JPH06235350A - スターリングサイクルシステム駆動装置 - Google Patents
スターリングサイクルシステム駆動装置Info
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- JPH06235350A JPH06235350A JP5353175A JP35317593A JPH06235350A JP H06235350 A JPH06235350 A JP H06235350A JP 5353175 A JP5353175 A JP 5353175A JP 35317593 A JP35317593 A JP 35317593A JP H06235350 A JPH06235350 A JP H06235350A
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- displacer
- guide groove
- circumferential
- cycle system
- piston
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 システムの小型化を可能にし、作動ガス充填
量を減少させ、製造コストを低減し、開発及び設計の変
更を容易にすることができるスターリングサイクルシス
テム駆動装置を提供すること。 【構成】 本発明のスターリングサイクルシステム駆動
装置は円周方向案内溝９が形成された円周カム８と、前
記円周方向案内溝９に沿って案内されるホイールを各々
備えたピストンロッド５及びディスプレーサーロッド４
と、前記ピストンロッド５及び前記ディスプレーサーロ
ッド４を各々上下方向にのみ案内する案内溝１１を備え
たクランクケース１３と、ピストン３及びディスプレー
サー２、そしてシリンダケースを含む。
量を減少させ、製造コストを低減し、開発及び設計の変
更を容易にすることができるスターリングサイクルシス
テム駆動装置を提供すること。 【構成】 本発明のスターリングサイクルシステム駆動
装置は円周方向案内溝９が形成された円周カム８と、前
記円周方向案内溝９に沿って案内されるホイールを各々
備えたピストンロッド５及びディスプレーサーロッド４
と、前記ピストンロッド５及び前記ディスプレーサーロ
ッド４を各々上下方向にのみ案内する案内溝１１を備え
たクランクケース１３と、ピストン３及びディスプレー
サー２、そしてシリンダケースを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスターリングサイクルシ
ステム（ｓｔｉｒｌｉｎｇ ｃｙｃｌｅ ｓｙｓｔｅ
ｍ）の駆動装置に関し、特にクランク軸の代りに円周カ
ムを取り付けて機器の小型化と作動ガス充填量の減少が
可能で、ディスプレーサーロッドとピストンロッド間の
位相角制御が可能で、装置の組み立て後にも出力調節が
可能で、カム案内面の間隙による振動が抑えられ、カム
案内面の片磨耗が防止されるスターリングサイクルシス
テムの駆動装置に関する。
ステム（ｓｔｉｒｌｉｎｇ ｃｙｃｌｅ ｓｙｓｔｅ
ｍ）の駆動装置に関し、特にクランク軸の代りに円周カ
ムを取り付けて機器の小型化と作動ガス充填量の減少が
可能で、ディスプレーサーロッドとピストンロッド間の
位相角制御が可能で、装置の組み立て後にも出力調節が
可能で、カム案内面の間隙による振動が抑えられ、カム
案内面の片磨耗が防止されるスターリングサイクルシス
テムの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスターリングサイクルシステム
は、図１２に示したようにクランク軸（ｃ）によって駆
動される。即ち、クランク軸（ｃ）にディスプレーサー
ＤとピストンＰ間の機構位相角（α）を設定して回転さ
せると、クランクアームの各端に適切に連結するディス
プレーサー（Ｄ）及びピストン（Ｐ）が上下直線運動を
することになり、その相互作用によって所望の軌跡位相
角（β）を有する体積変化領域の軌跡が誘発されること
によって機器が動作する。
は、図１２に示したようにクランク軸（ｃ）によって駆
動される。即ち、クランク軸（ｃ）にディスプレーサー
ＤとピストンＰ間の機構位相角（α）を設定して回転さ
せると、クランクアームの各端に適切に連結するディス
プレーサー（Ｄ）及びピストン（Ｐ）が上下直線運動を
することになり、その相互作用によって所望の軌跡位相
角（β）を有する体積変化領域の軌跡が誘発されること
によって機器が動作する。
【０００３】この時、前記軌跡位相角（β）は、ディス
プレーサー最大行程点（図１２(I)）までのクランク軸
回転角とピストン最大行程点（図１２(II)）までのクラ
ンク軸回転角の差で与えられる。
プレーサー最大行程点（図１２(I)）までのクランク軸
回転角とピストン最大行程点（図１２(II)）までのクラ
ンク軸回転角の差で与えられる。
【０００４】図１２において、Ｘ軸はクランク軸の回転
角を、Ｙ軸はディスプレーサー及びピストンの行程を示
している。
角を、Ｙ軸はディスプレーサー及びピストンの行程を示
している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来のスターリングサイクルシステムの駆動装置には、以
下〜に示すような問題がある。 ．クランク軸を採用することによってクランクアーム
の回転半径以上に空間が必要になりクランク室を設ける
ことにより全体の大きさのコンパクト化が困難である。 ．のような理由で、加圧クランク室を構成すると
き、作動ガス充電量が増加するので製造コストが増加す
る。 ．クランク室の制作のための鋳物等による加工工程が
必要である。 ．性能補正のため位相角（β）を調整する時にはクラ
ンク軸の機構位相角（α）が変更されるべきであるの
で、変更時毎にクランク軸を再制作せねばならないの
で、開発及び変更が容易でない。
来のスターリングサイクルシステムの駆動装置には、以
下〜に示すような問題がある。 ．クランク軸を採用することによってクランクアーム
の回転半径以上に空間が必要になりクランク室を設ける
ことにより全体の大きさのコンパクト化が困難である。 ．のような理由で、加圧クランク室を構成すると
き、作動ガス充電量が増加するので製造コストが増加す
る。 ．クランク室の制作のための鋳物等による加工工程が
必要である。 ．性能補正のため位相角（β）を調整する時にはクラ
ンク軸の機構位相角（α）が変更されるべきであるの
で、変更時毎にクランク軸を再制作せねばならないの
