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JP6936771B2 - 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.

下記特許文献1は、焼却炉等の煙道にスターリングエンジンの加熱部を配置し、排ガスを熱源として駆動させるスターリングエンジンにおいて、煙道に暴露される加熱部としての加熱器チューブが異常に加熱し、破損するおそれがあるため、加熱器チューブの異常加熱対策の必要性を開示する。 In Patent Document 1 below, in a Stirling engine in which a heating part of a Stirling engine is arranged in a flue of an incinerator or the like and the exhaust gas is used as a heat source, the heater tube as the heating part exposed to the flue is abnormally heated. , Since there is a risk of damage, the necessity of measures against abnormal heating of the heater tube will be disclosed.

しかし、特許文献1は、加熱器チューブの異常加熱の対策として、圧力制御装置による作動媒体の圧力を変更すると開示するものの、その具体的な構成については何ら開示していない。 However, although Patent Document 1 discloses that the pressure of the operating medium is changed by the pressure control device as a countermeasure against abnormal heating of the heater tube, it does not disclose any specific configuration thereof.

特開2000−45865号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-45865

そこで、本発明は上記課題に鑑み、廃熱を熱源として駆動させる際、加熱部の過熱を抑制することができるスターリングエンジンを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a Stirling engine capable of suppressing overheating of a heating portion when driving waste heat as a heat source.

本発明のスターリングエンジンは、往復動するディスプレーサピストン及びパワーピストンと、
前記ディスプレーサピストン及びパワーピストンと連結されるクランク軸と、
前記クランク軸を軸支するクランクケースと、
熱源部に暴露される加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度センサと、
エンジンの出力を検出する出力センサと、
前記パワーピストンの圧縮空間と前記クランクケースの内部とに連通する第1連通経路と、
前記第1連通経路に設けられる第1開閉弁と、
前記第1開閉弁の開閉を制御する制御部と、
前記第1開閉弁と並列に設けられ、前記クランクケースの内部から前記圧縮空間に向かう方向を順方向とする逆止弁と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度未満、かつ前記出力センサの検出出力に基づく出力が定格出力より大きい上限出力以上となった場合に、前記出力が前記定格出力より小さい下限出力以下となるまで前記第1開閉弁を開くものである。
The Stirling engine of the present invention includes a reciprocating display piston and a power piston.
A crankshaft connected to the displacer piston and power piston,
A crankcase that supports the crankshaft and
The heating part exposed to the heat source part and
A temperature sensor that detects the temperature of the heating unit and
An output sensor that detects the output of the engine and
A first communication path communicating with the compression space of the power piston and the inside of the crankcase,
The first on-off valve provided in the first communication path and
A control unit that controls the opening and closing of the first on-off valve,
A check valve, which is provided in parallel with the first on-off valve and has a forward direction from the inside of the crankcase toward the compression space, is provided.
When the temperature of the heating unit based on the detection temperature of the temperature sensor is less than the upper limit temperature and the output based on the detection output of the output sensor is equal to or more than the upper limit output larger than the rated output, the control unit has the rated output. The first on-off valve is opened until the lower limit output is smaller than the output.

本発明によれば、エンジンの出力を定格出力付近に調整することができる。常用最大出力である定格出力付近でエンジンを駆動させることで、加熱部から最大限の吸熱を行うことができるため、加熱部の冷却効果を最大限に維持できる。その結果、廃熱を熱源として駆動させる際、加熱部の過熱を抑制することができる。 According to the present invention, the output of the engine can be adjusted to near the rated output. By driving the engine near the rated output, which is the maximum output for normal use, the maximum endothermic heat can be obtained from the heating unit, so that the cooling effect of the heating unit can be maintained to the maximum. As a result, overheating of the heating portion can be suppressed when the waste heat is driven as a heat source.

また、本発明のスターリングエンジンは、往復動するディスプレーサピストン及びパワーピストンと、
前記ディスプレーサピストン及びパワーピストンと連結されるクランク軸と、
前記クランク軸を軸支するクランクケースと、
熱源部に暴露される加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度センサと、
エンジンの出力を検出する出力センサと、
前記パワーピストンの圧縮空間と前記クランクケースの内部とに連通する第1連通経路と、
前記第1連通経路に設けられる比例弁と、
前記比例弁の開度を制御する制御部と、
前記比例弁と並列に設けられ、前記クランクケースの内部から前記圧縮空間に向かう方向を順方向とする逆止弁と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度未満、かつ前記出力センサの検出出力に基づく出力が定格出力より大きい上限出力未満の場合、前記出力が前記定格出力となるように前記比例弁の開度を制御するものである。
Further, the Stirling engine of the present invention includes a reciprocating display piston and a power piston.
A crankshaft connected to the displacer piston and power piston,
A crankcase that supports the crankshaft and
The heating part exposed to the heat source part and
A temperature sensor that detects the temperature of the heating unit and
An output sensor that detects the output of the engine and
A first communication path communicating with the compression space of the power piston and the inside of the crankcase,
The proportional valve provided in the first communication path and
A control unit that controls the opening degree of the proportional valve and
A check valve, which is provided in parallel with the proportional valve and has a forward direction from the inside of the crankcase toward the compression space, is provided.
When the heating unit temperature based on the detection temperature of the temperature sensor is less than the upper limit temperature and the output based on the detection output of the output sensor is less than the upper limit output larger than the rated output, the control unit becomes the rated output. As described above, the opening degree of the proportional valve is controlled.

本発明によれば、エンジンの出力を定格出力付近に調整することができる。常用最大出力である定格出力付近でエンジンを駆動させることで、加熱部から最大限の吸熱を行うことができるため、加熱部の冷却効果を最大限に維持できる。その結果、廃熱を熱源として駆動させる際、加熱部の過熱を抑制することができる。 According to the present invention, the output of the engine can be adjusted to near the rated output. By driving the engine near the rated output, which is the maximum output for normal use, the maximum endothermic heat can be obtained from the heating unit, so that the cooling effect of the heating unit can be maintained to the maximum. As a result, overheating of the heating portion can be suppressed when the waste heat is driven as a heat source.

