(57)【要約】【課題】ピストン内部に気体を導入することでピストンの気体潤滑を行う場合に、ピストンおよび対応するシリンダ間のクリアランス設定を改善可能にし、以って出力の不可避的な低下を抑制可能にするスターリングエンジンを提供する。【解決手段】スターリングエンジン１０は内部に気体を導入するとともに、導入した気体を対応する高温側シリンダ２２との間に噴出する膨張ピストン２１と、膨張ピストン２１の内部に気体を導入する導入部として潤滑気体導入管５０および高温側導入管２３が構成する導入部と、当該導入部に設けられ、膨張ピストン２１の内部に導入する気体の温度を調節する温度制御装置７０とを備える。当該導入部は具体的にはバッファ空間Ｂから膨張ピストン２１の内部に気体を導入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気体を導入するとともに、導入した気体を対応するシリンダとの間に噴出するピストンと、
前記ピストンの内部に気体を導入する導入部と、
前記導入部に設けられ、前記ピストンの内部に導入する気体の温度を調節する温度調節部とを備えるスターリングエンジン。
【請求項２】
請求項１記載のスターリングエンジンであって、
前記ピストンの内部に導入する気体の温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度調節部が前記ピストンの内部に導入する気体の温度を低下させるスターリングエンジン。
【請求項３】
請求項１または２記載のスターリングエンジンであって、
前記導入部が本体内部の所定の空間から前記ピストンの内部に気体を導入するスターリングエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスターリングエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストン内部に気体を導入するとともに、導入した気体を対応するシリンダとの間に噴出することで、ピストンの気体潤滑を行うスターリングエンジンが知られている。この点、気体を導入する構成上、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２７５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５は膨張ピストン２１´および高温側シリンダ２２間に設定されるクリアランスの説明図である。縦軸は直径、横軸は温度を示す。図５では理解を容易にするために膨張ピストン２１´、高温側シリンダ２２間で熱膨張率が互いに同等である場合を示す。熱膨張率は膨張ピストン２１´、高温側シリンダ２２間で互いに異なってもよい。
【０００５】
スターリングエンジンの運転領域において、高温側シリンダ２２の直径は当該運転領域における使用最低温度ｔ１で最も小さくなる。また、膨張ピストン２１´の直径は当該運転領域における使用最高温度ｔ２´で最も大きくなる。これに対し、膨張ピストン２１´は気体潤滑によって浮上していることから、膨張ピストン２１´からは熱が逃げにくく、膨張ピストン２１´の温度が高温になり易い。この点、定常状態では膨張ピストン２１´の温度と高温側シリンダ２２の温度とはほぼ等しくなるが、作動流体の温度が変化すると、膨張ピストン２１´の温度と高温側シリンダ２２の温度との間に温度差が発生する。
【０００６】
そして、こうした温度差が発生することを見越して、膨張ピストン２１´と高温側シリンダ２２とのうち、膨張ピストン２１´のみが使用最高温度になった場合でも必要最小クリアランスが確保されるように設計クリアランスＣＬ２´が設定されていると、上記温度差が大きい場合ほど設計クリアランスＣＬ２´が大きくなる。結果、膨張ピストン２１´および高温側シリンダ２２間のクリアランスを通じて作動空間から漏れ出す作動流体の量もその分大きくなる。このため、設計クリアランスＣＬ２´が大きくなると、スターリングエンジンの出力もその分低くならざるを得なくなる虞がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、ピストン内部に気体を導入することでピストンの気体潤滑を行う場合に、ピストンおよび対応するシリンダ間のクリアランス設定を改善可能にし、以って出力の不可避的な低下を抑制可能にするスターリングエンジン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】
