JPH07158508A

JPH07158508A - スターリングエンジン及びその起動方法

Info

Publication number: JPH07158508A
Application number: JP30440293A
Authority: JP
Inventors: Mikio Mori; 美喜男森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】起動を容易にし、出力の素早いアップを図
る。【構成】シリンダ３内の膨張空間１４、圧縮空間１
５、ヒータ管５、再生器９、クーラー１０、ディスプレ
ーサピストン１１、動力ピストン１３、電磁弁１６を介
して連通されたタンク３１を備えたスターリングエンジ
ンにおいて、圧縮空間１５に２本の並列な通路４１、４
２を介して外部タンク２１を接続し、それら通路４１、
４２にそれぞれ電磁弁１７、１８及び逆止弁１９、２０
を設け、エンジンの停止直前に高圧の作動ガスを外部タ
ンク２１に導出し、次の起動時に、外部タンク２１の作
動ガスをエンジン内に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、起動を容易にしたス
ターリングエンジン及びその起動方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のスターリングエンジンを示
す構成図である。図において、１はクランク機構を内蔵
したスターリングエンジン本体、２は燃焼器、３はシリ
ンダ、４は排気ガスと燃焼用空気との間で熱交換を行う
空気予熱器、５は燃焼熱を吸熱し作動ガスと熱交換する
ヒータ管（ヒータ）、６は燃焼室、７は燃焼ノズル、８
は熱交ヘッド（シリンダヘッド）、９は再生器、１０は
作動ガスを冷却するクーラー、１１はシリンダ３内を往
復動するディスプレーサピストン（ピストン機構）、１
２はディスプレーサロッド、１３はシリンダ３内をディ
スプレーサピストン１１と所定位相差を持って往復運動
する動力ピストン（ピストン機構）、１４は膨張空間、
１５は圧縮空間、１６は起動・停止用に用いる電磁弁、
１７はエンジン出力を低減する減速弁、１８はエンジン
出力を増加させる増速弁、１９及び２０は逆止弁、２１
はタンク、２２はスタータ、２３はフライホイール、２
３ａはエンジン出力軸を示す。

【０００３】次に動作について説明する。図４に示され
たスターリングエンジンでは、燃焼用空気は空気導入管
（図示せず）を通って空気予熱器４に入り、排気ガスと
熱交換し、燃焼室６に入る。一方、燃料となるガスは、
燃料導入管（図示せず）を通り、燃焼ノズル７から燃焼
室６に噴出され、前記燃焼用空気と混合し燃焼する。燃
焼熱はヒータ管５を加熱する。ヒータ管５の温度が所定
値に達すると、電磁弁１６が開き、スタータ２２が回転
し、フライホイール２３を回転させる。フライホイール
２３はクランク機構（図示せず）を介して、動力ピスト
ン１３、ディスプレーサロッド１２を動かす。シリンダ
３内の作動ガスは、圧縮空間１５と膨張空間１４間を、
クーラー１０、再生器９、ヒータ管５を介して往復し、
加熱、冷却される。このとき、電磁弁１６が開となって
圧縮空間１５がタンク２１に連結されていることによ
り、圧縮空間１５の容積が実質的に拡大して、圧縮仕事
量が減り、スタータ２２の負荷が軽減される。そして、
スタータ２２による駆動が容易になる。スタータ２２の
作動後、エンジン回転数が上昇したら、電磁弁１６を閉
じる。これにより圧力変動が発生して、エンジンが自立
運転を開始する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のスターリングエ
ンジンは以上のように構成されているので、エンジンが
冷えた状態での起動時（コールドスタート時）には、ヒ
ータ管５の温度が上昇した時点でスタータ２２を作動さ
せても、作動ガスが十分加熱されていないために、自立
運転に必要な出力が得られないことがあった。そのた
め、上記動作を数回繰り返す必要があり、起動に手間や
時間を要する上、起動しても出力が不足し、低速での運
転が続いて振動が大きくなる等の問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、起動を容易にし、最初から安定
した高い出力を取り出すことのできるスターリングエン
ジン及びその起動方法を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るス
ターリングエンジンの起動方法は、エンジンが停止動作
に入ったとき、エンジン内の高圧の作動ガスを外部タン
クに充填する操作を行い、次の起動時、スタータによっ
てエンジン出力軸を回転させてエンジン回転数が所定値
まで上昇した段階で、外部タンクから高圧の作動ガスを
シリンダ内に取り入れるようにしたものである。

