JPH0354348A - スターリングエンジンの出力制御装置 - Google Patents
スターリングエンジンの出力制御装置Info
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- JPH0354348A JPH0354348A JP19011089A JP19011089A JPH0354348A JP H0354348 A JPH0354348 A JP H0354348A JP 19011089 A JP19011089 A JP 19011089A JP 19011089 A JP19011089 A JP 19011089A JP H0354348 A JPH0354348 A JP H0354348A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
- F02G2243/34—Regenerative displacers having their cylinders at right angle, e.g. "Robinson" engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、冷暖房や発電の動ノＪ源として適するスター
リングエンジンの出力制御装置に関する。
リングエンジンの出力制御装置に関する。
（従来の技術）
二つの等温変化と二つの等容変化からる可逆サイクルを
持つスターリングエンジンは、内部に封入したヘリウム
ガスの如き作動ガスを外部冷却（一般にはターラによる
水冷）しなから低ａ（等温）圧縮し、又、外部加熱（一
般にはヒータへの燃焼熱の供給）しながら高温（等温）
膨脹させるサイクルを有する。このようなサイクルを有
するスターリングエンジンは、クーラの冷却水へ行く廃
熱が熱入力の約５０％高と大きく、この廃熱を暖房や給
湯に使え、エネルギーの利用効率を高め得ることや、熱
効率や低公害性、多種燃料の利用可能といった特点から
、据え置きタイプの冷暖房機のエンジンとして注目され
ている。即ち、冷暖房システムの圧縮機の動力源として
スターリングエンジンは好適と云える。
持つスターリングエンジンは、内部に封入したヘリウム
ガスの如き作動ガスを外部冷却（一般にはターラによる
水冷）しなから低ａ（等温）圧縮し、又、外部加熱（一
般にはヒータへの燃焼熱の供給）しながら高温（等温）
膨脹させるサイクルを有する。このようなサイクルを有
するスターリングエンジンは、クーラの冷却水へ行く廃
熱が熱入力の約５０％高と大きく、この廃熱を暖房や給
湯に使え、エネルギーの利用効率を高め得ることや、熱
効率や低公害性、多種燃料の利用可能といった特点から
、据え置きタイプの冷暖房機のエンジンとして注目され
ている。即ち、冷暖房システムの圧縮機の動力源として
スターリングエンジンは好適と云える。
このようなスターリングエンジンの燃焼室は、その頂壁
中央にバーナーを配し、パイプ状のヒータをその外周部
に沿って複数個配している構或となっている。
中央にバーナーを配し、パイプ状のヒータをその外周部
に沿って複数個配している構或となっている。
さらに、このようなスターリングエンジンは、膨脹シリ
ンダ内に往復動自在に膨脹ピストンを配し且つ圧縮シリ
ンダ内に往復動自在な圧縮ピストンを配し、両ピストン
をクランク軸に連絡させている。
ンダ内に往復動自在に膨脹ピストンを配し且つ圧縮シリ
ンダ内に往復動自在な圧縮ピストンを配し、両ピストン
をクランク軸に連絡させている。
（本発明が解決しようとする課題）
この種のスターリングエンジンは、圧縮室と作動ガス用
外部タンク（外部タンク内の作動ガスの初期圧力は、最
高出力及び最低出力時の各平均作動ガス圧の中間値にセ
ットされる）との間に減圧弁と一方向弁とを有する最高
サイクル圧ラインと、増圧弁と一方向弁（前記一方向弁
とは逆向きで、外部タンクから圧縮室への作動ガスの供
給を可能とする）とを有する最低サイクル圧ラインとを
並列に配し、減圧時（出力を下げる時）は減圧弁を間に
し、又、増圧時（出力を上げる時）は増圧弁を開とする
構威となっている。
外部タンク（外部タンク内の作動ガスの初期圧力は、最
高出力及び最低出力時の各平均作動ガス圧の中間値にセ
ットされる）との間に減圧弁と一方向弁とを有する最高
サイクル圧ラインと、増圧弁と一方向弁（前記一方向弁
とは逆向きで、外部タンクから圧縮室への作動ガスの供
給を可能とする）とを有する最低サイクル圧ラインとを
