JP5272278B1 - SUPERCRITICAL ENGINE, SUPERCRITICAL ENGINE DRIVE POWER GENERATOR - Google Patents

SUPERCRITICAL ENGINE, SUPERCRITICAL ENGINE DRIVE POWER GENERATOR Download PDF

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JP5272278B1 JP2012270756A JP2012270756A JP5272278B1 JP 5272278 B1 JP5272278 B1 JP 5272278B1 JP 2012270756 A JP2012270756 A JP 2012270756A JP 2012270756 A JP2012270756 A JP 2012270756A JP 5272278 B1 JP5272278 B1 JP 5272278B1
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Abstract

【課題】簡単構造で、部品点数も少なく、しかも、高性能で低コスト生産が可能な超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した移動体を提供するものである。
【解決手段】 超臨界開始用高圧ポンプ３０により作動水供給源２１から作動水を吸引加圧して超臨界開始用高圧作動水を生成し、瞬間超臨界水発生器４２にパルス電力を供給しながら内部の超臨界発生用固形通電発熱手段を昇温させ、超臨界開始用高圧作動水を超臨界発生用固形通電発熱手段と接触させることで広域にて瞬時に超臨界水を発生させ、超臨界水をエンジン部４０の可動ピストン２００で爆発的に膨張させることにより機械エネルギーに変換する超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した移動体を得る。
【選択図】図１The present invention provides a supercritical engine, a supercritical engine drive power generation device, and a mobile body equipped with the same, having a simple structure, a small number of parts, and capable of high performance and low cost production.
SOLUTION: A supercritical start high pressure pump 30 sucks and pressurizes working water from a working water supply source 21 to generate supercritical start high pressure working water, and supplies pulse power to an instantaneous supercritical water generator 42. Supercritical water is generated instantaneously in a wide area by raising the temperature of the internal supercritical generating solid current heating means and bringing the supercritical start high-pressure working water into contact with the supercritical generation solid current heating means. A supercritical engine that converts water into mechanical energy by explosively expanding water with the movable piston 200 of the engine unit 40, a supercritical engine drive power generation device, and a moving body including the supercritical engine are obtained.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は蒸気エンジンに関し、特に、電気蒸気エンジン、電気蒸気エンジン駆動発電装置及びこれを具備した移動体に関する。  The present invention relates to a steam engine, and more particularly, to an electric steam engine, an electric steam engine driving power generation device, and a moving body including the same.

従来、地球温暖化対策の解決策としてクリーンな電気スチームエンジンが提案されている。特許文献１には、シリンダーヘッドに電気加熱コイルを備えた水蒸気発生部を設け、電気加熱コイルに水を接触させて水蒸気を発生させて往復動ピストンを作動させるようにした電気スチームエンジンが提案されている。特許文献２には、シリンダーヘッドにチューブ状加熱コイルを配置して、チューブ状加熱コイルに高周波交流電流を流すことで高温に加熱した後、この加熱コイル内部で水を通過させながら水蒸気を発生させて往復動ピストンを作動させるようにした電気スチームエンジンが提案されている。特許文献３には、ポンプを介して水貯留タンクから高周波電力加熱手段に給水してマイクロ波周波数エネルギーにより水蒸気に変換し、この水蒸気によりスチームエンジンを作動させるようにした電気スチームエンジン駆動自動車が提案されている。特許文献４には、電気ボイラーに給水して水蒸気を発生させ、この水蒸気によりスチームエンジンを作動させるようにした車両用の電気スチーム駆動推進装置が提案されている。特許文献５には、フラッシュボイラーに給水ポンプで給水し、給水にマイクロ波周波数エネルギーを照射して水蒸気を発生させ、この水蒸気によりスチームエンジンを作動させて駆動するようにした電気スチーム駆動車両が提案されている。  Conventionally, a clean electric steam engine has been proposed as a solution to global warming countermeasures. Patent Document 1 proposes an electric steam engine in which a water vapor generating portion having an electric heating coil is provided in a cylinder head, and water is brought into contact with the electric heating coil to generate water vapor to operate a reciprocating piston. ing. In Patent Document 2, a tube-shaped heating coil is arranged in a cylinder head, heated to a high temperature by flowing a high-frequency alternating current through the tube-shaped heating coil, and then water vapor is generated while passing water through the heating coil. An electric steam engine that operates a reciprocating piston has been proposed. Patent Document 3 proposes an electric steam engine-driven vehicle in which water is supplied from a water storage tank via a pump to high-frequency power heating means, converted into water vapor by microwave frequency energy, and the steam engine is operated by this water vapor. Has been. Patent Document 4 proposes an electric steam drive propulsion device for a vehicle in which water is supplied to an electric boiler to generate water vapor and the steam engine is operated by the water vapor. Patent Document 5 proposes an electric steam drive vehicle in which water is supplied to a flash boiler with a water supply pump, water vapor is generated by irradiating the water supply with microwave frequency energy, and a steam engine is operated by the water vapor. Has been.

米国特許第３９９０２３８号U.S. Pat.No. 3,990,238 米国特許第４４３１８９０号U.S. Pat. No. 4,431,890 米国特許第６３９７９６２号US Pat. No. 6,397,962 米国特許第７１０４３４８号U.S. Pat. No. 7,104,348 米国特許第７３１４１０４号US Pat. No. 7,314,104

ところで、特許文献１で開示された電気スチームエンジンでは、多数の抵抗加熱コイルを備えた多数の加熱板を積層した構造体をエンジンのシリンダーブロックに配置しているが、抵抗加熱コイルと加熱板では水蒸気発生効率が低いため、エンジンの運転効率を向上させることが難しく、消費電力も必然的に高くなってエンジンの実用化が困難であった。  By the way, in the electric steam engine disclosed by patent document 1, the structure which laminated | stacked many heating plates provided with many resistance heating coils is arrange | positioned in the cylinder block of an engine, but in a resistance heating coil and a heating plate, Since the steam generation efficiency is low, it is difficult to improve the operation efficiency of the engine, and the power consumption is inevitably high, making it difficult to put the engine into practical use.

特許文献２で開示された電気スチームエンジンでは、高周波交流電流を流すことで加熱したチューブ状加熱コイルで給水を加熱しているが、加熱コイルと給水との接触効率が悪いため、瞬時に大量の水蒸気を発生させることができない。したがって、スチームエンジンで充分な出力を得ることができない。この問題を克服するには、電力を大量に消費しなければならず、実用的ではなかった。  In the electric steam engine disclosed in Patent Document 2, the feed water is heated by a tube-shaped heating coil heated by flowing a high-frequency alternating current. However, since the contact efficiency between the heating coil and the feed water is poor, a large amount is instantaneously generated. Water vapor cannot be generated. Therefore, sufficient output cannot be obtained with the steam engine. To overcome this problem, a large amount of power must be consumed, which is not practical.

特許文献３で開示された電気スチームエンジン駆動自動車では、マイクロ波周波数エネルギーか無線周波数エネルギーを高周波電力加熱手段の給水に直接、照射して給水を加熱しているが、この方法では、給水の全量に対してマイクロ波を照射するため、水蒸気の発生には時間がかかり、また、エネルギー消費も大きく、実用的ではなかった。  In the electric steam engine driven automobile disclosed in Patent Document 3, microwave water energy or radio frequency energy is directly applied to the water supply of the high-frequency power heating means to heat the water supply. However, since the generation of water vapor takes time and energy consumption is large, it is not practical.

特許文献４及び特許文献５で開示された電気スチーム駆動推進装置並びに電気スチーム駆動車両では、フラッシュボイラーの貯流水に抵抗加熱コイルを接触させて水蒸気を発生させているが、抵抗加熱コイルの熱エネルギーが貯流水の全量に対して与えられるため、水蒸気発生効率が悪く、フラッシュボイラーの消費電力が大きい上に、瞬時に必要量の水蒸気を発生させることができず、実用的ではなかった。  In the electric steam drive propulsion device and the electric steam drive vehicle disclosed in Patent Literature 4 and Patent Literature 5, the resistance heating coil is brought into contact with the stored water of the flash boiler to generate water vapor. Is not practical because the steam generation efficiency is poor, the power consumption of the flash boiler is large, and the necessary amount of steam cannot be generated instantaneously.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、実用性が高く、低コスト生産が可能で地球環境に優しい超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した移動体を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of such conventional problems. A supercritical engine and a supercritical engine driving power generation device that are highly practical, low-cost production, and friendly to the global environment, and a moving body including the supercritical engine are provided. The purpose is to provide.

第１発明によれば、超臨界エンジンが、作動水を貯留する作動水供給源と、前記作動水を吸引加圧して超臨界開始用高圧作動水を生成する超臨界開始用高圧ポンプと、所定周期のパルス電力を供給する超臨界開始用パルス電源と、前記パルス電力に応答して通電することにより高温加熱状態となり、前記超臨界開始用高圧作動水と接触した際に広域で瞬時に超臨界水を発生させる瞬間超臨界水発生器と、前記瞬間超臨界水発生器に接続された超臨界水供給ポートと、前記超臨界水供給ポートに連通する膨張室と、膨張ガスを排気する排気ポートとを有する作動室と、前記超臨界水の膨張行程において機械エネルギーに変換する可動ピストンと、前記可動ピストンを回転可能に支持していて前記超臨界発生加圧ポンプに駆動連結された出力軸とを備えたエンジン部と、前記出力軸に駆動連結されていて前記機械エネルギーの一部により駆動されて発電電力を供給する発電機と、前記発電電力の一部を蓄電して前記超臨界開始用パルス電源に供給電力を出力する蓄電システムとを備え、前記蓄電システムが、前記発電電力の一部を充電電力として供給する充電器と、前記充電電力を充電する第１及び第２蓄電装置と、前記充電器と前記第１及び第２蓄電装置との間に配置されていて前記第１及び第２蓄電装置を交互に前記充電器に接続する切替制御器と、を含み、前記切替制御器が、前記切替制御器が、前記第１及び第２蓄電装置の一方から前記超臨界開始用パルス電源に出力電力が供給されている間に前記第１及び第２蓄電装置の他方を前記充電器により充電するように制御することを要旨とする。According to the first invention, the supercritical engine includes a working water supply source for storing working water, a supercritical start high-pressure pump that sucks and pressurizes the working water to generate supercritical start high-pressure working water, A supercritical start pulse power supply that supplies pulse power of a period and a high temperature heating state by energizing in response to the pulse power, and instantaneously supercritical in a wide area when in contact with the high pressure working water for supercritical start An instantaneous supercritical water generator for generating water, a supercritical water supply port connected to the instantaneous supercritical water generator, an expansion chamber communicating with the supercritical water supply port, and an exhaust port for exhausting expansion gas A movable piston that converts to mechanical energy in the expansion stroke of the supercritical water, an output shaft that rotatably supports the movable piston and is drivingly connected to the supercritical pressure pump An engine unit including a generator for supplying generated power is driven by a portion of said mechanical energy being drivingly connected to said output shaft, said supercritical start pulse and the power storage part of the generated power A power storage system that outputs power supplied to a power source, wherein the power storage system supplies a part of the generated power as charging power, first and second power storage devices that charge the charging power, and A switching controller disposed between a charger and the first and second power storage devices and alternately connecting the first and second power storage devices to the charger, the switching controller comprising: The switching controller charges the other of the first and second power storage devices with the charger while output power is supplied from one of the first and second power storage devices to the supercritical start pulse power source. be controlled so as to The gist.

この構成によれば、超臨界エンジンにおいて、超臨界開始用高圧ポンプが作動水を加圧して超臨界開始用高圧作動水を生成する。超臨界開始用高圧ポンプは超臨界エンジンの出力軸のカムにより直接、駆動され、エンジンの膨張行程に必要な量の作動水のみを加圧して最大約２０００Ｋｇ／ｃｍ２の超臨界開始用高圧作動水を生成することができる。超臨界開始用高圧ポンプは超臨界エンジンの膨張行程毎に、この膨張行程にとって必要な量の超臨界水を発生させるための超高圧作動水を供給する。そのため、超高圧作動水の供給量は少なくて済み、超臨界開始用高圧ポンプの駆動パワーは少なく、構造的にも簡単で低コスト化できる。超高圧作動水は瞬間超臨界流体発生器の超臨界発生用マルチ通電加熱成形体と接触して瞬時に超臨界水となる。超臨界発生用マルチ通電加熱成形体はタングステンボール等の高融点金属で構成され、パルス電力に応答した通電により８００〜２０００℃の高温状態となる。超臨界開始用高圧作動水が超臨界発生用マルチ通電加熱成形体に接触すると、瞬時に超臨界水が発生する。膨張行程の期間中、可動ピストンには連続的に超臨界水が作用するため、可動ピストンの正味平均有効圧力は４５０Ｋｇ／ｃｍ２以上の極めて高い圧力になることが推測される。現存のレーシングエンジンで、１つの基準とされる正味平均有効圧力がエンジンの最高出力時において１３Ｋｇ／ｃｍ２であることと比較すれば、本発明の超臨界エンジンの正味平均有効圧力が如何に突出しているかが理解できる。このように、簡単な構造で低コスト生産が可能な高性能の超臨界エンジンの実用化が容易に可能となる。蓄電システムからパルス電源に電力が継続的に供給される。蓄電システムは第１、第２蓄電装置を備えていて、第１、第２蓄電装置のＳＯＣ値に基づいて発電機の発電電力の一部を充電器を介して第１、第２蓄電装置に充電する。そのため、第１、第２蓄電装置の一方からパルス電源に電力が供給されている間に第１、第２蓄電装置の他方が充電されることになる。この結果、パルス電源には長期に亘って蓄電システムから電力が供給され、パルス電源からは瞬間超臨界流体発生器にパルス電力が継続的に供給される。そのため、瞬間超臨界流体発生器では、長期に亘って、このパルス電力に応答して超臨界水を継続的に発生することが可能となる。 According to this configuration, in the supercritical engine, the supercritical start high-pressure pump pressurizes the working water to generate supercritical start high-pressure working water. The supercritical start high-pressure pump is directly driven by the cam of the output shaft of the supercritical engine, and pressurizes only the amount of working water required for the expansion stroke of the engine, and the supercritical start high-pressure operation is about 2000 kg / cm 2 at maximum. Water can be generated. The supercritical start high-pressure pump supplies ultrahigh-pressure working water for generating supercritical water in an amount necessary for the expansion stroke for each expansion stroke of the supercritical engine. Therefore, the supply amount of the super high pressure working water is small, the driving power of the super critical start high pressure pump is small, and the structure is simple and the cost can be reduced. The super-high pressure working water instantly becomes supercritical water when it comes into contact with the multi-current heating molded body for supercritical generation of the instantaneous supercritical fluid generator. The multi-electric heating molded body for supercritical generation is made of a high melting point metal such as tungsten ball, and becomes a high temperature state of 800 to 2000 ° C. by energization in response to pulse power. When the high-pressure working water for supercritical initiation comes into contact with the multi-current heating molded body for supercritical generation, supercritical water is instantly generated. Since supercritical water continuously acts on the movable piston during the expansion stroke, it is presumed that the net average effective pressure of the movable piston is an extremely high pressure of 450 kg / cm 2 or more. Compared with the existing average net effective pressure of the racing engine, which is 13 Kg / cm 2 at the maximum output of the engine, the net average effective pressure of the supercritical engine of the present invention is prominent. I can understand. In this way, a high-performance supercritical engine capable of low-cost production with a simple structure can be easily put into practical use. Electric power is continuously supplied from the power storage system to the pulse power source. The power storage system includes first and second power storage devices. Based on the SOC values of the first and second power storage devices, a part of the power generated by the generator is transferred to the first and second power storage devices via a charger. Charge. Therefore, the other of the first and second power storage devices is charged while electric power is supplied from one of the first and second power storage devices to the pulse power source. As a result, electric power is supplied from the power storage system to the pulse power source for a long time, and pulse power is continuously supplied from the pulse power source to the instantaneous supercritical fluid generator. Therefore, the instantaneous supercritical fluid generator can continuously generate supercritical water in response to the pulse power over a long period of time.