【０００７】請求項２の発明に係るスターリングエンジ
ンの起動方法は、シリンダ内の空間に第１の開閉弁を介
して連通された予備タンクを備えたスターリングエンジ
ンを起動するに当たり、エンジンの停止直前にシリンダ
内の高圧の作動ガスを外部タンクに導出して蓄えてお
き、次の起動時に、第１の開閉弁を開いてシリンダ内の
空間に予備タンクを連通させると共に、スタータによっ
てエンジン出力軸を回転させ、エンジン回転数が所定値
まで上昇した段階で、第１の開閉弁を閉じると共に、外
部タンクに蓄えておいた高圧の作動ガスをシリンダ内に
導入するものである。

【０００８】請求項３の発明に係るスターリングエンジ
ンは、シリンダ内の空間に２本の並列な通路を介して外
部タンクを接続し、２本の通路のうち一方の通路に第２
の開閉弁及びシリンダ内の空間側から外部タンク側への
作動ガスの流通のみを許す第１の逆止弁を設けると共
に、他方の通路に第３の開閉弁及び外部タンク側からシ
リンダ内の空間側への作動ガスの流通のみを許す第２の
逆止弁を設け、さらにエンジンの停止直前に前記第２の
開閉弁を開き、次の起動時、スタータによってエンジン
出力軸が回転させられてエンジン回転数が所定値まで上
昇した段階で前記第３の開閉弁を開くよう制御する制御
手段を設けたものである。

【０００９】請求項４の発明に係るスターリングエンジ
ンは、シリンダ内の空間に第１の開閉弁を介して連通さ
れた予備タンクを備えたスターリングエンジンにおい
て、シリンダ内の空間に２本の並列な通路を介して外部
タンクを接続し、２本の通路のうち一方の通路に第２の
開閉弁及びシリンダ内の空間側から外部タンク側への作
動ガスの流通のみを許す第１の逆止弁を設けると共に、
他方の通路に第３の開閉弁及び外部タンク側からシリン
ダ内の空間側への作動ガスの流通のみを許す第２の逆止
弁を設け、さらに、エンジンの停止直前に第２の開閉弁
を開き、次の起動時、第１の開閉弁を開いてシリンダ内
の空間に予備タンクを連通させると共に、スタータによ
ってエンジン出力軸を回転させ、エンジン回転数が所定
値まで上昇した段階で、第１の開閉弁を閉じると共に、
第３の開閉弁を開くよう制御する制御手段を設けたもの
である。

【００１０】請求項５の発明に係るスターリングエンジ
ンの起動方法は、エンジン起動に際し、加熱されたヒー
タの温度が所定値に達したとき、スタータを作動させて
ピストン機構を動かすことにより作動ガスの移し替えを
行い、作動ガス温度が所定値に達するまでこれを繰り返
し、作動ガス温度が所定値に達した段階で自立運転させ
るものである。

【００１１】請求項６の発明に係るスターリングエンジ
ンの起動方法は、エンジン起動に際し、加熱されたヒー
タの温度が所定値に達したとき、スタータを作動させて
ピストン機構を動かすことにより作動ガスの移し替えを
行い、膨張空間を内装したシリンダヘッドの温度が所定
値に達するまでこれを繰り返し、シリンダヘッドの温度
が所定値に達した段階で自立運転させるものである。

【００１２】請求項７の発明に係るスターリングエンジ
ンの起動方法は、エンジンの停止中に、ヒータの温度低
下を抑えるための燃焼を継続させ、その状態からエンジ
ンを起動するものである。

【００１３】請求項８の発明に係るスターリングエンジ
ンの起動方法は、エンジンの停止中に、ヒータの温度低
下を抑えるための燃焼を継続させ、シリンダ内の作動ガ
ス温度が所定値以下になったとき、スタータを作動させ
てピストン機構を動かすことにより作動ガスの移し替え
を行って作動ガス温度を所定値以上に保ち、その状態か
らエンジンを起動するものである。