で、開発及び変更が容易でない。
【０００６】一方、米国特許第３，９４０，９３２号に
はカムグループ（ｃａｍ ｇｒｏｏｖｅ）を利用するス
ターリングサイクルシステムが開発されている。前記米
国特許システムでは動力ピストン（ｐｏｗｅｒ ｐｉｓ
ｔｏｎ）と復元ピストン（ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｐｉｓｔ
ｏｎ）とを分離設置して、各々のピストンローラーがフ
ライホイール（ｆｌｙ ｗｈｅｅｌ）に形成されたカム
グルーブに接する構成にすることによってスターリング
サイクルの高低両熱源の温度差を大きくし、従って高出
力を得ることができる。
はカムグループ（ｃａｍ ｇｒｏｏｖｅ）を利用するス
ターリングサイクルシステムが開発されている。前記米
国特許システムでは動力ピストン（ｐｏｗｅｒ ｐｉｓ
ｔｏｎ）と復元ピストン（ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｐｉｓｔ
ｏｎ）とを分離設置して、各々のピストンローラーがフ
ライホイール（ｆｌｙ ｗｈｅｅｌ）に形成されたカム
グルーブに接する構成にすることによってスターリング
サイクルの高低両熱源の温度差を大きくし、従って高出
力を得ることができる。
【０００７】しかし、前記システムは動力ピストンと復
元ピストンが分離された構造によって従来のクランク軸
を利用したスターリングシステムよりもかえって大きな
空間を必要とし、ピストンローラーとカムグループの連
続接触ができないので、正常的（ｓｔｅａｄｙ）出力を
得ることができないという短所がある。
元ピストンが分離された構造によって従来のクランク軸
を利用したスターリングシステムよりもかえって大きな
空間を必要とし、ピストンローラーとカムグループの連
続接触ができないので、正常的（ｓｔｅａｄｙ）出力を
得ることができないという短所がある。
【０００８】本発明の目的は、システムの小型化を可能
にし、作動ガス充填量を減少させ、製造コストを低減
し、開発及び設計の変更を容易にすることができるスタ
ーリングサイクルシステム駆動装置を提供することにあ
る。
にし、作動ガス充填量を減少させ、製造コストを低減
し、開発及び設計の変更を容易にすることができるスタ
ーリングサイクルシステム駆動装置を提供することにあ
る。
【０００９】本発明の他の目的は、ディスプレーサーロ
ッドとピストンロッド間の位相角制御が可能であり、装
置の組み立てた後にも出力調節が可能であるスターリン
グサイクルシステム駆動装置を提供することにある。
ッドとピストンロッド間の位相角制御が可能であり、装
置の組み立てた後にも出力調節が可能であるスターリン
グサイクルシステム駆動装置を提供することにある。
【００１０】本発明のさらに他の目的は、カム案内面の
間隙による振動が抑えられカム案内面の片磨耗が防止さ
れるスターリングサイクルシステムの駆動装置を提供す
ることにある。
間隙による振動が抑えられカム案内面の片磨耗が防止さ
れるスターリングサイクルシステムの駆動装置を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明によるスターリングサイクルシステム駆動
装置は回転力が伝達される出力軸が連結され外周面に１
つ以上の円周方向案内溝が形成されている円周カムと；
前記円周方向案内溝に係合され、前記円周カムが回転す
るとき、前記円周方向案内溝に沿って案内されるホイー
ルを各々備えた１つ以上のピストンロッド及び１つ以上
のディスプレーサーロッドと；前記ピストンロッド及び
前記ディスプレーサーロッドが各々上下運動だけをする
ように前記ピストンロッドと前記ディスプレーサーロッ
ドを各々案内し、互いに所定の円周方向間隔をおいて配
置された１つ以上のピストンロッド案内溝及び１つ以上
のディスプレーサーロッド案内溝を備えたクランクケー
スと；前記ピストンロッド及び前記ディスプレッサーロ
ッドに各々連結され、前記円周カムの回転によって前記
ホイールが前記円周方向案内溝に沿って案内される時、
各々上下運動をするピストン及びディスプレッサーと；
前記ピストン及びディスプレーサーを内蔵し、前記ディ
スプレーサーとの間に形成される膨脹空間と前記ディス
プレッサーと前記ピストン間に形成される圧縮空間を備
えるシリンダケースと；を含んでいる。
めに、本発明によるスターリングサイクルシステム駆動
装置は回転力が伝達される出力軸が連結され外周面に１
つ以上の円周方向案内溝が形成されている円周カムと；
前記円周方向案内溝に係合され、前記円周カムが回転す
るとき、前記円周方向案内溝に沿って案内されるホイー
ルを各々備えた１つ以上のピストンロッド及び１つ以上
のディスプレーサーロッドと；前記ピストンロッド及び
前記ディスプレーサーロッドが各々上下運動だけをする
ように前記ピストンロッドと前記ディスプレーサーロッ
ドを各々案内し、互いに所定の円周方向間隔をおいて配
置された１つ以上のピストンロッド案内溝及び１つ以上
のディスプレーサーロッド案内溝を備えたクランクケー
スと；前記ピストンロッド及び前記ディスプレッサーロ
ッドに各々連結され、前記円周カムの回転によって前記
ホイールが前記円周方向案内溝に沿って案内される時、
各々上下運動をするピストン及びディスプレッサーと；
前記ピストン及びディスプレーサーを内蔵し、前記ディ
スプレーサーとの間に形成される膨脹空間と前記ディス
プレッサーと前記ピストン間に形成される圧縮空間を備
えるシリンダケースと；を含んでいる。
【００１２】なお、本発明によるスターリングサイクル
システム駆動装置は、前記ピストンロッド案内溝と、前
記ディスプレーサーロッド案内溝間の位相角を調節する
ための調節手段をさらに備えることが望ましい。
システム駆動装置は、前記ピストンロッド案内溝と、前
記ディスプレーサーロッド案内溝間の位相角を調節する
ための調節手段をさらに備えることが望ましい。
【００１３】なお、本発明によるスターリングサイクル
システム駆動装置は、前記圧縮空間と前記クランク間を
連通させる連通路と、前記連通路の中間に設けられ、ク
ランクケース内部で圧縮空間への作動ガスの逆流を防ぐ
逆流防止バルブをさらに設けることが望ましい。
システム駆動装置は、前記圧縮空間と前記クランク間を
連通させる連通路と、前記連通路の中間に設けられ、ク
ランクケース内部で圧縮空間への作動ガスの逆流を防ぐ
逆流防止バルブをさらに設けることが望ましい。
【００１４】
【作用】出力軸に回転力が作用すると、円周カムの回転
