(57)【要約】【課題】ピストンとして自立型の気体潤滑ピストンを備える場合にピストンおよび対応するシリンダが互いに接触した状態で始動することを防止可能な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１０Ｂはバッファ空間Ｂと静圧室Ｒを連通する第１の連通部６２ａと、第１の連通部６２ａの連通を制御する連通制御弁８０と、ピストン２１、３１の内部と静圧室Ｒを連通する導入部２１ａ、３１ａと、バッファ空間Ｂ１を加圧する第１の加圧ポンプ６５と、静圧室Ｒを加圧する第２の加圧ポンプ７５とを備える。そして、始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合に静圧室Ｒを加圧し、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合にバッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧する。【選択図】図１
2013142353.tif 000002
【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、対応するシリンダとの間に気体を噴出するピストンと、
前記ピストンに隣接して前記ピストンの頂部側に形成される作動空間と、前記ピストンに隣接して前記ピストンの頂部側とは反対側に形成されるバッファ空間と、前記作動空間または前記バッファ空間と連通する静圧室とを有する本体部と、
前記静圧室が連通する空間と前記静圧室とを連通する第１の連通部と、
前記第１の連通部の連通を制御する連通制御弁と、
前記ピストンの内部と前記静圧室とを連通する第２の連通部と、
前記静圧室が連通する空間を加圧する第１の加圧部と、
前記静圧室を加圧する第２の加圧部とを備え、
始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値よりも小さい場合に前記静圧室を加圧し、始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値よりも大きい場合に、前記静圧室が連通するとともに前記第１の加圧部が加圧する空間の圧力よりも前記静圧室の圧力が高くなるように前記静圧室が連通する空間と前記静圧室とを加圧す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、
前記第２の加圧部が前記静圧室の容積を可変にする加圧構造を備え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】
内部に気体を導入するとともに対応するシリンダとの間に気体を噴出する気体潤滑ピストンを備えるスターリングエンジンが知られている。かかるスターリングエンジンは例えば特許文献１で開示されている。かかるスターリングエンジンに関し、このほか気体を加圧する構成上、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２で開示されている。また、始動に関する内容を含む点で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３から５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２００７−２３１８５８号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７５１８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３８７６１号公報
【特許文献４】特開２００８−２６７２５８号公報
【特許文献５】特開２００８−１６９７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スターリングエンジンはピストンとして具体的には頂部側に位置する作動空間や頂部側とは反対側に位置するバッファ空間から気体を内部に導入する自立型の気体潤滑ピストンを備えることができる。この場合、運転中に圧力変動を利用してピストンの内部に気体を導入することで、他の動力を用いることなく気体潤滑を実現することができる。
【０００５】
ところが、スターリングエンジンは始動前にはピストンとシリンダとが接触した状態で停止している。このため、運転中に気体潤滑を実現可能な自立型の気体潤滑ピストンを備える場合であっても、始動時にはピストンとシリンダとが互いに接触した状態で始動する結果、ピストンやシリンダの摩耗が助長され、寿命が低下する虞がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、ピストンとして自立型の気体潤滑ピストンを備える場合にピストンおよび対応するシリンダが互いに接触した状態で始動することを防止可能な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】
【０００７】
