JP2014052170A - Stirling cycle engine - Google Patents

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Michael Kojima
マイケル 小島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Stirling cycle engine capable of restraining friction inside a cylinder due to misalignment between central shafts of a displacer as well as a piston and the central shaft of the cylinder.SOLUTION: Diameters of rods (61 and 62) are set so as to enable the same to elastically deform in a process of reciprocal movements thereof which drive a displacer 70 and a piston 20. Thus, flexible twists of the rods (61 and 62) due to elastic deformation thereof facilitate smooth reciprocal movements of the displacer 70 and the piston 20 inside the cylinders (10 and 11) even with slight misalignment between central shafts of the displacer 70 as well as the piston 20 and the central shaft of cylinders (10 and 11). As a result, a Stirling cycle engine can effectively restrain an increase in friction by avoiding the displacer 70 and the piston 20 from strongly hitting a portion of the cylinders (10 and 11).

Description

本発明は、スターリングサイクルを利用して発電や冷却等を行うスターリングサイクル機関に関する。   The present invention relates to a Stirling cycle engine that performs power generation, cooling, and the like using a Stirling cycle.

ディスプレイサとピストンをシリンダ内に同軸に配置した構造のスターリングサイクル機関が従来より広く知られており、発電機や冷凍機などとして実用化されている。一般に、この種のスターリングサイクル機関では、ピストンに永久磁石が取り付けられており、その永久磁石を挟んで固定子とヨークが配置されている。発電機の場合、外部から与えられた温度差によって作動気体が圧縮と膨張を繰り返すことによりピストンが往復運動し、その運動エネルギーが永久磁石と固定子との電磁作用によって電気エネルギーに変換される。他方、冷凍機の場合、固定子の電磁コイルに駆動電流を流すことによってピストンが往復運動し、その往復運動に伴って作動気体が圧縮と膨張を繰り返すことにより低温部と高温部との温度差が発生する。   A Stirling cycle engine having a structure in which a displacer and a piston are coaxially arranged in a cylinder has been widely known, and has been put into practical use as a generator or a refrigerator. Generally, in this type of Stirling cycle engine, a permanent magnet is attached to a piston, and a stator and a yoke are arranged with the permanent magnet interposed therebetween. In the case of a generator, the working gas is repeatedly compressed and expanded by a temperature difference given from the outside, so that the piston reciprocates, and the kinetic energy is converted into electric energy by the electromagnetic action between the permanent magnet and the stator. On the other hand, in the case of a refrigerator, the piston reciprocates by passing a driving current through the electromagnetic coil of the stator, and the working gas repeats compression and expansion along with the reciprocation, thereby causing a temperature difference between the low temperature part and the high temperature part. Occurs.

スターリングサイクル機関では、シリンダ内でディスプレイサやピストンが往復動することにより、スターリングサイクルにおける気体の圧縮や膨張が実現される。ディスプレイサやピストンは、スターリングサイクルの理想的な圧縮・膨張に近づくように、十分な気密性を保ちながらシリンダ内を往復動する必要がある。しかしながら、気密性を保つためにディスプレイサやピストンの外面とシリンダの内面との隙間を狭め過ぎると、摩擦による損失が増えてしまう。そのため、この隙間の大きさは、気体の漏れによる損失と摺動摩擦による損失とのバランスを考慮して決定される。   In the Stirling cycle engine, gas is compressed and expanded in the Stirling cycle by reciprocating the displacer and the piston in the cylinder. It is necessary for the displacer and the piston to reciprocate in the cylinder while maintaining sufficient airtightness so as to approach the ideal compression / expansion of the Stirling cycle. However, if the gap between the outer surface of the displacer or piston and the inner surface of the cylinder is too narrow in order to maintain airtightness, loss due to friction will increase. Therefore, the size of the gap is determined in consideration of the balance between loss due to gas leakage and loss due to sliding friction.

従来のスターリングサイクル機関では、ディスプレイサやピストンができるだけ所定の隙間(例えば数10μm)を保ってシリンダ内を往復動するように、ディスプレイサやピストンを駆動するロッドの剛性が決められている。すなわち、往復動の際にロッドが「撓る(しなる)」ことによってディスプレイサやピストンが横振れを起すことがない程度に、ロッドの径を太くしている。   In the conventional Stirling cycle engine, the rigidity of the rod for driving the displacer and the piston is determined so that the displacer and the piston can reciprocate in the cylinder while keeping a predetermined gap (for example, several tens of μm) as much as possible. That is, the diameter of the rod is increased to such an extent that the displacer and the piston do not cause lateral vibration due to the “bending” of the rod during reciprocation.

しかしながら、ディスプレイサ,ピストンの中心軸とシリンダの中心軸とのずれは、組み立て誤差や部品寸法の誤差などによって避けることができない。上述した中心軸のずれが存在すると、ロッドの剛性が高い従来のスターリングサイクル機関では、シリンダ内の一部分にディスプレイサ,ピストンが強く当たりやすくなる。その結果、シリンダとディスプレイサ,ピストンとの摺動摩擦が大きくなって、エネルギーの損失が大きくなる。また、シリンダ内の一部分の摩耗が早く進行することによって耐久性が低くなる。   However, a deviation between the center axis of the displacer and piston and the center axis of the cylinder cannot be avoided due to an assembly error or an error in part dimensions. When the above-described deviation of the central axis is present, in a conventional Stirling cycle engine having high rod rigidity, a displacer and a piston are likely to hit strongly in a part of the cylinder. As a result, the sliding friction between the cylinder, the displacer, and the piston is increased, and the energy loss is increased. Further, the durability of the cylinder is reduced due to the rapid wear of a part of the cylinder.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディスプレイサ,ピストンの中心軸とシリンダの中心軸とのずれによるシリンダ内の摩擦を抑制できるスターリングサイクル機関を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a displacer and a Stirling cycle engine capable of suppressing friction in the cylinder due to a deviation between the central axis of the piston and the central axis of the cylinder. .

