JP5652368B2 - Stirling engine - Google Patents
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Description
本発明はスターリングエンジンに関する。 The present invention relates to a Stirling engine.
スターリングエンジンの出力制御に関する技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献1で開示されている。特許文献1ではチャージタンクに対してガスを給排することで、出力を制御するスターリングエンジンの制御装置が開示されている。このほか構成上、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献2から4で開示されている。
As a technique related to the output control of the Stirling engine, a technique considered to be related to the present invention is disclosed in, for example,
スターリングエンジンでは入熱量の増減に対する出力変化の応答性が低いことから、入熱量を制御することでは要求出力に応じて出力を素早く変更できない。また、入熱量を制御するには例えば排熱の発生源(例えば内燃機関)を制御することが考えられるが、排熱を回収する場合には出力を制御するために排熱の発生源を制御すること自体がその目的に照らして馴染まない。 Since the Stirling engine has a low response to an output change with respect to an increase or decrease in heat input, the output cannot be quickly changed according to the required output by controlling the heat input. In order to control the amount of heat input, for example, it is conceivable to control an exhaust heat source (for example, an internal combustion engine). However, when recovering exhaust heat, the exhaust heat source is controlled to control the output. Doing itself is unfamiliar with its purpose.
この点、スターリングエンジンの出力を制御するには、例えば特許文献1で開示されているように外部タンクとの間でスターリングエンジンの作動流体を吸排することで作動空間の内外で圧力を調節し、これにより出力を制御することが考えられる。しかしながら、この場合には例えば外部タンク、スターリングエンジン間の距離が長いほど応答性が低くなる構成上、必要な応答性が得られない虞がある。また、出力を制御するにあたり、出力を素早く低下させることに関しては例えば外部負荷をかけることも考えられる。ところがこの場合には外部負荷をかける機構を必要とする分、大幅なコストの上昇を招いたり、構成の複雑化を招いたりする虞がある。
In this regard, in order to control the output of the Stirling engine, for example, as disclosed in
本発明は上記課題に鑑み、高い応答性で出力を制御可能なスターリングエンジンを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a Stirling engine capable of controlling output with high responsiveness.
本発明はクランクケースの内部空間を高温側気筒側の内部空間と低温側気筒側の内部空間とに区分する隔壁部と、前記隔壁部によって区分された内部空間同士を連通する連通部と、前記連通部が形成する通路を開度変更可能に連通、遮断する調節弁と、実際の出力が要求出力よりも大きい場合には開度が大きくなるように調節弁を制御し、実際の出力が要求出力よりも小さい場合には開度が小さくなるように調節弁を制御し、実際の出力と要求出力とが等しい場合には開度を維持するように調節弁を制御する制御部と、を備えるα型のスターリングエンジンである。
The present invention provides a partition portion that divides the internal space of the crankcase into an internal space on the high temperature side cylinder side and an internal space on the low temperature side cylinder side, a communication portion that communicates the internal spaces divided by the partition wall portion, The control valve that communicates and shuts off the passage formed by the communication part so that the opening can be changed, and if the actual output is larger than the required output, the control valve is controlled so that the opening becomes larger, and the actual output is required. A control unit that controls the control valve so that the opening degree becomes smaller when the output is smaller than the output, and controls the control valve so as to maintain the opening degree when the actual output and the requested output are equal. It is an α-type Stirling engine.
本発明は前記高温側気筒または前記低温側気筒のうち、少なくともいずれかが前記クランクケース内の圧力変化を利用して内部に気体を導入するとともに、対応するシリンダとの間に気体を噴出するピストンを備えており、前記制御部が前記ピストンを気体潤滑するのに必要な圧力に応じた前記調節弁の上限開度を設定する構成とすることができる。 According to the present invention, at least one of the high temperature side cylinder and the low temperature side cylinder introduces gas into the inside using a pressure change in the crankcase, and ejects gas between the corresponding cylinders And the controller sets the upper limit opening of the control valve according to the pressure required to gas lubricate the piston.
本発明によれば、高い応答性で出力を制御できる。 According to the present invention, the output can be controlled with high responsiveness.
