JP2542637B2 - Stirling engine - Google Patents

Stirling engine

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JP2542637B2
JP2542637B2 JP62246160A JP24616087A JP2542637B2 JP 2542637 B2 JP2542637 B2 JP 2542637B2 JP 62246160 A JP62246160 A JP 62246160A JP 24616087 A JP24616087 A JP 24616087A JP 2542637 B2 JP2542637 B2 JP 2542637B2
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敏則 岩崎
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes

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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、スターリングエンジンに係り、特に逆止
弁および電磁弁を用いて作動空間内の圧力を増減させて
出力制御を行なうスターリングエンジンに関する。
The present invention relates to a Stirling engine, and more particularly to a Stirling engine, in which a check valve and a solenoid valve are used to increase or decrease the pressure in an operating space to control output. Performing Stirling engine.

(従来の技術) 省エネルギーの環として、スターリングエンジンが注
目されている。スターリングエンジンは2ピストン式の
ものを例にとると、次のように構成されている。
(Prior Art) A Stirling engine is drawing attention as an energy-saving ring. Taking a two-piston type Stirling engine as an example, it is configured as follows.

膨脹シリンダおよび圧縮シリンダに加熱器および冷却
器がそれぞれ接続され、さらに加熱器と冷却器との間に
再生器が接続される。膨脹シリンダ内の膨脹ピストンと
圧縮シリンダ内の圧縮ピストンは、それぞれコネクティ
ングロッドを介してクランク軸に連結される。膨脹シリ
ンダから圧縮シリンダにいたる部分に形成された作動空
間に、ヘリウムガスのような作動流体が封入されてい
る。
A heater and a cooler are connected to the expansion cylinder and the compression cylinder, respectively, and a regenerator is connected between the heater and the cooler. The expansion piston in the expansion cylinder and the compression piston in the compression cylinder are each connected to the crankshaft via a connecting rod. A working fluid such as helium gas is enclosed in a working space formed in a portion from the expansion cylinder to the compression cylinder.

作動流体が加熱器により加熱されて膨脹すると、膨脹
ピストンが下降してクランク軸が回転され、次いで膨脹
ピストンの上昇時に作動流体が押出されて再生器および
冷却器を経て圧縮シリンダ側に移送される。次に、圧縮
シリンダ内の作動流体が圧縮ピストンの上昇により圧縮
された後、冷却器および再生器を経て熱交換により加熱
され、さらに加熱器で再加熱されて膨脹シリンダに戻
る。
When the working fluid is heated by the heater and expands, the expansion piston descends and the crankshaft rotates, and when the expansion piston rises, the working fluid is extruded and transferred to the compression cylinder side through the regenerator and the cooler. . Next, the working fluid in the compression cylinder is compressed by the rise of the compression piston, then heated by heat exchange through the cooler and the regenerator, and then reheated by the heater and returned to the expansion cylinder.

このようなスターリングエンジンでは、作動空間内の
作動流体の充填圧力を変えることにより、エンジンの軸
出力を変化させることができる。スターリングエンジン
の出力制御の一つの方法として、逆止弁,電磁弁および
ストレージタンクを用いて、作動空間内の圧力を制御す
る試みがなされている。この方法を用いた例としては、
作動空間(圧縮シリンダ)とストレージタンクとの間に
2つの逆止弁を逆並列接続で設けるとともに、これらの
逆止弁にそれぞれ直列に電磁弁を設け、作動空間の圧力
とストレージタンク内の圧力との間に生じる圧力差を利
用して、作動空間からストレージタンクへ、またはスト
レージタンクから作動空間へと一方向のみの作動流体流
動を生じさせ、作動空間内の圧力を増減させる圧力制御
機構が公知である。しかしながら、この圧力制御機構で
は例えば2ピストン型2kW型のスターリングエンジンで
ストレージタンクの内容積が20程度の場合には、作動
空間内の圧力可変範囲が上限6MPaとすれば下限は約4MPa
であり、ストレージタンクの内容積が大きい割には可変
幅が小さいという問題がある。
In such a Stirling engine, the shaft output of the engine can be changed by changing the filling pressure of the working fluid in the working space. As one method of controlling the output of the Stirling engine, an attempt has been made to control the pressure in the working space by using a check valve, a solenoid valve and a storage tank. An example of using this method is:
Two check valves are installed in anti-parallel connection between the working space (compression cylinder) and the storage tank, and solenoid valves are installed in series in each of these check valves to check the pressure in the working space and the pressure in the storage tank. By using the pressure difference between the operating space and the storage tank, or from the storage tank to the operating space, a working fluid flow in only one direction is generated, and a pressure control mechanism that increases or decreases the pressure in the operating space is provided. It is known. However, in this pressure control mechanism, for example, when the internal volume of the storage tank is about 20 in a 2-piston type 2kW type Stirling engine, the lower limit is about 4MPa if the pressure variable range in the working space is the upper limit of 6MPa.
However, there is a problem that the variable width is small despite the large internal volume of the storage tank.