並列に配し、減圧時（出力を下げる時）は減圧弁を間に
し、又、増圧時（出力を上げる時）は増圧弁を開とする
構威となっている。
即ち、減圧弁を開にすると、最高サイクル圧ラインの圧
が下がり、又、増圧弁を開とすると、最低サイクル圧ラ
インの圧が上るが、このような制御法により平均作動ガ
ス圧を増減させ出力制御を可能としている。
が下がり、又、増圧弁を開とすると、最低サイクル圧ラ
インの圧が上るが、このような制御法により平均作動ガ
ス圧を増減させ出力制御を可能としている。
このようなエンジンの出力制御法は、平均圧力制御法（
第３図参照）として知られ且つ多用されているが、これ
とは別に、死容積制御法と呼ばれる出力制御法がある。
第３図参照）として知られ且つ多用されているが、これ
とは別に、死容積制御法と呼ばれる出力制御法がある。
この死容積制御法は、大きな容量の外部タンクを前述し
た回路に接続するが、この外部タンク内の作動ガス圧を
各出力段階での中間値とし、この中間値をベースとした
圧力波形を作り、出力制′４Ｔａ（第４図参照）をなし
ている。
た回路に接続するが、この外部タンク内の作動ガス圧を
各出力段階での中間値とし、この中間値をベースとした
圧力波形を作り、出力制′４Ｔａ（第４図参照）をなし
ている。
この従来の出力制御手段は、エンジン出力比を大きくす
るには、外部タンクを大きくする必要があり、又、その
ためのスペースを必要とする欠点を有す。それ故に、本
発明は、前述した従来技術の不具合を解消させることを
解決すべき課題とする。
るには、外部タンクを大きくする必要があり、又、その
ためのスペースを必要とする欠点を有す。それ故に、本
発明は、前述した従来技術の不具合を解消させることを
解決すべき課題とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、前述した課題を解決するために、基本的には
、クランク室に通じるバァファー室を設け、このバァフ
ァー室に作動ガスを封入する手段を用いる。
、クランク室に通じるバァファー室を設け、このバァフ
ァー室に作動ガスを封入する手段を用いる。
より具体的には、本発明は、膨脹シリンダ内に配された
膨脹ピストン、圧縮シリンダ内に配された圧縮ピストン
、両ピストンをクランク室に連結させているスターリン
グエンジンにおいて、クランクを納めるクランク室のま
わりにバァファー室を形成し、両ピストンの背部の空間
とクランク室とバァファー室とを運通させ、バァファー
室と圧縮シリンダ内の圧縮室とを、第１の電磁弁とバァ
ファー室から圧縮室への作動ガスの流れを許容する一方
向弁とからなる回路と少くとも第２の電磁弁を有する回
路とを並列に組んだ回路を介して接続したことを特徴と
するスターリングエンジンの出力制御装置を提供する。
膨脹ピストン、圧縮シリンダ内に配された圧縮ピストン
、両ピストンをクランク室に連結させているスターリン
グエンジンにおいて、クランクを納めるクランク室のま
わりにバァファー室を形成し、両ピストンの背部の空間
とクランク室とバァファー室とを運通させ、バァファー
室と圧縮シリンダ内の圧縮室とを、第１の電磁弁とバァ
ファー室から圧縮室への作動ガスの流れを許容する一方
向弁とからなる回路と少くとも第２の電磁弁を有する回
路とを並列に組んだ回路を介して接続したことを特徴と
するスターリングエンジンの出力制御装置を提供する。
（作用）
本発明によるスターリングエンジンの出力制御装置は、
出力を上げるには、第１の電磁弁を開（第２の電磁弁を
閉）にさせ、平均作動ガス圧を上昇させる。出力を下げ
るには、少なくとも第２の電磁弁を開にし、バァファー
空間を作動ガス空間の死空積とし、ハアファ一空間内圧
をヘースとする小さな振巾の波形とさせる（第２図参照
）。
出力を上げるには、第１の電磁弁を開（第２の電磁弁を
閉）にさせ、平均作動ガス圧を上昇させる。出力を下げ
るには、少なくとも第２の電磁弁を開にし、バァファー
空間を作動ガス空間の死空積とし、ハアファ一空間内圧
をヘースとする小さな振巾の波形とさせる（第２図参照
）。
（実施例）
第１図を参照する。図示例のスターリングエンジン１は
、２気筒からなり、膨脹室２を作る膨脹シリンダ３内の
膨脹ピストン４が、クロスヘッド５を介して、クランク
６に連結される。クランク６の回転中心に対して４５度
傾斜させて、クロスヘッド７を介して圧縮ピストン８を
クランク６に連結させる。この圧縮ピストン８は、圧縮
シリンダ９内を往復動し、圧縮室１０の容積を可変とさ
