JPH0942054A - Stirling engine - Google Patents
Stirling engineInfo
- Publication number
- JPH0942054A JPH0942054A JP7193893A JP19389395A JPH0942054A JP H0942054 A JPH0942054 A JP H0942054A JP 7193893 A JP7193893 A JP 7193893A JP 19389395 A JP19389395 A JP 19389395A JP H0942054 A JPH0942054 A JP H0942054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- stirling engine
- cylinder
- engine according
- structural member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶用、潜水船
用、車両用、定置用、空調用、発電用等として用いられ
るスターリング機関の改良技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for improving a Stirling engine used for ships, submarines, vehicles, stationary, air conditioning, power generation, etc.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、スターリング機関は、原理的
にカルノーサイクルに相当する高い熱効率を得ることが
できる点、外燃機関であり多種多様の熱源を利用できる
点、また、内燃機関のような爆発的な燃焼を伴わないた
め騒音が小さい点、内燃機関に較べ不完全燃焼の発生が
少なく排気有害成分の排出に対しても有利である点等に
鑑み、新たな動力源として注目され、種々の型式のもの
が提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a Stirling engine can obtain a high thermal efficiency equivalent to a Carnot cycle in principle, is an external combustion engine and can use a variety of heat sources, and can be used like an internal combustion engine. In light of the fact that it does not accompany explosive combustion, it produces less noise, has less incomplete combustion than internal combustion engines, and is advantageous for exhausting harmful exhaust gases. The following types have been proposed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、スターリング
機関の抱える問題として、内燃機関に比較して機関重量
当たり或いは排気量当たりの出力が小さいという問題が
ある。かかる問題を解決するための方法として、例え
ば、図９に示すディスプレーサー型スターリング機関で
説明すると、加熱器５０〔高温側（設定温度ＴH ）〕と
冷却器５１〔低温側（設定温度ＴC ）〕の温度比（ＴH
／ＴC ）を大きくすること、或いは所謂デッドボリュー
ムを小さくすること等が挙げられるが、これらは出力の
増大幅がそれ程大きくなく限界があるので、一般的に、
格段に出力の増大を図るためには、作動ガスＧの平均圧
力（Ｐｍ，バッファ圧）を高める方法が採られている。
即ち、シリンダ内に高圧ガスを封入することでＰｍを上
げておくほど、それに比例して出力を上げることができ
るので、効果的に出力を増大できることになるのであ
る。However, as a problem of the Stirling engine, there is a problem that the output per engine weight or displacement is smaller than that of the internal combustion engine. As a method for solving such a problem, for example, a displacer type Stirling engine shown in FIG. 9 will be described. A heater 50 [high temperature side (set temperature T H )] and a cooler 51 [low temperature side (set temperature T C). )] Temperature ratio ( TH
/ T C ) may be increased, or so-called dead volume may be decreased, but in general, the increase in output is not so large and there is a limit, so generally,
In order to remarkably increase the output, a method of increasing the average pressure (Pm, buffer pressure) of the working gas G is adopted.
That is, as Pm is increased by enclosing high-pressure gas in the cylinder, the output can be increased in proportion thereto, so that the output can be effectively increased.
【０００４】しかしながら、かかる作動ガスＧの平均圧
力（Ｐｍ）を高める方法にあっては、高圧な作動ガスＧ
を機関内部に封入維持するための気密性の問題や、外気
と内部との圧力差が大きくなるため、作動ガスが機関内
部から作用し背面からは大気圧が作用するようなシリン
ダヘッド５３，５５やシリンダライナ（シリンダブロッ
ク）５２，５４の構造部材等の強度アップ（厚肉化等）
が必要とされ、装置寸法や重量が大きくなってしまうと
いう問題があった。However, in the method of increasing the average pressure (Pm) of the working gas G, the working gas G of high pressure is used.
Of the cylinder heads 53, 55 such that the working gas acts from the inside of the engine and the atmospheric pressure acts from the back surface because of the problem of airtightness for keeping the inside of the engine sealed and the pressure difference between the outside air and the inside becomes large. Strengthening of structural members such as and cylinder liners (cylinder blocks) 52, 54 (thickening)
However, there is a problem in that the size and weight of the device are increased.
【０００５】本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされ
たもので、簡単な構成で、小型・軽量化を図りつつ高出
力化を図ることができるスターリング機関を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a Stirling engine which has a simple structure and is capable of achieving high output while achieving size and weight reduction.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、シリンダ内部に所定のバッファ圧力を作
用させるスターリング機関において、前記シリンダ内部
のバッファ圧力が表面に作用する構造部材の背面からも
前記バッファ圧力を作用させるべく、前記構造部材の背
面の少なくとも一部を包囲して形成した圧力容器を含ん
で構成した。Therefore, in the invention described in claim 1, in the Stirling engine for exerting a predetermined buffer pressure inside the cylinder, the back surface of the structural member on the surface of which the buffer pressure inside the cylinder acts. In order to apply the buffer pressure, the pressure vessel is formed by surrounding at least a part of the back surface of the structural member.
【０００７】即ち、前記構造部材の背面の少なくとも一
部を圧力容器で包囲するようにして、シリンダ内部のバ
ッファ圧力が表面に作用する構造部材の背面からもバッ
ファ圧力を作用させることができるようにする。これに
より、構造部材の表裏面の双方からバッファ圧力が作用
し、これらが相殺されることになるので、従来のように
シリンダ内部のみからバッファ圧力が構造部材に作用す
る場合に比較して、構造部材の強度アップが必要なくな
るので、例えば、各部材の材質変更や薄肉化を図ること
ができ、以って出力増大を図りつつ小型・軽量化を図れ
ることになる。That is, at least a part of the back surface of the structural member is surrounded by the pressure vessel so that the buffer pressure inside the cylinder acts on the surface so that the buffer pressure can be applied from the back surface of the structural member. To do. As a result, the buffer pressure acts from both the front and back surfaces of the structural member and cancels them out. Therefore, compared to the conventional case where the buffer pressure acts on the structural member only from the inside of the cylinder, Since it is not necessary to increase the strength of the members, for example, the material of each member can be changed and the wall thickness can be reduced, so that the output can be increased and the size and weight can be reduced.
【０００８】請求項２に記載の発明では、前記構造部材
が、スターリングサイクルにより発生するシリンダ内圧
変動を出力として取り出すためのパワーピストンの頂面
と、シリンダ内部の作動ガスを移動させるためのディス
プレーサーピストンの前記パワーピストン側の頂面と、
が対向して形成される空間に面して配設される構造部材
を含むようにした。According to a second aspect of the invention, the structural member has a top surface of the power piston for taking out as output the fluctuation in the cylinder pressure generated by the Stirling cycle, and a displacer for moving the working gas inside the cylinder. A top surface of the piston on the side of the power piston,
Includes a structural member disposed so as to face the space formed facing each other.
【０００９】請求項３に記載の発明では、前記構造部材
が、前記パワーピストンを嵌挿保持するシリンダライナ
を含むようにした。請求項４に記載の発明では、前記構
造部材が、前記ディスプレーサーピストンを嵌挿保持す
るシリンダライナを含むようにした。請求項５に記載の
発明では、前記構造部材が、前記ディスプレーサーピス
トンのシリンダヘッドを含むようにした。According to a third aspect of the invention, the structural member includes a cylinder liner for inserting and holding the power piston. According to a fourth aspect of the invention, the structural member includes a cylinder liner for inserting and holding the displacer piston. According to a fifth aspect of the invention, the structural member includes a cylinder head of the displacer piston.
【００１０】上記の請求項２，請求項３，請求項４，請
求項５に記載の発明のように、圧力容器で背面を覆う構
造部材の範囲を適宜変更すれば、要求に応じて小型・軽
量化等を順次促進させることが可能となる。請求項６に
記載の発明では、前記圧力容器が、軸シールを介してク
ランク軸をも包囲するようにした。According to the invention described in claim 2, claim 3, claim 4, and claim 5, if the range of the structural member for covering the back surface with the pressure vessel is appropriately changed, the size of the structure can be reduced as required. It becomes possible to sequentially promote weight reduction and the like. In the invention according to claim 6, the pressure vessel also surrounds the crankshaft via a shaft seal.
