JP2008101477A - Stirling engine generator - Google Patents

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Hiroshi Sekiya
弘志 関谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a Stirling engine in which a rotating force takeout mechanism is made free from oil by reducing a thrust force applied from a piston or a cross head to a cylinder and reduced in size. <P>SOLUTION: This Stirling engine generator comprises the rotating force takeout mechanism 4 for converting the reciprocating motion of the piston into the rotating motion thereof, a crankcase 5 in which a compression cylinder 2 is disposed, and an expansion cylinder block 10 joined airtight onto the crankcase 5 and forming an expansion cylinder 3 in cooperation with the crankcase 5. The rotating force takeout mechanism 4 comprises a T-shaped yoke 21 and a rocker arm 22. The T-shaped yoke 21 is so formed that its top part 23 is rotatably pivoted eccentrically to a crankshaft 24, and the lower front and rear ends 28, 29 are connected to the pistons 8, 12 of the compression cylinder 2 and the expansion cylinder 3 through connecting rods 9, 13, respectively. The rocker arm 22 is so formed that its one end 25 is pivoted on the crankcase, and the other end 26 is pivoted on the lower center 27 of the T-shaped yoke 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、スターリングエンジンを利用した発電機に関する。   The present invention relates to a generator using a Stirling engine.

近年、省エネ及び地球環境の改善に適合したエンジンとして、スターリングエンジンが着目されている。スターリングエンジンは、熱効率が高く、外燃機関であるために静粛性にすぐれ、各種の燃料が使用可能であることから、定置式又は可搬式の発電機の動力源として最適である。   In recent years, a Stirling engine has attracted attention as an engine suitable for energy saving and improvement of the global environment. The Stirling engine has high thermal efficiency, is an external combustion engine, has excellent silence, and can use various fuels. Therefore, the Stirling engine is optimal as a power source for a stationary or portable generator.

スターリングエンジンは、加圧された作動ガスが封入され、燃焼器等で加熱されたシリンダ内の高温室と低温室との間に生じる圧力差でピストンを往復駆動させ、この往復駆動力をエネルギー源として取り出す動力装置である。   A Stirling engine encloses a pressurized working gas and reciprocates a piston by a pressure difference generated between a high temperature chamber and a low temperature chamber in a cylinder heated by a combustor or the like, and uses this reciprocating driving force as an energy source. As a power device to be taken out.

スターリングエンジンの構成としては、いろいろなタイプの構造があるが、圧縮室及び膨張室を夫々含む圧縮シリンダと膨張シリンダを備え、圧縮シリンダ内と膨張シリンダ内をそれぞれ往復動するピストンの往復運動を回転力に変換する回転力取出機構を設け、この回転力取出機構を配設するクランクケースを圧縮シリンダ及び膨張シリンダと気密的結合した構成は公知である(特許文献1参照)。該クランクケース内は、大気開放、または作動ガスを封入して適当な圧力に保持される。   There are various types of Stirling engine configurations, but it has a compression cylinder and an expansion cylinder each including a compression chamber and an expansion chamber, and rotates the reciprocating motion of a piston that reciprocates in the compression cylinder and the expansion cylinder. A configuration is known in which a rotational force extraction mechanism that converts force into force is provided, and a crankcase in which the rotational force extraction mechanism is disposed is hermetically coupled to a compression cylinder and an expansion cylinder (see Patent Document 1). The inside of the crankcase is opened to the atmosphere or filled with a working gas and maintained at an appropriate pressure.

特開2005−351243JP2005-351243

従来のスターリングエンジンでは、次のような問題がある。
(1)圧縮シリンダ及び膨張シリンダをそれぞれ往復動するピストン又はクロスヘッドには、コンロッドを介して回転力取出機構の回転動作の影響が作用し、ピストン又はクロスヘッドとシリンダ又はクロスヘッドガイドとの間にスラスト力が生じて、スムースな往復動が阻害される。
The conventional Stirling engine has the following problems.
(1) The piston or the cross head that reciprocates between the compression cylinder and the expansion cylinder is affected by the rotational action of the rotational force extraction mechanism via the connecting rod, so that the piston or the cross head and the cylinder or the cross head guide are not affected. Thrust force is generated on the surface, and smooth reciprocation is hindered.

(2)クランクケース内の回転力取出機構において、前記スラスト力を低減し、該回転摺動部をスムースに動作させるために潤滑油を用いる場合には、この潤滑油を封止する機構(ロッドシール等)が必要であり、該封止機構の状態によっては圧縮シリンダ及び膨張シリンダ内に潤滑油が入り込む(オイル上がり)という現象が生じ、ヒータチューブ内やシリンダ内で焼き付き等の原因となり、また、再生器内や冷却器内に滞留してエンジン性能を劣化させる原因ともなる。 (2) In the rotational force extraction mechanism in the crankcase, when lubricating oil is used to reduce the thrust force and operate the rotating sliding portion smoothly, a mechanism for sealing the lubricating oil (rod Depending on the state of the sealing mechanism, lubricating oil may enter the compression cylinder and expansion cylinder (rising oil), causing seizure in the heater tube and cylinder, and Also, it stays in the regenerator or in the cooler, causing engine performance to deteriorate.

(3)スターリングエンジンを発電機に適用する場合、通常は単純にスターリングエンジンの出力用回転軸を発電機結合する構成とすればよいが、エンジンと発電機をそれぞれ別個に設けなくてはならず、装置構成が大きくなってしまう。スターリングエンジンに、ピストン背面側の圧力(ピストンの背圧の変動を極力小さくするために、バッファ(タンク)を設けることが好ましいが、このような場合に、特に大きくなってしまう。 (3) When the Stirling engine is applied to a generator, it is usually sufficient to simply connect the rotating shaft for output of the Stirling engine to the generator, but the engine and the generator must be provided separately. The device configuration becomes large. The Stirling engine is preferably provided with a buffer (tank) in order to minimize the pressure on the back side of the piston (the fluctuation of the back pressure of the piston) as much as possible.

本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的とするものであり、ピストン又はクロスヘッドとシリンダ又はクロスヘッドガイドとの間で生じるスラスト力を小さくし、グリース潤滑やオイル潤滑を用いない回転力取出機構を実現する。また、グリース潤滑やオイル潤滑を用いる場合にも、回転力取出機構からのグリースやオイルの漏れを防止する。さらに、バッファを備えていてもコンパクトなスターリングエンジン発電機を実現することを課題とする。   The present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems, reduces the thrust force generated between the piston or cross head and the cylinder or cross head guide, and does not use grease lubrication or oil lubrication. Realizes a rotational force extraction mechanism. Also, when grease lubrication or oil lubrication is used, leakage of grease or oil from the rotational force extraction mechanism is prevented. It is another object of the present invention to realize a compact Stirling engine generator even with a buffer.

本発明は上記課題を解決するために、ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構を設置するクランクケースを備えたスターリングエンジン発電機において、前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部はピストンに、コンロッドを介して連結されており、前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a Stirling engine generator including a crankcase provided with a rotational force extraction mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into rotation. The rotational force extraction mechanism includes a saddle yoke and a rocker. An upper end of the saddle-shaped yoke is rotatably attached to a rotary output shaft; a lower portion is connected to a piston via a connecting rod; and the rocker arm has one end There is provided a Stirling engine generator characterized in that it is pivotally attached to a crankcase and the other end is pivotally attached to the lower center of the saddle yoke.