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はスターリングエンジン10Aの概略構成図である。スターリングエンジン10Aは多気筒(ここでは2気筒)α型のスターリングエンジンである。スターリングエンジン10Aは直列平行に配置された高温側気筒20Aおよび低温側気筒30Aを備えている。高温側気筒20Aは高温側ピストンである膨張ピストン21Aと高温側シリンダ22とを、低温側気筒30Aは低温側ピストンである圧縮ピストン31Aと低温側シリンダ32とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a Stirling
高温側シリンダ22の上部空間は膨張空間となっている。膨張空間には加熱器47で加熱された作動流体が流入する。加熱器47は流通する作動流体と内燃機関の排気との間で熱交換を行う。そしてこれにより、排気から回収した熱エネルギーで作動流体を加熱する。この点、スターリングエンジン10Aでは内燃機関の排気が高温熱源を構成している。
The upper space of the high
低温側シリンダ32の上部空間は圧縮空間となっている。圧縮空間には冷却器45で冷却された作動流体が流入する。冷却器45は冷却媒体である冷却水との間で熱交換を行うことで、作動流体を冷却する。再生器46は、膨張空間、圧縮空間の間を往復する作動流体との間で熱の授受を行う。再生器46は具体的には、作動流体が膨張空間から圧縮空間へと流れる時には作動流体から熱を受け取り、作動流体が圧縮空間から膨張空間へと流れる時には蓄えられた熱を作動流体に放出する。作動流体には空気が適用されている。但しこれに限られず、作動流体には例えばHe、H2、N2等の気体を適用することができる。
The upper space of the low
次にスターリングエンジン10Aの動作について説明する。加熱器47が作動流体を加熱すると、作動流体が膨張し、膨張ピストン21Aを圧下する。次に膨張ピストン21Aが上昇行程に移ると、作動流体は加熱器47を通過し、再生器46に移送される。そして、再生器46で熱を放出して冷却器45へと流れる。冷却器45で冷却された作動流体は圧縮空間に流入し、さらに圧縮ピストン31Aの上昇に伴って圧縮される。このようにして圧縮された作動流体は、今度は再生器46から熱を奪いながら温度を上昇して加熱器47へ流れ込む。そして、再び加熱され、膨張する。このようにピストン21A、31Aは作動流体の往復流動に応じて運動する。
Next, the operation of the Stirling
ところで、スターリングエンジン10Aではピストン21A、31Aと対応するシリンダ22、32との間で気体潤滑を行っている。気体潤滑ではピストン21A、31Aとシリンダ22、32との間の微小なクリアランスで発生する空気の圧力(分布)を利用して,ピストン21A、31Aを空中に浮いた形にする。気体潤滑は摺動抵抗が極めて小さいため、スターリングエンジン10Aの内部フリクションを大幅に低減させることができる。
In the Stirling
スターリングエンジン10Aはさらにクランクシャフト61とクランクケース62とを備えている。クランクシャフト61はピストン21A、31Aの往復運動を回転運動に変換する。そして、スターリングエンジン10Aの出力はクランクシャフト61から取り出される。スターリングエンジン10Aの出力は例えば直接的な動力や補助動力として利用できる。クランクシャフト61はピストン21A、31A間に位相差を設けている。具体的には、圧縮ピストン31Aが膨張ピストン21Aに対して、クランク角で90°程度遅れて動くように位相差を設けている。クランクシャフト61はクランクケース62に設けられている。クランクケース62はクランクシャフト61のクランク部を収容している。
The Stirling
クランクケース62にはクランクケース62の内部空間を高温側気筒20A側の内部空間と低温側気筒30A側の内部空間とに区分する隔壁部62aが設けられている。隔壁部62aはクランクケース62の一部で構成されている。隔壁部62aはクランクケース62とは異なる部材で構成されてもよい。隔壁部62aには隔壁部62aによって区分された内部空間同士を連通する連通部62bが設けられている。連通部62bには連通部62bが形成する通路を開度変更可能に連通、遮断する調節弁70が設けられている。調節弁70に対しては調節弁70駆動用のアクチュエータ71が設けられている。調節弁70には具体的には例えばバタフライ弁やボール弁を適用できる。
The
