JP2003148534A - Spring constant variable type spring and stirling engine with the same - Google Patents

Spring constant variable type spring and stirling engine with the same

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JP2003148534A
JP2003148534A JP2001343414A JP2001343414A JP2003148534A JP 2003148534 A JP2003148534 A JP 2003148534A JP 2001343414 A JP2001343414 A JP 2001343414A JP 2001343414 A JP2001343414 A JP 2001343414A JP 2003148534 A JP2003148534 A JP 2003148534A
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JP
Japan
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spring
spring constant
elastic base
base material
piston
Prior art date
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Application number
JP2001343414A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Matano
利之 又野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

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  • Springs (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spring constant variable type spring easily changing a spring constant and capable of finely adjusting the spring constant after assembling it into an object material. SOLUTION: This spring constant variable type spring 10 is characterized in that multiple elastic base material formed into a spiral shape with a prescribed width and the thickness from a minimum-diameter inner end 11 to a maximum-diameter outer end 11b are assembled in such a disposition that the mutual surfaces in the thickness direction are spirally opposed to one another.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バネ定数可変式バ
ネおよびそれを備えたスターリングエンジンに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spring constant variable spring and a Stirling engine including the spring.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、スターリング冷凍機は、逆スタ
ーリングサイクルとして既知の熱力学的サイクルを利用
し、ディスプレーサとピストンを所定の位相差で往復運
動させることにより極低温の冷熱を得るものである。こ
のスターリング冷凍機では、ディスプレーサやピストン
の往復運動の際、その振動を低減させるために、ディス
プレーサやピストンの往復運動方向と垂直な方向のぶれ
をできるだけ小さくすることが要求されている。
2. Description of the Related Art Generally, a Stirling refrigerator uses a thermodynamic cycle known as a reverse Stirling cycle, and obtains cryogenic cold heat by reciprocating a displacer and a piston with a predetermined phase difference. In this Stirling refrigerator, in order to reduce the vibration during the reciprocating motion of the displacer and the piston, it is required to minimize the shake in the direction perpendicular to the reciprocating direction of the displacer and the piston.

【0003】そこで、例えば、特開平5−288419
号公報に示されているように、圧縮機においてピストン
をその軸方向に往復運動可能にかつそのピストンの往復
運動方向と垂直な方向(ピストンの径方向)に移動不能
に弾性支持する板バネを使用することによって、そのピ
ストンの振動を低減することが知られている。
Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-288419.
As disclosed in the publication, a leaf spring elastically supporting a compressor in a compressor so as to reciprocate in its axial direction and immovably in a direction (radial direction of piston) perpendicular to the reciprocating direction of the piston. By use, it is known to reduce the vibration of its piston.

【0004】すなわち、この板バネは、ピストンの径方
向の剛性が高くてその方向にはほとんど変形しないの
で、ピストンの径方向のぶれを低減させてピストンを低
振動化させる一方、ピストンの軸方向には大きく弾性変
形するので、往復運動時のピストンの振動を低減でき
る。
That is, since this leaf spring has a high rigidity in the radial direction of the piston and is hardly deformed in that direction, the radial deviation of the piston is reduced and the vibration of the piston is reduced, while the axial direction of the piston is reduced. Since the elastic deformation is large, the vibration of the piston during reciprocating motion can be reduced.

【0005】さらに、特開平10−325629号公報
に示されているように、板バネの中央部と外周縁部との
間にわたって、レーザ加工等の熱により不要部を除去す
ることにより、渦巻き状のスリット孔を形成しても、上
記機能が得られることが知られているが、いずれも1枚
の板を切り抜くことで製作している点で共通している。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-325629, a spiral shape is formed by removing unnecessary portions by heat such as laser processing between the central portion and the outer peripheral edge portion of the leaf spring. It is known that the above-mentioned function can be obtained even if the slit hole is formed, but they are common in that they are manufactured by cutting out one plate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これらの板バネは対象
物(例えば、スターリングエンジン)に取付けて使用す
ることを前提としている。したがって、スターリングエ
ンジンを稼動させたときに、継続して安定した性能を確
保するためには、取付けた板バネが所定のバネ定数から
ズレていないことが重要である。
These leaf springs are supposed to be attached to an object (for example, a Stirling engine) for use. Therefore, it is important that the attached leaf spring does not deviate from the predetermined spring constant in order to ensure stable performance when the Stirling engine is operated.