【００１１】このように、前記圧力容器で、軸シールを
介してクランク軸をも包囲するようにすれば、別個にク
ランク軸を包囲するケース等を設けずに回転部材を覆う
ことができるので、コスト低減を図りつつ騒音，安全性
等を確保できると共に、圧力容器の容積を増大でき、ま
た外気とのシール箇所も最小限に抑えることができ気密
性を高く維持することができる。As described above, if the pressure vessel also surrounds the crankshaft via the shaft seal, the rotating member can be covered without providing a separate case for surrounding the crankshaft. Noise, safety, etc. can be ensured while cost reduction is achieved, the volume of the pressure vessel can be increased, and the sealing portion with the outside air can be minimized to maintain high airtightness.
【００１２】請求項７に記載の発明では、前記パワーピ
ストンからクランク軸への動力の伝達機構を、ピストン
に連結されるピストンロッドのクランク軸側端部に連結
されると共に、クランクピンに連結されるロッド部材を
ピストン移動方向に略垂直な方向に摺動自在に支持する
水平部材と、前記水平部材に略垂直に接続され、クラン
ク軸支持部に対して、ピストン移動方向に略水平な方向
に摺動自在に支持される垂直部材と、を含んで構成され
る機構で構成した。According to a seventh aspect of the present invention, the power transmission mechanism from the power piston to the crankshaft is connected to a crankshaft side end of a piston rod connected to the piston and to a crankpin. And a horizontal member that slidably supports the rod member in a direction substantially perpendicular to the piston movement direction, and is connected substantially vertically to the horizontal member, and is substantially horizontal to the piston movement direction with respect to the crankshaft support portion. And a vertical member slidably supported by the mechanism.
【００１３】このような機構を採用すれば、ピストン系
の変位が単一弦曲線運動を行いながら往復動−回転変換
を達成することになると共に、ピストン系へのモーメン
ト力（スラスト力）を発生させないので、フリクショ
ン，騒音，振動，摺動部摩耗等を最小限に抑制すること
ができる。請求項８に記載の発明では、前記パワーピス
トンと、前記ディスプレーサーピストンと、が共通のク
ランク軸に連結されて同軸上を往復動する構成とした。If such a mechanism is adopted, the displacement of the piston system achieves reciprocating motion-rotational conversion while performing a single chordal curve motion, and a moment force (thrust force) to the piston system is generated. Since this is not done, friction, noise, vibration, wear of sliding parts, etc. can be suppressed to a minimum. In the invention according to claim 8, the power piston and the displacer piston are connected to a common crankshaft and reciprocally move coaxially.
【００１４】このようにすれば、前記パワーピストン
と、前記ディスプレーサーピストンと、が共通のクラン
ク軸に連結されて同軸上を往復動するので、小型・軽量
化をより一層促進することができる。請求項９に記載の
発明では、スターリングサイクル達成のための加熱器と
再生熱交換器と冷却器と、が、前記ディスプレーサーピ
ストンを嵌挿保持するシリンダライナの外周部に配設さ
れ、加熱器と、冷却器と、が、前記ディスプレーサーピ
ストンを嵌挿保持するシリンダライナの外周部を巻回さ
れる管を含んで構成されるようにした。With this structure, the power piston and the displacer piston are connected to the common crankshaft and reciprocally move coaxially, so that the size and weight can be further promoted. In the invention according to claim 9, a heater, a regenerative heat exchanger, and a cooler for achieving a Stirling cycle are arranged on the outer peripheral portion of a cylinder liner in which the displacer piston is fitted and held, and the heater is And the cooler include a tube wound around the outer peripheral portion of the cylinder liner in which the displacer piston is fitted and held.
【００１５】このように、加熱器，再生熱交換器，冷却
器をシリンダライナの外周部に周設すれば、省スペース
化を促進できると共に、加熱，冷却効率の向上が図れ、
熱効率の向上を促進することができる。請求項１０に記
載の発明では、前記圧力容器が、前記加熱器と再生熱交
換器と冷却器のうち少なくとも１つを包囲するようにし
た。By thus providing the heater, the regenerative heat exchanger, and the cooler around the outer peripheral portion of the cylinder liner, space saving can be promoted and heating and cooling efficiency can be improved.
The improvement of thermal efficiency can be promoted. In the invention according to claim 10, the pressure vessel surrounds at least one of the heater, the regenerative heat exchanger, and the cooler.
【００１６】このように、前記圧力容器で、前記加熱器
と再生熱交換器と冷却器のうち少なくとも１つを包囲す
るようにすれば、これらを包囲するためのケース等を省
略できるので、部品点数の削減と省スペース化を図るこ
とが可能となる。請求項１１に記載の発明では、前記加
熱器の熱を、ディスプレーサーピストン側のシリンダヘ
ッド部に供給するようにした。As described above, if the pressure vessel surrounds at least one of the heater, the regenerative heat exchanger, and the cooler, a case or the like for surrounding them can be omitted. It is possible to reduce the number of points and save space. In the invention according to claim 11, the heat of the heater is supplied to the cylinder head portion on the displacer piston side.
【００１７】このように、前記加熱器の熱を、ディスプ
レーサーピストン側のシリンダヘッド部に供給するよう
にすれば、シリンダヘッド部からの放熱を抑制すること
ができ、より一層の高効率化，高出力化を図ることがで
きる。請求項１２に記載の発明では、前記加熱器が、加
熱媒体として温水を利用するようにした。また、請求項
１３に記載の発明では、前記冷却器が、冷却媒体として
水道水を利用するようにした。As described above, if the heat of the heater is supplied to the cylinder head portion on the displacer piston side, the heat radiation from the cylinder head portion can be suppressed and the efficiency can be further improved. Higher output can be achieved. In the invention according to claim 12, the heater uses hot water as a heating medium. Moreover, in the invention described in claim 13, the cooler uses tap water as a cooling medium.
【００１８】このようにすれば、加熱媒体，冷却媒体
を、低コストで簡易なものとできるので、当該スターリ
ング機関の取り扱い等を簡便或いは実用的なものとする
ことができる。請求項１４に記載の発明では、前記ディ
スプレーサーピストンのピストンリングとして、粘弾性
部材を用いるようにした。In this way, the heating medium and the cooling medium can be made low in cost and simple, so that the Stirling engine can be handled easily or practically. According to the invention of claim 14, a viscoelastic member is used as the piston ring of the displacer piston.
【００１９】このように、前記ディスプレーサーピスト
ンのピストンリングとして、粘弾性部材を用いるように
すれば、摺動面の気密性を高くすることができると共
に、摺動抵抗を小さくできるので、出力増大を一層促進
することができる。As described above, if the viscoelastic member is used as the piston ring of the displacer piston, the airtightness of the sliding surface can be increased and the sliding resistance can be reduced, so that the output can be increased. Can be further promoted.
【００２０】[0020]
【実施形態】以下に、本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、本実施形態におけるスターリン
グ機関１の断面図であり、全体構成を示すものである。
なお、本実施形態は、同軸上に２つのピストン配設した
スターリング機関であるが、これに限定されるものでは
なく、他の型式のスターリング機関に適用できるもので
ある。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a Stirling engine 1 according to this embodiment, showing the overall configuration.
Note that the present embodiment is a Stirling engine in which two pistons are coaxially arranged, but the present invention is not limited to this and can be applied to other types of Stirling engines.
【００２１】本実施形態におけるスターリング機関１の
出力を取り出す側のパワーピストン２は、当該パワーピ
ストン２の裏面（図１において上方）に固定されたピス
トンロッド３，ピロボールジョイント４を介して、Ｌ型
スコッチヨーク機構５に連結されることで、作動ガス２
１の膨張収縮に起因して発生するパワーピストン２の往
復運動を回転出力としてクランク軸６Ａ，６Ｂから取り
出す構造となっている。かかるＬ型スコッチヨーク機構
５の構造については、後述する。The power piston 2 on the side from which the output of the Stirling engine 1 is taken out in this embodiment is L-shaped through a piston rod 3 and a pillow ball joint 4 fixed to the back surface (upper side in FIG. 1) of the power piston 2. By being connected to the Scotch yoke mechanism 5, the working gas 2
The reciprocating motion of the power piston 2 caused by the expansion and contraction of No. 1 is taken out from the crankshafts 6A and 6B as a rotational output. The structure of the L-type Scotch yoke mechanism 5 will be described later.
