JP2013040617A - Control device of stirling engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃熱やバイオマスなどの熱源を利用したスターリングエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a Stirling engine using a heat source such as waste heat or biomass.
廃熱やバイオマスなどの熱源を有効に活用することは、環境問題及びエネルギー問題の解決に繋がる。スターリングエンジンは熱源を選ばず、温度差があれば運転できるという特徴を持つことから、それら熱源の有効活用に適している。 Effective use of heat sources such as waste heat and biomass leads to the solution of environmental problems and energy problems. The Stirling engine is suitable for effective use of heat sources because it has the feature that it can be operated if there is a temperature difference regardless of the heat source.
しかし、廃熱やバイオマスなどの熱源は、必ずしも利用温度が一定とは限らず、利用温度が変動するとスターリングエンジンの出力に影響する。
スターリングエンジンの出力変動幅が大きくなると、スターリングエンジンの最適な効率での運転を実現できなくなる。
一方、利用側の負荷変動によってもスターリングエンジンの出力負荷が変動する。
出力負荷が大きすぎると、スターリングエンジンが低効率な運転状態に陥ったり、停止してしまうこともある。
逆に出力負荷が小さすぎても、スターリングエンジンの回転数が急上昇して低効率な運転状態に陥ったり、暴走することもあり得る。
However, heat sources such as waste heat and biomass do not necessarily have a constant use temperature. If the use temperature varies, the output of the Stirling engine is affected.
When the output fluctuation range of the Stirling engine becomes large, it becomes impossible to realize the operation with the optimum efficiency of the Stirling engine.
On the other hand, the output load of the Stirling engine also fluctuates due to load fluctuations on the user side.
If the output load is too large, the Stirling engine may fall into a low-efficiency operating state or stop.
On the other hand, even if the output load is too small, the rotational speed of the Stirling engine may rise rapidly, resulting in a low-efficiency operating state or runaway.
そこで本発明は、スターリングエンジンへの熱源変動や実用負荷変動が生じても、効率のよい状態で運転することができるスターリングエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a Stirling engine that can be operated in an efficient state even when a heat source fluctuation or a practical load fluctuation occurs in the Stirling engine.
請求項１記載の本発明のスターリングエンジンの制御装置は、スターリングエンジンに連結された発電機と、前記発電機から出力される交流電流から電圧の異なる直流電流に変換する交流−直流変換手段とを備え、前記交流−直流変換手段で変換された直流電流を電力として用いるスターリングエンジンの制御装置であって、前記スターリングエンジンの出力を検出する出力検出手段と、前記出力検出手段で検出した前記出力を設定値と比較して出力状態を判定する出力判定手段と、前記出力判定手段の結果に基づいて前記スターリングエンジンの負荷を変動させる負荷制御手段と、前記負荷制御手段からの信号によって負荷の切り換えを行う負荷切換手段とを備え、前記負荷切換手段では、前記スターリングエンジンの出力が前記設定値より大きくなると前記負荷を大きくし、前記スターリングエンジンの出力が前記設定値より小さくなると前記負荷を小さくすることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、前記負荷切換手段として、複数の抵抗とそれぞれの前記抵抗の切り換えを行うスイッチとから構成された出力負荷切換手段を用い、前記出力負荷切換手段を、前記発電機と前記交流−直流変換手段とをつなぐ交流電流ライン又は前記交流−直流変換手段の出力側に接続される直流電流ラインに接続することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、複数の独立した蓄電池からなる蓄電手段と、それぞれの前記蓄電池の充電状態を判定する充電状態判定手段と、前記充電状態判定手段の判定結果に基づいて前記蓄電池への充電を制御する蓄電制御手段と、前記蓄電制御手段からの信号によって前記蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段とを有することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、複数の独立した蓄電池からなる蓄電手段と、それぞれの前記蓄電池の充電状態を判定する充電状態判定手段と、前記充電状態判定手段の判定結果と前記負荷制御手段からの信号に基づいて前記蓄電池への充電を制御する蓄電制御手段とを有し、前記負荷切換手段として、前記蓄電制御手段からの信号によって前記蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段を用いることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、複数の独立した蓄電池からなる蓄電手段と、それぞれの前記蓄電池の充電状態を判定する充電状態判定手段と、前記充電状態判定手段の判定結果と前記負荷制御手段からの信号に基づいて前記蓄電池への充電を制御する蓄電制御手段とを有し、前記負荷切換手段として、前記蓄電制御手段からの信号によって前記蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段と、前記発電機と前記交流−直流変換手段とをつなぐ交流電流ラインに接続される出力負荷切換手段とを用いることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、前記出力検出手段が前記スターリングエンジンの回転数又は電圧を検出することを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、キャパシタ又はコンデンサなどの充放電手段を、前記発電機と前記交流−直流変換手段とをつなぐ交流電流ライン又は前記交流−直流変換手段の出力側に接続される直流電流ラインに接続することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１に記載のスターリングエンジンの制御装置において、前記スターリングエンジンの熱源として、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを用いることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control device for a Stirling engine, comprising: a generator coupled to the Stirling engine; and an AC-DC converter that converts an AC current output from the generator into a DC current having a different voltage. A Stirling engine control device that uses, as power, the direct current converted by the AC-DC conversion means, the output detection means for detecting the output of the Stirling engine, and the output detected by the output detection means Output determination means for determining an output state in comparison with a set value, load control means for varying the load of the Stirling engine based on the result of the output determination means, and load switching by a signal from the load control means Load switching means for performing, wherein the output of the Stirling engine is based on the set value. Increase the larger the load, the output of the Stirling engine is characterized in that to reduce the load becomes smaller than the set value.
