得ることを目的とする。
側熱交換器及びジャケットクーラを小型化できるととも
に、冷却媒体循環用のポンプ駆動力を大幅に低減できる
スターリング熱機関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は、低温側熱交換
器で用いる冷却熱媒体として、例えばフロン11等の二相
変化を生ずる冷媒を使用したものである。
器で用いる冷却熱媒体として、例えばフロン11等の二相
変化を生ずる冷媒を使用したものである。
〔作用〕 この発明においては、低温側熱交換器を冷却する媒体
として使用される例えばフロン11は、エンジン冷却温度
20〜40℃程度では比較的低圧力で二相変化を起こす。こ
のような熱媒体をポンプで循環させることにより、低温
側熱交換器では蒸発を、ジャケットクーラでは凝縮を行
わせることができる。この時の強制蒸発，凝縮熱伝達率
は極めて高い値であり、各熱交換器の伝熱面積を小とす
ることができる。また、潜熱を利用するため、循環量も
小とすることができる。これらより、各熱交換器を小型
化できるとともに、循環用ポンプの駆動力を低減するこ
とが可能となる。
として使用される例えばフロン11は、エンジン冷却温度
20〜40℃程度では比較的低圧力で二相変化を起こす。こ
のような熱媒体をポンプで循環させることにより、低温
側熱交換器では蒸発を、ジャケットクーラでは凝縮を行
わせることができる。この時の強制蒸発，凝縮熱伝達率
は極めて高い値であり、各熱交換器の伝熱面積を小とす
ることができる。また、潜熱を利用するため、循環量も
小とすることができる。これらより、各熱交換器を小型
化できるとともに、循環用ポンプの駆動力を低減するこ
とが可能となる。
さらに、蒸発，凝縮は一定温度で発生するので、熱交
換器の両側を流れる流体の温度差を小さくでき、ひいて
はエンジンの熱効率を向上させることができる。
換器の両側を流れる流体の温度差を小さくでき、ひいて
はエンジンの熱効率を向上させることができる。
以下、本発明の実施例を図について説明する。第１図
は本発明の一実施例のよるスターリング熱機関の構成図
を示す。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であったが、こ
の実施例では、空気熱源パッケージタイプ（空冷パッケ
ージ）ヒートポンプ方式での場合について説明する。冷
凍サイクルの方式が異なっても、本発明の主旨に影響を
与えるものではない。
は本発明の一実施例のよるスターリング熱機関の構成図
を示す。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であったが、こ
の実施例では、空気熱源パッケージタイプ（空冷パッケ
ージ）ヒートポンプ方式での場合について説明する。冷
凍サイクルの方式が異なっても、本発明の主旨に影響を
与えるものではない。
第１図において、１はスターリングエンジンであり、
ベルト８を介して冷媒圧縮機２を駆動可能なように構成
されている。この圧縮機２は四方弁3,室内側熱交換器4,
膨張弁5,室外側熱交換器6,冷媒管路10,アキュムレータ1
1とにより冷凍サイクルを構成している。図中、実線で
示す矢印は冷房時、破線で示す矢印は暖房時の冷媒の流
れ方向を示している。７は室内の空調空間を示してい
る。
ベルト８を介して冷媒圧縮機２を駆動可能なように構成
されている。この圧縮機２は四方弁3,室内側熱交換器4,
膨張弁5,室外側熱交換器6,冷媒管路10,アキュムレータ1
1とにより冷凍サイクルを構成している。図中、実線で
示す矢印は冷房時、破線で示す矢印は暖房時の冷媒の流
れ方向を示している。７は室内の空調空間を示してい
る。
また、12は冷却熱回収用熱交換器、13は放熱器、15は
冷媒循環ポンプ、16はこれらを連結する冷媒配管であ
り、17は貯湯タンク、18は給湯循環ポンプ、19はこれら
を連結する給湯配管である。エンジン冷却熱は、これら
より構成される給湯水回路を用いて給湯用として利用さ
れ、あるいは給湯不要の場合は放熱器13により大気に放
熱されるようになっている。ここで、低温側熱交換器22
で冷却する媒体としては、二相変化を生ずる例えばフロ
ン11等を使用する。
冷媒循環ポンプ、16はこれらを連結する冷媒配管であ
り、17は貯湯タンク、18は給湯循環ポンプ、19はこれら
を連結する給湯配管である。エンジン冷却熱は、これら
より構成される給湯水回路を用いて給湯用として利用さ
れ、あるいは給湯不要の場合は放熱器13により大気に放
熱されるようになっている。ここで、低温側熱交換器22
で冷却する媒体としては、二相変化を生ずる例えばフロ
ン11等を使用する。
次に動作について説明する。
スターリング熱機関の高温側熱交換器（図示せず）を
加熱するとともに、低温側熱交換器を冷却して熱機関を
起動する。冷媒回路側においては、四方弁３を冷暖房い
ずれか選択した方向に切り換え、室内の空調を行う。
加熱するとともに、低温側熱交換器を冷却して熱機関を
起動する。冷媒回路側においては、四方弁３を冷暖房い
ずれか選択した方向に切り換え、室内の空調を行う。
一方、熱機関１を始動すると同時に冷媒ポンプ15を駆
動し、冷媒配管16内に充填した冷媒（フロン11）を循環
させる。低温側熱交換器22に流入した冷媒は熱機関１の
排熱により加熱されて蒸発する。気化した冷媒は冷却熱
回収用熱交換器12に搬送され、給湯用循環水により冷却
されて凝縮する。凝縮した液冷媒は、放熱器13を経てポ
ンプ15に戻る。貯湯タンク17の給湯温度が所定の温度に
達しない間は放熱器13の送風機は停止させ、また給湯温
度が所定の値になった場合は上記送風機を駆動し、熱機
関の冷却熱を大気に放熱する。
動し、冷媒配管16内に充填した冷媒（フロン11）を循環
させる。低温側熱交換器22に流入した冷媒は熱機関１の
排熱により加熱されて蒸発する。気化した冷媒は冷却熱
回収用熱交換器12に搬送され、給湯用循環水により冷却
されて凝縮する。凝縮した液冷媒は、放熱器13を経てポ
ンプ15に戻る。貯湯タンク17の給湯温度が所定の温度に
達しない間は放熱器13の送風機は停止させ、また給湯温
度が所定の値になった場合は上記送風機を駆動し、熱機
関の冷却熱を大気に放熱する。
なお、上記実施例では、スターリング機関を利用する
システムとしてヒートポンプシステムを用いて説明した
が、本発明はヒートポンプに限定されるものではなく、
例えば発電機の駆動源として用いた場合でも同様の効果
が得られる。
システムとしてヒートポンプシステムを用いて説明した
が、本発明はヒートポンプに限定されるものではなく、
例えば発電機の駆動源として用いた場合でも同様の効果
が得られる。
また、冷媒管路に冷却熱回収用熱交換機12を備えたシ
ステムについて説明したが、給湯を必要としない場合
は、上記熱交換器12は不要で、常時放熱器で放熱すれば