図2は連通部62bの孔径と作動流体の分子量の関係を示す図である。図3は連通部62bの孔径とバッファ空間容積と掃気空間容積との容積比(掃気空間容積に対するバッファ空間容積の割合:バッファ空間容積/掃気空間容積)の関係を示す図である。バッファ空間はスターリングエンジン10Aのうち、ピストン21A、31Aよりもクランクケース62側の内部空間であり、掃気空間はスターリングエンジン10Aのうち、ピストン21A、31Aよりも加熱器47側の内部空間である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the hole diameter of the
図2に示すように、連通部62bの孔径は具体的には作動流体の分子量が大きい場合ほど大きくなるように設定される。また、図3に示すように連通部62bの孔径は容積比が大きい場合ほど大きくなるように設定される。これは、流動損失が気体の分子量と流速の3乗との積に比例して大きくなるためであり、流速を決定付けるバッファ空間の圧力振幅がバッファ空間容積と掃気空間容積との容積比で決まってくるためである。このように連通部62bの孔径は作動流体の種類、掃気空間容積およびバッファ空間容積に基づき予め設定されている。
As shown in FIG. 2, specifically, the hole diameter of the
図1に戻り、スターリングエンジン10AはさらにECU80Aを備えている。ECU80Aは電子制御装置であり、ECU80Aにはスターリングエンジン10Aの出力を検出可能な出力計91がセンサ・スイッチ類として、アクチュエータ71が制御対象として電気的に接続されている。出力計91にはスターリングエンジン10Aの回転数を検出可能な回転数センサが、アクチュエータ71には調節弁70の開度を検出可能な開度センサがそれぞれ内蔵されており、ECU80Aにはこれらもセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。ECU80AではCPUがROMに格納されたプログラムに基づき必要に応じてRAMの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、例えば以下に示す制御部が機能的に実現される。
Returning to FIG. 1, the
制御部は実際の出力と要求出力とに応じて開度を変更するように調節弁70(より具体的にはアクチュエータ71)を制御する。具体的には制御部は実際の出力が要求出力よりも大きい場合に開度が大きくなるように調節弁70を制御する。また、実際の出力が要求出力よりも小さい場合に開度が小さくなるように調節弁70を制御する。さらに実際の出力と要求出力とが等しい場合に開度を維持するように調節弁70を制御する。制御部はスターリングエンジン10A始動時の開弁状態が全閉になるように調節弁70を制御する。
The control unit controls the control valve 70 (more specifically, the actuator 71) so as to change the opening according to the actual output and the required output. Specifically, the control unit controls the
図4は調節弁70の第1の開度変化例を示す図である。縦軸は調節弁70の開度、横軸は時間を示す。図4に示すように調節弁70の開度は連続的に変更される。これは、制御部が具体的には次に示すように調節弁70を制御することによる。すなわち、制御部は開度が大きくなるように調節弁70を制御するにあたり、具体的には所定の度合いだけ開度が大きくなるように調節弁70を制御する。また、開度が小さくなるように調節弁70を制御するにあたり、所定の度合いだけ開度が小さくなるように調節弁70を制御する。そして、実際の出力と要求出力とが等しくなるまでの間、開度を変更するように調節弁70を制御することで、調節弁70の開度を連続的に変更する。
FIG. 4 is a view showing a first opening degree change example of the
次に第1の制御動作であるECU80Aの制御動作を図5に示すフローチャートを用いて説明する。ECU80Aはスターリングエンジン10A始動前に調節弁70を全閉にする(ステップS1)。スターリングエンジン10A始動前に調節弁70を全閉にするには、例えば対応する内燃機関の始動時に調節弁70を全閉にすることができる。そしてこれにより、スターリングエンジン10A始動時の開弁状態が全閉となるように調節弁70を制御することができる。ステップS1の後、ステップS2でECU80Aはスターリングエンジン10Aを始動する(SE始動)。ステップS2でECU80Aは所定の始動条件が成立した場合にスターリングエンジン10Aを始動することができる。
Next, the control operation of the