好ましくは、超臨界エンジンが、前記超臨界開始用高圧ポンプと前記瞬間超臨界発生器との間に配置されていて前記超臨界開始用高圧作動水の脈動を抑制するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記超臨界開始用高圧作動水を前記膨張行程のほぼ全期間中に前記瞬間超臨界水発生器に供給することにより前記膨脹室に前記超臨界水を継続的に供給する電磁弁とをさらに備え、前記バッファアキュムレータと前記瞬間超臨界水発生器とがエンジンスタータとして機能することを特徴とする。  Preferably, a supercritical engine is disposed between the supercritical start high-pressure pump and the instantaneous supercritical generator and suppresses pulsation of the supercritical start high-pressure working water, and the buffer accumulator An electromagnetic valve that continuously supplies the supercritical water to the expansion chamber by supplying the supercritical start high-pressure working water to the instantaneous supercritical water generator during substantially the entire expansion stroke. And the buffer accumulator and the instantaneous supercritical water generator function as an engine starter.

この構成によれば、バッファアキュムレータに超臨界開始用高圧作動流体を蓄圧するため、超臨界開始用高圧作動流体の脈動が抑制され、エンジンの回転ムラが防止され、エンジン性能が安定する。しかも、電磁弁が、膨張行程のほぼ全期間中にバッファアキュムレータから超臨界開始用高圧作動流体を瞬間超臨界流体発生器に供給するため、瞬間超臨界流体発生器では継続的に超臨界流体を発生させ、膨張行程の全期間中に可動ピストンには連続的に超臨界流体の爆発力（爆発的に膨張する力）を作用させることができる。したがって、超臨界エンジンの正味平均有効圧力を極限まで増大させることが可能となる。また、バッファアキュムレータはエンジンスタータとしての機能を併せ持ち、エンジン始動時には、瞬間超臨界流体発生器を始動して、バッファアキュムレータから超臨界開始用高圧作動流体を供給してやれば、瞬時にエンジン起動用の超臨界流体を発生させてエンジン始動を円滑に行うことができる。したがって、寒冷地対策用のエンジン始動のための特別の部品も不要であり、信頼性が高い超臨界エンジンの提供が可能となる。  According to this configuration, since the high pressure working fluid for supercritical start is accumulated in the buffer accumulator, pulsation of the high pressure working fluid for supercritical start is suppressed, engine rotation unevenness is prevented, and engine performance is stabilized. In addition, since the solenoid valve supplies the supercritical start high-pressure working fluid from the buffer accumulator to the instantaneous supercritical fluid generator during almost the entire expansion stroke, the instantaneous supercritical fluid generator continuously supplies the supercritical fluid. The explosive force (explosive expansion force) of the supercritical fluid can be continuously applied to the movable piston during the entire expansion stroke. Therefore, it is possible to increase the net average effective pressure of the supercritical engine to the limit. The buffer accumulator also functions as an engine starter. When the engine is started, the instantaneous supercritical fluid generator is started and the supercritical start high pressure working fluid is supplied from the buffer accumulator. The engine can be started smoothly by generating a critical fluid. Therefore, no special parts for starting the engine for measures against cold regions are required, and a highly reliable supercritical engine can be provided.

好ましくは、前記エンジン部が回転式流体機械からなり、前記エンジン部が回転式流体機械からなり、前記回転式流体機械が、前記超臨界水供給ポートと、前記膨脹室と、前記排気ポートと、前記作動室が形成されたハウジングと、前記作動室に延びる出力軸を備えていて、前記作動室に回転可能に収納されて前記膨張行程において前記機械エネルギーを発生させる第１及び第２ピストンロータ本体と、前記第１及び第２ピストンロータ本体それぞれを前記膨張行程において前記第１及び第２回転方向との間で前記ハウジングに対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第１クラッチ手段と、前記第１及び第２ピストンロータ本体それぞれを前記膨張行程において前記第２回転方向と前記第１回転方向との間で前記出力軸に対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第２クラッチ手段と、を備えることを特徴とする。  Preferably, the engine unit is a rotary fluid machine, the engine unit is a rotary fluid machine, and the rotary fluid machine is the supercritical water supply port, the expansion chamber, the exhaust port, A first and second piston rotor body that includes a housing in which the working chamber is formed and an output shaft that extends into the working chamber and is rotatably housed in the working chamber to generate the mechanical energy in the expansion stroke. And first clutch means for switching each of the first and second piston rotor bodies between a locked state and an unlocked state with respect to the housing between the first and second rotational directions in the expansion stroke, Each of the first and second piston rotor bodies is connected to the output shaft between the second rotation direction and the first rotation direction in the expansion stroke. Characterized in that it comprises a second clutch means for switching to the click state and an unlocked state, the.

この構成によれば、高性能超臨界ロータリエンジンが極めて少ない部品点数で低コストで供給することが可能となり、地球温暖化対策に有効なカーボンフリーの自動車、航空機、船舶、建設機械、農業機械、電気機関車、静止型／可動型発電装置等動力源を必要とする機械装置の実現が可能となる。また、自動車、航空機、船舶、電気機関車等の移動体は小容量の蓄電装置の利用を可能にして、飛躍的に航続距離を延ばすことができる。しかも、化石燃料の代わりに飲料水、雨水その他の水資源を有効活用することが可能となるため、特別のインフラを用意することなく、どこでも作動水を補給することができるメリットがある。  According to this configuration, a high-performance supercritical rotary engine can be supplied at a low cost with a very small number of parts, and it is effective in combating global warming, such as carbon-free automobiles, aircraft, ships, construction machinery, agricultural machinery, It is possible to realize a mechanical device that requires a power source such as an electric locomotive or a stationary / movable generator. In addition, mobile bodies such as automobiles, airplanes, ships, and electric locomotives can use a small-capacity power storage device, and can dramatically increase the cruising distance. Moreover, since it is possible to effectively use drinking water, rainwater and other water resources instead of fossil fuels, there is an advantage that working water can be replenished anywhere without preparing a special infrastructure.

第２発明によれば、超臨界エンジン駆動発電装置が、作動水を貯留する作動水供給源と、前記作動水を吸引加圧して超臨界開始用高圧作動水を生成する超臨界開始用高圧ポンプと、
所定周期のパルス電力を供給する超臨界開始用パルス電源と、前記パルス電力に応答して通電することにより高温加熱状態となり、前記超臨界開始用高圧作動水と接触した際に広域で瞬時に超臨界水を発生させる瞬間超臨界水発生器と、前記瞬間超臨界水発生器に接続された超臨界水供給ポートと、前記超臨界水供給ポートに連通する膨張室と、膨張ガスを排気する排気ポートとを有する作動室と、前記超臨界水の膨張行程において機械エネルギーに変換する可動ピストンと、前記可動ピストンを回転可能に支持していて前記超臨界発生加圧ポンプに駆動連結された出力軸とを備えたエンジン部と、前記出力軸により駆動されて発電電力を供給する発電機と、前記発電電力の一部を蓄電して前記超臨界開始用パルス電源に電力を供給する蓄電システムとを備え、前記蓄電システムが、前記発電電力の一部を充電電力として供給する充電器と、前記充電電力を充電する第１及び第２蓄電装置と、前記充電器と前記第１及び第２蓄電装置との間に配置されていて前記第１及び第２蓄電装置を交互に前記充電器に接続する切替制御器と、を含み、前記切替制御器が、前記切替制御器が、前記第１及び第２蓄電装置の一方から前記超臨界開始用パルス電源に出力電力が供給されている間に前記第１及び第２蓄電装置の他方を前記充電器により充電するように制御することを特徴とする。According to the second aspect of the invention, the supercritical engine-driven power generation device includes a working water supply source that stores working water, and a supercritical start high-pressure pump that suctions and pressurizes the working water to generate supercritical start high-pressure working water. When,
A supercritical start pulse power source that supplies pulse power of a predetermined period and a high temperature heating state when energized in response to the pulse power, and instantaneously superb in a wide area when in contact with the supercritical start high pressure working water An instantaneous supercritical water generator for generating critical water, a supercritical water supply port connected to the instantaneous supercritical water generator, an expansion chamber communicating with the supercritical water supply port, and an exhaust for exhausting expansion gas A working chamber having a port, a movable piston for converting to mechanical energy in the expansion stroke of the supercritical water, and an output shaft that rotatably supports the movable piston and is drivingly connected to the supercritical pressure pump An engine unit including: a power generator that is driven by the output shaft to supply generated power; and a power storage that stores part of the generated power and supplies power to the supercritical start pulse power source. And a stem, wherein the power storage system comprises a charger for supplying a part of the generated power as charging power, a first and second power storage device to charge the charging power, the first and the charger and the A switching controller that is disposed between the first and second power storage devices and alternately connects the first and second power storage devices to the charger, wherein the switching controller, the switching controller, that it controls to charge the other of said first and second power storage device by the charger while one output power the supercritical start pulse power from the first and second power storage device is supplied Features.

この構成によれば、エンジン部の出力軸により発電機を駆動して得た発電電力の一部を蓄電装置に蓄電して超臨界開始用パルス電源に電力を継続的に供給するため、超臨界エンジンの瞬間超臨界水発生器は常時、運転が可能となり、長期に亘って超臨界エンジン駆動発電装置を作動させて発電電力を低いエネルギーコストで得ることができる。超臨界エンジン駆動発電装置は構造も簡単で生産コストも低い。蓄電システムは第１、第２蓄電装置を備えていて、第１、第２蓄電装置のＳＯＣ値に基づいて発電機の発電電力の一部を充電器を介して第１、第２蓄電装置に充電する。そのため、第１、第２蓄電装置の一方からパルス電源に電力が供給されている間に第１、第２蓄電装置の他方が充電されることになる。この結果、パルス電源には長期に亘って蓄電システムから電力が供給され、パルス電源からは瞬間超臨界流体発生器にパルス電力が継続的に供給される。そのため、瞬間超臨界流体発生器では、長期に亘って、このパルス電力に応答して超臨界水を継続的に発生することが可能となる。 According to this configuration, a part of the generated power obtained by driving the generator by the output shaft of the engine unit is stored in the power storage device and continuously supplied to the supercritical start pulse power supply. The engine's instantaneous supercritical water generator can always be operated, and the supercritical engine drive power generator can be operated for a long period of time to obtain generated power at a low energy cost. The supercritical engine drive power generator has a simple structure and low production cost. The power storage system includes first and second power storage devices. Based on the SOC values of the first and second power storage devices, a part of the power generated by the generator is transferred to the first and second power storage devices via a charger. Charge. Therefore, the other of the first and second power storage devices is charged while electric power is supplied from one of the first and second power storage devices to the pulse power source. As a result, electric power is supplied from the power storage system to the pulse power source for a long time, and pulse power is continuously supplied from the pulse power source to the instantaneous supercritical fluid generator. Therefore, the instantaneous supercritical fluid generator can continuously generate supercritical water in response to the pulse power over a long period of time.

第３発明によれば、移動体が、第２発明の超臨界エンジン駆動発電装置を備える。  According to the third invention, the moving body includes the supercritical engine drive power generation device of the second invention.

この構成によれば、移動体が超臨界エンジン駆動発電装置を備えることでパルス電源に継続的に電力を供給して超臨界エンジンの長期運転を可能にし、移動体の航続距離または運転時間を飛躍的に向上させることができる。  According to this configuration, the moving body is equipped with a supercritical engine drive power generation device, which continuously supplies power to the pulsed power supply to enable long-term operation of the supercritical engine, thereby dramatically increasing the cruising range or operating time of the moving body. Can be improved.