本発明は内部に気体を導入するとともに、対応するシリンダとの間に気体を噴出するピストンと、前記ピストンに隣接して前記ピストンの頂部側に形成される作動空間と、前記ピストンに隣接して前記ピストンの頂部側とは反対側に形成されるバッファ空間と、前記作動空間または前記バッファ空間と連通する静圧室とを有する本体部と、前記静圧室が連通する空間と前記静圧室とを連通する第１の連通部と、前記第１の連通部の連通を制御する連通制御弁と、前記ピストンの内部と前記静圧室とを連通する第２の連通部と、前記静圧室が連通する空間を加圧する第１の加圧部と、前記静圧室を加圧する第２の加圧部とを備え、始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値よりも小さい場合に前記静圧室を加圧し、始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値よりも大きい場合に、前記静圧室が連通するとともに前記第１の加圧部が加圧する空間の圧力よりも前記静圧室の圧力が高くなるように前記静圧室が連通する空間と前記静圧室とを加圧するスターリングエンジンである。
【０００８】
本発明は前記第２の加圧部が前記静圧室の容積を可変にする加圧構造を備える構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ピストンとして自立型の気体潤滑ピストンを備える場合にピストンおよび対応するシリンダが互いに接触した状態で始動することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１のスターリングエンジンの概略構成図である。
【図２】実施例１の制御動作をフローチャートで示す図である。
【図３】実施例２のスターリングエンジンの概略構成図である。
【図４】実施例２の制御動作をフローチャートで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１はスターリングエンジン１０Ａの概略構成図である。スターリングエンジン１０Ａは多気筒（ここでは２気筒）α型のスターリングエンジンである。スターリングエンジン１０Ａ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。
【００１３】
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、スターリングエンジン１０Ａでは内燃機関の排気が高温熱源を構成している。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
次にスターリングエンジン１０Ａ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。
【００１７】
ところで、スターリングエンジン１０Ａ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、スターリングエンジン１０Ａの内部フリクションを大幅に低減させることができる。
【００１８】
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は内部に気体を導入する導入部２１ａと、対応するシリンダ２２との間に気体を噴出する噴出部２１ｂとを備えている。また、圧縮ピストン３１も膨張ピストン２１と同様に導入部３１ａと噴出部３１ｂとを備えている。ピストン２１、３１は内部に気体を導入するとともに、対応するシリンダ２２、３２との間に気体を噴出する自立型の気体潤滑ピストンとなっている。
【００１９】
スターリングエンジン１０Ａはさらにクランクシャフト６１とクランクケース６２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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
スターリングエンジン１０Ａはさらに第１の加圧ポンプ６５と第１の配管６６と第１の開閉弁６７とを備えている。第１の加圧ポンプ６５はクランクケース６２内を加圧する。第１の配管６６はクランクケース６２内を加圧可能に第１の加圧ポンプ６５とクランクケース６２とを接続する。第１の開閉弁６７は第１の配管６６に介在するようにして設けられており、クランクケース６２内の加圧の許可、禁止を切り替える。
【００２２】
スターリングエンジン１０Ａでは、クランクケース６２内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、クランクケース６２内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。このためスターリングエンジン１０Ａでは、クランクケース６２内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られるようにしている。
【００２３】
クランクケース６２内を加圧するにあたり、第１の加圧ポンプ６５は具体的にはバッファ空間Ｂ１を加圧するように設けられている。第１の加圧ポンプ６５は例えばバッファ空間Ｂ２を加圧するように設けられてもよい。或いは、隔壁部６２ａが設けられていない場合にバッファ空間Ｂを加圧するように設けられてもよい。第１の加圧ポンプ６５は第１の加圧部に相当する。
【００２４】
クランクケース６２には第１の圧力センサ９１と温度センサ９２が設けられている。第１の圧力センサ９１はバッファ空間Ｂ１の圧力を検知することで、第１の加圧ポンプ６５が加圧する空間であるバッファ空間Ｂ１の圧力を検知する。温度センサ９２はバッファ空間Ｂ１の温度を検知することで、第１の加圧ポンプ６５が加圧する空間であるバッファ空間Ｂ１の温度を検知する。
【００２５】
スターリングエンジン１０Ａはさらにハウジング７０と連通制御弁８０とを備えている。ハウジング７０はクランクケース６２に組み付けられている。ハウジング７０の内部空間は静圧室Ｒとなっており、ハウジング７０はクランクケース６２、シリンダ２２、３２、冷却器４５、再生器４６および加熱器４７とともに作動空間Ｗ、バッファ空間Ｂおよび静圧室Ｒを有する本体部を構成している。
【００２６】
静圧室Ｒはバッファ空間Ｂから気体が導入される空間として設けられており、バッファ空間Ｂと連通している。この点、クランクケース６２にはバッファ空間Ｂと静圧室Ｒとを連通する第１の連通部６２ｂが設けられている。第１の連通部６２ｂは隔壁部６２ａによって高温側気筒２０側と低温側気筒３０側とに区分されているバッファ空間Ｂ１、Ｂ２それぞれに対して設けられている。これに対し、バッファ空間Ｂ１は静圧室Ｒが連通するとともに第１の加圧ポンプ６５が加圧する空間になっている。
【００２７】
第１の連通部６２ｂには第１の連通部６２ｂの連通を制御する連通制御弁８０が設けられている。連通制御弁８０は差圧弁であり、バッファ空間Ｂ（具体的にはここでは対応するバッファ空間Ｂ１またはＢ２）の圧力から静圧室Ｒの圧力を引いたこれらの差圧が所定値よりも高い場合に開弁し、これらの差圧が所定値よりも低い場合に閉弁する。そしてこれにより、これらの差圧に応じてバッファ空間Ｂから静圧室Ｒに気体を導入することで、静圧室Ｒの圧力を高めるとともに高めた圧力を維持可能にする。
【００２８】
静圧室Ｒは具体的にはピストン２１、３１の内部に導入する気体を保持する空間として、このようにバッファ空間Ｂから気体が導入される空間となっている。このため、対応するピストン２１、３１の内部に気体を導入する導入部２１ａ、３１ａはともに静圧室Ｒから気体を導入可能に設けられている。導入部２１ａ、３１ａは対応するピストン２１、３１の内部と静圧室Ｒとを連通する第２の連通部に相当する。導入部２１ａ、３１ａは例えばチューブで実現できる。
【００２９】
スターリングエンジン１０Ａはさらに第２の加圧ポンプ７５と第２の配管７６と第２の開閉弁７７とを備えている。第２の加圧ポンプ７５は静圧室Ｒを加圧する。第１の配管６６は静圧室Ｒを加圧可能に第２の加圧ポンプ７５と静圧室Ｒとを接続する。第２の開閉弁７７は第２の配管７６に介在するようにして設けられており、静圧室Ｒの加圧の許可、禁止を切り替える。第２の加圧ポンプ７５は第２の加圧部に相当する。
【００３０】
スターリングエンジン１０ＡはさらにＥＣＵ１００Ａを備えている。ＥＣＵ１００Ａは電子制御装置であり、ＥＣＵ１００Ａには第１の圧力センサ９１や温度センサ９２や対応する内燃機関の始動を検出可能なイグニッションＳＷ９３がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。また、第１の加圧ポンプ６５や第１の開閉弁６７や第２の加圧ポンプ７５や第２の開閉弁７７が制御対象として電気的に接続されている。ＥＣＵ１００Ａ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機能的に実現される。
【００３１】
制御部はスターリングエンジン１０Ａ始動前にスターリングエンジン１０Ａ停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合に静圧室Ｒを加圧する。また、スターリングエンジン１０Ａ始動前にスターリングエンジン１０Ａ停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合（具体的にはここでは所定値β以上である場合）に、静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにバッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧する。
【００３２】
スターリングエンジン１０Ａ停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合は具体的にはスターリングエンジン１０Ａ停止時の所定の部位におけるスターリングエンジン１０Ａ内の圧力（具体的にはここではバッファ空間Ｂ１の圧力）が所定値β´よりも高い場合となっている。したがって、制御部はさらに具体的にはスターリングエンジン１０Ａ始動前において、バッファ空間Ｂ１の圧力が所定値β´よりも高い場合に静圧室Ｒを加圧する。また、スターリングンエンジン１０Ａ始動前において、バッファ空間Ｂ１の圧力が所定値β´よりも低い場合（具体的にはここでは所定値β´以下である場合）に静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにバッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧する。
【００３３】
所定値β´は出力を増大させるにあたっての所定の部位におけるスターリングエンジン１０Ａ内の目標圧力（具体的にはここではバッファ空間Ｂ１の目標圧力）である所定値αよりも低く設定されている。この点、所定値αは具体的にはバッファ空間Ｂ１の作動流体の温度が高い場合ほど小さな値に設定することができる。そして、所定値β´は所定値αよりも所定の大きさだけ小さな値に設定することができる。静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにするには、例えば静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるように加圧ポンプ６５、７５の出力の大きさを予め決定しておくことができる。この場合、具体的には静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにしながら、バッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧することができる。
【００３４】
バッファ空間Ｂ１を加圧するにあたり、制御部は具体的には第１の開閉弁６７を開弁するとともに第１の加圧ポンプ６５を駆動する。また、静圧室Ｒを加圧するにあたり、制御部は第２の開閉弁７７を開弁するとともに第２の加圧ポンプ７５を駆動する。制御部はバッファ空間Ｂ１の圧力が所定値αよりも高くなった場合にスターリングエンジン１０Ａを始動するとともに、開閉弁６７、７７のうち、開弁中の開閉弁を閉弁することができる。また、加圧ポンプ６５、７５のうち、駆動中の加圧ポンプを停止することができる。
【００３５】
次にＥＣＵ１００Ａの制御動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ１００Ａは対応する内燃機関が始動したか否かを判定する（ステップＳ１）。対応する内燃機関が始動したか否かは例えばイグニッションＳＷ９３の出力に基づき判定できる。否定判定であれば本フローチャートを一旦終了する。肯定判定であればＥＣＵ１００Ａは始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３６】
始動条件はスターリングエンジン１０Ａの暖機が所定の状態まで進んだ結果、スターリングエンジン１０Ａが自立運転可能な状態にあることである。ステップＳ２で否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了する。ステップＳ２で肯定判定であれば、ＥＣＵ１００Ａはバッファ空間Ｂ１の圧力が所定値β´よりも高いか否かを判定する（ステップＳ３）。肯定判定であれば、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さいと判断される。
【００３７】
このためステップＳ３で肯定判定であれば、ＥＣＵ１００Ａは第１の開閉弁６７を閉弁するとともに（ステップＳ４）、第１の加圧ポンプ６５を停止する（ステップＳ５）。また、第２の開閉弁７７を開弁するとともに（ステップＳ６）、第２の加圧ポンプ７５を駆動する（ステップＳ７）。そしてこれにより、静圧室Ｒの圧力をバッファ空間Ｂ（具体的にはここではバッファ空間Ｂ１およびＢ２）の圧力よりも高めることで、静圧室Ｒからピストン２１、３１の内部に気体を導入する。結果、ピストン２１、３１が浮上する。
【００３８】
ステップＳ３で否定判定であれば、停止時の作動流体の漏れが所定値β以上であると判断される。このためこの場合には、ＥＣＵ１００Ａは開閉弁６７、７７を開弁するとともに（ステップＳ８）、加圧ポンプ６５、７５を駆動する（ステップＳ９）。そしてこれにより、バッファ空間Ｂ１を加圧しつつも静圧室Ｒの圧力をバッファ空間Ｂの圧力よりも高めることで、静圧室Ｒからピストン２１、３１の内部に気体を導入する。結果、ピストン２１、３１が浮上する。
【００３９】
ステップＳ７またはＳ９に続いてＥＣＵ１００Ａはバッファ空間Ｂ１の圧力が所定値αよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、否定判定であればステップＳ１０に戻り、肯定判定であればスターリングエンジン１０Ａを始動する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１に続き、ＥＣＵ１００Ａは開閉弁６７、７７を閉弁するとともに（ステップＳ１２）、加圧ポンプ６５、７５を停止する（ステップＳ１３）。そしてこれにより、開閉弁６７、７７のうち、開弁中の開閉弁を閉弁するとともに加圧ポンプ６５、７５のうち、駆動中の加圧ポンプを停止する。ステップＳ１３の後には本フローチャートを終了する。
【００４０】
次にスターリングエンジン１０Ａの作用効果について説明する。スターリングエンジン１０Ａはピストン２１、３１と第１の連通部６２ｂと連通制御弁８０と導入部２１ａ、３１ａと加圧ポンプ６５、７５とを作動空間Ｗ、バッファ空間Ｂおよび静圧室Ｒを有する本体部とともに備える構成で、始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合に静圧室Ｒを加圧する。そしてこれにより、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合に静圧室Ｒの圧力をバッファ空間Ｂの圧力よりも高めることで、始動前にピストン２１、３１を浮上させることができる。
【００４１】
スターリングエンジン１０Ａは始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合には、静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにバッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧する。そしてこれにより、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合にはバッファ空間Ｂ１を加圧しつつも、静圧室Ｒの圧力をバッファ空間Ｂの圧力よりも高めることで、始動前にピストン２１、３１を浮上させることができる。このため、スターリングエンジン１０Ａはピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２が互いに接触した状態で始動することを防止できる。