することによってディスプレーサーロッドのホイールと
ピストンロッドのホイールは円周案内溝に沿って転勤
し、このときディスプレーサーロッド及びピストンロッ
ドは各々ディスプレーサーロッド案内溝及びピストンロ
ッド案内溝に係合しているので上下方向にだけ運動が可
能に構成されている。
することによってディスプレーサーロッドのホイールと
ピストンロッドのホイールは円周案内溝に沿って転勤
し、このときディスプレーサーロッド及びピストンロッ
ドは各々ディスプレーサーロッド案内溝及びピストンロ
ッド案内溝に係合しているので上下方向にだけ運動が可
能に構成されている。
【００１５】ここで、ディスプレーサーロッド案内溝と
ピストンロッド案内溝間の円周方向の間隔とによりピス
トンロッドとディスプレーサーロッド間の角度、即ち、
機構位相角（α）が決まり、この機構位相角（α）によ
ってディスプレーサーとピストンの相互作用による行程
体積の軌跡が定められる。
ピストンロッド案内溝間の円周方向の間隔とによりピス
トンロッドとディスプレーサーロッド間の角度、即ち、
機構位相角（α）が決まり、この機構位相角（α）によ
ってディスプレーサーとピストンの相互作用による行程
体積の軌跡が定められる。
【００１６】ディスプレーサーロッド案内溝とピストン
ロッド案内構間の間隔は所定の構造をとることによって
変動が可能であるが、制御モーターを駆動させ、原動ギ
アを回転させると原動ギアに係合する従動ギアが追従回
転するようになり、従って従動ギアに一体連結するディ
スプレーサーロッド案内溝は制御案内溝において位置変
更が可能になる。従って、装置が組み立てた後にも適切
な位相角（α）を設定することができ、ディスプレーサ
ーとピストンの相互作用による適切な行程体積の軌跡を
選ぶことができる。
ロッド案内構間の間隔は所定の構造をとることによって
変動が可能であるが、制御モーターを駆動させ、原動ギ
アを回転させると原動ギアに係合する従動ギアが追従回
転するようになり、従って従動ギアに一体連結するディ
スプレーサーロッド案内溝は制御案内溝において位置変
更が可能になる。従って、装置が組み立てた後にも適切
な位相角（α）を設定することができ、ディスプレーサ
ーとピストンの相互作用による適切な行程体積の軌跡を
選ぶことができる。
【００１７】また振動防止構造を備えた装置において
は、圧縮室との圧力がクランクケースの内部空間におい
ての圧力より高い場合には圧縮室から空間へのガスの流
動は逆流防止バルブにより防止され、空間における圧力
が圧縮室における圧力より高い場合には空間から連通路
を通じて圧縮室にガス流動するようになるので、圧縮室
の圧力が空間の圧力より通常高くなる。従って、ピスト
ンロッドのホイールは通常円周案内溝の下面に接するこ
とになる。
は、圧縮室との圧力がクランクケースの内部空間におい
ての圧力より高い場合には圧縮室から空間へのガスの流
動は逆流防止バルブにより防止され、空間における圧力
が圧縮室における圧力より高い場合には空間から連通路
を通じて圧縮室にガス流動するようになるので、圧縮室
の圧力が空間の圧力より通常高くなる。従って、ピスト
ンロッドのホイールは通常円周案内溝の下面に接するこ
とになる。
【００１８】一方、ディスプレッサーロッドと円周カム
間にはディスプレッサーの往復運動速度と重さによる慣
性力より常に大きな弾性力を有するスプリングが設けら
れているので、ディスプレッサーロッドのホイールは常
に円周方向案内溝の上面にのみ接することになる。
間にはディスプレッサーの往復運動速度と重さによる慣
性力より常に大きな弾性力を有するスプリングが設けら
れているので、ディスプレッサーロッドのホイールは常
に円周方向案内溝の上面にのみ接することになる。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の一実施例による装置の構成を
示す部分切り欠き斜視図であって、図面に示すように本
発明のスターリングサイクルシステム駆動装置は外周面
に円周方向案内溝（９）が形成されている出力軸（１
０）が連結された円周カム（８）と、前記円周カム
（８）の円周案内カム（９）に係合され、前記円周カム
（８）が回転するとき、前記円周方向案内溝（９）に沿
って案内されるホイール（６）、（７）を各々有するデ
ィスプレーサーロッド（４）及びピストンロッド（５）
と、各々前記ディスプレーサーロッド（４）及びピスト
ンロッド（５）に連結され、シリンダケース（１）内で
上下運動をするディスプレーサー（２）及びピストン
（３）を備え、前記クランクケース（１３）内にはディ
スプレーサーロッド案内溝（１１）及びピストンロッド
案内溝（１２）が長さ方向に形成されていて、前記ディ
スプレーサーロッド（４）及びピストンロッド（５）は
溝（１１）、（１２）内に係合して、直線上下運動のみ
が可能に設けられる。ここで、ディスプレーサーロッド
案内溝（１１）とピストンロッド案内溝（１２）は円周
方向に一定の間隔をおいて形成されていて、これにより
ディスプレーサーロッドとピストンロッドは互いに角
（α）をなしているが、これが機構位相角になる。
示す部分切り欠き斜視図であって、図面に示すように本
発明のスターリングサイクルシステム駆動装置は外周面
に円周方向案内溝（９）が形成されている出力軸（１
０）が連結された円周カム（８）と、前記円周カム
（８）の円周案内カム（９）に係合され、前記円周カム
（８）が回転するとき、前記円周方向案内溝（９）に沿
って案内されるホイール（６）、（７）を各々有するデ
ィスプレーサーロッド（４）及びピストンロッド（５）
と、各々前記ディスプレーサーロッド（４）及びピスト
ンロッド（５）に連結され、シリンダケース（１）内で
上下運動をするディスプレーサー（２）及びピストン
（３）を備え、前記クランクケース（１３）内にはディ
スプレーサーロッド案内溝（１１）及びピストンロッド
案内溝（１２）が長さ方向に形成されていて、前記ディ
スプレーサーロッド（４）及びピストンロッド（５）は
溝（１１）、（１２）内に係合して、直線上下運動のみ
が可能に設けられる。ここで、ディスプレーサーロッド
案内溝（１１）とピストンロッド案内溝（１２）は円周
方向に一定の間隔をおいて形成されていて、これにより
ディスプレーサーロッドとピストンロッドは互いに角
（α）をなしているが、これが機構位相角になる。
【００２０】一方、図１にはピストンロッド（５）とデ
ィスプレーサーロッド（４）が各々２つずつのスターリ
ングサイクルシステム駆動装置が示されているが、図４
