JPWO2012137287A1 - スターリングエンジンの出力制御装置 - Google Patents

Abstract

スターリングエンジンの出力制御装置はスターリングエンジン２０と、スターリングエンジン２０以外の動力源である内燃機関１０とに共通の冷却水を流通させる冷却系１Ａに設けられている。スターリングエンジンの出力制御装置は、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整する温度調整部を備える。温度調整部は具体的には例えば部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にすることで、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整可能にする温度調節弁３４を備える構成とすることができる。

Description

本発明はスターリングエンジンの出力制御装置に関し、特にスターリングエンジンと当該スターリングエンジン以外の動力源とに共通の冷却媒体を流通させる冷却系に設けられるスターリングエンジンの出力制御装置に関する。

排熱を回収するスターリングエンジンが知られている。この点、スターリングエンジンそのものに関する技術が例えば特許文献１で開示されている。また、内燃機関およびスターリングエンジンに共通の冷却媒体を流通させる技術が例えば特許文献２または３で開示されている。また、内燃機関の排熱を回収するスターリングエンジンの出力を制御する技術が例えば特許文献４で開示されている。

特開２００５−２４８９２２号公報 特開２００５−９０３７６号公報 特開２００８−５１０６２号公報 特開２００７−２３１８５７号公報

排熱回収用のスターリングエンジンは、加熱器が高温熱源から回収する排熱を利用して動作する。この点、例えばスターリングエンジンの出力が要求出力よりも大きい場合に、スターリングエンジンの出力を抑制するには、加熱器への入熱量を減少させることが考えられる。ところが、排熱を回収するにあたり、相応の熱容量を必要とする加熱器は構成上、入熱量の減少によって温度を素早く低下させることが困難となっている。このため、この場合には応答性良くスターリングエンジンの出力を減少させることは困難である。

また、スターリングエンジンの出力を制御するには、例えばスターリングエンジンの出力軸に対して変速機やクラッチを設け、スターリングエンジンの回転数を変更することで、熱交換を行う作動流体の量を変更し、これにより出力を制御することも考えられる。しかしながら、この場合にはシステムの複雑化を招くことに繋がる。結果、コスト面で不利となる虞がある。

また、スターリングエンジンの出力を制御するには、例えばスターリングエンジンに供給する冷却媒体の流量を可変にすることも考えられる。ところがこの場合には、流量を可変にするにあたって、他の動力源（例えば内燃機関）と共通の冷却媒体をスターリングエンジンに流通させる構成上、他の動力源の冷却を確保することとの兼ね合いで制限が生じてくる虞がある。結果、スターリングエンジンの出力制御範囲が構成上、限られ易くなる虞がある。

本発明は上記課題に鑑み、他の動力源と共通の冷却媒体を流通させるスターリングエンジンの出力を好適に制御可能なスターリングエンジンの出力制御装置を提供することを目的とする。

本発明はスターリングエンジンと、前記スターリングエンジン以外の動力源とに共通の冷却媒体を流通させる冷却系に設けられ、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整する温度調整部を備えるスターリングエンジンの出力制御装置である。

本発明は前記温度調整部が、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力に基づき、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整する構成とすることができる。

本発明は前記冷却系が、前記動力源を流通した冷却媒体を冷却するラジエータを備えるとともに、前記ラジエータを流通した冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給する第１の部分冷却経路と、前記動力源流通後、前記ラジエータ流通前の状態にある冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給する第２の部分冷却経路とを有しており、前記温度調整部が、前記第１および第２の部分冷却経路のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にすることで、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整可能にする温度調節弁を備える構成とすることができる。

本発明は前記温度調整部が、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力が要求出力よりも大きい場合に、前記動力源流通後、前記ラジエータ流通前の状態にある冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給するとともに滞留させる構成とすることができる。

本発明は前記温度調整部が、前記冷却系のうち、前記スターリングエンジンよりも下流側の部分に設けられ、冷却媒体の流通を停止することで、前記スターリングエンジンに冷却媒体を滞留させることを可能にする停止弁を備える構成とすることができる。