続いてECU80Aは実際の出力を検出する(ステップS3)。実際の出力は出力計91の出力に基づき検出できる。実際の出力は例えばスターリングエンジン10Aの回転数と調節弁70の開度とスターリングエンジン10Aの出力との関係を予め把握して設定したマップデータを備えることで、回転数センサの出力と開度センサの出力とに基づきECU80Aで算出或いは推定されてもよい。ステップS3に続き、ECU80Aは検出した出力が要求出力よりも大きいか否かを判定する(ステップS4)。ステップS4で否定判定であれば、ECU80Aは検出した出力が要求出力よりも小さいか否かを判定する(ステップS5)。
Subsequently, the
ステップS4で肯定判定であれば、ECU80Aは開度が所定の度合いだけ大きくなるように調節弁70を制御する(ステップS6)。ステップS5で肯定判定であれば、ECU80Aは開度が所定の度合いだけ小さくなるように調節弁70を制御する(ステップS7)。ステップS5で否定判定であった場合には、検出した出力と要求出力とが等しいと判断される。このためステップS5で否定判定であれば、ECU80Aは開度を維持するように調節弁70を制御する(ステップS8)。ステップS6、S7、S8の後、ECU80Aは停止条件が成立したか否かを判定する(ステップS9)。ステップS9では例えば対応する内燃機関の運転が停止したことを停止条件とすることができる。そして、ステップS9で肯定判定であれば本フローチャートを終了し、否定判定であればステップS3に戻る。
If an affirmative determination is made in step S4, the
なお、スターリングエンジン10A始動時の調節弁70の開弁状態が全閉になるように調節弁70を制御する結果、スターリングエンジン10A始動後、検出した出力が要求出力に到達するまでの間は、開度が小さくなるように調節弁70を制御しても調節弁70の開度は結果的に全閉状態で維持されることになる。この点、制御部は例えばスターリングエンジン10A始動後、実際の出力が要求出力に到達するまでの間は、実際の出力が要求出力よりも小さい場合であっても開度を維持するように調節弁70を制御してもよい。或いは、制御部はスターリングエンジン10A始動後、実際の出力が要求出力に到達した後に、実際の出力と要求出力とに応じて開度を変更するように調節弁70を制御してもよい。
As a result of controlling the
次にスターリングエンジン10Aの作用効果について説明する。スターリングエンジン10Aは実際の出力と要求出力とに応じて開度を変更するように調節弁70を制御する。この点、調節弁70は開度を大きくすることで、バッファ空間の気体流動によって生じる流動損失を大きくすることができる。また、開度を小さくすることで流動損失を小さくすることができる。そして、流動損失を大きくすることで出力を低下させ、流動損失を小さくすることで出力を高めることができる。また、隔壁部62aによって区分された内部空間同士を連通する連通部62bはごく短い距離でこれら内部空間同士を連通できる。
Next, the effect of the
このため、スターリングエンジン10Aは高い応答性で出力を制御することができる。また、スターリングエンジン10Aはこのように出力を制御することで、出力を素早く低下させるにあたり、外部負荷をかける機構を必要とする分、大幅なコストの上昇を招いたり、構成の複雑化を招いたりすることも回避できる。
For this reason, the
スターリングエンジン10Aで出力を制御するにあたり、必要な流動損失が適切に得られるようにするためには、連通部62bの孔径を作動流体の種類、掃気空間容積およびバッファ空間容積に基づき設定することが好ましい。具体的には作動流体の分子量が大きい場合ほど連通部62bの孔径を大きく設定することが好ましい。また、バッファ空間容積と掃気空間容積との容積比が大きい場合ほど連通部62bの孔径を大きく設定することが好ましい。これにより、必要な流動損失が得られない結果、出力制御が不十分になることを防止できる。またこれにより、得られる流動損失が必要以上に大きくなる結果、出力制御の調整範囲が狭まることを防止できる。
In order to appropriately obtain the necessary flow loss when controlling the output by the
本実施例にかかるスターリングエンジン10BはECU80Aの代わりにECU80Bを備える点以外、スターリングエンジン10Aと実質的に同一となっている。ECU80Bは以下に示すように制御部が実現される点以外、ECU80Aと実質的に同一となっている。このため、スターリングエンジン10Bについては図示省略する。ECU80Bでは、実際の出力と要求出力とに応じて開度を変更するように調節弁70を制御するにあたり、制御部が実際の出力と要求出力とが等しくない場合に、一度の開度変更で実際の出力が要求出力になるように調節弁70を制御する。制御部はスターリングエンジン10B始動後、実際の出力が要求出力に到達した後に、実際の出力と要求出力とに応じて開度を変更するように調節弁70を制御する。