また、本発明のスターリングエンジンは、往復動するディスプレーサピストン及びパワーピストンと、
熱源部に暴露される加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度センサと、
前記ディスプレーサピストンの膨張空間と外部とに連通する第2連通経路と、
前記第2連通経路に設けられ、前記膨張空間に送風する送風機と、
前記送風機よりも前記膨張空間側の前記第2連通経路に設けられる第2開閉弁と、
前記パワーピストンの圧縮空間を外部に連通させるか否かを切り替える第3開閉弁と、
前記送風機の運転、前記第2開閉弁の開閉、及び前記第3開閉弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度以上の場合に、前記加熱部温度が所定温度以下となるまで前記第2開閉弁及び前記第3開閉弁を開くと共に前記送風機を運転するものである。
Further, the Stirling engine of the present invention includes a reciprocating display piston and a power piston.
The heating part exposed to the heat source part and
A temperature sensor that detects the temperature of the heating unit and
A second communication path that communicates with the expansion space of the display piston and the outside,
A blower provided in the second communication path and blowing air into the expansion space,
A second on-off valve provided in the second communication path on the expansion space side of the blower, and
A third on-off valve that switches whether or not the compression space of the power piston is communicated to the outside,
A control unit for controlling the operation of the blower, the opening / closing of the second on-off valve, and the opening / closing of the third on-off valve are provided.
When the temperature of the heating unit based on the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the upper limit temperature, the control unit opens the second on-off valve and the third on-off valve until the temperature of the heating unit becomes equal to or lower than a predetermined temperature. It operates a blower.

本発明のスターリングエンジンにおいて、前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度以上の場合に、前記第3開閉弁を開き、前記圧縮空間内の圧力が所定圧以下となった後又は所定時間の経過後、前記第2開閉弁を開いて前記送風機を運転することが好ましい。 In the Stirling engine of the present invention, the control unit opens the third on-off valve when the temperature of the heating unit based on the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the upper limit temperature, and the pressure in the compression space is set to a predetermined pressure or lower. It is preferable to open the second on-off valve and operate the blower after the temperature has changed or after a predetermined time has elapsed.

本発明によれば、第2開閉弁及び第3開閉弁を開くと共に送風機を運転することで、外気が膨張空間に供給され、膨張空間と連通する加熱部を冷却することができる。その結果、廃熱を熱源として駆動させる際、加熱部の過熱を抑制することができる。 According to the present invention, by opening the second on-off valve and the third on-off valve and operating the blower, the outside air is supplied to the expansion space, and the heating portion communicating with the expansion space can be cooled. As a result, overheating of the heating portion can be suppressed when the waste heat is driven as a heat source.

第1実施形態に係るスターリングエンジンの側面断面を示す概略図ある。It is the schematic which shows the side cross section of the Stirling engine which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るスターリングエンジンの正面断面を示す概略図である。It is the schematic which shows the front cross section of the Stirling engine which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るエンジン出力の制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of control of the engine output which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るエンジン出力の制御の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the control of the engine output which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るエンジン出力の制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of control of the engine output which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係るエンジン出力の制御の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the control of the engine output which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るスターリングエンジンの側面断面を示す概略図ある。It is the schematic which shows the side cross section of the Stirling engine which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るヒータ冷却処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heater cooling process which concerns on 3rd Embodiment.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、スターリングエンジン1の側面断面を示す概略図であり、図2は、スターリングエンジン1の正面断面を示す概略図である。なお、以下では、β型のスターリングエンジン1を例に挙げて説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing a side cross section of the Stirling engine 1, and FIG. 2 is a schematic view showing a front cross section of the Stirling engine 1. In the following, the β-type Stirling engine 1 will be described as an example.

図1及び図2に示すように、スターリングエンジン1は、空気、ヘリウムガス、水素等の作動ガスが封入されたシリンダ2の内部に、ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4がそれぞれ往復動可能に収容されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the Stirling engine 1, the displacer piston 3 and the power piston 4 are housed in a cylinder 2 in which working gases such as air, helium gas, and hydrogen are filled so as to be reciprocating. ing.

シリンダ2は、一端を開口する一方で他端を閉塞した構成で有り、閉塞端部側にディスプレーサピストン3を配置する一方、開口端部側にパワーピストン4を配置している。シリンダ2内には、閉塞端部とディスプレーサピストン3との間に膨張空間5が形成され、ディスプレーサピストン3とパワーピストン4との間に圧縮空間6が形成されている。なお、シリンダ2内の膨張空間5と圧縮空間6とを合わせて、作動空間と呼ぶ。 The cylinder 2 has a configuration in which one end is opened while the other end is closed, and the displacer piston 3 is arranged on the closed end side, while the power piston 4 is arranged on the open end side. In the cylinder 2, an expansion space 5 is formed between the closed end portion and the display support piston 3, and a compression space 6 is formed between the display support piston 3 and the power piston 4. The expansion space 5 and the compression space 6 in the cylinder 2 are collectively referred to as an operating space.

スターリングエンジン1は、シリンダ2内の作動空間における作動ガスの温度を昇降させる熱交換器7が配設されている。熱交換器7は、膨張空間5と連通して外部からの入熱により作動ガスを加熱するヒータ8(加熱部に相当する)と、圧縮空間6と連通して外部への放熱により作動ガスを冷却するクーラ9と、ヒータ8とクーラ9とを連結する再生器10とを備えている。ディスプレーサピストン3がシリンダ2の開口端部側に向けて移動すると、ヒータ8で加熱された作動ガスが膨張空間5に流入することで、作動ガスの温度が上昇する。一方、ディスプレーサピストン3がシリンダ2の閉塞端部側に向けて移動すると、クーラ9で冷却された作動ガスが圧縮空間6に流入することで、作動ガスの温度が低下する。従って、熱交換器7とシリンダ2内の作動空間との間で作動ガスが順逆に流れることで、シリンダ2の作動空間における内圧が変化し、パワーピストン4の往復動を促す。 The Stirling engine 1 is provided with a heat exchanger 7 that raises and lowers the temperature of the working gas in the working space in the cylinder 2. The heat exchanger 7 communicates with the expansion space 5 to heat the working gas by heat input from the outside (corresponding to a heating part), and communicates with the compression space 6 to dissipate the working gas to the outside. A cooler 9 for cooling and a regenerator 10 for connecting the heater 8 and the cooler 9 are provided. When the displacer piston 3 moves toward the open end side of the cylinder 2, the working gas heated by the heater 8 flows into the expansion space 5, and the temperature of the working gas rises. On the other hand, when the displacer piston 3 moves toward the closed end side of the cylinder 2, the working gas cooled by the cooler 9 flows into the compression space 6, and the temperature of the working gas drops. Therefore, the working gas flows in the working space between the heat exchanger 7 and the cylinder 2 in the forward and reverse directions, so that the internal pressure in the working space of the cylinder 2 changes, and the reciprocating movement of the power piston 4 is promoted.