に示したように各々１つずつのディスプレーサーロッド
（４０）とピストンロッド（５０）を設けるようにして
もよい。なお、図１には単一の円周案内溝（９）にディ
スプレーサーロッドのホイール（６）及びピストンロッ
ドのホイール（７）が係合した図面が示されているが、
図３のように２つの円周案内溝（９１）、（９２）を円
周カム（８）に形成して１つの円周案内溝（９１）には
ディスプレーサーロッド（４）が、さらに１つの円周溝
（９２）にはピストンロッド（５）が係合させる構成に
することもできる。
ィスプレーサーロッド（４）が各々２つずつのスターリ
ングサイクルシステム駆動装置が示されているが、図４
に示したように各々１つずつのディスプレーサーロッド
（４０）とピストンロッド（５０）を設けるようにして
もよい。なお、図１には単一の円周案内溝（９）にディ
スプレーサーロッドのホイール（６）及びピストンロッ
ドのホイール（７）が係合した図面が示されているが、
図３のように２つの円周案内溝（９１）、（９２）を円
周カム（８）に形成して１つの円周案内溝（９１）には
ディスプレーサーロッド（４）が、さらに１つの円周溝
（９２）にはピストンロッド（５）が係合させる構成に
することもできる。
【００２１】図５乃至図７は、本発明のさらに他の実施
例によるスターリングサイクルシステム駆動装置が示し
ており、前記装置は装置の組み立てた後にも、ディスプ
レーサーロッド案内溝（１１）とピストンロッド案内溝
（１２）間の間隔を調節することによって機構位相角を
調節できるようになっている。前記装置は図１に示す装
置と類似の構造を有しているが、但し、クランクケース
（１３）内に形成された制御案内溝（１４）内にディス
プレーサーロッド案内溝（１１）が配置され、なお、前
記ディスプレーサーロッド案内溝（１１）には従動ギア
（１５）が一体に連結されており、従動ギア（１５）は
図７に示すように制御モーター（１７）により駆動され
る原動ギア（１６）に係合する構成となっている。従っ
て、制御モーター（１７）を駆動させることによって制
御案内溝（１４）により制限される範囲内でディスプレ
ーサーロッド案内溝（１１）の位置を変化させることが
でき、従って装置の組み立てた後にも機構位相角（α）
を変化させることが可能になる。
例によるスターリングサイクルシステム駆動装置が示し
ており、前記装置は装置の組み立てた後にも、ディスプ
レーサーロッド案内溝（１１）とピストンロッド案内溝
（１２）間の間隔を調節することによって機構位相角を
調節できるようになっている。前記装置は図１に示す装
置と類似の構造を有しているが、但し、クランクケース
（１３）内に形成された制御案内溝（１４）内にディス
プレーサーロッド案内溝（１１）が配置され、なお、前
記ディスプレーサーロッド案内溝（１１）には従動ギア
（１５）が一体に連結されており、従動ギア（１５）は
図７に示すように制御モーター（１７）により駆動され
る原動ギア（１６）に係合する構成となっている。従っ
て、制御モーター（１７）を駆動させることによって制
御案内溝（１４）により制限される範囲内でディスプレ
ーサーロッド案内溝（１１）の位置を変化させることが
でき、従って装置の組み立てた後にも機構位相角（α）
を変化させることが可能になる。
【００２２】図５乃至図７にはディスプレーサーロッド
案内溝（１１）の位置を可変させることができる装置が
示されているが、ディスプレーサーロッド案内溝（１
１）をクランクケース（１３）内に固定形成し、ピスト
ンロッド案内溝（１２）の位置を制御案内溝（１４）内
で可変可能にするか、ディスプレーサーロッド案内溝
（１１）とピストンロッド案内溝（１２）を各々別途の
従動ギアに連結し、その位置を各々別に調節できる構成
をとることもできる。
案内溝（１１）の位置を可変させることができる装置が
示されているが、ディスプレーサーロッド案内溝（１
１）をクランクケース（１３）内に固定形成し、ピスト
ンロッド案内溝（１２）の位置を制御案内溝（１４）内
で可変可能にするか、ディスプレーサーロッド案内溝
（１１）とピストンロッド案内溝（１２）を各々別途の
従動ギアに連結し、その位置を各々別に調節できる構成
をとることもできる。
【００２３】図８と図１０には円周方向案内溝（９）の
間隙による振動、騒音と円周方向案内溝（９）の片磨耗
を防ぐことができる構造を有する本発明のさらに他の実
施例によるスターリングサイクルシステム駆動装置が示
している。前記装置においては、図１に示した装置と同
じ構成を有するばかりでなく、特にシリンダケース
（１）内のディスプレーサー（２）とピストン（３）間
の圧縮室（３２）と、クランクケース（１３）の内部空
間（３３）間を連通させる連通路（２６）を有し、連通
路（２６）の中間には逆流防止バルブ（２７）が設けら
れており、円周カム（８）とディスプレーサーロッド
（４）間には、初期圧縮力が加えられるスプリング（２
４）が設けられている。前記逆流防止バルブ（２７）
は、クランク室のの内部空間（３３）から圧縮室（３
２）へのガスの流動は許与するが、その逆方向のガスの
流動は許さないように設けられている。なお、各々カム
（８）の回転によるスプリング（２４）の回転を防止す
るスラストベアリング（２４ａ）とスプリング固定部材
（２４ｂ）が図８の実施例においては円周カム（８）と
スプリング（２４）間に、そして、図１０の実施例では
ディスプレーサーロッド（４）とスプリング（２４）間
に設けられている。
間隙による振動、騒音と円周方向案内溝（９）の片磨耗
を防ぐことができる構造を有する本発明のさらに他の実
施例によるスターリングサイクルシステム駆動装置が示
している。前記装置においては、図１に示した装置と同
じ構成を有するばかりでなく、特にシリンダケース
（１）内のディスプレーサー（２）とピストン（３）間
の圧縮室（３２）と、クランクケース（１３）の内部空
間（３３）間を連通させる連通路（２６）を有し、連通
路（２６）の中間には逆流防止バルブ（２７）が設けら
れており、円周カム（８）とディスプレーサーロッド
（４）間には、初期圧縮力が加えられるスプリング（２
４）が設けられている。前記逆流防止バルブ（２７）
は、クランク室のの内部空間（３３）から圧縮室（３
２）へのガスの流動は許与するが、その逆方向のガスの
流動は許さないように設けられている。なお、各々カム
（８）の回転によるスプリング（２４）の回転を防止す
るスラストベアリング（２４ａ）とスプリング固定部材
（２４ｂ）が図８の実施例においては円周カム（８）と