【００２２】なお、クランク軸６Ａ，６Ｂと、フライホ
イール７Ａ，７Ｂに連結された軸７ａ，７ｂには、これ
らが対向する部分にスプライン加工が施してあり、シリ
コン等で形成された軸継手８Ａ，８Ｂを介して、スプラ
イン結合されるようになっている。これは、後述する圧
力容器２３をクランク軸６Ａ，６Ｂ等に被せた後で、前
記フライホイール７Ａ，７Ｂの軸を外部から挿入してク
ランク軸６Ａ，６Ｂに連結させる場合に、特に必要な構
造である。従って、圧力容器２３を、クランク軸６Ａ，
６Ｂの中心軸で分割する構成とした場合には、上記のよ
うなスプライン結合を採用しなくても構わない。但し、
かかるスプライン結合を採用すれば、例えば、クランク
軸６Ａ，６Ｂの回転変動や、クランク軸６Ａ，６Ｂとフ
ライホイール７Ａ，７Ｂの軸との間における製造（取り
付け位置）誤差等を吸収することができるという効果が
ある。The crankshafts 6A, 6B and the shafts 7a, 7b connected to the flywheels 7A, 7B are splined at the portions where they face each other, and a shaft coupling 8A made of silicon or the like is used. , 8B through spline connection. This is a particularly necessary structure when the pressure vessel 23 described later is covered on the crankshafts 6A, 6B and the like and then the shafts of the flywheels 7A, 7B are inserted from the outside and connected to the crankshafts 6A, 6B. Is. Therefore, the pressure vessel 23 is connected to the crankshaft 6A,
When the structure is divided along the central axis of 6B, the spline coupling as described above may not be adopted. However,
If such spline coupling is adopted, for example, fluctuations in the rotation of the crankshafts 6A, 6B, manufacturing (mounting position) errors between the crankshafts 6A, 6B and the axes of the flywheels 7A, 7B, etc. can be absorbed. There is an effect.
【００２３】一方、作動ガス２１を移動させるためのデ
ィスプレーサー９は、該ディスプレーサー９の図１にお
いて上方に固定されたピストンロッド１０Ａ，１０Ｂに
ピロボールジョイント１１Ａ，１１Ｂを介して連結され
るコネクティングロッド１２Ａ，１２Ｂを介して、クラ
ンク軸６Ａ，６Ｂに連結されている。本実施形態では、
フリクション低減等のために、ピロボールジョイント
４，ピロボールジョイント１１Ａ，１１Ｂを採用するよ
うにしているが、コスト等の低減を優先する場合には、
ややフリクションが大きくなるもののピン結合等として
もよい。On the other hand, the displacer 9 for moving the working gas 21 is a connecting rod which is connected to piston rods 10A, 10B fixed above the displacer 9 in FIG. 1 via pillow ball joints 11A, 11B. It is connected to the crankshafts 6A and 6B via 12A and 12B. In this embodiment,
In order to reduce friction and the like, the pillow ball joint 4 and the pillow ball joints 11A and 11B are adopted.
It may be a pin connection or the like although the friction is slightly increased.
【００２４】ところで、前記パワーピストン２はアルミ
合金（ＡＣ４Ｃ−Ｔ６）等で形成され、円筒状のシリン
ダライナ１３に、テフロン等の樹脂材或いはコーティン
グ，若しくは金属等で形成された所謂一方向性ピストン
リング１４（パワーピストン２に設けたリング溝に挿入
され、気密性を高く維持しつつポンピングフリクション
を低減できるように構成されたピストンリング）を介し
て、気密性を確保しつつ摺動自由に嵌挿保持されてい
る。By the way, the power piston 2 is formed of aluminum alloy (AC4C-T6) or the like, and a so-called one-way piston formed on a cylindrical cylinder liner 13 by a resin material such as Teflon or coating, or metal. A ring 14 (a piston ring that is inserted into a ring groove provided in the power piston 2 and configured to reduce pumping friction while maintaining high airtightness) is slidably fitted while ensuring airtightness. It is inserted and held.
【００２５】一方、前記ディスプレーサー９は、ピスト
ンロッド１０Ａ，１０Ｂに支持される金属，プラスチッ
ク等の比較的強度の高い部材で構成されるピストン部材
９Ａに固定された発泡ウレタン９Ｂ等により軽量に形成
され、円筒状のシリンダライナ１５に、粘弾性部材であ
る延伸多孔質ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）等
からなるシールリング（ピストンリング）１６を介し
て、摺動自由に嵌挿保持されている（図６参照）。な
お、本実施形態では、ピストンロッド１０Ａ，１０Ｂ
と、ピストン部材９Ａと、の接続は、ピストンロッド１
０Ａ，１０Ｂに設けたボルト部を、ピストン部材９Ａの
開口部に貫通させ、その貫通されたボルト部をナット等
により締め付け固定するようにしているが、前記ピスト
ン部材９Ａの開口部を長孔として、ディスプレーサー９
の取り付け位置を調整できるようにしてある。これによ
り、ディスプレーサー９の取り付け位置が、製造誤差等
によりシリンダライナ１５に対してオフセットするよう
なことがあっても、これを容易に吸収することができる
ようになっている。On the other hand, the displacer 9 is formed of a lightweight material such as urethane foam 9B fixed to the piston member 9A composed of a relatively strong member such as metal or plastic supported by the piston rods 10A and 10B. And, it is slidably inserted and held in the cylindrical cylinder liner 15 via a seal ring (piston ring) 16 made of expanded porous PTFE (polytetrafluoroethylene) or the like which is a viscoelastic member ( (See FIG. 6). In the present embodiment, the piston rods 10A, 10B
And the piston member 9A are connected by the piston rod 1
The bolts provided on 0A and 10B are pierced through the opening of the piston member 9A, and the pierced bolt is fastened with a nut or the like. However, the opening of the piston member 9A is a long hole. , Displacer 9
The mounting position of can be adjusted. As a result, even if the mounting position of the displacer 9 is offset with respect to the cylinder liner 15 due to a manufacturing error or the like, this can be easily absorbed.
【００２６】ところで、前述した粘弾性部材は、粘性物
質であって変形のエネルギを蓄える能力を備え、所定応
力の下で、ひずみがその平衡値に徐々に近づくような性
質を有するので、シールリング１６として用いた場合、
以下のような効果がある。即ち、特に、本実施形態のよ
うに薄肉で径の大きなシリンダライナ１５を用いる場合
には、加工，熱等による変形量が大きくなるので、その
断面形状が楕円形状や花びら形状等になり易いが、前述
のような特性を有する粘弾性部材で構成されるシールリ
ング１６を用いれば、徐々にその形状に追従して変形す
ることになるので、かかる性質を有さない材料を用いた
場合に比較して、シリンダライナ１５の内面とシールリ
ング１６の外面との間（即ち摺動面）の気密性を極めて
高くすることができ、以って作動ガス２１を効率よく後
述の冷却器１９，再生熱交換器２０，加熱器２１側を通
過させることができるので、損失を最大限抑制すること
ができ、以って出力増大に寄与することがきる。また、
延伸多孔質ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）は摺
動抵抗が小さいという効果もあり、かかる点でも出力増
大に寄与することができる。By the way, the above-mentioned viscoelastic member is a viscous substance, has the ability to store the energy of deformation, and has the property that the strain gradually approaches its equilibrium value under a predetermined stress. When used as 16,
The following effects are obtained. That is, particularly when the thin cylinder cylinder liner 15 having a large diameter as in the present embodiment is used, the amount of deformation due to processing, heat, or the like becomes large, so that the cross-sectional shape thereof tends to be an elliptical shape or a petal shape. If the seal ring 16 composed of the viscoelastic member having the above-mentioned characteristics is used, the seal ring 16 will be gradually deformed following the shape thereof. Therefore, a comparison is made when a material having no such property is used. As a result, the airtightness between the inner surface of the cylinder liner 15 and the outer surface of the seal ring 16 (that is, the sliding surface) can be made extremely high, so that the working gas 21 can be efficiently regenerated by the cooler 19, which will be described later, and the regeneration. Since it can be passed through the heat exchanger 20 and the heater 21 side, the loss can be suppressed to the maximum, and thus the output can be increased. Also,
Expanded porous PTFE (polytetrafluoroethylene) also has an effect of having a small sliding resistance, and in this respect, it can contribute to an increase in output.
