WO2020189440A1

WO2020189440A1 - エンジン

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Publication number: WO2020189440A1
Application number: PCT/JP2020/010519
Authority: WO
Inventors: 真人北崎; 小林　将
Original assignee: ヤンマー株式会社
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-09-24
Also published as: JP2020153304A

Abstract

潤滑油貯留部（１３ａ）を有するクランクケース（１３）と、クランクケース（１３）の内外を連通する第１連通孔（１３３）、第２連通孔（１３４）と、第１連通孔（１３３）と第２連通孔（１３４）を接続し、ディスプレーサピストンヨーク（５１）の運動により第１連通孔（１３３）から潤滑油が流入する潤滑油経路（１３５）と、潤滑油経路（１３５）に流入した潤滑油の流量を計測する流量計（１３７）と、エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、流量に基づいて潤滑油貯留部（１３ａ）の潤滑油の油量を計算し、油量が所定量以下であることを検知可能な油量検知部（７１）と、エンジン回転数が所定回転数より低い場合、エンジン回転数が所定回転数以上となるように制御され、油量検知部（７１）により油量が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する動作実行部（７３）と、を備える。

Description

エンジン

　本発明は、エンジンに関する。

　下記特許文献１には、ディスプレーサピストン及びパワーピストンを同一シリンダに収める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及びパワーピストンと連結されるクランク軸をクランクケースに密閉し、クランクケース内に潤滑油を溜める構成が開示されている。さらに、パワーピストンの往復動によるクランクケース内の圧力変動を利用して開閉する給油弁と油戻し弁を設けて潤滑油を循環させる構成が開示されている。

　しかし、スターリングエンジンは、作動ガスとして不活性ガスを密閉している関係上、クランクケースの内圧が通常のエンジンより高く、このような静圧が高い状態では油圧スイッチによる潤滑油の油量検知が困難である。そして、焼却炉の煙道に据え付けて廃熱によってスターリングエンジンを運転する状況では、廃熱の供給を受ける期間、常に運転状態となるため、運転中における潤滑油の油量検知が必須である。また、この油量検知は、エンジン回転数に影響を受けないようにする必要がある。

　しかし、特許文献１は、エンジン運転中におけるクランクケース内の潤滑油の油量を確認する構成、制御について一切開示していない。

特開昭６２－２０３９６８号公報

　そこで、本発明は上記課題に鑑み、エンジン運転中におけるクランクケース内の潤滑油の油量を精度よく確認することができるエンジンを提供することを目的とする。

　本発明のエンジンは、往復動するピストンと、
　前記ピストンの往復動により回転可能なクランク軸と、
　前記ピストンと前記クランク軸とを連結する連結部材と、
　前記クランク軸を軸支するとともに、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部を有するクランクケースと、
　前記潤滑油貯留部に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第１連通孔と、
　前記潤滑油貯留部から離れた位置に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第２連通孔と、
　前記第１連通孔と前記第２連通孔を前記クランクケースの外で接続し、前記連結部材の運動により前記第１連通孔から前記潤滑油が流入する潤滑油経路と、
　前記潤滑油経路に流入した前記潤滑油の流量を計測する流量計測装置と、
　エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、前記流量に基づいて前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を計算し、前記油量が所定量以下であることを検知可能な油量検知部と、
　前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記エンジン回転数が前記所定回転数以上となるように制御され、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する動作実行部と、を備えるものである。

　本発明のエンジンにおいて、前記潤滑油の温度を計測する油温計測装置と、
　前記油温計測装置で計測された潤滑油の温度に応じて、前記油量検知部により計算された前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を補正する油量補正部と、を備えるものでもよい。

　本発明のエンジンにおいて、電磁弁を介して前記クランクケースと接続された潤滑油補給タンクを備え、
　前記動作実行部は、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、前記電磁弁を開き、前記クランクケースに前記潤滑油補給タンクから潤滑油を流入させるものでもよい。