スプリング（２４）間に、そして、図１０の実施例では
ディスプレーサーロッド（４）とスプリング（２４）間
に設けられている。
【００２４】図面において、未説明符号２５は吸熱器、
２５ａは再生器、２５ｂは放熱器、３１はディスプレー
サーとシリンダケース間の膨脹室を示す。
２５ａは再生器、２５ｂは放熱器、３１はディスプレー
サーとシリンダケース間の膨脹室を示す。
【００２５】以上のような、本発明の実施例による装置
の動作を以下に詳細に説明する。
の動作を以下に詳細に説明する。
【００２６】出力軸（１０）に回転力が作用すると、円
周カム（８）の回転することによってディスプレーサー
ロッドのホイール（６）とピストンロッドのホイール
（７）は円周案内溝（９）に沿って転勤し、このときデ
ィスプレーサーロッド（４）及びピストンロッド（５）
は各々ディスプレーサーロッド案内溝（１１）及びピス
トンロッド案内溝（１２）に係合しているので上下運動
だけが可能に構成されている。ここで、ディスプレーサ
ーロッド案内溝（１１）とピストンロッド案内溝（１
２）間の円周方向の間隔によりピストンロッド（５）と
ディスプレーサーロッド（４）間の角度、即ち機構位相
角（α）が決まり、この機構位相角（α）によって図１
２を参照して説明したようにディスプレーサーとピスト
ンの相互作用による行程体積の軌跡が定まる。
周カム（８）の回転することによってディスプレーサー
ロッドのホイール（６）とピストンロッドのホイール
（７）は円周案内溝（９）に沿って転勤し、このときデ
ィスプレーサーロッド（４）及びピストンロッド（５）
は各々ディスプレーサーロッド案内溝（１１）及びピス
トンロッド案内溝（１２）に係合しているので上下運動
だけが可能に構成されている。ここで、ディスプレーサ
ーロッド案内溝（１１）とピストンロッド案内溝（１
２）間の円周方向の間隔によりピストンロッド（５）と
ディスプレーサーロッド（４）間の角度、即ち機構位相
角（α）が決まり、この機構位相角（α）によって図１
２を参照して説明したようにディスプレーサーとピスト
ンの相互作用による行程体積の軌跡が定まる。
【００２７】ディスプレーサーロッド案内溝（１１）と
ピストンロッド案内溝（１２）間の間隔は図５乃至図７
に示すような構造をとることによって変動が可能である
が、制御モーター（１７）を駆動させ、原動ギア（１
６）を回転させると原動ギア（１６）に係合する従動ギ
ア（１５）が追従回転するようになり、従って従動ギア
（１５）に一体連結するディスプレーサーロッド案内溝
（１１）は制御案内溝（１４）において位置変更が可能
になる。
ピストンロッド案内溝（１２）間の間隔は図５乃至図７
に示すような構造をとることによって変動が可能である
が、制御モーター（１７）を駆動させ、原動ギア（１
６）を回転させると原動ギア（１６）に係合する従動ギ
ア（１５）が追従回転するようになり、従って従動ギア
（１５）に一体連結するディスプレーサーロッド案内溝
（１１）は制御案内溝（１４）において位置変更が可能
になる。
【００２８】従って、装置が組み立てた後にも適切な位
相角（α）を設定することができ、ディスプレーサー
（２）とピストン（３）の相互作用による適切な行程体
積の軌跡を選ぶことができる。
相角（α）を設定することができ、ディスプレーサー
（２）とピストン（３）の相互作用による適切な行程体
積の軌跡を選ぶことができる。
【００２９】図１１に示す線図はシリンダケース（１）
内の圧縮室（３２）とクランクケース（１３）の内部空
間（３３）においてのＰＶ線図を示したものであって、
曲線ａは圧縮室（３２）においてのＰＶ関係、曲線ｂは
振動防止構造をとらない装置のクランクケース内部空間
（３３）にてのＰＶ関係、なお、ｂ１は図８及び図１０
に示すような振動構造を備えた装置のクランクケース内
部空間（３３）においてのＰＶ関係を示す。
内の圧縮室（３２）とクランクケース（１３）の内部空
間（３３）においてのＰＶ線図を示したものであって、
曲線ａは圧縮室（３２）においてのＰＶ関係、曲線ｂは
振動防止構造をとらない装置のクランクケース内部空間
（３３）にてのＰＶ関係、なお、ｂ１は図８及び図１０
に示すような振動構造を備えた装置のクランクケース内
部空間（３３）においてのＰＶ関係を示す。
【００３０】振動防止構造を備えていない装置におい
て、ピストン上部の圧縮室（３２）とピストン下部のク
ランクケース内部空間（３３）の圧力差によってピスト
ンロッド案内ホイール（７）が円周案内溝（９）の上面
に接触したり、又は下面に接触したりし、ディスプレー
サーロッド案内ホイールも又膨脹室（３１）と圧縮室
（３２）との圧力差によって円周案内溝（９）の上面又
は下面に接することになる。
て、ピストン上部の圧縮室（３２）とピストン下部のク
ランクケース内部空間（３３）の圧力差によってピスト
ンロッド案内ホイール（７）が円周案内溝（９）の上面
に接触したり、又は下面に接触したりし、ディスプレー
サーロッド案内ホイールも又膨脹室（３１）と圧縮室
（３２）との圧力差によって円周案内溝（９）の上面又
は下面に接することになる。
【００３１】しかし、図８及び図１０に示すような振動
防止構造を備えた装置においては、圧縮室（３２）との
圧力がクランクケース（１３）の内部空間（３３）にお
いての圧力より高い場合には圧縮室（３２）から空間
（３３）へのガスの流動は逆流防止バルブ（２７）によ
り防止され、空間（３３）にての圧力が圧縮室（３２）
においての圧力より高い場合には空間（３３）から連通
路（２６）を通じて圧縮室（３２）にガスが流動するよ
うになるので、図１１の線図ａと線図ｂ１に示すように
圧縮室（３２）の圧力が空間（３３）の圧力より通常高
くなる。従って、ピストンロッド（５）のホイール
（７）は図９（イ）に示すように通常円周案内溝（９）
の下面に接することになる。一方、ディスプレーサーロ
ッド（１１）と円周カム（８）間にはディスプレーサー
（２）の往復運動速度と重さによる慣性力より常に大き
な弾性力を有するスプリング（２４）が設けられている
ので、ディスプレーサーロッド（１１）のホイール
（６）は図９の（ロ）ように常に円周方向案内溝（９）
の上面にのみ接することになる。スプリング（２４）と
円周カム（８）間に（図８参照）、又はスプリング（２
４）と円周カム（８）間に（図８参照）又はスプリング
（２４）とディスプレーサーロッド（４）間には（図１
０参照）スラストベアリング（２４ａ）とスプリング固
定部材（２４ｂ）が挿入されているので円周カム（８）