According to a second aspect of the present invention, in the control device for a Stirling engine according to the first aspect, as the load switching means, an output load switching means comprising a plurality of resistors and a switch for switching each of the resistances. And the output load switching means is connected to an AC current line connecting the generator and the AC-DC conversion means or a DC current line connected to the output side of the AC-DC conversion means. To do.
According to a third aspect of the present invention, in the control device for the Stirling engine according to the first aspect, a power storage unit including a plurality of independent storage batteries, a charge state determination unit that determines a charge state of each of the storage batteries, The power storage control means for controlling charging to the storage battery based on the determination result of the charge state determination means, and the power storage load switching means for switching the power supply to the storage battery by a signal from the power storage control means. .
According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for the Stirling engine according to the first aspect, a power storage unit including a plurality of independent storage batteries, a charge state determination unit that determines a charge state of each of the storage batteries, A storage control unit that controls charging of the storage battery based on a determination result of the charge state determination unit and a signal from the load control unit, and the storage battery is used as the load switching unit by a signal from the storage control unit It is characterized by using a storage load switching means for switching power supply to the battery.
According to a fifth aspect of the present invention, in the control device for the Stirling engine according to the first aspect, a power storage unit including a plurality of independent storage batteries, a charge state determination unit that determines a charge state of each of the storage batteries, A storage control unit that controls charging of the storage battery based on a determination result of the charge state determination unit and a signal from the load control unit, and the storage battery is used as the load switching unit by a signal from the storage control unit It is characterized by using storage load switching means for switching power supply to the power supply and output load switching means connected to an AC current line connecting the generator and the AC-DC conversion means.
According to a sixth aspect of the present invention, in the control device for the Stirling engine according to the first aspect, the output detecting means detects a rotational speed or a voltage of the Stirling engine.
According to a seventh aspect of the present invention, in the control device for a Stirling engine according to the first aspect, charge / discharge means such as a capacitor or a capacitor is connected to the AC current line connecting the generator and the AC-DC conversion means, or It is connected to a direct current line connected to the output side of the AC-DC conversion means.
The eighth aspect of the present invention is the Stirling engine control device according to the first aspect, wherein exhaust gas of a marine diesel engine is used as a heat source of the Stirling engine.
本発明によれば、スターリングエンジンの出力に応じて負荷を変動させることで、スターリングエンジンの回転数を所定の範囲に制御することができるため、スターリングエンジンへの熱源変動や実用負荷変動が生じても、スターリングエンジンを効率のよい状態で運転することができる。 According to the present invention, since the rotation speed of the Stirling engine can be controlled within a predetermined range by changing the load according to the output of the Stirling engine, the heat source fluctuation or the practical load fluctuation to the Stirling engine occurs. However, the Stirling engine can be operated in an efficient state.