本発明は前記温度調整部が前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体を加温することで、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整可能にするヒータを備える構成とすることができる。

本発明によれば、他の動力源と共通の冷却媒体を流通させるスターリングエンジンの出力を好適に抑制することができる

実施例１の冷却系の概略構成図である。 実施例１の冷却系の第１の制御状態を示す図である。 実施例１の冷却系の第２の制御状態を示す図である。 実施例１の冷却系の第３の制御状態を示す図である。 実施例２の冷却系の概略構成図である。 実施例３の冷却系の概略構成図である。 実施例３の冷却系の制御状態を示す図である。の負荷との関係を示す図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図１は冷却系１Ａの概略構成図である。冷却系１Ａは内燃機関１０と、スターリングエンジン２０と、ポンプ３１と、ラジエータ３２と、サーモスタット３３と、温度調節弁３４とを備えている。また、主通路部４１と、バイパス通路部４２と、分岐通路部４３と、高温通路部４４とを備えている。これら通路部４１から４４は配管であり、冷却媒体である冷却水を流通させる通路を形成している。通路部４１から４４に沿った矢印は冷却水の流通方向を示す。冷却系１Ａはスターリングエンジン２０と、スターリングエンジン２０以外の動力源である内燃機関１０とに共通の冷却媒体である冷却水を流通させる。

内燃機関１０は水冷式の内燃機関であり、冷却水を流通させる。ポンプ３１は冷却水を圧送する。ラジエータ３２は流通する冷却水と空気との間で熱交換を行い、冷却水を冷却する。サーモスタット３３は内燃機関１０に流通させる冷却水の温度を調節する。

内燃機関１０、ポンプ３１、ラジエータ３２およびサーモスタット３３は、主通路部４１に介在させるようにして設けられている。主通路部４１は、ポンプ３１が圧送する冷却水を内燃機関１０、ラジエータ３２およびサーモスタット３３の順に流通させ、その後、ポンプ３１に戻す循環経路を形成している。

したがって、ポンプ３１は内燃機関１０に冷却水を圧送する。また、ラジエータ３２は内燃機関１０を流通した冷却水を冷却する。そして、主通路部４１はラジエ−タ３２からポンプ３１を介して内燃機関１０に冷却水を流通させる。ポンプ３１は内燃機関１０に設けられており、内燃機関１０の動力で駆動する機械式のポンプとなっている。ポンプ３１は電動ポンプであってもよい。

バイパス通路部４２は主通路部４１に対して設けられている。バイパス通路部４２はラジエータ３２をバイパスする経路を形成している。このため、バイパス通路部４２はラジエータ３２をバイパスさせるようにして、内燃機関１０を流通した冷却水を流通させる。

サーモスタット３３は主通路部４１とバイパス通路部４２との合流地点に設けられている。サーモスタット３３は具体的には、ラジエータ３２に冷却水を流通させる場合と、バイパス通路部４２に冷却水を流通させる場合との間で、冷却水の流量の割合を調節することで、内燃機関１０に流通させる冷却水の温度を調節可能なバイパス弁付きサーモスタットとなっている。

冷却水の流量の割合を調節するにあたり、サーモスタット３３は内燃機関１０の冷間始動後、暖機が完了するまでの間、すなわち冷却水温が適温（例えば８０℃）になるまでの間は、ラジエータ３２に冷却水を流通させないように作動する。また、暖機完了後は、内燃機関１０に流通させる冷却水の温度が高くなる場合（例えば内燃機関１０の負荷が高い場合）ほど、ラジエータ３２に流通させる冷却水の流量の割合を大きくするように作動する。

分岐通路部４３は主通路部４１に対して設けられている。分岐通路部４３には、スターリングエンジン２０が介在させるようにして設けられている。分岐通路部４３が形成する通路の断面積は、主通路部４１が形成する通路の断面積よりも小さく設定されている。具体的には、分岐通路部４３が形成する通路の径が、主通路部４１が形成する通路の径よりも小さく設定されている。