本発明の実施例による超臨界エンジンを採用した超臨界エンジン駆動発電装置を具備した移動体のブロック図を示す。1 is a block diagram of a mobile body equipped with a supercritical engine drive power generation device employing a supercritical engine according to an embodiment of the present invention. 図１の超臨界エンジンの超臨界開始用高圧ポンプの断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of a supercritical start high-pressure pump of the supercritical engine of FIG. 図１の超臨界エンジンの電磁弁の断面図を示す。2 shows a cross-sectional view of the solenoid valve of the supercritical engine of FIG. 図１の超臨界エンジンの瞬間超臨界発生器の断面図を示す。2 shows a cross-sectional view of the instantaneous supercritical generator of the supercritical engine of FIG. 図１に示した超臨界エンジンのエンジン部を構成する回転式流体機械の断面図を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view of a rotary fluid machine that constitutes an engine unit of the supercritical engine shown in FIG. 1. 図１に示した超臨界エンジンのエンジン部を構成する回転式流体機械の一部を切欠いた斜視図を示す。The perspective view which notched a part of rotary fluid machine which comprises the engine part of the supercritical engine shown in FIG. 1 is shown. 図５に示した回転式流体機械のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。FIG. 6 is a sectional view of the rotary fluid machine shown in FIG. 5 taken along the line VII-VII. 図５に示した回転式流体機械のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。FIG. 6 is a sectional view of the rotary fluid machine shown in FIG. 5 taken along the line VII-VII. 図５に示した回転式流体機械のＩＸ−ＩＸ断面図を示す。FIG. 6 is a sectional view of the rotary fluid machine shown in FIG. 5 taken along the line IX-IX. 図５に示した回転式流体機械のＸ−Ｘ断面図を示す。XX sectional drawing of the rotary fluid machine shown in FIG. 5 is shown.

以下、本発明の実施例による超臨界エンジンを採用した超臨界エンジン駆動発電装置を具備した移動体の実施態様について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明において、超臨界エンジン駆動発電装置は移動体に搭載したものとして図示されているが、本発明は図示された実施態様に限定されない。超臨界エンジンの応用例は静止型・可動型発電プラントのみでなく、広い応用例を有する。即ち、超臨界エンジン駆動発電装置は、電気自動車に適用したものとして例示されているが、本発明は、電気自動車に限定されず、例えば、トラック、バス、自動２輪車、自動３輪車等の車両、電気機関車、鉄道車両、特殊装備車、サーボモーター搭載機関車、油圧ショベル及びブルドーザ等の建設機械、トラクター、コンバイン等の農林業機械、戦車等の特装車両、船舶、潜水艦、航空機、宇宙往還機等の移動体に適用される。超臨界エンジン駆動発電装置は、その出力軸をトランスミッション等の出力装置を介して推進装置に接続しても良いし、或いは、超臨界エンジン駆動発電装置の発電電力をインバータ等を介して電気モータを駆動し、その動力で推進装置を駆動しても良い。  DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a mobile body equipped with a supercritical engine drive power generator employing a supercritical engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, the supercritical engine drive power generator is illustrated as being mounted on a moving body, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment. Applications of supercritical engines include not only stationary and mobile power plants but also a wide range of applications. That is, although the supercritical engine drive power generation device is exemplified as applied to an electric vehicle, the present invention is not limited to the electric vehicle, for example, a truck, a bus, a motorcycle, a motorcycle, etc. Vehicles, electric locomotives, railway vehicles, special equipment vehicles, locomotives equipped with servo motors, construction machines such as hydraulic excavators and bulldozers, agricultural and forestry machinery such as tractors and combines, specially equipped vehicles such as tanks, ships, submarines, aircraft, Applies to mobile objects such as space shuttles. The supercritical engine drive power generator may have its output shaft connected to the propulsion device via an output device such as a transmission, or the electric power generated by the supercritical engine drive power generator via an inverter or the like The propulsion device may be driven with the power.

図１に示した実施例において、移動体１０は、超臨界水の圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する超臨界エンジン１２と、超臨界エンジン１２から供給された機械エネルギーを複数の駆動輪１４からなる推進手段に伝達する出力装置１６とを備える。出力装置１６はエンジン１２の機械エネルギーを選択的に遮断若しくは締結するクラッチＣＬと、エンジン１２の機械エネルギーを複数の走行速度にシフトするトランスミッションＴＭと、トランスミッションＴＭの出力を駆動輪１４伝達するためのプロペラシャフトＰＳを備える。プロペラシャフトＰＳはディファレンシャル１８及びアクスルＡｘｌを介して駆動輪１４を駆動する。  In the embodiment shown in FIG. 1, the moving body 10 includes a supercritical engine 12 that converts pressure energy of supercritical water into mechanical energy, and mechanical energy supplied from the supercritical engine 12 includes a plurality of drive wheels 14. And an output device 16 for transmitting to the propulsion means. The output device 16 is a clutch CL that selectively cuts off or fastens the mechanical energy of the engine 12; a transmission TM that shifts the mechanical energy of the engine 12 to a plurality of traveling speeds; Propeller shaft PS is provided. The propeller shaft PS drives the drive wheels 14 via the differential 18 and the axle Axl.

超臨界エンジン１２は、作動水Ｗｔを貯留する貯水タンクからなる作動水供給源２１と、貯水タンクＴからの作動水Ｗｔを吸引加圧して超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗを生成する超臨界開始用高圧ポンプ２７と、超臨界開始用高圧ポンプ２７から吐出された超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗを蓄圧する摺動ピストン及びバネ手段３０ａを内蔵した蓄圧室３０ｂを有するバッファアキュムレータ３０と、バッファアキュムレータ３０から供給された超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗを瞬時に超臨界水に変換する瞬間超臨界発生器４２と、超臨界水を爆発的に膨張させて機械エネルギーに変換するエンジン部４０とを備える。バッファアキュムレータ３０は超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗを超高圧で蓄圧すると共にその脈動を最小限に抑制する。超臨界開始用高圧ポンプ２７とバッファアキュムレータ３０との間には、バッファアキュムレータ３０から超臨界開始用高圧ポンプ２７への超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗの逆流を防止する逆止弁２９が配置される。  The supercritical engine 12 generates a supercritical start high pressure hydraulic water HPw by sucking and pressurizing the hydraulic water Wt from the reservoir tank T and the hydraulic water supply source 21 including a reservoir tank that stores the hydraulic water Wt. Buffer accumulator 30 having a high pressure pump 27, a pressure accumulating chamber 30b containing a spring piston 30a and a sliding piston for accumulating high pressure hydraulic water HPw discharged from the supercritical start high pressure pump 27, and a buffer accumulator An instantaneous supercritical generator 42 that instantaneously converts supercritical high-pressure working water HPw supplied from 30 into supercritical water, and an engine unit 40 that explosively expands supercritical water to convert it into mechanical energy. Prepare. The buffer accumulator 30 accumulates the supercritical start high-pressure hydraulic water HPw at an ultrahigh pressure and suppresses the pulsation to a minimum. Between the supercritical start high-pressure pump 27 and the buffer accumulator 30, a check valve 29 for preventing the back flow of the supercritical start high-pressure working water HPw from the buffer accumulator 30 to the supercritical start high-pressure pump 27 is disposed. The

貯水タンクＴと超臨界開始用高圧ポンプ４２との間の給水ラインＷｌには作動水Ｗｔ中に含まれる金属イオンを分離除去する金属イオン分離器２５が設けられている。金属イオンとは、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン等のアルカリ土類金属を指し、炭酸塩、硫酸塩等の形でスケールを構成するものである。金属イオン分離器２５はエチレンジアミン四酢酸（以下、「ＥＤＴＡ」と称する）等のキレート剤と疎水性物質としてパラフィンワックスを９０℃で溶融混合し、これを親水性多孔質体としてのセルロースビーズ「レンゴー社製：商品名ビスコバール」に含浸させて冷却したものをスケール防止剤として用いる。実際の使用に当っては、このスケール防止剤を不織性製布で覆ったものをケースに充填して用いる。作動水Ｗｔが給水ラインＷｌを流れる際に金属イオン分離器２５からキレート剤が長時間にわたって徐放してスケールの発生を防止する。キレート剤と疎水性物質と親水性多孔質体との混合比は、好ましくは、重量比で１：１：１となるように調整されるが、これらの混合比を調整することによりキレート剤の放出量を調整することができる。  A metal ion separator 25 that separates and removes metal ions contained in the working water Wt is provided in the water supply line Wl between the water storage tank T and the supercritical start high-pressure pump 42. Metal ions refer to alkaline earth metals such as calcium ions, magnesium ions, barium ions, etc., and constitute scales in the form of carbonates, sulfates, and the like. The metal ion separator 25 melts and mixes a chelating agent such as ethylenediaminetetraacetic acid (hereinafter referred to as “EDTA”) and paraffin wax as a hydrophobic substance at 90 ° C., and this is mixed with cellulose beads “rengo” as a hydrophilic porous body. A product made by impregnating “Corporation name: Viscobar” and cooled is used as a scale inhibitor. In actual use, the scale inhibitor is covered with a non-woven cloth and used in a case. When the working water Wt flows through the water supply line Wl, the chelating agent is gradually released from the metal ion separator 25 over a long period of time to prevent the generation of scale. The mixing ratio of the chelating agent, the hydrophobic substance, and the hydrophilic porous body is preferably adjusted to be 1: 1: 1 by weight ratio, but by adjusting these mixing ratios, The amount of release can be adjusted.

図１に示すように、超臨界エンジン１２は、さらに、超臨界エンジン１２により駆動される発電機３２と、所定周期のパルス電力を供給する超臨界開始用パルス電源２８と、パルス電力に応答して通電することにより作動水の臨界温度以上に昇温し、超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗと接触した際に広域で瞬時に超臨界水ＳＣｗを発生させる瞬間超臨界水発生器４２と、バッファアキュムレータ３０からの超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗを瞬間超臨界水発生器４２に噴射する電磁弁３２と、瞬間超臨界水発生器４２から供給された超臨界水ＳＣｗを膨張させて機械エネルギーに変換する回転式流体機械からなるエンジン部４０とを備え、バッファアキュムレータ３０と瞬間超臨界水発生器４２とはエンジンスタータとして機能する。  As shown in FIG. 1, the supercritical engine 12 further responds to the pulse power by a generator 32 driven by the supercritical engine 12, a supercritical start pulse power supply 28 that supplies pulse power of a predetermined period, and the pulse power. An instantaneous supercritical water generator 42 that instantaneously generates supercritical water SCw in a wide area when brought into contact with high-pressure hydraulic water HPw for starting supercriticality, and a buffer; Electromagnetic valve 32 for injecting supercritical start high-pressure hydraulic water HPw from accumulator 30 to instantaneous supercritical water generator 42, and supercritical water SCw supplied from instantaneous supercritical water generator 42 are expanded into mechanical energy. The engine unit 40 includes a rotating fluid machine for conversion, and the buffer accumulator 30 and the instantaneous supercritical water generator 42 function as an engine starter.

図２において、超臨界開始用高圧ポンプ２７は、瞬間超臨界水発生器４２のケーシングに支持されるポンプ本体２７０を含む。ポンプ本体２７０には、吸水通路２７２、吐出通路２７４、加圧室２７６が形成されている。加圧室２７６には、加圧部材としてのプランジャ２７８がカム２８０によって摺動可能となるようにに保持されている。プランジャ２７８の下端部は、リフタとして機能する従動カバー２８２により支持され、従動カバー２８２はばね２８４によって下方向に押圧され、超臨界エンジン１２の出力軸１３２の端部に固定されたカム２８０のカムプロフィールに常に接触している。プランジャ２７８はポンプ本体２７０の中央部に配置した水密シール部材２８６である。水密シール部材２８６は上下に間隔を置いて収納された上部シールホールダ２８８及び下部シールホールダ２９０と、上部シールホールダ２８８及び下部シールホールダ２９０との間には複数の断面Ｖ形状のシールリング２９２，２９４が保持される。シール押さえ部材２９６がポンプ本体２７０に螺子止めされて、水密シール部材２８６を所定位置に保持して、プランジャ２７８とポンプ本体２７０の加圧室２７６内を水密的にシールする。吸水通路２７２及び吐出通路２７４には、吸水弁３００、吐出弁３０２がそれぞれ設けられており、ばね３００ａ、３０２ａにて弁座に対し押圧され、作動水の流通方向を制限する逆止弁として機能する。  In FIG. 2, the supercritical start high-pressure pump 27 includes a pump body 270 supported by the casing of the instantaneous supercritical water generator 42. In the pump body 270, a water absorption passage 272, a discharge passage 274, and a pressurizing chamber 276 are formed. A plunger 278 as a pressure member is held in the pressure chamber 276 so as to be slidable by a cam 280. The lower end of the plunger 278 is supported by a driven cover 282 that functions as a lifter. The driven cover 282 is pressed downward by a spring 284 and is a cam of a cam 280 fixed to the end of the output shaft 132 of the supercritical engine 12. Always in contact with the profile. The plunger 278 is a watertight seal member 286 disposed at the center of the pump body 270. The water-tight seal member 286 has a plurality of V-shaped seal rings 292 and 294 between the upper seal holder 288 and the lower seal holder 290 and the upper seal holder 288 and the lower seal holder 290, which are accommodated in the vertical direction. Is retained. The seal pressing member 296 is screwed to the pump main body 270 to hold the water-tight seal member 286 in a predetermined position, thereby sealing the plunger 278 and the pressurizing chamber 276 of the pump main body 270 in a water-tight manner. The water absorption passage 272 and the discharge passage 274 are respectively provided with a water absorption valve 300 and a discharge valve 302, which are pressed against the valve seat by the springs 300a and 302a and function as a check valve that restricts the flow direction of the working water. To do.

さらに、ポンプ本体２７０はソレノイド３０４を支持している。このソレノイド３０４は係合部材３０６とばね３０８を備えている。この係合部材３０６は、ソレノイド３０４がＯＦＦされると、ばね３０８のばね力によって、吸水弁３００を開弁する方向に付勢力がかけられている。このばね３０８の付勢力は、吸水弁３００のばね３００ａの付勢力より大きくなっているので、吸水弁３００は、弁座部から離れ、図２に示すように、開弁状態となっている。一方、ソレノイド３０４がＯＮされると、ばね３０８のばね力に抗して係合部材３０６を引込み、吸水弁３００はばね３００ａの付勢力によって閉弁状態となる。  Further, the pump body 270 supports the solenoid 304. The solenoid 304 includes an engaging member 306 and a spring 308. When the solenoid 304 is turned off, the engaging member 306 is biased by the spring force of the spring 308 in the direction of opening the water intake valve 300. Since the urging force of the spring 308 is larger than the urging force of the spring 300a of the water intake valve 300, the water intake valve 300 is separated from the valve seat portion and is in the open state as shown in FIG. On the other hand, when the solenoid 304 is turned on, the engaging member 306 is retracted against the spring force of the spring 308, and the water intake valve 300 is closed by the biasing force of the spring 300a.