【００４２】
この点、スターリングエンジン１０Ａは詳細には第２の加圧ポンプ７５を備える構成で始動前に静圧室Ｒを加圧することで、ピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２が互いに接触した状態で始動することを防止できる。また、第１の加圧ポンプ６５をさらに備える構成で始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合にバッファ空間Ｂ１をさらに加圧することで、昇圧による出力の増大を図ることができる。
【００４３】
そしてこのとき、静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにバッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧することで、具体的には昇圧による出力の増大を必要に応じて行うことを可能にしつつ、ピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２が互いに接触した状態で始動することを防止できる。
【００４４】
スターリングエンジン１０Ａは具体的には始動前に停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合に静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにしながら、バッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧することで、バッファ空間Ｂ１の圧力が所定値αよりも高くなった場合に即座に始動を行うこともできる。そしてこれにより、始動時期の早期化を図ることもできる。
【００４５】
スターリングエンジン１０Ａは連通制御弁８０をバッファ空間Ｂ（具体的にはここでは対応するバッファ空間Ｂ１またはＢ２）の圧力から静圧室Ｒの圧力を引いたこれらの差圧が所定値よりも高い場合に開弁し、これらの差圧が所定値よりも低い場合に閉弁する差圧弁とすることで、機械的に静圧室Ｒの圧力を高めることができる。そしてこれにより、例えば電子制御が不要な簡素な構成とすることで、コスト面で有利な構成とすることもできる。
【実施例２】
【００４６】
図３はスターリングエンジン１０Ｂの概略構成図である。スターリングエンジン１０Ｂは第２の加圧ポンプ７５、第２の配管７６および第２の開閉弁７７の代わりにシリンダ装置７８を備える点と、静圧室Ｒの圧力を検知可能な第２の圧力センサ９４がさらに設けられている点と、ＥＣＵ１００Ａの代わりにＥＣＵ１００Ｂを備える点以外、スターリングエンジン１０Ａと実質的に同一となっている。ＥＣＵ１００Ｂは第２の加圧ポンプ７５および第２の開閉弁７７の代わりにシリンダ装置７８が制御対象としてさらに電気的に接続される点と、第２の圧力センサ９４がセンサ・スイッチ類としてさらに電気的に接続される点と、制御部が以下に示すように実現される点以外、ＥＣＵ１００Ａと実質的に同一となっている。
【００４７】
シリンダ装置７８はロッド７８ａの先端部に加圧ピストン７８ｂを備えている。加圧ピストン７８ｂは静圧室Ｒに摺動可能に設けられており、ロッド７８ａの前進、後退に応じて静圧室Ｒの容積を可変にする。シリンダ装置７８は静圧室Ｒの容積を可変にする加圧構造を備える第２の加圧部に相当する。シリンダ装置７８は具体的には例えば電子制御でロッド７８ａを前進、後退させることが可能な電磁弁や油圧源を含む油圧シリンダ装置で実現できる。
【００４８】
ＥＣＵ１００Ｂでは静圧室Ｒを加圧するにあたって、制御部がスターリングエンジン１０Ｂ停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合として、具体的にはクランクケース６２内の加圧が不要な場合に静圧室Ｒを加圧するように実現される。この点、ＥＣＵ１００Ｂでは所定値β´に所定値αが適用される。また、ＥＣＵ１００Ｂでは静圧室Ｒを加圧するにあたって、制御部が第２の開閉弁７７を開弁するとともに第２の加圧ポンプ７５を駆動する代わりに、静圧室Ｒの容積が小さくなるようにシリンダ装置７８を制御するよう実現される。
【００４９】
ＥＣＵ１００Ｂでは制御部がスターリングエンジン１０Ｂ停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合（具体的にはここでは所定値β以上である場合）に具体的には第１の開閉弁６７を開弁するとともに第１の加圧ポンプ６５を駆動する。そして、バッファ空間Ｂ１の圧力が所定値αよりも高くなった場合に、第１の開閉弁６７を閉弁するとともに第１の加圧ポンプ６５を停止し、さらに静圧室Ｒの容積が小さくなるようにシリンダ装置７８を制御する。すなわち、バッファ空間Ｂ１を加圧した後、静圧室Ｒを加圧することで、静圧室Ｒの圧力がバッファ空間Ｂ１の圧力よりも高くなるようにバッファ空間Ｂ１と静圧室Ｒとを加圧する。
【００５０】
ＥＣＵ１００Ｂでは、静圧室Ｒの容積が小さくなるようにシリンダ装置７８を制御した場合にスターリングエンジン１０Ｂを始動する。そして、スターリングエンジン１０Ｂ始動後、容積を大きくした場合（具体的にはここでは最大にすることで、元に戻した場合）に低下することになる静圧室Ｒの圧力が所定値γよりも高い場合に、静圧室Ｒの容積が大きくなるようにシリンダ装置７８を制御するよう実現される。所定値γは静圧室Ｒの容積を大きくした場合でも、ピストン２１、３１を浮上させることが可能な圧力となっている。容積を大きくした場合に低下することになる静圧室Ｒの圧力は縮小時の静圧室Ｒの容積および圧力と拡大時の静圧室Ｒの容積とに基づき算出できる。