　本発明のエンジンにおいて、前記クランクケースの内面であって前記第１連通孔の周囲に立設され、前記ピストンが下死点に位置するときに、前記連結部材の少なくとも一部を収容する筒状部材と、
　前記筒状部材の側面に形成され、前記筒状部材の内外を連通する少なくとも一つの側面孔と、を備えるものでもよい。

　本発明のエンジンにおいて、前記クランク軸の一端側に連結されるモータ発電機を備え、
　前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記モータ発電機は、前記エンジン回転数が前記所定回転数となるように力行動作を行うものでもよい。

　本発明によれば、ピストンと連動して動く連結部材の運動により潤滑油経路に流入した潤滑油の流量を計測し、この流量から潤滑油貯留部の潤滑油の油量を計算することで、エンジンの運転中において油量検知を行うことができる。また、エンジン回転数が低い場合においても、エンジン回転数が所定回転数以上となるように制御されることで、油量検知部が油量を正確に検知可能となる。

第１実施形態に係るスターリングエンジンの側面断面を示す概略図である。図１のスターリングエンジンの正面断面を示す概略図である。図１のスターリングエンジンの一部を拡大して示す模式図である。スターリングエンジンの制御構成を示すブロック図である。流量と保油量を関連付けたマップを示す図である。エンジン起動時から運転中における油量検知の一例を示すフローチャートである。油量検知動作の一例を示すグラフである。エンジン停止時における油量検知の一例を示すフローチャートである。流量と保油量を関連付けたマップの温度依存を示す図である。第２実施形態に係るスターリングエンジンの側面断面を示す概略図である。

　以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

　［第１実施形態］
　図１は、スターリングエンジン１の側面断面を示す概略図であり、図２は、スターリングエンジン１の正面断面を示す概略図である。また、図３は、図１のスターリングエンジン１の一部を拡大して示す模式図である。なお、以下では、β型のスターリングエンジン１を例に挙げて説明する。

　図１及び図２に示すように、スターリングエンジン１は、空気、ヘリウムガス、水素等の作動ガスが封入されたシリンダ２の内部に、ディスプレーサピストン３及びパワーピストン４がそれぞれ往復動可能に収容されている。

　シリンダ２は、一端を開口する一方で他端を閉塞した構成で有り、閉塞端部側にディスプレーサピストン３を配置する一方、開口端部側にパワーピストン４を配置している。シリンダ２内には、閉塞端部とディスプレーサピストン３との間に膨張空間５が形成され、ディスプレーサピストン３とパワーピストン４との間に圧縮空間６が形成されている。なお、シリンダ２内の膨張空間５と圧縮空間６とを合わせて、作動空間と呼ぶ。

　スターリングエンジン１は、シリンダ２内の作動空間における作動ガスの温度を昇降させる熱交換器７が配設されている。熱交換器７は、膨張空間５と連通して外部からの入熱により作動ガスを加熱するヒータ８と、圧縮空間６と連通して外部への放熱により作動ガスを冷却するクーラ９と、ヒータ８とクーラ９とを連結する再生器１０とを備えている。ディスプレーサピストン３がシリンダ２の開口端部側に向けて移動すると、ヒータ８で加熱された作動ガスが膨張空間５に流入することで、作動ガスの温度が上昇する。一方、ディスプレーサピストン３がシリンダ２の閉塞端部側に向けて移動すると、クーラ９で冷却された作動ガスが圧縮空間６に流入することで、作動ガスの温度が低下する。従って、熱交換器７とシリンダ２内の作動空間との間で作動ガスが順逆に流れることで、シリンダ２の作動空間における内圧が変化し、パワーピストン４の往復動を促す。

　ヒータ８は、一端部が膨張空間５に連通し、他端部が再生器１０の一端部に連通している。ヒータ８は、焼却炉等で発生する排ガスの熱を受けることで、内部を通過する作動ガスを加熱する。図１及び図２では、管状のヒータ８を２個のみ示しているが、実際には多数のヒータ８が設けられている。