分岐通路部４３は、主通路部４１から第１の接続地点Ｐ１で分岐するとともに、スターリングエンジン２０を介して、主通路部４１のうち、第１の接続地点Ｐ１よりも下流側の部分に第２の接続地点Ｐ２で合流している。そして、接続地点Ｐ１、Ｐ２は、主通路部４１のうち、ラジエータ３２とポンプ３１との間の部分に設けられている。これに対し、サーモスタット３３は主通路部４１のうち、接続地点Ｐ１、Ｐ２間の部分に介在させるようにして設けられている。このように設けられたサーモスタット３３は、主通路部４１を流通する冷却水の流通抵抗として作用する。

スターリングエンジン２０は排熱回収用のスターリングエンジンであり、冷却器２０ａと加熱器２０ｂとを備えている。スターリングエンジン２０は冷却水を流通させる。具体的には冷却器２０ａに冷却水を流通させる。冷却器２０ａは冷却水と作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を冷却する。一方、加熱器２０ｂは作動流体と内燃機関１０の排気ガスとの間で熱交換を行い、作動流体を加熱する。

スターリングエンジン２０において、冷却水はスターリングエンジン２０の低温熱源を構成し、排気ガスはスターリングエンジン２０の高温熱源を構成する。このため、冷却器２０ａを流通する冷却水の温度を低下させるほど、低温熱源と高温熱源との温度差を拡大できる。したがって、冷却器２０ａを流通する冷却水の温度を低下させることで、スターリングエンジン２０の出力（以下、ＳＥ出力と称す）を高めることができる。

高温通路部４４は、主通路部４１から分岐するとともに、分岐通路部４３に合流している。この点、高温通路部４４は主通路部４１のうち、内燃機関１０よりも下流側、且つラジエータ３２よりも上流側の部分から第３の接続始点Ｐ３で分岐している。この部分はさらに具体的には、主通路部４１のうち、バイパス通路部４２に分岐する部分よりも上流側の部分となっている。高温通路部４４は分岐通路部４３のうち、スターリングエンジン２０よりも上流側の部分に合流している。

分岐通路部４３と高温通路部４４との合流地点には、温度調節弁３４が設けられている。温度調節弁３４は部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にする。第１の部分冷却経路Ｌ１はラジエータ３２を流通した冷却水をスターリングエンジン２０に供給する。第２の部分冷却経路Ｌ２は内燃機関１０流通後、ラジエータ３２流通前の状態にある冷却水をスターリングエンジン２０に供給する。

この点、第１の部分冷却経路Ｌ１は具体的には、分岐通路部４３のうち、第１の接続地点Ｐ１、スターリングエンジン２０間の部分となっている。また、第２の部分冷却経路Ｌ２は具体的には、高温通路部４４および分岐通路部４３のうち、第３の接続地点Ｐ３、スターリングエンジン２０間の部分となっている。

冷却系１ＡはさらにＥＣＵ７０Ａを備えている。ＥＣＵ７０Ａは電子制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータや入出力回路を備えている。ＥＣＵ７０Ａには、温度調節弁３４が制御対象として電気的に接続されている。ＥＣＵ７０Ａには、内燃機関１０の出力（Ｅ／Ｇ出力と称す）を検出可能な出力検出部７１や、ＳＥ出力を検出可能な出力検出部７２が電気的に接続されている。ＥＣＵ７０Ａでは、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、各種の機能部が実現される。例えばＥＣＵ７０Ａでは、以下に示す第１の制御部が実現される。

第１の制御部は温度調節弁３４を制御する。第１の制御部は具体的にはＥ／Ｇ出力とＳＥ出力との合計出力に基づき、温度調節弁３４を制御する。第１の制御部はさらに具体的には合計出力と要求出力とに基づき、合計出力と要求出力との大小関係を判定するとともに、判定結果に基づき温度調節弁３４を制御する。この点、さらに具体的には第１の制御部は以下に示すように温度調節弁３４を制御する。