ヒータ8は、一端部が膨張空間5に連通し、他端部が再生器10の一端部に連通している。ヒータ8は、焼却炉等で発生する排ガスの熱を受けることで、内部を通過する作動ガスを加熱する。図1及び図2では、管状のヒータ8を2個のみ示しているが、実際には多数(3個以上)のヒータ8が設けられている。ヒータ8には、不図示の温度センサが設けられており、温度センサによりヒータ8の温度を検出することができる。温度センサとしては、例えば熱電対が用いられる。温度センサで検出されたヒータ8の温度は、不図示の制御部に入力される。 One end of the heater 8 communicates with the expansion space 5, and the other end communicates with one end of the regenerator 10. The heater 8 heats the working gas passing through the inside by receiving the heat of the exhaust gas generated in the incinerator or the like. Although only two tubular heaters 8 are shown in FIGS. 1 and 2, a large number (three or more) of heaters 8 are actually provided. The heater 8 is provided with a temperature sensor (not shown), and the temperature of the heater 8 can be detected by the temperature sensor. As the temperature sensor, for example, a thermocouple is used. The temperature of the heater 8 detected by the temperature sensor is input to a control unit (not shown).

再生器10の他端部はクーラ9に連通している。また、クーラ9は圧縮空間6に連通している。クーラ9内には作動ガスと熱交換可能に冷却水が流れており、この熱交換によって作動ガスを冷却する。 The other end of the regenerator 10 communicates with the cooler 9. Further, the cooler 9 communicates with the compression space 6. Cooling water flows in the cooler 9 so as to be heat exchangeable with the working gas, and the working gas is cooled by this heat exchange.

再生器10及びクーラ9は、シリンダ2の外周部に配置されている。なお、図1では再生器10及びクーラ9の一部が省略されている。再生器10は、例えば、金属繊維や金網を積層させたものや、作動ガスの流路をハニカム形状などで配列させたものや、綿状金属繊維を内包させたものなどで構成されており、蓄熱式熱交換器として機能する。すなわち、再生器10は、ヒータ8からクーラ9に高温の作動ガスが流れる際には、作動ガスの熱を蓄熱する一方で、クーラ9からヒータ8に低温の作動ガスが流れる際には、蓄熱した熱を作動ガスに放熱する。 The regenerator 10 and the cooler 9 are arranged on the outer peripheral portion of the cylinder 2. In FIG. 1, a part of the regenerator 10 and the cooler 9 is omitted. The regenerator 10 is composed of, for example, one in which metal fibers and wire mesh are laminated, one in which the flow paths of working gas are arranged in a honeycomb shape, and one in which cotton-like metal fibers are included. Functions as a heat storage type heat exchanger. That is, the regenerator 10 stores heat of the working gas when the high-temperature working gas flows from the heater 8 to the cooler 9, while the regenerator 10 stores heat when the low-temperature working gas flows from the cooler 9 to the heater 8. The generated heat is dissipated to the working gas.

スターリングエンジン1は、シリンダ2の開口端部側に、パワーピストン4の往復動作を回転動作に変換して回転動力を出力する出力取り出し装置11を備える。出力取り出し装置11は、ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4それぞれと連結したクランク軸12をクランクケース13内に軸支させている。そして、クランク軸12の一端側が出力軸となり、クランクケース13内で、フライホイール14を介して発電機15の入力軸16と連結されている。また、シリンダ2内におけるパワーピストン4より開口端部側の空間17aと、クランクケース13内の空間17bとにより、バッファ空間17を形成している。 The Stirling engine 1 is provided with an output extraction device 11 on the open end side of the cylinder 2 that converts the reciprocating motion of the power piston 4 into a rotary motion and outputs rotary power. The output take-out device 11 pivotally supports a crankshaft 12 connected to each of the displacer piston 3 and the power piston 4 in the crankcase 13. Then, one end side of the crankshaft 12 serves as an output shaft, which is connected to the input shaft 16 of the generator 15 via the flywheel 14 in the crankcase 13. Further, a buffer space 17 is formed by a space 17a on the opening end side of the power piston 4 in the cylinder 2 and a space 17b in the crankcase 13.

ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4は、出力取り出し装置11のクランク軸12と接続することで、シリンダ2内を互いに所定の位相差で往復動する。なお、本実施形態では、ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4の往復動作における位相差を90°としている。 By connecting the displacer piston 3 and the power piston 4 to the crankshaft 12 of the output extraction device 11, the displacer piston 3 and the power piston 4 reciprocate in the cylinder 2 with a predetermined phase difference from each other. In this embodiment, the phase difference in the reciprocating operation of the display piston 3 and the power piston 4 is 90 °.

出力取り出し装置11は、ディスプレーサピストン3に合わせて往復動するディスプレーサピストンヨーク51のクランク軸案内溝(貫通溝)51aに固定されたプレート51cと、パワーピストン4に合わせて往復動するパワーピストンヨーク(往復動部)52,53のクランク軸案内溝(貫通溝)52a,53aに固定されたプレート52c,53cのそれぞれに、軸受57〜59を介してクランク軸12のクランクピン54〜56が嵌合わされたスコッチ・ヨーク機構で構成されている。 The output take-out device 11 includes a plate 51c fixed to the crankshaft guide groove (through groove) 51a of the displayer piston yoke 51 that reciprocates according to the display piston 3, and a power piston yoke that reciprocates according to the power piston 4. Crankpins 54 to 56 of the crankshaft 12 are fitted to the plates 52c and 53c fixed to the crankshaft guide grooves (through grooves) 52a and 53a of the reciprocating parts) 52 and 53 via bearings 57 to 59, respectively. It is composed of a scotch yoke mechanism.

図2に示すように、ディスプレーサピストンヨーク51は、その中央部分に、クランク軸12及びディスプレーサピストン3それぞれの軸方向に対して交差する方向(横方向)に長いクランク軸案内溝51aが設けられている。ディスプレーサピストンヨーク51におけるクランク軸案内溝51aを挟んだ両側部には、ディスプレーサピストン3の軸方向に沿う方向(縦方向)に、往復動案内穴(貫通穴)51bが穿設されている。そして、ディスプレーサピストンヨーク51の往復動案内穴51bには、ロータリブッシングなどの直動軸受63を介して、クランクケース13に固定されたガイド軸60が挿入されている。ディスプレーサピストンヨーク51は、一端がディスプレーサピストン3と連結したロッド66の他端と連結しており、ディスプレーサピストン3の往復動に合わせて、ディスプレーサピストン3と同一方向(縦方向)で往復動する。 As shown in FIG. 2, the display support piston yoke 51 is provided with a long crankshaft guide groove 51a in the central portion thereof in a direction (lateral direction) intersecting the axial directions of the crankshaft 12 and the display support piston 3. There is. Reciprocating guide holes (through holes) 51b are bored in the displayer piston yoke 51 on both sides of the crankshaft guide groove 51a in the axial direction (longitudinal direction) of the displayer piston 3. A guide shaft 60 fixed to the crankcase 13 is inserted into the reciprocating guide hole 51b of the displacer piston yoke 51 via a linear motion bearing 63 such as a rotor rib bushing. The display support piston yoke 51 is connected to the other end of the rod 66 whose one end is connected to the display support piston 3, and reciprocates in the same direction (vertical direction) as the display support piston 3 in accordance with the reciprocating movement of the display support piston 3.