せる。膨脹室２は、ヒータ１１、再生器１２及びクーラ
１３を介して圧縮室１０に連通し、ヘリウム等の作動ガ
スのスターリングサイクルを可能にさせる。
、２気筒からなり、膨脹室２を作る膨脹シリンダ３内の
膨脹ピストン４が、クロスヘッド５を介して、クランク
６に連結される。クランク６の回転中心に対して４５度
傾斜させて、クロスヘッド７を介して圧縮ピストン８を
クランク６に連結させる。この圧縮ピストン８は、圧縮
シリンダ９内を往復動し、圧縮室１０の容積を可変とさ
せる。膨脹室２は、ヒータ１１、再生器１２及びクーラ
１３を介して圧縮室１０に連通し、ヘリウム等の作動ガ
スのスターリングサイクルを可能にさせる。
燃焼器について簡単に説明する。断熱外筒１４の内側に
沿って燃焼用空気の予熱器１５を配す。
沿って燃焼用空気の予熱器１５を配す。
燃焼用空気は、ブロ７１６から供給され、スロットルバ
ルブｌ７により供給量が調節されて予熱器１５内に入る
。予熱器１５に入った空気は、上昇し、次いで、予熱さ
れながら下降して、環状のセラ藁ツクバーナー１８に入
る。一方、燃料はコントロール弁１９′を介してバーナ
ー１８に供給される。バーナー１８から噴出された空気
と燃料とが混合され、燃焼する。高温燃焼ガスは、矢印
の如く、ヒータ１１の周囲を上下動しながら、作動ガス
と熱交換を行い、中央の排気ダクト１９から外筒１４内
周に沿って流れ、予熱器ｌ５内を通って、出口２６より
排出される。
ルブｌ７により供給量が調節されて予熱器１５内に入る
。予熱器１５に入った空気は、上昇し、次いで、予熱さ
れながら下降して、環状のセラ藁ツクバーナー１８に入
る。一方、燃料はコントロール弁１９′を介してバーナ
ー１８に供給される。バーナー１８から噴出された空気
と燃料とが混合され、燃焼する。高温燃焼ガスは、矢印
の如く、ヒータ１１の周囲を上下動しながら、作動ガス
と熱交換を行い、中央の排気ダクト１９から外筒１４内
周に沿って流れ、予熱器ｌ５内を通って、出口２６より
排出される。
ヒータ１１により加熱された作動ガスは、膨脹室２内で
等温膨脹させる。一方、膨脹室から出た作動ガスはヒー
タｌ１を介して再生２Ｓ１２に入り、次いで、冷却水を
用いたクーラ１３により冷却され、圧縮室｛０内で等温
圧縮される。
等温膨脹させる。一方、膨脹室から出た作動ガスはヒー
タｌ１を介して再生２Ｓ１２に入り、次いで、冷却水を
用いたクーラ１３により冷却され、圧縮室｛０内で等温
圧縮される。
各ピストン４、８と、ピストンロンドを保持する中間部
材２１、２２との間には、中間室２３、２４が設けられ
る。この中間室２３、２４は、各ピストン４、８の往復
動に伴い、その内部圧を変動させ、各ピストン４、８の
動きに抵抗を与える。
材２１、２２との間には、中間室２３、２４が設けられ
る。この中間室２３、２４は、各ピストン４、８の往復
動に伴い、その内部圧を変動させ、各ピストン４、８の
動きに抵抗を与える。
本例では、クランク室２５の周りにバァファー室２６を
形戒し、両中間室２３、２４を通路２７、２８を介して
、バァファー室２６に連通させ、中間室２３、２４の圧
力変動を防止する。
形戒し、両中間室２３、２４を通路２７、２８を介して
、バァファー室２６に連通させ、中間室２３、２４の圧
力変動を防止する。
クランク室２５の内部に、フィルター２９を介してオイ
ル室３０を形成する。このオイル室３０は、油路３１を
介してオイルボンブ３２に通し、このボンブ３２により
潤滑を必要とする個所にオイルを供給する。
ル室３０を形成する。このオイル室３０は、油路３１を
介してオイルボンブ３２に通し、このボンブ３２により
潤滑を必要とする個所にオイルを供給する。
クランク６は、両ピストン４、８の往復動に伴い回転出
力が取出されるが、この出力は出力軸３３より外部へ伝
達される。
力が取出されるが、この出力は出力軸３３より外部へ伝
達される。
５６、５７は、クランク室２５をハアファ一室２６に連
通させる孔を示す。
通させる孔を示す。
バァファー室２６と圧縮室１０とを出力制：’ｎ回路３
３を介して接続させる。該回路３３は、第１の電磁弁３
４とバァファー室２６から圧縮室１０への作動ガスの流
れを許容する一方向弁３５とを有する最低圧ライン３６
と、及び第２の電磁弁３７と圧縮室１０からバァファー
室２６への作動ガスの流れを許容する一方向弁３８とを
有する最高圧ライン３９とを有し、両ライン３６、３９
を並列接続させる。バァファー室２６の初期作動ガスの