が回転することがあってもスプリング（２４）は回転し
ないように構成されている。
防止構造を備えた装置においては、圧縮室（３２）との
圧力がクランクケース（１３）の内部空間（３３）にお
いての圧力より高い場合には圧縮室（３２）から空間
（３３）へのガスの流動は逆流防止バルブ（２７）によ
り防止され、空間（３３）にての圧力が圧縮室（３２）
においての圧力より高い場合には空間（３３）から連通
路（２６）を通じて圧縮室（３２）にガスが流動するよ
うになるので、図１１の線図ａと線図ｂ１に示すように
圧縮室（３２）の圧力が空間（３３）の圧力より通常高
くなる。従って、ピストンロッド（５）のホイール
（７）は図９（イ）に示すように通常円周案内溝（９）
の下面に接することになる。一方、ディスプレーサーロ
ッド（１１）と円周カム（８）間にはディスプレーサー
（２）の往復運動速度と重さによる慣性力より常に大き
な弾性力を有するスプリング（２４）が設けられている
ので、ディスプレーサーロッド（１１）のホイール
（６）は図９の（ロ）ように常に円周方向案内溝（９）
の上面にのみ接することになる。スプリング（２４）と
円周カム（８）間に（図８参照）、又はスプリング（２
４）と円周カム（８）間に（図８参照）又はスプリング
（２４）とディスプレーサーロッド（４）間には（図１
０参照）スラストベアリング（２４ａ）とスプリング固
定部材（２４ｂ）が挿入されているので円周カム（８）
が回転することがあってもスプリング（２４）は回転し
ないように構成されている。
【００３２】なお、本発明の実施例による装置の作動に
対し出力軸（１０）の回転によってディスプレーサー
（２）及びピストン（３）が上下運動をするスターリン
グサイクル冷凍機の駆動装置として可能になる場合を説
明したが、ディスプレーサー（２）及びピストン（３）
の上下運動によって出力軸（１０）が回転するスターリ
ングサイクルエンジンの場合、なお本発明の領域に含ま
れることも勿論である。
対し出力軸（１０）の回転によってディスプレーサー
（２）及びピストン（３）が上下運動をするスターリン
グサイクル冷凍機の駆動装置として可能になる場合を説
明したが、ディスプレーサー（２）及びピストン（３）
の上下運動によって出力軸（１０）が回転するスターリ
ングサイクルエンジンの場合、なお本発明の領域に含ま
れることも勿論である。
【００３３】
【発明の効果】以上で説明したように本発明によれば、
スターリングサイクルシステム駆動装置は従来の技術に
よる装置と異なってクランク軸を用いることなく、ピス
トンとディスプレーサーに分離設置構造をとらないこと
により、装置のコンパクト化の効果を奏し、作動ガス充
填量が減少し、従って製造コストの節減するなど、ひい
ては装置の組み立てた後にも、機構位相角の変更ができ
るので出力を調節が可能であり、なおピストン及びディ
スプレーサーの振動・騒音及び円周案内溝の片磨耗等が
防止される長所を有している。
スターリングサイクルシステム駆動装置は従来の技術に
よる装置と異なってクランク軸を用いることなく、ピス
トンとディスプレーサーに分離設置構造をとらないこと
により、装置のコンパクト化の効果を奏し、作動ガス充
填量が減少し、従って製造コストの節減するなど、ひい
ては装置の組み立てた後にも、機構位相角の変更ができ
るので出力を調節が可能であり、なおピストン及びディ
スプレーサーの振動・騒音及び円周案内溝の片磨耗等が
防止される長所を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す部分切開斜
視図である。
視図である。
【図２】図１の実施例の動作を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図５】本発明の第４の実施例の構成を示す部分切開斜
視図である。
視図である。
【図６】図５の実施例の横断面図である。
【図７】図５の要部の説明図である。
【図８】本発明の第５の実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図９】図８の実施例のピストンロッドホイール及びデ
ィスプレーサーロッドホイールの説明図で、（イ）と
（ロ）は夫々の駆動状態を示す図である。
ィスプレーサーロッドホイールの説明図で、（イ）と
（ロ）は夫々の駆動状態を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】各実施例における圧縮空間とクランクケース
内部のＰＶ線図である。
内部のＰＶ線図である。
【図１２】従来のスターリングサイクルシステム駆動装
置の動作原理の説明図である。
置の動作原理の説明図である。
２ ディスプレーサー ３ ピストン ４ ディスプレーサーロッド ５ ピストンロッド ８ 円周カム ９ 円周方向案内溝 １０ 出力軸 １１ ディスプレーサーロッド案内溝 １２ ピストンロッド案内溝
Claims (12)
- 【請求項１】 回転力が伝達される出力軸が連結され、
外周面に１つ以上の円周方向案内溝が形成されている円
周カムと；前記円周方向案内溝に係合し、前記円周カム
が回転するとき、前記円周方向案内溝に沿って案内され
るホイールを各々有する１つ以上のピストンロッド及び
１つ以上のディスプレーサーロッドと；前記ピストンロ
ッド及び前記ディスプレーサーロッドが各々上下運動だ
けをするように前記ピストンロッドと前記ディスプレー
サーロッドを各々案内し、相互所定の円周方向の間隔を
維持して配置された１つ以上のピスロンロッド案内溝及
び１つ以上のディスプレーサーロッド案内溝を備えたク
ランクケースと；前記１つ以上のピストンロッド及び前
記１つ以上のディスプレーサーロッドに各々連結し、前
記円周カムの回転によって前記ホイールが前記円周方向
案内溝に沿って案内される時、各々上下運動をするピス
トン及びディスプレーサーと；前記ピストン及び前記デ
ィスプレーサーを内蔵し、前記ディスプレーサーとの間
に形成される膨脹空間と前記ディスプレーサーと前記ピ
ストン間に形成される圧縮空間を設けたシリンダケース
と；を含むことを特徴とするスターリングサイクルシス
テム駆動装置。 - 【請求項２】 前記ピストンロッドと前記ディスプレー
サーロッドが各々２つずつ設けられていることを特徴と
する請求項１記載のスターリングサイクルシステム駆動
装置。 - 【請求項３】 前記円周カムには２つの円周方向案内溝
が形成され、これら２つの円周方向案内溝の一方には前
記ピストンロッドのホイールが係合され、他方の円周方