これらの構成部品からなるポンプ本体２７０を総称して超臨界開始用高圧ポンプ２７と称する。エンジン出力軸１３２が回転することによってカム２８０が回転し、超臨界開始用高圧ポンプ２７内のプランジャ２７８が上下動する。プランジャ２７８の下端に設けられたリフタ２８２は、ばね２８４にてカム２８０に圧接されている。プランジャ２７８は、カム２８０により、往復運動して加圧室２７６内の容積を変化させる。プランジャ２７８の吐出行程中に吸水弁３００が閉弁すると、加圧室２７６内の圧力が上昇し、これにより吐出弁３０２が自動的に開弁し、超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗとして図１に示したバッファアキュムレータ３０に圧送する。吸入弁３００の弁位置は、加圧室２７６の圧力とソレノイド３０４の動作により決定される。  The pump body 270 made up of these components is collectively referred to as the supercritical start high-pressure pump 27. As the engine output shaft 132 rotates, the cam 280 rotates, and the plunger 278 in the supercritical start high-pressure pump 27 moves up and down. A lifter 282 provided at the lower end of the plunger 278 is pressed against the cam 280 by a spring 284. The plunger 278 is reciprocated by the cam 280 to change the volume in the pressurizing chamber 276. When the water intake valve 300 is closed during the discharge stroke of the plunger 278, the pressure in the pressurizing chamber 276 increases, whereby the discharge valve 302 is automatically opened, and the high-pressure working water HPw for supercritical start is shown in FIG. To the buffer accumulator 30 shown in FIG. The valve position of the suction valve 300 is determined by the pressure in the pressurizing chamber 276 and the operation of the solenoid 304.

ソレノイド３０４がＯＮ（通電）状態になると、ソレノイド３０４には、ばね３０８の付勢力以上の電磁力が発生し、係合部材３０６がソレノイド３０４側に引き寄せられる。このため、係合部材３０６は吸水弁３００から離れるとともに、ばね３００ａの押圧力によって、吸水弁３００は、弁座部を閉塞する。  When the solenoid 304 is turned on (energized), an electromagnetic force greater than the urging force of the spring 308 is generated in the solenoid 304, and the engaging member 306 is drawn toward the solenoid 304 side. For this reason, the engaging member 306 is separated from the water absorbing valve 300, and the water absorbing valve 300 closes the valve seat portion by the pressing force of the spring 300a.

従って、吐出行程中は、吸水弁３００が閉塞され、加圧室２７６の容積減少分の作動水は、吐出弁３０２を押し開きバッファアキュムレータ３０へ圧送される。  Therefore, during the discharge stroke, the water absorption valve 300 is closed, and the working water corresponding to the volume reduction of the pressurizing chamber 276 pushes the discharge valve 302 and is pumped to the buffer accumulator 30.

これに対し、ソレノイド３０４がＯＦＦ（無通電）状態になると、ばね３０８の付勢力により、係合部材３０６は吸水弁３００に押し付けられ、吸水弁３００を開弁状態にする。従って、吐出行程時においても、加圧室２７６の圧力は、給水ラインＷｌとほぼ同等の低圧状態を保つため、吐出弁３０２を開弁することができず、加圧室２７６の容積減少分の作動水は、吸水弁３００を通り給水ラインＷｌ側へ戻される。  On the other hand, when the solenoid 304 is in an OFF (non-energized) state, the engaging member 306 is pressed against the water suction valve 300 by the biasing force of the spring 308, and the water suction valve 300 is opened. Accordingly, even during the discharge stroke, the pressure in the pressurizing chamber 276 is maintained at a low pressure that is substantially equivalent to that of the water supply line Wl. The working water passes through the water intake valve 300 and is returned to the water supply line Wl side.

また、吐出行程の途中で、ソレノイド３０４がＯＮ状態となれば、このときから、バッファアキュムレータ３０へ超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗが圧送される。また、一度圧送が始まると、加圧室２７６内の圧力は、上昇するため、その後、ソレノイド３０４をＯＦＦ状態にしても、吸水弁３００は閉塞状態を維持し、吸水行程の始まりと同期して自動開弁する。よって、ソレノイド３０４のＯＮタイミングにより、吐出量を調節することができる。超臨界開始用高圧ポンプ２７は超臨界エンジン１２の出力軸１３２により駆動されて５００〜２０００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗをバッファアキュムレータ３０に圧送する。Also, if the solenoid 304 is turned on during the discharge stroke, the supercritical start high-pressure hydraulic water HPw is pumped to the buffer accumulator 30 from this time. In addition, once the pressure feeding starts, the pressure in the pressurizing chamber 276 increases. Therefore, even if the solenoid 304 is turned off thereafter, the water intake valve 300 is maintained in a closed state and synchronized with the start of the water absorption stroke. Automatic valve opening. Therefore, the discharge amount can be adjusted by the ON timing of the solenoid 304. The supercritical start high-pressure pump 27 is driven by the output shaft 132 of the supercritical engine 12 and pumps the supercritical start high-pressure working water HPw to the buffer accumulator 30 at a pressure of 500 to 2000 Kg / cm 2 .

図３において、電磁弁３２は、弁本体３２０を備え、弁本体３２０の上方に延びるステンレスチューブ等からなる環状部材３２２が固定支持される。環状部材３２２の上部にはコア３２４が支持され、環状部材３２２の外周にソレノイド３２６が配設される。弁本体３２０には弁室３２７が形成され、弁室３２７はバッファアキュムレータ３０と連通するインレット３２８と、瞬間超臨界水発生器４２の吸入ポートに連通するアウトレット３３０と、インレット３２８とアウトレット３３０との間に形成された第１、第２弁座３３２，３３４を有する。第１、第２弁座３３２，３３４には弁体３３６がコイルバネ３３８によって当接することで弁体３３６を閉弁位置に保持する。弁体３３６は、第１弁座３３２に当接する第１シート部３３６ａと、第２弁座３３４に当接する第２シート部３３６ｂと、第１、第２弁座３３２，３３４の中間部の円錐壁部に密着当接する第３シート部３３６ｃとを有する。第３シート部３３６ｃの中央部には開口部３３６ｄが形成されている。環状部材３２２内には摺動可能にプランジャ３４０が収納されており、その下端部に弁体３３６が接着又は溶接手段等により固定されていて、プランジャ３４０の軸方向に連通孔３４０ａが形成されている。  In FIG. 3, the electromagnetic valve 32 includes a valve main body 320, and an annular member 322 made of a stainless tube or the like extending above the valve main body 320 is fixedly supported. A core 324 is supported on the upper portion of the annular member 322, and a solenoid 326 is disposed on the outer periphery of the annular member 322. A valve chamber 327 is formed in the valve body 320, and the valve chamber 327 includes an inlet 328 communicating with the buffer accumulator 30, an outlet 330 communicating with the suction port of the instantaneous supercritical water generator 42, and the inlet 328 and the outlet 330. There are first and second valve seats 332 and 334 formed between them. A valve body 336 is brought into contact with the first and second valve seats 332 and 334 by a coil spring 338 so that the valve body 336 is held in the valve closing position. The valve body 336 includes a first seat portion 336a that abuts the first valve seat 332, a second seat portion 336b that abuts the second valve seat 334, and a cone at an intermediate portion between the first and second valve seats 332 and 334. And a third sheet portion 336c in close contact with the wall portion. An opening 336d is formed at the center of the third sheet portion 336c. A plunger 340 is slidably accommodated in the annular member 322, and a valve body 336 is fixed to the lower end portion thereof by adhesion or welding means, and a communication hole 340a is formed in the axial direction of the plunger 340. Yes.

図３において、ソレノイド３２６が無通電状態であると、プランジャ３４０がコイルバネ３４０によって閉弁位置に付勢される結果、弁体３３６が第１、第２弁座３３２，３３４に当接して電磁弁３２を閉弁位置に保持する。この時、超臨界開始用高圧作動水の流通は遮断される。これに対して、ソレノイド３２６が通電されると、プランジャ３４０がコイルバネ３４０のバネ力に抗して上方に吸引され、弁体３３６が第１、第２弁座３３２，３３４から離間して電磁弁３２を開弁位置に保持する。このとき、バッファアキュムレータ３０の超臨界開始用高圧作動水がインレット３２８から流入して弁室３２７に入り、次いで、アウトレット３３０から瞬間超臨界水発生器４２の吸入ポートに噴射される。  In FIG. 3, when the solenoid 326 is in a non-energized state, the plunger 340 is biased to the valve closing position by the coil spring 340. As a result, the valve body 336 comes into contact with the first and second valve seats 332 and 334 and the electromagnetic valve 32 is held in the closed position. At this time, the distribution of the supercritical start high-pressure working water is blocked. On the other hand, when the solenoid 326 is energized, the plunger 340 is attracted upward against the spring force of the coil spring 340, and the valve body 336 is separated from the first and second valve seats 332 and 334, and the electromagnetic valve 32 is held in the valve open position. At this time, the supercritical start high-pressure working water of the buffer accumulator 30 flows from the inlet 328 and enters the valve chamber 327, and is then injected from the outlet 330 to the intake port of the instantaneous supercritical water generator 42.

図４に示すように、瞬間超臨界水発生器４２は、回転式流体機械４０に対してこれと同心的に連結された円筒状リアクタケーシング１１００を備える。円筒状リアクタケーシング１１００には、円筒状リアクタケーシング１１００の内側とケーシング１１００の中央内周部１１１４の径方向外側に形成されたセラミック等の絶縁耐熱層１１１６と、絶縁耐熱層１１１６の内側に形成されていて飽和蒸気発生ゾーンＺ１と、過熱蒸気発生ゾーンＺ２と、超臨界流体発生ゾーンゾーンＺ３とを有する超高温加熱室１１１８が形成されている。円筒状リアクタケーシング１１００の中央内周部１１１４は回転式流体機械４０の出力軸を通過可能にするための直径を有する内周壁部１１１４を備える。  As shown in FIG. 4, the instantaneous supercritical water generator 42 includes a cylindrical reactor casing 1100 that is concentrically connected to the rotary fluid machine 40. The cylindrical reactor casing 1100 is formed on the inner side of the cylindrical reactor casing 1100 and the insulating heat resistant layer 1116 such as ceramic formed on the radially outer side of the central inner peripheral portion 1114 of the casing 1100, and on the inner side of the insulating heat resistant layer 1116. In addition, an ultra-high temperature heating chamber 1118 having a saturated steam generation zone Z1, a superheated steam generation zone Z2, and a supercritical fluid generation zone zone Z3 is formed. A central inner peripheral portion 1114 of the cylindrical reactor casing 1100 includes an inner peripheral wall portion 1114 having a diameter for allowing the output shaft of the rotary fluid machine 40 to pass therethrough.

瞬間超臨界水発生器４２の吸入ポート１１０２は、径方向壁部１１２０に延びていて電磁弁３２のアウトレット３３０が装着されるとともに、径方向壁部１１２０には周方向に延びる複数の開口部１１２２を有する。超高温加熱室１１１８のコーナー部１１１８ａ、１１１８ｂには一対の電極１１２４，１１２６がそれぞれ配置される。一対の電極１１２４，１１２６はパルス電源２８に接続される。ケーシング１１００には温度センサＳ２が装着され、温度信号Ｔがコントローラ６０（図１参照）に供給され、パルス電力のパルス幅の制御用に利用される。  The suction port 1102 of the instantaneous supercritical water generator 42 extends to the radial wall 1120 and is fitted with the outlet 330 of the electromagnetic valve 32. The radial wall 1120 has a plurality of openings 1122 extending in the circumferential direction. Have A pair of electrodes 1124 and 1126 are arranged at corner portions 1118a and 1118b of the ultra-high temperature heating chamber 1118, respectively. The pair of electrodes 1124 and 1126 are connected to the pulse power supply 28. A temperature sensor S2 is attached to the casing 1100, and a temperature signal T is supplied to the controller 60 (see FIG. 1) and used for controlling the pulse width of the pulse power.