【0007】しかし、上記加工方法では、板バネの量産
時におけるバネ定数のばらつきや対象物への組付け位置
の寸法公差により発生するバネ定数のズレを板バネ自身
によって補正することはできない。さらに、たとえ一部
分であっても、板バネが破損した場合は、板バネそのも
のを新たに交換しなければならないという問題もある。
However, with the above-described processing method, it is not possible for the leaf spring itself to correct the deviation of the spring constant caused by the variation in spring constant during mass production of the leaf spring and the dimensional tolerance of the mounting position on the object. Furthermore, even if it is a part, if the leaf spring is damaged, the leaf spring itself must be replaced.

【0008】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、バネ定数の変更が容易に行え、また、対
象物に組付けた後のバネ定数の微調整も可能なバネ定数
可変式バネを提供することを目的とする。また、そのよ
うなバネを備えることで、安定した性能が得られるスタ
ーリングエンジンを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and the spring constant can be easily changed, and the spring constant can be finely adjusted after the spring constant is assembled to an object. The purpose is to provide a spring. Another object of the present invention is to provide a Stirling engine that can obtain stable performance by including such a spring.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のバネ定数可変式バネは、最小径の内端から最大
径の外端へ所定の幅と厚みで形成された弾性基材の複数
を、厚み方向の互いの表面同士が対向するような配置で
組み合わせて成ることを特徴とする。したがって、弾性
基材の弾性力に応じてその個数を選ぶことにより、この
バネ定数可変式バネ全体として一定のバネ定数を実現す
ることができる。すなわち、一定のバネ定数を得るため
に必要な弾性基材の個数を変えられる。
In order to achieve the above object, a spring constant variable spring of the present invention comprises an elastic base material having a predetermined width and thickness from an inner end having a minimum diameter to an outer end having a maximum diameter. It is characterized in that a plurality of them are combined in an arrangement such that their surfaces in the thickness direction face each other. Therefore, by selecting the number according to the elastic force of the elastic base material, a constant spring constant can be realized as the whole spring constant variable spring. That is, the number of elastic base materials required to obtain a constant spring constant can be changed.

【0010】さらに、本発明のバネ定数可変式バネによ
ると、弾性基材の最大径の外端から所定の長さだけ前記
弾性基材を切断することにより、バネ定数を少しずつ大
きくできる。したがって、任意のバネ定数に変えられ
る。
Further, according to the spring constant variable spring of the present invention, the spring constant can be gradually increased by cutting the elastic base material by a predetermined length from the outer end of the maximum diameter of the elastic base material. Therefore, it can be changed to an arbitrary spring constant.

【0011】また、本発明のバネ定数可変式バネは、前
記弾性基材の内端又は外端に厚み方向に貫通するネジ孔
を長く設けることにより、その範囲内でネジを挿通する
位置によって、バネ定数の微調整が可能である。
In the spring constant variable spring of the present invention, a screw hole penetrating in the thickness direction is provided at the inner end or the outer end of the elastic base material so that a screw is inserted within the range. Fine adjustment of the spring constant is possible.

【0012】そして、前記弾性基材の内端部を円盤で一
体化することにより、バネの中心部が径方向に位置ズレ
することなく確実に固定できる。さらに、前記弾性基材
の外端部をリング型の保持部材で一体化することによ
り、バネの外周部の径方向に位置ズレすることなく確実
に固定できる。その場合、前記円盤と前記弾性基材の間
にエッジを丸めたドーナツ型ワッシャを挟みこむととも
に、前記リング型の保持部材と前記弾性基材の間にエッ
ジを丸めた平ワッシャを挟みこんでもよい。
By integrating the inner end portion of the elastic base material with a disk, the center portion of the spring can be securely fixed without being displaced in the radial direction. Furthermore, by integrating the outer end portion of the elastic base material with the ring-shaped holding member, the outer peripheral portion of the spring can be securely fixed without being displaced in the radial direction. In that case, a donut-shaped washer with a rounded edge may be sandwiched between the disk and the elastic base material, and a flat washer with a rounded edge may be sandwiched between the ring-shaped holding member and the elastic base material. .