一方、スターリングエンジンにおいてピストン背面空
間の圧力変動を吸収するためと、ピストン背面空間とク
ランク室内空間の圧力をバランスさせるために通常設け
られるバッファタンクと作動空間との間に、上記と同様
の考えで逆並列接続の逆止弁および電磁弁を設けた圧力
制御機構(特願昭60−159348号)も提案されているが、
やはり作動空間の圧力可変幅が狭いという問題がある。
また、ストレージタンクと作動空間との間の作動流体の
流動による圧力制御では、無段階制御が可能であるが、
バッファタンクと作動空間との間の作動流体の流動で
は、圧力はステップ的に増減するという欠点もある。こ
れは逆止弁によるポンピング作用を止めると、作動空間
とバッファタンクがピストンリングおよびバランス用キ
ャピラリチューブを通じて圧力がバランスしてしまうか
らである。
On the other hand, in the Stirling engine, between the buffer tank and the working space that are normally provided to absorb the pressure fluctuations in the piston back space and to balance the pressures in the piston back space and the crank chamber space, the same idea as described above is used. A pressure control mechanism (Japanese Patent Application No. 60-159348) provided with a check valve and a solenoid valve connected in antiparallel is also proposed,
There is also a problem that the pressure variable width of the working space is narrow.
Further, in the pressure control by the flow of the working fluid between the storage tank and the working space, stepless control is possible,
The flow of the working fluid between the buffer tank and the working space has a drawback that the pressure increases and decreases in steps. This is because if the pumping action of the check valve is stopped, the working space and the buffer tank will balance the pressure through the piston ring and the balancing capillary tube.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来のスターリングエンジンの圧力制御機
構では、ストレージタンクまたはバッファタンクの容量
を大きくしないと作動空間の圧力可変範囲を広くとるこ
とができず、またバッファタンクと作動空間との間の作
動流体の流動を利用して圧力制御を行なう方式では作動
空間の圧力変化がステップ的になり、円滑な圧力制御が
できないという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional pressure control mechanism of the Stirling engine, the pressure variable range of the working space cannot be widened unless the capacity of the storage tank or the buffer tank is increased, and the buffer is not provided. In the system in which the pressure is controlled by using the flow of the working fluid between the tank and the working space, there is a problem that the pressure change in the working space is stepwise and smooth pressure control cannot be performed.

本発明はこのような問題点を解決し、ストレージタン
クやバッファタンクの容量をあまり大きくすることな
く、作動空間内の圧力をより広い範囲にわたって制御で
き、しかもその制御を円滑に行なう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。
The present invention solves such a problem, and can control the pressure in the working space over a wider range without increasing the capacity of the storage tank or the buffer tank, and the control can be smoothly performed. The purpose is to provide an engine.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明に係るスターリングエンジンは、作動空間内の
作動流体の充填圧力を制御する圧力制御機構として、エ
ンジン内の作動空間を流通する作動流体を蓄えるストレ
ージタンクおよびエンジン内のピストン背面空間に連通
して設けられたバッファタンクと作動空間とをそれぞれ
連絡する個別配管またはこれらの個別配管を作動空間側
で合流させる共通配管に、逆並列接続で4個または2個
の逆止弁を設けると共に、個別配管にこれらの逆止弁と
それぞれ直列に電磁弁を設け、これらの電磁弁を開閉制
御することによって作動空間内の圧力制御を行なうよう
にしたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A Stirling engine according to the present invention is a working fluid that flows in a working space in an engine as a pressure control mechanism that controls a filling pressure of the working fluid in the working space. The storage tank for storing and the individual pipes that connect the buffer tank and the working space that are provided in communication with the piston back space in the engine, or the common pipes that join these individual pipes on the working space side, are connected in anti-parallel connection. In addition to providing four or two check valves, individual pipes are also provided with solenoid valves in series with these check valves, respectively. By controlling the opening and closing of these solenoid valves, pressure control in the working space is performed. It was done.