本発明は上記課題を解決するために、ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構と、圧縮シリンダが配設されているクランクケースと、該クランクケース上に気密的に結合され、該クランクケースとともに膨張シリンダを形成する膨張シリンダブロックと、を有するスターリングエンジン発電機において、前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部両端はそれぞれ圧縮シリンダ及び膨張シリンダのピストンに、コンロッドを介して連結されており、前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention is coupled to a rotational force take-out mechanism that converts reciprocating motion of a piston into rotation, a crankcase in which a compression cylinder is disposed, and an airtight coupling on the crankcase, In a Stirling engine generator having an expansion cylinder block that forms an expansion cylinder together with a crankcase, the rotational force extraction mechanism includes a saddle yoke and a rocker arm, and the upper end of the saddle yoke has a rotational output. It is eccentrically attached to the shaft and is rotatably attached, and both lower ends are connected to the pistons of the compression cylinder and the expansion cylinder via connecting rods, respectively, and the rocker arm is pivotally attached to the crankcase. A Stirling engine generator characterized in that the other end is pivotally attached to the lower center of the saddle yoke. Subjected to.

前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器を有し、クランクケースに冷却器が設けられている構成とすることが好ましい。   The expansion cylinder block preferably has a structure in which a heater tube is attached to the top of the expansion cylinder block, a regenerator is provided, and a cooler is provided in the crankcase.

前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器及び冷却器が設けられている構成とすることが好ましい。   The expansion cylinder block is preferably provided with a heater tube at the top and a regenerator and a cooler.

前記クランクケースの上部に膨張シリンダブロックと圧縮シリンダブロックを設け、この膨張シリンダブロックに膨張シリンダを形成するとともに、圧縮シリンダブロックに圧縮シリンダを形成し、圧縮シリンダには、再生器及び冷却器が設けられている構成とすることが好ましい。   An expansion cylinder block and a compression cylinder block are provided in the upper part of the crankcase, and an expansion cylinder is formed in the expansion cylinder block. A compression cylinder is formed in the compression cylinder block, and a regenerator and a cooler are provided in the compression cylinder. It is preferable to adopt the configuration described above.

クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、両側の側部ケースのスペース内に発電機が配置されている構成とすることが好ましい。   It is preferable that the left and right side cases are airtightly attached to the crankcase on both the left and right sides of the crankcase, and the generator is disposed in the space of the side cases on both sides.

クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、一方の側部ケースのスペース内に発電機が配置されており、他方の側部ケースは圧縮ピストン及び膨張ピストンの背面側の圧力変動を吸収するバッファ空間である構成とすることが好ましい。   Left and right side cases are airtightly attached to the crankcase on both the left and right sides of the crankcase, and a generator is disposed in the space of one side case, and the other side case is a compression piston. It is preferable that the buffer space absorbs pressure fluctuations on the back side of the expansion piston.

前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部に軸受が設けられており、該軸受に、樹脂製ブッシュ、潤滑剤(樹脂、金属、セラミック等)コーティングを施した金属ブッシュ、グリース封入または固形潤滑剤を封入した転がり軸受を用いることが好ましい。   In the rotational force take-off mechanism, a bearing is provided at a rotational sliding portion between a shaft or pin and a rotating member, and the bearing is coated with a resin bushing and a lubricant (resin, metal, ceramic, etc.) coating It is preferable to use a rolling bearing in which a bush, grease or solid lubricant is enclosed.

前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部に設けられた潤滑用の軸受(ホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金等)が設けられており、前記回転部材には、前記軸受と連通する通孔が形成されており、該通孔には、作動ガスは通過させるが、潤滑剤は通過させないフィルタが設けられている構成とすることが好ましい。   In the rotational force extraction mechanism, a lubrication bearing (white metal, bronze alloy, aluminum alloy, etc.) provided in a rotational sliding portion between a shaft or pin and the rotational member is provided. A through hole communicating with the bearing is formed, and it is preferable that the through hole be provided with a filter that allows the working gas to pass but not the lubricant.

クランクケースの上部において膨張シリンダとクランク室を仕切る上蓋を設け、該上蓋に、ピストンロッドに摺接する内面に樹脂コーティングをした金属シールとその外側のOリング又は樹脂製シールから成るロッドシールを設け、冷却器下部マニホールドと膨張ピストン背面空間を連通して、さらに圧縮空間に連通した構成とすることが好ましい。   An upper lid for partitioning the expansion cylinder and the crank chamber is provided at the upper part of the crankcase, and a metal seal with a resin coating on the inner surface that is in sliding contact with the piston rod and a rod seal made of an O-ring or resin seal on the outer side are provided on the upper lid. It is preferable that the cooler lower manifold and the expansion piston back space communicate with each other and further communicate with the compression space.

本発明に係るスターリングエンジン発電機によれば、次のような効果が生じる。   The Stirling engine generator according to the present invention has the following effects.

(1)回転力取出機構として、⊥形ヨークとロッカーアームから成るロスヨーク機構を採用したので、次のような効果が生じる。
イ.ピストンの往復動の直進性が得られ、スムースな往復動が確保できるためにピストン及びクロスヘッドとシリンダ又はクロスヘッドガイドとの間に作用するスラスト力が低減し、オイルフリー化が可能となる。
ロ.クランクを一つとする(1スローのクランクシャフトとなる)ことができるために、クランクシャフトの加工が容易で低コスト化が可能となる。
ハ.回転力取出機構が全体的にコンパクトとなる。
(1) Since a loss yoke mechanism comprising a saddle yoke and a rocker arm is employed as the rotational force extraction mechanism, the following effects are produced.
I. Since the straight reciprocity of the reciprocating motion of the piston can be obtained and the smooth reciprocating motion can be secured, the thrust force acting between the piston and the cross head and the cylinder or the cross head guide is reduced, and the oil-free operation is possible.
B. Since the crank can be made one (becomes a one-throw crankshaft), the crankshaft can be easily processed and the cost can be reduced.
C. The rotational force take-out mechanism is entirely compact.

(2)冷却器をクランクケース内に設けることで、クランクケース内の冷却が可能となるとともに、圧縮シリンダの側壁に作動ガス通路を形成することで、エンジン部分をコンパクトとすることができる。さらに、クランクケースの両側又は片側に側部ケースを設け、この中に発電機を配置することで、スターリングエンジン発電機をコンパクトな構成とすることができる。側部ケースをバッファ空間として活用することも可能となる。 (2) By providing the cooler in the crankcase, the crankcase can be cooled, and the engine portion can be made compact by forming the working gas passage in the side wall of the compression cylinder. Furthermore, a Stirling engine generator can be made into a compact structure by providing a side case in the both sides or one side of a crankcase, and arrange | positioning a generator in this. The side case can also be used as a buffer space.