【0013】そして、本発明は、シリンダ内で所定の位
相差で同一方向に往復運動するピストンおよびディスプ
レーサを有するスターリングエンジンにおいて、上記の
バネ定数可変式バネをピストンスプリングおよびディス
プレーサスプリングとして備えたことを特徴とする。こ
れによると、ピストンスプリングおよびディスプレーサ
スプリングをスターリングエンジンに組付けた後、動作
テストを行いながらそれらのバネ定数を設計どおりに調
整できる。
According to the present invention, in a Stirling engine having a piston and a displacer which reciprocate in the same direction in a cylinder with a predetermined phase difference, the variable spring constant spring described above is provided as a piston spring and a displacer spring. Characterize. According to this, after assembling the piston spring and the displacer spring to the Stirling engine, the spring constants thereof can be adjusted as designed while performing an operation test.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図2は、本発明のバネ定数可変式バネ(以
下、単に「バネ」という)を示す平面図である。バネ1
0は、3つの弾性基材11を、厚み方向の互いの表面同
士が渦巻き状に対向するような配置で組み合わせて成っ
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 2 is a plan view showing a spring constant variable spring (hereinafter, simply referred to as “spring”) of the present invention. Spring 1
0 is a combination of three elastic base materials 11 arranged such that their surfaces in the thickness direction face each other in a spiral shape.

【0015】図3は、弾性基材の平面図である。弾性基
材11は、最小径の内端11aから最大径の外端11b
へ渦巻き状に所定の幅と厚みで形成されている。そし
て、その内端11aから外端11bまでの長さは所定の
寸法に選ばれている。さらに、内端11a及び外端11
b近傍には、厚み方向に貫通するネジ孔16が設けられ
ている。この弾性基材11の幅と厚みと長さの設計によ
って、各弾性基材11に対して所望のバネ定数が得ら
れ、さらにその複数を組み合わせることにより、全体と
して必要なバネ定数が得られるようになる。例えば、バ
ネ定数を100N/mとした場合、弾性基材の1つあた
りの弾性力が50N/mなら2本、25N/mなら4本
という具合である。
FIG. 3 is a plan view of the elastic base material. The elastic base material 11 includes an inner end 11a having the smallest diameter and an outer end 11b having the largest diameter.
It is formed in a spiral shape with a predetermined width and thickness. The length from the inner end 11a to the outer end 11b is selected to have a predetermined dimension. Furthermore, the inner end 11a and the outer end 11
A screw hole 16 penetrating in the thickness direction is provided near b. By designing the width, thickness, and length of the elastic base material 11, a desired spring constant can be obtained for each elastic base material 11, and by combining a plurality of them, a necessary spring constant can be obtained as a whole. become. For example, when the spring constant is 100 N / m, the elastic force per elastic base material is 50 N / m, 2 and 25 N / m, 4 and so on.

【0016】図5に示すように、3つの弾性基材11の
内端11aがそれぞれ中心角120°で円周方向に並ぶ
ように、弾性基材11を渦巻き状に配置し、その内端1
1a近傍の中心部を円盤型の内オサエ14で上下から挟
む。このとき、内オサエ14のネジ孔15と弾性基材1
1の内端11aのネジ孔16をそれぞれ合致させるよう
にする。そして、3つの弾性基材11の中心部を内オサ
エ14とともにネジ17で連結する。これにより、弾性
基材11の中心部が径方向へズレるのを防止できる。な
お、図4に示すように、弾性基材11の外端11bから
所定の長さだけ弾性基材11を切断することにより、バ
ネ10のバネ定数を任意の値に増加できる。
As shown in FIG. 5, the elastic base materials 11 are spirally arranged so that the inner ends 11a of the three elastic base materials 11 are arranged in the circumferential direction at a central angle of 120 °, and the inner ends 1 thereof are arranged.
The central portion near 1a is sandwiched between the disc-shaped inner teeth 14 from above and below. At this time, the screw holes 15 of the inner teeth 14 and the elastic substrate 1
The screw holes 16 of the inner end 11a of No. 1 are aligned with each other. Then, the central portions of the three elastic base materials 11 are connected together with the inner teeth 14 by screws 17. This can prevent the center portion of the elastic base material 11 from being displaced in the radial direction. As shown in FIG. 4, by cutting the elastic base material 11 from the outer end 11b of the elastic base material 11 by a predetermined length, the spring constant of the spring 10 can be increased to an arbitrary value.

