JP2005147061A - Free piston type stirling engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a free piston type Stirling engine absorbing variation of dimensions, angles and flatness of parts such as a displacer piston, a power piston and a plate spring, and reducing cost. <P>SOLUTION: A displacer piston part 2 and a power piston part 3 are arranged in series and a rod 15 is arranged, penetrating the power piston part 3. One end of the rod 15 is connected to the displacer piston 11 and another end thereof is connected to the plate spring 13. The rod 15 is connected to the displacer piston 11 and is connected to a flexible first small diameter rod 16 and the plate spring 13, and a flexible second small diameter rod 17 and a bearing 18 connected to the first and the second small diameter rod 16, 17 and slidable bearing 18 is provided in the power piston 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、フリーピストン型スターリングエンジンに使用される改良されたロッドに関する。   The present invention relates to an improved rod for use in a free piston Stirling engine.

従来、スターリングエンジンやスターリングエンジンの逆サイクルであるスターリング冷凍機のβ型として、同一のシリンダ内にディスプレーサピストンとパワーピストンを直列に配置した構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この構成においては、ディスプレーサピストンのピストン軸とパワーピストンのピストン軸は各々別々に構成されており、それぞれが別々のクランク腕に接続されているα型に対し、小型化に適し、直列にディスプレーサピストンとパワーピストンを配置するため、摺動損失が少なく、機械効率が高い構成として知られている。スターリングエンジン及び冷凍機はオイルレスで用いられるため、より高い信頼性を確保する観点からディスプレーサピストンやパワーピストンの摺動部はガスベアリングによって、壁面からフローティングさせる構成が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
このような構成において、ディスプレーサピストンやパワーピストンなどの部品の寸法、角度、又は平面度にばらつきがあると、ディスプレーサピストンやパワーピストンが軸方向に対して径方向に振れて芯ずれを起こすことが知られている。この芯ずれは、シリンダとディスプレーサピストンやパワーピストンが接触して摩擦や変形を引き起こす。このためディスプレーサピストンやパワーピストンなどの部品の寸法や角度、平面度のばらつきを極力小さくする必要があるが、実際の加工には加工精度に限界があるので、ある程度の許容誤差を設定せざるを得ない。
しかし、許容誤差範囲内といえども芯ずれの発生は避けられない。このため、ディスプレーサピストンに相当するピストンのピストンロッドの径方向に撓性を持たせ、ピストンロッドの径方向の撓性によりシリンダ内を往復運動するピストン部品のミスアラインメントに起因する径方向の力を軽減する技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
特開平６−１４７００９号公報（請求項１および図１など） 特表平９−５１０５３４号公報（請求項１、請求項６、第１１頁１４行〜２２行、第１８頁２５行〜第１９頁１４行、図２、および図１１） Conventionally, a configuration in which a displacer piston and a power piston are arranged in series in the same cylinder is known as a Stirling engine or a β type of a Stirling refrigerator that is a reverse cycle of a Stirling engine (see, for example, Patent Document 1). In this configuration, the piston shaft of the displacer piston and the piston shaft of the power piston are each configured separately, which is suitable for downsizing compared to the α type that is connected to a separate crank arm, and the displacer piston in series. Since the power piston is arranged, it is known as a configuration with low sliding loss and high mechanical efficiency. Since the Stirling engine and the refrigerator are oilless, a configuration in which the sliding part of the displacer piston and the power piston is floated from the wall surface by a gas bearing has been proposed from the viewpoint of ensuring higher reliability. Reference 2).
In such a configuration, if there are variations in the dimensions, angles, or flatness of parts such as the displacer piston and power piston, the displacer piston and power piston may swing in the radial direction with respect to the axial direction and cause misalignment. Are known. This misalignment causes friction and deformation due to contact between the cylinder and the displacer piston or power piston. For this reason, it is necessary to minimize variations in the dimensions, angles, and flatness of parts such as the displacer piston and power piston. However, since there is a limit in processing accuracy in actual processing, it is necessary to set a certain tolerance. I don't get it.
However, misalignment is inevitable even within the allowable error range. For this reason, the piston rod corresponding to the displacer piston has flexibility in the radial direction of the piston rod, and the radial force due to the misalignment of the piston parts reciprocating in the cylinder by the radial flexibility of the piston rod. Techniques for mitigation have been proposed (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 6-147909 (Claim 1 and FIG. 1 etc.) JP-A-9-510534 (Claim 1, Claim 6, page 11, line 14 to line 22, page 18, line 25 to page 19, line 14, FIG. 2 and FIG. 11)