向案内溝には前記ディスプレーサーロッドのホイールが
係合されることを特徴とする請求項１記載のスターリン
グサイクルシステム駆動装置。 - 【請求項４】 前記ピストンロッド案内溝及び前記ディ
スプレーサーロッド案内溝間の円周方向の間隔を調節す
るための調節手段をさらに設けたことを特徴とする請求
項１記載のスターリングサイクルシステム駆動装置。 - 【請求項５】 前記調節手段は、前記ディスプレーサー
ロッド案内溝に連結する従動ギアと、前記従動ギアに係
合する原動ギアと前記原動ギアを駆動する制御モーター
とからなり、前記ピストンロッド案内溝は前記クランク
ケースに固定形成されていることを特徴とする請求項４
記載のスターリングサイクルシステム駆動装置。 - 【請求項６】 前記ディスプレーサーロッド案内溝は、
前記クランクケースに形成された制御案内構内に配置さ
れ、前記制御案内溝によって位置が制限されるように構
成されていることを特徴とする請求項５記載のスターリ
ングサイクルシステム駆動装置。 - 【請求項７】 前記調節手段は、前記ピストンロッド案
内溝に連結する従動ギアと、前記従動ギアに係合する原
動ギアと、前記原動ギアを駆動する制御モーターとで構
成され、前記ディスプレーサーロッド案内溝は前記クラ
ンクケースに固定して形成されることを特徴とする請求
項４記載のスターリングサイクルシステム駆動装置。 - 【請求項８】 前記ピストンロッド案内溝は、前記クラ
ンクケースに形成された制御案内構内に配置され、前記
制御案内溝によって位置が制限されるように構成されて
いることを特徴とする請求項７記載のスターリングサイ
クルシステム駆動装置。 - 【請求項９】 前記圧縮空間と前記クランクケースの内
部を連通する連通路と、前記連通路内に設けられ、前記
圧縮空間から前記クランクケース内部への作動ガスの逆
流を防ぐ逆流防止バルブをさらに設けたことを特徴とす
る請求項１記載のスターリングサイクルシステム駆動装
置。 - 【請求項１０】 前記ディスプレーサーロッドと前記円
周カム間に設けられ、前記ディスプレーサーロッドに上
昇力を与えるスプリングをさらに備えたことを特徴とす
る請求項９記載のスターリングサイクルシステム駆動装
置。 - 【請求項１１】 前記スプリングと前記円周カム間に前
記スプリングの回転を防ぐためのスラストベアリングと
スプリング固定部材をさらに備えたことを特徴とする請
求項１０記載のスターリングサイクルシステム駆動装
置。 - 【請求項１２】 前記スプリングと前記ディスプレーサ
ーロッド間に前記スプリングの回転を防ぐためのスラス
トベアリングとスプリング固定部材をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１０記載のスターリングサイクルシ
ステム駆動装置。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR92027382U KR950000331Y1 (ko) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | 스터링 기기 구동장치 |
| KR1019930007306A KR950002622B1 (ko) | 1993-04-29 | 1993-04-29 | 스터링 기기의 위상각 제어장치 |
| KR93-10111 | 1993-06-04 | ||
| KR1019930010111A KR950002623B1 (ko) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 스터링 기기의 진동 방지장치 |
| KR92-27382 | 1993-06-04 | ||
| KR93-7306 | 1993-06-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235350A true JPH06235350A (ja) | 1994-08-23 |
| JP2807961B2 JP2807961B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=27348906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5353175A Expired - Fee Related JP2807961B2 (ja) | 1992-12-29 | 1993-12-28 | スターリングサイクルシステム駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5442913A (ja) |
| JP (1) | JP2807961B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960003249B1 (ko) * | 1993-11-04 | 1996-03-07 | Lg전자주식회사 | 스터링 사이클 응용기기의 구동장치 |
| US5735128A (en) * | 1996-10-11 | 1998-04-07 | Helix Technology Corporation | Cryogenic refrigerator drive |
| MY116772A (en) * | 1997-09-24 | 2004-03-31 | Samsung Electronics Co Ltd | Refrigerator with a cool air dispersing device capable of preventing backflow of air in a cooling compartment |
| EP1179117A1 (en) | 1999-05-10 | 2002-02-13 | Triune (Australia) Pty. Ltd. | Drive mechanism and rotary displacer for hot air engines |
| US6701709B2 (en) | 2001-08-18 | 2004-03-09 | Tamin Enterprises | Cylindrical cam stirling engine drive |
| US20030213452A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-20 | Dan Pomerleau | Rotary driven reciprocating mechanism and method |