　再生器１０の他端部はクーラ９に連通している。また、クーラ９は圧縮空間６に連通している。クーラ９内には作動ガスと熱交換可能に冷却水が流れており、この熱交換によって作動ガスを冷却する。

　再生器１０及びクーラ９は、シリンダ２の外周部に配置されている。再生器１０は、例えば、金属繊維や金網を積層させたものや、作動ガスの流路をハニカム形状などで配列させたものや、綿状金属繊維を内包させたものなどで構成されており、蓄熱式熱交換器として機能する。すなわち、再生器１０は、ヒータ８からクーラ９に高温の作動ガスが流れる際には、作動ガスの熱を蓄熱する一方で、クーラ９からヒータ８に低温の作動ガスが流れる際には、蓄熱した熱を作動ガスに放熱する。

　スターリングエンジン１は、シリンダ２の開口端部側に、パワーピストン４の往復動作を回転動作に変換して回転動力を出力する出力取り出し装置１１を備える。出力取り出し装置１１は、ディスプレーサピストン３及びパワーピストン４それぞれと連結したクランク軸１２をクランクケース１３内に軸支させている。そして、クランク軸１２の一端側が出力軸となり、クランクケース１３内で、フライホイール１４を介してモータ発電機１５の入力軸１６と連結されている。また、シリンダ２内におけるパワーピストン４より開口端部側の空間１７ａと、クランクケース１３内の空間１７ｂとにより、バッファ空間１７を形成している。

　ディスプレーサピストン３及びパワーピストン４は、出力取り出し装置１１のクランク軸１２と接続することで、シリンダ２内を互いに所定の位相差で往復動する。なお、本実施形態では、ディスプレーサピストン３及びパワーピストン４の往復動作における位相差を９０°としている。

　出力取り出し装置１１は、ディスプレーサピストン３に合わせて往復動するディスプレーサピストンヨーク５１のクランク軸案内溝（貫通溝）５１ａに固定されたプレート５１ｃと、パワーピストン４に合わせて往復動するパワーピストンヨーク（往復動部）５２，５３のクランク軸案内溝（貫通溝）５２ａ，５３ａに固定されたプレート５２ｃ，５３ｃのそれぞれに、軸受５７～５９を介してクランク軸１２のクランクピン５４～５６が嵌合わされたスコッチ・ヨーク機構で構成されている。

　図２に示すように、ディスプレーサピストンヨーク５１は、その中央部分に、クランク軸１２及びディスプレーサピストン３それぞれの軸方向に対して交差する方向（横方向）に長いクランク軸案内溝５１ａが設けられている。ディスプレーサピストンヨーク５１におけるクランク軸案内溝５１ａを挟んだ両側部には、ディスプレーサピストン３の軸方向に沿う方向（縦方向）に、往復動案内穴（貫通穴）５１ｂが穿設されている。そして、ディスプレーサピストンヨーク５１の往復動案内穴５１ｂには、ロータリブッシングなどの直動軸受６３を介して、クランクケース１３に固定されたガイド軸６０が挿入されている。ディスプレーサピストンヨーク５１は、一端がディスプレーサピストン３と連結したロッド６６の他端と連結しており、ディスプレーサピストン３の往復動に合わせて、ディスプレーサピストン３と同一方向（縦方向）で往復動する。

　図２に示すように、パワーピストンヨーク５２は、その中央部分に、横方向に長いクランク軸案内溝５２ａが設けられており、クランク軸案内溝５２ａを挟んだ両側部に、往復動案内穴（貫通穴）５２ｂが縦方向に穿設されている。そして、パワーピストンヨーク５２の往復動案内穴５２ｂには、直動軸受６４を介して、クランクケース１３に固定されたガイド軸６１が挿入されている。パワーピストンヨーク５２は、一端がパワーピストン４と連結したブリッジ６７の他端と連結しており、パワーピストン４の往復動に合わせて縦方向で往復動する。パワーピストンヨーク５３は、パワーピストンヨーク５２と同様の形状をしているため、詳細な説明は省略する。