(作 用) 本発明における圧力制御機構の構成によると、作動空
間内の圧力を最大限に上昇させる場合には、ストレージ
タンクから作動空間への作動流体の流れおよび作動空間
からバッファタンクへの作動流体の流れを許容する逆止
弁と直列に設けられた電磁弁を開にした後、バッファタ
ンクから作動空間への作動流体の流れを許容する電磁弁
を開にすればよい。すなわち、一旦作動空間の作動流体
をバッファタンクへ追いやって作動空間の圧力を低下さ
せ、ストレージタンクとの圧力差をより大きくすること
により、ストレージタンク内の作動流体をできるだけ作
動空間へ送り込んでから、バッファタンク内の作動流体
を作動空間へ引込むのである。
(Operation) According to the configuration of the pressure control mechanism of the present invention, when the pressure in the working space is maximized, the flow of the working fluid from the storage tank to the working space and the operation from the working space to the buffer tank are performed. After opening the solenoid valve provided in series with the check valve that allows the flow of the fluid, the solenoid valve that allows the flow of the working fluid from the buffer tank to the working space may be opened. That is, once the working fluid in the working space is driven to the buffer tank to reduce the pressure in the working space and increase the pressure difference with the storage tank, the working fluid in the storage tank is sent to the working space as much as possible, The working fluid in the buffer tank is drawn into the working space.

一方、作動空間内の圧力を最小限に下降させるには、
逆にバッファタンクから作動空間方向への作動流体の流
れおよび作動空間からストレージタンクへの作動流体の
流れを許容する逆止弁と直列に設けられた電磁弁を開に
した後、作動空間からバッファタンクへの作動流体の流
れを許容する電磁弁を開にすればよい。
On the other hand, in order to reduce the pressure in the working space to a minimum,
Conversely, after opening the solenoid valve provided in series with the check valve that allows the flow of the working fluid from the buffer tank to the working space and the flow of the working fluid from the working space to the storage tank, the buffer is removed from the working space. The solenoid valve that allows the flow of the working fluid to the tank may be opened.

また、バッファタンクと作動空間との間の作動流体の
流動のみによる圧力制御はステップ的となるが、本発明
においてはストレージタンクと作動空間との間の作動流
体の流動による無段階の圧力制御を該ステップ間の圧力
制御に用いることで、連続的な圧力制御が可能となる。
Further, the pressure control only by the flow of the working fluid between the buffer tank and the working space is stepwise, but in the present invention, the stepless pressure control by the flow of the working fluid between the storage tank and the working space is performed. By using the pressure control between the steps, continuous pressure control becomes possible.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係る2ピストン式スター
リングエンジンの概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a two-piston Stirling engine according to an embodiment of the present invention.

第1図に示すように、このスターリングエンジンは作
動流体を膨脹させるための膨脹シリンダ1および膨脹シ
リンダ1内に摺動自在に装着された膨脹ピストン2と、
作動流体を圧縮させるための圧縮シリンダ3および圧縮
シリンダ3内に摺動自在に装着された圧縮ピストン4と
の間に、燃焼式加熱器5と再生器6および冷却器7を配
置し、さらに膨脹ピストン2および圧縮ピストン4にそ
れぞれコネクティングロッド8,9を介してクランク室11
内に回転自在に設けられたクランク軸10を連結した基本
構造を有する。なお、クランク軸10は図示しない出力軸
に連結されている。また、膨脹シリンダ1と膨脹ピスト
ン2とで囲まれた空間、再生器6と冷却器7および後述
する熱交換器16の内部、圧縮シリンダ3と圧縮ピストン
4とで囲まれた空間からなる作動空間に作動流体、例え
ばHeガスが封入されている。
As shown in FIG. 1, this Stirling engine includes an expansion cylinder 1 for expanding a working fluid, an expansion piston 2 slidably mounted in the expansion cylinder 1, and
A combustion heater 5 and a regenerator 6 and a cooler 7 are arranged between a compression cylinder 3 for compressing a working fluid and a compression piston 4 slidably mounted in the compression cylinder 3, and further expanded. The crank chamber 11 is connected to the piston 2 and the compression piston 4 via connecting rods 8 and 9, respectively.
It has a basic structure in which a crankshaft 10 rotatably provided inside is connected. The crankshaft 10 is connected to an output shaft (not shown). Further, a working space composed of a space surrounded by the expansion cylinder 1 and the expansion piston 2, an inside of the regenerator 6, the cooler 7 and a heat exchanger 16 described later, and a space surrounded by the compression cylinder 3 and the compression piston 4. A working fluid, for example, He gas, is sealed in.