【００１４】請求項９の発明に係るスターリングエンジ
ンは、シリンダ内の空間に第１の開閉弁を介して連通さ
れた予備タンクを備えたスターリングエンジンにおい
て、ピストンの内部空間を予備タンクとして利用し、こ
のピストンの内部空間とシリンダ内の空間を結ぶ連通路
に、前記開閉弁として、周囲温度が低いとき閉じかつ周
囲温度が高いとき開く温度感応型の開閉弁を設けたもの
である。

【００１５】請求項１０の発明に係るスターリングエン
ジンは、シリンダ内の空間に開閉弁を介して連通された
予備タンクを備えたスターリングエンジンにおいて、デ
ィスプレーサピストンの内部空間を予備タンクとして利
用し、このディスプレーサピストンの内部空間と膨張空
間を連通路で結び、この連通路に、前記開閉弁として、
周囲温度が低いとき閉じかつ周囲温度が高いとき開く温
度感応型の開閉弁を設けたものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明におけるスターリングエンジン
の起動方法は、エンジン停止前に高圧の作動ガスを外部
タンクに逃がすので、次の起動時におけるスタータの負
荷を軽減することができる。また、次の起動時に、エン
ジン回転数が所定値まで上昇した段階で、外部タンクか
ら高圧の作動ガスをシリンダ内に導入するので、エンジ
ン内の作動ガスの圧力が増加し、起動時のエンジン出力
が大きくなり、エンジンが素早く所定の回転数にまで立
上がる。

【００１７】請求項２の発明におけるスターリングエン
ジンは、エンジン停止前に高圧の作動ガスを外部タンク
に逃がし、次の起動時に、予備タンクをシリンダ内の空
間に連通させて、圧縮仕事量を減少させた状態でスター
タを作動させるので、スタータの負荷をより軽減するこ
とができる。また、起動時には、エンジン回転数が所定
値まで上昇した段階で、予備タンクの連通を閉じ、外部
タンクから高圧の作動ガスをシリンダ内に導入するの
で、エンジン内の作動ガス圧が増加し、起動時のエンジ
ン出力が大きくなり、エンジンが素早く所定の回転数に
まで立上がる。

【００１８】請求項３の発明におけるスターリングエン
ジンは、第２の開閉弁の操作によって、エンジンの停止
直前に、シリンダ内の高圧の作動ガスを外部タンクに蓄
えらることができる。そして、次の起動時に第３の開閉
弁の操作によって、外部タンクから高圧の作動ガスをシ
リンダ内に導入することができる。よって、起動時のス
タータの負荷を軽減することができる。また、自立運転
段階でのエンジン内の作動ガス圧を高めて、起動時のエ
ンジン出力を増大し、エンジン回転数の素早い立上がり
を実現する。

【００１９】請求項４の発明におけるスターリングエン
ジンは、第２の開閉弁の操作によって、エンジンの停止
直前に、シリンダ内の高圧の作動ガスを外部タンクに蓄
えらることができる。また、起動時は、第１の開閉弁を
開くことにより、予備タンクを用いて圧縮仕事量を減少
させた状態でスタータを作動させることができので、ス
タータの負荷をより軽減することができる。また、起動
時は、第３の開閉弁の操作によって、外部タンクから高
圧の作動ガスをシリンダ内に導入することができるの
で、自立運転段階でのエンジン内の作動ガス圧を高め
て、起動時のエンジン出力を増大し、エンジン回転数の
素早い立上がりを実現する。

【００２０】請求項５の発明におけるスターリングエン
ジンの起動方法は、エンジン起動に際し、加熱されたヒ
ータの温度が所定値に達したとき、スタータを作動させ
て作動ガスの移し替えを行うので、その段階で作動ガス
を加熱することができる。そして、作動ガス温度が所定
値に達してから自立運転させるので、スタータの負荷が
小さくてすみ、しかも最初から高いエンジン出力が得ら
れる。