【００２７】ところで、シリンダライナ１３とシリンダ
ライナ１５とは、シリンダライナ支持部材１７を挟んで
対向してシリンダライナ支持部材１７に固定されるが、
シリンダライナ１３の下端側開口部は、シリンダライナ
支持部材１７の中央開口部１７Ａを介してシリンダライ
ナ１５の内部に臨んで開口されるようになっている。な
お、当該シリンダライナ支持部材１７により、前記ピス
トンロッド１０Ａ，１０Ｂは摺動自由に嵌挿保持される
ことになるが、かかる摺動部分には、軸シールのための
ロッドシール１０ａ，１０ｂが設けられている。By the way, the cylinder liner 13 and the cylinder liner 15 are fixed to the cylinder liner support member 17 so as to face each other with the cylinder liner support member 17 in between.
The lower end side opening of the cylinder liner 13 is configured to be exposed to the inside of the cylinder liner 15 through the central opening 17A of the cylinder liner support member 17. The cylinder liner support member 17 allows the piston rods 10A and 10B to be slidably inserted and held, and rod slides 10a and 10b for shaft seals are provided at the sliding portions. Has been.
【００２８】ところで、前記シリンダライナ１５の外周
部には、図２，図５に示したように、冷水（水道水約２
０〜３０°Ｃ）等が内部を通過する管１８Ａを複数回或
いは複数巻回して構成される冷却器１８（低温の気体
〔冷媒〕を利用することも可能）、再生熱交換器１９、
温水（約１００°Ｃ）等が内部を通過する管２０Ａを複
数回或いは複数巻回して構成される加熱器２０（高温の
気体を利用することも可能）が、図１中上方からかかる
順番で周設されている。なお、比較的低温である温水形
成のための熱源は、燃焼装置の他、ソーラー・地熱等を
利用することが十分可能である。By the way, on the outer peripheral portion of the cylinder liner 15, as shown in FIGS.
A cooler 18 (a low temperature gas [refrigerant] can also be used) configured by winding a plurality of pipes 18A passing through the interior of the pipe 18A (0 to 30 ° C.) or a plurality of turns, a regenerative heat exchanger 19,
A heater 20 (a high-temperature gas can be used) constituted by a plurality of pipes 20A through which warm water (about 100 ° C.) or the like passes inside or a plurality of pipes is wound in this order from above in FIG. It is set around. As a heat source for forming hot water having a relatively low temperature, it is possible to sufficiently use solar, geothermal heat, etc. in addition to the combustion device.
【００２９】そして、板状のシリンダヘッド２２が、シ
リンダライナ１５の図１中下端部に配設されると共に、
冷却器１８、再生熱交換器１９、加熱器２０を覆って、
前記シリンダライナ支持部材１７等に密閉接続されるよ
うになっている。なお、図１に示すように、シリンダラ
イナ１５の上下部分には開口部が設けてあり、ディスプ
レーサー９がクランク軸６Ａ，６Ｂにより駆動され往復
動されると、作動ガス２１が、前記冷却器１８，再生熱
交換器１９，加熱器２０を通過し、ディスプレーサー９
の上方空間と下方空間との間で移動できるようになって
いる。A plate-shaped cylinder head 22 is arranged at the lower end of the cylinder liner 15 in FIG.
Covering the cooler 18, the regenerative heat exchanger 19 and the heater 20,
The cylinder liner support member 17 and the like are hermetically connected. As shown in FIG. 1, openings are provided in the upper and lower portions of the cylinder liner 15, and when the displacer 9 is driven by the crankshafts 6A and 6B to reciprocate, the working gas 21 is discharged into the cooler. 18, the regenerative heat exchanger 19, the heater 20, and the displacer 9
It can be moved between the upper space and the lower space.
【００３０】さらに、本実施形態では、クランク軸６
Ａ，６Ｂをベアリング等を備えた支持部材６ａ，６ｂを
介して回転自由に支持すると共に、軸シールのためのロ
ッドシール２４Ａ，２４Ｂを介して、前記パワーピスト
ン２、ディスプレーサー９、クランク軸６Ａ，６Ｂ、シ
リンダライナ１３，１５、シリンダヘッド２２等の構成
部品を覆うための圧力容器２３が配設されるようになっ
ている。Further, in this embodiment, the crankshaft 6
A and 6B are rotatably supported by supporting members 6a and 6b provided with bearings, and the power piston 2, displacer 9 and crankshaft 6A are connected via rod seals 24A and 24B for shaft sealing. , 6B, the cylinder liners 13 and 15, the cylinder head 22, and the like, a pressure container 23 for covering the components is arranged.
【００３１】この圧力容器２３には、作動ガス導入孔２
５を介して、高圧（例えば、１０kg/cm2程度〜数十kg/c
m2程度）の作動ガス２１が導入され、これにより作動ガ
ス２１の平均圧力Ｐｍ（以下、バッファ圧力とも言う）
を高めることができるようになっており、以って出力の
増大を大幅に図れるようになっている。然も、前述した
ように、シリンダライナ１３，１５やシリンダヘッド２
２等の周囲を、当該圧力容器２３で覆うようにしている
ので、シリンダライナ１３，１５やシリンダヘッド２２
等の外側からもバッファ圧Ｐｍが作用することになる。
これにより、シリンダライナ１３，１５やシリンダヘッ
ド２２等の内側から作用する（即ちシリンダ内の）バッ
ファ圧力Ｐｍが相殺されることになるので、従来のよう
にシリンダライナやシリンダヘッド等が外部からは大気
圧が作用し内部からは高圧のバッファ圧力が作用するよ
うに構成され、シリンダ内部から作用するバッファ圧力
Ｐｍを相殺できなかった場合に較べ、シリンダライナ１
３，１５やシリンダヘッド２２等の肉厚を大幅に薄肉化
することができ、小型・軽量化を図れることになる。該
効果は、バッファ圧力Ｐｍが高ければ高いほど大きなも
のとなる。なお、パワーピストン２やシリンダライナ支
持部材１７等の背面にもバッファ圧力Ｐｍが当然に作用
するので、これらの肉厚も大幅に薄肉化することができ
るのは勿論、部材によってはより比重の小さな材料に変
更することも可能となる。The pressure vessel 23 has a working gas introduction hole 2
High pressure (for example, about 10 kg / cm 2 to several tens of kg / c through 5)
The working gas 21 of about m 2 ) is introduced, whereby the average pressure Pm of the working gas 21 (hereinafter, also referred to as buffer pressure)
It is possible to increase the output power, and thus the output can be greatly increased. Of course, as described above, the cylinder liners 13 and 15 and the cylinder head 2 are
Since the surroundings of 2 and the like are covered with the pressure vessel 23, the cylinder liners 13 and 15 and the cylinder head 22 are covered.
The buffer pressure Pm also acts from the outside such as.
As a result, the buffer pressure Pm acting from the inside of the cylinder liners 13 and 15, the cylinder head 22 and the like (that is, in the cylinder) is canceled, so that the cylinder liner, the cylinder head and the like are not externally applied as in the conventional case. The cylinder liner 1 is configured so that the atmospheric pressure acts and a high buffer pressure acts from the inside, and the buffer pressure Pm acting from the inside of the cylinder cannot be offset.
The thicknesses of the cylinders 3, 15 and the cylinder head 22 can be significantly reduced, and the size and weight can be reduced. The higher the buffer pressure Pm, the greater the effect. Since the buffer pressure Pm naturally acts on the back surface of the power piston 2, the cylinder liner support member 17, etc., the wall thickness of these members can be significantly reduced, and, of course, some members have a smaller specific gravity. It is possible to change to the material.