一方、燃焼式加熱器5は次のように構成されている。
膨脹シリンダ1のシリンダヘッド12の上方に断熱ブロッ
ク13により略円筒状の燃焼室14が形成され、この燃焼室
14内の周囲に伝熱フィン15を備えたバイオネット管式の
複数の熱交換器16が配列されている。熱交換器16はそれ
ぞれの内部に形成された作動流体通路の一端側が膨脹シ
リンダ1の内に連通し、他端側がシリンダヘッド12内に
形成されたマニホルド17を介して再生器6に連通してい
る。燃焼室14の上方にはガスノズル18およびスワラー19
が配置されている。また、断熱ブロック13の周囲には、
燃焼室14内に供給する燃焼用空気を予熱する空気予熱器
20が配置されている。空気予熱器20は吸気筒21から燃焼
用空気を吸入し、それを燃焼室14から排気筒22を経て排
出される燃焼排ガスの熱によって予熱する。そして、こ
の予熱された燃焼用空気がスワラー19によって燃焼室14
内に旋回供給される。
On the other hand, the combustion heater 5 is configured as follows.
A substantially cylindrical combustion chamber 14 is formed above the cylinder head 12 of the expansion cylinder 1 by the heat insulating block 13.
A plurality of bayonet tube type heat exchangers 16 each having a heat transfer fin 15 are arranged around the inside of the inside 14. Each of the heat exchangers 16 has one end of a working fluid passage formed therein communicating with the inside of the expansion cylinder 1 and the other end communicating with the regenerator 6 via a manifold 17 formed within the cylinder head 12. There is. A gas nozzle 18 and a swirler 19 are provided above the combustion chamber 14.
Is arranged. In addition, around the heat insulating block 13,
An air preheater for preheating the combustion air supplied into the combustion chamber 14.
20 are arranged. The air preheater 20 draws in combustion air from the intake cylinder 21, and preheats it by the heat of the combustion exhaust gas discharged from the combustion chamber 14 through the exhaust cylinder 22. Then, this preheated combustion air is fed into the combustion chamber 14 by the swirler 19.
It is swirled in.

圧縮シリンダ3内の定温測作動空間23には、作動流体
を蓄えるストレージタンク24が接続され、また圧縮シリ
ンダ3内のピストン背面空間25および膨脹シリンダ1内
のピストン背面空間には、ピストン背面空間の圧力変動
を吸収するためのバッファタンク26が接続されている。
また、バッファタンク26はピストン背面空間とクランク
室空間との圧力をバランスさせるために、キャピラリチ
ューブ27を介して作動空間23とも接続されている。
A storage tank 24 for storing a working fluid is connected to the constant temperature measurement operation space 23 in the compression cylinder 3, and a piston back space 25 in the compression cylinder 3 and a piston back space in the expansion cylinder 1 are connected to a piston back space. A buffer tank 26 for absorbing pressure fluctuation is connected.
The buffer tank 26 is also connected to the working space 23 via a capillary tube 27 in order to balance the pressure between the piston back space and the crank chamber space.

第2図は第1図における作動空間23内の作動流体の充
填圧力を制御するための圧力制御機構を拡大して示した
ものである。第2図に示すように、作動空間23とストレ
ージタンク24とを連絡する配管には、逆並列接続された
2個の逆止弁31,32が設けられるとともに、これらの逆
止弁31,32とそれぞれ直列に電磁弁33,34が設けられてい
る。また、作動空間23はバッファタンク26とも配管によ
って連絡され、この配管にも同様に逆並列接続された2
個の逆止弁35,36が設けられるとともに、これらの逆止
弁35,36とそれぞれ直列に電磁弁37,38が設けられてい
る。電磁弁33,34,37,38は図示しない制御装置によって
開閉制御される。
FIG. 2 is an enlarged view of a pressure control mechanism for controlling the filling pressure of the working fluid in the working space 23 in FIG. As shown in FIG. 2, the pipe connecting the working space 23 and the storage tank 24 is provided with two check valves 31, 32 connected in anti-parallel, and these check valves 31, 32 are also provided. And solenoid valves 33 and 34 are respectively provided in series. The working space 23 is also connected to the buffer tank 26 by a pipe, and this pipe is also connected in anti-parallel 2
The individual check valves 35 and 36 are provided, and the solenoid valves 37 and 38 are provided in series with the check valves 35 and 36, respectively. The solenoid valves 33, 34, 37, 38 are controlled to open and close by a control device (not shown).