【００２１】請求項６の発明におけるスターリングエン
ジンの起動方法は、エンジン起動に際し、加熱されたヒ
ータの温度が所定値に達したとき、スタータを作動させ
て作動ガスの移し替えを行うので、その段階で作動ガス
を加熱すると共に、シリンダヘッドを加熱することがで
きる。そして、シリンダヘッドの温度が高まった段階で
自立運転させるので、スタータの負荷が小さくてすみ、
しかも最初から高いエンジン出力が得られる。

【００２２】請求項７の発明におけるスターリングエン
ジンの起動方法は、エンジン停止中も燃焼を継続させて
ヒータを加熱するので、コールドスタートでなくなる。

【００２３】請求項８の発明におけるスターリングエン
ジンの起動方法は、エンジン停止中も燃焼を継続させて
ヒータを加熱し、しかもヒータが所定の温度になった時
点でスタータを作動させるので、作動ガスに熱を与える
ことができ、作動ガス温度を一定以上に保つことができ
る。

【００２４】請求項９の発明におけるスターリングエン
ジンは、起動時の作動ガス温度が低い段階では、開閉弁
が自動的に開いて、シリンダ内の空間をピストンの内部
空間に連通させて作動空間を実質的に拡大し、それによ
り圧縮仕事量を減らして、スタータの負荷を軽減する。
そして、作動ガス温度が上昇すると、自動的に開閉弁が
閉じて自立運転が開始する。

【００２５】請求項１０の発明におけるスターリングエ
ンジンは、起動時の作動ガス温度が低い段階では、開閉
弁が自動的に開いて、シリンダ内の膨張空間をディスプ
レーサピストンの内部空間に連通させて作動空間を実質
的に拡大し、それにより圧縮仕事量を減らして、スター
タの負荷を軽減する。そして、作動ガス温度が上昇する
と自動的に開閉弁が閉じて自立運転が開始する。

【００２６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は請求項１〜４の発明の一実施例によるスタ
ーリングエンジンを示す構成図であり、図１において、
１〜１５、２２、２３、２３ａは、従来例で述べた図４
のスターリングエンジンと同じものである。また、１６
は起動・停止に用いる電磁弁（第１の開閉弁）、１７は
エンジン出力を低減する減速弁（第２の開閉弁）、１８
はエンジン出力を増加させる増速弁（第３の開閉弁）、
１９及び２０は作動ガスの流通を許可する方向が互いに
逆になった逆止弁（第１の逆止弁，第２の逆止弁）、２
１はタンク（外部タンク）、３１は予備タンクである。
タンク２１は、２本の並列な通路４１、４２を介して圧
縮空間１５に接続されており、各通路４１、４２に電磁
弁１７、１８と逆止弁１９、２０がそれぞれ挿入されて
いる。また、このスターリングエンジンには、図示しな
いが、各開閉弁１６、１７、１８を制御するための制御
手段が装備されている。

【００２７】次に動作について説明する。図１に示され
たスターリングエンジンでは、燃焼用空気は空気導入管
（図示せず）を通って空気予熱器４に入り、排気ガスと
熱交換し、燃焼室６に入る。一方、燃料となるガスは、
燃料導入管（図示せず）を通り、燃焼ノズル７から燃焼
室６に噴出され、前記燃焼用空気と混合し燃焼する。燃
焼熱はヒータ管５を加熱する。ディスプレーサピストン
１１はディスプレーサロッド１２を介してクランクシャ
フト（図示せず）に動力ピストン１３とある位相差を持
って連結されており。シリンダ３内の作動ガスは、圧縮
空間１５と膨張空間１４間を、クーラー１０、再生器
９、ヒータ管５を介して往復し、加熱、冷却される。

【００２８】エンジンが停止動作に入ったとき、図示し
ない制御手段により、電磁弁１７が開操作される。そし
て、圧縮空間１５の圧力がタンク２１内の圧力より高く
なった時、エンジン内の作動ガスが逆止弁１９を通っ
て、タンク２１内に流入し、タンク２１内の圧力は高く
なる。次の起動時には、従来の方法と同様に、ヒータ管
５の温度が所定の温度になったとき、電磁弁１６が開操
作され、スタータ２２が始動させられる。この際、予め
前回の停止時にシリンダ３内の圧力が低下させられてい
る（高圧ガスを外部タンク２１に導くことにより）上、
予備タンク３１が圧縮空間１５に連通しているので、ス
タータ２２の負荷が軽減されて、スタータ２２による始
動がスムーズに行われる。そして、エンジンが所定の回
転まで上昇したとき、電磁弁１６が閉操作されると同時
に、電磁弁１８が開操作される。これにより、タンク２
１内の高圧の作動ガスがシリンダ３内の圧縮空間１５に
流入し、エンジン内の作動ガス圧力が上昇する。したが
って、作動ガスの圧力が高くなることで、エンジン出力
が増大し、自立運転が容易に行われる。