【００３２】従って、装置寸法・重量を大幅に軽減でき
るので、例えば機関重量当たりの出力を効果的に増大さ
せることができる。なお、本実施形態では、圧力容器２
３を、図１に示したように、シリンダライナ支持部材１
７を挟んで２分割する構成としているので、シール箇所
を最大限低減できるので、作動ガス２１の気密性を高く
維持することができる。Therefore, the size and weight of the apparatus can be greatly reduced, so that the output per engine weight can be effectively increased. In the present embodiment, the pressure vessel 2
3, the cylinder liner support member 1 as shown in FIG.
Since it is configured to be divided in two with 7 in between, it is possible to reduce the number of sealed portions to the maximum, so that the airtightness of the working gas 21 can be maintained high.
【００３３】そして、冷却器１８，再生熱交換器１９，
加熱器２０をも圧力容器２３で覆う構造としたので、見
栄えを良くできると共に、別個にこれらを包囲するため
のケースを設ける必要がないので、コスト低減、軽量化
等を図ることができる。また、シリンダヘッド２２と、
圧力容器２３の下部と、の間の空間に、加熱器２０から
の廃温水等を通過させるように構成することも可能で、
かかる構成にすれば、シリンダヘッド２２からの放熱を
抑制できることになるので、より一層の高効率化，高出
力化を図ることができる。Then, the cooler 18, the regenerative heat exchanger 19,
Since the heater 20 is also covered with the pressure vessel 23, the appearance can be improved, and it is not necessary to separately provide a case for surrounding these, so that cost reduction and weight reduction can be achieved. Also, the cylinder head 22,
The space between the lower part of the pressure vessel 23 and the space between the lower part of the pressure container 23 and the waste hot water from the heater 20 may be passed through.
With such a configuration, heat radiation from the cylinder head 22 can be suppressed, so that higher efficiency and higher output can be achieved.
【００３４】ところで、本実施形態では、圧力容器２３
でシリンダヘッド２２の外部までも覆うようにしたが、
シリンダヘッド２２を圧力容器２３の外壁として構成す
るようにしてもよい。即ち、図１中のＡ部にはバッファ
圧力を作用させないように構成してもよい。本実施形態
では、図１に示したように、シリンダヘッド２２の形状
を球殻形状としたので、かかる形状効果により薄肉でも
バッファ圧力に耐えることができ、軽量化を促進するこ
とが十分可能となるからである。By the way, in this embodiment, the pressure vessel 23
I tried to cover the outside of the cylinder head 22 with
The cylinder head 22 may be configured as the outer wall of the pressure vessel 23. That is, the buffer pressure may not be applied to the portion A in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, since the cylinder head 22 has a spherical shell shape, it is possible to withstand the buffer pressure even with a thin wall due to the shape effect, and it is possible to sufficiently reduce the weight. Because it will be.
【００３５】なお、本実施形態では、圧力容器２３を利
用して、スターリング機関１の略全体を覆うようにした
ので、剥き出しにされる回転部分を最小限とすることが
できるので、安全性の向上の面でも有効なものであり、
更に、騒音低減にも有効なものである。ところで、本実
施形態では、圧力容器２３でスターリング機関１全体を
覆うようにしたが、これに限るものではなく、例えば、
シリンダ内部に面しバッファ圧力が作用する構造部材
（即ち、シリンダライナ１３，シリンダライナ支持部材
１７，シリンダライナ１５，シリンダヘッド２２等）の
背面（シリンダ外部側）の一部からもバッファ圧力を作
用できるようにすればよく、これにより、その部分の強
度アップ、及びその部分を支持する部分の強度アップを
抑制することができるので、軽量化や小型化に十分寄与
することができるものである。即ち、例えば、シリンダ
ライナ１３（或いは１５）のみの背面の一部（或いは全
部）を覆うようにしても良いし、シリンダライナ支持部
材１７の背面の一部（或いは全部）を覆うようにしても
良い。In this embodiment, the pressure vessel 23 is used to cover substantially the entire Stirling engine 1. Therefore, the exposed rotating portion can be minimized, which is a safety factor. It is also effective in terms of improvement,
Furthermore, it is also effective in reducing noise. By the way, in the present embodiment, the entire Stirling engine 1 is covered with the pressure vessel 23, but the present invention is not limited to this.
The buffer pressure is also applied from a part of the back surface (outside of the cylinder) of the structural member (that is, the cylinder liner 13, the cylinder liner support member 17, the cylinder liner 15, the cylinder head 22 and the like) that faces the inside of the cylinder and receives the buffer pressure. The strength of the part and the strength of the part supporting the part can be suppressed, and thus the weight and the size can be sufficiently reduced. That is, for example, a part (or all) of the back surface of only the cylinder liner 13 (or 15) may be covered, or a part (or all) of the back surface of the cylinder liner support member 17 may be covered. good.
【００３６】ここで、前述したパワーピストン２の往復
運動をクランク軸６Ａ，６Ｂへ回転力として伝達するた
めのＬ型スコッチヨーク機構５（請求項７に記載の発明
にかかる機構に相当する）について説明する。本実施形
態におけるＬ型スコッチヨーク機構５は、図３，図４に
示すようになっている。Here, the L-shaped Scotch yoke mechanism 5 (corresponding to the mechanism according to the invention of claim 7) for transmitting the reciprocating motion of the power piston 2 to the crankshafts 6A, 6B as a rotational force. explain. The L-type Scotch yoke mechanism 5 in this embodiment is as shown in FIGS.
【００３７】即ち、パワーピストン２の往復運動は、ピ
ストンロッド３を介してロッドエンド軸受（ピロボール
ジョイント）４（なお、かかる部分は、ピン結合として
もよいし、直結構造にしてもよい）により伝達される
が、このロッドエンド軸受４にはＬ型可動台座３０の水
平配置部材３０Ａが接続されている。当該Ｌ型可動台座
３０の垂直配置部材３０Ｂは、２列のスライドベアリン
グ３３を介して、モーメント受け台座３１に略垂直に配
設された縦スライドレール３２に、図中上下方向に移動
可能に支持されている。That is, the reciprocating motion of the power piston 2 is transmitted via the piston rod 3 by a rod end bearing (pillow ball joint) 4 (this part may be a pin connection or a direct connection structure). The rod end bearing 4 is connected to the horizontal arrangement member 30A of the L-shaped movable base 30. The vertical arranging member 30B of the L-shaped movable pedestal 30 is movably supported by a vertical slide rail 32 arranged substantially vertically on the moment receiving pedestal 31 via two rows of slide bearings 33 so as to be vertically movable in the figure. Has been done.
【００３８】一方、水平配置部材３０Ａの上面には横ス
ライドレール３４が配設され、該横スライドレール３４
には、スライドロッド３６が、スライドベアリング３５
を介して、図中左右方向に移動可能に支持されている。
そして、該スライドロッド３６は、クランク軸６Ａ，６
Ｂを連結するクランクピン３７に、ベアリング等を介し
て、回転自在に連結されるようになっている。なお、前
記Ｌ型可動台座３０の水平配置部材３０Ａの長さは、パ
ワーピストン２の内径より小さく設定され、例えば、ロ
ングストローク化した場合にも対応できるようになって
いる。On the other hand, a horizontal slide rail 34 is provided on the upper surface of the horizontal arrangement member 30A, and the horizontal slide rail 34 is provided.
The slide rod 36 is attached to the slide bearing 35.
Is movably supported in the horizontal direction in the figure.
The slide rod 36 is connected to the crankshafts 6A and 6A.
The crank pin 37 connecting B is rotatably connected via a bearing or the like. The length of the horizontal arrangement member 30A of the L-shaped movable pedestal 30 is set smaller than the inner diameter of the power piston 2 so that, for example, a long stroke can be accommodated.