良い。
ステムについて説明したが、給湯を必要としない場合
は、上記熱交換器12は不要で、常時放熱器で放熱すれば
良い。
以上のように、この発明によれば、熱機関の低温側熱
交換器の冷却媒体としてフロン冷媒等の二相変化を生ず
るものを用いたので、強制蒸発，凝縮熱伝達が利用で
き、これにより冷媒循環管路に配置された各熱交換器を
小型化，高性能化でき、また潜熱により熱輸送を行うた
め循環量を極めて小さくでき、冷媒を循環するポンプの
所要動力を従来の水を循環するポンプに比較して著しく
低減できる効果がある。
交換器の冷却媒体としてフロン冷媒等の二相変化を生ず
るものを用いたので、強制蒸発，凝縮熱伝達が利用で
き、これにより冷媒循環管路に配置された各熱交換器を
小型化，高性能化でき、また潜熱により熱輸送を行うた
め循環量を極めて小さくでき、冷媒を循環するポンプの
所要動力を従来の水を循環するポンプに比較して著しく
低減できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例によるスターリング熱機関を
利用したヒートポンプシステムの概略図、第２図は従来
のスターリング熱機関を利用したヒートポンプチラーシ
ステムの概略図である。 １……スターリング熱機関、２……冷媒圧縮機、４……
室内熱交換器、６……室外熱交換器、12……冷却熱回収
用熱交換器、13……放熱器、15……冷媒ポンプ、22……
低温側熱交換器。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
利用したヒートポンプシステムの概略図、第２図は従来
のスターリング熱機関を利用したヒートポンプチラーシ
ステムの概略図である。 １……スターリング熱機関、２……冷媒圧縮機、４……
室内熱交換器、６……室外熱交換器、12……冷却熱回収
用熱交換器、13……放熱器、15……冷媒ポンプ、22……
低温側熱交換器。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】高温側熱交換器及び低温側熱交換器を有
し、作動流体を上記高温側熱交換器で加熱，低温側熱交
換器で冷却して機関を起動，運転するスターリング熱機
関において、 上記低温側熱交換器で用いられる冷却媒体として、該低
温側熱交換器では蒸発し、冷却媒体循環管路に設けられ
た放熱器では凝縮するような二相変化を生ずる冷媒を使
用し、 該冷媒を充填した循環管路に上記冷却媒体を循環するた
めの冷媒ポンプが設けられていることを特徴とするスタ
ーリング熱機関。 - 【請求項２】上記冷媒循環管路に冷却熱回収用熱交換器
が設けられてい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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207008A JP2653438B2 (ja) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | スターリング熱機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62207008A JP2653438B2 (ja) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | スターリング熱機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453051A JPS6453051A (en) | 1989-03-01 |
| JP2653438B2 true JP2653438B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=16532666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62207008A Expired - Fee Related JP2653438B2 (ja) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | スターリング熱機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653438B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960012139B1 (ko) * | 1989-08-31 | 1996-09-16 | 엘지전자 주식회사 | 스터어링 엔진의 냉각 시스템 |
| JP4738117B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2011-08-03 | 株式会社吉野工業所 | 計量カップ付きキャップ |
| JP4803579B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2011-10-26 | 株式会社吉野工業所 | 計量・注出用装置を有する閉蓋具 |
| JP4748583B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2011-08-17 | 株式会社吉野工業所 | 計量・注出用装置を有する閉蓋具 |
| JP4764238B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2011-08-31 | ライオン株式会社 | キャップ付き容器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165951A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-19 | Aisin Seiki Co Ltd | リニアモ−タ−カ−のためのスタ−リングサイクル冷凍機用の冷却装置 |
| JPH067026B2 (ja) * | 1984-08-29 | 1994-01-26 | 三洋電機株式会社 | 冷暖房装置 |
-
1987
- 1987-08-20 JP JP62207008A patent/JP2653438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453051A (en) | 1989-03-01 |
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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 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |