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JP4873647B2 - Stirling engine - Google Patents
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JP4873647B2 - Stirling engine - Google Patents

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JP4873647B2 JP2007232265A JP2007232265A JP4873647B2 JP 4873647 B2 JP4873647 B2 JP 4873647B2 JP 2007232265 A JP2007232265 A JP 2007232265A JP 2007232265 A JP2007232265 A JP 2007232265A JP 4873647 B2 JP4873647 B2 JP 4873647B2
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Description

本発明は、廃熱やバイオマスなどの熱源を活用できるスターリングエンジンに関する。   The present invention relates to a Stirling engine that can utilize a heat source such as waste heat or biomass.

廃熱やバイオマスなどの熱源を有効に活用することは、環境問題及びエネルギー問題の解決に繋がる。スターリングエンジンは熱源を選ばず、温度差があれば運転できるという特徴を持つことから、それら熱源の有効活用に適している。
スターリングエンジンは、低い温度にも熱源できることから、その目標性能を達成するにはピストンシールや機構の摩擦に起因する機械損失の軽減が開発課題の一つである。
スターリングエンジンに用いられるスコッチ・ヨーク機構は、出力軸に偏心して取り付けられたクランクピン軸受が長円形の溝の中を転がることにより、ヨークを往復動させる機構であり、ピストンおよび出力軸に垂直な方向に直動軸受等のガイドを設けることによって、ピストンに作用するサイドスラストを打ち消すことができる。
そして、スコッチ・ヨーク機構は、クロスヘッド機構や通常のクランク機構に比べて高さを短縮しやすく、また、各部にグリース封入式の軸受を用いることによって潤滑装置を簡単化できるため、比較的低出力の小型エンジンに適している。
一方、スコッチ・ヨーク機構は、ヨークの往復部の質量増大による機械損失の増加、クランクピンとヨーク部の接点の強度や耐摩耗性に問題があり、本発明者らは、摺動損失を低減し、信頼性の高いスコッチ・ヨーク機構とするスターリングエンジンを既に提案している(特許文献1)。
特願2006−283323号
Effective use of heat sources such as waste heat and biomass leads to the solution of environmental problems and energy problems. The Stirling engine is suitable for effective use of heat sources because it has the feature that it can be operated if there is a temperature difference regardless of the heat source.
Since the Stirling engine can be a heat source even at a low temperature, one of the development issues is to reduce the mechanical loss caused by the friction of the piston seal and the mechanism in order to achieve the target performance.
The Scotch-Yoke mechanism used in Stirling engines is a mechanism that reciprocates the yoke when a crankpin bearing mounted eccentrically on the output shaft rolls in an oval groove, and is perpendicular to the piston and the output shaft. By providing a guide such as a linear motion bearing in the direction, the side thrust acting on the piston can be canceled out.
The scotch / yoke mechanism is easier to shorten than the crosshead mechanism and the normal crank mechanism, and the lubrication device can be simplified by using grease-filled bearings for each part. Suitable for small output engines.
On the other hand, the Scotch-Yoke mechanism has problems of increased mechanical loss due to an increase in mass of the reciprocating portion of the yoke, strength of the contact between the crankpin and the yoke portion, and wear resistance. A Stirling engine having a highly reliable Scotch-Yoke mechanism has already been proposed (Patent Document 1).
Japanese Patent Application No. 2006-283323

しかし、従来のスターリングエンジンでは、スコッチ・ヨーク機構をクランクケースに取り付ける構成であるため、精度が要求される組立作業が極めて困難であり、熟練を要するという問題を有していた。特にクランクケースは、耐圧部材によって耐圧構造をとらなければならないため、組立精度を高めることが極めて困難であった。   However, since the conventional Stirling engine has a configuration in which the scotch / yoke mechanism is attached to the crankcase, there is a problem that assembly work requiring high accuracy is extremely difficult and skill is required. In particular, since the crankcase has to have a pressure-resistant structure by a pressure-resistant member, it has been extremely difficult to improve the assembly accuracy.

そこで本発明は、スコッチ・ヨーク機構を備えたスターリングエンジンにおいて、組立作業が容易で、組立精度がよいスターリングエンジンを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a Stirling engine that is easy to assemble and has high assembly accuracy in a Stirling engine having a Scotch-yoke mechanism.

請求項1記載の本発明のスターリングエンジンは、ディスプレーサピストンとパワーピストンとを備え、前記ディスプレーサピストンと前記パワーピストンとをスコッチ・ヨーク機構を介してクランクシャフトに連結し、前記クランクシャフトの両端にはクランクシャフト軸受を備え、前記スコッチ・ヨーク機構を、前記クランクシャフトに偏心して取り付けられたクランクピンと、前記クランクピンのまわりに設けた軸受と、長溝を形成したヨークと、前記ヨークの動作方向を前記ディスプレーサピストン及び前記パワーピストンの動作方向に規制するガイドシャフトとで構成し、前記軸受が前記長溝内を転がることで前記ヨークが前記ガイドシャフトに沿って往復動するスターリングエンジンであって、前記スコッチ・ヨーク機構及び前記クランクシャフトを高圧雰囲気下に維持するクランクケースと、前記クランクシャフト軸受及び前記ガイドシャフトを固定するクランクボックスとを備え、前記クランクボックスを、前記クランクケースとは別部材で構成したことを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載のスターリングエンジンにおいて、前記ディスプレーサピストンと前記パワーピストンとが摺動するシリンダと、前記シリンダを固定するベースフランジと、前記シリンダの外周部に配置する筒状の冷却部とを備え、前記冷却部の一方の端部に形成した冷却部用フランジを前記ベースフランジの一方の面に固定し、前記クランクボックスの天板に形成した耳部を前記ベースフランジの他方の面に固定することを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項2に記載のスターリングエンジンにおいて、前記シリンダの一端側の外周面に前記冷却部の内周面が当接し、前記シリンダの他端側の外周面に前記天板に形成した開口部の内周面が当接することを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項2に記載のスターリングエンジンにおいて、前記クランクボックスと前記シリンダとを同一部材で一体成型したことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項2に記載のスターリングエンジンにおいて、前記クランクボックスと前記ベースフランジとを同一部材で一体成型したことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項2に記載のスターリングエンジンにおいて、前記クランクボックス、前記ベースフランジ、及び前記シリンダを同一部材で一体成型したことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項1に記載のスターリングエンジンにおいて、前記クランクボックスを、前記クランクシャフトを貫通させるための開口部を形成した一対の側板と、前記ガイドシャフトの固定面を形成する天板及び底板とによって形成し、前記天板には、前記パワーピストンの摺動空間となる開口部を形成し、一対の前記側板に設けた前記開口部にはそれぞれベアリングホルダを固定し、前記クランクシャフト軸受を、前記ベアリングホルダ内に収めることで、前記クランクシャフトを前記クランクボックスに取り付けることを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項1に記載のスターリングエンジンにおいて、前記クランクケースの胴部側面には発電機接続筒部を備え、前記発電機接続筒部の端部には発電機接続フランジを設け、発電機ケースの一端には発電機ケース側フランジを備え、前記発電機接続フランジと前記発電機ケース側フランジとを接続し、前記クランクシャフトの一端を、カップリングを介して発電機用シャフトに接続することを特徴とする。
A Stirling engine of the present invention according to claim 1 is provided with a displacer piston and a power piston, and the displacer piston and the power piston are connected to a crankshaft via a Scotch yoke mechanism. A crankshaft bearing, wherein the scotch-yoke mechanism is eccentrically attached to the crankshaft, a bearing provided around the crankpin, a yoke having a long groove, and an operating direction of the yoke A Stirling engine comprising a displacer piston and a guide shaft that regulates in a movement direction of the power piston, and the yoke reciprocates along the guide shaft when the bearing rolls in the long groove, the Scotch Yoke mechanism and front A crankcase for maintaining the crankshaft in a high-pressure atmosphere, and a crankbox for fixing the crankshaft bearing and the guide shaft, wherein the crankbox is constituted by a member different from the crankcase. .
According to a second aspect of the present invention, in the Stirling engine according to the first aspect, a cylinder in which the displacer piston and the power piston slide, a base flange that fixes the cylinder, and an outer peripheral portion of the cylinder are arranged. A cooling portion flange formed on one end of the cooling portion is fixed to one surface of the base flange, and the ear portion formed on the top plate of the crank box is It is fixed to the other surface of the base flange.
According to a third aspect of the present invention, in the Stirling engine according to the second aspect, the inner peripheral surface of the cooling section is in contact with the outer peripheral surface on one end side of the cylinder, and the outer peripheral surface on the other end side of the cylinder is in contact with the outer peripheral surface. The inner peripheral surface of the opening formed in the top plate abuts.
According to a fourth aspect of the present invention, in the Stirling engine according to the second aspect, the crank box and the cylinder are integrally formed of the same member.
According to a fifth aspect of the present invention, in the Stirling engine according to the second aspect, the crank box and the base flange are integrally formed of the same member.
According to a sixth aspect of the present invention, in the Stirling engine according to the second aspect, the crank box, the base flange, and the cylinder are integrally formed of the same member.
According to a seventh aspect of the present invention, in the Stirling engine according to the first aspect, the crankbox is formed with a pair of side plates formed with openings for allowing the crankshaft to pass therethrough, and a fixing surface of the guide shaft. The top plate and the bottom plate are formed, the top plate is formed with an opening serving as a sliding space for the power piston, and a bearing holder is fixed to each of the openings provided in the pair of side plates, The crankshaft is attached to the crankbox by housing the crankshaft bearing in the bearing holder.
The present invention according to claim 8 is the Stirling engine according to claim 1, wherein the crankcase includes a generator connecting cylinder portion on a side surface of the trunk portion, and a generator connection cylinder end portion of the generator connecting cylinder portion. A flange is provided, a generator case side flange is provided at one end of the generator case, the generator connection flange and the generator case side flange are connected, and one end of the crankshaft is connected to the generator via a coupling. It is connected to a shaft for use.

本発明によれば、耐圧を考慮することなくクランクボックスを構成することができ、このクランクボックスにクランクシャフト軸受及びガイドシャフトを固定する構成を容易に設計することができるスターリングエンジンを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a Stirling engine in which a crankbox can be configured without considering pressure resistance, and a configuration in which a crankshaft bearing and a guide shaft are fixed to the crankbox can be easily designed. it can.

本発明の第1の実施の形態によるスターリングエンジンは、スコッチ・ヨーク機構及びクランクシャフトを高圧雰囲気下に維持するクランクケースと、クランクシャフト軸受及びガイドシャフトを固定するクランクボックスとを備え、クランクボックスを、クランクケースとは別部材で構成したものである。本実施の形態によれば、高圧雰囲気下に維持するクランクケースとは別部材としてクランクボックスを設けることで、耐圧を考慮することなくクランクボックスを構成することができ、このクランクボックスにクランクシャフト軸受及びガイドシャフトを固定する構成を容易に設計することができる。そして、このクランクボックスにクランクシャフト軸受及びガイドシャフトを固定した状態で、組立を行うことが可能であるため、組立を精度よく容易に行うことができる。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、ディスプレーサピストンとパワーピストンとが摺動するシリンダと、シリンダを固定するベースフランジと、シリンダの外周部に配置する筒状の冷却部とを備え、冷却部の一方の端部に形成した冷却部用フランジをベースフランジの一方の面に固定し、クランクボックスの天板に形成した耳部をベースフランジの他方の面に固定するものである。本実施の形態によれば、ベースフランジの一方の面に冷却部を取り付け、ベースフランジの他方の面にクランクボックスを取り付けるため、ベースフランジを基準に精度を確保することができる。
本発明の第3の実施の形態は、第2の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、シリンダの一端側の外周面に冷却部の内周面が当接し、シリンダの他端側の外周面に天板に形成した開口部の内周面が当接するものである。本実施の形態によれば、シリンダをベースフランジの両面から突出させ、このシリンダの外周面に冷却部の内周面とクランクボックスの開口部内周面を当接させることで、それぞれの軸心調整を容易に行うことができる。
本発明の第4の実施の形態は、第2の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、クランクボックスとシリンダとを同一部材で一体成型したものである。本実施の形態によれば、クランクボックスとシリンダとを同一部材で一体成型することで、組立作業を容易にし、組立精度を高めることができる。
本発明の第5の実施の形態は、第2の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、クランクボックスとベースフランジとを同一部材で一体成型したものである。本実施の形態によれば、クランクボックスとベースフランジとを同一部材で一体成型することで、組立作業を容易にし、組立精度を高めることができる。
本発明の第6の実施の形態は、第2の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、クランクボックス、ベースフランジ、及びシリンダを同一部材で一体成型したものである。本実施の形態によれば、クランクボックス、ベースフランジ、及びシリンダを同一部材で一体成型することで、組立作業を容易にし、組立精度を高めることができる。
本発明の第7の実施の形態は、第1の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、クランクボックスを、クランクシャフトを貫通させるための開口部を形成した一対の側板と、ガイドシャフトの固定面を形成する天板及び底板とによって形成し、天板には、パワーピストンの摺動空間となる開口部を形成し、一対の側板に設けた開口部にはそれぞれベアリングホルダを固定し、クランクシャフト軸受を、ベアリングホルダ内に収めることで、クランクシャフトをクランクボックスに取り付けるものである。本実施の形態によれば、クランクボックスを直方体に形成し、直方体を形成するそれぞれの面を利用してクランクシャフトやパワーピストンを固定するため、それぞれの部材の取り付け角度のずれを最小限に抑えることができる。
本発明の第8の実施の形態は、第1の実施の形態によるスターリングエンジンにおいて、クランクケースの胴部側面には発電機接続筒部を備え、発電機接続筒部の端部には発電機接続フランジを設け、発電機ケースの一端には発電機ケース側フランジを備え、発電機接続フランジと発電機ケース側フランジとを接続し、クランクシャフトの一端を、カップリングを介して発電機用シャフトに接続するものである。本実施の形態によれば、クランクシャフトだけでなく発電機用シャフトについてもクランクケースに固定しないので、組立精度を高めることができるとともに組立作業を容易に行うことができる。
A Stirling engine according to a first embodiment of the present invention includes a crankcase that maintains a scotch-yoke mechanism and a crankshaft in a high-pressure atmosphere, and a crankbox that fixes a crankshaft bearing and a guide shaft. The crankcase is composed of a separate member. According to the present embodiment, by providing the crank box as a separate member from the crank case that is maintained in a high-pressure atmosphere, the crank box can be configured without considering pressure resistance. And the structure which fixes a guide shaft can be designed easily. Since the assembly can be performed with the crankshaft bearing and the guide shaft fixed to the crankbox, the assembly can be easily performed with high accuracy.
In the Stirling engine according to the first embodiment, the second embodiment of the present invention is arranged on a cylinder in which the displacer piston and the power piston slide, a base flange for fixing the cylinder, and an outer peripheral portion of the cylinder. A cooling portion flange formed on one end of the cooling portion is fixed to one surface of the base flange, and an ear portion formed on the top plate of the crank box is fixed to the other end of the base flange. It is fixed to the surface. According to the present embodiment, since the cooling unit is attached to one surface of the base flange and the crank box is attached to the other surface of the base flange, it is possible to ensure accuracy with reference to the base flange.
According to the third embodiment of the present invention, in the Stirling engine according to the second embodiment, the inner peripheral surface of the cooling unit abuts on the outer peripheral surface on one end side of the cylinder, and the top surface on the outer peripheral surface on the other end side of the cylinder. The inner peripheral surface of the opening formed in the plate comes into contact. According to the present embodiment, the cylinder is protruded from both surfaces of the base flange, and the inner peripheral surface of the cooling unit and the inner peripheral surface of the opening of the crank box are brought into contact with the outer peripheral surface of the cylinder, thereby adjusting the respective shaft centers. Can be easily performed.
The fourth embodiment of the present invention is a Stirling engine according to the second embodiment, in which a crankbox and a cylinder are integrally formed of the same member. According to the present embodiment, the crank box and the cylinder are integrally formed of the same member, so that the assembling work can be facilitated and the assembling accuracy can be increased.
In the fifth embodiment of the present invention, in the Stirling engine according to the second embodiment, the crank box and the base flange are integrally formed of the same member. According to the present embodiment, the crank box and the base flange are integrally formed of the same member, so that the assembling work can be facilitated and the assembling accuracy can be increased.
The sixth embodiment of the present invention is a Stirling engine according to the second embodiment, in which a crank box, a base flange, and a cylinder are integrally formed of the same member. According to the present embodiment, the crank box, the base flange, and the cylinder are integrally formed of the same member, so that the assembling work can be facilitated and the assembling accuracy can be increased.
According to a seventh embodiment of the present invention, in the Stirling engine according to the first embodiment, a crankbox is formed with a pair of side plates formed with openings for penetrating the crankshaft and a fixed surface of the guide shaft. The top plate and the bottom plate are formed, the top plate is formed with an opening serving as a sliding space for the power piston, the bearing holder is fixed to each of the openings provided in the pair of side plates, and the crankshaft bearing is mounted. The crankshaft is attached to the crankbox by being housed in the bearing holder. According to the present embodiment, the crankbox is formed in a rectangular parallelepiped, and the crankshaft and the power piston are fixed using the respective surfaces forming the rectangular parallelepiped, so that the deviation of the mounting angle of each member is minimized. be able to.
According to an eighth embodiment of the present invention, in the Stirling engine according to the first embodiment, a generator connecting cylinder portion is provided on a side surface of a trunk portion of a crankcase, and a generator is provided at an end of the generator connecting cylinder portion. A connecting flange is provided, a generator case side flange is provided at one end of the generator case, the generator connecting flange and the generator case side flange are connected, and one end of the crankshaft is connected to the generator shaft via a coupling. To connect to. According to the present embodiment, not only the crankshaft but also the generator shaft is not fixed to the crankcase, so that the assembling accuracy can be increased and the assembling work can be easily performed.

以下本発明の一実施例によるスターリングエンジンについて説明する。
まず、図1を用いて同スターリングエンジンの外観構成について説明する。
図1は本実施例によるスターリングエンジンの構成を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施例によるスターリングエンジンは、加熱部10、再生部20、冷却部30を、ベースフランジ40の一方に積み重ねて構成している。また、同スターリングエンジンは、ベースフランジ40の他方にクランクケース50を備えている。クランクケース50には、発電機ケース60とエンコーダケース51とを備えている。
同スターリングエンジンは、加熱部10を、例えば船舶のディーゼルエンジンから発生する排気ガスを排出する熱源ガス流路内に設置して用いる。
冷却部30は、筒状の冷却部用胴部31と、この冷却部用胴部31の両端に形成した冷却部用フランジ32、33とを備える。一方の冷却部用フランジ32は、ベースフランジ40の一方の面に固定される。
再生部20は、筒状の再生部用胴部21と、この再生部用胴部21の両端に形成した再生部用フランジ22、23とを備える。一方の再生部用フランジ22は、他方の冷却部用フランジ33に固定される。
加熱部10は、U字状に曲げられた複数のヒーター管11と、これらのヒーター管11の開口端部を固定する加熱部用フランジ12とを備える。この加熱部用フランジ12は、他方の再生部用フランジ23に固定される。なお、ヒーター管11には、多数の熱交換フィン13を設けている。
クランクケース50は、筒状のクランクケース胴部52と、このクランクケース胴部52の一端に形成したクランクケース胴部フランジ53とを備える。また、クランクケース胴部52の側面には、筒状のエンコーダケース51と同一軸線上に、発電機接続筒部54を備える。この発電機接続筒部54の端部には、発電機接続フランジ55を設けている。
発電機ケース60の一端には、発電機ケース側フランジ61を備えており、発電機ケース側フランジ61と発電機接続フランジ55とが接続される。なお、クランクケース50内は、高圧雰囲気下に維持され、本実施例においては、発電機ケース60内もクランクケース50内と同じ高圧雰囲気下に維持される。
A Stirling engine according to an embodiment of the present invention will be described below.
First, the external configuration of the Stirling engine will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a Stirling engine according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the Stirling engine according to the present embodiment is configured by stacking a heating unit 10, a regeneration unit 20, and a cooling unit 30 on one side of a base flange 40. The Stirling engine includes a crankcase 50 on the other side of the base flange 40. The crankcase 50 includes a generator case 60 and an encoder case 51.
The Stirling engine uses the heating unit 10 installed in a heat source gas flow path for discharging exhaust gas generated from, for example, a marine diesel engine.
The cooling unit 30 includes a cylindrical cooling unit body 31 and cooling unit flanges 32 and 33 formed at both ends of the cooling unit body 31. One cooling part flange 32 is fixed to one surface of the base flange 40.
The reproducing unit 20 includes a cylindrical reproducing unit body 21 and reproducing unit flanges 22 and 23 formed at both ends of the reproducing unit body 21. One of the reproduction unit flanges 22 is fixed to the other cooling unit flange 33.
The heating unit 10 includes a plurality of heater tubes 11 bent into a U-shape and a heating unit flange 12 that fixes the open ends of the heater tubes 11. The heating part flange 12 is fixed to the other reproduction part flange 23. The heater tube 11 is provided with a large number of heat exchange fins 13.
The crankcase 50 includes a cylindrical crankcase body 52 and a crankcase body flange 53 formed at one end of the crankcase body 52. Further, a generator connecting cylinder portion 54 is provided on the side surface of the crankcase body portion 52 on the same axis as the cylindrical encoder case 51. A generator connection flange 55 is provided at an end of the generator connection cylinder portion 54.
A generator case side flange 61 is provided at one end of the generator case 60, and the generator case side flange 61 and the generator connection flange 55 are connected to each other. Note that the inside of the crankcase 50 is maintained in a high-pressure atmosphere, and in the present embodiment, the generator case 60 is also maintained in the same high-pressure atmosphere as in the crankcase 50.

次に、図2から図11を用いて同スターリングエンジンの内部構成について説明する。
図2は同スターリングエンジンの構成を示す一部断面斜視図、図3は同スターリングエンジンの構成を示す側面断面図である。
同スターリングエンジンは、ディスプレーサピストン71とパワーピストン72とを有している。ディスプレーサピストン71及びパワーピストン72は、それぞれクランクシャフト80に連結されている。クランクシャフト80の一端は、カップリング81を介して発電機用シャフト62と接続され、他端は、カップリング82を介してエンコーダ63と接続されている。また、クランクシャフト80の一端側には、フライホイール64を設けている。ここでカップリング81、82は、クランクシャフト80と発電機用シャフト62との軸心づれを許容できるゴムカップリングが適している。
ディスプレーサピストン71及びパワーピストン72の移動範囲には、シリンダ73が設けられている。
シリンダ73の外周部には、冷却部30とベースフランジ40が位置する。
ディスプレーサピストン71には、ディスプレーサキャップ71aが設けられている。
加熱部10には、加熱部用フランジ12の中央部に、加熱部ヘッド14を形成している。
この加熱部ヘッド14は、ディスプレーサキャップ71aの頂部と同形状に形成されている。そして、加熱部ヘッド14とディスプレーサキャップ71aとの間にディスプレーサピストン71の一方の空間が形成され、ディスプレーサピストン71とパワーピストン72との間にディスプレーサピストン71の他方の空間が形成される。
ヒーター管11の一端側端部11aは、ディスプレーサピストン71の一方の空間に連通している。またヒーター管11の他端側端部11bは、再生部20と連通し、再生部20は冷却部30と連通し、冷却部30はディスプレーサピストン71の他方の空間に連通している。
再生部20の内部には、シリンダ73と同心円状の筒材24が配置されている。そして再生部20の内周面と筒材24との間には、複数の円管が再生部20の軸方向に配置される。各円管の隙間にはオーステナイト系ステンレス鋼や黄銅等の金網のマトリックス材を詰めている。作動ガスは、マトリックス材を通り抜けて、ヒーター管11又は冷却部30に流れる。作動ガスは、この再生部20を通り抜けるときに、マトリックス材から吸熱し、又はマトリックス材に放熱する。なお、円管及びマトリックス材については図示を省略する。
冷却部30内は、冷却水が流れる通路と作動ガスが流れる通路に区分され、作動ガスは冷却水で冷却される。
Next, the internal structure of the Stirling engine will be described with reference to FIGS.
2 is a partially sectional perspective view showing the configuration of the Stirling engine, and FIG. 3 is a side sectional view showing the configuration of the Stirling engine.
The Stirling engine has a displacer piston 71 and a power piston 72. Displacer piston 71 and power piston 72 are each connected to crankshaft 80. One end of the crankshaft 80 is connected to the generator shaft 62 via the coupling 81, and the other end is connected to the encoder 63 via the coupling 82. A flywheel 64 is provided on one end side of the crankshaft 80. Here, as the couplings 81 and 82, rubber couplings that can permit the axial alignment of the crankshaft 80 and the generator shaft 62 are suitable.
A cylinder 73 is provided in the movement range of the displacer piston 71 and the power piston 72.
On the outer periphery of the cylinder 73, the cooling unit 30 and the base flange 40 are located.
The displacer piston 71 is provided with a displacer cap 71a.
In the heating unit 10, a heating unit head 14 is formed at the center of the heating unit flange 12.
The heating unit head 14 is formed in the same shape as the top of the displacer cap 71a. One space of the displacer piston 71 is formed between the heating unit head 14 and the displacer cap 71 a, and the other space of the displacer piston 71 is formed between the displacer piston 71 and the power piston 72.
One end 11 a of the heater tube 11 communicates with one space of the displacer piston 71. Further, the other end 11 b of the heater tube 11 communicates with the regeneration unit 20, the regeneration unit 20 communicates with the cooling unit 30, and the cooling unit 30 communicates with the other space of the displacer piston 71.
A cylindrical member 24 concentric with the cylinder 73 is disposed inside the reproducing unit 20. A plurality of circular tubes are arranged in the axial direction of the reproducing unit 20 between the inner peripheral surface of the reproducing unit 20 and the tubular member 24. The gap between each circular tube is filled with a wire mesh matrix material such as austenitic stainless steel or brass. The working gas passes through the matrix material and flows to the heater tube 11 or the cooling unit 30. The working gas absorbs heat from the matrix material or dissipates heat to the matrix material when passing through the regeneration unit 20. Illustration of the circular pipe and the matrix material is omitted.
The cooling unit 30 is divided into a passage through which cooling water flows and a passage through which working gas flows, and the working gas is cooled by the cooling water.

ディスプレーサピストン71とパワーピストン72とは、スコッチ・ヨーク機構90を介してクランクシャフト80に連結している。なお、ディスプレーサピストン71とパワーピストン72とは位相を所定角度ずらしている。
ここでスコッチ・ヨーク機構90について、図4から図9を用いて説明する。
図4は、本実施例によるスコッチ・ヨーク機構の構成を示す要部正面図、図5は、同スコッチ・ヨーク機構を示す要部斜視図、図6は、パワーピストンとクランクシャフトとの連結を示すスコッチ・ヨーク機構の要部斜視図、図7は、ディスプレーサピストンとクランクシャフトとの連結を示すスコッチ・ヨーク機構の要部斜視図、図8は、クランクシャフトにおける連結を示すスコッチ・ヨーク機構の要部斜視図である。
パワーピストン72とクランクシャフト80とを連結するスコッチ・ヨーク機構90aは、クランクシャフト80に偏心して取り付けられたピストン用クランクピン91aと、ピストン用クランクピン91aのまわりに設けたピストン用軸受92aと、長溝93aを形成したピストンヨーク94aとで構成され、ピストン用軸受92aが長溝93a内を転がることでピストンヨーク94aが往復動する。なお、スコッチ・ヨーク90aは、図6に示すようにパワーピストンボード74によってパワーピストン72と連結している。また、ピストンヨーク94aの両側部には、パワーピストン72の動作方向にガイドシャフト95aが設けられている。ピストンヨーク94aは、リニアベアリングを介してガイドシャフト95aに設けている。ガイドシャフト95aは、ピストンヨーク94aの動作方向をパワーピストン72の動作方向に規制する。
ピストンヨーク94aの長溝93aの内周面には2枚のプレート96a、97aを設けている。長溝93aのパワーピストン72側の内周面には上側プレート96aが、長溝93aのパワーピストン72と反対側の内周面には下側プレート97aが設けられている。ピストン用軸受92aは、上側プレート96aと下側プレート97aとを摺動面としている。
ピストンヨーク94aにはアルミニウム合金を用い、プレート96a、97aには炭素鋼を用いる。このように、プレート96a、97aを、ピストンヨーク94aの材料よりも硬い材料で構成することで、プレート96b、97bのみをピストン用軸受92a外周壁面との接触面であるプレート96b、97bに摺動性を高めるための最適な材料、硬度、表面処理等を施すことで、耐摩耗性を高めることができる。さらに、万一、磨耗等で交換する場合もピストンヨーク94aを交換することなく、プレート96b、97bのみの交換で済み、メンテナンス性のよいスターリングエンジンとなる。なお、ピストン用軸受92aにはボールベアリングを用いて外輪を回動する。
The displacer piston 71 and the power piston 72 are connected to the crankshaft 80 via a Scotch / yoke mechanism 90. The displacer piston 71 and the power piston 72 are shifted in phase by a predetermined angle.
Here, the scotch-yoke mechanism 90 will be described with reference to FIGS.
4 is a front view of the main part showing the configuration of the scotch / yoke mechanism according to the present embodiment, FIG. 5 is a perspective view of the main part showing the scotch / yoke mechanism, and FIG. 6 shows the connection between the power piston and the crankshaft. FIG. 7 is a perspective view of the main part of the Scotch-yoke mechanism showing the connection between the displacer piston and the crankshaft. FIG. 8 is a perspective view of the main part of the Scotch-yoke mechanism showing the connection in the crankshaft. It is a principal part perspective view.
A scotch-yoke mechanism 90a that connects the power piston 72 and the crankshaft 80 includes a piston crankpin 91a eccentrically attached to the crankshaft 80, a piston bearing 92a provided around the piston crankpin 91a, The piston yoke 94a is formed with a long groove 93a, and the piston yoke 94a reciprocates when the piston bearing 92a rolls in the long groove 93a. The Scotch yoke 90a is connected to the power piston 72 by a power piston board 74 as shown in FIG. Further, guide shafts 95a are provided on both sides of the piston yoke 94a in the direction of operation of the power piston 72. The piston yoke 94a is provided on the guide shaft 95a via a linear bearing. The guide shaft 95a restricts the operation direction of the piston yoke 94a to the operation direction of the power piston 72.
Two plates 96a and 97a are provided on the inner peripheral surface of the long groove 93a of the piston yoke 94a. An upper plate 96a is provided on the inner peripheral surface of the long groove 93a on the power piston 72 side, and a lower plate 97a is provided on the inner peripheral surface of the long groove 93a on the side opposite to the power piston 72. The piston bearing 92a has an upper plate 96a and a lower plate 97a as sliding surfaces.
An aluminum alloy is used for the piston yoke 94a, and carbon steel is used for the plates 96a and 97a. In this way, the plates 96a and 97a are made of a material harder than the material of the piston yoke 94a, so that only the plates 96b and 97b slide on the plates 96b and 97b which are contact surfaces with the outer peripheral wall surface of the piston bearing 92a. Abrasion resistance can be increased by applying an optimum material, hardness, surface treatment, etc. for enhancing the properties. Furthermore, even if it is replaced due to wear or the like, it is only necessary to replace the plates 96b and 97b without replacing the piston yoke 94a, resulting in a Stirling engine with good maintainability. In addition, an outer ring | wheel is rotated using the ball bearing for the bearing 92a for pistons.

特に図4及び図7に示すように、ディスプレーサピストン71とクランクシャフト80とを連結するスコッチ・ヨーク機構90bは、クランクシャフト80に偏心して取り付けられたディスプレーサ用クランクピン91bと、ディスプレーサ用クランクピン91bのまわりに設けたディスプレーサ軸受92bと、長溝93bを形成したディスプレーサヨーク94bとで構成され、ディスプレーサ用軸受92bが長溝93b内を転がることでディスプレーサ用ヨーク94bが往復動する。なお、スコッチ・ヨーク90bは、ディスプレーサロッド75によってディスプレーサピストン71と連結している。また、ディスプレーサヨーク94bの両側部には、ディスプレーサピストン71の動作方向にガイドシャフト95bが設けられている。ディスプレーサヨーク94bは、リニアベアリングを介してガイドシャフト95bに設けている。ガイドシャフト95bは、ディスプレーサヨーク94bの動作方向をディスプレーサピストン71の動作方向に規制する。
ディスプレーサヨーク94bの長溝93bの内周面には2枚のプレート96b、97bを設けている。長溝93bのディスプレーサピストン71側の内周面には上側プレート96bが、長溝93bのディスプレーサピストン71と反対側の内周面には下側プレート97bが設けられている。ディスプレーサ用軸受92bは、上側プレート96bと下側プレート97bとを摺動面としている。
ディスプレーサヨーク94bにはアルミニウム合金を用い、プレート96b、97bには炭素鋼等を用いる。このように、プレート96b、97bを、ディスプレーサヨーク94bの材料よりも硬い材料で構成することで、プレート96b、97bのみをピストン用軸受92a外周壁面との接触面であるプレート96b、97bに摺動性を高めるための最適な材料、硬度、表面処理等を施すことで、耐摩耗性を高めることができる。さらに、万一、磨耗等で交換する場合もディスプレーサヨーク94bを交換することなく、プレート96b、97bのみの交換で済み、メンテナンス性のよいスターリングエンジンとなる。なお、ディスプレーサ用軸受92bにはボールベアリングを用いて外輪を回動する。
4 and 7, the scotch-yoke mechanism 90b for connecting the displacer piston 71 and the crankshaft 80 includes a displacer crankpin 91b eccentrically attached to the crankshaft 80, and a displacer crankpin 91b. A displacer bearing 92b provided around and a displacer yoke 94b having a long groove 93b. The displacer yoke 92b reciprocates when the displacer bearing 92b rolls in the long groove 93b. The scotch yoke 90 b is connected to the displacer piston 71 by a displacer rod 75. Further, guide shafts 95b are provided on both sides of the displacer yoke 94b in the operation direction of the displacer piston 71. The displacer yoke 94b is provided on the guide shaft 95b via a linear bearing. The guide shaft 95b restricts the operation direction of the displacer yoke 94b to the operation direction of the displacer piston 71.
Two plates 96b and 97b are provided on the inner peripheral surface of the long groove 93b of the displacer yoke 94b. An upper plate 96b is provided on the inner peripheral surface of the long groove 93b on the displacer piston 71 side, and a lower plate 97b is provided on the inner peripheral surface of the long groove 93b on the side opposite to the displacer piston 71. The displacer bearing 92b has an upper plate 96b and a lower plate 97b as sliding surfaces.
An aluminum alloy is used for the displacer yoke 94b, and carbon steel or the like is used for the plates 96b and 97b. Thus, by configuring the plates 96b and 97b with a material harder than the material of the displacer yoke 94b, only the plates 96b and 97b slide on the plates 96b and 97b which are contact surfaces with the outer peripheral wall surface of the piston bearing 92a. Abrasion resistance can be increased by applying an optimum material, hardness, surface treatment, etc. for enhancing the properties. Furthermore, in the case of replacement due to wear or the like, only the plates 96b and 97b can be replaced without replacing the displacer yoke 94b, resulting in a Stirling engine with good maintainability. A ball bearing is used as the displacer bearing 92b to rotate the outer ring.

次に、スコッチ・ヨーク機構を収容するクランクボックスについて、図2から図10を用いて説明する。
図9は、本実施例によるクランクボックスの斜視図、図10は、同クランクボックスをベースフランジに取り付けた状態を示す要部斜視図である。
図9に示すように、クランクボックス100は、クランクシャフト80を貫通させるための開口部101、102を形成した側板103、104と、スコッチ・ヨーク機構90のガイドシャフト95a、95bの固定面を形成する天板105及び底板106とによって形成されている。一方の側板103は、他方の側板104と対向する位置にあり、天板105は底板106と対向する位置にある。
天板105には、パワーピストン72の摺動空間となる開口部107を形成し、底板106には、開口部108を形成している。また、天板105には、一対の耳部109が設けられ、この耳部109にはベースフランジ取付孔110が形成されている。
また、天板105及び底板106には、ガイドシャフト取付孔111が形成されている。図5に示すように、ガイドシャフト取付孔111に、ガイドシャフト95a、95bが固定される。
また、図3及び図10に示すように、開口部101にはベアリングホルダ121が、開口部102にはベアリングホルダ122が固定される。そして、図8に示すクランクシャフト80の両端に備えたクランクシャフト軸受123、124を、それぞれベアリングホルダ121、122内に収めることで、クランクシャフト80がクランクボックス100に取り付けられる。
ガイドシャフト取付孔111へのガイドシャフト95a、95bの取り付けによって、図6に示すパワーピストン72側のスコッチ・ヨーク機構90aと、図7に示すディスプレーサピストン71側のスコッチ・ヨーク機構90bとをクランクボックス100に取り付ける。そして、図8に示すクランクシャフト80を挿入し、開口部101にはベアリングホルダ121を、開口部102にはベアリングホルダ122を取り付ける。このようにして、クランクボックス100にクランクシャフト80を取り付けた状態を図5に示す。
Next, the crankbox that houses the Scotch-yoke mechanism will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a perspective view of a crank box according to the present embodiment, and FIG. 10 is a perspective view of a main part showing a state in which the crank box is attached to a base flange.
As shown in FIG. 9, the crankbox 100 forms side plates 103 and 104 having openings 101 and 102 for allowing the crankshaft 80 to pass therethrough, and fixed surfaces for the guide shafts 95 a and 95 b of the Scotch yoke mechanism 90. The top plate 105 and the bottom plate 106 are formed. One side plate 103 is in a position facing the other side plate 104, and the top plate 105 is in a position facing the bottom plate 106.
An opening 107 serving as a sliding space for the power piston 72 is formed in the top plate 105, and an opening 108 is formed in the bottom plate 106. Further, the top plate 105 is provided with a pair of ears 109, and a base flange mounting hole 110 is formed in the ears 109.
A guide shaft mounting hole 111 is formed in the top plate 105 and the bottom plate 106. As shown in FIG. 5, guide shafts 95 a and 95 b are fixed to the guide shaft mounting hole 111.
As shown in FIGS. 3 and 10, the bearing holder 121 is fixed to the opening 101, and the bearing holder 122 is fixed to the opening 102. And the crankshaft 80 is attached to the crankbox 100 by accommodating the crankshaft bearings 123 and 124 provided at both ends of the crankshaft 80 shown in FIG. 8 in the bearing holders 121 and 122, respectively.
By attaching the guide shafts 95a and 95b to the guide shaft mounting hole 111, the scotch / yoke mechanism 90a on the power piston 72 side shown in FIG. 6 and the scotch / yoke mechanism 90b on the displacer piston 71 side shown in FIG. Attach to 100. Then, the crankshaft 80 shown in FIG. 8 is inserted, and the bearing holder 121 is attached to the opening 101 and the bearing holder 122 is attached to the opening 102. FIG. 5 shows a state where the crankshaft 80 is attached to the crankbox 100 in this manner.

次にクランクボックス100のベースフランジ40への取り付けについて説明する。
図10に示すように、クランクボックス100は、ベースフランジ40の他方の面に取り付けられる。また、シリンダ73は、フランジ部73aをベースフランジ40の他方の面に当接させボルト結合する。なお、クランクボックス100のベースフランジ40への取り付け前に、ベースフランジ40に、シリンダ73を取り付けておくことが好ましい。シリンダ73の一方の端部は、ベースフランジ40の一方の面よりも突出しており、クランクボックス100の組み付け状態では、クランクボックス100内に位置する。従って、シリンダ73をベースフランジ40に取り付けることで、クランクボックス100のベースフランジ40への取り付け調整を、シリンダ73を基準面として行うことができる。
クランクボックス100のベースフランジ40への取り付けは、ベースフランジ取付孔110にボルトを挿入して取り付けられる。
Next, attachment of the crankbox 100 to the base flange 40 will be described.
As shown in FIG. 10, the crankbox 100 is attached to the other surface of the base flange 40. The cylinder 73 is bolted by bringing the flange portion 73a into contact with the other surface of the base flange 40. In addition, it is preferable to attach the cylinder 73 to the base flange 40 before attaching the crankbox 100 to the base flange 40. One end portion of the cylinder 73 protrudes from one surface of the base flange 40 and is located in the crank box 100 when the crank box 100 is assembled. Therefore, by attaching the cylinder 73 to the base flange 40, the attachment adjustment of the crankbox 100 to the base flange 40 can be performed using the cylinder 73 as a reference plane.
The crank box 100 is attached to the base flange 40 by inserting bolts into the base flange attachment holes 110.

次にクランクケースについて説明する。
図11は、クランクケースの一部断面斜視図である。
クランクケース胴部フランジ53には、ボルト孔53aが形成され、また、発電機接続フランジ55にも、ボルト孔55aが形成されている。
クランクケース50は、クランクケース胴部フランジ53をベースフランジ40の一方の面に、ボルト孔53aを用いてボルト固定する。また、発電機ケース60は、発電機接続フランジ55と発電機ケース側フランジ61とをボルト孔55aを用いてボルト固定する。
上記構成において、スタート時には発電機を動力源としてディスプレーサピストン71を動作させることで、ディスプレーサピストン71の一方の空間と他方の空間内の作動ガスが移動する。作動ガスは、加熱部10で加熱・膨張して一方の空間に導入され、冷却部30で冷却・収縮して他方の空間に導入されることで、一方の空間及び他方の空間内に圧力変動が生じる。この作動空間内の圧力変動によってパワーピストン72が動作することで出力を得ることができる。
Next, the crankcase will be described.
FIG. 11 is a partial cross-sectional perspective view of the crankcase.
Bolt holes 53 a are formed in the crankcase trunk flange 53, and bolt holes 55 a are also formed in the generator connection flange 55.
In the crankcase 50, the crankcase body flange 53 is bolted to one surface of the base flange 40 using a bolt hole 53a. In addition, the generator case 60 is bolted to the generator connection flange 55 and the generator case side flange 61 using bolt holes 55a.
In the above configuration, the working gas in one space of the displacer piston 71 and the working gas in the other space move by operating the displacer piston 71 using the generator as a power source at the start. The working gas is heated and expanded by the heating unit 10 and introduced into one space, and cooled and contracted by the cooling unit 30 and introduced into the other space, whereby pressure fluctuations occur in one space and the other space. Occurs. An output can be obtained by operating the power piston 72 by the pressure fluctuation in the working space.

上記説明の通り、本実施例によれば、スコッチ・ヨーク機構90及びクランクシャフト80を高圧雰囲気下に維持するクランクケース50と、クランクシャフト軸受123、124及びガイドシャフト95a、95bを固定するクランクボックス100とを備え、クランクボックス100をクランクケース50とは別部材で構成し、スコッチ・ヨーク機構90をクランクボックス100内に収めるとともに、クランクシャフト80もクランクボックス100で支持する構成とし、クランクケース50は、単なるカバーとして機能させている。従って、耐圧構造をとらなければならないクランクケース50では、組立精度を必要とせず、組立精度が必要となるクランクボックス100は、耐圧構造とする必要がないため、クランクボックス100を精度良く製造できるとともに、組立精度を高めることができる。
また本実施例によれば、ディスプレーサピストン71とパワーピストン72とが摺動するシリンダ73と、シリンダ73を固定するベースフランジ40と、シリンダ73の外周部に配置する筒状の冷却部30とを備え、冷却部30の一方の端部に形成した冷却部用フランジ32をベースフランジ40の一方の面に固定し、クランクボックス100の天板105に形成した耳部109をベースフランジ40の他方の面に固定することで、ベースフランジ40を基準に精度を確保することができる。
また本実施例によれば、シリンダ73の一端側の外周面に冷却部30の内周面が当接し、シリンダ73の他端側の外周面に天板105に形成した開口部107の内周面が当接する。従って、シリンダ73をベースフランジ40の両面から突出させ、このシリンダ73の外周面に冷却部30の内周面とクランクボックス100の開口部107の内周面を当接させることで、それぞれの軸心調整を容易に行うことができる。
また本実施例によれば、クランクボックス100を、クランクシャフト80を貫通させるための開口部101、102を形成した一対の側板103、104と、ガイドシャフト95a、95bの固定面を形成する天板105及び底板106とによって形成し、天板105にはパワーピストン72の摺動空間となる開口部107を形成し、一対の側板103、104に設けた開口部101、102にはそれぞれベアリングホルダ121、122を固定し、クランクシャフト軸受123、124をベアリングホルダ121、122内に収めることで、クランクシャフト80をクランクボックス100に取り付けている。従って、クランクボックス100を直方体に形成し、直方体を形成するそれぞれの面を利用してクランクシャフト80やパワーピストン72を固定するため、それぞれの部材の取り付け角度のずれを最小限に抑えることができる。
また本実施例によれば、クランクケース50の胴部52側面には発電機接続筒部54を備え、発電機接続筒部54の端部には発電機接続フランジ55を設け、発電機ケース60の一端には発電機ケース側フランジ61を備え、発電機接続フランジ55と発電機ケース側フランジ61とを接続し、クランクシャフト80の一端を、カップリング81を介して発電機用シャフト62に接続している。従って、クランクシャフト80だけでなく発電機用シャフト62についてもクランクケース50に固定しないので、組立精度を高めることができるとともに組立作業を容易に行うことができる。
As described above, according to this embodiment, the crankcase 50 that maintains the scotch-yoke mechanism 90 and the crankshaft 80 in a high-pressure atmosphere, and the crankbox that fixes the crankshaft bearings 123 and 124 and the guide shafts 95a and 95b. 100, the crank box 100 is configured as a member different from the crank case 50, the scotch yoke mechanism 90 is housed in the crank box 100, and the crank shaft 80 is also supported by the crank box 100. Is just functioning as a cover. Therefore, the crankcase 50 that must have a pressure-resistant structure does not require assembly accuracy, and the crankbox 100 that requires assembly accuracy does not need to have a pressure-resistant structure, so that the crankbox 100 can be manufactured with high accuracy. As a result, the assembly accuracy can be increased.
Further, according to the present embodiment, the cylinder 73 in which the displacer piston 71 and the power piston 72 slide, the base flange 40 that fixes the cylinder 73, and the cylindrical cooling unit 30 that is disposed on the outer periphery of the cylinder 73 are provided. The cooling portion flange 32 formed at one end of the cooling portion 30 is fixed to one surface of the base flange 40, and the ear portion 109 formed on the top plate 105 of the crank box 100 is fixed to the other end of the base flange 40. By fixing to the surface, the accuracy can be ensured based on the base flange 40.
Further, according to this embodiment, the inner peripheral surface of the cooling unit 30 abuts on the outer peripheral surface on one end side of the cylinder 73, and the inner periphery of the opening 107 formed on the top plate 105 on the outer peripheral surface on the other end side of the cylinder 73. The surfaces abut. Accordingly, the cylinder 73 is protruded from both surfaces of the base flange 40, and the inner peripheral surface of the cooling unit 30 and the inner peripheral surface of the opening 107 of the crankbox 100 are brought into contact with the outer peripheral surface of the cylinder 73, so The heart can be adjusted easily.
Further, according to the present embodiment, the crankbox 100 has a pair of side plates 103 and 104 in which openings 101 and 102 for penetrating the crankshaft 80 are formed, and a top plate that forms a fixing surface of the guide shafts 95a and 95b. 105 and the bottom plate 106, the top plate 105 is formed with an opening 107 serving as a sliding space for the power piston 72, and the openings 101 and 102 provided in the pair of side plates 103 and 104 are respectively provided with bearing holders 121. , 122 are fixed, and the crankshaft bearings 123, 124 are accommodated in the bearing holders 121, 122, so that the crankshaft 80 is attached to the crankbox 100. Accordingly, the crankbox 100 is formed in a rectangular parallelepiped, and the crankshaft 80 and the power piston 72 are fixed using the respective surfaces forming the rectangular parallelepiped, so that the deviation of the mounting angle of each member can be minimized. .
In addition, according to the present embodiment, the generator connecting tube portion 54 is provided on the side surface of the body portion 52 of the crankcase 50, and the generator connecting flange 55 is provided at the end of the generator connecting tube portion 54. The generator case side flange 61 is provided at one end of the generator, the generator connection flange 55 and the generator case side flange 61 are connected, and one end of the crankshaft 80 is connected to the generator shaft 62 via the coupling 81. is doing. Accordingly, since not only the crankshaft 80 but also the generator shaft 62 is not fixed to the crankcase 50, the assembling accuracy can be improved and the assembling work can be easily performed.

なお、本実施例では、クランクボックス100とシリンダ73とを別部材として説明したが、クランクボックス100とシリンダ73とを同一部材で一体成型してもよい。クランクボックス100とシリンダ73とを同一部材で一体成型することで、組立作業を容易にし、組立精度を高めることができる。
また、本実施例では、クランクボックス100とベースフランジ40とを別部材として説明したが、クランクボックス100とベースフランジ40とを同一部材で一体成型してもよい。クランクボックス100とベースフランジ40とを同一部材で一体成型することで、組立作業を容易にし、組立精度を高めることができる。
また、クランクボックス100、ベースフランジ40、及びシリンダ73を同一部材で一体成型してもよい。クランクボックス100、ベースフランジ40、及びシリンダ73を同一部材で一体成型することで、組立作業を容易にし、組立精度を高めることができる。
In the present embodiment, the crank box 100 and the cylinder 73 are described as separate members. However, the crank box 100 and the cylinder 73 may be integrally formed with the same member. By integrally molding the crank box 100 and the cylinder 73 with the same member, the assembling work can be facilitated and the assembling accuracy can be increased.
In the present embodiment, the crank box 100 and the base flange 40 are described as separate members. However, the crank box 100 and the base flange 40 may be integrally formed with the same member. By integrally molding the crank box 100 and the base flange 40 with the same member, the assembling operation can be facilitated and the assembling accuracy can be increased.
Further, the crank box 100, the base flange 40, and the cylinder 73 may be integrally formed with the same member. By integrally molding the crank box 100, the base flange 40, and the cylinder 73 with the same member, the assembling work can be facilitated and the assembling accuracy can be increased.

本発明のスターリングエンジンは、廃熱やバイオマスなどの熱源ガスを活用した発電装置や動力装置として利用することができる。   The Stirling engine of the present invention can be used as a power generator or a power unit that utilizes heat source gas such as waste heat or biomass.