【００３９】上記構成により、パワーピストン２がガス
圧Ｆを受け図中上方に移動する際には、ロッドエンド軸
受４を介して、前記水平配置部材３０Ａが図中上方へ押
圧される。この押圧力は、スライドロッド３６等を介し
てクランクピン３７に伝達され、クランク軸６Ａ，６Ｂ
に回転力として伝達されるが、これによりクランク軸６
Ａ，６Ｂが回転されると、クランクピン３７に連結され
たスライドロッド３６は横スライドレール３４上を移動
すると同時に、Ｌ型可動台座３０全体がモーメント受け
台座３１に略垂直に配設された縦スライドレール３２に
案内されて図中上方に移動されることになる。With the above structure, when the power piston 2 receives the gas pressure F and moves upward in the figure, the horizontally arranged member 30A is pressed upward in the figure via the rod end bearing 4. This pressing force is transmitted to the crank pin 37 via the slide rod 36 and the like, and the crank shafts 6A, 6B
Is transmitted to the crankshaft 6 as a rotational force.
When A and 6B are rotated, the slide rod 36 connected to the crank pin 37 moves on the horizontal slide rail 34, and at the same time, the entire L-shaped movable pedestal 30 is vertically arranged on the moment receiving pedestal 31 substantially vertically. It is guided by the slide rail 32 and moved upward in the drawing.
【００４０】つまり、図中右回転方向にクランク軸６
Ａ，６Ｂがガス圧や慣性力で回転するとすると、スライ
ドロッド３６は図中左方向に移動され、クランク半径軌
跡に沿って常に垂直荷重を受けながら回転移動されるこ
とになる。即ち、ピストン系の変位が単一弦曲線運動を
行いながら往復動−回転変換が達成されることになる。
また、ピストン系からのクランクピン３７への力の伝達
過程において、Ｌ型可動台座３０上にモーメント（Ｆ×
Ｌ kg・mm）が発生するが、このモーメントは、Ｌ型可
動台座３０の前記スライドベアリング３３により打ち消
されるので、ピストン系へのモーメント力（スラスト
力）は発生しない。このような特徴を備えた本実施形態
におけるＬ型スコッチヨーク機構５によれば、以下のよ
うな効果が奏せられることになる。That is, the crankshaft 6 is rotated rightward in the drawing.
When A and 6B are rotated by gas pressure or inertial force, the slide rod 36 is moved leftward in the figure, and is rotationally moved along the crank radius locus while always receiving a vertical load. That is, the reciprocating-rotating conversion is achieved while the displacement of the piston system makes a single chordal curve motion.
In the process of transmitting the force from the piston system to the crank pin 37, the moment (F ×
L kg · mm) is generated, but this moment is canceled by the slide bearing 33 of the L-shaped movable base 30, so that no moment force (thrust force) is exerted on the piston system. According to the L-type Scotch yoke mechanism 5 of this embodiment having such characteristics, the following effects can be obtained.
【００４１】即ち、図７に示すような従来のコンロッド
クランク機構では、ピストンピンにガス圧による垂直力
（Ｆ）が作用すると、ピストンピンには、クランクピン
方向の力ＦＫと、水平方向の力ＦＰの分力が働くが、こ
のとき、水平方向の分力ＦＰは、ピストンをスラスト
（水平）方向に押付けるため、シリンダライナとピスト
ンスカートとの間に滑り接触が発生することとなり、摩
擦抵抗増加の一因となっている。また、このスラスト力
ＦＰは、１サイクル中、各クランク角によりガス圧、及
び往復動系の慣性力の変化で方向が逆転する場合もあ
り、かかる場合には、ピストンの側部がシリンダライナ
内壁に衝突する所謂ピストンスラップが発生しピストン
打音（異音）を発生させる等の問題や、スラスト力が起
振源となり機関全体を振動させ各部の強度上の問題を誘
発させる等の惧れもある。That is, in the conventional connecting rod crank mechanism as shown in FIG. 7, when the vertical force (F) due to the gas pressure acts on the piston pin, the force FK in the crank pin direction and the force in the horizontal direction act on the piston pin. The component force of FP acts, but at this time, the component component FP in the horizontal direction presses the piston in the thrust (horizontal) direction, so that sliding contact occurs between the cylinder liner and the piston skirt, which results in frictional resistance. This has contributed to the increase. In addition, the direction of the thrust force FP may be reversed due to changes in the gas pressure and the inertial force of the reciprocating system depending on the crank angle during one cycle. In such a case, the side portion of the piston is located inside the cylinder liner wall. There is a fear of collision with the so-called piston slap, which causes piston striking sound (abnormal noise), and the fear that thrust force vibrates the entire engine and causes problems in strength of each part. is there.
【００４２】また、コンロッドクランク機構の基本的な
特徴として、ピストン速度が単一弦曲線運動とはならな
いため、慣性力に２次以降から無限大までの慣性力成分
が発生し、これらの値は１次の慣性力に比べ非常に小さ
な値（１／１２〜１／１６程度）ではあるが、振動・騒
音を追求するような機関においては問題となる可能性が
高い。なお、コンロッドクランク機構の上記問題を解決
するためには、コンロッド長さｌをできるだけ長くする
必要があるが、これでは機関が大型化するという問題を
解決することができないものである。Further, as a basic feature of the connecting rod crank mechanism, since the piston speed does not have a single chordal curve motion, inertial force components from secondary or higher to infinity are generated in the inertial force, and these values are Although it is a very small value (about 1/12 to 1/16) as compared with the primary inertial force, it is likely to be a problem in an engine that pursues vibration and noise. In order to solve the above problem of the connecting rod crank mechanism, it is necessary to make the connecting rod length 1 as long as possible, but this cannot solve the problem that the engine becomes large.
【００４３】また、図８に示すような従来のスコッチヨ
ーク（クロス・スライダ）機構では、スライダーの動き
が単一弦曲線運動となるため、１次の慣性力成分のみと
なり比較的容易に振動対策が可能であるが、かかる従来
のスコッチヨーク機構では、スライダ枠の支持部Ｒに大
きな曲げモーメント力（Ｍ＝ＦＬ）が発生し、強度確保
のために構造的に重構造となるという欠点がある。さら
に、この曲げモーメントと同じ曲げモーメントがガイド
部にも発生するため、フリクションが大きくなると共
に、スライダシャフト及びガイド部の基本寸法を大きく
とる必要があり慣性力も大きくなるという欠点がある。Further, in the conventional Scotch yoke (cross-slider) mechanism as shown in FIG. 8, since the movement of the slider is a single chordal curve movement, only the primary inertial force component is present and vibration countermeasures are relatively easy. However, such a conventional scotch yoke mechanism has a drawback that a large bending moment force (M = FL) is generated in the support portion R of the slider frame, and a structurally heavy structure is formed to secure the strength. . Further, since the same bending moment as this bending moment is also generated in the guide portion, there is a drawback that the friction becomes large and the basic dimensions of the slider shaft and the guide portion need to be large and the inertial force also becomes large.
【００４４】これに対し、本実施形態におけるＬ型スコ
ッチヨーク機構５によれば、前述したようにピストン系
へのスラスト力を発生させないため、またピストン運動
が単一弦曲線運動となるため、従来の方式に比べ、軽量
・コンパクトな構造で、フリクション低減、騒音・振動
低減を格段に促進できることになるのである。このよう
に、本実施形態におけるスターリング機関１によれば、
圧力容器２３内に機関を配置してバッファ圧力を高める
ようにしたこと、及び新ピストンリング材料（粘弾性部
材）の採用や一方向性ピストンリングの採用により、フ
リクションの低減を図りつつ作動ガスの気密性を高めた
こと、またＬ型スコッチヨーク機構５を採用したこと、
さらに各部にベアリングやピロボールジョイント等を採
用したこと等でフリクションの低減を図ったこと等によ
って、加熱部と冷却部との温度差を低温度差（約６０〜
８０°Ｃ）としても、従来に比べ格段に高出力化を図る
ことができるものである。On the other hand, according to the L-type Scotch yoke mechanism 5 of the present embodiment, the thrust force to the piston system is not generated as described above, and the piston movement is a single chord curve movement. Compared with the above method, the structure is lighter and more compact, and it is possible to significantly reduce friction and noise / vibration. Thus, according to the Stirling engine 1 in this embodiment,
By arranging an engine in the pressure vessel 23 to increase the buffer pressure, and by adopting a new piston ring material (viscoelastic member) and a unidirectional piston ring, the friction of the working gas can be reduced while reducing the friction. Higher airtightness and the adoption of L-type Scotch yoke mechanism 5,
Furthermore, by adopting bearings, pillow ball joints, etc. in each part to reduce friction, etc., the temperature difference between the heating part and the cooling part is reduced to a low temperature difference (about 60 ~
Even at 80 ° C., the output can be remarkably increased as compared with the conventional one.