本発明は内部に気体を導入するとともに、導入した気体を対応するシリンダとの間に噴出するピストンと、前記ピストンの内部に気体を導入する導入部と、前記導入部に設けられ、前記ピストンの内部に導入する気体の温度を調節する温度調節部とを備えるスターリングエンジンである。
【０００９】
本発明は前記ピストンの内部に導入する気体の温度が所定温度よりも高い場合に、前記温度調節部が前記ピストンの内部に導入する気体の温度を低下させる構成とすることができる。
【００１０】
本発明は前記導入部が本体内部の所定の空間から前記ピストンの内部に気体を導入する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピストン内部に気体を導入することでピストンの気体潤滑を行う場合に、ピストンおよび対応するシリンダ間のクリアランス設定を改善可能にし、以って出力の不可避的な低下を抑制可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スターリングエンジンの概略構成図である。
【図２】温度制御装置の概略構成図である。
【図３】制御動作の一例をフローチャートで示す図である。
【図４】設定可能なクリアランスの説明図である。
【図５】クリアランスの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図１はスターリングエンジン（以下、ＳＥと称す）１０の概略構成図である。ＳＥ１０は多気筒（ここでは２気筒）α型のＳＥである。ＳＥ１０は直列平行に配置された高温側気筒２０および低温側気筒３０を備えている。高温側気筒２０は高温側ピストンである膨張ピストン２１と高温側シリンダ２２とを、低温側気筒３０は低温側ピストンである圧縮ピストン３１と低温側シリンダ３２とを備えている。ピストン２１、３１は外周部に気体潤滑による摺動性（例えば制振性や異物捕捉性）向上用の樹脂等のコーティングを備える構成とすることができる。
【００１５】
高温側シリンダ２２の上部空間は膨張空間となっている。膨張空間には加熱器４７で加熱された作動流体が流入する。加熱器４７は流通する作動流体と内燃機関の排気との間で熱交換を行う。そしてこれにより、排気から回収した熱エネルギーで作動流体を加熱する。この点、ＳＥ１０では内燃機関の排気が高温熱源を構成している。
【００１６】
低温側シリンダ３２の上部空間は圧縮空間となっている。圧縮空間には冷却器４５で冷却された作動流体が流入する。冷却器４５は冷却媒体である冷却水との間で熱交換を行うことで、作動流体を冷却する。再生器４６は膨張空間、圧縮空間の間を往復する作動流体との間で熱の授受を行う。再生器４６は具体的には作動流体が膨張空間から圧縮空間へと流れる時には作動流体から熱を受け取り、作動流体が圧縮空間から膨張空間へと流れる時には蓄えられた熱を作動流体に放出する。
【００１７】
膨張空間と圧縮空間とは冷却器４５、再生器４６および加熱器４７における作動流体の流通空間とともに作動空間Ｗを構成している。作動空間Ｗはピストン２１、３１に隣接してピストン２１、３１の頂部側に形成されている。作動流体には空気が適用されている。但しこれに限られず、作動流体には例えばＨｅ、Ｈ２、Ｎ２等の気体を適用することができる。
【００１８】
次にＳＥ１０の動作について説明する。加熱器４７が作動流体を加熱すると、作動流体が膨張し、膨張ピストン２１を圧下する。次に膨張ピストン２１が上昇行程に移ると、作動流体は加熱器４７を通過し、再生器４６に移送される。そして、再生器４６で熱を放出して冷却器４５へと流れる。冷却器４５で冷却された作動流体は圧縮空間に流入し、さらに圧縮ピストン３１の上昇に伴って圧縮される。このようにして圧縮された作動流体は、今度は再生器４６から熱を奪いながら温度を上昇して加熱器４７へ流れ込む。そして、再び加熱され、膨張する。このようにピストン２１、３１は作動流体の往復流動に応じて運動する。
【００１９】
ところで、ＳＥ１０ではピストン２１、３１と対応するシリンダ２２、３２との間で気体潤滑を行っている。気体潤滑ではピストン２１、３１とシリンダ２２、３２との間の微小なクリアランスで発生する空気の圧力（分布）を利用して，ピストン２１、３１を空中に浮いた形にする。気体潤滑は摺動抵抗が極めて小さいため、ＳＥ１０の内部フリクションを大幅に低減させることができる。
【００２０】
空中に物体を浮上させる気体潤滑には具体的には加圧流体を噴出させ、発生した静圧によって物体を浮上させる静圧気体潤滑が適用されている。この点、膨張ピストン２１には内部に気体を導入する高温側導入管２３と、対応するシリンダ２２との間に気体を噴出する噴出部２１ａとが設けられている。また、圧縮ピストン３１にも膨張ピストン２１と同様に低温側導入管３３と噴出部３１ａとが設けられている。導入管２３、３３は例えばチューブと鋼管との組み合わせで実現できる。ピストン２１、３１は内部に気体を導入するとともに、導入した気体を対応するシリンダ２２、３２との間に噴出する気体潤滑ピストンとなっている。
【００２１】
ＳＥ１０はさらにクランクシャフト６１とクランクケース６２とクランクモータ６３とを備えている。クランクシャフト６１はピストン２１、３１の往復運動を回転運動に変換する。クランクシャフト６１はクランクケース６２に設けられている。クランクケース６２はクランクシャフト６１のクランク部を収容している。クランクモータ６３はクランクシャフト６１を駆動可能なアクチュエータである。クランクモータ６３は例えばＳＥ１０の始動をアシストするスタータで実現することができる。ピストン２１、３１とクランクシャフト６１を連結するリンク機構やクランクシャフト６１には軸受部が適宜設けられている。各軸受部には具体的には転がり軸受を適用することができる。
【００２２】
クランクケース６２の内部空間はシリンダ２２、３２の下部空間とともにバッファ空間Ｂを構成している。バッファ空間Ｂはピストン２１、３１に隣接してピストン２１、３１の頂部側とは反対側に形成されている。一方、クランクケース６２には隔壁部６２ａが設けられている。隔壁部６２ａはクランクケース６２の内部空間を高温側気筒２０側の内部空間と低温側気筒３０側の内部空間とに区分する。
【００２３】
したがって、隔壁部６２ａは同時にバッファ空間Ｂを高温側気筒２０側のバッファ空間Ｂ１と低温側気筒３０側のバッファ空間Ｂ２とに区分している。隔壁部６２ａはクランクケース６２の一部で構成されている。隔壁部６２ａはクランクケース６２とは異なる部材で構成されてもよい。バッファ空間Ｂはバッファ空間Ｂ１、Ｂ２に区分されていなくてもよい。
【００２４】
ＳＥ１０はさらに温度制御装置７０を備えている。温度制御装置７０には高温側導入管２３と潤滑気体導入管５０とが接続されている。潤滑気体導入管５０はバッファ空間Ｂ（ここではバッファ空間Ｂ１およびＢ２）と温度制御装置７０とを接続している。また、潤滑気体導入管５０はバッファ空間Ｂと低温側導入管３３とを接続している。この点、潤滑気体導入管５０は具体的にはバッファ空間Ｂ、温度制御装置７０間で低温側導入管３３に分岐接続されている。
【００２５】
したがって、潤滑気体導入管５０は温度制御装置７０と低温側導入管３３とに気体を導入する。気体の導入にはバッファ空間Ｂの圧力変動が利用される。一方、潤滑気体導入管５０は温度制御装置７０に気体を導入することで、温度制御装置７０を介して高温側導入管２３に気体を導入する。この点、潤滑気体導入管５０および高温側導入管２３は膨張ピストン２１の内部に気体を導入する導入部を構成している。そして、温度制御装置７０は当該導入部に設けられ、膨張ピストン２１の内部に導入する気体（以下、潤滑気体と称す）の温度を調節する温度調節部を構成している。
【００２６】
図２は温度制御装置７０の概略構成図である。図２に示すように、温度制御装置７０は具体的には熱交換器７１と差圧弁７２と冷却媒体供給管７３と冷却媒体戻し管７４と放熱源７５と制御弁７６とを備えている。熱交換器７１には高温側導入管２３と潤滑気体導入管５０とが接続されている。熱交換器７１は膨張ピストン２１の内部に導入する気体と冷却媒体との間で熱交換を行うことで、当該気体を冷却する。差圧弁７２はバッファ空間Ｂの圧力が所定の圧力よりも高い場合に開弁し、気体の導入を許可する。