図2に示すように、パワーピストンヨーク52は、その中央部分に、横方向に長いクランク軸案内溝52aが設けられており、クランク軸案内溝52aを挟んだ両側部に、往復動案内穴(貫通穴)52bが縦方向に穿設されている。そして、パワーピストンヨーク52の往復動案内穴52bには、直動軸受64を介して、クランクケース13に固定されたガイド軸61が挿入されている。パワーピストンヨーク52は、一端がパワーピストン4と連結したブリッジ67の他端と連結しており、パワーピストン4の往復動に合わせて縦方向で往復動する。パワーピストンヨーク53は、パワーピストンヨーク52と同様の形状をしているため、詳細な説明は省略する。 As shown in FIG. 2, the power piston yoke 52 is provided with a crankshaft guide groove 52a long in the lateral direction in the central portion thereof, and reciprocating guide holes (reciprocating guide holes) are provided on both sides of the crankshaft guide groove 52a. (Through hole) 52b is bored in the vertical direction. A guide shaft 61 fixed to the crankcase 13 is inserted into the reciprocating guide hole 52b of the power piston yoke 52 via a linear motion bearing 64. The power piston yoke 52 is connected to the other end of the bridge 67 whose one end is connected to the power piston 4, and reciprocates in the vertical direction in accordance with the reciprocating movement of the power piston 4. Since the power piston yoke 53 has the same shape as the power piston yoke 52, detailed description thereof will be omitted.

図1及び図2に示すように、パワーピストン4及びブリッジ67の中心には、パワーピストン4の軸方向に沿う方向(縦方向)に貫通穴4a,67aが設けられており、ディスプレーサピストン3と連結したロッド66が貫装されている。ロッド66は、パワーピストン4及びブリッジ67と相対的に移動可能であるとともに、パワーピストン4におけるロッド66の挿入部分にメカニカルシールなどによる動的シール機構(図示省略)が構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, through holes 4a and 67a are provided at the centers of the power piston 4 and the bridge 67 in the direction (longitudinal direction) along the axial direction of the power piston 4, and the display piston 3 and the display piston 3 are provided. The connected rod 66 is pierced. The rod 66 is movable relative to the power piston 4 and the bridge 67, and a dynamic sealing mechanism (not shown) such as a mechanical seal is configured at the insertion portion of the rod 66 in the power piston 4.

図1に示すように、クランク軸12は、ブリッジ67とパワーピストンヨーク52,53を介して連結したクランクピン55,56の間に、ロッド66とディスプレーサピストンヨーク51を介して連結したクランクピン54を設けており、同位相のクランクピン55,56に対して所定の位相差(例えば、90°)でクランクピン54が取り付けられている。クランクケース13におけるシリンダ2との連結部分には、ブリッジ67が嵌挿されるブリッジ挿入穴68が設けられている。クランクケース13のブリッジ挿入穴68は、シリンダ2とクランクケース13との連結部分に構成されており、ブリッジ67のシリンダ2側部分がブリッジ挿入穴68に対して挿脱するようにして、ブリッジ67がパワーピストン4に合わせて往復動する。シリンダ2内におけるパワーピストン4より開口端部側のバッファ空間17aにおける、パワーピストン4の往復動に伴う容積変化による内圧の変動を低減する為に、シリンダ2内のバッファ空間17aとクランクケース13内のバッファ空間17bとの間に連通口17dを設けている。 As shown in FIG. 1, the crankshaft 12 is connected between the bridge 67 and the crank pins 55 and 56 connected via the power piston yokes 52 and 53, and the crank pin 54 connected via the rod 66 and the displacer piston yoke 51. Is provided, and the crank pin 54 is attached to the crank pins 55 and 56 having the same phase with a predetermined phase difference (for example, 90 °). A bridge insertion hole 68 into which the bridge 67 is inserted is provided in the connecting portion of the crankcase 13 with the cylinder 2. The bridge insertion hole 68 of the crankcase 13 is formed in a connecting portion between the cylinder 2 and the crankcase 13, so that the cylinder 2 side portion of the bridge 67 is inserted and removed from the bridge insertion hole 68 so that the bridge 67 is inserted and removed. Reciprocates according to the power piston 4. In order to reduce the fluctuation of the internal pressure due to the volume change due to the reciprocating movement of the power piston 4 in the buffer space 17a on the opening end side of the power piston 4 in the cylinder 2, the buffer space 17a in the cylinder 2 and the inside of the crankcase 13 A communication port 17d is provided between the buffer space 17b and the buffer space 17b.

ディスプレーサピストン3は、クランク軸12の回転動力で往復動し、作動ガスが膨張空間5と圧縮空間6の間を行き来して、作動空間の内圧が変化する。この圧力変化によりパワーピストン4が往復動し、その往復動力がブリッジ67を介してパワーピストンヨーク52,53に伝達される。これにより、パワーピストンヨーク52,53がそれぞれ、ガイド軸61,62のそれぞれに沿って縦方向に往復動する。そして、パワーピストンヨーク52,53それぞれの往復動により、クランク軸案内溝52a,53aそれぞれをクランクピン55,56それぞれが回転しながら横方向に往復することで、クランク軸12が回転する。従って、パワーピストン4の往復動力を受けた出力取り出し装置11は、スコッチ・ヨーク機構により回転動力に変換してクランク軸12より出力し、フライホイール14及び入力軸16を介して発電機15を回転させる。 The displacer piston 3 reciprocates with the rotational power of the crankshaft 12, and the working gas moves back and forth between the expansion space 5 and the compression space 6, so that the internal pressure of the working space changes. Due to this pressure change, the power piston 4 reciprocates, and the reciprocating power is transmitted to the power piston yokes 52 and 53 via the bridge 67. As a result, the power piston yokes 52 and 53 reciprocate in the vertical direction along the guide shafts 61 and 62, respectively. Then, the reciprocating motion of the power piston yokes 52 and 53 causes the crankshafts 12 to rotate by reciprocating in the lateral direction while the crankpins 55 and 56 rotate in the crankshaft guide grooves 52a and 53a, respectively. Therefore, the output take-out device 11 that receives the reciprocating power of the power piston 4 converts it into rotational power by the Scotch yoke mechanism and outputs it from the crank shaft 12, and rotates the generator 15 via the flywheel 14 and the input shaft 16. Let me.