【００４５】[0045]
【発明の効果】請求項１に記載の発明にかかるスターリ
ング機関によれば、前記構造部材の背面の少なくとも一
部を圧力容器で包囲するようにして、シリンダ内部のバ
ッファ圧力が表面に作用する構造部材の背面からもバッ
ファ圧力を作用させることができるようにしたので、構
造部材の表裏面の双方からバッファ圧力が作用し、これ
らが相殺されることになるので、従来のようにシリンダ
内部のみからバッファ圧力が構造部材に作用する場合に
比較して、各部材の材質変更や薄肉化を図ることがで
き、以って出力増大を図りつつ小型・軽量化を図れるこ
とになる。According to the Stirling engine of the first aspect of the present invention, at least a part of the back surface of the structural member is surrounded by the pressure vessel so that the buffer pressure inside the cylinder acts on the surface. Since the buffer pressure can be made to act from the back surface of the member as well, the buffer pressure acts from both the front and back surfaces of the structural member, and these cancel each other out. Compared to the case where the buffer pressure acts on the structural member, the material of each member can be changed and the wall thickness can be reduced, whereby the output can be increased and the size and weight can be reduced.
【００４６】請求項２，請求項３，請求項４，請求項５
に記載の発明のように、圧力容器で背面を覆う構造部材
の範囲を適宜変更すれば、要求に応じて小型・軽量化等
を順次促進させることが可能となる。請求項６に記載の
発明のように、前記圧力容器で、軸シールを介してクラ
ンク軸をも包囲するようにすれば、別個にクランク軸を
包囲するケース等を設けずに回転部材を覆うことができ
るので、コスト低減を図りつつ騒音，安全性等を確保で
きると共に、圧力容器の容積を増大でき、また外気との
シール箇所も最小限に抑えることができ気密性を高く維
持することができる。Claims 2, Claim 3, Claim 4, Claim 5
According to the invention described in (1), by appropriately changing the range of the structural member that covers the back surface with the pressure vessel, it is possible to sequentially promote reduction in size and weight as required. According to the invention as set forth in claim 6, if the crankshaft is also surrounded by the pressure vessel via the shaft seal, the rotating member is covered without separately providing a case or the like surrounding the crankshaft. As a result, it is possible to secure noise, safety, etc. while reducing costs, increase the volume of the pressure vessel, and minimize the number of sealing points with the outside air to maintain high airtightness. .
【００４７】請求項７に記載の発明によれば、ピストン
系の変位が単一弦曲線運動を行いながら往復動−回転変
換が達成されることになると共に、ピストン系へのモー
メント力（スラスト力）を発生させないので、フリクシ
ョン，騒音，振動等を最小限に抑制することができる。
請求項８に記載の発明によれば、前記パワーピストン
と、前記ディスプレーサーピストンと、が共通のクラン
ク軸に連結されて同軸上を往復動する構成としたので、
小型・軽量化をより一層促進することができる。According to the seventh aspect of the present invention, the reciprocating motion-rotational conversion is achieved while the displacement of the piston system makes a single chordal curve motion, and the moment force (thrust force) to the piston system is achieved. ) Is not generated, friction, noise, vibration, etc. can be suppressed to a minimum.
According to the invention as set forth in claim 8, since the power piston and the displacer piston are connected to a common crankshaft and reciprocally move coaxially,
It is possible to further reduce the size and weight.
【００４８】請求項９に記載の発明によれば、加熱器，
再生熱交換器，冷却器をシリンダライナの外周部に周設
するので、省スペース化を促進できると共に、加熱，冷
却効率の向上が図れ、熱効率の向上を促進することがで
きる。請求項１０に記載の発明によれば、前記圧力容器
で、前記加熱器と再生熱交換器と冷却器のうち少なくと
も１つを包囲するので、部品点数の削減と省スペース化
を図ることが可能となる。According to the invention of claim 9, a heater,
Since the regenerative heat exchanger and the cooler are provided around the outer peripheral portion of the cylinder liner, space saving can be promoted, heating and cooling efficiency can be improved, and thermal efficiency can be promoted. According to the invention described in claim 10, since at least one of the heater, the regenerative heat exchanger, and the cooler is surrounded by the pressure vessel, it is possible to reduce the number of parts and save space. Becomes
【００４９】請求項１１に記載の発明では、前記加熱器
の熱を、ディスプレーサーピストン側のシリンダヘッド
部に供給するので、シリンダヘッド部からの放熱を抑制
することができ、より一層の高効率化，高出力化を図る
ことができる。請求項１２，１３に記載の発明によれ
ば、加熱媒体，冷却媒体を、低コストで簡易なものとで
きるので、当該スターリング機関の取り扱いを簡易なも
のとすることができる。According to the eleventh aspect of the present invention, since the heat of the heater is supplied to the cylinder head portion on the displacer piston side, it is possible to suppress the heat radiation from the cylinder head portion and to further improve the efficiency. And higher output can be achieved. According to the twelfth and thirteenth aspects of the present invention, since the heating medium and the cooling medium can be made simple at low cost, the Stirling engine can be handled easily.
【００５０】請求項１４に記載の発明では、前記ディス
プレーサーピストンのピストンリングとして、粘弾性部
材を用いるようにしたので、摺動面の気密性を高くする
ことができると共に、摺動抵抗を小さくできるので、出
力増大を一層促進することができる。In the fourteenth aspect of the invention, since the viscoelastic member is used as the piston ring of the displacer piston, the airtightness of the sliding surface can be increased and the sliding resistance can be reduced. Therefore, the output increase can be further promoted.
【図１】本発明の一実施形態にかかるスターリング機関
の全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a Stirling engine according to an embodiment of the present invention.
【図２】部分断面を含む図１の平面図。FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 including a partial cross section.
【図３】Ｌ型スコッチヨーク機構の側面図。FIG. 3 is a side view of an L-shaped Scotch yoke mechanism.
【図４】図３の正面図。FIG. 4 is a front view of FIG. 3;
【図５】本実施形態における加熱器，冷却器の部分拡大
図。FIG. 5 is a partially enlarged view of a heater and a cooler according to this embodiment.
【図６】本実施形態におけるディスプレーサーピストン
のシールリングの部分拡大図。FIG. 6 is a partially enlarged view of the seal ring of the displacer piston according to the present embodiment.
【図７】従来のコンロッドクランク機構の問題点を説明
する図。FIG. 7 is a view for explaining a problem of a conventional connecting rod crank mechanism.
【図８】従来のスコッチヨーク機構の問題点を説明する
図。FIG. 8 is a diagram illustrating a problem of a conventional scotch yoke mechanism.
【図９】従来のディスプレーサー型スターリング機関の
全体構成図。FIG. 9 is an overall configuration diagram of a conventional displacer type Stirling engine.