【0017】つぎに、図6に示すように、2枚の外周保
持リング18により3つの弾性基材11の外端11bを
上下から挟み込む。このとき、外周保持リング18に設
けられた3つのネジ孔19と、3つの弾性基材11の外
端11bのネジ孔16がそれぞれ合致するようにする。
さらに、断面コの字型の外オサエ20によって、外周保
持リング18とともに弾性基材11の外端11bを挟
む。このとき、外オサエ20の上下に設けられたネジ孔
21が、弾性基材11のネジ孔16に合わせた上下の外
部保持リング18のネジ孔19に一致するように外オサ
エ20を保持しておく。そして、外オサエ20のネジ孔
21、外周保持リング18のネジ孔19、弾性基材11
のネジ孔16にネジ17を挿通し、3ヶ所で固定する。
これにより、図2の平面図および図7の断面図で示すよ
うなバネ10が完成する。
Next, as shown in FIG. 6, the outer ends 11b of the three elastic base materials 11 are sandwiched by the two outer peripheral holding rings 18 from above and below. At this time, the three screw holes 19 provided in the outer periphery holding ring 18 and the screw holes 16 of the outer ends 11b of the three elastic base materials 11 are made to coincide with each other.
Further, the outer end 11b of the elastic base material 11 is sandwiched with the outer peripheral holding ring 18 by the outer male member 20 having a U-shaped cross section. At this time, the outer teeth 20 are held so that the screw holes 21 provided on the upper and lower sides of the outer member 20 are aligned with the screw holes 19 of the upper and lower outer retaining rings 18 aligned with the screw holes 16 of the elastic base material 11. deep. Then, the screw hole 21 of the outer member 20, the screw hole 19 of the outer periphery holding ring 18, the elastic base material 11
The screw 17 is inserted into the screw hole 16 of and fixed at three points.
As a result, the spring 10 as shown in the plan view of FIG. 2 and the sectional view of FIG. 7 is completed.

【0018】図6に示すように、外オサエ20の背面側
には平板型の取付け部22が一体的に形成されており、
その取付け部22のほぼ中央には、ネジ孔23が設けら
れている。したがって、図7に示すように、このネジ孔
23に挿通したネジ24によって、バネ10をスターリ
ングエンジンなどの対象物に取付けることができる。な
お、図8に示すように、弾性基材11の内端11a又は
外端11bのネジ孔16を渦巻きに沿って長く設け、そ
の範囲内でネジ17を挿通する位置によって、バネ定数
の微調整が可能となる。
As shown in FIG. 6, a flat plate type mounting portion 22 is integrally formed on the back side of the outer member 20,
A screw hole 23 is provided substantially in the center of the mounting portion 22. Therefore, as shown in FIG. 7, the spring 10 can be attached to an object such as a Stirling engine by the screw 24 inserted into the screw hole 23. As shown in FIG. 8, the screw hole 16 of the inner end 11a or the outer end 11b of the elastic base material 11 is provided long along the spiral, and the spring constant is finely adjusted depending on the position where the screw 17 is inserted within the range. Is possible.

【0019】図1は、典型的なフリーピストン型スター
リングエンジン(以下、単に「スターリングエンジン」
という)を示す概略的な断面図である。まず、この図を
参照して、スターリングエンジン186の構成および作
用について説明する。
FIG. 1 shows a typical free piston type Stirling engine (hereinafter simply referred to as "Stirling engine").
Is a schematic cross-sectional view showing). First, the configuration and operation of the Stirling engine 186 will be described with reference to this figure.

【0020】スターリングエンジン186の外観部分
は、耐圧容器174と、ウォームヘッド182、コール
ドヘッド183とからなっており、その内部の作動空間
178の内部にはヘリウム等の作動媒体が封入されてい
る。
The external portion of the Stirling engine 186 is composed of a pressure resistant container 174, a warm head 182 and a cold head 183, and a working medium such as helium is enclosed in a working space 178 therein.

【0021】耐圧容器174の一部をなすシリンダ17
4a内には、シリンダの内周壁面に沿って摺動可能なピ
ストン171とディスプレーサ172が同軸に配置され
ている。ディスプレーサ172に内端が固定されたロッ
ド175はピストン171の中心部を貫通し、その外端
はディスプレーサスプリング177によって耐圧容器1
74に弾性支持されている。一方、ピストン171はピ
ストンスプリング176によって耐圧容器174に弾性
支持されている。
Cylinder 17 forming a part of pressure vessel 174
A piston 171 and a displacer 172, which are slidable along the inner peripheral wall surface of the cylinder, are coaxially arranged in 4a. A rod 175, the inner end of which is fixed to the displacer 172, penetrates the center of the piston 171, and the outer end thereof is dismounted by the displacer spring 177.
It is elastically supported by 74. On the other hand, the piston 171 is elastically supported by the pressure resistant container 174 by a piston spring 176.

【0022】作動空間178は、圧縮空間181aと膨
張空間181bとを有しており、ピストンは、背面空間
179に収容されたリニアモータ等のピストン駆動体1
80により所定の周期で圧縮空間181a内を軸方向に
往復動する。ピストンスプリング176は、往復動を開
始したピストン171の周期を略一定に安定させる役割
を担う。
The working space 178 has a compression space 181a and an expansion space 181b, and the piston is a piston driving body 1 such as a linear motor housed in the back space 179.
80 reciprocates in the compression space 181a in the axial direction at a predetermined cycle. The piston spring 176 plays a role of stabilizing the cycle of the piston 171 that has started reciprocating substantially constant.

【0023】また、173は再生器であり、膨張空間1
81bから圧縮空間181a側へ移動する作動媒体から
冷熱を回収して蓄冷するとともに、この蓄冷した冷熱を
圧縮空間181aから膨張空間181b側に移動する作
動媒体に受け渡してこれを冷却する役割をする。これに
よると、圧縮空間181aと膨張空間181bとの間を
往復する作動媒体の収縮・膨張に伴う温度変化が大きく
なり、効率よくスターリングエンジン186から冷熱を
取り出せるようになる。
Reference numeral 173 is a regenerator, which is the expansion space 1
The cold heat is recovered from the working medium moving from 81b to the compression space 181a side and stored therein, and the stored cold heat is transferred to the working medium moving from the compression space 181a to the expansion space 181b side to cool it. According to this, the temperature change due to the contraction / expansion of the working medium that reciprocates between the compression space 181a and the expansion space 181b becomes large, and the cold heat can be efficiently extracted from the Stirling engine 186.

【0024】圧縮空間181a内で圧縮を受けると、作
動媒体は再生器173を通過して膨張空間181b側に
移動する。従って、ディスプレーサ172はピストン1
71と所定の位相差を維持しながらピストン171と同
一の周期で軸方向に往復動することとなる。これによ
り、膨張空間181b内で正弦波的な圧力変動を伴って
作動媒体の圧縮・膨張が繰り返される。
Upon being compressed in the compression space 181a, the working medium passes through the regenerator 173 and moves to the expansion space 181b side. Therefore, the displacer 172 is the piston 1
The piston 171 reciprocates in the axial direction at the same cycle as the piston 171 while maintaining a predetermined phase difference with the piston 71. As a result, the working medium is repeatedly compressed and expanded with sinusoidal pressure fluctuations in the expansion space 181b.

【0025】ディスプレーサスプリング177は、往復
動を開始したディスプレーサ172をピストン171と
同一の周期に安定させるとともに、ピストン171との
位相差を一定に維持させるようにバネ定数等が設定され
ている。膨張空間181b内で膨張された作動媒体は、
低温となるのでコールドヘッド183が冷却され、外部
から熱を奪うこととなる。一方、圧縮空間181a内で
圧縮された作動媒体は、高温となってウォームヘッド1
82を加熱し、外部に熱を放出する。
The displacer spring 177 is set with a spring constant and the like so as to stabilize the displacer 172 that has started reciprocating in the same cycle as the piston 171 and maintain a constant phase difference with the piston 171. The working medium expanded in the expansion space 181b is
Since the temperature is low, the cold head 183 is cooled and heat is taken from the outside. On the other hand, the working medium compressed in the compression space 181a becomes high temperature and the warm head 1
82 is heated to release heat to the outside.

【0026】また、ピストン171とディスプレーサ1
72の往復動によって主として軸方向に生じるスターリ
ングエンジン186の振動を低減するため、スターリン
グエンジン186のコールドヘッド183と反対側の端
部には、防振バネ184と、所定の重量を有する金属製
のふた185とからなる防振機構が設けられている。
Further, the piston 171 and the displacer 1
In order to reduce the vibration of the Stirling engine 186 mainly generated in the axial direction due to the reciprocating motion of the 72, the anti-vibration spring 184 and the metal having a predetermined weight are provided at the end of the Stirling engine 186 opposite to the cold head 183. An anti-vibration mechanism including a lid 185 is provided.

【0027】図9は、本発明のバネ定数可変式バネ10
をスターリングエンジン186に組付けた後、バネ定数
の調整を行う作業を説明する断面図である。図9に示す
ように、上記バネ10は、ピストンスプリング176お
よびディスプレーサスプリング177として中心を揃え
て平行に設けられている。まず、図9(a)に示すよう
に、耐圧容器174の外周のネジ190を外して耐圧容
器174を分解する。そして、図9(b)に示すよう
に、ディスプレーサスプリング177とピストンスプリ
ング176のバネ定数の調整を行う。ディスプレーサス
プリング177の調整は、外周保持用のネジ17をドラ
イバーまたはレンチなどで多少緩め、長いネジ孔16
(図8参照)方向に前後させ、位置が決定した時点でも
う一度ネジを締める。これを位置修正したい弾性基材1
1に対して行う。ピストンスプリング176は、上方の
ディスプレーサスプリング177が邪魔になるため、六
角レンチなどを横から挿入し、ディスプレーサスプリン
グ177と同様に調整する。
FIG. 9 shows a variable spring constant type spring 10 of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the work of adjusting the spring constant after assembling to the Stirling engine 186. As shown in FIG. 9, the spring 10 is provided as a piston spring 176 and a displacer spring 177 in parallel with their centers aligned. First, as shown in FIG. 9A, the screw 190 on the outer periphery of the pressure resistant container 174 is removed to disassemble the pressure resistant container 174. Then, as shown in FIG. 9B, the spring constants of the displacer spring 177 and the piston spring 176 are adjusted. To adjust the displacer spring 177, loosen the screw 17 for holding the outer circumference with a screwdriver or a wrench, and
(See FIG. 8) Move it back and forth in the direction, and when the position is determined, tighten the screw again. Elastic base material 1 whose position you want to correct
Do for 1. Since the upper displacer spring 177 interferes with the piston spring 176, a hexagon wrench or the like is inserted from the side and the piston spring 176 is adjusted in the same manner as the displacer spring 177.

【0028】また、このように連結されたバネ10は、
その構造上、弾性基材11と対象物、内オサエ14、外
周保持リング18などの接合部分の近傍にそのバネ10
の変位量、バネにかかる応力など、永年稼動の影響でそ
れぞれのエッジが触れ合うことにより、亀裂が発生する
可能性が考えられる。そのため、図10に示すように、
内オサエ14と弾性基材11の間にエッジにに丸みをつ
けたドーナツ型ワッシャ25を挟みこむとともに、外オ
サエ20の内部であって外周保持リング18と弾性基材
11の間にエッジに丸みをつけた平ワッシャ26を挟み
こむ。これにより、亀裂の発生を抑制できる。
The spring 10 connected in this way is
Due to its structure, the spring 10 is provided in the vicinity of the joint portion between the elastic base material 11 and the target object, the inner teeth 14, the outer peripheral holding ring 18, and the like.
It is conceivable that cracks may occur when the edges touch each other due to the effects of long-term operation, such as the amount of displacement and the stress on the spring. Therefore, as shown in FIG.
A donut-shaped washer 25 having a rounded edge is sandwiched between the inner tooth 14 and the elastic base material 11, and the edge is rounded between the outer peripheral holding ring 18 and the elastic base material 11 inside the outer tooth 20. Insert the flat washer 26 with the. Thereby, the generation of cracks can be suppressed.

【0029】図11(a)は平ワッシャ26の平面図で
あり、図11(b)はその側面図である。中心には、ネ
ジ17が挿通されるネジ孔27が設けられている。な
お、平ワッシャ26に替えて、図12に示すような、球
形スペーサ28を用いてもよい。
FIG. 11A is a plan view of the flat washer 26, and FIG. 11B is a side view thereof. A screw hole 27 through which the screw 17 is inserted is provided at the center. Instead of the flat washer 26, a spherical spacer 28 as shown in FIG. 12 may be used.