(3)コンロッドとクランクの回転摺動部に、軸受として、樹脂製ブッシュ、潤滑剤(樹脂、金属、セラミック等)コーティングを施した金属ブッシュを用いることでオイルフリー可、グリースまたは固形潤滑剤を封入した転がり軸受を用いることでオイルレス可が可能となる。 (3) Oil-free, grease or solid lubricant can be used by using a resin bushing and a metal bushing coated with a lubricant (resin, metal, ceramic, etc.) as bearings on the rotating sliding part of the connecting rod and crank. Oil-less is possible by using the enclosed rolling bearing.

(4)また、コンロッドとクランクの回転摺動部の軸受(樹脂製ブッシュ、潤滑剤コーティングを施した金属ブッシュ、又は、ホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金等からなる金属ブッシュ)にグリース潤滑またはオイル潤滑を用いる場合に、潤滑財保持機構及びフィルタを設けることで、グリースやオイルの漏れを防止できる。そして、機械損失の低減、振動及び騒音の低減、さらには耐久性の向上という効果が生じる。 (4) Grease lubrication or oil on bearings (resin bushes, metal bushes with lubricant coating, or metal bushes made of white metal, bronze alloy, aluminum alloy, etc.) at the rotating and sliding parts of the connecting rod and crank When lubrication is used, leakage of grease and oil can be prevented by providing a lubricant holding mechanism and a filter. And the effect of reduction of mechanical loss, reduction of vibration and noise, and improvement of durability occurs.

本発明に係るスターリングエンジン発電機を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。   The best mode for carrying out a Stirling engine generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings based on the embodiments.

図1及び図2は、本発明のスターリングエンジン発電機の実施例1の全体構成を示し、図1は正面側から見た断面図であり、図2は側面側から見た断面図である。図1及び図2において、スターリングエンジン発電機1は、圧縮シリンダ2、膨張シリンダ3及び回転力取出機構4を備えている。   1 and 2 show an overall configuration of a Stirling engine generator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view seen from the front side, and FIG. 2 is a cross-sectional view seen from the side. 1 and 2, the Stirling engine generator 1 includes a compression cylinder 2, an expansion cylinder 3, and a rotational force extraction mechanism 4.

圧縮シリンダ2は、回転力取出機構4を収容するクランクケース5の上部の前側に形成され、上蓋6で封止されている。圧縮シリンダ3には、クロスヘッド7と一体の圧縮ピストン8が往復動可能に設けられており、クロスヘッド7にコンロッド9が枢着されている。   The compression cylinder 2 is formed on the front side of the upper part of the crankcase 5 that accommodates the rotational force take-out mechanism 4, and is sealed with an upper lid 6. The compression cylinder 3 is provided with a compression piston 8 integral with the crosshead 7 so as to be reciprocally movable. A connecting rod 9 is pivotally attached to the crosshead 7.

膨張シリンダ3は、クランクケース5の上部の後側と膨張シリンダブロック10により形成されている。膨張シリンダブロック10は、クランクケース5の上面に、クランクケース5に対して気密的に固定されている。   The expansion cylinder 3 is formed by the rear side of the upper part of the crankcase 5 and the expansion cylinder block 10. The expansion cylinder block 10 is airtightly fixed to the upper surface of the crankcase 5 with respect to the crankcase 5.

そして、膨張シリンダ3には、クロスヘッド11が一体の膨張ピストン12が往復動可能に設けられており、クロスヘッド11にコンロッド13が枢着されている。膨張ピストン12は、圧縮ピストン8よりおおよそ90度の位相だけ先行して移動する。   The expansion cylinder 3 is provided with an expansion piston 12 integrated with a cross head 11 so as to be able to reciprocate. A connecting rod 13 is pivotally attached to the cross head 11. The expansion piston 12 moves ahead of the compression piston 8 by a phase of approximately 90 degrees.

膨張シリンダブロック10の頂部である膨張シリンダヘッド14には、ヒータチューブ15が、ヒータ(ガスバーナ等)により加熱されるように設けられている。また、膨張シリンダブロック10には、膨張シリンダ3の周囲に位置して再生器16が配設されている。   A heater tube 15 is provided on the expansion cylinder head 14 which is the top of the expansion cylinder block 10 so as to be heated by a heater (a gas burner or the like). Further, the expansion cylinder block 10 is provided with a regenerator 16 located around the expansion cylinder 3.

クランクケース5の後側上部には、膨張シリンダ3の周囲に位置して冷却器17が配設されている。そして、圧縮シリンダ2と冷却器17の下部マニホールド17’の一端側とを連通し、作動ガスの流路となる作動ガス通路18、18’が形成されている。要するに、冷却器17をクランクケース5内に設けるとともに、冷却器下部マニホールド17’、ロスヘッドガイド兼ねる圧縮シリンダ2の側壁に作動ガス通路18、冷却器マニホールド17’と作動ガス通路18を連通する作動ガス通路18’を形成することで、エンジン部分の高さを低くしてコンパクトとすることができる。   A cooler 17 is disposed on the rear upper part of the crankcase 5 so as to be located around the expansion cylinder 3. Then, working gas passages 18 and 18 ′ are formed to communicate with the compression cylinder 2 and one end side of the lower manifold 17 ′ of the cooler 17 and serve as working gas passages. In short, the cooler 17 is provided in the crankcase 5, and the working gas passage 18 is connected to the side wall of the compression cylinder 2, which also serves as the cooler lower manifold 17 ′ and the loss head guide, and the working manifold 18 ′ and the working gas passage 18 are communicated. By forming the gas passage 18 ′, the height of the engine portion can be reduced and the engine can be made compact.

膨張シリンダ3のピストンより上方の空間である膨張空間19、ヒータチューブ15、再生器16、冷却器17、マニホールド17’、作動ガス通路18、18’及び圧縮シリンダ2のピストン上方空間である圧縮空間20は、互いに連通している。   The expansion space 19 that is a space above the piston of the expansion cylinder 3, the heater tube 15, the regenerator 16, the cooler 17, the manifold 17 ′, the working gas passages 18 and 18 ′, and the compression space that is the space above the piston of the compression cylinder 2. 20 are in communication with each other.

圧縮シリンダ2と膨張シリンダ3及びクランクケース5内には、作動ガスとして、例えば、ヘリウム、水素、窒素等が封入されている。作動ガスは、ヒータチューブ15、再生器16、冷却器17、マニホールド17’及び作動ガス通路18、18’を通過して、圧縮シリンダ2と膨張シリンダ3との間を往復的に流動可能である。   In the compression cylinder 2, the expansion cylinder 3, and the crankcase 5, for example, helium, hydrogen, nitrogen or the like is sealed as a working gas. The working gas can reciprocate between the compression cylinder 2 and the expansion cylinder 3 through the heater tube 15, the regenerator 16, the cooler 17, the manifold 17 ′, and the working gas passages 18 and 18 ′. .