スターリングエンジン1は、エンジンの出力を検出する不図示の出力センサを備えている。出力センサとしては、クランク軸12又は入力軸16の回転数を測定するセンサ、発電機15の発電量を測定するセンサなど、エンジンの出力に相当する物理量を測定可能なセンサであればよい。出力センサで検出されたスターリングエンジン1の出力は、不図示の制御部に入力される。 The Stirling engine 1 includes an output sensor (not shown) that detects the output of the engine. The output sensor may be a sensor capable of measuring a physical quantity corresponding to the output of the engine, such as a sensor for measuring the rotation speed of the crank shaft 12 or the input shaft 16 and a sensor for measuring the amount of power generated by the generator 15. The output of the Stirling engine 1 detected by the output sensor is input to a control unit (not shown).

スターリングエンジン1は、圧縮空間6とクランクケース13の内部とに連通する第1連通経路71を備えている。第1連通経路71は、一端がシリンダ2に接続され、他端がクランクケース13に接続されている。また、第1連絡経路71の他端は、クランクケース13内の潤滑油の液面よりも鉛直方向上部に接続される。第1連通経路71を設けることで、圧縮空間6とクランクケース13の内部との間で作動ガスが行き来することができる。 The Stirling engine 1 includes a first communication path 71 that communicates with the compression space 6 and the inside of the crankcase 13. One end of the first communication path 71 is connected to the cylinder 2 and the other end is connected to the crankcase 13. Further, the other end of the first connecting path 71 is connected to the upper part in the vertical direction of the liquid level of the lubricating oil in the crankcase 13. By providing the first communication path 71, the working gas can flow back and forth between the compression space 6 and the inside of the crankcase 13.

第1連通経路71には、第1開閉弁72及び逆止弁73が設けられている。第1開閉弁72と逆止弁73は、並列に配設されている。第1開閉弁72は、第1連通経路71を連通又は遮断することができる。逆止弁73は、クランクケース13の内部から圧縮空間6に向かう方向が順方向となるように配置されている。 The first communication path 71 is provided with a first on-off valve 72 and a check valve 73. The first on-off valve 72 and the check valve 73 are arranged in parallel. The first on-off valve 72 can communicate or shut off the first communication path 71. The check valve 73 is arranged so that the direction from the inside of the crankcase 13 toward the compression space 6 is the forward direction.

第1開閉弁72及び逆止弁73を設けることで、第1開閉弁72を開くと、作動空間(膨張空間5と圧縮空間6)内の作動ガスが第1連通経路71を介してクランクケース13内へ移動するため、エンジンの出力を低下させることができる。一方、第1開閉弁72を閉じると、逆止弁73によってクランクケース13内から作動空間への作動ガスの移動のみが許可されるため、エンジンの出力を徐々に増加させることができる。このように、第1開閉弁72を開閉することで、エンジンの出力を調整することができる。 By providing the first on-off valve 72 and the check valve 73, when the first on-off valve 72 is opened, the working gas in the working space (expansion space 5 and compression space 6) enters the crankcase via the first communication path 71. Since it moves into 13, the output of the engine can be reduced. On the other hand, when the first on-off valve 72 is closed, the check valve 73 allows only the movement of the working gas from the inside of the crankcase 13 to the working space, so that the output of the engine can be gradually increased. By opening and closing the first on-off valve 72 in this way, the output of the engine can be adjusted.

次に、上記のスターリングエンジン1の制御方法について説明する。図3は、エンジン出力の制御の手順を示すフローチャートである。図4は、エンジン出力の制御の一例を示すグラフである。 Next, the control method of the Stirling engine 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for controlling engine output. FIG. 4 is a graph showing an example of engine output control.

まず、ステップS11において、エンジンの出力Pとヒータ8の温度Thを検出する。エンジンの出力Pは、上記の出力センサで検出され、ヒータ8の温度Thは、上記の温度センサで検出される。出力センサで検出された出力P、及び温度センサで検出された温度Thは、制御部に入力される。 First, in step S11, the output P of the engine and the temperature Th of the heater 8 are detected. The output P of the engine is detected by the output sensor, and the temperature Th of the heater 8 is detected by the temperature sensor. The output P detected by the output sensor and the temperature Th detected by the temperature sensor are input to the control unit.

次のステップS12において、制御部は、エンジンの出力Pが上限出力P1以上であるか否かを判定する。上限出力P1は、エンジンの定格出力P2に基づいて設定され、例えば定格出力P2の105〜110%に設定される。図4に示すように、熱源としての排ガス(熱源ガス)の温度が何らかの異常で過熱されて上昇すると、これに合わせてヒータ8の温度Th及びエンジンの出力Pも上昇する。そして、図4に示すように、エンジンの出力Pが上限出力P1以上となった場合(ステップS12のYes)、次のステップS13に進む。 In the next step S12, the control unit determines whether or not the output P of the engine is equal to or higher than the upper limit output P1. The upper limit output P1 is set based on the rated output P2 of the engine, and is set to, for example, 105 to 110% of the rated output P2. As shown in FIG. 4, when the temperature of the exhaust gas (heat source gas) as a heat source is overheated due to some abnormality and rises, the temperature Th of the heater 8 and the output P of the engine also rise accordingly. Then, as shown in FIG. 4, when the output P of the engine becomes the upper limit output P1 or more (Yes in step S12), the process proceeds to the next step S13.

次のステップS13において、制御部は、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続しているか否かを判定する。許容温度T1は、ヒータ8が熱劣化を起こす温度に基づいて設定される。本発明において、ヒータ8の温度Thが上限温度以上とは、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続する状態を意味する。ヒータ8の温度Thが上限温度以上となると熱劣化のおそれがある。ステップS13において、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続していると判定された場合(ステップS13のYes)、熱劣化を抑制するために後述するヒータ8を冷却する処理を行う。一方、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続していないと判定された場合(ステップS13のNo)、次のステップS14に進む。 In the next step S13, the control unit determines whether or not the period in which the temperature Th of the heater 8 is equal to or higher than the allowable temperature T1 continues for t2 seconds. The permissible temperature T1 is set based on the temperature at which the heater 8 causes thermal deterioration. In the present invention, the temperature Th of the heater 8 is equal to or higher than the upper limit temperature means a state in which the temperature Th of the heater 8 is equal to or higher than the allowable temperature T1 for t2 seconds. If the temperature Th of the heater 8 becomes equal to or higher than the upper limit temperature, there is a risk of thermal deterioration. In step S13, when it is determined that the period in which the temperature Th of the heater 8 becomes the allowable temperature T1 or higher continues for t2 seconds (Yes in step S13), the heater 8 described later is cooled in order to suppress thermal deterioration. Perform processing. On the other hand, when it is determined that the period in which the temperature Th of the heater 8 becomes the allowable temperature T1 or more does not continue for t2 seconds (No in step S13), the process proceeds to the next step S14.