【００２９】実施例２．実施例２（請求項５の発明の実
施例）のスターリングエンジンの起動方法を実施するた
めのエンジン構成は図４のものと同じである。この実施
例２では、起動時、ヒータ管５の温度が所定値に達した
後、電磁弁１６を開いて、スタータ２２を作動させ、作
動ガスを動かすことにより、ヒータ管５の熱を作動ガス
に吸収する。これにより作動ガス温度が上昇し、ヒータ
管温度は低下する。スタータ２２の作動を所定の時間行
ない、作動ガス温度が所定の値に達していなければ、ス
タータ２２を停止して、ヒータ管５の温度が再び所定の
温度に到達するのを待つ。ヒータ管５の温度が所定の値
に達した後は、スタータ２２を作動させ、上記動作を繰
り返す。そして、膨張空間１４での作動ガス温度が所定
の値に達したら、電磁弁１６を閉じ、自立運転を開始さ
せる。このとき、作動ガス温度は十分に高くなっている
ため、エンジン出力が高く、容易に起動し、エンジンは
素早く所定の回転数まで上昇する。

【００３０】実施例３．実施例２においては、作動ガス
温度が所定値に達した段階で自立運転を開始させていた
が、シリンダヘッド（熱交ヘッド）８の温度が所定値に
なったとき、電磁弁１６を閉じ、自立運転を開始させて
もよい（請求項６）。そうした場合は、シリンダヘッド
８の温度を測定するだけで済むので、構造を簡略化でき
る。

【００３１】実施例４．実施例４（請求項７，８の発明
の実施例）のスターリングエンジンの起動方法を実施す
るためのエンジン構成は図４のものと同じである。この
実施例４では、エンジンの停止中に、ヒータ管５の温度
低下を抑えるための燃焼を継続させ、シリンダ３内の作
動ガス温度が所定値以下になったとき、電磁弁１６を開
いて、スタータ２２を作動させ、ディスプレーサピスト
ン１１、動力ピストン１３を動かして、作動ガスの移し
替えを行い、作動ガス温度を所定値以上に保つようにし
ている。従来のエンジンでは、停止時は燃料の供給を停
止しており、ヒータ管５の温度は低下する。停止が長時
間になると、次の起動時は、コールドスタートとなる
が、少量の燃料を燃焼ノズル７から供給し、ヒータ管５
の温度が低下しないよう燃焼を継続し、常にホットスタ
ートとなるようにしている。

【００３２】実施例５．図２は実施例５のスターリング
エンジンの構成図、図３はその要部詳細図である。この
実施例５のスターリングエンジンでは、図１の電磁弁１
６とタンク３１が廃止され、図２に示すように、ディス
プレーサピストン１１の内部空間３５が予備タンクとし
て利用されている。そして、膨張空間１４と内部空間３
５とを連通する通路に、温度感応型の開閉弁３２が取付
けられている。この温度感応型の開閉弁３２は、作動ガ
ス温度が低いとき、図３に示すように弁（閉開弁）３４
が開き、膨張空間１４とディスプレーサピストン１１の
内部空間３５を、穴（連通路）３３を通してつなげる。
よって、外部の予備タンクに接続されたのと同等の効果
を発生する。作動ガス温度が上昇すると、弁３４は閉
じ、作動ガスは、膨張空間１４と圧縮空間１５の間を移
動し、自立運転を始める。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、エンジンが停止動作に入ったとき、エンジン内の高
圧の作動ガスを外部タンクに充填する操作を行い、次の
起動時、スタータによってエンジン出力軸を回転させて
エンジン回転数が所定値まで上昇した段階で、外部タン
クから高圧の作動ガスをシリンダ内に取り入れるように
構成したので、起動時におけるスタータの負荷を軽減す
ることができと共に、自立運転段階でのエンジン内の作
動ガス圧力を増加してエンジン出力を大きくすることが
できる。したがって、エンジンの起動が容易になり、低
速での運転時間が短くなって、エンジン振動が軽減され
る等の効果がある。