以上の構成から成るスターリングエンジン発電機1では、圧縮空間20内で圧縮ピストン8によって作動ガスは圧縮され、作動ガス通路18、18’、マニホールド17’、冷却器17、再生器16を通過してヒータチューブ15を通過する際にヒータで加熱されて高温、高圧となって、膨張シリンダ3の膨張空間19内に入り、そこで作動ガスが膨張し、膨張ピストン12を下方に押し下げる。   In the Stirling engine generator 1 having the above configuration, the working gas is compressed by the compression piston 8 in the compression space 20, and passes through the working gas passages 18, 18 ′, the manifold 17 ′, the cooler 17, and the regenerator 16. When passing through the heater tube 15, it is heated by the heater to become high temperature and high pressure and enters the expansion space 19 of the expansion cylinder 3, where the working gas expands and pushes the expansion piston 12 downward.

そして、膨張ピストン12が上方に戻る際に、作動ガスは膨張空間19からヒータチューブ15、再生器16、冷却器17(作動ガスは冷却されて低温、低圧となる)、マニホールド17’、作動ガス通路18、18’を通過して、圧縮ピストン8の圧縮空間20内に戻る。   When the expansion piston 12 returns upward, the working gas flows from the expansion space 19 to the heater tube 15, the regenerator 16, and the cooler 17 (the working gas is cooled to low temperature and low pressure), the manifold 17 ', and the working gas. It passes through the passages 18, 18 ′ and returns into the compression space 20 of the compression piston 8.

このような一連の動作をすると、作動ガスにより膨張ピストン12が下方に押し下げられる力が回転力取出機構4により回転力として取り出され、この回転力を利用することで、発電機が発電する。   When such a series of operations are performed, the force that pushes down the expansion piston 12 downward by the working gas is extracted as a rotational force by the rotational force extraction mechanism 4, and the generator generates electric power by using this rotational force.

以上のような構成のスターリングエンジン発電機1において、本発明の特徴的な構成について説明する。本発明では、回転力取出機構として、⊥形ヨークとロッカーアームから成るロスヨーク機構を採用した。   A characteristic configuration of the present invention in the Stirling engine generator 1 having the above configuration will be described. In the present invention, a loss yoke mechanism composed of a saddle-shaped yoke and a rocker arm is employed as the rotational force extraction mechanism.

即ち、回転力取出機構4は、⊥形ヨーク21とロッカーアーム22とを備えており、⊥形ヨーク21は、その上部23がクランク偏心軸24’に回転可能に取り付けられクランク軸24に偏心して回転可能に取り付けられている。ロッカーアーム22は、一端25がクランクケース5に枢着されており、他端26がヨーク21の下部中央27に枢着されている。   That is, the rotational force take-out mechanism 4 includes a saddle yoke 21 and a rocker arm 22. The saddle yoke 21 has an upper portion 23 rotatably attached to a crank eccentric shaft 24 'and is eccentric to the crankshaft 24. It is mounted for rotation. One end 25 of the rocker arm 22 is pivotally attached to the crankcase 5, and the other end 26 is pivotally attached to the lower center 27 of the yoke 21.

上端が膨張ピストン12のクロスヘッド11に回転可能に取り付けられたコンロッド13は、その下端が⊥形ヨーク21の前後の一側端(前端28)に枢着されている。また、上端が圧縮ピストン8のクロスヘッド7に回転可能に枢着されたコンロッド9は、その下端が⊥形ヨーク21の前後の他端(後端29)に枢着されている。従って、膨張ピストン12はクロスヘッドガイドを兼ねる膨張シリンダ下部3’の内部を往復動(直線方向の上下動)する。同様に、圧縮ピストン8はクロスヘッドガイドを兼ねる圧縮シリンダ2の内部を往復動(直線方向の上下動)する。   The connecting rod 13 whose upper end is rotatably attached to the cross head 11 of the expansion piston 12 has its lower end pivoted to one side end (front end 28) of the front and rear of the bowl-shaped yoke 21. The connecting rod 9 whose upper end is pivotally attached to the cross head 7 of the compression piston 8 is pivotally attached to the front and rear other ends (rear end 29) of the saddle yoke 21. Accordingly, the expansion piston 12 reciprocates (in the vertical direction in the linear direction) inside the expansion cylinder lower part 3 'that also serves as a crosshead guide. Similarly, the compression piston 8 reciprocates inside the compression cylinder 2 that also serves as a crosshead guide (up and down movement in the linear direction).

このような構造の回転力取出機構4によれば、圧縮ピストン8及び膨張ピストン12の直線方向の往復動(直線方向の上下動)により、⊥形ヨーク21のクランク偏心軸24’へ枢着された⊥形ヨーク上部23が、クランク軸24を中心に回転する。同時に、⊥形ヨーク下部中央27はロッカーアーム22によって左右方向の動作が拘束されるので、概ね直線方向の上下動となり、⊥形ヨークの前端28及び⊥形ヨークの後端29も上下運動する。   According to the rotational force extracting mechanism 4 having such a structure, the compression piston 8 and the expansion piston 12 are pivotally attached to the crank eccentric shaft 24 ′ of the saddle yoke 21 by the reciprocating motion in the linear direction (the vertical movement in the linear direction). The bowl-shaped yoke upper part 23 rotates around the crankshaft 24. At the same time, the vertical movement of the saddle yoke lower portion 27 is restricted by the rocker arm 22 in the left-right direction, so that the vertical movement of the vertical yoke is substantially linear, and the front end 28 of the vertical yoke and the rear end 29 of the vertical yoke also move up and down.

そして、圧縮ピストン8及び膨張ピストン12の直線方向の動きによって、⊥形ヨーク21とコンロッドとの枢着部(28、29)には多少の横方向のぶれが生じるが、コンロッドの長さに比べて無視できる程度である。従って、圧縮ピストン8及び膨張ピストン12は、圧縮シリンダ2及び膨張シリンダ下部3’に対するスラスト力(⊥形ヨーク21の両端部(28、29)の横方向のぶれとコンロッドの長さとの関係から算出)をほとんど発生しない。   Further, the movement of the compression piston 8 and the expansion piston 12 in the linear direction causes some lateral blurring at the pivotal attachment portions (28, 29) of the bowl-shaped yoke 21 and the connecting rod, but compared to the length of the connecting rod. Is negligible. Therefore, the compression piston 8 and the expansion piston 12 are calculated from the relationship between the thrust force against the compression cylinder 2 and the expansion cylinder lower part 3 ′ (lateral displacement of both end portions (28, 29) of the saddle yoke 21 and the length of the connecting rod). ) Hardly occurs.

図2における回転力取出機構4において、コンロッド9、13と⊥形ヨーク21との枢着部、ロッカーアーム22と⊥形ヨーク21との枢着部、⊥形ヨーク21とクランク軸24との枢着部等は、回転部材と枢支軸が互いに回転可能な回転摺動部32として構成されている。本発明では、このような回転摺動部32に、潤滑機構が設けられている。   In the rotational force extracting mechanism 4 in FIG. 2, the pivoting portion between the connecting rods 9, 13 and the saddle yoke 21, the pivoting portion between the rocker arm 22 and the saddle yoke 21, and the pivot between the saddle yoke 21 and the crankshaft 24. The wearing portion or the like is configured as a rotary sliding portion 32 in which the rotating member and the pivot shaft can rotate with respect to each other. In the present invention, such a rotary sliding portion 32 is provided with a lubrication mechanism.