次に、本実施例のスターリングエンジンの作用を説明
する。燃焼室14内にガスノズル18からガス燃料を噴射す
るとともに、燃焼用空気を空気予熱器20を通してスワラ
ー19から供給することによって燃焼火炎を形成した状態
で、クランク軸10に連結されている出力軸を外部動力源
によって一時的に回転させると、クランク軸10およびコ
ネクティングロッド8,9を介して膨脹ピストン2および
圧縮ピストン4がある位相差をもって往復動する。この
往復動によって膨脹ピストン2が圧縮行程に移ると、膨
脹シリンダ1内の作動流体(He)が熱交換器16,マニホ
ルド17,再生器6および冷却器7を介して圧縮シリンダ
3内に流入し、膨脹ピストン2が上死点に達した時点で
作動流体のほとんどが圧縮シリンダ3内に流れ込む。こ
のとき、作動流体は再生器6を通過する間にその保有し
ている熱が再生器6に奪われ、次いで冷却器7によって
冷却される。出力軸の回転に伴なって圧縮ピストン4が
下死点から上死点に向けて移動を開始すると、圧縮シリ
ンダ3内の低温の作動流体が圧縮され、それまでとは逆
の経路で膨脹シリンダ1内に流入する。このとき、作動
流体は再生器6を通過する間に吸熱して高温に加熱さ
れ、次に熱交換器16を通過する際さらに加熱される。膨
脹シリンダ1内に流入した高温の作動流体は、膨脹して
膨脹ピストン2を押し下げる。以後、上述した動作が繰
返され、外部動力源を断った状態でも出力軸が回転を継
続し、スターリングエンジンとしての動作がなされる。
Next, the operation of the Stirling engine of this embodiment will be described. Injecting gas fuel from the gas nozzle 18 into the combustion chamber 14 and supplying combustion air from the swirler 19 through the air preheater 20 to form combustion flame, the output shaft connected to the crankshaft 10 is When temporarily rotated by an external power source, the expansion piston 2 and the compression piston 4 reciprocate with a certain phase difference via the crankshaft 10 and the connecting rods 8 and 9. When the expansion piston 2 moves to the compression stroke by this reciprocal movement, the working fluid (He) in the expansion cylinder 1 flows into the compression cylinder 3 via the heat exchanger 16, the manifold 17, the regenerator 6 and the cooler 7. When the expansion piston 2 reaches the top dead center, most of the working fluid flows into the compression cylinder 3. At this time, the heat of the working fluid is taken by the regenerator 6 while passing through the regenerator 6, and then cooled by the cooler 7. When the compression piston 4 starts moving from the bottom dead center to the top dead center with the rotation of the output shaft, the low-temperature working fluid in the compression cylinder 3 is compressed, and the expansion cylinder is routed in the reverse path. It flows into 1. At this time, the working fluid absorbs heat while passing through the regenerator 6 and is heated to a high temperature, and is further heated when passing through the heat exchanger 16 next time. The high-temperature working fluid flowing into the expansion cylinder 1 expands and pushes down the expansion piston 2. After that, the above-described operation is repeated, the output shaft continues to rotate even when the external power source is cut off, and the operation as the Stirling engine is performed.

燃焼室14内で発生した高温の燃焼ガスは燃焼室14内を
対流しつつ熱交換器16を通して作動流体を加熱するが、
加熱した後の高温ガスは燃焼排ガスとなり空気予熱室20
において燃焼用空気の予熱に使用される。
The high temperature combustion gas generated in the combustion chamber 14 heats the working fluid through the heat exchanger 16 while convection in the combustion chamber 14.
The hot gas after heating becomes combustion exhaust gas, and the air preheating chamber 20
Is used to preheat combustion air.

上記スターリングエンジンの運転状態において、作動
空間23の圧力を増加させる場合の動作を第3図を参照し
て説明する。第3図は作動流体圧力PW(作動空間23内の
作動流体の充填圧力)と、ストレージタンク24内の圧力
PSおよびバッファタンク26内の圧力Pbの関係を示したも
のである。なお、作動圧力PWはエンジンの作動に伴い図
のように脈動する。
The operation of increasing the pressure of the working space 23 in the operating state of the Stirling engine will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the working fluid pressure P W (the working fluid filling pressure in the working space 23) and the pressure in the storage tank 24.
3 shows the relationship between P S and the pressure Pb in the buffer tank 26. The operating pressure P W pulsates with the operation of the engine as shown in the figure.