【００３４】請求項２の発明によれば、シリンダ内の空
間に第１の開閉弁を介して連通された予備タンクを備え
たスターリングエンジンの起動方法において、エンジン
の停止直前にシリンダ内の高圧の作動ガスを外部タンク
に導出して蓄えておき、次の起動時に、第１の開閉弁を
開いてシリンダ内の空間に予備タンクを連通させると共
に、スタータによってエンジン出力軸を回転させ、エン
ジン回転数が所定値まで上昇した段階で、第１の開閉弁
を閉じると共に、外部タンクに蓄えておいた高圧の作動
ガスをシリンダ内に導入するように構成したので、起動
時におけるスタータの負荷をより軽減することができと
共に、自立運転段階でのエンジン内の作動ガス圧力を増
加してエンジン出力を大きくすることができる。したが
って、エンジンの起動が容易になり、低速での運転時間
が短くなって、エンジン振動が軽減される等の効果があ
る。

【００３５】請求項３の発明によれば、シリンダ内の空
間を、開閉弁と逆止弁を挿入した２本の並列な通路を介
して外部タンクに接続し、停止時と起動時にこれら開閉
弁を操作することにより、停止時に外部タンクに高圧の
作動ガスを蓄え、起動時に高圧ガスをエンジン内に導入
するように構成したので、エンジンを容易に起動するこ
とができると共に、起動後エンジンの回転数を素早く所
定の値にまで立ち上げることができ、エンジン振動を軽
減できるという効果がある。

【００３６】請求項４の発明によれば、シリンダ内の空
間に第１の開閉弁を介して連通された予備タンクを備え
たスターリングエンジンにおいて、シリンダ内の空間
を、開閉弁と逆止弁を挿入した２本の並列な通路を介し
て外部タンクに接続し、停止時と起動時にこれら開閉弁
を操作することにより、停止時に外部タンクに高圧の作
動ガスを蓄え、起動時に高圧ガスをエンジン内に導入す
るように構成したので、エンジンをより一層容易に起動
することができると共に、起動後エンジンの回転数を素
早く所定の値にまで立ち上げることができ、エンジン振
動を軽減できるという効果がある。

【００３７】請求項５の発明によれば、起動時にヒータ
の温度が所定値に達したとき、スタータを作動させて作
動ガスの移し替えを行い、作動ガス温度が所定値まで高
まった段階で自立運転させるように構成したので、起動
が容易であり、しかも最初から高い出力でエンジンを回
転させることができ、エンジン振動を軽減することがで
きる等の効果がある。

【００３８】請求項６の発明によれば、起動時にヒータ
の温度が所定値に達したとき、スタータを作動させて作
動ガスの移し替えを行い、シリンダヘッド温度が所定値
まで高まった段階で自立運転させるように構成したの
で、起動が容易であり、しかも最初から高い出力でエン
ジンを回転させることができ、エンジン振動を軽減する
ことができ、さらにシリンダヘッドの温度を測定すれば
すむから構成が簡単にする等の効果がある。

【００３９】請求項７の発明によれば、エンジンの停止
中に、ヒータの温度低下を抑えるための燃焼を継続させ
るように構成したので、コールドスタートでなくなり、
起動が容易となり、しかも最初から高い出力でエンジン
を回転させることができ、エンジン振動を軽減すること
ができる等の効果がある。

【００４０】請求項８の発明によれば、エンジンの停止
中に、ヒータの温度低下を抑えるための燃焼を継続さ
せ、シリンダ内の作動ガス温度が所定値以下になったと
き、スタータを作動させて作動ガスの移し替えを行って
作動ガス温度を所定値以上に保つように構成したので、
コールドスタートの発生が無くなり、起動が容易になっ
て、しかも最初から高い出力でエンジンを回転させるこ
とができ、エンジン振動を軽減することができる等の効
果がある。