図２から図４は冷却系１Ａの第１から第３の制御状態を示す図である。図２は合計出力が要求出力よりも小さい場合の制御状態を、図３は合計出力と要求出力とが等しい場合の制御状態を、図４は合計出力よりも要求出力が大きい場合の制御状態を示す。図２から図４で、冷却経路のうち、破線で示す部分は冷却水の流通が停止している状態を示す。図２から図４では温度調節弁３４の連通状態も図示している。

第１の制御部は合計出力が要求出力よりも小さい場合に、第１の部分冷却経路Ｌ１を連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、図２に示すように第１の部分冷却経路Ｌ１を介してスターリングエンジン２０に冷却水を供給することができる。この場合、内燃機関１０の冷却を優先するとともに相対的に温度が低い冷却水をスターリングエンジン２０に供給することで、ＳＥ出力を高めることができる。

第１の制御部は合計出力と要求出力とが等しい場合に、部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２それぞれを連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、図３に示すように部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２を介してスターリングエンジン２０に冷却水を供給することができる。この場合、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を適温に保持することで、ＳＥ出力の最適化を図ることができる。

第１の制御部は合計出力が要求出力よりも大きい場合に、第２の部分冷却経路Ｌ２を連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、図４に示すように第２の部分冷却経路Ｌ２を介してスターリングエンジン２０に冷却水を供給することができる。この場合、相対的に温度が高い冷却水をスターリングエンジン２０に供給することで、ＳＥ出力を抑制することができる。

このように、温度調節弁３４とＥＣＵ７０Ａとはスターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整する。この点、温度調節弁３４は部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にすることで、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整可能にする。本実施例では温度調節弁３４とＥＣＵ７０Ａとで温度調整部が実現されている。また、温度調節弁３４とＥＣＵ７０Ａとで実現される温度調整部を備えるスターリングエンジンの出力制御装置（以下、出力制御装置と称す）が実現されている。

次に本実施例の出力制御装置の作用効果について説明する。ここで、冷却器２０ａで熱交換を行う冷却水は、加熱器２０ｂで熱交換を行う排気と比較して密度、比熱が高くなっている。また、一般に冷却器２０ａのように液体、気体間で熱交換を行う熱交換器は、加熱器２０ｂのように気体同士の間で熱交換を行う熱交換器よりも効率良く熱交換を行うことができる。

出力制御装置では温度調整部がスターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整する。このため、出力制御装置は例えば排気をバイパスさせることによって加熱器２０ｂ外部を流通させる排気の流量を調整する場合と比較して、ＳＥ出力を応答性良く制御できる。また、例えばスターリングエンジン２０の出力軸に対して変速機やクラッチを設ける場合と比較して、コスト面で有利な構成とすることができる。また、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の流量を変更する必要性がない構成上、例えばスターリングエンジン２０に供給する冷却水の流量を可変にする場合と比較し、ＳＥ出力の制御範囲も広く確保できる。そして、これらの点でＳＥ出力を好適に制御できる。

出力制御装置では、温度調整部がＥ／Ｇ出力とＳＥ出力との合計出力に基づき、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整する。すなわち、出力制御装置は具体的にはこのようにしてスターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整することで、ＳＥ出力を制御することができる。これは、スターリングエンジン２０を内燃機関１０の補助動力源として使用する場合に好適である。

出力制御装置では、出力調整部が部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にすることで、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整可能にする温度調節弁３４を備えている。すなわち、出力制御装置は具体的には出力調整部がこのような温度調節弁３４を備える構成とすることができる。この場合、出力制御装置は内燃機関１０流通後、ラジエータ３２流通前の状態にある冷却水をスターリングエンジン２０に適宜供給することで、ＳＥ出力をきめ細かく制御できる点で、ＳＥ出力を好適に制御できる。