　図１及び図２に示すように、パワーピストン４及びブリッジ６７の中心には、パワーピストン４の軸方向に沿う方向（縦方向）に貫通穴４ａ，６７ａが設けられており、ディスプレーサピストン３と連結したロッド６６が貫装されている。ロッド６６は、パワーピストン４及びブリッジ６７と相対的に移動可能であるとともに、パワーピストン４におけるロッド６６の挿入部分にメカニカルシールなどによる動的シール機構（図示省略）が構成されている。

　図１に示すように、クランク軸１２は、ブリッジ６７とパワーピストンヨーク５２，５３を介して連結したクランクピン５５，５６の間に、ロッド６６とディスプレーサピストンヨーク５１を介して連結したクランクピン５４を設けており、同位相のクランクピン５５，５６に対して所定の位相差（例えば、９０°）でクランクピン５４が取り付けられている。クランクケース１３におけるシリンダ２との連結部分には、ブリッジ６７が嵌挿されるブリッジ挿入穴６８が設けられている。クランクケース１３のブリッジ挿入穴６８は、シリンダ２とクランクケース１３との連結部分に構成されており、ブリッジ６７のシリンダ２側部分がブリッジ挿入穴６８に対して挿脱するようにして、ブリッジ６７がパワーピストン４に合わせて往復動する。シリンダ２内におけるパワーピストン４より開口端部側のバッファ空間１７ａにおける、パワーピストン４の往復動に伴う容積変化による内圧の変動を低減する為に、シリンダ２内のバッファ空間１７ａとクランクケース１３内のバッファ空間１７ｂとの間に連通口１７ｄを設けている。

　ディスプレーサピストン３は、クランク軸１２の回転動力で往復動し、作動ガスが膨張空間５と圧縮空間６の間を行き来して、作動空間の内圧が変化する。この圧力変化によりパワーピストン４が往復動し、その往復動力がブリッジ６７を介してパワーピストンヨーク５２，５３に伝達される。これにより、パワーピストンヨーク５２，５３がそれぞれ、ガイド軸６１，６２のそれぞれに沿って縦方向に往復動する。そして、パワーピストンヨーク５２，５３それぞれの往復動により、クランク軸案内溝５２ａ，５３ａそれぞれをクランクピン５５，５６それぞれが回転しながら横方向に往復することで、クランク軸１２が回転する。従って、パワーピストン４の往復動力を受けた出力取り出し装置１１は、スコッチ・ヨーク機構により回転動力に変換してクランク軸１２より出力し、フライホイール１４及び入力軸１６を介してモータ発電機１５を回転させる。モータ発電機１５の回転により発電する。

　クランクケース１３は、出力取り出し装置１１における摺動部分に供給するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部１３ａを備える。潤滑油貯留部１３ａは、スターリングエンジン１の設置姿勢によって決定され、クランクケース１３内の鉛直方向下部に相当する。

　クランクケース１３の内面であって潤滑油貯留部１３ａには、内筒１３１（筒状部材に相当）が立設されている。内筒１３１は、図１に示すようにディスプレーサピストン３の軸方向に沿う方向（縦方向）に延びている。内筒１３１は、ディスプレーサピストン３又はパワーピストン４が下死点に位置するときに、ディスプレーサピストンヨーク５１又はパワーピストンヨーク５２，５３の少なくとも一部を収容するように構成されている。すなわち、ディスプレーサピストンヨーク５１又はパワーピストンヨーク５２，５３が本発明の連結部材に相当する。本実施形態では、内筒１３１は、ディスプレーサピストンヨーク５１の一部を収容するように配置されている。内筒１３１の側面１３１ａは、ディスプレーサピストンヨーク５１とパワーピストンヨーク５２，５３の間に配置される。