【0030】また、上記理由以外にも経年変化によるバ
ネ10の破損が考えられるが、その際は、破損した部品
のみの交換にてバネとしての機能を復元できるので、修
理の手間とコストが大幅に省かれる。
In addition to the above reasons, the spring 10 may be damaged due to aged deterioration. In that case, the function as a spring can be restored by replacing only the damaged parts, so that the labor and cost for repairing are greatly increased. To be omitted.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明のバネ定数可
変式バネは、複数の渦巻き状の弾性基材の組み合わせで
作られているので、バネ全体を平面的に見たときの径方
向のバネ定数のばらつきが少なく、また、その調整が容
易に行える。すなわち、弾性基材を渦巻きの外端部から
所定の長さだけ切断することにより、バネ定数を所定の
値に増加できる。
As described above, since the variable spring constant type spring of the present invention is made of a combination of a plurality of spiral elastic base materials, the spring in the radial direction when the entire spring is seen in a plane is viewed. There is little variation in the spring constant, and its adjustment can be done easily. That is, the spring constant can be increased to a predetermined value by cutting the elastic base material from the outer end of the spiral by a predetermined length.

【0032】また、弾性基材の外端部のネジ孔を渦巻き
方向に長く設けることによって、ネジ孔に挿通するネジ
の位置に応じて、バネを対象物に組付けた後でもバネ定
数の微調整が可能である。
Further, by providing a screw hole at the outer end portion of the elastic base member in the spiral direction so as to be long, the spring constant is small even after the spring is assembled to the object according to the position of the screw inserted into the screw hole. It can be adjusted.

【0033】また、経年変化によりバネの一部が破損し
た場合でも、破損した部品のみの交換にてバネとしての
機能を復元できるので、修理の手間とコストが大幅に省
かれる。
Further, even if a part of the spring is damaged due to aging, the function as the spring can be restored by replacing only the damaged part, so that the labor and cost for repair can be greatly saved.

【0034】そして、このようなバネをディスプレーサ
スプリングおよびピストンスプリングとして組み込んだ
スターリングエンジンは、組付け後に動作テストを行い
ながらバネ定数を調整できるため、設計どおりの性能を
安定して得ることができる。
In a Stirling engine incorporating such a spring as a displacer spring and a piston spring, the spring constant can be adjusted while performing an operation test after assembly, so that the performance as designed can be stably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 フリーピストン型スターリングエンジンの
一例を示す概略手金断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a hand money showing an example of a free piston type Stirling engine.

【図2】 本発明のバネ定数可変式バネを示す平面図
である。
FIG. 2 is a plan view showing a spring constant type spring of the present invention.

【図3】 そのバネ定数可変式バネに使用する弾性基
材の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of an elastic base material used for the spring constant variable spring.

【図4】 その弾性基材の外端部を切断してバネ定数
を大きくすることを説明するための要部の拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part for explaining that an outer end portion of the elastic base material is cut to increase a spring constant.

【図5】 3つの弾性基材の中心部が固定された状態
を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a state where the central portions of three elastic base materials are fixed.

【図6】 3つの弾性基材の外周部を固定する方法を
説明するため斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view for explaining a method of fixing outer peripheral portions of three elastic base materials.

【図7】 図3のバネ定数可変式バネの断面図であ
る。
7 is a cross-sectional view of the spring constant variable spring of FIG.

【図8】 弾性基材の外端部のネジ孔を長孔とした例
を示す平面図(a)および側面図(b)である。
FIG. 8 is a plan view (a) and a side view (b) showing an example in which a screw hole at an outer end portion of an elastic base material is formed as an elongated hole.

【図9】 本発明のバネ定数可変式バネを備えたスタ
ーリングエンジンにおいて、組付け後にバネ定数を調整
する方法の一例を説明するための断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining an example of a method of adjusting a spring constant after assembling in a Stirling engine equipped with a spring constant variable spring of the present invention.

【図10】 図8のバネ定数可変式バネの断面図であ
る。
10 is a cross-sectional view of the spring constant variable spring of FIG.

