JP6484576B2 - 振動低減装置 - Google Patents
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Description
また、この解決手段によれば、1つのシリンダ内に第1ピストンおよび第2ピストンを備えた往復動機関に対して、これらピストンの往復移動に起因する振動を低減することが可能となる。
まず、第1実施形態について説明する。本実施形態では、単気筒であってディスプレーサピストンおよびパワーピストンがそれぞれ上下方向に往復移動するスターリングエンジンに本発明を適用した場合について説明する。
本実施形態の特徴である振動低減装置について説明する前に、スターリングエンジンの概略構成について説明する。
次に、本実施形態の特徴である振動低減装置5の構成について説明する。この振動低減装置5は、前記ディスプレーサピストン12およびパワーピストン13の往復移動に起因する振動を低減するものである。特に、ディスプレーサピストン12およびパワーピストン13それぞれの往復移動方向(本実施形態では上下方向)の振動を低減するものとなっている。
ここで、L1はクランク軸14の中心線(回転中心)O1と振動低減目標位置である床面との間の距離である。また、L2はバランス軸72の中心線(バランスウェイトの回転中心)O2と振動低減目標位置である床面との間の距離である。なお、本実施形態では、これら距離L1,L2は同一である。これら距離L1,L2が互いに異なる場合については、後述する第2実施形態で説明する。
次に、上述の如く構成された振動低減装置5による振動低減のための制御について説明する。この制御は、ディスプレーサピストン12およびパワーピストン13の往復移動方向の振動を低減するための電動モータ74の制御(電動モータ74に出力される回転指令信号による制御)である。
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態は、単気筒であってディスプレーサピストン12およびパワーピストン13がそれぞれ水平方向に往復移動するスターリングエンジン1に本発明を適用したものである。その他の構成および制御は前記第1実施形態のものと同様である。従って、ここでは、前記第1実施形態との相違点について主に説明する。
L1はクランク軸14の中心線O1と振動低減目標位置である床面との間の距離である。また、L2はバランス軸72の中心線O2と振動低減目標位置である床面との間の距離である。
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態は、電動バランサの配設個数が前記第1実施形態のものと異なっている。その他の構成および制御は前記第1実施形態のものと同様である。従って、ここでも、前記第1実施形態との相違点について主に説明する。
1/4×ピストンの合成慣性力×L1 …(2)
なお、各バランスウェイト73,73それぞれの慣性力を合わせて一つの慣性力として見なした場合には前記式(1)が成立することになる。
次に、第4実施形態について説明する。本実施形態は、図11に示すように、ディスプレーサピストン12およびパワーピストン13がそれぞれ水平方向に往復移動するスターリングエンジン1に対し、前記第3実施形態と同様に、振動低減装置5が2個の電動バランサ7A,7Bを備えたものとなっている。これら電動バランサ7A,7Bは、クランクケース15の上面および下面に取り付けられている。各電動バランサ7A,7Bは、それぞれ第1実施形態のものと同様の構成となっている。その他の構成および動作は前記第3実施形態のものと同様である。また、各電動バランサ7A,7Bそれぞれのバランスウェイト73の慣性力としては、前記式(2)が成り立つように設定されている。なお、各バランスウェイト73,73それぞれの慣性力を合わせて一つの慣性力として見なした場合には前記式(1)が成立することになる。
次に、第5実施形態について説明する。本実施形態は、電動バランサ7の動力源が前記第1実施形態のものと異なっている。その他の構成および制御は前記第1実施形態のものと同様である。従って、ここでも、前記第1実施形態との相違点について主に説明する。
次に、第6実施形態について説明する。本実施形態は、複数のスターリングエンジン1および発電機2を備えた発電システムに本発明を適用したものである。
次に、第7実施形態について説明する。本実施形態では、単気筒であって1つのピストンが上下方向に往復移動する内燃機関(例えばディーゼルエンジン)に本発明を適用した場合について説明する。
次に、第8実施形態について説明する。本実施形態は、単気筒であってピストン112が水平方向に往復移動する内燃機関101に本発明を適用したものである。その他の構成および制御は前記第2実施形態および前記第7実施形態のものと同様である。従って、ここでは、これら実施形態との相違点について主に説明する。
次に、第9実施形態について説明する。本実施形態は、電動バランサ7の制御系統の構成が第7実施形態のものと異なっている。その他の構成および制御は前記第7実施形態のものと同様である。従って、ここでは、電動バランサ7の制御系統についてのみ説明する。
11 シリンダ
12 ディスプレーサピストン(第1ピストン)
13 パワーピストン(第2ピストン)
14 クランク軸
15 クランクケース
2 発電機
5 振動低減装置
6 カウンタウェイト
7 電動バランサ(バランサ)
72 バランス軸
73 バランスウェイト
74 電動モータ
101 内燃機関(往復動機関)
112 ピストン
114 クランク軸
O1 クランク軸の中心線(振動低減目標位置)
O2 バランス軸の中心線
O3 ピストンの中心線
G1 バランスウェイトの重心位置
Claims (4)
- 往復動機関のピストン往復移動によって駆動されるクランク軸に設けられるカウンタウェイトと、前記クランク軸とは独立駆動されるバランス軸およびこのバランス軸に回転一体に設けられるバランスウェイトを有するバランサとを備えた振動低減装置において、
前記往復動機関は、前記クランク軸に連結される位置での回転方向の位相差を有する第1ピストンおよび第2ピストンが1つのシリンダに対して収容され、これらピストンが共通の中心線に沿って前記シリンダ内でそれぞれ往復移動するようになっており、
前記バランス軸の中心線と、前記クランク軸の中心線が略平行配置され、かつこれらの中心線を含む仮想平面が前記第1ピストンおよび前記第2ピストンの前記中心線と略垂直配置となっており、
前記カウンタウェイトの慣性力を前記第1ピストンおよび前記第2ピストンの合成慣性力の約1/2に設定し、
前記バランスウェイトの質量設定に当たって、振動低減目標位置と前記クランク軸の回転中心との間の距離をL1、前記振動低減目標位置とバランスウェイトの回転中心との間の距離をL2とする場合に、
バランスウェイトの慣性力×L2=1/2×ピストンの合成慣性力×L1が成り立つように設定されており、
前記バランスウェイトの回転によって生じる遠心力が、前記第1ピストンの往復移動に起因する慣性力と前記第2ピストンの往復移動に起因する慣性力との合力を打ち消す方向に発生するようにバランスウェイトの回転が制御される構成となっていることを特徴とする振動低減装置。 - 請求項1記載の振動低減装置において、
前記各ピストンの往復移動方向は水平方向であり、前記バランサは前記クランク軸を収容したクランクケースの上面に取り付けられていることを特徴とする振動低減装置。 - 請求項1または2記載の振動低減装置において、
前記バランサは、前記クランク軸を挟んだ両側において互いに独立駆動される2個が配置されており、一方のバランサのバランスウェイトの回転方向は前記クランク軸の回転方向とは反対方向に設定され、他方のバランサのバランスウェイトの回転方向は前記クランク軸の回転方向と同方向に設定されていることを特徴とする振動低減装置。 - 請求項1、2または3記載の振動低減装置において、
前記バランサにおける前記バランス軸および前記バランスウェイトの回転動力源は電動モータであり、
前記クランク軸には発電機が接続されており、このクランク軸の回転に伴って発電機による発電が行われるようになっており、
前記発電機で発電された電力の一部が前記電動モータに給電される構成となっていることを特徴とする振動低減装置。
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