【００２７】
冷却媒体供給管７３は放熱源７５と熱交換器７１とを接続し、放熱源７５で放熱した冷却媒体を放熱源７５から熱交換器７１に供給する。冷却媒体戻し管７４は熱交換器７１と放熱源７５とを接続し、熱交換器７１で受熱した冷却媒体を熱交換器７１から放熱源７５に戻す。放熱源７５は熱交換器７１で受熱した冷却媒体の放熱を促進する。したがって、冷却媒体供給管７３と冷却媒体戻し管７４とは熱交換器７１および放熱源７５とともに冷却媒体の循環経路を形成している。
【００２８】
制御弁７６は熱交換器７１および放熱源７５間を循環する冷却媒体の流通を制御する。制御弁７６は具体的には冷却媒体供給管７３に設けられており、放熱源７５から熱交換器７１に供給される冷却媒体の流通を制御する。制御弁７６は具体的には開閉弁となっている。制御弁７６は例えば流量調節弁であってもよい。冷却媒体には具体的には例えば高温熱源とする排気を排出する内燃機関の冷却水を適用することができる。この場合、放熱源７５は例えば当該内燃機関の冷却水を冷却するラジエータとすることができる。
【００２９】
図１に戻り、ＳＥ１０はさらに気体供給ポンプ８１とポンプモータ８２と気体供給管８３とチェック弁８４とを備えている。気体供給ポンプ８１はピストン２１、３１の内部に強制的に気体を供給する。気体供給ポンプ８１は具体的にはＳＥ１０の作動流体を供給することができる。ポンプモータ８２は気体供給ポンプ８１を駆動するアクチュエータである。
【００３０】
気体供給管８３は気体供給ポンプ８１が供給する気体を流通させる。この点、気体供給管８３は潤滑気体導入管５０のうち、低温側導入管３３に分岐する部分よりも上流側の部分（さらにはバッファ空間Ｂ１、Ｂ２それぞれに対して分岐している部分よりも下流側の部分）と気体供給ポンプ８１とを接続している。そしてこれにより、潤滑気体導入管５０および導入管２３、３３とともに気体供給ポンプ８１が供給する気体をピストン２１、３１の内部に供給可能にする。
【００３１】
この点、潤滑気体導入管５０および導入管２３、３３のうち、気体供給管８３とピストン２１、３１とを接続する部分は気体供給ポンプ８１が供給する気体をピストン２１、３１に導入する導入部を構成している。そして、気体供給ポンプ８１とポンプモータ８２と気体供給管８３とは当該導入部を介してピストン２１、３１の内部に強制的に気体を供給する気体供給部を構成している。気体供給管８３は例えば気体供給部の代わりに当該導入部に含まれてもよい。
【００３２】
この場合、潤滑気体導入管５０および導入管２３、３３（ここでは高温側導入管２３）を本体内部の所定の空間（ここではバッファ空間Ｂ）からピストン２１、３１（ここでは膨張ピストン２１）の内部に気体を導入する第１の導入部とすることができる。そして、気体供給部が供給する気体をピストン２１、３１の内部に導入する導入部を第２の導入部とすることができる。なお、第２の導入部の具体的な構成はこれに限られない。
【００３３】
チェック弁８４は潤滑気体導入管５０のうち、気体供給管８３が接続する部分よりも上流側の部分（さらにはバッファ空間Ｂ１、Ｂ２それぞれに対して分岐している部分よりも下流側の部分）に設けられている。チェック弁８４はバッファ空間Ｂ側からの気体の流通を許可し、バッファ空間Ｂ側への気体の流通を禁止する。そしてこれにより、気体供給ポンプ８１からバッファ空間Ｂに気体が供給されることを防止する。第１および第２の導入部が導入経路の一部を共有する場合、気体供給部はさらにチェック弁８４を備える構成とすることができる。
【００３４】
気体供給部はチェック弁８４の代わりに例えば気体の供給先をバッファ空間Ｂまたはピストン２１、３１の内部に切替可能なバルブ部を備えてもよい。当該バルブ部は例えば切替弁や複数の制御弁で実現できる。この場合、気体供給部はバッファ空間Ｂを加圧することで、次に示すようにより大きな出力を得るようにすることもできる。
【００３５】