図５は冷却系１Ｂの概略構成図である。冷却系１ＢはＥＣＵ７０Ａの代わりにＥＣＵ７０Ｂを備えている点以外、冷却系１Ａと実質的に同一である。ＥＣＵ７０Ｂは第１の制御部が以下に示すように実現される点と、これに伴い出力検出装置７１が特に電気的に接続されていない点以外、ＥＣＵ７０Ａと実質的に同一である。ＥＣＵ７０Ｂでは、第１の制御部がＳＥ出力に基づき温度調節弁３４を制御する。第１の制御部は具体的にはＳＥ出力と要求出力とに基づき、ＳＥ出力と要求出力との大小関係を判定するとともに、判定結果に基づき温度調節弁３４を制御する。

第１の制御部はＳＥ出力が要求出力よりも小さい場合に、第１の部分冷却経路Ｌ１を連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、第１の部分冷却経路Ｌ１を介してスターリングエンジン２０に冷却水を供給することができる。この場合、内燃機関１０の冷却を優先するとともに、相対的に温度が低い冷却水をスターリングエンジン２０に供給することで、ＳＥ出力を高めることができる。

第１の制御部はＳＥ出力と要求出力とが等しい場合に、部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２それぞれを連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、部分冷却経路Ｌ１、Ｌ２を介してスターリングエンジン２０に冷却水を供給することができる。この場合、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を適温に保持することで、ＳＥ出力の最適化を図ることができる。

第１の制御部はＳＥ出力が要求出力よりも大きい場合に、第２の部分冷却経路Ｌ２を連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、第２の部分冷却経路Ｌ２を介してスターリングエンジン２０に冷却水を供給することができる。この場合、相対的に温度が高い冷却水をスターリングエンジン２０に供給することで、ＳＥ出力を抑制することができる。

このように、温度調節弁３４とＥＣＵ７０Ｂとはスターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整する。本実施例では温度調節弁３４とＥＣＵ７０Ｂとで温度調整部が実現されている。また、温度調節弁３４とＥＣＵ７０Ｂとで実現される温度調整部を備える出力制御装置が実現されている。

次に本実施例の出力制御装置の作用効果について説明する。本実施例の出力制御装置では、温度調整部がＳＥ出力に基づき温度調節弁３４を制御する。すなわち、本実施例の出力制御装置は具体的にはこのようにしてスターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整することで、ＳＥ出力を制御することもできる。これは、スターリングエンジン２０を内燃機関１０の補助動力源以外の用途（例えば補機類の駆動）に使用する場合に好適である。なお、この点以外、本実施例の出力制御装置は実施例１の出力制御装置と同様の作用効果を得ることができる。

図６は冷却系１Ｃの概略構成図である。冷却系１Ｃは停止弁３５をさらに備えている点と、ＥＣＵ７０Ａの代わりにＥＣＵ７０Ｃを備えている点以外、冷却系１Ａと実質的に同一である。同様の変更は例えば冷却系１Ｂに対して行うこともできる。停止弁３５は冷却系１Ｃのうち、スターリングエンジン２０よりも下流側の部分に設けられている。停止弁３５は具体的には分岐通路部４３のうち、スターリングエンジン２０よりも下流側の部分に設けられている。停止弁３５は冷却水の流通を停止することで、スターリングエンジン２０に冷却水を滞留させることを可能にする。

ＥＣＵ７０Ｃは次に示す第２の制御部がさらに実現される点以外、ＥＣＵ７０Ａと実質的に同一である。第２の制御部は停止弁３５を制御する。第２の制御部は具体的にはＥ／Ｇ出力とＳＥ出力との合計出力に基づき、停止弁３５を制御する。第２の制御部は合計出力が要求出力よりも大きい場合に、冷却水の流通を停止するように停止弁３５を制御する。この点、第２の制御部は合計出力が要求出力以下である場合には、冷却水を流通させるように停止弁３５を制御する。

第２の制御部はさらに具体的には例えば内燃機関１０流通後、ラジエータ３２流通前の状態にある冷却水をスターリングエンジン２０に供給しても、合計出力が要求出力以下に低下しない場合に、冷却水の流通を停止するように停止弁３５を制御することができる。なお、同様の変更を冷却系１Ｂに適用する場合、第２の制御部は合計出力の代わりにＳＥ出力に基づき、停止弁３５を制御することができる。