圧を、最低出力時の波形の最低圧と最高圧との中間値と
する。
３を介して接続させる。該回路３３は、第１の電磁弁３
４とバァファー室２６から圧縮室１０への作動ガスの流
れを許容する一方向弁３５とを有する最低圧ライン３６
と、及び第２の電磁弁３７と圧縮室１０からバァファー
室２６への作動ガスの流れを許容する一方向弁３８とを
有する最高圧ライン３９とを有し、両ライン３６、３９
を並列接続させる。バァファー室２６の初期作動ガスの
圧を、最低出力時の波形の最低圧と最高圧との中間値と
する。
このように構戊されたスターリングエンジンは、最大出
力を得るために、第１の電磁弁３４をコントローラ４０
により開とさせる。最小出力を得る時には、両電磁弁３
４、３７を両方共に開にし、バァファー室２６内の作動
ガスをベースとした小さな振巾の波を作る（第２図参照
）。即ち、バァファー室２６内を作動ガス空間の死容積
として利用することで出力を下げる。
力を得るために、第１の電磁弁３４をコントローラ４０
により開とさせる。最小出力を得る時には、両電磁弁３
４、３７を両方共に開にし、バァファー室２６内の作動
ガスをベースとした小さな振巾の波を作る（第２図参照
）。即ち、バァファー室２６内を作動ガス空間の死容積
として利用することで出力を下げる。
尚、本実施例においては、最高圧ライン３９に一方向弁
３８を介装したが、本発明を実施するにあたっては一方
向弁３８は省略することも可能であり、この際には最大
出力を得るための操作は上述した実施例と同しであるが
、最低出力を得るための操作は第２の電磁弁３７のみを
開とすれば良い。
３８を介装したが、本発明を実施するにあたっては一方
向弁３８は省略することも可能であり、この際には最大
出力を得るための操作は上述した実施例と同しであるが
、最低出力を得るための操作は第２の電磁弁３７のみを
開とすれば良い。
（効果）
本発明によればバァファー室の圧力が最低出力時の作動
平均圧以上にならないので、エンジンの肉厚を大きくす
る必要もな《、又、補強リブも不要で、軽量にして安価
にスターリングエンジンを提供できる。外部タンクの不
要は、エンジン取付スペースをそれだけ節約でき、省ス
ペースに有効である。
平均圧以上にならないので、エンジンの肉厚を大きくす
る必要もな《、又、補強リブも不要で、軽量にして安価
にスターリングエンジンを提供できる。外部タンクの不
要は、エンジン取付スペースをそれだけ節約でき、省ス
ペースに有効である。
さらに、本発明では出力の増減は平均圧力制御法でなし
、最低出力を死容積制御法で行なっているので、最低出
力時の平均圧が高いにも拘らず、出力制御巾を大きくと
ることができる。
、最低出力を死容積制御法で行なっているので、最低出
力時の平均圧が高いにも拘らず、出力制御巾を大きくと
ることができる。
第１図は本発明の一例の断面図、第２図は本例の出力制
御法を示す図、第３図は平均圧力制御法を示す図、第４
図は死容積制御法を示す図である。 図中、２・・・膨脹室、３・・・膨脹シリンダ、９・・
・圧縮シリンダ、 １ ０・・・圧縮室、 ３ ４、 ３７・・・電磁弁、 ３ ５、 ３８・・・一方向弁。
御法を示す図、第３図は平均圧力制御法を示す図、第４
図は死容積制御法を示す図である。 図中、２・・・膨脹室、３・・・膨脹シリンダ、９・・
・圧縮シリンダ、 １ ０・・・圧縮室、 ３ ４、 ３７・・・電磁弁、 ３ ５、 ３８・・・一方向弁。
Claims (2)
- （１）膨脹シリンダ内に配された膨脹ピストン、圧縮シ
リンダ内に配された圧縮ピストン、両ピストンをクラン
ク室に連結させているスターリングエンジンにおいて、
クランクを納めるクランク室のまわりにバァファー室を
形成し、両ピストンの背部の空間とクランク室とバァフ
ァー室とを連通させ、バァファー室と圧縮シリンダ内の
圧縮室とを、第１の電磁弁とバァファー室から圧縮室へ
の作動ガスの流れを許容する一方向弁とからなる回路と
少くとも第２の電磁弁を有する回路とを並列に組んだ回
路を介して接続したことを特徴とするスターリングエン
ジンの出力制御装置。 - （２）バァファー室内の初期作動ガスの圧力を最低出力