すなわち、ＳＥ１０ではバッファ空間Ｂを加圧した場合であっても、ピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２間に形成された微小クリアランスを通じて、膨張空間や圧縮空間に存在する作動流体の平均圧力と、バッファ空間Ｂに存在する作動流体の平均圧力とが時間経過とともにほぼ等しくなるようになっている。このため、気体供給部はバッファ空間Ｂを加圧することで作動流体を高圧にし、これによってより大きな出力を得るようにすることもできる。
【００３６】
図１、図２に示すＥＣＵ１００は電子制御装置であり、ＥＣＵ１００には潤滑気体の温度を検知する温度センサ９１やクランクシャフト６１の位相を検出可能なクランク角センサ９２がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。温度センサ９１は具体的には高温側導入管２３に設けられており、熱交換器７１よりも下流側で潤滑気体の温度を検知する。ＥＣＵ１００にはさらに制御対象として例えば制御弁７６が電気的に接続されている。ＥＣＵ１００にはこのほかクランクモータ６３やポンプモータ８２が制御対象として電気的に接続されている。
【００３７】
ＥＣＵ１００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、例えば以下に示す制御部が実現される。
【００３８】
制御部は潤滑気体の温度が所定温度αよりも高い場合に潤滑気体の温度を低下させる。制御部は具体的には潤滑気体の温度が所定温度αよりも低い場合（ここでは所定温度α以下である場合）に制御弁７６を閉弁するとともに、潤滑気体の温度が所定温度αよりも高い場合に制御弁７６を開弁する。そしてこれにより、潤滑気体の温度が所定温度αよりも高い場合に潤滑気体の温度を低下させる。
【００３９】
この点、温度制御装置７０は具体的にはかかる制御部を実現するＥＣＵ１００をさらに備える構成であることで、ＥＣＵ１００の制御のもとこのように潤滑気体の温度を低下させる構成となっている。制御弁７６が流量調節弁である場合、制御部は制御弁７６を閉弁する代わりに例えば制御弁７６の開弁度合いを小さくしてもよい。また、制御弁７６を開弁する代わりに例えば制御弁７６の開弁度合いを大きくしてもよい。
【００４０】
所定温度αは膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２の使用最高温度ｔ２´に対する目標温度に応じて設定することができる。目標温度は膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２の使用最低温度ｔ１よりも高く、且つ潤滑気体の温度を特段低下させない場合のこれらの使用最高温度ｔ２´よりも低い温度に設定することができる。膨張ピストン２１のほうが高温側シリンダ２２よりも熱膨張率が高い場合、所定温度αは膨張ピストン２１、高温側シリンダ２２間のクリアランスが所定の大きさよりも小さくなる温度とすることもできる。膨張ピストン２１のほうが高温側シリンダ２２よりも熱膨張率が高い場合とは例えば膨張ピストン２１が外周部に樹脂等のコーティングを備えている場合である。
【００４１】
制御部はさらにＳＥ１０が運転中でない場合に、膨張ピストン２１を下死点に移動させる。膨張ピストン２１を下死点に移動させるにあたり、制御部は具体的にはクランク角センサ９２の出力に基づき、クランクシャフト６１の位相が膨張ピストン２１の下死点に対応する位相になるようにクランクモータ６３を制御する。またこの際、制御部はピストン２１、３１の内部に強制的に気体を供給する。制御部は具体的にはポンプモータ８２を駆動することで、ピストン２１、３１の内部に強制的に気体を供給するように気体供給部を制御する。
【００４２】