図７は冷却系１Ｃの制御状態を示す図である。図７は合計出力が要求出力よりも大きい場合の冷却系１Ｃの制御状態を示している。この場合には、第２の部分冷却経路Ｌ２を連通するように温度調節弁３４を制御することで、内燃機関１０流通後、ラジエータ３２流通前の状態にある冷却水をスターリングエンジン２０に供給することができる。また、冷却水の流通を停止するように停止弁３５を制御することで、スターリングエンジン２０に冷却水を滞留させることができる。

本実施例では温度調節弁３４、停止弁３５およびＥＣＵ７０Ｃで温度調整部が実現されている。また、温度調節弁３４、停止弁３５およびＥＣＵ７０Ｃで実現されている温度調整部を備える出力制御装置が実現されている。

次に本実施例の出力制御装置の作用効果について説明する。本実施例の出力制御装置では温度調整部が、合計出力が要求出力よりも大きい場合に、内燃機関１０流通後、ラジエータ３２流通前の状態にある冷却水をスターリングエンジン２０に供給するとともに滞留させる。このため、本実施例の出力制御装置は例えば実施例１の場合と比較してさらにＳＥ出力を抑制できる点で、ＳＥ出力を好適に制御できる。

この点、本実施例の出力制御装置では、例えば内燃機関１０流通後、ラジエータ３２流通前の状態にある冷却水をスターリングエンジン２０に供給しても、合計出力が要求出力以下に低下しない場合に、温度調整部がスターリングエンジン２０に冷却水を滞留させるようにすることができる。そしてこれにより、合計出力が要求出力以下に低下しない場合に、合計出力をさらに低下させることができる点で、ＳＥ出力を好適に制御することもできる。

本実施例の出力制御装置では、温度調整部が冷却系１Ｃのうち、スターリングエンジン２０よりも下流側の部分に設けられ、冷却水の流通を停止することで、スターリングエンジン２０に冷却水を滞留させることを可能にする停止弁３５を備えている。すなわち、出力制御装置は具体的にはこのような構成とすることで、スターリングエンジン２０に冷却水を滞留させることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば温度調整部はスターリングエンジンに供給する冷却を加温するヒータを備える構成であってもよい。この場合には、例えば実施例１において、温度調節弁３４および高温通路部４４を設ける代わりに、分岐通路部４３のうち、スターリングエンジン２０よりも上流側の部分にヒータを設けることで、スターリングエンジン２０に供給する冷却を加温することができる。そしてこれにより、スターリングエンジン２０に供給する冷却水の温度を調整可能にすることができる。

この場合にも、温度調整部は例えばＥ／Ｇ出力とＳＥ出力との合計出力、或いはＳＥ出力に基づき、スターリングエンジンに供給する冷却水の温度を調整することができる。この点、温度調整部はさらに具体的にはＥ／Ｇ出力とＳＥ出力との合計出力、或いはＳＥ出力に基づきヒータを制御するヒータ制御部を備える構成とすることができる。そして、ヒータ制御部は例えば合計出力或いはＳＥ出力が要求出力よりも大きい場合にヒータを作動させることができる。

冷却系 １Ａ、１Ｂ、１Ｃ
内燃機関 １０
スターリングエンジン ２０
ポンプ ３１
ラジエータ ３２
サーモスタット ３３
温度調節弁 ３４
停止弁 ３５
主通路部 ４１
バイパス通路部 ４２
分岐通路部 ４３
高温通路部 ４４
ＥＣＵ ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ

【０００２】
て温度を素早く低下させることが困難となっている。このため、この場合には応答性良くスターリングエンジンの出力を減少させることは困難である。
［０００５］
また、スターリングエンジンの出力を制御するには、例えばスターリングエンジンの出力軸に対して変速機やクラッチを設け、スターリングエンジンの回転数を変更することで、熱交換を行う作動流体の量を変更し、これにより出力を制御することも考えられる。しかしながら、この場合にはシステムの複雑化を招くことに繋がる。結果、コスト面で不利となる虞がある。
［０００６］
また、スターリングエンジンの出力を制御するには、例えばスターリングエンジンに供給する冷却媒体の流量を可変にすることも考えられる。ところがこの場合には、流量を可変にするにあたって、他の動力源（例えば内燃機関）と共通の冷却媒体をスターリングエンジンに流通させる構成上、他の動力源の冷却を確保することとの兼ね合いで制限が生じてくる虞がある。結果、スターリングエンジンの出力制御範囲が構成上、限られ易くなる虞がある。
［０００７］
本発明は上記課題に鑑み、他の動力源と共通の冷却媒体を流通させるスターリングエンジンの出力を好適に制御可能なスターリングエンジンの出力制御装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明に係る第１のスターリングエンジンの出力制御装置はスターリングエンジンと、前記スターリングエンジン以外の動力源とに共通の冷却媒体を流通させる冷却系に設けられ、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力に基づき、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整する温度調整部を備え、前記冷却系が、前記動力源を流通した冷却媒体を冷却するラジエータを備えるとともに、前記ラジエータを流通した冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給する第１の部分冷却経路と、前記動力源流通後、前記ラジエータ流通前の状態にある冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給する第２の部分冷却経路とを有しており、前記温度調整部が、前記第１および第

【０００３】
２の部分冷却経路のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にすることで、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整可能にする温度調節弁を備えるスターリングエンジンの出力制御装置である。
［０００９］
本発明に係る第２のスターリングエンジンの出力制御装置はスターリングエンジンと、前記スターリングエンジン以外の動力源とに共通の冷却媒体を流通させる冷却系に設けられ、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力に基づき、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整する温度調整部を備え、前記冷却系が、前記動力源を流通した冷却媒体を冷却するラジエータを備え、前記温度調整部が、前記合計出力或いは前記スターリングエンジンの出力が要求出力よりも大きい場合に、前記動力源流通後、前記ラジエータ流通前の状態にある冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給するとともに滞留させるスターリングエンジンの出力制御装置である。
［００１０］
第２のスターリングエンジンの出力制御装置は、前記温度調整部が、前記冷却系のうち、前記スターリングエンジンよりも下流側の部分に設けられ、冷却媒体の流通を停止することで、前記スターリングエンジンに冷却媒体を滞留させることを可能にする停止弁を備える構成とすることができる。
［００１１］
本発明に係る第３のスターリングエンジンの出力制御装置はスターリングエンジンと、前記スターリングエンジン以外の動力源とに共通の冷却媒体を流通させる冷却系に設けられ、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力に基づいて前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整する温度調整部を備え、前記温度調整部が前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体を加温することで、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整可能にするヒータを備えるスターリングエンジンの出力制御装置である。
［００１２］
［００１３］
発明の効果
［００１４］
本発明によれば、他の動力源と共通の冷却媒体を流通させるスターリングエンジンの出力を好適に抑制することができる。
図面の簡単な説明
［００１５］
［図１］実施例１の冷却系の概略構成図である。
［図２］実施例１の冷却系の第１の制御状態を示す図である。
［図３］実施例１の冷却系の第２の制御状態を示す図である。
［図４］実施例１の冷却系の第３の制御状態を示す図である。
［図５］実施例２の冷却系の概略構成図である。
［図６］実施例３の冷却系の概略構成図である。