【００４１】請求項９の発明によれば、ピストンの内部
空間を予備タンクとして利用し、このピストンの内部空
間とシリンダ内の空間を結ぶ連通路に、周囲温度が低い
とき閉じかつ周囲温度が高いとき開く温度感応型の開閉
弁を設けるように構成したので、起動時の温度が低い段
階では開閉弁が自動的に開いてシリンダ内の空間を実質
的に拡大し、スタータの負荷を軽減し、温度が上昇する
と自動的に開閉弁が閉じて自立運転が開始する。したが
って、起動が容易になると共に、最初から高い出力でエ
ンジンを回転させることができ、エンジン振動を軽減す
ることができる等の効果がある。

【００４２】請求項１０の発明によれば、ディスプレー
サピストンの内部空間を予備タンクとして利用し、この
ディスプレーサピストンの内部空間とシリンダ内の膨張
空間を結ぶ連通路に、周囲温度が低いとき閉じかつ周囲
温度が高いとき開く温度感応型の開閉弁を設けるように
構成したので、起動時の温度が低い段階ではシリンダ内
の空間を実質的に拡大して、スタータの負荷を軽減し、
温度が上昇すると自動的に開閉弁が閉じて自立運転が開
始する。したがって、起動が容易になると共に、最初か
ら高い出力でエンジンを回転させることができ、エンジ
ン振動を軽減することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるスターリングエンジ
ンの構成を示す断面図である。