本発明に係るスターリングサイクル機関は、ケーシングの中に固定されたシリンダと、前記シリンダの一方の端に往復動可能に挿入されたディスプレイサと、前記シリンダの他方の端に往復動可能に挿入されたピストンと、円筒状の前記シリンダの軸方向と平行に延び、一方の端が前記ディスプレイサに接続された第1ロッドと、前記シリンダの軸方向と平行に延び、一方の端が前記ピストンに接続された第2ロッドと、前記第1ロッドの他方の端に接続され、前記第1ロッドを介して前記ディスプレイサを付勢する第1バネ部材と、前記第2ロッドの他方の端に接続され、前記第2ロッドを介して前記ピストンを付勢する第2バネ部材とを有する。前記第1ロッド及び前記第2ロッドの少なくとも一方は、前記バネ部材の付勢によって弾性変形を生じ得る所定の径を有する。   A Stirling cycle engine according to the present invention includes a cylinder fixed in a casing, a displacer inserted in one end of the cylinder so as to be able to reciprocate, and a reciprocating motion inserted in the other end of the cylinder. A piston extending parallel to the axial direction of the cylindrical cylinder, one end connected to the displacer, and one end extending parallel to the axial direction of the cylinder. A connected second rod, a first spring member connected to the other end of the first rod and biasing the displacer via the first rod, and connected to the other end of the second rod And a second spring member that urges the piston via the second rod. At least one of the first rod and the second rod has a predetermined diameter that can cause elastic deformation by the biasing of the spring member.

好適に、第1ロッド及び前記第2ロッドの少なくとも一方は、末端に近づくにつれて前記所定の径より徐々に径が太くなっている拡径部を有する。   Preferably, at least one of the first rod and the second rod has a diameter-expanded portion whose diameter gradually increases from the predetermined diameter as approaching the end.

好適に、前記ディスプレイサは、前記シリンダの内面を摺動する大径部と、前記大径部と同軸上に位置し、前記大径部より径が小さい円筒状の小径部とを有する。前記ピストンは、前記シリンダの前記小径部を受け入れる貫通部を有する。前記第1ロッドは、前記小径部の空洞を通って前記シリンダの前記大径部に接続される。   Preferably, the displacer includes a large-diameter portion that slides on the inner surface of the cylinder, and a cylindrical small-diameter portion that is positioned coaxially with the large-diameter portion and has a smaller diameter than the large-diameter portion. The piston has a through portion that receives the small diameter portion of the cylinder. The first rod is connected to the large diameter portion of the cylinder through the cavity of the small diameter portion.

好適に、前記ピストンは、前記ディスプレイサに面した端壁部によって一方の端が閉塞された円筒状の形状を有する。前記貫通部は、前記ピストンの前記端壁部の中央部分に形成される。複数の前記第2ロッドが、前記ピストンの前記端壁部に接続される。   Preferably, the piston has a cylindrical shape in which one end is closed by an end wall portion facing the displacer. The penetration portion is formed in a central portion of the end wall portion of the piston. A plurality of the second rods are connected to the end wall portion of the piston.

好適に、前記第1バネ部材及び前記第2バネ部材は、弾性を有する板状部材を含む。前記第2バネ部材の前記板状部材は、前記第1ロッドが貫通する孔を有する。   Preferably, the first spring member and the second spring member include a plate member having elasticity. The plate-like member of the second spring member has a hole through which the first rod passes.

本発明によれば、ディスプレイサ,ピストンの中心軸とシリンダの中心軸とのずれによるシリンダ内の摩擦を抑制できるスターリングサイクル機関を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the Stirling cycle engine which can suppress the friction in a cylinder by the shift | offset | difference of the displacer and the center axis | shaft of a piston and the center axis | shaft of a cylinder can be provided.

本発明の実施形態に係るスターリングサイクル機関の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the Stirling cycle engine which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すスターリンサイクル機関におけるディスプレイサとピストンの要部を図解した図である。It is the figure which illustrated the principal part of the displacer and piston in the Stalin cycle engine shown in FIG. 図1に示すスターリングサイクル機関におけるディスプレイサ駆動用のロッドを示す図である。It is a figure which shows the rod for a displacer drive in the Stirling cycle engine shown in FIG.

以下、本発明の実施形態に係るスターリングサイクル機関として、発電機に適用されたスターリングサイクル機関を例に挙げて説明する。   Hereinafter, a Stirling cycle engine applied to a generator will be described as an example of a Stirling cycle engine according to an embodiment of the present invention.

図1は、本発明の実施形態に係るスターリングサイクル機関の構成の一例を示す断面図である。また図2は、図1に示すスターリンサイクル機関におけるディスプレイサとピストンの要部を図解した図である。
図1に示すスターリングサイクル機関は、ケーシング1と、ケーシング1の中に収容された上部シリンダ10及び下部シリンダ11と、上部シリンダ10に往復動可能に挿入されたディスプレイサ70と、下部シリンダ11に往復動可能に挿入されたピストン20と、ピストン20の内側と外側に対向して配置された固定子30及びヨーク18と、ピストン20の円筒状の壁部に取り付けられた磁石25と、ディスプレイサ70を付勢するバネ部材(弾性部材)51と、ピストン20を付勢するバネ部材(弾性部材)52とを有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a Stirling cycle engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the main parts of the displacer and the piston in the Stalin cycle engine shown in FIG.
A Stirling cycle engine shown in FIG. 1 includes a casing 1, an upper cylinder 10 and a lower cylinder 11 housed in the casing 1, a displacer 70 inserted into the upper cylinder 10 so as to reciprocate, and a lower cylinder 11. Piston 20 inserted so as to be able to reciprocate, stator 30 and yoke 18 arranged facing the inside and outside of piston 20, magnet 25 attached to the cylindrical wall of piston 20, displacer A spring member (elastic member) 51 that biases 70 and a spring member (elastic member) 52 that biases the piston 20 are included.

ここで、ケーシング1は本発明におけるケーシングの一例であり、上部シリンダ10及び下部シリンダ11は本発明におけるシリンダの一例であり、ディスプレイサ70は本発明におけるディスプレイサの一例であり、ピストン20は本発明におけるピストンの一例であり、バネ部材51は本発明における第1バネ部材の一例であり、バネ部材52は本発明における第2バネ部材の一例である。   Here, the casing 1 is an example of the casing in the present invention, the upper cylinder 10 and the lower cylinder 11 are examples of the cylinder in the present invention, the displacer 70 is an example of the displacer in the present invention, and the piston 20 is the main cylinder. It is an example of the piston in invention, the spring member 51 is an example of the 1st spring member in this invention, and the spring member 52 is an example of the 2nd spring member in this invention.