特許文献１における従来技術は、ディスプレーサピストンとパワーピストンを対面配置させているが、両者のピストンロッドは別々に構成されており、作動軸がシリンダ内に並列に並ぶのでシリンダの径が大きくなる。また、ディスプレーサピストンやパワーピストンなどの部品の寸法や角度、平面度のばらつきを緩衝する技術についての記載はない。
特許文献２における従来技術は、ディスプレーサピストンに対応するピストン部品のミスアラインメントに起因する径方向の力を軽減する記載はあるが、ディスプレーサピストンとパワーピストンを直列に対面配置させて、ディスプレーサピストンとパワーピストンの各々における部品の寸法や角度、平面度のばらつきを緩衝する技術についての記載はない。また、ガスベアリングによって、摺動壁面からディスプレーサピストン及びパワーピストンをフローティングさせるものは、構成が複雑となり、部品点数が増えてしまう。さらにごみ噛み時に、均一にディスプレーサピストン及びパワーピストンをフローティングできるかがが課題となる。 In the prior art in Patent Document 1, the displacer piston and the power piston are arranged so as to face each other, but the piston rods of both are separately configured, and the operating shafts are arranged in parallel in the cylinder, so that the diameter of the cylinder increases. Further, there is no description about a technique for buffering variations in dimensions, angles, and flatness of parts such as a displacer piston and a power piston.
Although there is a description in the prior art in Patent Document 2 that the radial force due to misalignment of piston parts corresponding to the displacer piston is reduced, the displacer piston and the power piston are arranged in series so as to face each other. There is no description of a technique for buffering variations in dimensions, angles, and flatness of parts in each piston. In addition, the structure in which the displacer piston and the power piston are floated from the sliding wall surface by the gas bearing is complicated in configuration and increases the number of parts. Furthermore, it is a problem whether the displacer piston and the power piston can be floated uniformly when the dust is bitten.

本発明はこのような課題を解決するもので、ディスプレーサピストンとパワーピストンを直列に配置した構成において、ディスプレーサピストン、パワーピストン、板バネなどの部品の寸法や角度、平面度のばらつきを緩衝し、かつ簡単な構成でコストを低下させることが可能なフリーピストン型スターリングエンジンを提供することを目的とする。   The present invention solves such a problem, and in a configuration in which a displacer piston and a power piston are arranged in series, the size and angle of parts such as a displacer piston, a power piston, and a leaf spring, and variations in flatness are buffered. It is another object of the present invention to provide a free piston type Stirling engine capable of reducing the cost with a simple configuration.

請求項１記載の本発明のフリーピストン型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が直列に配置され、前記パワーピストン内の連通孔を貫通してロッドが配置されており、前記ロッドの一端は前記ディスプレーサピストンに連結され、他端はバネ要素に連結されており、前記ロッドを、前記ディスプレーサピストンに連結されるバネ性を有する第１の細径ロッドと、前記バネ要素に連結されるバネ性を有する第２の細径ロッドと、前記第１の細径ロッドおよび前記第２の細径ロッドに連結され、前記パワーピストン内の前記連通孔において摺動可能な軸受けとから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に記載のフリーピストン型スターリングエンジンにおいて、前記第１の細径ロッドと前記ピストンとを連結する第１の連結具および前記第２の細径ロッドと前記バネ要素とを連結する第２の連結具を有することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のフリーピストン型スターリングエンジンにおいて、前記第１の細径ロッドおよび前記第２の細径ロッドを、前記軸受けに焼きばめまたは圧入により連結したことを特徴とする。 In the free piston type Stirling engine of the present invention according to claim 1, a displacer piston and a power piston are arranged in series, a rod is arranged through a communication hole in the power piston, and one end of the rod is The other end is connected to the displacer piston, and the other end is connected to a spring element. The rod is connected to the first small-diameter rod having a spring characteristic connected to the displacer piston and the spring characteristic connected to the spring element. And a bearing coupled to the first narrow rod and the second small rod and slidable in the communication hole in the power piston. And
According to a second aspect of the present invention, in the free piston type Stirling engine according to the first aspect, the first connector for connecting the first small diameter rod and the piston, and the second small diameter rod, It has the 2nd connector which connects the said spring element, It is characterized by the above-mentioned.
According to a third aspect of the present invention, in the free piston type Stirling engine according to the first aspect, the first small-diameter rod and the second small-diameter rod are connected to the bearing by shrink fitting or press-fitting. It is characterized by that.