【図２】この発明の実施例５によるスターリングエンジ
ンの構成を示す断面図である。

【図３】図２のスターリングエンジンの一部拡大断面図
である。

【図４】従来のスターリングエンジンの構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

３シリンダ５ヒータ管（ヒータ）８シリンダヘッド９再生器１０クーラー１１ディスプレーサピストン（ピストン機構）１３動力ピストン（ピストン機構）１４膨張空間１５圧縮空間１６電磁弁（第１の開閉弁）１７電磁弁（第２の開閉弁）１８電磁弁（第３の開閉弁）１９逆止弁（第１の逆止弁）２０逆止弁（第２の逆止弁）２１タンク（外部タンク）２３ａエンジン出力軸３１タンク（予備タンク）３２開閉弁３３穴（連通路）３４弁（閉開弁）３５内部空間４１，４２通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸とを備え
たスターリングエンジンの起動方法において、エンジン
の停止直前に前記シリンダ内の高圧の作動ガスを外部タ
ンクに導出して蓄えておき、次の起動時、スタータによ
ってエンジン出力軸を回転させてエンジン回転数が所定
値まで上昇した段階で、前記外部タンクに蓄えておいた
高圧の作動ガスを前記シリンダ内に導入することを特徴
とするスターリングエンジンの起動方法。
【請求項２】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸と、前記
シリンダ内の空間に第１の開閉弁を介して連通された予
備タンクとを備えたスターリングエンジンの起動方法に
おいて、エンジンの停止直前に前記シリンダ内の高圧の
作動ガスを外部タンクに導出して蓄えておき、次の起動
時、前記第１の開閉弁を開いてシリンダ内の空間に予備
タンクを連通させると共に、スタータによってエンジン
出力軸を回転させ、エンジン回転数が所定値まで上昇し
た段階で、前記第１の開閉弁を閉じると共に、前記外部
タンクに蓄えておいた高圧の作動ガスを前記シリンダ内
に導入することを特徴とするスターリングエンジンの起
動方法。
【請求項３】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸とを備え
たスターリングエンジンにおいて、前記シリンダ内の空
間に２本の並列な通路を介して接続された外部タンク
と、前記２本の通路の一方に設けられた第２の開閉弁及
びシリンダ内の空間側から外部タンク側への作動ガスの
流通のみを許す第１の逆止弁と、前記２本の通路の他方
に設けられた第３の開閉弁及び外部タンク側からシリン
ダ内の空間側への作動ガスの流通のみを許す第２の逆止
弁と、エンジンの停止直前に前記第２の開閉弁を開き、
次の起動時、スタータによってエンジン出力軸が回転さ
せられてエンジン回転数が所定値まで上昇した段階で前
記第３の開閉弁を開くよう制御する制御手段とを設けた
ことを特徴とするスターリングエンジン。
【請求項４】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸と、前記
シリンダ内の空間に第１の開閉弁を介して連通された予
備タンクとを備えたスターリングエンジンにおいて、前
記シリンダ内の空間に２本の並列な通路を介して接続さ
れた外部タンクと、前記２本の通路の一方に設けられた
第２の開閉弁及びシリンダ内の空間側から外部タンク側
への作動ガスの流通のみを許す第１の逆止弁と、前記２
本の通路の他方に設けられた第３の開閉弁及び外部タン
ク側からシリンダ内の空間側への作動ガスの流通のみを
許す第２の逆止弁と、エンジンの停止直前に前記第２の
開閉弁を開き、次の起動時、前記第１の開閉弁を開いて
シリンダ内の空間に予備タンクを連通させると共に、ス
タータによってエンジン出力軸を回転させ、エンジン回
転数が所定値まで上昇した段階で、前記第１の開閉弁を
閉じると共に、前記第３の開閉弁を開くよう制御する制
御手段とを設けたことを特徴とするスターリングエンジ
ン。
【請求項５】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸とを備え
たスターリングエンジンの起動方法において、エンジン
起動に際し、前記ヒータの温度が所定値に達したとき、
スタータを作動させてピストン機構を動かすことにより
作動ガスの移し替えを行い、作動ガス温度が所定値に達
するまでこれを繰り返し、作動ガス温度が所定値に達し
た段階で自立運転させることを特徴とするスターリング
エンジンの起動方法。
【請求項６】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸とを備え
たスターリングエンジンの起動方法において、エンジン
起動に際し、前記ヒータの温度が所定値に達したとき、
スタータを作動させてピストン機構を動かすことにより
作動ガスの移し替えを行い、前記膨張空間を内装したシ
リンダヘッドの温度が所定値に達するまでこれを繰り返
し、シリンダヘッドの温度が所定値に達した段階で自立
運転させることを特徴とするスターリングエンジンの起
動方法。
【請求項７】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸とを備え
たスターリングエンジンの起動方法において、エンジン
の停止中に、前記ヒータの温度低下を抑えるための燃焼
を継続させ、その状態からエンジンを起動することを特
徴とするスターリングエンジンの起動方法。
【請求項８】シリンダ内の作動ガス温度が所定値以下
になったとき、スタータを作動させてピストン機構を動
かすことにより作動ガスの移し替えを行って作動ガス温
度を所定値以上に保ち、その状態からエンジンを起動す
ることを特徴とする請求項７記載のスターリングエンジ
ンの起動方法。
【請求項９】シリンダ内に形成された膨張空間及び圧
縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨張
空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラー
と、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再生
器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、作
動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構と、
このピストン機構に連結されたエンジン出力軸と、前記
シリンダ内の空間に開閉弁を介して連通された予備タン
クとを備えたスターリングエンジンにおいて、前記ピス
トン機構のピストンの内部空間を前記予備タンクとして
利用し、このピストンの内部空間とシリンダ内の空間を
結ぶ連通路に、前記開閉弁として、周囲温度が低いとき
閉じ、周囲温度が高いとき開く温度感応型の開閉弁を設
けたことを特徴とするスターリングエンジン。
【請求項１０】シリンダ内に形成された膨張空間及び
圧縮空間と、前記膨張空間と圧縮空間をつなぐ通路に膨
張空間側から順に設けられたヒータ、再生器及びクーラ
ーと、前記膨張空間と圧縮空間との間で前記ヒータ、再
生器、クーラーを介して作動ガスを移し替えると共に、
作動ガス圧からエンジン出力を取り出すピストン機構
と、このピストン機構に連結されたエンジン出力軸と、
前記シリンダ内の空間に開閉弁を介して連通された予備
タンクとを備えたスターリングエンジンにおいて、前記
ピストン機構を構成するディスプレーサピストンの内部
空間を前記予備タンクとして利用し、このディスプレー
サピストンの内部空間と前記膨張空間を連通路で結び、
この連通路に、前記開閉弁として、周囲温度が低いとき
閉じ、周囲温度が高いとき開く温度感応型の開閉弁を設
けたことを特徴とするスターリングエンジン。