ケーシング1は、スターリングサイクル機関の作動気体(ヘリウムガス等)を封入した密閉容器である。図1の例において、ケーシング1は、上部ケーシング2と、中間部ケーシング3と、シリンダ保持部5と、下部ケーシング7とを組み合わせて形成される。
上部ケーシング2と中間部ケーシング3は、主に上部シリンダ10を収容する円柱状の内部空間を形成する。上部シリンダ10の天井側の内壁は、ドーム状に丸みを帯びている。シリンダ保持部5は、その内壁において下部シリンダ11の外周と当接しており、中心軸の位置が定まるように下部シリンダ11を保持する。
The casing 1 is a sealed container in which working gas (helium gas or the like) of a Stirling cycle engine is enclosed. In the example of FIG. 1, the casing 1 is formed by combining an upper casing 2, an intermediate casing 3, a cylinder holding portion 5, and a lower casing 7.
The upper casing 2 and the intermediate casing 3 form a columnar internal space that mainly accommodates the upper cylinder 10. The inner wall on the ceiling side of the upper cylinder 10 is rounded like a dome. The cylinder holding part 5 is in contact with the outer periphery of the lower cylinder 11 on its inner wall, and holds the lower cylinder 11 so that the position of the central axis is determined.

下部ケーシング7は、主に下部シリンダ11,固定子30,ヨーク18,バネ部材51,52を収容する円柱状の内部空間を形成する。下部ケーシング7の底部付近には、ケーシング1内の機構(上部シリンダ10,下部シリンダ11等)の全体を下側から支持する支持基台43が設けられている。下部ケーシング7の底部の中央には開口部が設けられており、その開口部は蓋部8によって閉塞されている。蓋部8は、ケーシング1の内部に作動気体を導入したり、電気配線を通したりするための図示しない管を備える。   The lower casing 7 forms a cylindrical internal space that mainly accommodates the lower cylinder 11, the stator 30, the yoke 18, and the spring members 51 and 52. Near the bottom of the lower casing 7 is provided a support base 43 that supports the entire mechanism (the upper cylinder 10, the lower cylinder 11, etc.) in the casing 1 from below. An opening is provided in the center of the bottom of the lower casing 7, and the opening is closed by a lid 8. The lid portion 8 includes a pipe (not shown) for introducing working gas into the casing 1 and for passing electrical wiring.

上部シリンダ10と下部シリンダ11は、それぞれ筒状の形状を有し、中心軸を揃えてケーシング1の中に配置される。上部シリンダ10と下部シリンダ11を1つのシリンダと見なした場合、ディスプレイサ70は当該シリンダの上側の端に往復動可能に挿入され、ピストン20は当該シリンダの下側の端に往復動可能に挿入される。上部シリンダ10及び下部シリンダ11は、別々の部品をつなげて形成されてもよいし、一体に形成されてもよい。   The upper cylinder 10 and the lower cylinder 11 each have a cylindrical shape, and are arranged in the casing 1 with the central axes aligned. When the upper cylinder 10 and the lower cylinder 11 are regarded as one cylinder, the displacer 70 is removably inserted into the upper end of the cylinder, and the piston 20 is reciprocally movable at the lower end of the cylinder. Inserted. The upper cylinder 10 and the lower cylinder 11 may be formed by connecting separate parts, or may be formed integrally.

下部シリンダ11は、複数の支柱41を介して支持基台43に固定される。図1の例において、支柱41は筒状に形成されており、支持基台43に設けられた孔と筒状の支柱41をボルト42が貫通する。ボルト42の先端部の雄ネジと下部シリンダ11の下面の雌ネジとを螺合することで、下部シリンダ11が支持基台43に固定される。バネ部材51は、ボルト42が貫通する孔を備えており、支柱41と支持基台43との間に挟まれて固定される。図1の例では、3枚のバネ部材51が支持基台43に固定される。   The lower cylinder 11 is fixed to the support base 43 via a plurality of support columns 41. In the example of FIG. 1, the support column 41 is formed in a cylindrical shape, and a bolt 42 passes through a hole provided in the support base 43 and the cylindrical support column 41. The lower cylinder 11 is fixed to the support base 43 by screwing the male screw at the tip of the bolt 42 with the female screw on the lower surface of the lower cylinder 11. The spring member 51 has a hole through which the bolt 42 passes, and is fixed by being sandwiched between the support column 41 and the support base 43. In the example of FIG. 1, three spring members 51 are fixed to the support base 43.

ディスプレイサ70の上面とケーシング1との間に形成される空間は膨張室12であり、ここで作動気体が熱せられてその体積が増大する。他方、ディスプレイサ70とピストン20との間に形成される空間は圧縮室17であり、ここで作動気体が冷却されてその体積が減少する。   A space formed between the upper surface of the displacer 70 and the casing 1 is an expansion chamber 12 where the working gas is heated to increase its volume. On the other hand, the space formed between the displacer 70 and the piston 20 is the compression chamber 17, where the working gas is cooled to reduce its volume.

上部シリンダ10の外壁とケーシング1の内壁とに囲まれた円筒状の空間は、膨張室12と圧縮室17とを連通する作動気体の流路(気体流路)になっている。上部シリンダ10と下部シリンダ11との間には、圧縮室17とつながる連通孔16が設けられている。この連通孔16と上記の円筒状空間(気体流路)を通じて、膨張室12と圧縮室17がつながっている。   A cylindrical space surrounded by the outer wall of the upper cylinder 10 and the inner wall of the casing 1 is a working gas flow path (gas flow path) that communicates the expansion chamber 12 and the compression chamber 17. A communication hole 16 connected to the compression chamber 17 is provided between the upper cylinder 10 and the lower cylinder 11. The expansion chamber 12 and the compression chamber 17 are connected through the communication hole 16 and the cylindrical space (gas flow path).

上記円筒状の空間(気体流路)には、吸熱フィン13,蓄熱式熱交換器(再生器)14および放熱フィン15が配置される。吸熱フィン13は上側の膨張室12に近い位置に配置され、放熱フィン15は下側の圧縮室17に近い位置に配置され、蓄熱式熱交換器14は吸熱フィン13と放熱フィン15の間に配置される。蓄熱式熱交換器14は、膨張室12から圧縮室17へ流れる作動気体の熱を奪って蓄熱し、圧縮室17から膨張室12へ流れる作動気体に当該蓄熱した熱を与える機能を有する。   In the cylindrical space (gas channel), a heat absorption fin 13, a heat storage heat exchanger (regenerator) 14, and a heat radiation fin 15 are arranged. The heat absorption fins 13 are disposed at positions close to the upper expansion chamber 12, the heat radiation fins 15 are disposed at positions close to the lower compression chamber 17, and the heat storage heat exchanger 14 is disposed between the heat absorption fins 13 and the heat radiation fins 15. Be placed. The heat storage heat exchanger 14 has a function of taking heat of the working gas flowing from the expansion chamber 12 to the compression chamber 17 and storing the heat, and giving the stored heat to the working gas flowing from the compression chamber 17 to the expansion chamber 12.