本発明の第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置は、スターリングエンジンの出力を検出する出力検出手段と、出力検出手段で検出した出力を設定値と比較して出力状態を判定する出力判定手段と、出力判定手段の結果に基づいてスターリングエンジンの負荷を変動させる負荷制御手段と、負荷制御手段からの信号によって負荷の切り換えを行う負荷切換手段とを備え、負荷切換手段では、スターリングエンジンの出力が設定値より大きくなると負荷を大きくし、スターリングエンジンの出力が設定値より小さくなると負荷を小さくするものである。本実施の形態によれば、スターリングエンジンの出力に応じて負荷を変動させることで、スターリングエンジンの回転数を所定の範囲に制御することができるため、スターリングエンジンへの熱源変動や実用負荷変動が生じても、スターリングエンジンを効率のよい状態で運転することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、負荷切換手段として、複数の抵抗とそれぞれの抵抗の切り換えを行うスイッチとから構成された出力負荷切換手段を用い、出力負荷切換手段を、発電機と交流−直流変換手段とをつなぐ交流電流ライン又は交流−直流変換手段の出力側に接続される直流電流ラインに接続するものである。本実施の形態によれば、スターリングエンジンの出力変化に対して迅速に対応できるとともに、抵抗の負荷が電圧変動に応じて変動するため、スターリングエンジンの出力変化をリニアにコントロールすることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、複数の独立した蓄電池からなる蓄電手段と、それぞれの蓄電池の充電状態を判定する充電状態判定手段と、充電状態判定手段の判定結果に基づいて蓄電池への充電を制御する蓄電制御手段と、蓄電制御手段からの信号によって蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段とを有するものである。本実施の形態によれば、蓄電負荷切換手段によって実用負荷に変動が生じても、負荷切換手段によってスターリングエンジンの出力に応じて負荷を変動させるため、スターリングエンジンを効率のよい状態で運転することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、複数の独立した蓄電池からなる蓄電手段と、それぞれの蓄電池の充電状態を判定する充電状態判定手段と、充電状態判定手段の判定結果と負荷制御手段からの信号に基づいて蓄電池への充電を制御する蓄電制御手段とを有し、負荷切換手段として、蓄電制御手段からの信号によって蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段を用いるものである。本実施の形態によれば、スターリングエンジンの出力に応じて蓄電負荷を制御することができるため、効率的に蓄電を行うことができるとともに、スターリングエンジンを効率のよい状態で運転することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、複数の独立した蓄電池からなる蓄電手段と、それぞれの蓄電池の充電状態を判定する充電状態判定手段と、充電状態判定手段の判定結果と負荷制御手段からの信号に基づいて蓄電池への充電を制御する蓄電制御手段とを有し、負荷切換手段として、蓄電制御手段からの信号によって蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段と、発電機と交流−直流変換手段とをつなぐ交流電流ラインに接続される出力負荷切換手段とを用いるものである。本実施の形態によれば、スターリングエンジンの出力に応じて蓄電負荷を制御することができるため、効率的に蓄電を行うことができるとともに、スターリングエンジンを効率のよい状態で運転することができ、更には蓄電が不要な場合でも、スターリングエンジンの出力変化を適正な範囲内にコントロールすることができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、出力検出手段がスターリングエンジンの回転数又は電圧を検出するものである。本実施の形態によれば、スターリングエンジンの回転数又は電圧を直接検出することで、確実に応答よく制御することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、キャパシタ又はコンデンサなどの充放電手段を、発電機と交流−直流変換手段とをつなぐ交流電流ライン又は交流−直流変換手段の出力側に接続される直流電流ラインに接続するものである。本実施の形態によれば、例えば蓄電負荷切換手段での切り換え時のように実用負荷が急激に増加して一時的にスターリングエンジンからの給電が十分な場合でも、充放電手段から不足電力を供給することができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態によるスターリングエンジンの制御装置において、スターリングエンジンの熱源として、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを用いるものである。本実施の形態によれば、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを船内電力として有効に利用することができる。
The control device for a Stirling engine according to the first embodiment of the present invention includes an output detection unit that detects an output of the Stirling engine, and an output determination that determines an output state by comparing an output detected by the output detection unit with a set value. Means, load control means for changing the load of the Stirling engine based on the result of the output determination means, and load switching means for switching the load by a signal from the load control means. In the load switching means, the Stirling engine When the output becomes larger than the set value, the load is increased. When the output of the Stirling engine becomes smaller than the set value, the load is reduced. According to the present embodiment, by changing the load according to the output of the Stirling engine, the rotational speed of the Stirling engine can be controlled within a predetermined range. Even if it occurs, the Stirling engine can be operated in an efficient state.