１ スターリング機関 ２ パワーピストン ３ ピストンロッド ５ Ｌ型スコッチヨーク機構 ６Ａ，６Ｂ クランク軸 ９ ディスプレーサーピストン 13 シリンダライナ 15 シリンダライナ 17 シリンダライナ支持部材 18 冷却器 19 再生熱交換器 20 加熱器 21 作動ガス 22 シリンダヘッド 23 圧力容器 1 Stirling engine 2 Power piston 3 Piston rod 5 L-type Scotch yoke mechanism 6A, 6B Crankshaft 9 Displacer piston 13 Cylinder liner 15 Cylinder liner 17 Cylinder liner support member 18 Cooler 19 Regenerative heat exchanger 20 Heater 21 Working gas 22 Cylinder head 23 Pressure vessel
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 富士夫 埼玉県草加市旭町４−１−３−205 (72)発明者 竹内 誠 千葉県船橋市宮本８−16−７ (72)発明者 嵯峨 仲治 千葉県柏市逆井476−85 (72)発明者 吉元 明男 埼玉県比企郡小川町東小川６−20−12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fujio Toda 4-1-3-205 Asahi-cho, Soka-shi, Saitama Prefecture (72) Inventor Makoto Takeuchi 8-16-7 Miyamoto, Funabashi-shi, Chiba (72) Inventor Saga Nakaji 476-85 Sakai, Kashiwa City, Chiba Prefecture (72) Inventor Akio Yoshimoto 6-20-12 Higashiogawa, Ogawa-cho, Hiki-gun, Saitama Prefecture
Claims (14)
させるスターリング機関において、 前記シリンダ内部のバッファ圧力が表面に作用する構造
部材の背面からも前記バッファ圧力を作用させるべく、
前記構造部材の背面の少なくとも一部を包囲して形成し
た圧力容器を含んで構成したことを特徴とするスターリ
ング機関。1. A Stirling engine that applies a predetermined buffer pressure to the inside of a cylinder, wherein the buffer pressure is applied from the back surface of a structural member on the surface of which the buffer pressure inside the cylinder acts.
A Stirling engine comprising a pressure vessel formed by surrounding at least a part of a back surface of the structural member.
より発生するシリンダ内圧変動を出力として取り出すた
めのパワーピストンの頂面と、シリンダ内部の作動ガス
を移動させるためのディスプレーサーピストンの前記パ
ワーピストン側の頂面と、が対向して形成される空間に
面して配設される構造部材を含むことを特徴とする請求
項１に記載のスターリング機関。2. The structural member comprises: a top surface of a power piston for taking out, as an output, a cylinder internal pressure fluctuation generated by a Stirling cycle, and a power piston side of a displacer piston for moving a working gas inside the cylinder. The Stirling engine according to claim 1, further comprising a structural member disposed so as to face a space formed by the top surface and the top surface facing each other.
挿保持するシリンダライナを含むことを特徴とする請求
項１または請求項２に記載のスターリング機関。3. The Stirling engine according to claim 1, wherein the structural member includes a cylinder liner into which the power piston is fitted and held.
ストンを嵌挿保持するシリンダライナを含むことを特徴
とする請求項１または請求項２に記載のスターリング機
関。4. The Stirling engine according to claim 1, wherein the structural member includes a cylinder liner into which the displacer piston is fitted and held.
ストンのシリンダヘッドを含むことを特徴とする請求項
１〜請求項３の何れか１つに記載のスターリング機関。5. The Stirling engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the structural member includes a cylinder head of the displacer piston.
ク軸をも包囲することを特徴とする請求項１〜請求項５
の何れか１つに記載のスターリング機関。6. The pressure vessel also surrounds the crankshaft via a shaft seal.
Stirling engine according to any one of.
力の伝達機構が、 ピストンに連結されるピストンロッドのクランク軸側端
部に連結されると共に、クランクピンに連結されるロッ
ド部材をピストン移動方向に略垂直な方向に摺動自在に
支持する水平部材と、 前記水平部材に略垂直に接続され、クランク軸支持部に
対して、ピストン移動方向に略水平な方向に摺動自在に
支持される垂直部材と、 を含んで構成される機構であることを特徴とする請求項
１〜請求項７の何れか１つに記載のスターリング機関。7. A power transmission mechanism from the power piston to a crankshaft is connected to a crankshaft side end of a piston rod connected to the piston, and a rod member connected to a crankpin is connected to the piston moving direction. A horizontal member that is slidably supported in a direction substantially vertical to, and that is connected to the horizontal member in a substantially vertical direction and is supported slidably in a direction substantially horizontal to the piston movement direction with respect to the crankshaft support portion. The Stirling engine according to any one of claims 1 to 7, which is a mechanism including a vertical member.
サーピストンと、が共通のクランク軸に連結されて同軸
上を往復動する構成としたことを特徴とする請求項１〜
請求項７の何れか１つに記載のスターリング機関。8. The power piston and the displacer piston are connected to a common crankshaft and reciprocally move coaxially.
The Stirling engine according to claim 7.
と再生熱交換器と冷却器と、が、前記ディスプレーサー
ピストンを嵌挿保持するシリンダライナの外周部に配設
され、加熱器と、冷却器と、が、前記ディスプレーサー
ピストンを嵌挿保持するシリンダライナの外周部を巻回
される管を含んで構成されたことを特徴とする請求項１
〜請求項８の何れか１つに記載のスターリング機関。9. A heater, a regenerative heat exchanger, and a cooler for achieving a Stirling cycle are arranged on an outer peripheral portion of a cylinder liner in which the displacer piston is inserted and held, and the heater and the cooler are provided. And a tube that is wound around the outer peripheral portion of the cylinder liner that fits and holds the displacer piston.
~ The Stirling engine according to claim 8.
換器と冷却器のうち少なくとも１つを包囲することを特
徴とする請求項１〜請求項９の何れか１つに記載のスタ
ーリング機関。10. The Stirling according to any one of claims 1 to 9, wherein the pressure vessel surrounds at least one of the heater, the regenerative heat exchanger, and the cooler. organ.
ストン側のシリンダヘッド部に供給することを特徴とす
る請求項１〜請求項１０の何れか１つに記載のスターリ
ング機関。11. The Stirling engine according to claim 1, wherein heat of the heater is supplied to a cylinder head portion on the displacer piston side.
用することを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れか
１つに記載のスターリング機関。12. The Stirling engine according to claim 1, wherein the heater uses warm water as a heating medium.
利用することを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れ
か１つに記載のスターリング機関。13. The Stirling engine according to any one of claims 1 to 11, wherein the cooler uses tap water as a cooling medium.
ンリングとして、粘弾性部材を用いたことを特徴とする
請求項１〜請求項１３の何れか１つに記載のスターリン
グ機関。14. The Stirling engine according to claim 1, wherein a viscoelastic member is used as a piston ring of the displacer piston.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193893A JPH0942054A (en) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193893A JPH0942054A (en) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Stirling engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942054A true JPH0942054A (en) | 1997-02-10 |
Family
ID=16315501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7193893A Pending JPH0942054A (en) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | Stirling engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0942054A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017101655A (en) * | 2015-10-06 | 2017-06-08 | プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー | pump |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP7193893A patent/JPH0942054A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017101655A (en) * | 2015-10-06 | 2017-06-08 | プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー | pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4252725B2 (en) | Improvement of Stirling cycle machine | |
| US10001079B2 (en) | Coolant penetrating cold-end pressure vessel | |
| US4199945A (en) | Method and device for balanced compounding of Stirling cycle machines | |
| AU727778B2 (en) | Stirling Cycle Engine | |
| US5678406A (en) | Energy generating system | |
| US11098930B2 (en) | Stirling cycle based solar energy powered duplex cooler | |
| JPH0942054A (en) | Stirling engine | |
| JP3134115B2 (en) | Stirling Institution | |
| JP2666879B2 (en) | Stirling engine with variable phase difference mechanism | |
| US5644917A (en) | Kinematic stirling engine | |
| JP7280494B2 (en) | Cooling system | |
| US4010621A (en) | Stirling cycle heat pump | |
| KR20170126923A (en) | Stirling cooler with fluid delivery by a deformable conduit | |
| US5113656A (en) | External combustion engine and heat pump | |
| Clucas et al. | A new wobble drive with particular application in a Stirling engine | |
| Hirata | Development of a small 50W class Stirling engine | |
| JP2014517192A (en) | External combustion engine | |
| US7185492B2 (en) | Stirling engine having slidable piston | |
| JPH07151405A (en) | Hybrid heat gas engine | |
| JPH07198218A (en) | Free piston type thermal gas engine | |
| JP2003294331A (en) | Stirling refrigerator | |
| JPH01249952A (en) | Stirling engine | |
| JP2003294330A (en) | Stirling refrigerator | |
| JP2003294332A (en) | Stirling refrigerator | |
| JPH0949666A (en) | Stirling refrigerating machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081210 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091210 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101210 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101210 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121210 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 14 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210 |