潤滑機構の一例を、例えば、図3(a)に示すような⊥形ヨーク21とロッカーアーム22との枢着部である回転摺動部32について具体的に説明すると、⊥形ヨーク21の下部中央27では、ロッカーアーム22との枢着のために枢支軸(ピン)31の回転(揺動運動)を良好にするため軸受34が設けられており、該軸受には樹脂製ブッシュ、潤滑剤(樹脂、金属、セラミック等)コーティングを施した金属ブッシュ、グリースまたは固形潤滑材を封入した転がり軸受を用いる。   An example of the lubrication mechanism will be described in detail with respect to a rotary sliding portion 32 that is a pivot joint portion of the saddle-shaped yoke 21 and the rocker arm 22 as shown in FIG. In the center 27, a bearing 34 is provided for improving the rotation (swinging motion) of the pivot shaft 31 for pivotal attachment with the rocker arm 22. Use a metal bushing coated with an agent (resin, metal, ceramic, etc.), a rolling bearing in which grease or solid lubricant is enclosed.

次に、グリース潤滑またはオイル潤滑を用いる場合の図3(b)について説明する。回転摺動部32における枢支軸(ピン)31に設けた2つのオイルシール33の間に軸受(ブッシュ)34が設けられている。該軸受34は、樹脂製ブッシュ、内面に潤滑剤(樹脂、金属、セラミック等)コーティングされた金属製ブッシュ、一般的なホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金等を材料とする軸受である。   Next, FIG. 3B in the case of using grease lubrication or oil lubrication will be described. A bearing (bush) 34 is provided between two oil seals 33 provided on a pivot shaft (pin) 31 in the rotary sliding portion 32. The bearing 34 is a bearing made of a resin bush, a metal bush whose inner surface is coated with a lubricant (resin, metal, ceramic, etc.), general white metal, bronze alloy, aluminum alloy or the like.

枢支軸(ピン)31は空孔31’が形成されており、この空孔31’内に潤滑剤(グリース、オイル等)が保持されている。一方、⊥形ヨーク21には、その側面に開口するL形貫通孔35が形成され、この貫通孔35は軸受34に形成された通孔36を通して空孔31’と連通されている。この貫通孔35に、作動ガスは通過させるが、潤滑剤は通過させないフィルタ37が設けられている。   A hole 31 'is formed in the pivot shaft (pin) 31, and a lubricant (grease, oil, etc.) is held in the hole 31'. On the other hand, the bowl-shaped yoke 21 has an L-shaped through hole 35 opened on the side surface thereof, and the through hole 35 communicates with the air hole 31 ′ through a through hole 36 formed in the bearing 34. A filter 37 that allows the working gas to pass but not the lubricant is provided in the through hole 35.

軸受34には、適宜、空孔31’内から通孔36を通して潤滑剤が供給される。作動ガスは、フィルタ37を通過可能であり潤滑剤に対して圧力が付与されている。そして、貫通孔35にフィルタ37が装入されているために、潤滑剤は、通孔36及び貫通孔35を通して漏れ出るようなことはない。このような構成により、機械損失の低減、振動及び騒音の低減、さらには耐久性の向上という効果が生じる。   A lubricant is appropriately supplied to the bearing 34 from the inside of the hole 31 ′ through the through hole 36. The working gas can pass through the filter 37 and pressure is applied to the lubricant. Since the filter 37 is inserted into the through hole 35, the lubricant does not leak through the through hole 36 and the through hole 35. Such a configuration has the effect of reducing mechanical loss, reducing vibration and noise, and improving durability.

図3(c)は、潤滑機構の別の態様を示す図である。この潤滑機構は、潤滑剤を軸受(ブッシュ)34の取り付けスペースにリング状の潤滑剤保持溜め34’を設けたものである。この潤滑機構においても、上記同様に、L形貫通孔35が形成されており、この貫通孔35は潤滑剤保持溜め34’に連通している。   FIG. 3C is a diagram showing another aspect of the lubrication mechanism. In this lubrication mechanism, a ring-shaped lubricant holding reservoir 34 ′ is provided in a mounting space for bearings (bushings) 34. Also in this lubrication mechanism, an L-shaped through hole 35 is formed as described above, and this through hole 35 communicates with the lubricant holding reservoir 34 '.

さらに、本発明のスターリングエンジン発電機の特徴は、図1に示すように、クランクケース5の左右の両側に、左右の側部ケース38が張り出すようにして固定されており、密閉された左右のスペース39が形成されている。これら左右の側部ケース38内のスペース39に発電機40が配置されている。   Further, as shown in FIG. 1, the Stirling engine generator according to the present invention is characterized in that the left and right side cases 38 are fixed to the left and right sides of the crankcase 5 so as to protrude, and the left and right sides are sealed. The space 39 is formed. A generator 40 is disposed in a space 39 in the left and right side cases 38.

発電機40は、アウターロータタイプの発電機であり、回転力取出機構4のクランク軸24にロータ41が取り付けられ、このロータ41がステータ42に対して回転する周知の発電機である。   The generator 40 is an outer rotor type generator, and is a known generator in which a rotor 41 is attached to the crankshaft 24 of the rotational force extraction mechanism 4 and the rotor 41 rotates with respect to the stator 42.

このような発電機40を、クランクケース5の左右両側の側部ケース38のスペース39内に設ける構成としたので、本発明のスターリングエンジン発電機1は全体がきわめてコンパクトとなる。また、アウターロータタイプの発電機であるから、ロータがフライホイール効果を有し、フライホイールが不要である。   Since such a generator 40 is provided in the space 39 of the side case 38 on both the left and right sides of the crankcase 5, the entire Stirling engine generator 1 of the present invention is extremely compact. Moreover, since it is an outer rotor type generator, a rotor has a flywheel effect and a flywheel is unnecessary.

本実施例では、回転力取出機構4の左右の側部ケース38のスペース39内に発電機40を設けたが、図4(a)に実施例1の変形例を示すように、左右いずれか一方の側部ケース38のスペース39だけに発電機40を設け、他方のスペースをバッファ空間39’として利用してもよい。   In the present embodiment, the generator 40 is provided in the space 39 of the left and right side cases 38 of the rotational force extraction mechanism 4, but as shown in FIG. The generator 40 may be provided only in the space 39 of the one side case 38, and the other space may be used as the buffer space 39 ′.

このように他方のスペースをバッファ空間38’として利用すると、大きなスペースをバッファとして利用できるから、圧縮ピストン8及び膨張ピストン12の背圧側(回転力取出機構4設置側)の圧力変動を十分吸収することが可能となる。   When the other space is used as the buffer space 38 ′ in this way, a large space can be used as a buffer, and therefore the pressure fluctuation on the back pressure side (rotation force extraction mechanism 4 installation side) of the compression piston 8 and the expansion piston 12 is sufficiently absorbed. It becomes possible.

なお、参考のために従来例のスターリングエンジン発電機のバッファタンクを図4(b)に示すが、このような従来例のバッファタンク49は、膨張ピストン12の背圧部に突出するように設けるので、コンパクトさに欠けるという問題があったが、図4(a)のようなバッファ空間39’を設け、きわめてコンパクトでスマートな構成としてまとめられる。   For reference, a buffer tank of a conventional Stirling engine generator is shown in FIG. 4B. Such a conventional buffer tank 49 is provided so as to protrude from the back pressure portion of the expansion piston 12. Therefore, there is a problem of lack of compactness, but a buffer space 39 ′ as shown in FIG. 4A is provided, and the configuration is extremely compact and smart.