According to a second embodiment of the present invention, in the Stirling engine control apparatus according to the first embodiment, output load switching comprising a plurality of resistors and a switch for switching each resistor as load switching means. And the output load switching means is connected to an AC current line connecting the generator and the AC-DC conversion means or a DC current line connected to the output side of the AC-DC conversion means. According to the present embodiment, the output change of the Stirling engine can be quickly controlled, and the resistance load fluctuates according to the voltage fluctuation, so that the output change of the Stirling engine can be controlled linearly.
According to a third embodiment of the present invention, in the Stirling engine control apparatus according to the first embodiment, a power storage unit including a plurality of independent storage batteries, a charge state determination unit that determines a charge state of each storage battery, and The power storage control means controls charging of the storage battery based on the determination result of the charge state determination means, and the power storage load switching means for switching the power supply to the storage battery by a signal from the power storage control means. According to the present embodiment, even if the practical load is changed by the storage load switching means, the load is changed according to the output of the Stirling engine by the load switching means. Therefore, the Stirling engine is operated in an efficient state. Can do.
According to a fourth embodiment of the present invention, in the control device for a Stirling engine according to the first embodiment, power storage means including a plurality of independent storage batteries, and charge state determination means for determining the charge state of each storage battery, And a storage control means for controlling the charging of the storage battery based on the determination result of the charging state determination means and the signal from the load control means, and as a load switching means, power is supplied to the storage battery by a signal from the storage control means. The storage load switching means for switching is used. According to the present embodiment, the power storage load can be controlled according to the output of the Stirling engine, so that power can be stored efficiently and the Stirling engine can be operated in an efficient state.
According to a fifth embodiment of the present invention, in the control device for a Stirling engine according to the first embodiment, power storage means including a plurality of independent storage batteries, and charge state determination means for determining the charge state of each storage battery, And a storage control means for controlling the charging of the storage battery based on the determination result of the charging state determination means and the signal from the load control means, and as a load switching means, power is supplied to the storage battery by a signal from the storage control means. The storage load switching means for switching and the output load switching means connected to the AC current line connecting the generator and the AC-DC conversion means are used. According to the present embodiment, since the power storage load can be controlled according to the output of the Stirling engine, it is possible to efficiently store power, and to operate the Stirling engine in an efficient state. Furthermore, even when power storage is unnecessary, the output change of the Stirling engine can be controlled within an appropriate range.
In the sixth embodiment of the present invention, in the control device for the Stirling engine according to the first embodiment, the output detection means detects the rotational speed or voltage of the Stirling engine. According to the present embodiment, direct detection of the rotational speed or voltage of the Stirling engine enables reliable control with good response.
According to a seventh embodiment of the present invention, in the control device for a Stirling engine according to the first embodiment, charging / discharging means such as a capacitor or a capacitor is connected to an alternating current line connecting a generator and an alternating current to direct current conversion means. It is connected to a DC current line connected to the output side of the AC-DC converting means. According to the present embodiment, even when the practical load increases rapidly, for example, when switching is performed by the storage load switching means, and the power supply from the Stirling engine is temporarily sufficient, the insufficient power is supplied from the charging / discharging means. can do.
The eighth embodiment of the present invention uses the exhaust gas of a marine diesel engine as the heat source of the Stirling engine in the Stirling engine control apparatus according to the first embodiment. According to the present embodiment, the exhaust gas of the marine diesel engine can be used effectively as inboard power.
以下本発明の一実施例によるスターリングエンジンの制御装置について説明する。
図１は本実施例によるスターリングエンジンの制御装置の構成を機能実現手段で示すブロック図である。
図１に示すように、スターリングエンジン１０には発電機１１が連結され、発電機１１には交流電流ライン４１によって交流−直流変換手段２１が接続されている。
ここで、スターリングエンジン１０は、シリンダ１２内にディスプレーサピストン１３とパワーピストン１４とが配置されている。シリンダ１２には、ヒータ１５、再生器、及び冷却器１６を備えている。ヒータ１５はシリンダ１２の一端側に配置し、冷却器１６はシリンダ１２の他端側に配置し、再生器はヒータ１５と冷却器１６との間に配置している。ヒータ１５は、船舶用ディーゼルエンジンなどの排ガス管１７内に配置している。発電機１１は、スターリングエンジン１０の出力軸に連結されている。
A Stirling engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for a Stirling engine according to the present embodiment using function realizing means.