ケーシング1は、放熱フィン15と接する部分に外部フィン6を備える。外部フィン6は、作動気体の熱をケーシング1の外部に排出するための放熱手段である。図1の例において、外部フィン6は、中間部ケーシング3とシリンダ保持部5との間に固定される。外部フィン6は、例えば不図示のポンプ等から供給される冷却媒体(水など)によって冷却され、所定の温度に保持される。
他方、上部ケーシング2は、外部の熱源から与えられた熱を膨張室12の作動気体に伝える吸熱手段であり、上部ケーシング2の内壁に吸熱フィン13が当接している。
The casing 1 includes external fins 6 at portions that contact the heat radiating fins 15. The external fins 6 are heat radiating means for discharging the heat of the working gas to the outside of the casing 1. In the example of FIG. 1, the external fin 6 is fixed between the intermediate casing 3 and the cylinder holding portion 5. The external fins 6 are cooled by a cooling medium (water or the like) supplied from, for example, a pump (not shown) and held at a predetermined temperature.
On the other hand, the upper casing 2 is a heat absorbing means that transfers heat applied from an external heat source to the working gas in the expansion chamber 12, and the heat absorbing fins 13 are in contact with the inner wall of the upper casing 2.

ディスプレイサ70は、膨張室12に面する一方の端部に設けられたヘッド部73と、圧縮室17に面する他方の端部に設けられた基部71と、上部シリンダ10の内面を摺動する摺動部72と、円筒体74とを含む。
ヘッド部73、基部71及び摺動部72を含むブロックは本発明における大径部の一例であり、円筒体74は本発明における小径部の一例である。
The displacer 70 slides on the head 73 provided at one end facing the expansion chamber 12, the base 71 provided at the other end facing the compression chamber 17, and the inner surface of the upper cylinder 10. A sliding portion 72 and a cylindrical body 74.
The block including the head portion 73, the base portion 71, and the sliding portion 72 is an example of the large diameter portion in the present invention, and the cylindrical body 74 is an example of the small diameter portion in the present invention.

ヘッド部73は、膨張室12を区画する壁面を構成する。ヘッド部73は、例えば断熱性のある樹脂(PPS等)によって形成されており、膨張室12から圧縮室17への熱伝導を遮断する。   The head portion 73 constitutes a wall surface that partitions the expansion chamber 12. The head portion 73 is formed of, for example, a heat insulating resin (PPS or the like) and blocks heat conduction from the expansion chamber 12 to the compression chamber 17.

基部71は、圧縮室17を区画する壁面を構成する。基部71は、例えばアルミや真鍮等の金属で形成されており、ヘッド部73と摺動部72を保持する。基部71を金属で形成することによって、これを樹脂などで形成する場合に比べて、温度による部品の変形量が小さくなる。従って、高い温度における機械的精度の低下が抑制される。   The base 71 constitutes a wall surface that partitions the compression chamber 17. The base portion 71 is made of, for example, a metal such as aluminum or brass, and holds the head portion 73 and the sliding portion 72. By forming the base 71 from a metal, the amount of deformation of the component due to temperature is smaller than when the base 71 is formed from a resin or the like. Accordingly, a decrease in mechanical accuracy at a high temperature is suppressed.

摺動部72は、上部シリンダ10の内面を摺動するように基部71の外面に設けられており、断面が円形の基部71の全周を囲むリング状の摺動面を有する。摺動部72は、例えばPPSなどの低摩擦で耐熱性・耐摩耗性に優れた樹脂により形成される。   The sliding portion 72 is provided on the outer surface of the base portion 71 so as to slide on the inner surface of the upper cylinder 10, and has a ring-shaped sliding surface surrounding the entire circumference of the base portion 71 having a circular cross section. The sliding portion 72 is formed of a resin having low friction and excellent heat resistance and wear resistance, such as PPS.

この摺動部72と基部71は、インサート成形によって一体に形成される。具体的には、例えば予め作製した基部71を所定の金型に入れ、その金型に樹脂を流し込んで固めることにより、基部71と摺動部72が一体に形成される。図2の左側の拡大図において示すように、基部71は摺動部72を固着するための溝75を有する。溝75は、底部の幅が開口部の幅より広くなっている。摺動部72を形成する樹脂がこの溝75に充填された状態で固まると、溝75の内部の樹脂が溝75の開口部から抜け出られなくなる。これにより、基部71と摺動部72は強固に接合される。
基部71と摺動部72をインサート成形によって一体に形成することで、これらを結合するための機構部品が不要になり、組み立て作業もなくなる。これにより、組み立て作業のし易さなどを考慮することなく、摺動部72を可能な限り薄くすることができるため、熱による変形量の多い樹脂の使用量を最小限にすることができる。
The sliding portion 72 and the base portion 71 are integrally formed by insert molding. Specifically, for example, the base portion 71 and the sliding portion 72 are integrally formed by placing a base portion 71 prepared in advance in a predetermined mold and pouring and hardening the resin into the mold. As shown in the enlarged view on the left side of FIG. 2, the base 71 has a groove 75 for fixing the sliding portion 72. The groove 75 has a bottom that is wider than the opening. When the resin forming the sliding portion 72 is hardened in a state where the groove 75 is filled, the resin inside the groove 75 cannot be removed from the opening of the groove 75. Thereby, the base 71 and the sliding part 72 are firmly joined.
By integrally forming the base portion 71 and the sliding portion 72 by insert molding, a mechanical component for connecting them becomes unnecessary and assembly work is also eliminated. Thereby, since the sliding part 72 can be made as thin as possible without considering the ease of assembly work and the like, it is possible to minimize the amount of resin used which has a large amount of deformation due to heat.

また、摺動部72の摺動面の縁部101は、図2の左側の拡大図において示すように、上部シリンダ10の内面から離れる方向へ滑らかに湾曲している。上部シリンダ10内でディスプレイサ70が上下に往復動する際、この湾曲した縁部101から摺動面に沿って作動気体がスムーズに流れ易くなり、摺動部72の摺動面と上部シリンダ10の内面との隙間には、作動気体の層が形成される。この作動気体の層が、気体潤滑の機能を発揮することによって、摺動部72の摺動面と上部シリンダ10の内面とが直接接触し難くなるため、上部シリンダ10内の摩擦が大幅に減少する。   Further, as shown in the enlarged view on the left side of FIG. 2, the edge portion 101 of the sliding surface of the sliding portion 72 is smoothly curved in a direction away from the inner surface of the upper cylinder 10. When the displacer 70 reciprocates up and down in the upper cylinder 10, the working gas easily flows along the sliding surface from the curved edge portion 101, and the sliding surface of the sliding portion 72 and the upper cylinder 10 become easy to flow. A working gas layer is formed in a gap with the inner surface of the working gas. Since this working gas layer exhibits the function of gas lubrication, it is difficult for the sliding surface of the sliding portion 72 and the inner surface of the upper cylinder 10 to be in direct contact with each other, so the friction in the upper cylinder 10 is greatly reduced. To do.