また、この実施例1のスターリングエンジン発電機1は、クランクケース5の膨張シリンダ3の周囲に冷却器17が配設される構成としたので、スターリングエンジン発電機1の高さが低くなり、全体的にコンパクトな構成とすることができる。   Further, since the Stirling engine generator 1 of the first embodiment is configured such that the cooler 17 is disposed around the expansion cylinder 3 of the crankcase 5, the height of the Stirling engine generator 1 is reduced. The structure can be made compact.

図5及び図6は、本発明に係るスターリングエンジン発電機の実施例2を説明する図である。この実施例2のスターリングエンジン発電機43は、実施例1とほぼ同じ構成であるが、実施例1と異なる特徴的な構成について以下説明する。   5 and 6 are diagrams for explaining a second embodiment of the Stirling engine generator according to the present invention. The Stirling engine generator 43 of the second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but a characteristic configuration different from that of the first embodiment will be described below.

実施例2では、膨張シリンダブロック10を、実施例1より長く(背が高く)形成して、上蓋ブロック44を介してクランクケース5に載置して取り付けられている。膨張シリンダブロック10の膨張シリンダヘッド14には、実施例1と同様に、ヒータチューブ15が、ヒータにより加熱されるように設けられている。   In the second embodiment, the expansion cylinder block 10 is formed longer (higher) than the first embodiment and is mounted on the crankcase 5 via the upper lid block 44. As in the first embodiment, a heater tube 15 is provided on the expansion cylinder head 14 of the expansion cylinder block 10 so as to be heated by the heater.

そして、膨張シリンダブロック10には、膨張シリンダ3の周囲に再生器16及び冷却器17が上下に順次配設されている。クランクケース5には、クロスヘッドガイド45が配設されており、このクロスヘッドガイド45内をクロスヘッド11が往復動し、クロスヘッド11にピストンロッド46を介して接続された膨張ピストン12が膨張シリンダ3内を往復動する。クロスヘッド11にコンロッド13が連結され、コンロッド13の一端が⊥形ヨーク21に枢着されている。   In the expansion cylinder block 10, a regenerator 16 and a cooler 17 are sequentially arranged around the expansion cylinder 3 in the vertical direction. The crankcase 5 is provided with a crosshead guide 45. The crosshead 11 reciprocates in the crosshead guide 45, and the expansion piston 12 connected to the crosshead 11 via the piston rod 46 expands. The cylinder 3 reciprocates. A connecting rod 13 is connected to the cross head 11, and one end of the connecting rod 13 is pivotally attached to the saddle yoke 21.

上蓋ブロック44には、冷却器下部マニホールド47’と圧縮シリンダ2の圧縮空間20を連通するマニホールド47が形成されている。これにより、膨張シリンダ3の膨張空間19、ヒータチューブ15、再生器16、冷却器17、マニホールド47、47’及び圧縮シリンダ2の圧縮空間20は、互いに連通している。   The upper lid block 44 is formed with a manifold 47 that communicates the cooler lower manifold 47 ′ with the compression space 20 of the compression cylinder 2. Thereby, the expansion space 19 of the expansion cylinder 3, the heater tube 15, the regenerator 16, the cooler 17, the manifolds 47 and 47 ', and the compression space 20 of the compression cylinder 2 are in communication with each other.

この実施例2は、膨張シリンダブロック10を長く形成し、そこに再生器16と冷却器17を配設したので、再生器16と冷却器17との連結部に当たる膨張シリンダブロック10の側壁を薄肉に形成することが可能となるので、加熱部である膨張シリンダブロック10の上部から冷却器17の冷却水への熱伝導による損失が小さくなり、熱効率が良くなる。   In the second embodiment, since the expansion cylinder block 10 is formed long and the regenerator 16 and the cooler 17 are disposed therein, the side wall of the expansion cylinder block 10 corresponding to the connecting portion between the regenerator 16 and the cooler 17 is thinned. Therefore, the loss due to heat conduction from the upper part of the expansion cylinder block 10 as the heating part to the cooling water of the cooler 17 is reduced, and the thermal efficiency is improved.

また、この実施例2では、上蓋ブロック44に、冷却器マニフォールド47’と圧縮シリンダ2の圧縮空間20を連通するマニホールド47が形成されているから、マニホールド47の距離を短くすることができ、作動ガスの流路抵抗が少なくなり、また死容積を低減できるのでエンジン性能が向上する。   In the second embodiment, the upper lid block 44 is formed with the manifold 47 that communicates the cooler manifold 47 'and the compression space 20 of the compression cylinder 2, so that the distance between the manifolds 47 can be shortened and the operation can be performed. Gas flow resistance is reduced and dead volume can be reduced, improving engine performance.

図7及び図8は、本発明に係るスターリングエンジン発電機の実施例3を説明する図である。この実施例3のスターリングエンジン発電機は、実施例1とほぼ同じ構成であるが、実施例1と異なる構成について以下説明する。   7 and 8 are diagrams illustrating a third embodiment of the Stirling engine generator according to the present invention. The Stirling engine generator according to the third embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but a configuration different from that of the first embodiment will be described below.

実施例3では、クランクケース5の上方に膨張シリンダブロック50と圧縮シリンダブロック50’が固定されている。膨張シリンダブロック50(図7中の右側)は、クランクケース5の上部とともに膨張シリンダ3を形成し、圧縮シリンダブロック50’(図7中の左側)は、クランクケース5の上部とともに圧縮シリンダ4を形成する。   In the third embodiment, an expansion cylinder block 50 and a compression cylinder block 50 ′ are fixed above the crankcase 5. The expansion cylinder block 50 (the right side in FIG. 7) forms the expansion cylinder 3 together with the upper part of the crankcase 5, and the compression cylinder block 50 ′ (the left side in FIG. 7) connects the compression cylinder 4 together with the upper part of the crankcase 5. Form.

圧縮シリンダ2の圧縮空間20の上部に、上方から再生器16及び冷却器17が設けられている。膨張及び圧縮シリンダブロック50、50’の頂部には、膨張シリンダ3の膨張空間19と連通するマニホールド51及び再生器16と連通するマニホールド52がそれぞれ形成されている。膨張及び圧縮シリンダブロック50、50’の頂部(シリンダヘッド)には、2つのマニホールド51、52の間を連通するヒータチューブ15が取り付けられている。   A regenerator 16 and a cooler 17 are provided above the compression space 20 of the compression cylinder 2 from above. A manifold 51 communicating with the expansion space 19 of the expansion cylinder 3 and a manifold 52 communicating with the regenerator 16 are formed at the tops of the expansion and compression cylinder blocks 50 and 50 ′, respectively. A heater tube 15 communicating between the two manifolds 51 and 52 is attached to the top (cylinder head) of the expansion and compression cylinder blocks 50 and 50 '.