次にＥＣＵ１００の制御動作の一例を図３に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１００はＳＥ１０が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ＳＥ１０が運転中であるか否かは例えばクランク角センサ９２の出力に基づき、クランクシャフト６１が静止しているか否かで判定できる。肯定判定であれば、ＥＣＵ１００は潤滑気体の温度が所定値αよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、肯定判定であれば制御弁７６を開弁し（ステップＳ３）、否定判定であれば制御弁７６を閉弁する（ステップＳ４）。ステップＳ３またはＳ４の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００４３】
ステップＳ１で否定判定であれば、ＥＣＵ１００は膨張ピストン２１が下死点にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。膨張ピストン２１が下死点にあるか否かは例えばクランク角センサ９２の出力に基づき判定できる。否定判定であればＥＣＵ１００はポンプモータ８２を駆動するとともに（ステップＳ６）、クランクモータ６３を駆動する（ステップＳ７）。そしてこれにより、ピストン２１、３１を浮上させた状態で膨張ピストン２１を下死点に移動させる。ステップＳ７の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００４４】
そして、その後のルーチンにおいてステップＳ５で肯定判定であれば、ＥＣＵ１００はクランクモータ６３を停止するとともに（ステップＳ８）、ポンプモータ８２を停止する（ステップＳ９）。そしてこれにより、膨張ピストン２１を下死点で停止させるとともに、ピストン２１、３１の浮上を中止する。なお、膨張ピストン２１が初めから下死点にあった場合、ステップＳ８、Ｓ９では停止状態にあるクランクモータ６３やポンプモータ８２をそのままの状態にすることができる。ステップＳ９の後には本フローチャートを一旦終了する。
【００４５】
次にＳＥ１０の主な作用効果について説明する。図４は膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２間に設定可能なクリアランスの説明図である。縦軸は直径寸法、横軸は温度を示す。図４は図５に対し、さらにＳＥ１０で設定可能な設計クリアランスＣＬ２を示す図となっている。この点、膨張ピストン２１´と設計クリアランスＣＬ２´と使用最高温度ｔ２´は具体的には温度制御装置７０を特段備えていない場合の膨張ピストン、設計クリアランスおよび使用最高温度を示す。
【００４６】
ＳＥ１０では温度制御装置７０が潤滑気体の温度を調節することで、使用最高温度ｔ２´から使用最高温度ｔ２に使用最高温度を低下させることができる。そしてこれにより、設計クリアランスＣＬ２´と比較して設計クリアランスＣＬ２を小さく設定することができる。このため、ＳＥ１０は膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２間のクリアランス設定を改善可能にし、以って出力の不可避的な低下を抑制可能にすることができる。
【００４７】
ＳＥ１０は具体的には潤滑気体の温度が所定温度αよりも高い場合に、温度制御装置７０が潤滑気体の温度を低下させる構成とすることができる。そしてこれにより、使用最高温度ｔ２が目標温度よりも高まらないようにすることで、膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２間のクリアランス設定を改善可能にすることができる。
【００４８】
膨張ピストン２１のほうが高温側シリンダ２２よりも熱膨張率が高い場合、ＳＥ１０は膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２間のクリアランスが所定の大きさよりも小さくなる温度に所定温度αを設定することもできる。そしてこれにより、膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２間のクリアランスを適切な大きさの範囲内に維持することもできる。
【００４９】
ＳＥ１０は第１の導入部に相当する導入部が本体内部の所定の空間（ここではバッファ空間Ｂ）から膨張ピストン２１の内部に気体を導入する構成とすることで、他の動力を用いることなく膨張ピストン２１の気体潤滑を実現することができる。