基部71の圧縮室17側の端壁には、基部71と同軸上に基部71より小径の円筒体74が固定される。図1の例では、基部71の端壁の中央部に円形の凹部が形成され、この凹部に円筒体74の上端が差し込まれている。   A cylindrical body 74 having a diameter smaller than that of the base 71 is fixed to the end wall of the base 71 on the compression chamber 17 side so as to be coaxial with the base 71. In the example of FIG. 1, a circular recess is formed at the center of the end wall of the base 71, and the upper end of the cylindrical body 74 is inserted into this recess.

ディスプレイサ70は、シリンダ(10,11)の軸方向と平行に延びたロッド61を介して、バネ部材51に接続される。ロッド61の一方の端は、ディスプレイサ70の円筒体74の空洞を通って基部71に接続される。ロッド61の他方の端は、下部ケーシング7の支持基台43に取り付けられた板状のバネ部材51に接続される。ディスプレイサ70は、ロッド61を介して接続されたバネ部材51の弾性力により、上下方向(シリンダの軸方向)に付勢される。
ロッド61は、本発明における第1ロッドの一例である。
The displacer 70 is connected to the spring member 51 via a rod 61 extending in parallel with the axial direction of the cylinder (10, 11). One end of the rod 61 is connected to the base 71 through the cavity of the cylindrical body 74 of the displacer 70. The other end of the rod 61 is connected to a plate-like spring member 51 attached to the support base 43 of the lower casing 7. The displacer 70 is urged in the vertical direction (cylinder axial direction) by the elastic force of the spring member 51 connected via the rod 61.
The rod 61 is an example of a first rod in the present invention.

図3は、図1に示すスターリングサイクル機関におけるロッド61を示す図である。この図に示すように、ロッド61の径は、端部65,66において比較的太く(D2,D3)、中央部64において比較的細い(D1)。中央部64の径は一定(D1)であり、端部65,66の径は末端に近づくにつれて径D1より徐々に太くなる。中央部64の比較的細い径D1は、ディスプレイサ70の往復動の過程において、バネ部材51の付勢により中央部64が弾性変形を生じ得る程度の値に設定される。
ロッド61が弾性変形を生じ得ることにより、ディスプレイサ70の中心軸と上部シリンダ10の中心軸とに多少のずれがあっても、ロッド61が中央部64において柔軟に撓り、上部シリンダ10内でディスプレイサ70がスムーズに往復動し易くなる。すなわち、上部シリンダ10の一部分にディスプレイサ70が強く当たることによる摩擦の増大が抑制される。
FIG. 3 is a view showing a rod 61 in the Stirling cycle engine shown in FIG. As shown in this figure, the diameter of the rod 61 is relatively thick at the end portions 65 and 66 (D2, D3) and relatively thin at the center portion 64 (D1). The diameter of the central portion 64 is constant (D1), and the diameters of the end portions 65 and 66 gradually become thicker than the diameter D1 as approaching the end. The relatively thin diameter D1 of the central portion 64 is set to a value such that the central portion 64 can be elastically deformed by the biasing of the spring member 51 during the reciprocating motion of the displacer 70.
Since the rod 61 can be elastically deformed, the rod 61 is flexibly bent at the central portion 64 even if there is a slight deviation between the central axis of the displacer 70 and the central axis of the upper cylinder 10. Therefore, the displacer 70 can easily reciprocate smoothly. That is, an increase in friction due to the displacer 70 hitting a portion of the upper cylinder 10 is suppressed.

ピストン20は、円筒形状を有する基部21と、基部21の外面に設けられた摺動部23及び24を有する。基部21の一方の端は、端壁部によって閉塞される。   The piston 20 includes a base portion 21 having a cylindrical shape and sliding portions 23 and 24 provided on the outer surface of the base portion 21. One end of the base 21 is closed by the end wall.

基部21は、閉塞された一方の端壁部においてディスプレイサ70に面しており、この端壁部が圧縮室17を区画する壁面を構成する。基部21は、例えばアルミや真鍮等の金属で形成されており、摺動部23,24を保持する。基部21を金属で形成することによって、これを樹脂などで形成する場合に比べて、温度による部品の変形量が小さくなるため、高温における機械的精度の低下が抑制される。   The base portion 21 faces the displacer 70 at one end wall portion that is closed, and this end wall portion constitutes a wall surface that partitions the compression chamber 17. The base portion 21 is formed of a metal such as aluminum or brass, and holds the sliding portions 23 and 24. By forming the base portion 21 from a metal, the amount of deformation of the component due to temperature is smaller than when the base portion 21 is formed from resin or the like, so that a decrease in mechanical accuracy at high temperatures is suppressed.

摺動部23,24は、下部シリンダ11の内面を摺動するように基部21の外面に離間して設けられており、円筒状の基部21の全周を囲むリング状の摺動面をそれぞれ有する。摺動部23,24は、例えばPPSなどの低摩擦で耐熱性・耐摩耗性に優れた樹脂により形成される。   The sliding portions 23 and 24 are provided on the outer surface of the base portion 21 so as to slide on the inner surface of the lower cylinder 11, and ring-shaped sliding surfaces surrounding the entire circumference of the cylindrical base portion 21 are provided. Have. The sliding parts 23 and 24 are made of a resin having low friction and excellent heat resistance and wear resistance, such as PPS.

この摺動部23,24と基部21は、先に説明した基部71及び摺動部72と同様に、インサート成形によって一体に形成される。また、基部21は、図2の左側の拡大図において示すように、摺動部23,24を固着するための溝27,28を有する。溝27,28は、底部の幅が開口部の幅より広くなっているため、摺動部23,24を形成する樹脂がこの溝27,27に充填された状態で固まると、溝75の内部の樹脂が溝75の開口部から抜け出られなくなる。これにより、基部21と摺動部23,24は強固に接合される。
基部21と摺動部23,24をインサート成形によって一体に形成することで、熱による変形量の多い樹脂の使用量を最小限にすることができる。
The sliding portions 23 and 24 and the base portion 21 are integrally formed by insert molding in the same manner as the base portion 71 and the sliding portion 72 described above. Further, the base portion 21 has grooves 27 and 28 for fixing the sliding portions 23 and 24 as shown in the enlarged view on the left side of FIG. The grooves 27 and 28 have a width at the bottom that is wider than the width of the opening. Therefore, when the resin forming the sliding parts 23 and 24 is solidified in the state where the grooves 27 and 27 are filled, This resin cannot escape from the opening of the groove 75. Thereby, the base 21 and the sliding parts 23 and 24 are firmly joined.
By forming the base portion 21 and the sliding portions 23 and 24 integrally by insert molding, it is possible to minimize the amount of resin that is largely deformed by heat.