本実施例によるスターリングエンジンの構成を示す斜視図The perspective view which shows the structure of the Stirling engine by a present Example. 同スターリングエンジンの構成を示す一部断面斜視図Partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the Stirling engine 同スターリングエンジンの構成を示す側面断面図Side sectional view showing the configuration of the Stirling engine 本実施例によるスコッチ・ヨーク機構の構成を示す要部正面図The principal part front view which shows the structure of the scotch yoke mechanism by a present Example. 同スコッチ・ヨーク機構を示す要部斜視図Perspective view of main part showing the Scotch-Yoke mechanism パワーピストンとクランクシャフトとの連結を示すスコッチ・ヨーク機構Scotch-yoke mechanism showing connection between power piston and crankshaft ディスプレーサピストンとクランクシャフトとの連結を示すスコッチ・ヨーク機構の要部斜視図Perspective view of main part of scotch-yoke mechanism showing connection between displacer piston and crankshaft クランクシャフトにおける連結を示すスコッチ・ヨーク機構の要部斜視図Perspective view of main part of scotch-yoke mechanism showing connection in crankshaft 本実施例によるクランクボックスの斜視図The perspective view of the crankbox by a present Example 同クランクボックスをベースフランジに取り付けた状態を示す要部斜視図The principal part perspective view which shows the state which attached the crankbox to the base flange クランクケースの一部断面斜視図Partial cross-sectional perspective view of the crankcase

符号の説明Explanation of symbols

10 加熱部
11 ヒーター管
12 加熱部用フランジ
13 熱交換フィン
20 再生部
21 再生部用胴部
22、23 再生部用フランジ
30 冷却部
31 冷却部用胴部
32、33 冷却部用フランジ
40 ベースフランジ
50 クランクケース
51 エンコーダケース
52 胴部
53 クランクケース胴部フランジ
54 発電機接続筒部
55 発電機接続フランジ
60 発電機ケース
61 発電機ケース側フランジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heating part 11 Heater pipe 12 Heating part flange 13 Heat exchange fin 20 Reproduction part 21 Reproduction part trunk | drum 22, 23 Reproduction part flange 30 Cooling part 31 Cooling part trunk | drum 32, 33 Cooling part flange 40 Base flange 50 Crankcase 51 Encoder Case 52 Body 53 Crankcase Body Flange 54 Generator Connection Tube 55 Generator Connection Flange 60 Generator Case 61 Generator Case Side Flange

Claims (8)

ディスプレーサピストンとパワーピストンとを備え、
前記ディスプレーサピストンと前記パワーピストンとをスコッチ・ヨーク機構を介してクランクシャフトに連結し、
前記クランクシャフトの両端にはクランクシャフト軸受を備え、
前記スコッチ・ヨーク機構を、
前記クランクシャフトに偏心して取り付けられたクランクピンと、
前記クランクピンのまわりに設けた軸受と、
長溝を形成したヨークと、
前記ヨークの動作方向を前記ディスプレーサピストン及び前記パワーピストンの動作方向に規制するガイドシャフトとで構成し、
前記軸受が前記長溝内を転がることで前記ヨークが前記ガイドシャフトに沿って往復動するスターリングエンジンであって、
前記スコッチ・ヨーク機構及び前記クランクシャフトを高圧雰囲気下に維持するクランクケースと、
前記クランクシャフト軸受及び前記ガイドシャフトを固定するクランクボックスとを備え、
前記クランクボックスを、前記クランクケースとは別部材で構成したことを特徴とするスターリングエンジン。
It has a displacer piston and a power piston,
Connecting the displacer piston and the power piston to a crankshaft via a Scotch-Yoke mechanism;
Crankshaft bearings are provided at both ends of the crankshaft,
The Scotch-Yoke mechanism,
A crankpin attached eccentrically to the crankshaft;
A bearing provided around the crankpin;
A yoke with a long groove;
The yoke is composed of a guide shaft that regulates the operation direction of the displacer piston and the operation direction of the power piston,
A Stirling engine in which the yoke reciprocates along the guide shaft as the bearing rolls in the long groove,
A crankcase for maintaining the scotch-yoke mechanism and the crankshaft in a high-pressure atmosphere;
A crank box for fixing the crankshaft bearing and the guide shaft;
A Stirling engine, wherein the crank box is formed of a member different from the crank case.
前記ディスプレーサピストンと前記パワーピストンとが摺動するシリンダと、前記シリンダを固定するベースフランジと、前記シリンダの外周部に配置する筒状の冷却部とを備え、
前記冷却部の一方の端部に形成した冷却部用フランジを前記ベースフランジの一方の面に固定し、
前記クランクボックスの天板に形成した耳部を前記ベースフランジの他方の面に固定することを特徴とする請求項1に記載のスターリングエンジン。
A cylinder in which the displacer piston and the power piston slide, a base flange that fixes the cylinder, and a cylindrical cooling portion that is disposed on the outer periphery of the cylinder;
Fixing a cooling part flange formed on one end of the cooling part to one surface of the base flange;
The Stirling engine according to claim 1, wherein an ear portion formed on the top plate of the crank box is fixed to the other surface of the base flange.
前記シリンダの一端側の外周面に前記冷却部の内周面が当接し、前記シリンダの他端側の外周面に前記天板に形成した開口部の内周面が当接することを特徴とする請求項2に記載のスターリングエンジン。   The inner peripheral surface of the cooling portion is in contact with the outer peripheral surface on one end side of the cylinder, and the inner peripheral surface of the opening formed in the top plate is in contact with the outer peripheral surface on the other end side of the cylinder. The Stirling engine according to claim 2. 前記クランクボックスと前記シリンダとを同一部材で一体成型したことを特徴とする請求項2に記載のスターリングエンジン。   The Stirling engine according to claim 2, wherein the crank box and the cylinder are integrally formed of the same member. 前記クランクボックスと前記ベースフランジとを同一部材で一体成型したことを特徴とする請求項2に記載のスターリングエンジン。   The Stirling engine according to claim 2, wherein the crank box and the base flange are integrally formed of the same member. 前記クランクボックス、前記ベースフランジ、及び前記シリンダを同一部材で一体成型したことを特徴とする請求項2に記載のスターリングエンジン。   The Stirling engine according to claim 2, wherein the crank box, the base flange, and the cylinder are integrally formed of the same member. 前記クランクボックスを、前記クランクシャフトを貫通させるための開口部を形成した一対の側板と、前記ガイドシャフトの固定面を形成する天板及び底板とによって形成し、前記天板には、前記パワーピストンの摺動空間となる開口部を形成し、一対の前記側板に設けた前記開口部にはそれぞれベアリングホルダを固定し、前記クランクシャフト軸受を、前記ベアリングホルダ内に収めることで、前記クランクシャフトを前記クランクボックスに取り付けることを特徴とする請求項1に記載のスターリングエンジン。   The crank box is formed by a pair of side plates having openings for penetrating the crankshaft, and a top plate and a bottom plate forming a fixed surface of the guide shaft, and the top plate includes the power piston. The bearings are fixed to the openings provided in the pair of side plates, and the crankshaft bearing is housed in the bearing holder, thereby The Stirling engine according to claim 1, wherein the Stirling engine is attached to the crank box. 前記クランクケースの胴部側面には発電機接続筒部を備え、前記発電機接続筒部の端部には発電機接続フランジを設け、発電機ケースの一端には発電機ケース側フランジを備え、前記発電機接続フランジと前記発電機ケース側フランジとを接続し、前記クランクシャフトの一端を、カップリングを介して発電機用シャフトに接続することを特徴とする請求項1に記載のスターリングエンジン。   Provided on the side surface of the body of the crankcase is a generator connecting cylinder, provided at the end of the generator connecting cylinder is a generator connecting flange, and at one end of the generator case is provided with a generator case side flange, The Stirling engine according to claim 1, wherein the generator connecting flange and the generator case side flange are connected, and one end of the crankshaft is connected to the generator shaft through a coupling.
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