　内筒１３１の側面１３１ａには、内筒１３１の内外を連通する少なくとも一つの側面孔１３２が形成されている。側面孔１３２は、潤滑油を内筒１３１内に吸入する吸入孔として機能する。

　内筒１３１に囲まれたクランクケース１３の内面には、クランクケース１３の内外を連通する第１連通孔１３３が形成されている。第１連通孔１３３は、潤滑油をクランクケース１３の外へ排出する排出孔として機能する。

　ディスプレーサピストン３が下死点まで移動する区間、すなわちディスプレーサピストンヨーク５１が第１連通孔１３３に接近する方向へ移動する区間では、内筒１３１内の潤滑油の圧力が高まり、図３に示すように第１連通孔１３３から潤滑油がクランクケース１３の外へ排出される。一方、ディスプレーサピストン３が上死点まで移動する区間、すなわちディスプレーサピストンヨーク５１が第１連通孔１３３から離隔する方向へ移動する区間では、内筒１３１内の潤滑油の圧力が下がり、内筒１３１内に潤滑油が流入する。このとき、内筒１３１の側面１３１ａに側面孔１３２を設けているため、図３に示すように潤滑油が側面孔１３２から内筒１３１内に流入しやすい。

　第１連通孔１３３の開口面積は、側面孔１３２の総開口面積よりも大きいことが好ましい。第１連通孔１３３の開口面積が側面孔１３２の総開口面積よりも小さいと、ディスプレーサピストンヨーク５１が第１連通孔１３３に接近する方向へ移動し、内筒１３１内の潤滑油の圧力が高まった場合に、第１連通孔１３３ではなく側面孔１３２から潤滑油がクランクケース１３の外へ排出されやすくなる。

　クランクケース１３の内面であって潤滑油貯留部１３ａから離れた位置には、クランクケース１３の内外を連通する第２連通孔１３４が形成されている。すなわち、第２連通孔１３４は、クランクケース１３内の潤滑油の油面よりも鉛直方向で高い位置に設けられている。第２連通孔１３４は、第１連通孔１３３から排出された潤滑油をクランクケース１３に戻す戻し孔として機能する。

　第１連通孔１３３と第２連通孔１３４は、クランクケース１３の外に設けられた潤滑油経路１３５で接続されている。第１連通孔１３３から排出された潤滑油は、潤滑油経路１３５を介して第２連通孔１３４へ流れる。潤滑油経路１３５には、第１連通孔１３３から第２連通孔１３４に向かう方向を順方向とする逆止弁１３６が設けられている。逆止弁１３６を設けることにより、潤滑油経路１３５内の潤滑油が第１連通孔１３３側へ逆流することを防止できる。

　また、潤滑油経路１３５には、逆止弁１３６よりも第２連通孔１３４側に流量計１３７（流量計測装置に相当）が設けられている。流量計１３７は、潤滑油経路１３５に流入した潤滑油の流量を計測することができる。これにより、潤滑油経路１３５を介して循環するクランクケース１３内の潤滑油の有無を確認することができる。なお、流量計１３７としては、例えばタービン流量計を用いることができる。

　また、潤滑油経路１３５には、逆止弁１３６と流量計１３７の間に温度センサ１３８（油温計測装置に相当）が設けられている。温度センサ１３８は、潤滑油経路１３５内の潤滑油の温度を計測する。

　スターリングエンジン１を制御する制御装置７０は、油量検知部７１と、記憶部７２と、動作実行部７３と、モータ制御部７４と、を備えている。

　油量検知部７１は、エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、流量計１３７で計測された潤滑油の流量に基づいて、潤滑油貯留部１３ａの潤滑油の油量（保油量ともいう）を計算し、計算した保油量が所定量以下であることを検知可能となっている。「所定量」とは、焼付き等の不具合を起こさない保油量である。具体的には、油量検知部７１は、記憶部７２に予め記憶されている流量と保油量を関連付けたマップから、流量に関連付けられた保油量を取得する。図５に示すように保油量によって、計測される流量が異なっており、流量を計測することで保油量の計算が可能である。