また、摺動部23,24の摺動面の縁部102,103は、図2の左側の拡大図において示すように、下部シリンダ11の内面から離れる方向へ滑らかに湾曲している。これにより、上述した摺動部72の場合と同様に、摺動部23,24の摺動面と下部シリンダ11の内面との隙間に作動気体の層が形成されるため、下部シリンダ11内の摩擦が大幅に減少する。   Moreover, the edge parts 102 and 103 of the sliding surface of the sliding parts 23 and 24 are smoothly curved in the direction away from the inner surface of the lower cylinder 11, as shown in the enlarged view on the left side of FIG. As a result, as in the case of the sliding portion 72 described above, a working gas layer is formed in the gap between the sliding surfaces of the sliding portions 23 and 24 and the inner surface of the lower cylinder 11. Friction is greatly reduced.

ディスプレイサ70に面した基部21の端壁部の中央には、ディスプレイサ70の円筒体74を受け入れる貫通部22が形成される。図1の例において、この貫通部22は、シリンダ(10,11)の軸方向と平行に円筒状に延びている。ディスプレイサ70の円筒体74は、貫通部22を通って上下に往復運動する。   In the center of the end wall portion of the base portion 21 facing the displacer 70, a through portion 22 that receives the cylindrical body 74 of the displacer 70 is formed. In the example of FIG. 1, the penetrating portion 22 extends in a cylindrical shape parallel to the axial direction of the cylinder (10, 11). The cylindrical body 74 of the displacer 70 reciprocates up and down through the penetrating portion 22.

ピストン20の基部21は、シリンダ(10,11)の軸方向と平行に延びた複数本のロッド62を介して、板状のバネ部材52に接続される。図1の例において、バネ部材52は、下部シリンダ11とバネ部材51との間に配置されており、図示しない支柱を介して下部シリンダ11(若しくは支持基台43)に固定される。バネ部材52の中央部には、ロッド61を通すための貫通孔が形成される。複数のロッド62は、その一方の端が貫通部22の周囲の対称な位置に接続され、他方の端がバネ部材52の上記貫通孔の周囲の対称な位置に接続される。
ロッド62は、本発明における第2ロッドの一例である。
The base 21 of the piston 20 is connected to a plate-like spring member 52 via a plurality of rods 62 extending in parallel with the axial direction of the cylinders (10, 11). In the example of FIG. 1, the spring member 52 is disposed between the lower cylinder 11 and the spring member 51, and is fixed to the lower cylinder 11 (or the support base 43) via a post (not shown). A through hole for passing the rod 61 is formed in the center of the spring member 52. One end of each of the plurality of rods 62 is connected to a symmetrical position around the through portion 22, and the other end is connected to a symmetrical position around the through hole of the spring member 52.
The rod 62 is an example of a second rod in the present invention.

ピストン20の駆動用のロッド62は、先に説明したロッド61(図3)と同様に、端部において径が太く、中央部において径が細くなっている。ロッド62の中央部は、ピストン20の往復動の過程において、バネ部材52により弾性変形が生じ得る程度に細い一定の径を有する。ロッド62が弾性変形を生じ得ることにより、ピストン20の中心軸と下部シリンダ11の中心軸とに多少のずれがあっても、ロッド62が中央部において柔軟に曲がり、下部シリンダ11内でピストン20がスムーズに往復動し易くなる。すなわち、下部シリンダ11の一部分にピストン20が強く当たることによる摩擦の増大が抑制される。   As with the rod 61 (FIG. 3) described above, the driving rod 62 for the piston 20 has a large diameter at the end and a small diameter at the center. The central portion of the rod 62 has a constant diameter that is thin enough to cause elastic deformation by the spring member 52 during the reciprocating motion of the piston 20. Since the rod 62 can be elastically deformed, the rod 62 bends flexibly in the central portion even if there is a slight deviation between the central axis of the piston 20 and the central axis of the lower cylinder 11, and the piston 20 is within the lower cylinder 11. Becomes easy to reciprocate smoothly. That is, an increase in friction due to the piston 20 strongly hitting a part of the lower cylinder 11 is suppressed.

ピストン20の基部21には、磁石25が固定される。磁石25は、離間した摺動部23,24の間に、円筒状の基部21の全周を囲むようにしてリング状に設けられている。磁石25に面する下部シリンダ11の内面には、ヨーク18が固定される。ヨーク18は、鉄などの磁性材料からなり、磁石25を取り囲むように例えばリング状に形成される。ピストン20の基部21の内側には、ヨーク18と対向する位置に固定子30が配置される。磁石25は、固定子30とヨーク18との間に挟まれて、ピストン20とともに上下に往復動する。磁石25は、固定子30とヨーク18に作用する磁界を発生する。   A magnet 25 is fixed to the base 21 of the piston 20. The magnet 25 is provided in a ring shape so as to surround the entire circumference of the cylindrical base portion 21 between the separated sliding portions 23 and 24. A yoke 18 is fixed to the inner surface of the lower cylinder 11 facing the magnet 25. The yoke 18 is made of a magnetic material such as iron, and is formed, for example, in a ring shape so as to surround the magnet 25. A stator 30 is disposed inside the base portion 21 of the piston 20 at a position facing the yoke 18. The magnet 25 is sandwiched between the stator 30 and the yoke 18 and reciprocates up and down together with the piston 20. The magnet 25 generates a magnetic field that acts on the stator 30 and the yoke 18.

固定子30は、電線をリング状に巻いて形成されたコイル33と、コイル33を挟んでヨーク18と対向するコア36を有する。   The stator 30 includes a coil 33 formed by winding an electric wire in a ring shape, and a core 36 facing the yoke 18 with the coil 33 interposed therebetween.

コイル33は、ピストン20の円筒状の基部21の内側に配置される。またコイル33は、その外周側がピストン20の磁石25と面するように、ピストン20と同軸に配置される。   The coil 33 is disposed inside the cylindrical base portion 21 of the piston 20. Further, the coil 33 is arranged coaxially with the piston 20 so that the outer peripheral side thereof faces the magnet 25 of the piston 20.