本発明によれば、フリーピストン型スターリングエンジンおいて、ディスプレーサピストンとパワーピストンが直列に配置されているので、ディスプレーサピストンとパワーピストンを構成するシリンダを一体または同軸にすることができ、フリーピストン型スターリングエンジンを小さく構成することができる。
また、ディスプレーサピストン、パワーピストン、板バネなどの部品の寸法や角度、平面度ばらつきを、ディスプレーサピストン部については第１の細径ロッドのバネ性で、パワーピストン部については第２の細径ロッドのバネ性で確実に緩衝することができる。
また、ロッドの構成が一軸性であるので、低コストで製造することができる。 According to the present invention, in the free piston type Stirling engine, the displacer piston and the power piston are arranged in series, so that the cylinder constituting the displacer piston and the power piston can be integrated or coaxial, and the free piston type The Stirling engine can be made small.
In addition, the dimensions, angles, and flatness variations of parts such as the displacer piston, power piston, and leaf spring are varied according to the spring characteristics of the first small-diameter rod for the displacer piston and the second small-diameter rod for the power piston. It can be reliably buffered by the spring property.
Moreover, since the structure of the rod is uniaxial, it can be manufactured at low cost.

本発明の第１の実施の形態によるフリーピストン型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が直列に配置された構成において、パワーピストン内の連通孔を貫通してロッドが配置されており、このロッドの一端がディスプレーサピストンに、他端がバネ要素に連結されており、ロッドをディスプレーサピストンに連結されるバネ性を有する第１の細径ロッドと、バネ要素に連結されるバネ性を有する第２の細径ロッドと、第１の細径ロッドおよび第２の細径ロッドに連結され、パワーピストン内の連通孔において摺動可能な軸受けとから構成したものである。本実施の形態によれば、スターリングエンジンやリニアモータ式コンプレッサなどのリニア型駆動装置において、ディスプレーサピストン、パワーピストン、バネ要素などの部品の寸法や角度、平面度のばらつきに起因するディスプレーサピストンでの芯ずれおよびパワーピストンでの芯ずれを各々第１の細径ロッドおよび第２の細径ロッドのばね性により緩衝させ、確実に吸収することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるフリーピストン型スターリングエンジン又はスターリング冷凍機において、第１の細径ロッドとディスプレーサピストンおよび第２の細径ロッドとバネ要素とを各々連結具で接続したものである。本実施の形態によれば、第１の細径ロッドとディスプレーサピストンおよび第２の細径ロッドとバネ要素とを簡単な構成で確実に連結することができる。したがって、低コストで製造することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるフリーピストン型スターリングエンジン又はスターリング冷凍機において、第１の細径ロッドおよび第２の細径ロッドを軸受に焼きばめまたは圧入により連結したものである。本実施の形態によれば、細径ロッドと軸受けを簡単な構成で固定することができる。したがって、低コストで製造することができる。 In the free piston type Stirling engine according to the first embodiment of the present invention, the displacer piston and the power piston are arranged in series, and the rod is arranged through the communication hole in the power piston. One end of the rod is connected to the displacer piston, and the other end is connected to the spring element. The first small-diameter rod having the spring property for connecting the rod to the displacer piston, and the first spring having the spring property connected to the spring element. And a bearing that is connected to the first narrow rod and the second thin rod and is slidable in the communication hole in the power piston. According to the present embodiment, in a linear drive device such as a Stirling engine or a linear motor compressor, the displacer piston, power piston, spring element, etc. due to variations in dimensions, angles, and flatness of parts such as a spring element. The misalignment and the misalignment of the power piston can be absorbed by the first narrow rod and the second thin rod, respectively, to be absorbed reliably.
According to a second embodiment of the present invention, in the free piston type Stirling engine or Stirling refrigerator according to the first embodiment, the first small-diameter rod, the displacer piston, the second small-diameter rod, and the spring element are provided. Each is connected with a coupling tool. According to the present embodiment, the first thin rod, the displacer piston, the second thin rod, and the spring element can be reliably connected with a simple configuration. Therefore, it can be manufactured at low cost.
According to a third embodiment of the present invention, in the free piston type Stirling engine or Stirling refrigerator according to the first embodiment, the first small diameter rod and the second small diameter rod are shrink-fitted or press-fitted into a bearing. It is connected by. According to the present embodiment, the thin rod and the bearing can be fixed with a simple configuration. Therefore, it can be manufactured at low cost.