【００５０】
一方、本体内部の所定の空間は例えば加熱器４７で受熱した作動流体や加熱器４７からの伝熱などによって温度が高まる。したがってこの場合には、膨張ピストン２１の内部に導入する気体の温度が高くなる分、使用最高温度ｔ２´も高くなる。結果、クリアランス設定がより大きな出力の低下を招かざるを得ない設定になり易くなる。このため、ＳＥ１０はかかる構成である場合に特に適している。なお、所定の空間は例えば作動空間Ｗとすることもできる。この場合、ＳＥ１０は所定の空間を膨張空間とする構成である場合に特に適している。
【００５１】
ＳＥ１０ではピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２のうち、受熱した作動流体に曝される膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２の使用最高温度ｔ２´が特に高くなる。結果、膨張ピストン２１および高温側シリンダ２２間のクリアランス設定がより大きな出力の低下を招かざるを得ない設定になり易くなる。このため、ＳＥ１０はピストンに導入する気体の温度を調節するにあたり、膨張ピストン２１をピストンとする構成である場合に特に適している。
【００５２】
膨張ピストン２１が外周部に樹脂等のコーティングを備えている場合、ＳＥ１０は潤滑気体の温度を低下させることで膨張ピストン２１を冷却し、これによりこれらの熱劣化を抑制することもできる。また、ＳＥ１０は膨張ピストン２１を冷却することで、膨張ピストン２１およびクランクシャフト６１間に設けられている軸受部やクランクシャフト６１の軸受部への伝熱も抑制できる。そしてこれにより、グリス等の潤滑材の劣化や粘度低下による潤滑材の飛散によって、各軸受部のフリクションが増大することや信頼性が低下することも抑制できる。
【００５３】
膨張ピストン２１が外周部に樹脂等のコーティングを備えている場合、ＳＥ１０はさらに次に示すようにこれらの熱劣化を抑制することもできる。ここで、ＳＥ１０が運転中でない場合には膨張ピストン２１の内部に強制的に気体を供給しない限り、膨張ピストン２１と高温側シリンダ２２とが接触することになる。一方、高温側シリンダ２２のうち、膨張ピストン２１が下死点に位置する際に対向する部分は受熱した作動流体が流入する膨張空間を形成する部分よりも温度が低く保たれる。
【００５４】
これに対し、ＳＥ１０はさらに運転中でない場合に膨張ピストン２１を下死点に移動させるとともに、膨張ピストン２１を下死点に移動させる際にピストン２１、３１の内部に強制的に気体を供給する。そしてこれにより、ピストン２１、３１の移動中におけるシリンダ２２、３２への接触防止を図りつつ、運転中でない場合に膨張ピストン２１を高温側シリンダ２２のうち、低温の部分に接触させることで、膨張ピストン２１の外周部に設けられた樹脂等のコーティングの熱劣化を抑制することもできる。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば温度調節部はピストンの内部に導入する気体の温度が所定温度になるようにピストンの内部に導入する気体の温度を調節してもよい。この場合でも最高使用温度を低下させることで、クリアランス設定を改善可能にすることができる。この場合、温度調節部はさらに具体的には例えば少なくともピストンの内部に導入する気体の温度が当該所定温度を上回った場合に、このように気体の温度を調節することができる。
【符号の説明】
【００５７】
ＳＥ                    １０
膨張ピストン            ２１
高温側シリンダ          ２２
高温側導入管            ２３
潤滑気体導入管          ５０
温度制御装置            ７０
ＥＣＵ                  １００
【図１】
2013238146.tif 000003
【図２】
2013238146.tif 000004
【図３】
2013238146.tif 000005
【図４】
2013238146.tif 000006
【図５】
2013238146.tif 000007