コア36は、電線の巻回方向と垂直なコイル33の断面の周りを取り囲む形状に形成されており、磁石25とコイル33とが面する部分に隙間(コイル33を囲んでいない部分、切れ目)を有する。図1の例において、コア36は上下方向に対称な2つのブロック(36A,36B)に分かれている。薄い磁性材料の板(ケイ素鋼板等)を重ねて接着することにより、上下の2つのブロック(36A,36B)がそれぞれ形成される。   The core 36 is formed in a shape that surrounds the cross section of the coil 33 perpendicular to the winding direction of the electric wire, and a gap (a portion that does not surround the coil 33, a cut) is formed in a portion facing the magnet 25 and the coil 33. Have In the example of FIG. 1, the core 36 is divided into two blocks (36A, 36B) symmetrical in the vertical direction. The upper and lower blocks (36A, 36B) are respectively formed by overlapping and bonding thin magnetic material plates (silicon steel plates or the like).

コア36は、平行な2枚の円盤状の板部材によって挟まれ、この板状部材が不図示の連結具によって支持部40に固定される。支持部40は、下部シリンダ11とともにケーシング1に固定される。   The core 36 is sandwiched between two parallel disk-shaped plate members, and the plate-shaped member is fixed to the support portion 40 by a coupling tool (not shown). The support portion 40 is fixed to the casing 1 together with the lower cylinder 11.

ここで、上述した構成を有するスターリングサイクル機関の動作を説明する。   Here, the operation of the Stirling cycle engine having the above-described configuration will be described.

ディスプレイサ70がピストン20に向かって下方に移動すると、圧縮室17が狭くなるため、圧縮室17の作動気体が連通孔16,放熱フィン15,蓄熱式熱交換器14,吸熱フィン13を通り、高温の膨張室12に流れこむ。膨張室12に流れ込んだ作動気体は熱せられて体積が膨張するため、膨張室12及び圧縮室17の圧力が高まる。膨張室12及び圧縮室17の圧力が、ピストン20によって区画された下部ケーシング7の背圧空間9の圧力より高くなると、ピストン20が下方に移動する。   When the displacer 70 moves downward toward the piston 20, the compression chamber 17 becomes narrow, so that the working gas in the compression chamber 17 passes through the communication hole 16, the heat radiation fin 15, the heat storage heat exchanger 14, and the heat absorption fin 13. It flows into the hot expansion chamber 12. Since the working gas flowing into the expansion chamber 12 is heated and expands in volume, the pressure in the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 increases. When the pressure in the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 becomes higher than the pressure in the back pressure space 9 of the lower casing 7 defined by the piston 20, the piston 20 moves downward.

ピストン20が下方へ移動することにより膨張室12及び圧縮室17の圧力が低下して、背圧空間9の圧力より低くなると、ディスプレイサ70がこの圧力差により上方へ移動する。   When the pressure of the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 decreases due to the downward movement of the piston 20 and becomes lower than the pressure of the back pressure space 9, the displacer 70 moves upward due to this pressure difference.

ディスプレイサ70が上方へ移動すると、膨張室12が狭くなるため、膨張室12の作動気体が吸熱フィン13,蓄熱式熱交換器14,放熱フィン15,連通孔16を通り、低温の圧縮室17に流れこむ。圧縮室17に流れ込んだ作動気体は冷却されて体積が小さくなるため、膨張室12及び圧縮室17の圧力が低くなる。膨張室12及び圧縮室17の圧力が低下すると、ピストン20の移動方向が下方向から上方向へ転じる。   When the displacer 70 moves upward, the expansion chamber 12 becomes narrow, so that the working gas in the expansion chamber 12 passes through the heat absorption fins 13, the heat storage heat exchanger 14, the heat radiation fins 15, and the communication holes 16, and the low temperature compression chamber 17. Flow into. Since the working gas that has flowed into the compression chamber 17 is cooled to reduce its volume, the pressure in the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 is reduced. When the pressure in the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 decreases, the moving direction of the piston 20 turns from the lower direction to the upper direction.

ピストン20が上方へ移動することにより膨張室12及び圧縮室17の圧力が上昇して、背圧空間9の圧力より高くなると、ディスプレイサ70がこの圧力差により下方へ移動する。ディスプレイサ70がピストン20に向かって下方に移動すると、再び圧縮室17から膨張室12へ作動気体が流れ込み、膨張室12及び圧縮室17の圧力が高まって、ピストン20の移動方向が上方向から下方向へ転じる。
以上の繰り返しにより、ディスプレイサ70とピストン20がそれぞれ上下に往復運動する。
When the pressure of the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 rises due to the upward movement of the piston 20 and becomes higher than the pressure of the back pressure space 9, the displacer 70 moves downward due to this pressure difference. When the displacer 70 moves downward toward the piston 20, the working gas again flows from the compression chamber 17 to the expansion chamber 12, the pressure in the expansion chamber 12 and the compression chamber 17 increases, and the movement direction of the piston 20 changes from the upward direction. Turn down.
By repeating the above, the displacer 70 and the piston 20 reciprocate up and down.

ピストン20が往復運動すると、ヨーク18と固定子30の間を磁石25が上下に移動し、コイル33の磁界が周期的に変化するため、コイル33に起電力が発生して電流が流れる。   When the piston 20 reciprocates, the magnet 25 moves up and down between the yoke 18 and the stator 30, and the magnetic field of the coil 33 changes periodically, so that an electromotive force is generated in the coil 33 and a current flows.

以上説明したように、本実施形態に係るスターリング機関では、ディスプレイサ70やピストン20を駆動するロッド(61,62)が往復動の過程において弾性変形を生じ得るように、ロッド(61,62)の径が設定される。これにより、ディスプレイサ70やピストン20の中心軸とシリンダ(10,11)の中心軸とに多少のずれがあっても、ロッド(61,62)が弾性変形によって柔軟に撓るため、シリンダ(10,11)の内部でディスプレイサ70やピストン20がスムーズに往復運動し易くなる。その結果、シリンダ(10,11)の一部分にディスプレイサ70やピストン20が強く当たることによる摩擦の増大を効果的に抑制できる。また、シリンダ(10,11)の一部分が早く摩耗することによる耐久性の低下を生じ難くすることができる。   As described above, in the Stirling engine according to the present embodiment, the rods (61, 62) so that the rods (61, 62) that drive the displacer 70 and the piston 20 can be elastically deformed in the process of reciprocation. Is set. As a result, even if there is a slight deviation between the center axis of the displacer 70 or the piston 20 and the center axis of the cylinder (10, 11), the rod (61, 62) flexes flexibly due to elastic deformation. 10 and 11), the displacer 70 and the piston 20 are easily reciprocated smoothly. As a result, it is possible to effectively suppress an increase in friction due to the displacer 70 and the piston 20 strongly hitting a part of the cylinder (10, 11). Further, it is possible to make it difficult for the durability of the cylinders (10, 11) to deteriorate due to early wear.

なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、他の種々のバリエーションを含んでいる。   In addition, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, The other various variation is included.

上述した実施形態では、ディスプレイサ70とピストン20の駆動用ロッドが両方とも弾性変形するように形成されているが、本発明の他の実施形態では、何れか一方のみが弾性変形するようにしてもよい。   In the embodiment described above, both the displacer 70 and the driving rod of the piston 20 are formed so as to be elastically deformed, but in other embodiments of the present invention, only one of them is elastically deformed. Also good.

上述した実施形態では、スターリングサイクル機関の発電機の例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばスターリングサイクル機関の冷凍機などに適用することも可能である。   In the above-described embodiment, an example of a generator of a Stirling cycle engine is given, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a refrigerator of a Stirling cycle engine, for example.

また本発明は、出力が1.2kWのスターリングエンジンに適用可能であり、その他諸々のスターリングエンジンにも広く適用可能である。   The present invention can be applied to a Stirling engine with an output of 1.2 kW, and can be widely applied to various other Stirling engines.

1…ケーシング、2…上部ケーシング、3…中間部ケーシング、5…シリンダ保持部、6…外部フィン、7…下部ケーシング、8…蓋部、10…上部シリンダ、11…下部シリンダ、12…膨張室、13…吸熱フィン、14…蓄熱式熱交換器(再生器)、15…放熱フィン、16…連通孔、17…圧縮室、18…ヨーク、19…ヨーク保持部、20…ピストン、21…基部、22…貫通部、23,24…摺動部、25…磁石、30…固定子、33…コイル、36…コア、40…支持部、41…支柱、43…支持基台、51,52…バネ部材、61,62…ロッド、70…ディスプレイサ、71…基部、72…摺動部、73…ヘッド部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Casing, 2 ... Upper casing, 3 ... Middle part casing, 5 ... Cylinder holding part, 6 ... External fin, 7 ... Lower casing, 8 ... Cover part, 10 ... Upper cylinder, 11 ... Lower cylinder, 12 ... Expansion chamber , 13 ... endothermic fins, 14 ... heat storage heat exchanger (regenerator), 15 ... radiating fins, 16 ... communication hole, 17 ... compression chamber, 18 ... yoke, 19 ... yoke holding part, 20 ... piston, 21 ... base part , 22 ... penetrating part, 23, 24 ... sliding part, 25 ... magnet, 30 ... stator, 33 ... coil, 36 ... core, 40 ... support part, 41 ... column, 43 ... support base, 51, 52 ... Spring member, 61, 62 ... rod, 70 ... displacer, 71 ... base, 72 ... sliding part, 73 ... head part.

Claims (5)

ケーシングの中に固定されたシリンダと、
前記シリンダの一方の端に往復動可能に挿入されたディスプレイサと、
前記シリンダの他方の端に往復動可能に挿入されたピストンと、
円筒状の前記シリンダの軸方向と平行に延び、一方の端が前記ディスプレイサに接続された第1ロッドと、
前記シリンダの軸方向と平行に延び、一方の端が前記ピストンに接続された第2ロッドと、
前記第1ロッドの他方の端に接続され、前記第1ロッドを介して前記ディスプレイサを付勢する第1バネ部材と、
前記第2ロッドの他方の端に接続され、前記第2ロッドを介して前記ピストンを付勢する第2バネ部材と、
を有し、
前記第1ロッド及び前記第2ロッドの少なくとも一方は、前記バネ部材の付勢によって弾性変形を生じ得る所定の径を有する、
スターリングサイクル機関。
A cylinder fixed in the casing;
A displacer inserted into one end of the cylinder so as to reciprocate;
A piston inserted into the other end of the cylinder so as to reciprocate;
A first rod extending parallel to the axial direction of the cylindrical cylinder and having one end connected to the displacer;
A second rod extending parallel to the axial direction of the cylinder and having one end connected to the piston;
A first spring member connected to the other end of the first rod and biasing the displacer via the first rod;
A second spring member connected to the other end of the second rod and biasing the piston via the second rod;
Have
At least one of the first rod and the second rod has a predetermined diameter that can cause elastic deformation by urging of the spring member.
Stirling cycle agency.
第1ロッド及び前記第2ロッドの少なくとも一方は、末端に近づくにつれて前記所定の径より徐々に径が太くなっている拡径部を有する、
請求項1に記載のスターリングサイクル機関。
At least one of the first rod and the second rod has a diameter-expanded portion that gradually becomes thicker than the predetermined diameter as it approaches the end.
The Stirling cycle engine according to claim 1.
前記ディスプレイサは、
前記シリンダの内面を摺動する大径部と、
前記大径部と同軸上に位置し、前記大径部より径が小さい円筒状の小径部と、
を有し、
前記ピストンは、前記シリンダの前記小径部を受け入れる貫通部を有し、
前記第1ロッドは、前記小径部の空洞を通って前記シリンダの前記大径部に接続される、
請求項2に記載のスターリングサイクル機関。
The displacer is
A large diameter portion sliding on the inner surface of the cylinder;
A cylindrical small-diameter portion that is located coaxially with the large-diameter portion and has a smaller diameter than the large-diameter portion,
Have
The piston has a through portion that receives the small diameter portion of the cylinder,
The first rod is connected to the large diameter portion of the cylinder through a cavity of the small diameter portion.
The Stirling cycle engine according to claim 2.
前記ピストンは、前記ディスプレイサに面した端壁部によって一方の端が閉塞された円筒状の形状を有しており、
前記貫通部は、前記ピストンの前記端壁部の中央部分に形成され、
複数の前記第2ロッドが前記ピストンの前記端壁部に接続される、
請求項3に記載のスターリングサイクル機関。
The piston has a cylindrical shape with one end closed by an end wall facing the displacer,
The penetrating portion is formed in a central portion of the end wall portion of the piston,
A plurality of the second rods are connected to the end wall of the piston;
The Stirling cycle engine according to claim 3.
前記第1バネ部材及び前記第2バネ部材は、弾性を有する板状部材を含んでおり、
前記第2バネ部材の前記板状部材は、前記第1ロッドが貫通する孔を有する、
請求項4に記載のスターリングサイクル機関。
The first spring member and the second spring member include a plate member having elasticity,
The plate-like member of the second spring member has a hole through which the first rod passes,
The Stirling cycle engine according to claim 4.
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