超高温加熱室１１１８には、一対の電極１１２４，１１２６の間に介在していて超臨界発生用マルチ通電加熱成形体として機能する多数の導電性高融点ボール１１３４が充填されていて互いに通電発熱して５００〜２０００℃の超高温状態となる。これら導電性高融点ボール１１３４の隙間はアーク放電領域１１３６として作用する。パルス電力に応答して、導電性高融点ボール１１３４は、飽和蒸気発生ゾーンＺ１，過熱蒸気発生ゾーンＺ２及び超臨界流体発生ゾーンＺ３の広域にて高密度のアーク放電を発生させる。飽和蒸気発生ゾーンＺ１において、超臨界開始用高圧作動水が超高温の導電性高融点ボール１１３４に接触すると同時に瞬時に飽和蒸気となる。過熱蒸気発生ゾーンＺ２において、飽和蒸気が順次広域で発生するアーク放電と接触して瞬時に過熱蒸気となる。超高温加熱室１１１８の下流側に流れるにしたがって、超臨界流体発生ゾーンＺ３において、過熱蒸気はさらにアーク放電の影響下で高温高圧となり超臨界水が生成される。導電性高融点ボール１１３４としては、市販のタングステンボール、或いは、カーボンボールの表面にクロム、モリブデン、タングステン等の導電性金属をコーティングしたものが用いられる。アーク放電は、導電性高融点ボール１１３４の互いに隣接して対面する球面部分で発生しやすく、導電性高融点ボール１１３４が５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の直径を有する場合に最も頻繁に発生する。アーク放電は、パルス電圧を周期的に発生させるパルス電流の電圧がハイレベルとローレベルとの間で周期的に変化することでより頻繁に発生する。超高温加熱室１１１８に隣接してデミスター部１１０６が配置され、デミスター部１１０６には耐熱性の金属ワイヤー等から形成されたデミスター１１１０が充填される。電磁開閉弁５６が所定周期で開弁されると、デミスター１１１０を通過した超臨界水ＳＣｗはフィルター１１４２で濾過された後、アウトレット１１４０から回転式流体機械４０のインレットに供給される。  The ultra-high temperature heating chamber 1118 is filled with a number of conductive high melting point balls 1134 that are interposed between a pair of electrodes 1124 and 1126 and function as a multi-current heating molded body for supercritical generation, and generate heat by energizing each other. It becomes a super high temperature state of 500-2000 degreeC. A gap between these conductive high melting point balls 1134 acts as an arc discharge region 1136. In response to the pulse power, the conductive high melting point ball 1134 generates a high-density arc discharge in a wide area of the saturated steam generation zone Z1, the superheated steam generation zone Z2, and the supercritical fluid generation zone Z3. In the saturated steam generation zone Z1, the supercritical start high-pressure working water comes into contact with the ultra-high temperature conductive high melting point ball 1134, and at the same time becomes saturated steam. In the superheated steam generation zone Z2, saturated steam is instantaneously converted into superheated steam in contact with arc discharge generated in a wide area. As it flows to the downstream side of the super high temperature heating chamber 1118, the superheated steam further becomes high temperature and high pressure under the influence of arc discharge in the supercritical fluid generation zone Z3, and supercritical water is generated. As the conductive high melting point ball 1134, a commercially available tungsten ball or a carbon ball whose surface is coated with a conductive metal such as chromium, molybdenum, or tungsten is used. Arc discharge is likely to occur in the spherical portions of the conductive high melting point ball 1134 that face each other adjacent to each other, and most frequently occurs when the conductive high melting point ball 1134 has a diameter of about 5 mm to 30 mm. Arc discharge occurs more frequently when the voltage of a pulse current that periodically generates a pulse voltage changes periodically between a high level and a low level. A demister portion 1106 is disposed adjacent to the ultra-high temperature heating chamber 1118, and the demister portion 1106 is filled with a demister 1110 formed from a heat-resistant metal wire or the like. When the electromagnetic on-off valve 56 is opened at a predetermined cycle, the supercritical water SCw that has passed through the demister 1110 is filtered by the filter 1142 and then supplied from the outlet 1140 to the inlet of the rotary fluid machine 40.

本実施例において、エンジン部４０としての回転式流体機械は、図５、図６、図７に示すように、軸方向に垂直な平面において間隔を置いて配置されたディスク状端面壁部（以下、単に「端面壁部」と称する）１０２，１０４と、環状作動室１０６を有するセンタハウジング１０８とを備えたシリンダーハウジング１１０を備える。端面壁部１０２，１０４はセンタハウジング１０８に対してボルトその他の固定手段（図示せず）によって所定位置にて固定支持される。  In the present embodiment, as shown in FIGS. 5, 6, and 7, the rotary fluid machine as the engine unit 40 has a disk-shaped end face wall portion (hereinafter referred to as an interval) in a plane perpendicular to the axial direction. (Referred to simply as “end wall”) 102 and 104 and a center housing 108 having an annular working chamber 106. The end wall portions 102 and 104 are fixedly supported at predetermined positions with respect to the center housing 108 by bolts or other fixing means (not shown).

センタハウジング１０８は、環状作動室１０６に開口する超臨界水導入インレット１２４と、エアーフィルタＡＦ（図１参照）を含む吸気系の吸気を導入する吸気ポート１２６と、膨張ガスを排気する排気ポート１２８とを備える。図５より明らかなように、出力軸１３２が環状作動室１０６の軸心方向に延びていて、端面壁部１０２，１０４のフランジ部１０２ａ，１０４ａに支持されたローラベアリング１３４，１３６により回転可能に支持される。ローラベアリング１３４，１３６は、軸方向に垂直な平面領域において端面壁部１０２，１０４の径方向内側に装着される。ローラベアリング１３４は出力軸１３２の外周に形成された環状溝（図示せず）に装着したＣ−リングその他の固定手段（図示せず）で所定位置に固定保持され、ローラベアリング１３６はフランジ部１０４ａにボルトその他の固定手段（図示せず）で支持されていてオイルシール１３７を保持したベアリング押さえ部材１３５により所定位置に保持される。  The center housing 108 includes a supercritical water introduction inlet 124 that opens into the annular working chamber 106, an intake port 126 that introduces intake air of an intake system including an air filter AF (see FIG. 1), and an exhaust port 128 that exhausts expansion gas. With. As is apparent from FIG. 5, the output shaft 132 extends in the axial center direction of the annular working chamber 106 and can be rotated by roller bearings 134 and 136 supported by the flange portions 102a and 104a of the end surface wall portions 102 and 104. Supported. The roller bearings 134 and 136 are mounted on the radially inner side of the end face wall portions 102 and 104 in a plane region perpendicular to the axial direction. The roller bearing 134 is fixedly held at a predetermined position by a C-ring or other fixing means (not shown) mounted in an annular groove (not shown) formed on the outer periphery of the output shaft 132. The roller bearing 136 has a flange portion 104a. Are supported by a bolt or other fixing means (not shown) and are held in place by a bearing pressing member 135 holding an oil seal 137.

図５に示すように、出力軸１３２は環状作動室１０６の中央部に配置された、比較的に径大のクラッチ係合部１３２ａ，１３２ｂと、クラッチ係合部１３２ａ，１３２ｂよりも径小で端面壁部１０２，１０４の径方向内側に延びるピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄとを備える。端面壁部１０２，１０４の径方向内側において、出力軸１３２のピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄにはニードルベアリング等のスリーブサポートベアリング１４２，１４４を介してロータリピストン部２００が回動可能に支持される。スリーブサポートベアリング１４２，１４４はロータリピストン部２００の円滑な回転移動を促進する。ロータリピストン部２００の回転移動により、環状作動室１０６が吸入室１１８、圧縮室１２２、膨張室１１６，排気室１２０とに区画される。端面壁部１０２，１０４の径方向内側で軸方向に垂直な平面領域において、ニードルベアリング１４２，１４４はそれぞれ、リテーナ１４２Ｒ，１４４Ｒを介して支持されていて、ピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄの周囲で転動する。  As shown in FIG. 5, the output shaft 132 is disposed at the center of the annular working chamber 106 and has a relatively large diameter clutch engaging portion 132a, 132b and a smaller diameter than the clutch engaging portion 132a, 132b. Piston rotation support portions 132c and 132d extending radially inward of the end wall portions 102 and 104 are provided. On the radially inner side of the end face wall portions 102 and 104, the rotary piston portion 200 is rotatably supported by the piston rotation support portions 132c and 132d of the output shaft 132 via sleeve support bearings 142 and 144 such as needle bearings. . The sleeve support bearings 142 and 144 promote smooth rotational movement of the rotary piston unit 200. As the rotary piston part 200 rotates, the annular working chamber 106 is divided into a suction chamber 118, a compression chamber 122, an expansion chamber 116, and an exhaust chamber 120. Needle bearings 142 and 144 are respectively supported by retainers 142R and 144R in a plane region that is radially inward of the end wall portions 102 and 104 and perpendicular to the axial direction, and around the piston rotation support portions 132c and 132d. Roll.

図５〜図７より明らかなように、ロータリピストン部２００は、径方向で対称的に配置された一対のピストンをそれぞれ有する第１及び第２ロータピストン１５０ｐ、１５２ｐからなる可動ピストンとしての第１及び第２ロータリピストン本体１５０，１５２を備える。第１及び第２ロータリピストン本体１５０，１５２は、第１及び第２ロータピストン１５０ｐ、１５２ｐをそれぞれ支持する第１及び第２ボス部１５４、１５６と、第１及び第２ボス部１５４、１５６からそれぞれ軸方向外側に延びていて端面壁部１０２，１０４の径方向平面領域に配置された第１及び第２スリーブ部１５８，１６０を有する。第１及び第２スリーブ部１５８，１６０は、端面壁部１０２，１０４の径方向平面領域において、端面壁部１０２，１０４の径方向内側に配置されることで、超臨界エンジンの軸方向寸法を大幅に短縮し、エンジン部の組み立てを容易にして大幅なコストダウンも可能にしている。  As apparent from FIGS. 5 to 7, the rotary piston portion 200 is a first movable piston including a first and second rotor pistons 150 p and 152 p each having a pair of pistons arranged symmetrically in the radial direction. And second rotary piston main bodies 150 and 152. The first and second rotary piston main bodies 150 and 152 include first and second boss portions 154 and 156 that support the first and second rotor pistons 150p and 152p, respectively, and first and second boss portions 154 and 156, respectively. The first and second sleeve portions 158 and 160 extend outward in the axial direction and are disposed in the radial plane regions of the end face wall portions 102 and 104, respectively. The first and second sleeve portions 158 and 160 are disposed on the radially inner side of the end surface wall portions 102 and 104 in the radial plane region of the end surface wall portions 102 and 104, thereby reducing the axial dimension of the supercritical engine. It has been significantly shortened, making it easy to assemble the engine part and enabling a significant cost reduction.

端面壁部１０２，１０４の径方向内側で軸方向に垂直な平面領域に整列するように、端面壁部１０２，１０４と第１及び第２スリーブ部１５８，１６０との間にはそれぞれ第１、第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２が配置される。かくして、端面壁部１０２，１０４の径方向内側で軸方向に垂直な平面領域に整列するように、端面壁部１０２，１０４と第１及び第２スリーブ部１５８，１６０との間にはそれぞれ第１、第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２が配置される。かくして、第１、第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２と、第１及び第２スリーブ部１５８，１６０と、スリーブサポートベアリング１４２，１４４と、ピストン回転支持部１３２ｃ，１３２ｄとは、それぞれ、端面壁部１０２，１０４の径方向内側で軸方向に垂直な平面領域に整列するようになり、軸方向寸法の大幅な短縮が可能となり、超臨界エンジンのコンパクトな構造が実現可能となる。  The first and second sleeve portions 158 and 160 are respectively arranged between the first and second sleeve portions 158 and 160 so as to align with a planar region perpendicular to the axial direction inside the end surface wall portions 102 and 104 in the radial direction. Second sleeve portion fastening clutches 170 and 172 are arranged. Thus, the end wall portions 102, 104 and the first and second sleeve portions 158, 160 are respectively arranged between the end surface wall portions 102, 104 and the first and second sleeve portions 158, 160 so as to align with the planar region perpendicular to the axial direction inside the end surface wall portions 102, 104. 1. The second sleeve portion fastening clutches 170 and 172 are arranged. Thus, the first and second sleeve portion fastening clutches 170 and 172, the first and second sleeve portions 158 and 160, the sleeve support bearings 142 and 144, and the piston rotation support portions 132c and 132d are respectively end-to-end. Alignment is made in a plane region perpendicular to the axial direction on the inner side in the radial direction of the face walls 102 and 104, so that the axial dimension can be greatly shortened, and a compact structure of the supercritical engine can be realized.

図９に示すように、第１スリーブ部締結用クラッチ１７０は、端面壁部１０２と一体的なスリーブ部締結用アウターレース部１７０ａと、第１ロータリピストン本体１５０の第１スリーブ部１５８と一体的なスリーブ部締結用インナーレース部１７０ｂとを備える。スリーブ部締結用アウターレース部１７０ａは、六角形状のカム面１７０ｃを有する。スリーブ部締結用アウターレース部１７０ａとスリーブ部締結用インナーレース部１７０ｂとの間には周方向に間隔をおいて複数のスリーブ部締結用楔状カム空間部１７４が形成され、スリーブ部締結用楔状カム空間部１７４には複数のカムエレメントとしてのスリーブ部締結用カムローラ１７６が収納される。  As shown in FIG. 9, the first sleeve portion fastening clutch 170 is integrated with the sleeve portion fastening outer race portion 170 a integral with the end face wall portion 102 and the first sleeve portion 158 of the first rotary piston main body 150. A sleeve portion fastening inner race portion 170b. The sleeve portion fastening outer race portion 170a has a hexagonal cam surface 170c. Between the sleeve portion fastening outer race portion 170a and the sleeve portion fastening inner race portion 170b, a plurality of sleeve portion fastening wedge-shaped cam spaces 174 are formed at intervals in the circumferential direction. The space portion 174 houses sleeve portion fastening cam rollers 176 as a plurality of cam elements.

スリーブ部締結用アウターレース部１７０ａとスリーブ部締結用インナーレース部１７０ｂとの間には環状リテーナ１７８が収納される。図６に示すように、環状リテーナ１７８はスリーブ部締結用カムローラ１７６を収納するために周方向に間隔をおいて形成された複数の開口部１７８ａを有するリテーナ本体１７８ｂを備える。リテーナ本体１７８ｂの内周部１７８ｃの直径はスリーブ部１５８の外周よりわずかに大きめに設定されて後述の潤滑油導入空間を形成している。第１、第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２は、それぞれ、アンチバックラッシュ機構１８０，１８２を備える。図９において、反時計方向の作用を受けたときにインナーレース部１７０ａを介して端面壁部１０２に迅速にロック状態とされ、スリーブ部締結用カムローラ１７６の遊びが少ない分、機械変換効率が向上する。  An annular retainer 178 is accommodated between the sleeve portion fastening outer race portion 170a and the sleeve portion fastening inner race portion 170b. As shown in FIG. 6, the annular retainer 178 includes a retainer body 178 b having a plurality of openings 178 a formed at intervals in the circumferential direction in order to accommodate the sleeve portion fastening cam roller 176. The diameter of the inner peripheral portion 178c of the retainer main body 178b is set slightly larger than the outer periphery of the sleeve portion 158 to form a later-described lubricating oil introduction space. The first and second sleeve portion fastening clutches 170 and 172 include anti-backlash mechanisms 180 and 182, respectively. In FIG. 9, when subjected to the action in the counterclockwise direction, the end face wall portion 102 is quickly locked via the inner race portion 170a, and the mechanical conversion efficiency is improved due to the less play of the sleeve portion fastening cam roller 176. To do.