まず、第3図の(a)に示す初期状態から作動空間23
の圧力を増加させる場合には、電磁弁33を開して逆止弁
31により規定されるストレージタンク24から作動空間23
への方向にのみ作動流体を流す。この作動流体の流動に
より作動空間23が目標の圧力に達したら、電磁弁33を閉
に戻して、その圧力を維持させる。また、電磁弁33が開
のままの状態で圧力が飽和してしまい、目標の値に達し
ない場合は、電磁弁37を開にして、逆止弁35で規定され
るバッファタンク26から作動空間23への方向にのみ作動
流体を流す。このとき作動空間23の圧力、つまりエンジ
ンの軸出力はステップ的に増加し、電磁弁37を閉にする
とキャピラリチューブ25を通して元のバランス圧力に戻
ってしまう。このような場合、電磁弁34を開閉して目標
の圧力となるように調整する。
First, from the initial state shown in FIG.
To increase the pressure of the check valve, open the solenoid valve 33 and
Storage tank 24 defined by 31 to working space 23
Flow working fluid only in the direction. When the working space 23 reaches the target pressure due to the flow of the working fluid, the solenoid valve 33 is returned to the closed state to maintain the pressure. Further, if the pressure is saturated with the solenoid valve 33 left open and the target value is not reached, the solenoid valve 37 is opened and the operating space from the buffer tank 26 defined by the check valve 35 is increased. Flow working fluid only in the direction to 23. At this time, the pressure in the working space 23, that is, the shaft output of the engine, increases stepwise, and when the solenoid valve 37 is closed, it returns to the original balanced pressure through the capillary tube 25. In such a case, the solenoid valve 34 is opened and closed to adjust the pressure to the target pressure.

一方、電磁弁33,37が開のままの状態で作動空間23の
圧力が飽和し、目標値に以前として達しないときは、次
のような特別制御モードを実施する。すなわち、まず電
磁弁33,38を共に開にすることにより、ストレージタン
ク24内の作動流体を最大源に作動空間23およびバッファ
タンク26に移動させる。これによりバッファタンク26の
圧力は第3図(b)に示すように上昇し、これに伴い作
動圧力Pbも上昇する。次に、電磁弁38を閉にし、逆に電
磁弁37を開にすることにより、バッファタンク26内の作
動流体を作動空間23に移動させる。この操作により、作
動空間23の充填圧力は最大限となる。この様子を第3図
(c)に示す。ここで、もし目標値がこの最大可能充填
圧力により低い値であるならば、電磁弁34の開閉によっ
て目標値となるように調整すればよい。
On the other hand, when the pressure in the working space 23 is saturated with the solenoid valves 33, 37 still open and the target value has not been reached, the following special control mode is performed. That is, first, the solenoid valves 33 and 38 are both opened to move the working fluid in the storage tank 24 to the working space 23 and the buffer tank 26 with the maximum source. As a result, the pressure in the buffer tank 26 increases as shown in FIG. 3 (b), and the operating pressure Pb also increases accordingly. Next, the solenoid valve 38 is closed and the solenoid valve 37 is opened conversely to move the working fluid in the buffer tank 26 to the working space 23. By this operation, the filling pressure of the working space 23 is maximized. This is shown in FIG. 3 (c). Here, if the target value is a value lower than this maximum possible filling pressure, it may be adjusted by opening and closing the solenoid valve 34 to reach the target value.

上記と逆に作動空間23の圧力を下げる場合は、上記の
増圧操作と全く対称的に、まず電磁弁34を開にすること
により、逆止弁32により規定される作動空間23からスト
レージタンク24への方向にのみ作動流体を流し、作動空
間23が目標の圧力に達したら、電磁弁34を閉に戻してそ
の圧力を維持させる。また、電磁弁34が開のままでも目
標の値に達しない場合は、電磁弁38を開にして、逆止弁
36で規定される作動空間23からバッファタンク26への方
向にも作動流体を流す。
When the pressure in the operating space 23 is reduced contrary to the above, the storage tank is opened from the operating space 23 defined by the check valve 32 by opening the solenoid valve 34 first, completely symmetrically with the pressure increasing operation. The working fluid is caused to flow only in the direction toward 24, and when the working space 23 reaches the target pressure, the solenoid valve 34 is closed back to maintain the pressure. If the target value is not reached even when the solenoid valve 34 remains open, open the solenoid valve 38 to open the check valve.
The working fluid also flows in the direction from the working space 23 defined by 36 to the buffer tank 26.