次のステップS14において、制御部は、第1開閉弁72に開くように指示する。第1開閉弁72を開いた後、ステップS11に戻る。 In the next step S14, the control unit instructs the first on-off valve 72 to open. After opening the first on-off valve 72, the process returns to step S11.

ステップS14で第1開閉弁72を開くと、図4に示すようにエンジンの出力Pは低下していき、エンジンの出力Pは上限出力P1未満となり(ステップS12のNo)、ステップS15に進む。 When the first on-off valve 72 is opened in step S14, the engine output P decreases as shown in FIG. 4, the engine output P becomes less than the upper limit output P1 (No in step S12), and the process proceeds to step S15.

次のステップS15において、制御部は、エンジンの出力Pが下限出力P3以下であるか否かを判定する。下限出力P3は、エンジンの定格出力P2に基づいて設定され、例えば定格出力P2の90〜95%に設定される。エンジンの出力Pが下限出力P3以下であれば(ステップS15のYes)、次のステップS16に進む。 In the next step S15, the control unit determines whether or not the output P of the engine is equal to or less than the lower limit output P3. The lower limit output P3 is set based on the rated output P2 of the engine, and is set to, for example, 90 to 95% of the rated output P2. If the engine output P is equal to or less than the lower limit output P3 (Yes in step S15), the process proceeds to the next step S16.

次のステップS16において、制御部は、第1開閉弁72に閉じるように指示する。第1開閉弁72を閉じると、逆止弁73によって図4に示すようにエンジンの出力Pは上昇する。ステップS16で第1開閉弁72を閉じた後、ステップS11に戻り、エンジンの出力Pとヒータ8の温度Thを検出する。 In the next step S16, the control unit instructs the first on-off valve 72 to close. When the first on-off valve 72 is closed, the check valve 73 increases the output P of the engine as shown in FIG. After closing the first on-off valve 72 in step S16, the process returns to step S11 to detect the output P of the engine and the temperature Th of the heater 8.

一方、ステップS15でエンジンの出力Pが下限出力P3より大きい場合(ステップS15のNo)、ステップS11に戻り、エンジンの出力Pが下限出力P3以下となるまで第1開閉弁72の開状態を維持する。以上の制御により、エンジンの出力Pを安全な定格出力P2の付近に調整することができる。 On the other hand, when the engine output P is larger than the lower limit output P3 in step S15 (No in step S15), the process returns to step S11 and the open state of the first on-off valve 72 is maintained until the engine output P becomes the lower limit output P3 or less. do. With the above control, the output P of the engine can be adjusted to the vicinity of the safe rated output P2.

なお、ステップS12において、エンジンの出力Pが定格出力P2以上となる期間がt1秒継続しているか否かを判定するようにしてもよい。これにより、図4に示すように、エンジンの出力Pが定格出力P2を超えて上限出力P1に達する前に、第1開閉弁72を開いてエンジンの出力Pを低下させることができる。 In step S12, it may be determined whether or not the period in which the engine output P becomes the rated output P2 or more continues for t1 seconds. As a result, as shown in FIG. 4, the first on-off valve 72 can be opened to reduce the output P of the engine before the output P of the engine exceeds the rated output P2 and reaches the upper limit output P1.

[第2実施形態]
第2実施形態のスターリングエンジン1は、第1実施形態のスターリングエンジン1の第1開閉弁72を比例弁に替えたものである。比例弁は、開度を連続的に変更可能な電磁弁である。
[Second Embodiment]
The Stirling engine 1 of the second embodiment is obtained by replacing the first on-off valve 72 of the Stirling engine 1 of the first embodiment with a proportional valve. The proportional valve is a solenoid valve whose opening degree can be continuously changed.

第2実施形態のスターリングエンジン1の制御方法について説明する。図5は、エンジン出力の制御の手順を示すフローチャートである。図6は、エンジン出力の制御の一例を示すグラフである。 The control method of the Stirling engine 1 of the second embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for controlling engine output. FIG. 6 is a graph showing an example of engine output control.

まず、ステップS21において、エンジンの出力Pとヒータ8の温度Thを検出する。エンジンの出力Pは、上記の出力センサで検出され、ヒータ8の温度Thは、上記の温度センサで検出される。出力センサで検出された出力P、及び温度センサで検出された温度Thは、制御部に入力される。 First, in step S21, the output P of the engine and the temperature Th of the heater 8 are detected. The output P of the engine is detected by the output sensor, and the temperature Th of the heater 8 is detected by the temperature sensor. The output P detected by the output sensor and the temperature Th detected by the temperature sensor are input to the control unit.

次のステップS22において、制御部は、エンジンの出力Pが上限出力P1以上であるか否かを判定する。上限出力P1は、エンジンの定格出力P2に基づいて設定され、例えば定格出力P2の105〜110%に設定される。エンジンの出力Pが上限出力P1未満の場合(ステップS22のNo)、次のステップS23に進む。 In the next step S22, the control unit determines whether or not the output P of the engine is equal to or higher than the upper limit output P1. The upper limit output P1 is set based on the rated output P2 of the engine, and is set to, for example, 105 to 110% of the rated output P2. If the engine output P is less than the upper limit output P1 (No in step S22), the process proceeds to the next step S23.

一方、エンジンの出力Pが上限出力P1以上の場合(ステップS22のYes)、次のステップS25において、制御部は、比例弁に全開とするように指示する。これにより、エンジンの出力Pは大きく低下するため、スターリングエンジン1が破損することを防止できる。 On the other hand, when the output P of the engine is equal to or higher than the upper limit output P1 (Yes in step S22), in the next step S25, the control unit instructs the proportional valve to fully open. As a result, the output P of the engine is greatly reduced, so that the Stirling engine 1 can be prevented from being damaged.

ステップS23において、制御部は、出力Pが定格出力P2となるように比例弁の開度の制御を開始する。図6に示すように比例弁の開度を大きくすると、エンジンの出力Pは低下していき、比例弁の開度を小さくすると、エンジンの出力Pは上昇する。比例弁の開閉により、エンジンの出力Pを調整することができる。比例弁を用いることで、エンジンの出力Pを精度よく定格出力P2付近に調整することができるため、ヒータ8の冷却効果を最大限に発揮できる。 In step S23, the control unit starts controlling the opening degree of the proportional valve so that the output P becomes the rated output P2. As shown in FIG. 6, when the opening degree of the proportional valve is increased, the output P of the engine decreases, and when the opening degree of the proportional valve is decreased, the output P of the engine increases. The output P of the engine can be adjusted by opening and closing the proportional valve. By using the proportional valve, the output P of the engine can be accurately adjusted to the vicinity of the rated output P2, so that the cooling effect of the heater 8 can be maximized.