The Stirling engine 10B according to the present embodiment is substantially the same as the
このように調節弁70を制御するにあたり、ECU80Bはスターリングエンジン10Bの回転数と調節弁70の開度と流動損失との関係を予め把握して設定したマップデータを備えている。そして、制御部は実際の出力と要求出力とが等しくない場合に、実際の出力と要求出力とに基づき、実際の出力と要求出力とを等しくするのに必要な流動損失を算出する。また、算出した流動損失とスターリングエンジン10Bの回転数とに基づき、マップデータから対応する調節弁70の開度を読み込む。そして、読み込んだ開度になるように調節弁70を制御することで、一度の開度変更で実際の出力が要求出力になるように調節弁70を制御する。
In this way, when controlling the
必要な流動損失を算出するにあたって、ECU80Bは実際の出力と要求出力とに応じて必要な流動損失を予め設定したマップデータをさらに備えることができる。或いは、ECU80Bはスターリングエンジン10Bの回転数と調節弁70の開度と出力との関係を予め把握して設定したマップデータを備えてもよい。この場合、制御部は実際の出力と要求出力とが等しくない場合に、要求出力とスターリングエンジン10Bの回転数とに基づき、マップデータから対応する調節弁70の開度を読み込むとともに、読み込んだ開度になるように調節弁70を制御することができる。
In calculating the required flow loss, the ECU 80B can further include map data in which the required flow loss is preset according to the actual output and the required output. Or ECU80B may be provided with the map data which grasped | ascertained and set beforehand the relationship between the rotation speed of Stirling engine 10B, the opening degree of the
次に第2の制御動作であるECU80Bの動作を図6に示すフローチャートを用いて説明する。なお、ステップS11、S12、S13およびS19で行われる処理は図5に示すフローチャートのステップS1、S2、S3およびS9で行われる処理と同一の処理となっている。このため、ここでは特にステップS14からS17について説明する。ステップS13に続き、ECU80Bは検出した出力が要求出力に到達したか否かを判定する(ステップS14)。否定判定であればステップS13に戻る。肯定判定であれば、ECU80Bは検出した出力と要求出力とが等しいか否かを判定する(ステップS15)。肯定判定であればステップS19に進む。 Next, the operation of the ECU 80B as the second control operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The processes performed in steps S11, S12, S13, and S19 are the same as the processes performed in steps S1, S2, S3, and S9 of the flowchart shown in FIG. For this reason, steps S14 to S17 will be particularly described here. Following step S13, the ECU 80B determines whether or not the detected output has reached the requested output (step S14). If a negative determination is made, the process returns to step S13. If the determination is affirmative, the ECU 80B determines whether or not the detected output is equal to the requested output (step S15). If it is affirmation determination, it will progress to step S19.