　しかし、図５に示すように、エンジン回転数によって保油量に対する流量の大きさが異なっている。これは、エンジン低回転時には、ディスプレーサピストンヨーク５１の下降速度が遅く、潤滑油が潤滑油経路１３５に圧送される速度が遅くなり、潤滑油の流量が少なくなるためと考えられる。

　ところで、流量計１３７には不感域が存在し、小さい流量を検知しにくいため、エンジン低回転時には適切に流量を計測できず、保油量を正しく計算できない可能性がある。そのため、本発明の油量検知部７１は、エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、流量に基づいて保油量を計算するようにしている。

　モータ制御部７４は、モータ発電機１５を制御するものであり、エンジン回転数が所定回転数より低い場合、モータ発電機１５を力行制御する。これにより、モータ発電機１５は、エンジン回転数が所定回転数となるように力行動作を行う。

　動作実行部７３は、油量検知部７１により潤滑油貯留部１３ａの潤滑油の油量（保油量）が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する。所定の動作とは、例えばアラームの発報、潤滑油の補給、エンジンの停止等である。本実施形態では、動作実行部７３は、モニターやスピーカ等の報知装置８０に報知の実行を指令する。

　次に、上記のスターリングエンジン１の油量検知方法について説明する。図６は、エンジン起動時から運転中における油量検知の一例を示すフローチャートである。図７は、油量検知動作の一例を示すグラフである。

　ステップＳ１０１において、エンジン起動信号がオンされると、モータ発電機１５の力行動作によってエンジンが起動される。

　ステップＳ１０２において、モータ発電機１５の力行動作によって、エンジン回転数を保油量検知モード設定回転数Ｎｄ（所定回転数に相当）とする。エンジン回転数は保油量検知モード設定回転数ＮｄにＴｄ秒間保持される。

　ステップＳ１０３において、エンジン回転数Ｎｅを計測するとともに、油温を計測する。エンジン回転数Ｎｅは、モータ発電機１５、又は不図示の回転数計測装置で計測される。油温は、温度センサ１３８で計測される。

　ステップＳ１０４において、流量計１３７で計測された流量に基づいて保油量Ｑを算出する。また、ステップＳ１０４において、タイマーＴをリセットする。

　ステップＳ１０５において、保油量Ｑが保油量下限値Ｑｃ（所定量に相当）以下であるか否かを判定する。ステップＳ１０５において保油量Ｑが保油量下限値Ｑｃ以下であるとき、ステップＳ１０６において、油量低下を示すアラームを発報する。

　一方、ステップＳ１０５において保油量Ｑが保油量下限値Ｑｃよりも大きいとき、ステップＳ１０７において、発電運転を継続する。

　ステップＳ１０８において、エンジン回転数Ｎｅが保油量検知モード設定回転数Ｎｄ以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０８においてエンジン回転数Ｎｅが保油量検知モード設定回転数Ｎｄ以上であるとき、ステップＳ１０３に戻る。

　一方、ステップＳ１０８においてエンジン回転数Ｎｅが保油量検出モード設定回転数Ｎｄより低いとき、ステップＳ１０９において、タイマーカウントを開始する。

　その後、ステップＳ１１０において、タイマーＴが保油量検知インターバルＴｃに達したか否かを判定する。タイマーＴが保油量検知インターバルＴｃに達したとき、Ｓ１０２に戻って保油量検知モードを開始する。一方、タイマーＴが保油量検知インターバルＴｃに達していないとき、Ｓ１０７に戻って発電運転を継続する。

　図８は、エンジン停止時における油量検知の一例を示すフローチャートである。

　ステップＳ２０１において、エンジン停止信号がオンされると、ステップＳ２０２において、エンジンが停止される。

　ステップＳ２０３において、Ｔ２秒後にモータ発電機１５の力行動作によってエンジンが再起動される。

　ステップＳ２０４において、モータ発電機１５の力行動作によって、エンジン回転数を保油量検知モード設定回転数Ｎｄ（所定回転数に相当）とする。エンジン回転数は保油量検知モード設定回転数ＮｄにＴｄ秒間保持される。