【図11】 平ワッシャの平面図(a)および側面図
(b)である。
FIG. 11 is a plan view (a) and a side view (b) of the flat washer.

【図12】 球形スペーサの平面図(a)および側面
図(b)である。
FIG. 12 is a plan view (a) and a side view (b) of the spherical spacer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 バネ定数可変式バネ 11 弾性基材 14 内オサエ 15,16,19,21,23 ネジ孔 17,24 ネジ 18 外周保持リング 20 外オサエ 22 取付け部 176 ピストンスプリング 177 ディスプレーサスプリング 186 スターリングエンジン 10 Spring constant variable spring 11 Elastic base material 14 Inside 15,16,19,21,23 screw holes 17,24 screws 18 Peripheral retaining ring 20 Outside 22 Attachment 176 Piston spring 177 Displacer Spring 186 Stirling engine

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 最小径の内端から最大径の外端へ所定の
幅と厚みで形成された弾性基材の複数を、厚み方向の互
いの表面同士が対向するような配置で組み合わせて成る
ことを特徴とするバネ定数可変式バネ。
1. A plurality of elastic base materials formed with a predetermined width and thickness from an inner end having a minimum diameter to an outer end having a maximum diameter are combined in such a manner that their surfaces in the thickness direction face each other. A variable spring constant type spring characterized in that.
【請求項2】 前記外端から所定の長さだけ前記弾性基
材を切断することにより、任意のバネ定数に変えられる
ことを特徴とする請求項1に記載のバネ定数可変式バ
ネ。
2. The spring constant variable spring according to claim 1, wherein the spring constant can be changed to an arbitrary spring constant by cutting the elastic base material from the outer end by a predetermined length.
【請求項3】 前記内端又は外端に厚み方向に貫通する
ネジ孔を長く設け、その範囲内でネジを挿通する位置に
よって、バネ定数を微調整可能なことを特徴とする請求
項1又は2に記載のバネ定数可変式バネ。
3. The spring constant can be finely adjusted by providing a screw hole penetrating in the thickness direction at the inner end or the outer end, and adjusting the spring constant depending on the position where the screw is inserted within the range. 2. A variable spring constant spring according to item 2.
【請求項4】 前記内端部を円盤で一体化することを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のバネ定数可変
式バネ。
4. The variable spring constant spring according to claim 1, wherein the inner end portion is integrated with a disk.
【請求項5】 さらに、前記外端部をリング型の保持部
材で一体化することを特徴とする請求項4に記載のバネ
定数可変式バネ。
5. The variable spring constant type spring according to claim 4, wherein the outer end portion is integrated with a ring-shaped holding member.
【請求項6】 前記円盤と前記弾性基材の間にエッジを
丸めたドーナツ型ワッシャを挟みこむとともに、前記リ
ング型の保持部材と前記弾性基材の間にエッジを丸めた
平ワッシャを挟みこんだことを特徴とする請求項5に記
載のバネ定数可変式バネ。
6. A doughnut-shaped washer with rounded edges is sandwiched between the disk and the elastic base material, and a flat washer with rounded edges is sandwiched between the ring-shaped holding member and the elastic base material. The spring constant variable spring according to claim 5, wherein
【請求項7】 シリンダ内で所定の位相差で同一方向に
往復運動するピストンおよびディスプレーサを有するス
ターリングエンジンにおいて、請求項1〜6のいずれか
に記載のバネ定数可変式バネをピストンスプリングおよ
びディスプレーサスプリングとして備えたことを特徴と
するスターリングエンジン。
7. A Stirling engine having a piston and a displacer that reciprocate in the same direction with a predetermined phase difference in a cylinder, wherein the variable spring constant spring according to claim 1 is used as the piston spring and the displacer spring. A Stirling engine that is equipped with.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014204492A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 日本航空電子工業株式会社 Elastic coupler and vibration generator
CN108301937A (en) * 2018-04-02 2018-07-20 宁波华斯特林电机制造有限公司 A kind of Novel hung structure of Stirling motor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014204492A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 日本航空電子工業株式会社 Elastic coupler and vibration generator
CN108301937A (en) * 2018-04-02 2018-07-20 宁波华斯特林电机制造有限公司 A kind of Novel hung structure of Stirling motor
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