次のステップS24において、制御部は、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続しているか否かを判定する。ステップS24において、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続していると判定された場合(ステップS24のYes)、熱劣化を抑制するために後述するヒータ8を冷却する処理を行う。一方、ヒータ8の温度Thが許容温度T1以上となる期間がt2秒継続していないと判定された場合(ステップS24のNo)、ステップS21に戻る。 In the next step S24, the control unit determines whether or not the period in which the temperature Th of the heater 8 is equal to or higher than the allowable temperature T1 continues for t2 seconds. In step S24, when it is determined that the period in which the temperature Th of the heater 8 becomes the allowable temperature T1 or higher continues for t2 seconds (Yes in step S24), the heater 8 described later is cooled in order to suppress thermal deterioration. Perform processing. On the other hand, when it is determined that the period in which the temperature Th of the heater 8 becomes the allowable temperature T1 or more does not continue for t2 seconds (No in step S24), the process returns to step S21.

[第3実施形態]
図7は、第3実施形態に係るスターリングエンジン1の側面断面を示す概略図である。このスターリングエンジン1は、ディスプレーサピストン3の膨張空間5と外部とに連通する第2連通経路81と、第2連通経路81に設けられ、膨張空間5に送風するブロア82(送風機に相当)と、ブロア82よりも膨張空間5側の第2連通経路81に設けられる第2開閉弁83と、パワーピストン4の圧縮空間6を外部に連通させるか否かを切り替える第3開閉弁84と、ブロア82の運転、第2開閉弁83の開閉、及び第3開閉弁84の開閉を制御する制御部(不図示)と、を備えている。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a schematic view showing a side cross section of the Stirling engine 1 according to the third embodiment. The Stirling engine 1 includes a second communication path 81 that communicates with the expansion space 5 of the display piston 3 and the outside, a blower 82 (corresponding to a blower) that is provided in the second communication path 81 and blows air into the expansion space 5. The second on-off valve 83 provided in the second communication path 81 on the expansion space 5 side of the blower 82, the third on-off valve 84 for switching whether or not the compression space 6 of the power piston 4 is communicated to the outside, and the blower 82. A control unit (not shown) that controls the operation of the second on-off valve 83, the opening and closing of the second on-off valve 83, and the opening and closing of the third on-off valve 84 is provided.

制御部は、ヒータ8の温度Thが上限温度以上の場合に、ヒータ冷却処理を実行する。ヒータ8を冷却する方法を、図8を用いて説明する。 The control unit executes the heater cooling process when the temperature Th of the heater 8 is equal to or higher than the upper limit temperature. A method of cooling the heater 8 will be described with reference to FIG.

まず、ステップS31において、制御部は、第3開閉弁84に開くように指示する。これにより、圧縮空間6から作動ガスが外部に排出され、エンジンは停止される。 First, in step S31, the control unit instructs the third on-off valve 84 to open. As a result, the working gas is discharged from the compression space 6 to the outside, and the engine is stopped.

次のステップS32において、制御部は、圧縮空間6内の圧力がP0以下であるか否かを判定する。圧縮空間6内の圧力は、不図示の圧力センサで検出され、検出された圧力は制御部に入力される。ここでのP0は、大気圧よりも高い圧力に設定される。圧縮空間6内の圧力がP0以下であれば(ステップS32のYes)、次のステップS33に進む。一方、圧縮空間6内の圧力がP0より大きければ(ステップS32のNo)、ステップS31に戻る。 In the next step S32, the control unit determines whether or not the pressure in the compression space 6 is P0 or less. The pressure in the compression space 6 is detected by a pressure sensor (not shown), and the detected pressure is input to the control unit. Here, P0 is set to a pressure higher than the atmospheric pressure. If the pressure in the compression space 6 is P0 or less (Yes in step S32), the process proceeds to the next step S33. On the other hand, if the pressure in the compression space 6 is larger than P0 (No in step S32), the process returns to step S31.

次のステップS33において、制御部は、第2開閉弁83に開くように指示する。これにより、第2連通経路81は、外部と連通される。 In the next step S33, the control unit instructs the second on-off valve 83 to open. As a result, the second communication path 81 is communicated with the outside.

次のステップS34において、制御部は、ブロア82を起動して運転を開始する。これにより、外気が膨張空間5に供給され、膨張空間5と連通するヒータ8が冷却される。ヒータ8の冷却に使用されて温度が上昇したエアは、再生器10及びクーラ9を通って冷却された後、圧縮空間6に設けた第3開閉弁84を介して外部へ排出される。 In the next step S34, the control unit activates the blower 82 to start the operation. As a result, the outside air is supplied to the expansion space 5, and the heater 8 communicating with the expansion space 5 is cooled. The air used for cooling the heater 8 and whose temperature has risen is cooled through the regenerator 10 and the cooler 9, and then discharged to the outside through the third on-off valve 84 provided in the compression space 6.

なお、ステップS32において、制御部は、第3開閉弁84を開いてから所定時間経過したか否かを判定するようにしてもよい。第3開閉弁84を開いてから所定時間経過していれば(ステップS32のYes)、次のステップS33に進み、第3開閉弁84を開いてから所定時間経過していなければ(ステップS32のNo)、ステップS31に戻る。 In step S32, the control unit may determine whether or not a predetermined time has elapsed since the third on-off valve 84 was opened. If a predetermined time has elapsed since the third on-off valve 84 was opened (Yes in step S32), the process proceeds to the next step S33, and if a predetermined time has not elapsed since the third on-off valve 84 was opened (in step S32). No), the process returns to step S31.

[他の実施形態]
前述の第3実施形態において、第3開閉弁84の代わりに、再生器10を外部に連通させるか否かを切り替える第4開閉弁(不図示)を設けてもよい。第4開閉弁を開くことで、作動空間から作動ガスが外部に排出される。また、ヒータ8の冷却に使用されて温度が上昇したエアは、再生器10を通って第4開閉弁から外部へ排出される。これにより、エアがクーラ9を介さずに外部へ排出されるため、圧損が低減でき、ブロア82によって大量の外気を膨張空間5に供給してヒータ8の冷却を効率的に行うことができる。
[Other Embodiments]
In the third embodiment described above, instead of the third on-off valve 84, a fourth on-off valve (not shown) may be provided to switch whether or not the regenerator 10 communicates with the outside. By opening the fourth on-off valve, the working gas is discharged to the outside from the working space. Further, the air used for cooling the heater 8 and whose temperature has risen is discharged to the outside from the fourth on-off valve through the regenerator 10. As a result, the air is discharged to the outside without passing through the cooler 9, so that the pressure loss can be reduced, and a large amount of outside air can be supplied to the expansion space 5 by the blower 82 to efficiently cool the heater 8.