圧縮空間20で圧縮された作動ガスは、冷却器17及、再生器16、マニホールド52及びマニホールド51を通過してヒータチューブ15で加熱され、マニホールド52から膨張空間19に入り膨張ピストン12を押圧して、回転取出機構4を介して回転出力を取り出すことができる。   The working gas compressed in the compression space 20 passes through the cooler 17, the regenerator 16, the manifold 52 and the manifold 51, is heated by the heater tube 15, enters the expansion space 19 from the manifold 52, and presses the expansion piston 12. Thus, the rotation output can be taken out via the rotation take-out mechanism 4.

図9は、本発明に係るスターリングエンジン発電機の実施例4を説明する図である。この実施例4のスターリングエンジン発電機は、実施例2とほぼ同じ構成であるが、実施例2と異なる構成について以下説明する。   FIG. 9 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the Stirling engine generator according to the present invention. The Stirling engine generator of the fourth embodiment has substantially the same configuration as that of the second embodiment, but a configuration different from that of the second embodiment will be described below.

実施例4では、クランクケース5の上部における膨張シリンダ3の下端に位置して、封止蓋53を設け、この封止蓋53とピストンロッド46の間にロッドシール54を設け、冷却器マニホールド47’と膨張ピストン背面空間58とを連通する開口部59、60、60’を膨張シリンダ3の下部に設けた構成を特徴とするものである。   In the fourth embodiment, a sealing lid 53 is provided at the lower end of the expansion cylinder 3 in the upper part of the crankcase 5, and a rod seal 54 is provided between the sealing lid 53 and the piston rod 46. It is characterized in that openings 59, 60, 60 ′ communicating with the expansion piston back space 58 are provided in the lower part of the expansion cylinder 3.

このロッドシール54は、従来は図9(b)に示すような樹脂シール(ブッシュ)55を設けたものであるが、本発明では、図9(c)に示すような内面の摺動面に樹脂コーティングを施した金属シール56と、その外側に設けたOリング57とから成る。さらに、ピストンロッド46に樹脂コーティングを施す構成としてもよい。   The rod seal 54 is conventionally provided with a resin seal (bush) 55 as shown in FIG. 9B. In the present invention, the rod seal 54 is provided on the inner sliding surface as shown in FIG. 9C. It consists of a metal seal 56 with resin coating and an O-ring 57 provided on the outside thereof. Furthermore, it is good also as a structure which gives resin coating to the piston rod 46. FIG.

また、Oリング57の替わりに一方向性の樹脂シールを対抗して2個設けてもよい。このような構造のロッドシール54を設けることにより、ロッドシール部の摺動抵抗が低減されるとともに、耐久性が向上する。また、金属シール56の外周と封止蓋53との隙間によって膨張ピストン12によるピストンロッド46の横方向のぶれの影響を抑制できる。   Also, two unidirectional resin seals may be provided instead of the O-ring 57. By providing the rod seal 54 having such a structure, sliding resistance of the rod seal portion is reduced and durability is improved. In addition, the gap between the outer periphery of the metal seal 56 and the sealing lid 53 can suppress the influence of lateral vibration of the piston rod 46 caused by the expansion piston 12.

以上、本発明に係るターリングエンジン発電機を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。例えば、⊥形ヨークは、ロッカーアームとの枢着を上部にして、クランク軸との枢着を下部としてもよい。   As described above, the best mode for carrying out the terling engine generator according to the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to such embodiments, and is described in the claims. It goes without saying that there are various embodiments within the technical scope. For example, the saddle yoke may be pivoted with the rocker arm at the top and pivoted with the crankshaft at the bottom.

本発明は、以上のような構成であるから、発電機を内蔵したスターリングエンジン発電機として熱効率、機械効率が良く、しかもコンパクトに形成され、さらに⊥形ヨークを設けてシリンダへのスラスト力を低減しオイルフリーの可能性もあるので、定置用エンジン発電機だけでなく、軽量、小形可搬用エンジン発電機としてもきわめて利用価値が高い。   Since the present invention is configured as described above, the Stirling engine generator with a built-in generator has a good thermal efficiency and mechanical efficiency, and is compactly formed. Further, a saddle yoke is provided to reduce the thrust force to the cylinder. However, since it may be oil-free, it is extremely useful not only as a stationary engine generator but also as a lightweight, small portable engine generator.

本発明の実施例1を説明する正面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the front side explaining Example 1 of this invention. 本発明の実施例1を説明する側面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the side surface explaining Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の要部を説明する図である。It is a figure explaining the principal part of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の変形例を説明する正面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the front side explaining the modification of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2を説明する正面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the front side explaining Example 2 of this invention. 本発明の実施例2を説明する側面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the side surface explaining Example 2 of this invention. 本発明の実施例3を説明する正面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the front side explaining Example 3 of this invention. 本発明の実施例3を説明する側面側から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the side surface explaining Example 3 of this invention. 本発明の実施例4を説明する側方側から見た断面図及び要部を説明する図である。It is sectional drawing seen from the side side explaining Example 4 of this invention, and the figure explaining the principal part.

符号の説明Explanation of symbols

1 スターリングエンジン発電機
2 圧縮シリンダ
3 膨張シリンダ
3’ 膨張シリンダ下部
4 回転力取出機構
5 クランクケース
6 上蓋
7 クロスヘッド
8 圧縮ピストン
9 コンロッド
10 膨張シリンダブロック
11 クロスヘッド
12 膨張ピストン
13 コンロッド
14 膨張シリンダヘッド
15 ヒータチューブ
16 再生器
17 冷却器
17’ マニホールド
18、18’ 作動ガス通路
19 膨張空間
20 圧縮空間
21 ⊥形ヨーク
22 ロッカーアーム
23 ⊥形ヨークの上部
24 クランク軸
24’ クランク偏心軸
25 ロッカーアームの一端
26 ロッカーアームの他端
27 ⊥形ヨークの下部中央
28 ⊥形ヨークの前端
29 ⊥形ヨークの後端
30 クランク
31 枢支軸(ピン)
31’ 空孔
32 回転摺動部
33 オイルシール
34 軸受(ブッシュ)
35 貫通孔
36 通孔
37 フィルタ
38 側部ケース
39 側部ケースのスペース
39’ バッファ空間(側部ケースのスペース)
40 発電機
41 ロータ
42 ステータ
43 実施例2のスターリングエンジン発電機
44 上蓋ブロック
45 クロスヘッドガイド
46 ピストンロッド
47、47’、51、52 マニホールド
49 バッファタンク
50 膨張シリンダブロック
50’ 圧縮シリンダブロック
53 封止蓋
54 ロッドシール
55 樹脂シール
56 金属シール
57 Oリング
58 膨張ピストン背面空間
59 開口部
60、60’ 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirling engine generator 2 Compression cylinder 3 Expansion cylinder 3 'Expansion cylinder lower part 4 Rotational force taking-out mechanism 5 Crankcase 6 Upper lid 7 Crosshead 8 Compression piston 9 Connecting rod 10 Expansion cylinder block 11 Crosshead 12 Expansion piston 13 Connecting rod 14 Expansion cylinder head DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Heater tube 16 Regenerator 17 Cooler 17 'Manifold 18, 18' Working gas passage 19 Expansion space 20 Compression space 21 Vertical yoke 22 Rocker arm 23 Upper part of vertical yoke 24 Crankshaft 24 'Crank eccentric shaft 25 Rocker arm One end 26 The other end of the rocker arm 27 The lower center of the saddle yoke 28 The front end of the saddle yoke 29 The rear end of the saddle yoke 30 Crank 31 Pivot shaft (pin)
31 'Hole 32 Rotating sliding part 33 Oil seal 34 Bearing (bush)
35 Through-hole 36 Through-hole 37 Filter 38 Side case 39 Side case space 39 'Buffer space (side case space)
40 Generator 41 Rotor 42 Stator 43 Stirling Engine Generator 44 of Example 2 Upper Cover Block 45 Crosshead Guide 46 Piston Rod 47, 47 ′, 51, 52 Manifold 49 Buffer Tank 50 Expansion Cylinder Block 50 ′ Compression Cylinder Block 53 Sealing Lid 54 Rod seal 55 Resin seal 56 Metal seal 57 O-ring 58 Expansion piston back space 59 Opening 60, 60 'Opening