【００５１】
次にＥＣＵ１００Ｂの動作を図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、ステップＳ２１、Ｓ２２は図２に示すフローチャートのステップＳ１、Ｓ２と同じである。ステップＳ２２で否定判定であれば、ＥＣＵ１００Ｂはバッファ空間Ｂ１の圧力が所定値αよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２３）。肯定判定であれば、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さいと判断される。
【００５２】
このためステップＳ２３で肯定判定であれば、ＥＣＵ１００Ｂは第１の開閉弁６７を閉弁するとともに（ステップＳ２７）、第１の加圧ポンプ６５を停止する（ステップＳ２８）。また、シリンダ装置７８を制御し、静圧室Ｒの容積が小さくなるようにする（ステップＳ２９）。そしてこれにより、静圧室Ｒの圧力をバッファ空間Ｂの圧力よりも高めることで、静圧室Ｒからピストン２１、３１の内部に気体を導入する。結果、ピストン２１、３１が浮上する。
【００５３】
ステップＳ２３で否定判定であれば、停止時の作動流体の漏れが所定値β以上であると判断される。このためこの場合には、ＥＣＵ１００Ｂは第１の開閉弁６７を開弁するとともに（ステップＳ２４）、第１の加圧ポンプ６５を駆動する（ステップＳ２５）。また、バッファ空間Ｂ１の圧力が所定値αよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２６）。そして、否定判定であればステップＳ２６に戻り、肯定判定であればステップＳ２７に進む。ステップＳ２７に進んだ場合にはさらにステップＳ２８を経てステップＳ２９に進むことで、静圧室Ｒの圧力をバッファ空間Ｂの圧力よりも高め、静圧室Ｒからピストン２１、３１の内部に気体を導入する。結果、ピストン２１、３１が浮上する。
【００５４】
ステップＳ２９に続き、ＥＣＵ１００Ｂはスターリングエンジン１０Ｂを始動する（ステップＳ３０）。そして、容積を大きくした場合に低下することになる静圧室Ｒの圧力（容積拡大時圧力）が所定値γよりも高いか否かを判定する（ステップＳ３１）。否定判定であればステップＳ３１に戻る。肯定判定であればシリンダ装置７８を制御し、静圧室Ｒの容積が大きくなるになるようにする（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の後には本フローチャートを終了する。
【００５５】
次にスターリングエンジン１０Ｂの作用効果について説明する。スターリングエンジン１０Ｂはシリンダ装置７８を備える構成で、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも小さい場合に静圧室Ｒを加圧することで、クランクケース６２内の加圧が不要な場合にクランクケース６２内の加圧を行うことなく、ピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２が互いに接触した状態で始動することを防止できる。また、この場合にはピストン２１、３１を浮上させるにあたって、後にシリンダ装置７８による加圧が不要になった場合に静圧室Ｒの容積を大きくする（元に戻す）ことで、同一の温度に対するスターリングエンジン１０Ｂの内圧の実質的な上昇も防止できる。
【００５６】
このため、スターリングエンジン１０Ｂはクランクケース６２内の加圧が不要な場合にスターリングエンジン１０Ｂの内圧が実質的に上昇することを防止しつつ、ピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２が互いに接触した状態で始動することを防止できる点で、スターリングエンジン１０Ａと比較して好適である。また、スターリングエンジン１０Ｂはスターリングエンジン１０Ａと同様、停止時の作動流体の漏れが所定値βよりも大きい場合にも、ピストン２１、３１および対応するシリンダ２２、３２が互いに接触した状態で始動することを防止できる。
【００５７】
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。例えば静圧室は作動空間から気体が導入される空間として設けられることで、作動空間と連通していてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
スターリングエンジン  １０Ａ、１０Ｂ
膨張ピストン          ２１
圧縮ピストン          ３１
導入部                ２１ａ、３１ａ
クランクケース        ６２
第１の連通部          ６２ｂ
第１の加圧ポンプ      ６５
ハウジング            ７０
第２の加圧ポンプ      ７５
シリンダ装置          ７８
連通制御弁            ８０
ＥＣＵ                １００Ａ、１００Ｂ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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