一方、図１０に示すように、第２スリーブ部締結用クラッチ１７２は、端面壁部１０４と一体的なスリーブ部締結用アウターレース部１７２ａと、第２ロータリピストン本体１５２のスリーブ部１６０と一体的なスリーブ部締結用インターレース部１７２ｂとを備える。スリーブ部締結用アウターレース部１７２ａは、六角形状のカム面１７２ｃを有する。スリーブ部締結用アウターレース部１７２ａとインターレース部１７２ｂとの間には周方向に間隔をおいて複数のスリーブ部締結用楔状カム空間部１７４Ａが形成され、スリーブ部締結用楔状カム空間部１７４Ａには複数のカムエレメントとしてのスリーブ部締結用カムローラ１７６Ａが収納される。  On the other hand, as shown in FIG. 10, the second sleeve portion fastening clutch 172 is integrated with the sleeve portion fastening outer race portion 172 a integral with the end face wall portion 104 and the sleeve portion 160 of the second rotary piston main body 152. And a sleeve portion fastening interlace portion 172b. The sleeve portion fastening outer race portion 172a has a hexagonal cam surface 172c. A plurality of sleeve-like fastening wedge-shaped cam spaces 174A are formed between the sleeve-part fastening outer race 172a and the interlaced part 172b in the circumferential direction. A sleeve portion fastening cam roller 176A as a plurality of cam elements is housed.

さらに、スリーブ部締結用アウターレース部１７２ａとスリーブ部締結用インターレース部１７２ｂとの間には環状リテーナ１７８Ａが収納される。環状リテーナ１７８Ａはスリーブ部締結用カムローラ１７６Ａを収納するために周方向に間隔をおいて形成された複数の開口部１７８ａを有するリテーナ本体１７８ｂを備え、リテーナ本体１７８ｂの内周部１７８ｃの直径はスリーブ部１５８の外周よりわずかに大きめに設定される。第２スリーブ部締結用クラッチ１７２はアンチバックラッシュ機構１８２を備える。  Further, an annular retainer 178A is housed between the sleeve portion fastening outer race portion 172a and the sleeve portion fastening interlace portion 172b. The annular retainer 178A includes a retainer body 178b having a plurality of openings 178a formed at intervals in the circumferential direction to accommodate the sleeve portion fastening cam roller 176A, and the diameter of the inner periphery 178c of the retainer body 178b is the sleeve It is set slightly larger than the outer periphery of the portion 158. The second sleeve portion fastening clutch 172 includes an anti-backlash mechanism 182.

図１０に示されるように、アンチバックラッシュ機構１８２は、端面壁部１０４において、径方向に対向する位置に形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１８２ａと、リテーナ１７８Ａの外周から径方向外側に突出するように延びていて、アンチバックラッシュ抑制シール収納部１８２ａに収納された作動突起部１７８ｄとを備える。図１０において、反時計方向の作用を受けたときに端面壁部１０４に迅速にロック状態とされる。リテーナ１７８Ａはリテーナ１７８と同様な構造を有するため、図示が省略されている。  As shown in FIG. 10, the anti-backlash mechanism 182 includes an anti-backlash suppression seal storage portion 182a formed at a position facing the radial direction in the end face wall portion 104, and a radially outer side from the outer periphery of the retainer 178A. An operation protrusion 178d that extends so as to protrude and is housed in the anti-backlash suppression seal housing 182a is provided. In FIG. 10, the end face wall portion 104 is quickly locked when receiving a counterclockwise action. Since the retainer 178A has the same structure as the retainer 178, the illustration is omitted.

図５〜図７に示すように、出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ａ、１３２ｂと第１、第２ロータリピストン本体１５０，１５２との間にはそれぞれ、第１、第２ボス部締結用クラッチ１８６，１８８が配置される。第１、第２ボス部締結用クラッチ１８６，１８８は、第１及び第２ボス部１５４、１５６とそれぞれ一体的なボス部締結用アウタレース部１８６ａ，１８８ａと、出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ａ、１３２ｂとそれぞれ一体的なボス部締結用インナーレース部１８６ｂ、１８８ｂとを備える。  As shown in FIGS. 5 to 7, first and second boss portion fastening clutches are provided between the clutch engaging portions 132 a and 132 b of the output shaft 132 and the first and second rotary piston main bodies 150 and 152, respectively. 186, 188 are arranged. The first and second boss portion fastening clutches 186 and 188 include boss portion fastening outer race portions 186a and 188a that are integral with the first and second boss portions 154 and 156, respectively, and a clutch engaging portion 132a of the output shaft 132. , 132b and boss portion fastening inner race portions 186b, 188b, respectively.

図７に示されるように、ボス部締結用アウタレース部１８６ａは六角形状のカム面１８６ｃを有する。ボス部締結用アウタレース部１８６ａと出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂとの間には周方向に間隔をおいてボス部締結用楔状カム空間部１８６ｄが形成され、ボス部締結用楔状カム空間部１８６ｄには複数のカムエレメントとしてのボス部締結用カムローラ１８６ｅが収納される。ボス部１５４と出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ａとの間には環状リテーナ１８６ｆが収納され、環状リテーナ１８６ｆの周方向に分離した位置には複数の開口部１８６ｇが形成され、これら開口部１８６ｇにボス部締結用カムローラ１８６ｅがそれぞれ収納されて複数のボス部締結用楔状カム空間部１８６ｄにそれぞれ保持される。  As shown in FIG. 7, the outer race portion 186a for fastening the boss has a hexagonal cam surface 186c. A wedge-shaped cam space portion 186d for fastening the boss portion is formed between the outer race portion 186a for fastening the boss portion and the clutch engaging portion 132b of the output shaft 132 at a circumferential interval, and a wedge-shaped cam space portion for fastening the boss portion. A boss portion fastening cam roller 186e as a plurality of cam elements is housed in 186d. An annular retainer 186f is housed between the boss portion 154 and the clutch engaging portion 132a of the output shaft 132, and a plurality of openings 186g are formed at positions separated in the circumferential direction of the annular retainer 186f. These openings 186g The boss portion fastening cam rollers 186e are respectively stored in the plurality of boss portion fastening wedge-shaped cam spaces 186d.

図８において、第２ボス部締結用クラッチ１８８は、第２ロータリピストン本体１５２のボス部１５６と一体的なボス部締結用アウタレース部１８８ａと、出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂと一体的なボス部締結用インナーレース部１８８ｂとを備える。ボス部１５６と出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂとの間には周方向に間隔をおいて複数のボス部締結用楔状カム空間部１８８ｄが形成され、ボス部締結用楔状カム空間部１８８ｄには複数のカムエレメントとしてのボス部締結用カムローラ１８８ｅが収納される。ボス部１５６と出力軸１３２のクラッチ係合部１３２ｂとの間には環状リテーナ１８８ｆが収納され、環状リテーナ１８８ｆの周方向に分離した位置には複数の開口部１８８ｇが形成され、これら開口部１８８ｇにボス部締結用カムローラ１８８ｅがそれぞれ収納されて複数のボス部締結用楔状カム空間部１８８ｄにそれぞれ保持される。  In FIG. 8, the second boss portion fastening clutch 188 is integrated with the boss portion fastening outer race portion 188 a integrated with the boss portion 156 of the second rotary piston main body 152 and the clutch engaging portion 132 b of the output shaft 132. A boss portion fastening inner race portion 188b. A plurality of wedge-shaped cam space portions 188d for fastening the boss portion are formed between the boss portion 156 and the clutch engaging portion 132b of the output shaft 132 at intervals in the circumferential direction, and the wedge-shaped cam space portion 188d for fastening the boss portion is formed. Accommodates a boss portion fastening cam roller 188e as a plurality of cam elements. An annular retainer 188f is housed between the boss portion 156 and the clutch engaging portion 132b of the output shaft 132, and a plurality of openings 188g are formed at positions separated in the circumferential direction of the annular retainer 188f, and these openings 188g. The boss portion fastening cam rollers 188e are respectively stored in the plurality of boss portion fastening wedge cam space portions 188d.

図７，図８に示されるように、ボス部締結用ワンウエイクラッチ１８６，１８８は、それぞれ、アンチバックラッシュ機構１９０，１９２を備える。図７において、アンチバックラッシュ機構１９０は、ボス部１５４の環状内壁部１５４ａにおいて径方向に対向するように形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９０ａと、環状リテーナ１８６ｆの外周に設けられていてアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９０ａに収納された作動部材１８６ｈとを備える。図８において、アンチバックラッシュ機構１９２は、ボス部１５６の環状内壁部１５６ａにおいて径方向に対向するように形成されたアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９２ａと、リテーナ１８８ｆの外周に設けられていてアンチバックラッシュ抑制シール収納部１９２ａに収納された作動部材１８８ｈとを備える。  As shown in FIGS. 7 and 8, the boss portion fastening one-way clutches 186 and 188 include anti-backlash mechanisms 190 and 192, respectively. In FIG. 7, the anti-backlash mechanism 190 is provided on the outer periphery of the anti-backlash suppressing seal storage portion 190 a formed to face the radial direction on the annular inner wall portion 154 a of the boss portion 154 and the annular retainer 186 f. And an actuating member 186h accommodated in the anti-backlash suppression seal accommodating portion 190a. In FIG. 8, the anti-backlash mechanism 192 is provided on the outer periphery of the anti-backlash suppression seal storage portion 192 a formed so as to face the radial direction on the annular inner wall portion 156 a of the boss portion 156, and the retainer 188 f. And an actuating member 188h accommodated in the backlash suppressing seal accommodating portion 192a.

図６に示すように、第１及び第２ロータリピストン本体１５０，１５２は、第１及び第２ロータピストン１５０ｐ，１５２ｐの軸方向に形成されたシール収納部２１０と、シール収納部２１０に収納されていて環状作動室１０６の内周璧１０６ａと側壁１０６ｂ並びに第１及び第２ボス部１５４，１５６に対してそれぞれ移動可能な分割シール部材２２０と、シール収納部２１０と分割シール部材２２０との間に配置されていて、分割シール部材２２０を内周璧１０６ａと側壁１０６ｂと前記第１及び第２ボス部の外周に対して押圧する複数のバネ部材（図示せず）を備える。  As shown in FIG. 6, the first and second rotary piston main bodies 150 and 152 are housed in the seal housing portion 210 formed in the axial direction of the first and second rotor pistons 150p and 152p, and the seal housing portion 210. The split seal member 220 is movable with respect to the inner peripheral wall 106a and the side wall 106b of the annular working chamber 106 and the first and second boss portions 154 and 156, and between the seal storage portion 210 and the split seal member 220. And a plurality of spring members (not shown) that press the split seal member 220 against the inner peripheral wall 106a, the side wall 106b, and the outer periphery of the first and second boss portions.

図５において、出力軸１３２の中心軸に沿ってメイン潤滑油供給路１３２Ｌと、メイン潤滑油供給路１３２Ｌから径方向に延びるように複数のラジアル潤滑油供給路１３２Ｌ１、１３２Ｌ２及び１３２Ｌ３が形成され、メイン潤滑油供給路１３２Ｌには潤滑油ポンプ及び潤滑油供給ライン（図示せず）を介して潤滑油が供給される。ラジアル潤滑油供給路から第１及び第２ボス部締結用クラッチ１８６，１８８及び第１、第２ニードルベアリング１４２，１４４並びに第１及び第２スリーブ部締結用クラッチ１７０，１７２に潤滑油が供給される。中央のラジアル潤滑油供給路１３２Ｌ１は、さらに、ロータリピストン本体１５０の内部に形成されたシール潤滑通路（図示せず）と連通する。エンジン部の運転中に膨張室１１６に作用する超臨界水の膨張圧力によって、潤滑後の潤滑油は端面壁部のフランジ部１０４ａに形成した環状潤滑油回収チャンバＯＲＣで回収される。回収された高温の潤滑油は潤滑油リターンライン（図示せず）ＲＬを介して潤滑油サンプ（図示せず）内に戻される。  In FIG. 5, a main lubricating oil supply path 132L is formed along the central axis of the output shaft 132, and a plurality of radial lubricating oil supply paths 132L1, 132L2, and 132L3 are formed so as to extend in the radial direction from the main lubricating oil supply path 132L. Lubricating oil is supplied to the main lubricating oil supply path 132L via a lubricating oil pump and a lubricating oil supply line (not shown). Lubricating oil is supplied to the first and second boss engaging clutches 186 and 188, the first and second needle bearings 142 and 144, and the first and second sleeve engaging clutches 170 and 172 from the radial lubricating oil supply passage. The The central radial lubricating oil supply passage 132L1 further communicates with a seal lubricating passage (not shown) formed in the rotary piston main body 150. Due to the expansion pressure of supercritical water acting on the expansion chamber 116 during operation of the engine unit, the lubricating oil after lubrication is recovered in an annular lubricating oil recovery chamber ORC formed in the flange portion 104a of the end face wall portion. The recovered high-temperature lubricating oil is returned into a lubricating oil sump (not shown) via a lubricating oil return line (not shown) RL.

図１に戻って、発電機３２は動力伝達手段４５を介して超臨界エンジン１２の出力軸１３２に駆動連結されて発電電力を供給する。発電機３２のパワーラインＰＬに電気機器等の負荷（図示せず）が接続される。パワーラインＰＬにはリレー等から構成される遮断器１９を介して蓄電システム２０が接続される。蓄電システム２０は、遮断器１９を介してパワーラインＰＬに接続される充電器２１と、第１蓄電装置２２と、第２蓄電装置２３と、第１、第２蓄電装置２２、２３を充電器２１に交互に接続する第１切替制御器２４と、第１、第２蓄電装置２２、２３をパルス電源２８に交互に接続する第２切替制御器２６とを備える。第１、第２蓄電装置２２、２３にはそれぞれ電圧及び電流を検出するための電圧センサ及び電流センサ（いずれも図示せず）が接続される。これら電圧センサ及び電流センサの電圧検出値Ｖ１及び電流検出値Ｉ１はコントローラ６０に出力され、第１、第２蓄電装置２２、２３のそれぞれの残蓄電容量（ＳＯＣ値：Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を演算し、それぞれのＳＯＣ値に基づいて遮断器１９や第１、第２切替制御器２４，２６の指令信号を出力するために用いられる。  Returning to FIG. 1, the generator 32 is drivably coupled to the output shaft 132 of the supercritical engine 12 via the power transmission means 45 to supply the generated power. A load (not shown) such as an electric device is connected to the power line PL of the generator 32. A power storage system 20 is connected to the power line PL via a circuit breaker 19 composed of a relay or the like. The power storage system 20 includes a charger 21 connected to the power line PL via the circuit breaker 19, a first power storage device 22, a second power storage device 23, and first and second power storage devices 22, 23. 21 and a second switching controller 26 that alternately connects the first and second power storage devices 22 and 23 to the pulse power supply 28. A voltage sensor and a current sensor (both not shown) for detecting voltage and current are connected to the first and second power storage devices 22 and 23, respectively. The voltage detection value V1 and the current detection value I1 of these voltage sensors and current sensors are output to the controller 60, and the respective remaining storage capacities (SOC values: State of charge) of the first and second power storage devices 22 and 23 are calculated. These are used to output command signals from the circuit breaker 19 and the first and second switching controllers 24 and 26 based on the respective SOC values.