時の最低圧と最高圧との中間値とする請求項（１）の制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19011089A JPH0354348A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | スターリングエンジンの出力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19011089A JPH0354348A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | スターリングエンジンの出力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354348A true JPH0354348A (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=16252546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19011089A Pending JPH0354348A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | スターリングエンジンの出力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0354348A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2871526A1 (fr) * | 2004-06-14 | 2005-12-16 | Toyota Motor Co Ltd | Moteur stirling |
| JP2009092079A (ja) * | 2009-02-05 | 2009-04-30 | Toyota Motor Corp | スターリングエンジン |
| US7581393B2 (en) | 2004-06-14 | 2009-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stirling engine |
| JP2012163023A (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Toyota Motor Corp | 排熱回収用スターリングエンジンの出力制御装置 |
| JP2017150444A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | ヤンマー株式会社 | スターリングエンジンの出力調整装置 |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP19011089A patent/JPH0354348A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2871526A1 (fr) * | 2004-06-14 | 2005-12-16 | Toyota Motor Co Ltd | Moteur stirling |
| US7581393B2 (en) | 2004-06-14 | 2009-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stirling engine |
| US7644581B2 (en) | 2004-06-14 | 2010-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stirling engine |
| JP2009092079A (ja) * | 2009-02-05 | 2009-04-30 | Toyota Motor Corp | スターリングエンジン |
| JP2012163023A (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Toyota Motor Corp | 排熱回収用スターリングエンジンの出力制御装置 |
| JP2017150444A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | ヤンマー株式会社 | スターリングエンジンの出力調整装置 |
| WO2017145804A1 (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | ヤンマー株式会社 | スターリングエンジンの出力調整装置 |
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