　ステップＳ２０５において、エンジン回転数Ｎｅを計測するとともに、油温を計測する。

　ステップＳ２０６において、流量計１３７で計測された流量に基づいて保油量Ｑを算出する。また、ステップＳ２０６において、タイマーＴをリセットする。

　ステップＳ２０７において、保油量Ｑが保油量下限値Ｑｃ（所定量に相当）以下であるか否かを判定する。ステップＳ２０７において保油量Ｑが保油量下限値Ｑｃ以下であるとき、ステップＳ２０８において、油量低下を示すアラームを発報する。

　一方、ステップＳ２０７において保油量Ｑが保油量下限値Ｑｃよりも大きいとき、ステップＳ２０９において、エンジン停止信号がオンされる。その後、ステップＳ２１０において、エンジンが停止される。

　ところで、潤滑油の流量は、温度に依存する。具体的には、温度が低下すると粘性が増加するため流量は少なくなる傾向にある。図９は、流量と保油量を関連付けたマップの温度依存を示す図である。図９に示すように、低温時は、同じ保油量であっても高温時よりも流量計１３７で計測される流量が少なくなる。これにより、低温時に基準温度時のマップを用いると、保油量を過小評価してしまう。そのため、制御装置７０は、温度センサ１３８で計測された潤滑油の温度に応じて、油量検知部７１により計算された潤滑油貯留部１３ａの潤滑油の油量を補正する油量補正部７５を備えることが好ましい。

　［第２実施形態］
　第１実施形態では、油量が低下した場合、油量低下を示すアラームを発報するのみであったが、自動的に潤滑油を補給するようにしてもよい。

　図１０は、スターリングエンジン１に潤滑油補給タンク１３９が設けられている例を示す。第１実施形態と第２実施形態において、同じ符号は同じ機能を有するため、説明を省略する。

　潤滑油補給タンク１３９は、クランクケース１３の内部へと供給する潤滑油を貯留する。潤滑油補給タンク１３９は、クランクケース１３の外側に設けられ、供給路１４０によりクランクケース１３に接続されている。供給路１４０は、クランクケース１３の上部に接続されている。供給路１４０には、供給路１４０内の流路を開閉可能な電磁弁１４１が設けられている。通常時、電磁弁１４１は閉じられている。

　動作実行部７３は、油量検知部７１により潤滑油貯留部１３ａの潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、電磁弁１４１を開き、クランクケース１３に潤滑油補給タンク１３９から潤滑油を流入させる。

　また、例えば保油量下限値Ｑｃを第１下限値と第１下限値よりも低い第２下限値との２つ設定しておき、保油量が第１下限値に達したときにアラームを発報し、保油量が第２下限値に達したときに、上記の動作を実行して自動的に潤滑油を補給するように構成してもよい。

　［他の実施形態］
　（１）第１実施形態では、油量が低下した場合、油量低下を示すアラームを発報するのみであったが、エンジンを停止するようにしてもよい。エンジンの停止は、例えば、圧縮空間６とクランクケース１３の内部とに連通する不図示の連通経路と、連通経路の流路を開閉可能な不図示の開閉弁とを設けておき、動作実行部７３が開閉弁に開指令を送信して開閉弁を閉状態から開状態にすることで、作動空間（膨張空間５と圧縮空間６）内の作動ガスを連通経路を介してバッファ空間１７ｂ（クランクケース１３）内へ移動させることで可能である。また、例えば保油量下限値Ｑｃを第１下限値と第１下限値よりも低い第２下限値との２つ設定しておき、保油量が第１下限値に達したときにアラームを発報し、保油量が第２下限値に達したときに、エンジンを停止するように構成してもよい。