As shown in FIG. 1, a generator 11 is connected to the Stirling engine 10, and an AC-DC converter 21 is connected to the generator 11 by an AC current line 41.
Here, in the Stirling engine 10, a displacer piston 13 and a power piston 14 are arranged in a cylinder 12. The cylinder 12 includes a heater 15, a regenerator, and a cooler 16. The heater 15 is disposed on one end side of the cylinder 12, the cooler 16 is disposed on the other end side of the cylinder 12, and the regenerator is disposed between the heater 15 and the cooler 16. The heater 15 is disposed in an exhaust gas pipe 17 such as a marine diesel engine. The generator 11 is connected to the output shaft of the Stirling engine 10.
交流−直流変換手段２１には、インバータと保護装置とで構成されるパワーコンディショナーを用いることができる。
交流−直流変換手段２１の出力側には、直流電流ライン４２によって実用負荷手段２２と蓄電負荷切換手段２３が接続されている。実用負荷手段２２は、例えば原動機やポンプ、テレビやエアコンなどの電気機器である。蓄電負荷切換手段２３は、複数の切換スイッチを備え、蓄電手段２４を構成する複数の独立した蓄電池への給電の切り換えを行う。
蓄電状態判定手段２５は、蓄電手段２４のそれぞれの蓄電池の充電状態を判定する。また、蓄電制御手段２６は、蓄電状態判定手段２５からの信号によって蓄電負荷切換手段２３のスイッチングを制御する。蓄電状態判定手段２５によって充電完了が検出された蓄電池は、蓄電制御手段２６からの信号によってスイッチがオフされて給電が停止する。
交流電流ライン４１には、出力負荷切換手段２７と充放電手段２８が接続されている。
ここで、出力負荷切換手段２７は、複数の抵抗２７Ａとそれぞれの抵抗２７Ａの切り換えを行うスイッチ２７Ｂとから構成されている。充放電手段２８は、キャパシタやコンデンサなどの電気を充放電する手段であり、キャパシタが適している。
出力検出手段２９はスターリングエンジン１０の出力を検出し、出力判定手段３０はスターリングエンジン１０の出力負荷を判定し、負荷制御手段３１は出力負荷切換手段２７を制御する。出力検出手段２９は、スターリングエンジン１０の回転数又は電圧を検出することが好ましい。出力判定手段３０は、あらかじめ記憶させた設定値と検出値とを比較し、検出値が設定値を越えるとスターリングエンジン１０の出力が増大し、検出値が設定値を下回るとスターリングエンジン１０の出力が減少したと判断する。検出値と設定値との差に応じて接続する抵抗を段階的に切り換える。
For the AC-DC conversion means 21, a power conditioner composed of an inverter and a protection device can be used.
The practical load means 22 and the storage load switching means 23 are connected to the output side of the AC-DC converting means 21 by a DC current line 42. The practical load means 22 is, for example, an electric device such as a motor, a pump, a television, and an air conditioner. The power storage load switching means 23 includes a plurality of changeover switches, and switches power supply to a plurality of independent storage batteries constituting the power storage means 24.
The storage state determination unit 25 determines the charge state of each storage battery of the storage unit 24. The power storage control unit 26 controls switching of the power storage load switching unit 23 by a signal from the power storage state determination unit 25. The storage battery whose completion of charging is detected by the storage state determination unit 25 is turned off by a signal from the storage control unit 26 and power supply is stopped.
Output load switching means 27 and charging / discharging means 28 are connected to the alternating current line 41.
Here, the output load switching means 27 includes a plurality of resistors 27A and a switch 27B for switching each resistor 27A. The charging / discharging means 28 is means for charging / discharging electricity such as a capacitor and a capacitor, and a capacitor is suitable.
The output detection means 29 detects the output of the Stirling engine 10, the output determination means 30 determines the output load of the Stirling engine 10, and the load control means 31 controls the output load switching means 27. The output detection means 29 preferably detects the rotation speed or voltage of the Stirling engine 10. The output determination means 30 compares the set value stored in advance with the detected value. When the detected value exceeds the set value, the output of the Stirling engine 10 increases. When the detected value falls below the set value, the output of the Stirling engine 10 Is judged to have decreased. The resistance to be connected is switched stepwise according to the difference between the detected value and the set value.