【０００７】
第１の接続地点Ｐ１、スターリングエンジン２０間の部分となっている。また、第２の部分冷却経路Ｌ２は具体的には、高温通路部４４および分岐通路部４３のうち、第３の接続地点Ｐ３、スターリングエンジン２０間の部分となっている。
［００３１］
冷却系１ＡはさらにＥＣＵ７０Ａを備えている。ＥＣＵ７０Ａは電子制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータや入出力回路を備えている。ＥＣＵ７０Ａには、温度調節弁３４が制御対象として電気的に接続されている。ＥＣＵ７０Ａには、内燃機関１０の出力（Ｅ／Ｇ出力と称す）を検出可能な出力検出部７１や、ＳＥ出力を検出可能な出力検出部７２が電気的に接続されている。ＥＣＵ７０Ａでは、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、各種の機能部が実現される。例えばＥＣＵ７０Ａでは、以下に示す第１の制御部が実現される。
［００３２］
第１の制御部は温度調節弁３４を制御する。第１の制御部は具体的にはＥ／Ｇ出力とＳＥ出力との合計出力に基づき、温度調節弁３４を制御する。第１の制御部はさらに具体的には合計出力と要求出力とに基づき、合計出力と要求出力との大小関係を判定するとともに、判定結果に基づき温度調節弁３４を制御する。この点、さらに具体的には第１の制御部は以下に示すように温度調節弁３４を制御する。
［００３３］
図２から図４は冷却系１Ａの第１から第３の制御状態を示す図である。図２は合計出力が要求出力よりも小さい場合の制御状態を、図３は合計出力と要求出力とが等しい場合の制御状態を、図４は合計出力が要求出力よりも大きい場合の制御状態を示す。図２から図４で、冷却経路のうち、破線で示す部分は冷却水の流通が停止している状態を示す。図２から図４では温度調節弁３４の連通状態も図示している。
［００３４］
第１の制御部は合計出力が要求出力よりも小さい場合に、第１の部分冷却経路Ｌ１を連通するように温度調節弁３４を制御する。この場合には、図２に示すように第１の部分冷却経路Ｌ１を介してスターリングエンジン２０に

実施例１の冷却系の概略構成図である。 実施例１の冷却系の第１の制御状態を示す図である。 実施例１の冷却系の第２の制御状態を示す図である。 実施例１の冷却系の第３の制御状態を示す図である。 実施例２の冷却系の概略構成図である。 実施例３の冷却系の概略構成図である。 実施例３の冷却系の制御状態を示す図である。

Claims (6)

1. スターリングエンジンと、前記スターリングエンジン以外の動力源とに共通の冷却媒体を流通させる冷却系に設けられ、
   前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整する温度調整部を備えるスターリングエンジンの出力制御装置。
2. 請求項１記載のスターリングエンジンの出力制御装置であって、
   前記温度調整部が、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力に基づき、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整するスターリングエンジンの出力制御装置。
3. 請求項１または２記載のスターリングエンジンの出力制御装置であって、
   前記冷却系が、前記動力源を流通した冷却媒体を冷却するラジエータを備えるとともに、前記ラジエータを流通した冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給する第１の部分冷却経路と、前記動力源流通後、前記ラジエータ流通前の状態にある冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給する第２の部分冷却経路とを有しており、
   前記温度調整部が、前記第１および第２の部分冷却経路のうち、少なくとも一方の部分冷却経路を切替可能に連通状態にすることで、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整可能にする温度調節弁を備えるスターリングエンジンの出力制御装置。
4. 請求項１から３いずれか１項記載のスターリングエンジンの出力制御装置であって、
   前記温度調整部が、前記動力源の出力と前記スターリングエンジンの出力との合計出力、或いは前記スターリングエンジンの出力が要求出力よりも大きい場合に、前記動力源流通後、前記ラジエータ流通前の状態にある冷却媒体を前記スターリングエンジンに供給するとともに滞留させるスターリングエンジンの出力制御装置。
5. 請求項４記載のスターリングエンジンの出力制御装置であって、
   前記温度調整部が、前記冷却系のうち、前記スターリングエンジンよりも下流側の部分に設けられ、冷却媒体の流通を停止することで、前記スターリングエンジンに冷却媒体を滞留させることを可能にする停止弁を備えるスターリングエンジンの出力制御装置。
6. 請求項１または２記載のスターリングエンジンの出力制御装置であって、
   前記温度調整部が前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体を加温することで、前記スターリングエンジンに供給する冷却媒体の温度を調整可能にするヒータを備えるスターリングエンジンの出力制御装置。
   
   

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