コントローラ６０は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いて構成される。  The controller 60 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. For example, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) is used.

第１、第２蓄電装置２２、２３は、望ましくは、パルス充放電サイクル用途に対応可能な市販の急速充放電型蓄電池（古河電池社製：商標名「ウルトラバッテリ」）、大容量電気二重層コンデンサからなるスーパーキャパシタ（トーキン製）又はウルトラキャパシタモジュール（米国”Ｍａｘｗｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ“社製）が用いられる。その他の蓄電池としては、ナトリウムイオン電池、リチウムイオン電池やＮｉ−ＭＨ電池（ニッケルー水素電池）やこれら電池と大容量電気二重層コンデンサを組み合わせたものから構成される。なお、第１蓄電装置２２の出力ラインの間にはウルトラキャパシタ（図示せず）が接続される。第１蓄電装置２２及び第２蓄電装置２３から交互に出力電力がパルス電源２８に供給される。  The first and second power storage devices 22, 23 are desirably a commercially available rapid charge / discharge storage battery (trade name “Ultra Battery” manufactured by Furukawa Battery Co., Ltd.) that can be used for pulse charge / discharge cycle applications, and a large-capacity electric double layer A supercapacitor (manufactured by Tokin) or an ultracapacitor module (manufactured by “Maxwell Technologies”, USA) is used. Other storage batteries include sodium ion batteries, lithium ion batteries, Ni-MH batteries (nickel-hydrogen batteries), and combinations of these batteries and large-capacity electric double layer capacitors. An ultracapacitor (not shown) is connected between the output lines of the first power storage device 22. Output power is alternately supplied from the first power storage device 22 and the second power storage device 23 to the pulse power supply 28.

パルス電源２８は急速充放電型蓄電装置２２，２３からの供給電力から所定周期（例えば５０〜２０００ヘルツ）のパルス電力を供給する。パルス電力において、パルス電圧は２０〜１２０ボルトの間で設定され、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流が瞬間超臨界水発生器４２に流れるように回路設計される。パルス電流はピーク電流通電期間内において流れる５０〜５００アンペアのピーク電流と、ピーク電流の約十分の一の電流値を有し、オフピーク電流通電期間内において流れるベース電流とを有する。瞬間超臨界水発生器４２には、多数のタングステンボール等からなる超臨界発生用マルチ通電加熱成形体１１３４を備えていて、パルス電力に応答して通電することにより作動水の臨界温度３７４℃以上の温度、例えば、８００〜２０００℃の温度に昇温し、超臨界開始用高圧作動水と接触した際に広域で瞬時に超臨界水を発生させる。パルス電源２８はピーク電流とベース電流とからなるパルス電流を発生させるものであれば、直流パルス電源又は交流パルス電源のいずれでも良い。直流パルス電源としては、例えば、日本国特許第２５８７３４３号に開示されたようなパルスアーク溶接用電源装置に使用されるような回路構成を採用しても良い。  The pulse power supply 28 supplies pulse power having a predetermined cycle (for example, 50 to 2000 hertz) from the power supplied from the rapid charge / discharge power storage devices 22 and 23. In the pulse power, the pulse voltage is set between 20 to 120 volts, and the circuit is designed so that the pulse current composed of the peak current and the base current flows to the instantaneous supercritical water generator 42. The pulse current has a peak current of 50 to 500 amperes that flows during the peak current conduction period, and a base current that has a current value approximately one tenth of the peak current and flows during the off peak current conduction period. The instantaneous supercritical water generator 42 is provided with a multi-current heating molded body 1134 for supercritical generation made of a large number of tungsten balls and the like, and the critical temperature of the working water is 374 ° C. or higher by energizing in response to pulse power. The temperature is raised to a temperature of 800 to 2000 ° C., for example, and supercritical water is instantaneously generated in a wide area when it comes into contact with the supercritical high pressure working water. The pulse power source 28 may be either a DC pulse power source or an AC pulse power source as long as it generates a pulse current composed of a peak current and a base current. As the direct current pulse power supply, for example, a circuit configuration used in a power supply apparatus for pulse arc welding as disclosed in Japanese Patent No. 2587343 may be adopted.

図１において、バッファアキュムレータの圧力センサＳ１からの圧力信号、瞬間超臨界水発生器４２の温度センサＳ２からの温度信号（図４参照）と、超臨界エンジン１２の出力軸１３２の回転数センサＳ３からのエンジン回転数信号と、移動体１０の走行速度センサＳ４の移動体速度信号がコントローラ６０に送信される。入力装置６２はカレンダー信号や、温度や圧力等のパラメータ設定信号を基準信号としてコントローラ６０に入力する。コントローラ６０には、第１、第２蓄電器２２，２３のそれぞれの電圧信号Ｖ１と電流信号Ｉ１とが送信され、コントローラ６０はこれら入力信号に応答して第１、第２蓄電器２２，２３の蓄電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を判別して第２切替制御器２６を介して第１、第２蓄電装置２２、２３の一方をパルス電源２８に接続するとともに第１切替制御器２４を介して第１、第２蓄電装置２２、２３の他方を充電器２１により充電する。さらに、コントローラ６０は、センサＳ１〜Ｓ４からの入力信号に応答して高圧ポンプ２７のソレノイド３０４、電磁弁３２のソレノイド３２６を制御する。このとき、コントローラ６０は、回転式流体機械４０において膨張行程が継続している間は電磁弁３２を開弁状態となるように制御する。したがって、回転式流体機械４０の可動ピストン（ロータリピストン本体２００）には膨張行程の期間中に圧力が４００ｂａｒ以上の高圧の超臨界水が連続的に供される。この結果、従来のディーゼルエンジンで１２〜１４Ｋｇ／ｃｍ２の正味平均有効圧力に対して、本実施形態の超臨界エンジンでは、可動ピストンの正味平均有効圧力は４００Ｋｇ／ｃｍ２以上のレベルに飛躍的に改善される。コントローラ６０は、さらに、クラッチＣＬを締結・離脱させるための制御信号Ｃｃを出力する。In FIG. 1, the pressure signal from the pressure sensor S1 of the buffer accumulator, the temperature signal from the temperature sensor S2 of the instantaneous supercritical water generator 42 (see FIG. 4), and the rotational speed sensor S3 of the output shaft 132 of the supercritical engine 12 From the engine speed signal and the moving body speed signal of the traveling speed sensor S4 of the moving body 10 are transmitted to the controller 60. The input device 62 inputs a calendar signal and a parameter setting signal such as temperature and pressure to the controller 60 as a reference signal. The voltage signal V1 and current signal I1 of each of the first and second capacitors 22 and 23 are transmitted to the controller 60, and the controller 60 stores the charges of the first and second capacitors 22 and 23 in response to these input signals. The state (State of Charge) is determined, and one of the first and second power storage devices 22 and 23 is connected to the pulse power supply 28 via the second switching controller 26 and the first switching controller 24 is connected to the first state. The other of the second power storage devices 22 and 23 is charged by the charger 21. Further, the controller 60 controls the solenoid 304 of the high-pressure pump 27 and the solenoid 326 of the solenoid valve 32 in response to input signals from the sensors S1 to S4. At this time, the controller 60 controls the electromagnetic valve 32 to be in an open state while the expansion stroke continues in the rotary fluid machine 40. Therefore, high-pressure supercritical water having a pressure of 400 bar or more is continuously supplied to the movable piston (rotary piston main body 200) of the rotary fluid machine 40 during the expansion stroke. As a result, in contrast to the net average effective pressure of 12 to 14 kg / cm 2 in the conventional diesel engine, in the supercritical engine of the present embodiment, the net average effective pressure of the movable piston jumps to a level of 400 kg / cm 2 or more. To be improved. The controller 60 further outputs a control signal Cc for engaging / disengaging the clutch CL.

回転式流体機械４０は、例えば、同一発明者の発明による日本国特許第５１０３５７０号（発明の名称：回転式流体機械）に開示された回転式流体機械及び同一発明者の特許出願による特願２０１２−１９５５１３号（発明の名称：回転式流体機械）に開示された「回転式流体機械」に詳しく開示されているため、これらの詳細な説明を省略する。  The rotary fluid machine 40 includes, for example, the rotary fluid machine disclosed in Japanese Patent No. 5103570 (invention name: rotary fluid machine) invented by the same inventor and Japanese Patent Application No. 2012 by the same inventor's patent application. Since it is disclosed in detail in “Rotary Fluid Machine” disclosed in No. 195513 (Title of Invention: Rotary Fluid Machine), detailed description thereof will be omitted.

超臨界エンジン１２の始動に際して、蓄電システム２０から直流出力がパルス電源２８に供給される。パルス電源２８から周期的なパルス電流が超臨界流体発生器４２に供給されると同時に、コントローラ６０によって電磁弁３２が通電される。このとき、バネ３３８のバネ圧に抗してプランジャ３４０が開弁方向に作動して弁体３３６が第１、第２弁座３３２，３３４から離間してインレットト３２８とアウトレットト３３が連通する。このため、バッファアキュムレータ３０の超臨界開始用高圧作動水が瞬間超臨界流体発生器４２に供給される。超臨界流体発生器４２では周期的なパルス電力に応答して多数のタングステンボール１１３４（図４参照）が１５００〜２０００℃の超高温状態に昇温しているため、超臨界開始用高圧作動水は多数のタングステンボール１１３４と接触して瞬時に飽和蒸気になって直ぐに過熱蒸気となり、過熱蒸気は放電領域１１３６で発生したアーク放電により、さらに、加熱されて超臨界水となる。この超臨界水は回転式流体機械４０のインレット１２４から膨張室１１６に流入して爆発的に膨張する。このように、バッファアキュムレータ３０及び瞬間超臨界流体発生器４２はエンジンスタータとして機能し、回転式流体機械４０を起動させて機械エネルギーに変換され、出力軸１３２にトルクが発生する（図７参照）。超臨界エンジン１２の始動が完了すると、出力軸１３２に連結した高圧ポンプ２７により貯水タンクＴから作動水が吸引され、金属イオン分離機２５で作動水中のアルカリ土類金属イオンが除去されて高圧ポンプ２７内に導入される。高圧ポンプ２７は前述したような方法で超臨界開始用高圧作動水ＨＰｗを生成してこれをバッファアキュムレータ３０に圧送する。コントローラ６０からの指令信号に応答して電磁弁３２が周期的にＯＮ／ＯＦＦされ、瞬間超臨界流体発生器４２には超臨界開始用高圧作動水が間歇的に供給されて、超臨界水が発生する。超臨界水はエンジン部４０の膨張行程の期間中に連続して膨張室１１６に供給される。エンジン部４０の起動時並びに起動後において、エアーフィルタＡＦを含む吸気系から吸気が吸気ポート１２６から吸入されてロータリピストン本体２００によって圧縮され、４５０〜６００℃の高温高圧吸気が生成される。この高温高圧吸気がロータリピストン本体２００によって膨張室１１６の位置まで運ばれた際に、上述の超臨界水が高温高圧吸気中に噴射されるため、超臨界水と高温高圧吸気とが同時に膨張行程において機械エネルギーに変換される。  When the supercritical engine 12 is started, a direct current output is supplied from the power storage system 20 to the pulse power supply 28. A periodic pulse current is supplied from the pulse power supply 28 to the supercritical fluid generator 42, and at the same time, the electromagnetic valve 32 is energized by the controller 60. At this time, the plunger 340 operates in the valve opening direction against the spring pressure of the spring 338, the valve body 336 is separated from the first and second valve seats 332, 334, and the inlet 328 and the outlet 33 are communicated with each other. . For this reason, the supercritical start high-pressure working water of the buffer accumulator 30 is supplied to the instantaneous supercritical fluid generator 42. In the supercritical fluid generator 42, a large number of tungsten balls 1134 (see FIG. 4) are heated to an ultrahigh temperature state of 1500 to 2000 ° C. in response to the periodic pulse power. Comes into contact with a large number of tungsten balls 1134 and instantly becomes saturated vapor and immediately becomes superheated steam, and the superheated steam is further heated by the arc discharge generated in the discharge region 1136 to become supercritical water. The supercritical water flows into the expansion chamber 116 from the inlet 124 of the rotary fluid machine 40 and expands explosively. As described above, the buffer accumulator 30 and the instantaneous supercritical fluid generator 42 function as an engine starter, which starts the rotary fluid machine 40 and converts it into mechanical energy, and generates torque on the output shaft 132 (see FIG. 7). . When the start of the supercritical engine 12 is completed, the working water is sucked from the water storage tank T by the high pressure pump 27 connected to the output shaft 132, and the alkaline earth metal ions in the working water are removed by the metal ion separator 25, and the high pressure pump. 27. The high-pressure pump 27 generates the supercritical start high-pressure working water HPw by the method as described above and pumps it to the buffer accumulator 30. In response to the command signal from the controller 60, the solenoid valve 32 is periodically turned on / off, and the supercritical fluid is supplied to the instantaneous supercritical fluid generator 42 intermittently. Occur. Supercritical water is continuously supplied to the expansion chamber 116 during the expansion stroke of the engine unit 40. At the time of starting and after starting of the engine unit 40, intake air is drawn from the intake port 126 including the air filter AF and compressed by the rotary piston body 200, and high-temperature and high-pressure intake air of 450 to 600 ° C. is generated. When the high-temperature high-pressure intake air is conveyed to the position of the expansion chamber 116 by the rotary piston main body 200, the supercritical water is injected into the high-temperature high-pressure intake air, so that the supercritical water and the high-temperature high-pressure intake air are simultaneously expanded. Is converted into mechanical energy.