ステップS15で否定判定であれば、ECU80Bは検出した出力と要求出力とを等しくするのに必要な流動損失を算出する(ステップS16)。また、算出した流動損失とスターリングエンジン10Bの回転数とに基づき、マップデータから対応する調節弁70の開度を読み込む(ステップS17)。そして、読み込んだ開度になるように調節弁70を制御する(ステップS18)。ステップS18の後にはステップS19に進む。
If a negative determination is made in step S15, the ECU 80B calculates a flow loss necessary for equalizing the detected output and the requested output (step S16). Further, based on the calculated flow loss and the rotational speed of the Stirling engine 10B, the opening degree of the
次にスターリングエンジン10Bの作用効果について説明する。図7は調節弁70の第2の開度変化例を示す図である。縦軸は調節弁70の開度、横軸は時間を示す。図7に示すようにスターリングエンジン10Bの場合、調節弁70の開度は一度の開度変更で実際の出力が要求出力になるように段階的に変更される。このため、スターリングエンジン10Bは調節弁70の開度変更回数を減らすことで、スターリングエンジン10Aの場合と比較して調節弁70の負担軽減や消費電力の低減を図ることができる。
Next, the effect of the Stirling engine 10B will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a second change in the opening degree of the
図8はスターリングエンジン10Cの概略構成図である。スターリングエンジン10Cは高温側気筒20Aの代わりに高温側気筒20Bを備える点と、低温側気筒30Aの代わりに低温側気筒30Bを備える点と、ECU80Aの代わりにECU80Cを備える以外、スターリングエンジン10Aと実質的に同一となっている。同様の変更は例えばスターリングエンジン10Bに対して行われてもよい。高温側気筒20Bは膨張ピストン21Aの代わりに膨張ピストン21Bを備える点以外、高温側気筒20Aと実質的に同一となっている。低温側気筒30Bは圧縮ピストン31Aの代わりに圧縮ピストン31Bを備える点以外、低温側気筒30Aと実質的に同一となっている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the Stirling engine 10C. The Stirling engine 10C is substantially the same as the
膨張ピストン21Bはクランクケース62の内部から気体を導入する導入部21aと、対応するシリンダ22との間に気体を噴出する噴出部21bとをさらに備える点以外、膨張ピストン21Aと実質的に同一となっている。圧縮ピストン31Bは膨張ピストン21Bと同様の導入部31aと噴出部31bとさらに備える点以外、圧縮ピストン31Aと実質的に同一となっている。ピストン21B、31Bはクランクケース62内の圧力変化を利用して内部に気体を導入するとともに、対応するシリンダ22、32との間に気体を噴出する自立型の気体潤滑ピストンとなっている。
The expansion piston 21 </ b> B is substantially the same as the expansion piston 21 </ b> A except that the expansion piston 21 </ b> B further includes an
ECU80Cは制御部がさらに以下に示すように実現される点と、クランクケース62内の圧力(バッファ空間の圧力)を検出可能な圧力センサ92がさらに電気的に接続されている点以外、ECU80Aと実質的に同一となっている。
The ECU 80C is different from the
ECU80Cでは、制御部がさらにピストン21B、31Bを気体潤滑するのに必要な圧力Pを確保可能な範囲内で開度を変更するように調節弁70を制御する。図9はバッファ空間の圧力変化を示す図である。縦軸はバッファ空間圧、横軸はクランク角度を示す。破線で示す圧力変化は圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅を下回っている場合を示す。図9に示すように、バッファ空間圧はバッファ空間平均圧を振動中心とした正弦波形を描くように変化する。そして、開度が大きくなるように調節弁70を制御した場合には、流動損失が大きくなるとともにバッファ空間の圧力振幅が減少する。
In the ECU 80C, the control unit controls the
これに対し、制御部は具体的には実際の出力が要求出力より大きく、且つバッファ空間の圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅を上回っている場合には、開度が大きくなるように調節弁70を制御する。一方、実際の出力が要求出力より大きい場合であっても、バッファ空間の圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅に達した場合には開度を維持するように調節弁70を制御する。そしてこれにより、圧力Pに応じた調節弁70の上限開度を設定する。
On the other hand, when the actual output is larger than the required output and the pressure amplitude of the buffer space exceeds the minimum amplitude that can secure the pressure P, the control unit, on the other hand, increases the opening degree. The
次に第3の制御動作であるECU80Cの制御動作を図10に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本フローチャートはステップS4´が追加されている点以外、図5に示すフローチャートと同じになっている。このため、ここでは特にステップS4´について説明する。ステップS4で肯定判定であった場合、ECU80Cはバッファ空間の圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅を上回っているか否かを判定する(ステップS4´)。バッファ空間の圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅を上回っているか否かは圧力センサ92の出力に基づき判定できる。
Next, the control operation of the ECU 80C as the third control operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is the same as the flowchart shown in FIG. 5 except that step S4 ′ is added. For this reason, step S4 ′ will be particularly described here. If the determination in step S4 is affirmative, the ECU 80C determines whether or not the pressure amplitude of the buffer space exceeds the minimum amplitude that can secure the pressure P (step S4 '). Whether or not the pressure amplitude of the buffer space exceeds the minimum amplitude that can secure the pressure P can be determined based on the output of the