そして、電磁弁34,38が開のままの状態でも目標値に
依然として達しないときは、特別制御モードを実行す
る。すなわち、電磁弁34,37を共に開にすることによ
り、バッファタンク25内の作動流体を最大限にバッファ
タンク26に移動させる。次に、電磁弁37を閉にし、逆に
電磁弁38を開にすることにより、作動空間23内の作動流
体をバッファタンク26に移動させ作動空間23の充填圧力
を最小限にする。
Then, if the target value is still not reached even when the solenoid valves 34, 38 remain open, the special control mode is executed. That is, by opening both the solenoid valves 34 and 37, the working fluid in the buffer tank 25 is moved to the buffer tank 26 to the maximum extent. Next, the solenoid valve 37 is closed and the solenoid valve 38 is opened conversely so that the working fluid in the working space 23 is moved to the buffer tank 26 and the filling pressure of the working space 23 is minimized.

上述したような圧力制御に際しては配管通路の絞り,
電磁弁の開閉時間の最適調整等により最適制御を行なう
ことができる。
When controlling the pressure as described above, restrict the piping passage
Optimal control can be performed by optimally adjusting the opening / closing time of the solenoid valve.

第4図は本発明の他の実施例における圧力制御機構を
示したもので、第1図および第2図に示した作動空間23
とストレージタンク24およびバッファタンク26間を連絡
する個別配管を作動空間23側で共通配管により合流さ
れ、この共通配管に第2図における4個の逆止弁31,32,
35,36をに相当する2個の逆止弁41,42を設けた例であ
る。このようにすることにより、部品点数を減少させな
がら先の実施例と同様の効果が得られる。
FIG. 4 shows a pressure control mechanism according to another embodiment of the present invention, which is the working space 23 shown in FIGS.
The individual pipes that connect between the storage tank 24 and the buffer tank 26 are joined by a common pipe on the working space 23 side, and the four check valves 31, 32, 32 in FIG.
This is an example in which two check valves 41 and 42 corresponding to 35 and 36 are provided. By doing so, the same effect as that of the previous embodiment can be obtained while reducing the number of parts.

[発明の効果] 本発明によれば、ストレージタンクおよびバッファタ
ンクと作動空間とをそれぞれ連絡する個別配管またはこ
れらの個別配管を作動空間側で合流させる共通配管に、
逆並列接続で4個または2個の逆止弁を設け、さらに個
別配管にこれらの逆止弁とそれぞれ直列に電磁弁を設
け、これらの電磁弁を開閉制御して作動空間内の圧力制
御を行なう構成としたことにより、先の特別制御モード
の実施によって、作動空間の圧力の可変範囲を従来のス
トレージタンクまたはバッファタンクと作動空間との間
でのみの作動流体の流動による圧力制御と比較して広く
とることができ、タンクの容量を比較的小さく抑えなが
ら、圧力可変範囲を拡大することができる。例えばスト
レージタンクの容量が20の場合、従来の技術では4〜
6MPaの圧力可変幅であるが、本発明によると3〜7MPaの
圧力可変幅が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the individual pipes that respectively connect the storage tank and the buffer tank to the working space, or the common pipe that joins these individual pipes on the working space side,
Four or two check valves are installed in reverse parallel connection, and solenoid valves are installed in series with these check valves in individual pipes, and these solenoid valves are opened and closed to control the pressure in the working space. By implementing the special control mode, the variable range of the pressure of the working space is compared with the conventional pressure control by the flow of the working fluid only between the storage tank or the buffer tank and the working space. Therefore, the pressure variable range can be expanded while the tank capacity is kept relatively small. For example, if the storage tank has a capacity of 20, it is 4
Although the pressure variable width is 6 MPa, according to the present invention, the pressure variable width of 3 to 7 MPa can be obtained.