Claims (10)

ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構を設置するクランクケースを備えたスターリングエンジン発電機において、
前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、
前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部はピストンに、コンロッドを介して連結されており、
前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機。
In a Stirling engine generator equipped with a crankcase for installing a rotational force extraction mechanism that converts the reciprocating motion of the piston into rotation,
The rotational force take-out mechanism includes a saddle yoke and a rocker arm,
The saddle-shaped yoke has an upper end eccentrically attached to a rotation output shaft and is rotatably attached, and a lower part is connected to a piston via a connecting rod,
One end of the rocker arm is pivotally attached to the crankcase, and the other end is pivotally attached to the lower center of the saddle yoke.
ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構と、圧縮シリンダが配設されているクランクケースと、該クランクケース上に気密的に結合され、該クランクケースとともに膨張シリンダを形成する膨張シリンダブロックと、を有するスターリングエンジン発電機において、
前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、
前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部両端はそれぞれ圧縮シリンダ及び膨張シリンダのピストンに、コンロッドを介して連結されており、
前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機。
A rotational force take-out mechanism that converts the reciprocating motion of the piston into rotation, a crankcase in which a compression cylinder is disposed, and an expansion cylinder block that is airtightly coupled to the crankcase and forms an expansion cylinder with the crankcase In a Stirling engine generator having
The rotational force take-out mechanism includes a saddle yoke and a rocker arm,
The saddle-shaped yoke has an upper end eccentrically attached to the rotation output shaft and is rotatably attached, and both lower ends are connected to the pistons of the compression cylinder and the expansion cylinder via connecting rods,
One end of the rocker arm is pivotally attached to the crankcase, and the other end is pivotally attached to the lower center of the saddle yoke.
前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器を有し、クランクケースに冷却器が設けられ、該冷却器の下部には円環状のマニホールドを有していることを特徴とする請求項2記載のスターリングエンジン発電機。   The expansion cylinder block has a heater tube attached to the top thereof, a regenerator, a cooler in the crankcase, and an annular manifold at the lower part of the cooler. The Stirling engine generator according to claim 2. 前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器及び冷却器が設けられ、冷却器下部には、断面積を大きく取ったマニホールドを有していることを特徴とする請求項2記載のスターリングエンジン発電機。   2. The expansion cylinder block according to claim 1, wherein a heater tube is attached to the top of the expansion cylinder block, a regenerator and a cooler are provided, and a manifold having a large cross-sectional area is provided at a lower portion of the cooler. The Stirling engine generator according to 2. 前記クランクケースの上部に膨張シリンダブロックと圧縮シリンダブロックを設け、この膨張シリンダブロックに膨張シリンダを形成するとともに、同様に圧縮シリンダブロックに圧縮シリンダを形成し、圧縮シリンダには、再生器及び冷却器が設けられていることを特徴とする請求項2記載のスターリングエンジン発電機。   An expansion cylinder block and a compression cylinder block are provided in the upper part of the crankcase, and an expansion cylinder is formed in the expansion cylinder block. Similarly, a compression cylinder is formed in the compression cylinder block. The compression cylinder includes a regenerator and a cooler. The Stirling engine generator according to claim 2, wherein the Stirling engine generator is provided. クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、両側の側部ケースのスペース内に発電機が配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。   The left and right side cases are airtightly attached to the crankcase on both left and right sides of the crankcase, and a generator is disposed in the space of the side cases on both sides. The Stirling engine generator according to any one of 5. クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、一方の側部ケースのスペース内に発電機が配置されており、他方の側部ケースは圧縮ピストン及び膨張ピストンの背面側の圧力変動を吸収するバッファ空間であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。   Left and right side cases are airtightly attached to the crankcase on both the left and right sides of the crankcase, and a generator is disposed in the space of one side case, and the other side case is a compression piston. The Stirling engine generator according to claim 1, wherein the Stirling engine generator is a buffer space that absorbs pressure fluctuations on the back side of the expansion piston. 前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部に軸受が設けられており、
該軸受は、樹脂製ブッシュ、潤滑剤コーティングを施した金属ブッシュ、グリースまたは固形潤滑剤を封入した転がり軸受を用いたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。
In the rotational force take-out mechanism, a bearing is provided in a rotary sliding part between the shaft or pin and the rotary member,
The Stirling engine generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the bearing is a resin bush, a metal bush provided with a lubricant coating, a rolling bearing enclosing grease or a solid lubricant. .
前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部の軸受として、樹脂製ブッシュ、潤滑剤コーティングを施した金属ブッシュ、又はホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金からなる金属ブッシュが設けられており、
前記回転部材には、前記軸受と連通する通孔が形成されており、該通孔には、作動ガスは通過させるが、グリースまたは潤滑油は通過させないフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。
In the rotational force take-out mechanism, as a bearing of the rotary sliding portion between the shaft or pin and the rotary member, a resin bush, a metal bush with a lubricant coating, or a metal bush made of white metal, bronze alloy, aluminum alloy Provided,
The rotating member is formed with a through hole communicating with the bearing, and the through hole is provided with a filter that allows working gas to pass but not grease or lubricating oil. The Stirling engine generator according to any one of claims 1 to 7.
前記クランクケースの上部において膨張シリンダとクランク室を仕切る上蓋を設け、該上蓋に、ピストンロッドに摺接する内面に樹脂コーティングを施した金属シールとその外側のOリングまたは樹脂製シールから成るロッドシールを設け、冷却器下部マニフォールドと膨張ピストン背面空間を連通して、さらに圧縮空間に連通したことを特徴とする請求項2又は4記載のスターリングエンジン発電機。   An upper lid for partitioning the expansion cylinder and the crank chamber is provided at an upper portion of the crankcase, and a rod seal comprising a metal seal having a resin coating applied to an inner surface thereof in sliding contact with the piston rod and an outer O-ring or a resin seal is provided on the upper lid. The Stirling engine generator according to claim 2 or 4, wherein the Stirling engine generator is provided, wherein the lower manifold of the cooler communicates with the space behind the expansion piston and further communicates with the compression space.
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