　（２）前述の第１及び第２実施形態では、ディスプレーサピストンヨーク５１及びパワーピストンヨーク５２，５３が鉛直方向に往復動するようにスターリングエンジン１を配置し、シリンダ２の下方に出力取り出し装置１１を設ける例を示したが、ディスプレーサピストンヨーク５１及びパワーピストンヨーク５２，５３が水平方向に往復動するようにスターリングエンジン１を配置し、シリンダ２の側方に出力取り出し装置１１を設けるようにしてもよい。

　また、前述の第１及び第２実施形態では、β型のスターリングエンジン１に基づいて説明したが、α型やγ型等の他の形式のスターリングエンジンであっても構わない。さらに、エンジンの一例としてスターリングエンジン１を示したが、エンジンとしては、これに限定されず、クランクケース内に潤滑油を貯留する構造のエンジンであればよい。

　以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　この出願は、日本で２０１９年３月２０日に出願された特願２０１９－０５３０２９号に基づく優先権を請求する。その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれるものである。また、本明細書に引用された文献は、これに言及することにより、その全部が具体的に組み込まれるものである。

　　　１　　スターリングエンジン
　　　３　　ディスプレーサピストン
　　　４　　パワーピストン
　　１２　　クランク軸
　　１３　　クランクケース
　　１３ａ　潤滑油貯留部
　　１５　　モータ発電機
　　５１　　ディスプレーサピストンヨーク
　　５２　　パワーピストンヨーク
　　５３　　パワーピストンヨーク
　　７０　　制御装置
　　７１　　油量検知部
　　７３　　動作実行部
　　７４　　モータ制御部
　　７５　　油量補正部
　１３１　　内筒
　１３２　　側面孔
　１３３　　第１連通孔
　１３４　　第２連通孔
　１３５　　潤滑油経路
　１３７　　流量計
　１３８　　温度センサ
　１３９　　潤滑油補給タンク
　１４１　　電磁弁

Claims

　往復動するピストンと、
　前記ピストンの往復動により回転可能なクランク軸と、
　前記ピストンと前記クランク軸とを連結する連結部材と、
　前記クランク軸を軸支するとともに、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部を有するクランクケースと、
　前記潤滑油貯留部に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第１連通孔と、
　前記潤滑油貯留部から離れた位置に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第２連通孔と、
　前記第１連通孔と前記第２連通孔を前記クランクケースの外で接続し、前記連結部材の運動により前記第１連通孔から前記潤滑油が流入する潤滑油経路と、
　前記潤滑油経路に流入した前記潤滑油の流量を計測する流量計測装置と、
　エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、前記流量に基づいて前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を計算し、前記油量が所定量以下であることを検知可能な油量検知部と、
　前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記エンジン回転数が前記所定回転数以上となるように制御され、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する動作実行部と、を備えるエンジン。
　前記潤滑油の温度を計測する油温計測装置と、
　前記油温計測装置で計測された潤滑油の温度に応じて、前記油量検知部により計算された前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を補正する油量補正部と、を備える、請求項１に記載のエンジン。
　電磁弁を介して前記クランクケースと接続された潤滑油補給タンクを備え、
　前記動作実行部は、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、前記電磁弁を開き、前記クランクケースに前記潤滑油補給タンクから潤滑油を流入させる、請求項１又は２に記載のエンジン。
　前記クランクケースの内面であって前記第１連通孔の周囲に立設され、前記ピストンが下死点に位置するときに、前記連結部材の少なくとも一部を収容する筒状部材と、
　前記筒状部材の側面に形成され、前記筒状部材の内外を連通する少なくとも一つの側面孔と、を備える、請求項１～３の何れか１項に記載のエンジン。
　前記クランク軸の一端側に連結されるモータ発電機を備え、
　前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記モータ発電機は、前記エンジン回転数が前記所定回転数となるように力行動作を行う、請求項１～４の何れか１項に記載のエンジン。