以下に本実施例による制御方法について説明する。
例えば船舶用ディーゼルエンジンの排ガス温度は変動し、この排ガス温度の変動に応じてスターリングエンジン１０の出力が変動する。
排ガス温度が上昇し、スターリングエンジン１０の出力が増大すると、出力検出手段２９での検出値が大きくなる。検出値が大きくなると出力判定手段３０において設定値との差を判定し、差の大きさに応じて接続する抵抗数を判定する。この判定結果に基づいて負荷制御手段３１では、接続する抵抗２７Ａを増加する信号を負荷制御手段３１に出力し、出力負荷切換手段２７では接続する抵抗２７Ａを多くするように切り換えが行われる。出力負荷切換手段２７において、接続する抵抗２７Ａを多くすることで、出力負荷が増大してスターリングエンジン１０の回転数を低下させることができる。
逆に、排ガス温度が低下し、スターリングエンジン１０の出力が減少すると、出力検出手段２９での検出値が小さくなる。検出値が小さくなると出力判定手段３０において設定値との差を判定し、差の大きさに応じて切断する抵抗数を判定する。この判定結果に基づいて負荷制御手段３１では、接続する抵抗２７Ａを減少する信号を負荷制御手段３１に出力し、出力負荷切換手段２７では接続する抵抗２７Ａを少なくするように切り換えが行われる。出力負荷切換手段２７において、接続する抵抗２７Ａを少なくすることで、出力負荷が減少してスターリングエンジン１０の回転数を増加させることができる。
上記のように、排ガス温度に変動を生じても、出力負荷切換手段２７での抵抗負荷を切り換えることで、スターリングエンジン１０の出力を所定範囲内に維持することができ、効率の高い運転を継続することができる。
The control method according to this embodiment will be described below.
For example, the exhaust gas temperature of a marine diesel engine varies, and the output of the Stirling engine 10 varies according to the variation of the exhaust gas temperature.
When the exhaust gas temperature rises and the output of the Stirling engine 10 increases, the value detected by the output detection means 29 increases. When the detected value increases, the output determining means 30 determines the difference from the set value, and determines the number of resistors to be connected according to the magnitude of the difference. Based on this determination result, the load control means 31 outputs a signal for increasing the connected resistance 27A to the load control means 31, and the output load switching means 27 performs switching so as to increase the connected resistance 27A. In the output load switching means 27, by increasing the connected resistor 27A, the output load can be increased and the rotational speed of the Stirling engine 10 can be reduced.
Conversely, when the exhaust gas temperature decreases and the output of the Stirling engine 10 decreases, the detection value of the output detection means 29 decreases. When the detected value decreases, the output determining means 30 determines the difference from the set value, and determines the number of resistors to be cut according to the magnitude of the difference. Based on this determination result, the load control means 31 outputs a signal for decreasing the connected resistance 27A to the load control means 31, and the output load switching means 27 performs switching so as to reduce the connected resistance 27A. In the output load switching means 27, by reducing the connected resistor 27A, the output load can be reduced and the rotational speed of the Stirling engine 10 can be increased.
As described above, even if the exhaust gas temperature fluctuates, the output of the Stirling engine 10 can be maintained within a predetermined range by switching the resistance load in the output load switching means 27, and the highly efficient operation is continued. can do.
一方、実用負荷手段２２の運転停止によって、また蓄電負荷切換手段２３の切り換えによって交流−直流変換手段２１の出力側の負荷が変動する。
交流−直流変換手段２１の出力側の負荷が軽くなると、スターリングエンジン１０の出力負荷が軽くなり、スターリングエンジン１０の出力が増加する。
スターリングエンジン１０の出力が増加すると、出力検出手段２９での検出値が大きくなる。検出値が大きくなると出力判定手段３０において設定値との差を判定し、差の大きさに応じて接続する抵抗数を判定する。この判定結果に基づいて負荷制御手段３１では、接続する抵抗２７Ａを増加する信号を負荷制御手段３１に出力し、出力負荷切換手段２７では接続する抵抗２７Ａを多くするように切り換えが行われる。出力負荷切換手段２７において、接続する抵抗２７Ａを多くすることで、出力負荷が増大してスターリングエンジン１０の回転数を低下させることができる。
On the other hand, the load on the output side of the AC-DC converting means 21 fluctuates when the operation of the practical load means 22 is stopped and when the storage load switching means 23 is switched.