さらに、本発明ではバッファタンクと作動空間との間
の作動流体の流動による圧力制御のステップ間を、スト
レージタンクと作動空間との間の作動流体の流動による
無段階の圧力制御によって連続的にすることが可能であ
り、円滑な圧力制御を実現することができる。
Further, in the present invention, the steps of the pressure control by the flow of the working fluid between the buffer tank and the working space are made continuous by the stepless pressure control by the flow of the working fluid between the storage tank and the working space. It is possible to realize smooth pressure control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係るスターリングエンジン
の構成図、第2図は同実施例における圧力制御機構を示
す図、第3図はその動作を説明するための図、第4図は
本発明の他の実施例における圧力制御機構を示す図であ
る。 1……膨脹シリンダ、2……膨脹ピストン、3…圧縮シ
リンダ、4……圧縮ピストン、5……加熱器、6……再
生器、7……冷却器、8,9……コネクティングロッド、1
0……クランク軸、11……クランク室、12……膨脹シリ
ンダヘッド、13……断熱ブロック、14……燃焼室、15…
…伝熱フィン、16……熱交換器、17……マニホルド、18
……ガスノズル、19……スワラー、20……空気予熱器、
21……吸気筒、22……排気筒、23……作動空間、24……
ストレージタンク、25……ピストン背面空間、26……バ
ッファタンク、27……キャピラリチューブ、31,32,35,3
6,41,42……逆止弁、33,34,37,38……電磁弁。
FIG. 1 is a block diagram of a Stirling engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a pressure control mechanism in the same embodiment, FIG. 3 is a view for explaining its operation, and FIG. It is a figure which shows the pressure control mechanism in the other Example of this invention. 1 ... expansion cylinder, 2 ... expansion piston, 3 ... compression cylinder, 4 ... compression piston, 5 ... heater, 6 ... regenerator, 7 ... cooler, 8, 9 ... connecting rod, 1
0 …… Crankshaft, 11 …… Crank chamber, 12 …… Expansion cylinder head, 13 …… Insulation block, 14 …… Combustion chamber, 15…
… Heat transfer fins, 16… Heat exchangers, 17… Manifolds, 18
…… Gas nozzle, 19 …… Swaller, 20 …… Air preheater,
21 …… intake cylinder, 22 …… exhaust cylinder, 23 …… working space, 24 ……
Storage tank, 25 …… Piston back space, 26 …… Buffer tank, 27 …… Capillary tube, 31,32,35,3
6,41,42 …… Check valve, 33,34,37,38 …… Solenoid valve.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エンジン内の作動空間を流通する作動流体
を蓄えるストレージタンクと、エンジン内のピストン背
面空間に連通して設けられたバッファタンクと、これら
ストレージタンクおよびバッファタンクと前記作動空間
とをそれぞれ連絡する個別配管またはこれらの個別配管
を前記作動空間側で合流させる共通配管に逆並列接続で
設けられた4個または2個の逆止弁と、前記個別配管に
前記逆止弁とそれぞれ直列に設けられ電磁弁と、これら
の電磁弁を開閉制御する制御手段とを備えたことを特徴
とするスターリングエンジン。
1. A storage tank for storing a working fluid flowing through an operating space in an engine, a buffer tank provided in communication with a piston back space in the engine, the storage tank, the buffer tank and the operating space. Four or two check valves provided in anti-parallel connection to the individual pipes that communicate with each other or the common pipes that join these individual pipes on the side of the working space, and the check valves in series with the individual pipes, respectively. A Stirling engine provided with a solenoid valve and a control means for controlling opening and closing of these solenoid valves.
【請求項2】制御手段は、ストレージタンクから作動空
間への作動流体の流れおよび作動空間からバッファタン
クへの作動流体の流れを許容する逆止弁と直列に設けら
れた電磁弁を開にした後、バッファタンクから作動空間
への作動流体の流れを許容する電磁弁を開にすることに
より作動空間内の圧力を最大限に上昇させ、またバッフ
ァタンクから作動空間方向への作動流体の流れおよび作
動空間からストレージタンクへの作動流体の流れを許容
する逆止弁と直列に設けられた電磁弁を閉にした後、作
動空間からバッファタンクへの作動流体の流れを許容す
る電磁弁を開にすることにより作動空間内の圧力を最小
限に下降させることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のスターリングエンジン。
2. The control means opens a solenoid valve provided in series with a check valve that allows the flow of the working fluid from the storage tank to the working space and the flow of the working fluid from the working space to the buffer tank. After that, the pressure in the working space is maximized by opening the solenoid valve that allows the flow of the working fluid from the buffer tank to the working space, and the flow of the working fluid from the buffer tank to the working space is increased. After closing the solenoid valve provided in series with the check valve that allows the flow of the working fluid from the working space to the storage tank, open the solenoid valve that allows the working fluid to flow from the working space to the buffer tank. The Stirling engine according to claim 1, wherein the pressure in the working space is reduced to a minimum by doing so.
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