ステップS4´で肯定判定であればステップS6に進む。そしてこれにより、実際の出力が要求出力より大きく、且つバッファ空間の圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅を上回っている場合には、開度が大きくなるように調節弁70が制御される。一方、ステップS4´で否定判定であった場合には、バッファ空間の圧力振幅が減少した結果、圧力Pを確保可能な最小振幅に達したと判断される。このためこの場合にはステップS8に進む。そしてこれにより、バッファ空間の圧力振幅が圧力Pを確保可能な最小振幅に達した場合には開度を維持するように調節弁70が制御される。またこれにより、圧力Pに応じた調節弁70の上限開度が設定される。
If an affirmative determination is made in step S4 ′, the process proceeds to step S6. As a result, when the actual output is larger than the required output and the pressure amplitude of the buffer space exceeds the minimum amplitude that can secure the pressure P, the
次にスターリングエンジン10Cの作用効果について説明する。スターリングエンジン10Cでは、流動損失を大きくするために調節弁70の開度を大きくし過ぎると、バッファ空間圧の振幅が減少する結果、ピストン21B、31Bを気体潤滑するのに必要な圧力Pが得られなくなる虞がある。これに対し、スターリングエンジン10Cは圧力Pに応じた調節弁70の上限開度を設定する。このため、スターリングエンジン10Cは出力を制御する結果、ピストン21B、31Bの気体潤滑が阻害される場合には、気体潤滑の維持を優先することで気体潤滑に悪影響が及ぶことも防止できる。
Next, the effect of the Stirling engine 10C will be described. In the Stirling engine 10C, if the opening degree of the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば連通部は隔壁部に設けられていることが応答性の観点から好ましいが、必ずしもこれに限られない。また、必要な流動損失を得るにあたって、連通部は例えば調節弁を間に挟んだ両側の部分で調節弁が設けられる部分よりも径が小さな複数の孔によって形成される複数の通路を形成してもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the communication portion is preferably provided in the partition wall from the viewpoint of responsiveness, but is not necessarily limited thereto. Further, in order to obtain a necessary flow loss, the communication part forms, for example, a plurality of passages formed by a plurality of holes having a diameter smaller than that of the part where the control valve is provided at both sides sandwiching the control valve. Also good.
スターリングエンジン 10A、10B、10C
高温側気筒 20A、20B
低温側気筒 30A、30B
膨張ピストン 21A、21B
圧縮ピストン 31A、31B
クランクケース 62
隔壁部 62a
連通部 62b
調節弁 70
ECU 80A、80B、80C
High
Low
Claims (2)
前記隔壁部によって区分された内部空間同士を連通する連通部と、
前記連通部が形成する通路を開度変更可能に連通、遮断する調節弁と、
実際の出力が要求出力よりも大きい場合には開度が大きくなるように調節弁を制御し、実際の出力が要求出力よりも小さい場合には開度が小さくなるように調節弁を制御し、実際の出力と要求出力とが等しい場合には開度を維持するように調節弁を制御する制御部と、
を備えるα型のスターリングエンジン。 A partition that divides the internal space of the crankcase into an internal space on the high temperature side cylinder side and an internal space on the low temperature side cylinder side;
A communication part for communicating internal spaces divided by the partition part;
A control valve that communicates and shuts off the passage formed by the communication portion so that the opening can be changed, and
When the actual output is larger than the required output, the control valve is controlled so that the opening degree becomes larger.When the actual output is smaller than the required output, the control valve is controlled so that the opening degree becomes smaller. A control unit that controls the control valve so as to maintain the opening when the actual output and the required output are equal ;
Α-type Stirling engine.
前記高温側気筒または前記低温側気筒のうち、少なくともいずれかが前記クランクケース内の圧力変化を利用して内部に気体を導入するとともに、対応するシリンダとの間に気体を噴出するピストンを備えており、
前記制御部が前記ピストンを気体潤滑するのに必要な圧力に応じた前記調節弁の上限開度を設定するスターリングエンジン。 The Stirling engine according to claim 1,
At least one of the high-temperature side cylinder and the low-temperature side cylinder includes a piston that introduces gas into the inside by utilizing a pressure change in the crankcase and jets gas between the corresponding cylinder. And
A Stirling engine that sets an upper limit opening of the control valve in accordance with a pressure required for the controller to gas lubricate the piston.
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