When the load on the output side of the AC-DC converting means 21 becomes lighter, the output load of the Stirling engine 10 becomes lighter and the output of the Stirling engine 10 increases.
When the output of the Stirling engine 10 increases, the detection value at the output detection means 29 increases. When the detected value increases, the output determining means 30 determines the difference from the set value, and determines the number of resistors to be connected according to the magnitude of the difference. Based on this determination result, the load control means 31 outputs a signal for increasing the connected resistance 27A to the load control means 31, and the output load switching means 27 performs switching so as to increase the connected resistance 27A. In the output load switching means 27, by increasing the connected resistor 27A, the output load can be increased and the rotational speed of the Stirling engine 10 can be reduced.
逆に、交流−直流変換手段２１の出力側の負荷が重くなると、スターリングエンジン１０の出力負荷が増大し、スターリングエンジン１０の出力が減少する。
スターリングエンジン１０の出力が減少すると、出力検出手段２９での検出値が小さくなる。検出値が小さくなると出力判定手段３０において設定値との差を判定し、差の大きさに応じて切断する抵抗数を判定する。この判定結果に基づいて負荷制御手段３１では、接続する抵抗２７Ａを減少する信号を負荷制御手段３１に出力し、出力負荷切換手段２７では接続する抵抗２７Ａを少なくするように切り換えが行われる。出力負荷切換手段２７において、接続する抵抗２７Ａを少なくすることで、出力負荷が減少してスターリングエンジン１０の回転数を増加させることができる。
上記のように、交流−直流変換手段２１の出力側の負荷に変動を生じても、出力負荷切換手段２７での抵抗負荷を切り換えることで、スターリングエンジン１０の出力を所定範囲内に維持することができ、効率の高い運転を継続することができる。
なお、交流−直流変換手段２１の出力側の負荷が急激に増大し、スターリングエンジン１０の出力増加にタイムラグを生じる場合には、本実施例のように充放電手段２８を設けることで、充放電手段２８が放電し、必要とする電力供給量を維持することができる。
On the contrary, when the load on the output side of the AC-DC converting means 21 becomes heavy, the output load of the Stirling engine 10 increases and the output of the Stirling engine 10 decreases.
When the output of the Stirling engine 10 decreases, the detection value in the output detection means 29 decreases. When the detected value decreases, the output determining means 30 determines the difference from the set value, and determines the number of resistors to be cut according to the magnitude of the difference. Based on this determination result, the load control means 31 outputs a signal for decreasing the connected resistance 27A to the load control means 31, and the output load switching means 27 performs switching so as to reduce the connected resistance 27A. In the output load switching means 27, by reducing the connected resistor 27A, the output load can be reduced and the rotational speed of the Stirling engine 10 can be increased.
As described above, even if the load on the output side of the AC-DC converting means 21 fluctuates, the output of the Stirling engine 10 is maintained within a predetermined range by switching the resistive load in the output load switching means 27. It is possible to continue operation with high efficiency.
In addition, when the load on the output side of the AC-DC converting means 21 increases rapidly and a time lag occurs in the output increase of the Stirling engine 10, charging / discharging is performed by providing the charging / discharging means 28 as in this embodiment. The means 28 is discharged and the required power supply can be maintained.
本実施例においては、蓄電制御手段２６は、蓄電状態判定手段２５での判定結果だけで蓄電負荷切換手段２３の切り換えを制御する場合を説明したが、負荷制御手段３１からの信号によって蓄電制御手段２６を制御して蓄電負荷切換手段２３での蓄電池への給電を切り換えてもよい。
すなわち、蓄電状態判定手段２５によって充電可能な蓄電池が蓄電手段２４に存在する場合には、スターリングエンジン１０の出力が増大すると、負荷制御手段３１では、蓄電制御手段２６に対して接続する蓄電池を増加させる指示信号を出し、蓄電負荷切換手段２３によって接続する蓄電池を増加させる。逆に、スターリングエンジン１０の出力が減少すると、負荷制御手段３１では、蓄電制御手段２６に対して接続する蓄電池を減少させる指示信号を出し、蓄電負荷切換手段２３によって接続する蓄電池を減少させる。
In the present embodiment, the case where the power storage control unit 26 controls the switching of the power storage load switching unit 23 only by the determination result of the power storage state determination unit 25 has been described, but the power storage control unit 26 is controlled by a signal from the load control unit 31. 26 may be controlled to switch the power supply to the storage battery by the storage load switching means 23.