前述の実施形態では、β型のスターリングエンジン1に基づいて説明したが、α型やγ型等の他の形式のスターリングエンジンであっても構わない。 In the above-described embodiment, the description is based on the β-type Stirling engine 1, but other types of Stirling engines such as α-type and γ-type may be used.

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it should be considered that the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is shown not only by the description of the above-described embodiment but also by the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 スターリングエンジン
3 ディスプレーサピストン
4 パワーピストン
5 膨張空間
6 圧縮空間
8 ヒータ
9 クーラ
12 クランク軸
13 クランクケース
71 第1連通経路
72 第1開閉弁
73 逆止弁
81 第2連通経路
82 ブロア
83 第2開閉弁
84 第3開閉弁


1 Stirling engine 3 Displacer piston 4 Power piston 5 Expansion space 6 Compression space 8 Heater 9 Cooler 12 Crankshaft 13 Crankcase 71 1st communication path 72 1st on-off valve 73 Check valve 81 2nd communication path 82 Blower 83 2nd open / close Valve 84 3rd on-off valve


Claims (4)

往復動するディスプレーサピストン及びパワーピストンと、
前記ディスプレーサピストン及びパワーピストンと連結されるクランク軸と、
前記クランク軸を軸支するクランクケースと、
熱源部に暴露される加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度センサと、
エンジンの出力を検出する出力センサと、
前記パワーピストンの圧縮空間と前記クランクケースの内部とに連通する第1連通経路と、
前記第1連通経路に設けられる第1開閉弁と、
前記第1開閉弁の開閉を制御する制御部と、
前記第1開閉弁と並列に設けられ、前記クランクケースの内部から前記圧縮空間に向かう方向を順方向とする逆止弁と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度未満、かつ前記出力センサの検出出力に基づく出力が定格出力より大きい上限出力以上となった場合に、前記出力が前記定格出力より小さい下限出力以下となるまで前記第1開閉弁を開く、スターリングエンジン。
Reciprocating display pistons and power pistons,
A crankshaft connected to the displacer piston and power piston,
A crankcase that supports the crankshaft and
The heating part exposed to the heat source part and
A temperature sensor that detects the temperature of the heating unit and
An output sensor that detects the output of the engine and
A first communication path communicating with the compression space of the power piston and the inside of the crankcase,
The first on-off valve provided in the first communication path and
A control unit that controls the opening and closing of the first on-off valve,
A check valve, which is provided in parallel with the first on-off valve and has a forward direction from the inside of the crankcase toward the compression space, is provided.
When the temperature of the heating unit based on the detection temperature of the temperature sensor is less than the upper limit temperature and the output based on the detection output of the output sensor is equal to or more than the upper limit output larger than the rated output, the control unit has the rated output. A Stirling engine that opens the first on-off valve until the lower limit output is smaller than the output.
往復動するディスプレーサピストン及びパワーピストンと、
前記ディスプレーサピストン及びパワーピストンと連結されるクランク軸と、
前記クランク軸を軸支するクランクケースと、
熱源部に暴露される加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度センサと、
エンジンの出力を検出する出力センサと、
前記パワーピストンの圧縮空間と前記クランクケースの内部とに連通する第1連通経路と、
前記第1連通経路に設けられる比例弁と、
前記比例弁の開度を制御する制御部と、
前記比例弁と並列に設けられ、前記クランクケースの内部から前記圧縮空間に向かう方向を順方向とする逆止弁と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度未満、かつ前記出力センサの検出出力に基づく出力が定格出力より大きい上限出力未満の場合、前記出力が前記定格出力となるように前記比例弁の開度を制御する、スターリングエンジン。
Reciprocating display pistons and power pistons,
A crankshaft connected to the displacer piston and power piston,
A crankcase that supports the crankshaft and
The heating part exposed to the heat source part and
A temperature sensor that detects the temperature of the heating unit and
An output sensor that detects the output of the engine and
A first communication path communicating with the compression space of the power piston and the inside of the crankcase,
The proportional valve provided in the first communication path and
A control unit that controls the opening degree of the proportional valve and
A check valve, which is provided in parallel with the proportional valve and has a forward direction from the inside of the crankcase toward the compression space, is provided.
When the temperature of the heating unit based on the detection temperature of the temperature sensor is less than the upper limit temperature and the output based on the detection output of the output sensor is less than the upper limit output larger than the rated output, the control unit becomes the rated output. A Stirling engine that controls the opening degree of the proportional valve as described above.
往復動するディスプレーサピストン及びパワーピストンと、
熱源部に暴露される加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度センサと、
前記ディスプレーサピストンの膨張空間と外部とに連通する第2連通経路と、
前記第2連通経路に設けられ、前記膨張空間に送風する送風機と、
前記送風機よりも前記膨張空間側の前記第2連通経路に設けられる第2開閉弁と、
前記パワーピストンの圧縮空間を外部に連通させるか否かを切り替える第3開閉弁と、
前記送風機の運転、前記第2開閉弁の開閉、及び前記第3開閉弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度以上の場合に、前記加熱部温度が所定温度以下となるまで前記第2開閉弁及び前記第3開閉弁を開くと共に前記送風機を運転する、スターリングエンジン。
Reciprocating display pistons and power pistons,
The heating part exposed to the heat source part and
A temperature sensor that detects the temperature of the heating unit and
A second communication path that communicates with the expansion space of the display piston and the outside,
A blower provided in the second communication path and blowing air into the expansion space,
A second on-off valve provided in the second communication path on the expansion space side of the blower, and
A third on-off valve that switches whether or not the compression space of the power piston is communicated to the outside,
A control unit for controlling the operation of the blower, the opening / closing of the second on-off valve, and the opening / closing of the third on-off valve are provided.
When the temperature of the heating unit based on the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the upper limit temperature, the control unit opens the second on-off valve and the third on-off valve until the temperature of the heating unit becomes equal to or lower than a predetermined temperature. A Stirling engine that drives a blower.
前記制御部は、前記温度センサの検出温度に基づく加熱部温度が上限温度以上の場合に、前記第3開閉弁を開き、前記圧縮空間内の圧力が所定圧以下となった後又は所定時間の経過後、前記第2開閉弁を開いて前記送風機を運転する、請求項3に記載のスターリングエンジン。


The control unit opens the third on-off valve when the temperature of the heating unit based on the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the upper limit temperature, and after the pressure in the compression space becomes equal to or lower than a predetermined pressure or for a predetermined time. The Stirling engine according to claim 3, wherein after the lapse of time, the second on-off valve is opened to operate the blower.


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