| US7043909B1 (en) * | 2003-04-18 | 2006-05-16 | Ronald J. Steele | Beta type stirling cycle device |
| US8171812B2 (en) * | 2005-10-07 | 2012-05-08 | Wavetech Engines, Inc. | Systems and methods for facilitating conversion between reciprocating linear motion and rotational motion |
| US7360521B2 (en) * | 2005-10-07 | 2008-04-22 | Wavetech Engines, Inc. | Reciprocating engines |
| US20110011368A1 (en) * | 2005-10-07 | 2011-01-20 | Wavetech Engines, Inc. | Reciprocating engines |
| US20070120432A1 (en) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Vaden David R | Axial magnetic cam |
| US7805934B1 (en) * | 2007-04-13 | 2010-10-05 | Cool Energy, Inc. | Displacer motion control within air engines |
| CN102562261A (zh) * | 2012-03-01 | 2012-07-11 | 南昌航空大学 | 环形双活塞发动机 |
| DE102013105217A1 (de) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | Illinois Tool Works Inc. | Kompressor zum Erzeugen eines Druckmediums |
| US10100778B2 (en) | 2015-05-11 | 2018-10-16 | Cool Energy, Inc. | Stirling cycle and linear-to-rotary mechanism systems, devices, and methods |
| US11261947B2 (en) * | 2016-08-15 | 2022-03-01 | Easton Holdings Llc | Apparatus to convert linear motion to rotary motion |
| US10344671B2 (en) * | 2016-08-15 | 2019-07-09 | Evan John COLLINS | Helical follower internal combustion engine |
| CN108915889B (zh) * | 2018-07-06 | 2020-12-15 | 西安布林新能源科技有限公司 | 一种斯特林发动机 |
| CN109779878B (zh) * | 2019-03-17 | 2024-03-01 | 西北农林科技大学 | 一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机 |
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| JPH0325255A (ja) * | 1989-06-21 | 1991-02-04 | Fujitsu Ltd | スターリング冷却機のピストン駆動機構 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3403508A (en) * | 1966-12-09 | 1968-10-01 | Donald A. Kelly | Stirling cycle engine with wave-cam means interconnecting pistons and drive shaft thereof |
| US3385051A (en) * | 1967-02-10 | 1968-05-28 | Donald A. Kelly | Stirling cycle engine with two wave cam means, two piston banks and driveshaft |
| US3407593A (en) * | 1967-04-10 | 1968-10-29 | Donald A. Kelly | Reciprocating stirling cycle engine with dual wave cam drive |
| US4413474A (en) * | 1982-07-09 | 1983-11-08 | Moscrip William M | Mechanical arrangements for Stirling-cycle, reciprocating thermal machines |
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1993
- 1993-12-21 US US08/172,564 patent/US5442913A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-28 JP JP5353175A patent/JP2807961B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0325255A (ja) * | 1989-06-21 | 1991-02-04 | Fujitsu Ltd | スターリング冷却機のピストン駆動機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2807961B2 (ja) | 1998-10-08 |
| US5442913A (en) | 1995-08-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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