That is, when there is a storage battery that can be charged by the storage state determination unit 25 in the storage unit 24, when the output of the Stirling engine 10 increases, the load control unit 31 increases the number of storage batteries connected to the storage control unit 26. An instruction signal to be output is issued, and the storage battery connected by the storage load switching means 23 is increased. Conversely, when the output of the Stirling engine 10 decreases, the load control means 31 issues an instruction signal for reducing the number of storage batteries connected to the power storage control means 26, and the power storage load switching means 23 decreases the number of storage batteries connected.
また、他の実施例として、負荷制御手段３１における切換手段の対象として、蓄電制御手段２６からの信号によって蓄電池への給電を切り換える蓄電負荷切換手段２３と、出力負荷切換手段２７とを併用してもよい。
蓄電負荷切換手段２３と出力負荷切換手段２７とを併用する場合の第１の方法としては、出力判定手段３０での検出値と設定値との差が所定範囲を超える場合には、蓄電負荷切換手段２３を用い、出力判定手段３０での検出値と設定値との差が所定範囲内の場合には、出力負荷切換手段２７を用いるようにしてもよい。
また、蓄電負荷切換手段２３と出力負荷切換手段２７とを併用する場合の第２の方法としては、充電可能な蓄電池が蓄電手段２４に存在する場合には、蓄電負荷切換手段２３による切り換えを行い、充電可能な蓄電池が蓄電手段２４に存在しない場合には、出力負荷切換手段２７を用いるようにしてもよい。
また、蓄電負荷切換手段２３と出力負荷切換手段２７とを併用する場合の第３の方法としては、第１の方法と第２の方法を共に用いるようにしてもよい。
なお、本実施例では、出力負荷切換手段２７と充放電手段２８とを交流電流ライン４１に接続した場合で説明したが、交流−直流変換手段２１の出力側に接続される直流電流ライン４２に接続してもよい。
In another embodiment, the load control means 31 is used as a switching means in combination with the storage load switching means 23 for switching the power supply to the storage battery by the signal from the storage control means 26 and the output load switching means 27. Also good.
As a first method in the case where the storage load switching means 23 and the output load switching means 27 are used in combination, if the difference between the detected value in the output determination means 30 and the set value exceeds a predetermined range, the storage load switching is performed. If the difference between the detected value in the output determining means 30 and the set value is within a predetermined range using the means 23, the output load switching means 27 may be used.
Further, as a second method when the storage load switching unit 23 and the output load switching unit 27 are used in combination, when the storage unit 24 has a chargeable storage battery, the storage load switching unit 23 performs switching. When there is no rechargeable storage battery in the power storage means 24, the output load switching means 27 may be used.
In addition, as the third method when the storage load switching unit 23 and the output load switching unit 27 are used in combination, both the first method and the second method may be used.
In this embodiment, the output load switching means 27 and the charging / discharging means 28 are connected to the alternating current line 41. However, the direct current line 42 connected to the output side of the alternating current to direct current converting means 21 is used. You may connect.
本発明のスターリングエンジンの制御装置は、廃熱やバイオマスなどの熱源ガスを利用した発電設備に利用することができる。 The Stirling engine control device of the present invention can be used for power generation equipment using heat source gas such as waste heat or biomass.
１０ スターリングエンジン
１１ 発電機
１７ 排ガス管
２１ 交流−直流変換手段
２２ 実用負荷手段
２３ 蓄電負荷切換手段
２４ 蓄電手段
２５ 蓄電状態判定手段
２６ 蓄電制御手段
２７ 出力負荷切換手段
２８ 充放電手段
２９ 出力検出手段
３０ 出力判定手段
３１ 負荷制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stirling engine 11 Generator 17 Exhaust gas pipe 21 AC-DC conversion means 22 Practical load means 23 Storage load switching means 24 Storage means 25 Storage state judging means 26 Storage control means 27 Output load switching means 28 Charging / discharging means 29 Output detection means 30 Output determination means 31 Load control means
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