上述したように、超臨界流体発生器４２では高密度アーク放電の発生により高圧作動水から超臨界水が発生する。超臨界水は、大気圧の状態から加熱して、６７３Ｋ（約４００℃）の超臨界温度に達した際に４００ｂａｒの超臨界圧となる。超臨界流体発生器４２では、超臨界温度は１０７３Ｋ（約８００℃）以上となるため、超臨界圧は極めて高いものとなる。しかも、超臨界開始用高圧ポンプによって超高圧作動水が超臨界流体発生器４２に導入されるため、超高圧作動水を１０７３Ｋ（約８００℃）以上の温度で超臨界水を発生させた場合、極めて高い超臨界圧となる。超臨界水はエンジン部４０の膨張行程の全期間中において超臨界水は高い超臨界圧のまま継続的に供給される。したがって、エンジン部４０の正味平均有効圧力は従来にディーゼルエンジンのものに比べて数十倍〜数百倍になるものと推測される。したがって、超臨界エンジン１０は極めて高い機械エネルギー変換効率を得ることができる。  As described above, the supercritical fluid generator 42 generates supercritical water from the high-pressure working water by the generation of high-density arc discharge. Supercritical water is heated from atmospheric pressure and reaches a supercritical pressure of 400 bar when it reaches a supercritical temperature of 673 K (about 400 ° C.). In the supercritical fluid generator 42, the supercritical temperature is 1073 K (about 800 ° C.) or higher, and therefore the supercritical pressure is extremely high. Moreover, since the super-high pressure working water is introduced into the supercritical fluid generator 42 by the supercritical start high-pressure pump, when the super-critical water is generated at a temperature of 1073 K (about 800 ° C.) or higher, Extremely high supercritical pressure. The supercritical water is continuously supplied at a high supercritical pressure during the entire expansion stroke of the engine unit 40. Therefore, it is estimated that the net average effective pressure of the engine unit 40 is several tens to several hundreds times that of a conventional diesel engine. Therefore, the supercritical engine 10 can obtain extremely high mechanical energy conversion efficiency.

以上、本発明の実施例による超臨界エンジンにおいてエンジン部が回転式流体機械からなるものとして記載されたが、本発明はこれら実施例に示された構成に限定されず、様々な変更が可能である。エンジン部はレシプロエンジンも含むものであるが、この場合、レシプロエンジンのクランク軸に高圧ポンプを連結して超臨界開始用高圧作動水を生成し、一方、レシプロエンジンのシリンダーヘッドに瞬間超臨界水発生器を接続して超臨界開始用高圧作動水をこの瞬間超臨界水発生器に供給して超臨界水を発生させ、この超臨界水をシリンダー内部に噴射して可動ピストンに作用させるように変形してもかまわない。高圧ポンプはシングルプランジャタイプのものとして示したが、ダブルプランジャ又は２つ以上のプランジャを径方向に配列した、所謂、ラジアルプランジャ型高圧ポンプのものを利用しても良い。さらに、排気ガスは大気に放出するものとして記載したが、覆水器を設けて膨張蒸気を復水してリサイクルしても良い。  As described above, the supercritical engine according to the embodiments of the present invention has been described as having the engine portion composed of a rotary fluid machine. However, the present invention is not limited to the configurations shown in these embodiments, and various modifications are possible. is there. The engine part also includes a reciprocating engine. In this case, a high-pressure pump is connected to the crankshaft of the reciprocating engine to generate high-pressure working water for supercritical start, while an instantaneous supercritical water generator is installed in the cylinder head of the reciprocating engine. Is connected to supply high-pressure working water for supercritical start to this instantaneous supercritical water generator to generate supercritical water, and this supercritical water is injected into the cylinder and deformed to act on the movable piston. It doesn't matter. Although the high pressure pump is shown as a single plunger type, a so-called radial plunger type high pressure pump in which a double plunger or two or more plungers are arranged in the radial direction may be used. Furthermore, although the exhaust gas has been described as being released to the atmosphere, a condensing device may be provided to condense the expanded steam for recycling.

１０ 移動体；１２ 超臨界エンジン；１６ 出力装置；２０ 蓄電システム；２１ 充電器；２２，２３ 第１、第２蓄電装置；２４、２６ 第１、第２切替制御器；２５ 金属イオン分離器；２７ 超臨界開始用高圧ポンプ；２８ パルス電源；３０ バッファアキュムレータ；３２ 発電機；４０ エンジン部；４２ 瞬間超臨界水発生器；６０ コントローラ；６２ 入力装置；Ｔ 作動水貯蔵タンク；ＣＬ クラッチ；ＴＭ トランスミッションDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mobile body; 12 Supercritical engine; 16 Output device; 20 Power storage system; 21 Charger; 22, 23 1st, 2nd power storage device; 24, 26 1st, 2nd switching controller; 25 Metal ion separator; 27 high pressure pump for supercritical start; 28 pulse power supply; 30 buffer accumulator; 32 generator; 40 engine part; 42 instantaneous supercritical water generator; 60 controller; 62 input device; T working water storage tank; CL clutch;

Claims (5)

作動水を供給する作動水供給源と、
前記作動水を吸引加圧して超臨界開始用高圧作動水を生成する超臨界開始用高圧ポンプと、
所定周期のパルス電力を供給する超臨界開始用パルス電源と、
前記パルス電力に応答して通電することにより高温加熱状態となり、前記超臨界開始用高圧作動水と接触した際に広域で瞬時に超臨界水を発生させる瞬間超臨界水発生器と、
前記瞬間超臨界水発生器に接続された超臨界水供給ポートと、前記超臨界水供給ポートに連通する膨張室と、膨張ガスを排気する排気ポートとを有する作動室と、前記超臨界水の膨張行程において機械エネルギーに変換する可動ピストンと、前記可動ピストンを回転可能に支持していて前記超臨界発生加圧ポンプに駆動連結された出力軸とを備えたエンジン部と、
前記出力軸に駆動連結されていて前記機械エネルギーの一部により駆動されて発電電力を供給する発電機と、
前記発電電力の一部を蓄電して前記超臨界開始用パルス電源に供給電力を出力する蓄電システムとを備え、
前記蓄電システムが、
前記発電電力の一部を充電電力として供給する充電器と、
前記充電電力を充電する第１及び第２蓄電装置と、
前記充電器と前記第１及び第２蓄電装置との間に配置されていて前記第１及び第２蓄電装置を交互に前記充電器に接続する切替制御器と、を含み、
前記切替制御器が、前記切替制御器が、前記第１及び第２蓄電装置の一方から前記超臨界開始用パルス電源に出力電力が供給されている間に前記第１及び第２蓄電装置の他方を前記充電器により充電するように制御することを特徴とする超臨界エンジン。And actuating water supply source for supplying the operating water,
A supercritical start high-pressure pump that sucks and pressurizes the working water to generate supercritical start high-pressure working water;
A supercritical start pulse power supply that supplies pulse power of a predetermined period;
An instantaneous supercritical water generator that instantaneously generates supercritical water in a wide area when in contact with the high-pressure working water for supercritical initiation when energized in response to the pulse power,
A working chamber having a supercritical water supply port connected to the instantaneous supercritical water generator, an expansion chamber communicating with the supercritical water supply port, and an exhaust port for exhausting expansion gas; and the supercritical water An engine unit comprising: a movable piston that converts mechanical energy in an expansion stroke; and an output shaft that rotatably supports the movable piston and is drivingly connected to the supercritical pressure pump.
A generator connected to the output shaft and driven by a part of the mechanical energy to supply generated power;
A power storage system that stores a part of the generated power and outputs supply power to the supercritical start pulse power source; and
The power storage system is
A charger for supplying a part of the generated power as charging power;
First and second power storage devices for charging the charging power;
A switching controller that is disposed between the charger and the first and second power storage devices and alternately connects the first and second power storage devices to the charger;
The switching controller is configured to switch the other of the first and second power storage devices while the switching controller is supplying output power from one of the first and second power storage devices to the supercritical start pulse power source. Is controlled so as to be charged by the charger . 前記超臨界開始用高圧ポンプと前記瞬間超臨界発生器との間に配置されていて前記超臨界開始用高圧作動水の脈動を抑制するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記超臨界開始用高圧作動水を前記膨張行程のほぼ全期間中に前記瞬間超臨界水発生器に供給することにより前記膨脹室に前記超臨界水を継続的に供給する電磁弁とをさらに備え、前記バッファアキュムレータと前記瞬間超臨界水発生器とがエンジンスタータとして機能することを特徴とする請求項１記載の超臨界エンジン。  A buffer accumulator disposed between the high pressure pump for supercritical start and the instantaneous supercritical generator to suppress pulsation of the high pressure working water for supercritical start; and high pressure operation for supercritical start from the buffer accumulator An electromagnetic valve for continuously supplying the supercritical water to the expansion chamber by supplying water to the instantaneous supercritical water generator during substantially the entire period of the expansion stroke, the buffer accumulator and the instantaneous The supercritical engine according to claim 1, wherein the supercritical water generator functions as an engine starter. 前記エンジン部が回転式流体機械からなり、
前記回転式流体機械が、
前記超臨界水供給ポートと、前記膨脹室と、前記排気ポートと、前記作動室が形成されたハウジングと、
前記作動室に延びる出力軸を備えていて、前記作動室に回転可能に収納されて前記膨張行程において前記機械エネルギーを発生させる第１及び第２ピストンロータ本体と、
前記第１及び第２ピストンロータ本体それぞれを前記膨張行程において前記第１及び第２回転方向との間で前記ハウジングに対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第１クラッチ手段と、
前記第１及び第２ピストンロータ本体それぞれを前記膨張行程において前記第２回転方向と前記第１回転方向との間で前記出力軸に対してロック状態とアンロック状態とに切り替える第２クラッチ手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の超臨界エンジン。The engine unit is composed of a rotary fluid machine,
The rotary fluid machine is
The supercritical water supply port, the expansion chamber, the exhaust port, and a housing in which the working chamber is formed;
First and second piston rotor bodies, each having an output shaft extending to the working chamber, rotatably housed in the working chamber and generating the mechanical energy in the expansion stroke;
First clutch means for switching each of the first and second piston rotor bodies between a locked state and an unlocked state with respect to the housing between the first and second rotational directions in the expansion stroke;
Second clutch means for switching each of the first and second piston rotor bodies between a locked state and an unlocked state with respect to the output shaft between the second rotational direction and the first rotational direction in the expansion stroke; , supercritical engine according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a. 作動水を供給する作動水供給源と、
前記作動水を吸引加圧して超臨界開始用高圧作動水を生成する超臨界開始用高圧ポンプと、
所定周期のパルス電力を供給する超臨界開始用パルス電源と、
前記パルス電力に応答して通電することにより高温加熱状態となり、前記超臨界開始用高圧作動水と接触した際に広域で瞬時に超臨界水を発生させる瞬間超臨界水発生器と、
前記瞬間超臨界水発生器に接続された超臨界水供給ポートと、前記超臨界水供給ポートに連通する膨張室と、膨張ガスを排気する排気ポートとを有する作動室と、前記超臨界水の膨張行程において機械エネルギーに変換する可動ピストンと、前記可動ピストンを回転可能に支持していて前記超臨界発生加圧ポンプに駆動連結された出力軸とを備えたエンジン部と、
前記出力軸により駆動されて発電電力を供給する発電機と、
前記発電電力の一部を蓄電して前記超臨界開始用パルス電源に電力を供給する蓄電システムとを備え、
前記蓄電システムが、
前記発電電力の一部を充電電力として供給する充電器と、
前記充電電力を充電する第１及び第２蓄電装置と、
前記充電器と前記第１及び第２蓄電装置との間に配置されていて前記第１及び第２蓄電装置を交互に前記充電器に接続する切替制御器と、を含み、
前記切替制御器が、前記切替制御器が、前記第１及び第２蓄電装置の一方から前記超臨界開始用パルス電源に出力電力が供給されている間に前記第１及び第２蓄電装置の他方を前記充電器により充電するように制御することを特徴とする超臨界エンジン駆動発電装置。And actuating water supply source for supplying the operating water,
A supercritical start high-pressure pump that sucks and pressurizes the working water to generate supercritical start high-pressure working water;
A supercritical start pulse power supply that supplies pulse power of a predetermined period;
An instantaneous supercritical water generator that instantaneously generates supercritical water in a wide area when in contact with the high-pressure working water for supercritical initiation when energized in response to the pulse power,
A working chamber having a supercritical water supply port connected to the instantaneous supercritical water generator, an expansion chamber communicating with the supercritical water supply port, and an exhaust port for exhausting expansion gas; and the supercritical water An engine unit comprising: a movable piston that converts mechanical energy in an expansion stroke; and an output shaft that rotatably supports the movable piston and is drivingly connected to the supercritical pressure pump.
A generator driven by the output shaft to supply generated power;
A power storage system that stores part of the generated power and supplies power to the supercritical start pulse power source ,
The power storage system is
A charger for supplying a part of the generated power as charging power;
First and second power storage devices for charging the charging power;
A switching controller that is disposed between the charger and the first and second power storage devices and alternately connects the first and second power storage devices to the charger;
The switching controller is configured to switch the other of the first and second power storage devices while the switching controller is supplying output power from one of the first and second power storage devices to the supercritical start pulse power source. control to supercritical engine generator apparatus according to claim Rukoto to charge by the charger. 請求項４記載の超臨界エンジン駆動発電装置を備えた移動体。A moving body comprising the supercritical engine drive power generator according to claim 4 .
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