以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例によるフリーピストン型スターリングエンジンの側断面概略図、図２は、本実施例におけるロッドとディスプレーサピストンおよび板バネの連結された状態の斜視図、図３は、本実施例におけるロッドとディスプレーサピストンおよび板バネの連結を説明する分解斜視図、図４（ａ）は本実施例における第２の細径ロッドと軸受け部の連結方法を説明する斜視図、同図（ｂ）は本実施例における第１の細径ロッドとディスプレーサピストンの連結方法を説明する斜視図である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a free piston type Stirling engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a rod, a displacer piston, and a leaf spring in the present embodiment, and FIG. FIG. 4A is an exploded perspective view for explaining the connection between the rod, the displacer piston and the leaf spring in this embodiment, and FIG. 4A is a perspective view for explaining the connection method between the second thin rod and the bearing portion in this embodiment. (B) is a perspective view explaining the connection method of the 1st small diameter rod and displacer piston in a present Example.

図１において、シリンダ１内にディスプレーサピストン１１が挿入されてディスプレーサピストン部２が形成されている。ディスプレーサピストン部２の下方にはパワーピストン部３がシリンダ１内に直列して配置されている。パワーピストン部３は、シリンダ１内で上下方向に移動するパワーピストン４と、パワーピストン４の外周に配置され、シリンダ１に固定されるインナーヨーク５と、パワーピストン４の下端部に固定され、インナーヨーク５の外周に配置される永久磁石（可動部）７と、永久磁石７の外周に配置されるアウターヨーク６とを有して、発電機を構成している。インナーヨーク５にはコイル８を備えており、またパワーピストン４の中心部には貫通孔を有している。ディスプレーサピストン部２は、上部にはヒータ９を、外周部には再生器１０および冷却器１２を備えている。
ディスプレーサピストン１１とパワーピストン４との間には、中空部２０が設けられており、この中空部２０とパワーピストン４の貫通孔４１内にロッド１５が挿通される。ロッド１５の上端はディスプレーサピストン１１に固定され、その下端は板バネ１３に連結される。
ディスプレーサピストン１１は、図２に示すように、上部ハウジング１２１と下部ハウジング１２２から構成され、下部ハウジング１２２を上部ハウジング１２１にはめ込んで構成される。パワーピストン４の下方には、板バネ１３が設けられ、ディスプレーサピストン１１と板バネ１３間にロッド１５が連結される。
ロッド１５は、ディスプレーサピストン１１側の第１の細径ロッド１６、板バネ１３側の第２の細径ロッド１７およびこれらを連結する軸受け１８から構成される。第１の細径ロッド１６および第２の細径ロッド１７は、その軸方向すなわち長さ方向には剛性を有し、径方向には撓性を有する線材で、バネ鋼により構成される。一方、軸受け１８はパワーピストン４内の連通孔４１を摺動するので、機械的強度を有する鋼材で構成される。
なお、図１ではディスプレーサピストン１１とパワーピストン４の支持部材はシリンダ１の一部品である。しかし、シリンダの軸方向の円筒研磨加工を平易にするために、ディスプレーサピストン１１とパワーピストン４の支持部材を分離した２部品のシリンダにすることもできる。この場合、２部品の各シリンダ間の芯ずれが発生した場合、ロッド１５の第１の細径ロッド１６および第２の細径ロッド１７の径方向の撓性を緩衝する効果が、より顕著に表れ、芯ずれによる側力を吸収することができる。 In FIG. 1, a displacer piston 11 is inserted into a cylinder 1 to form a displacer piston portion 2. Below the displacer piston portion 2, a power piston portion 3 is arranged in series in the cylinder 1. The power piston 3 is fixed to the power piston 4 that moves in the vertical direction in the cylinder 1, the inner yoke 5 that is disposed on the outer periphery of the power piston 4, and fixed to the cylinder 1, and the lower end of the power piston 4, The generator includes a permanent magnet (movable part) 7 disposed on the outer periphery of the inner yoke 5 and an outer yoke 6 disposed on the outer periphery of the permanent magnet 7. The inner yoke 5 is provided with a coil 8 and has a through hole at the center of the power piston 4. The displacer piston portion 2 includes a heater 9 at the top and a regenerator 10 and a cooler 12 at the outer periphery.
A hollow portion 20 is provided between the displacer piston 11 and the power piston 4, and the rod 15 is inserted into the hollow portion 20 and the through hole 41 of the power piston 4. The upper end of the rod 15 is fixed to the displacer piston 11, and the lower end thereof is connected to the leaf spring 13.
As shown in FIG. 2, the displacer piston 11 includes an upper housing 121 and a lower housing 122, and is configured by fitting the lower housing 122 into the upper housing 121. A plate spring 13 is provided below the power piston 4, and a rod 15 is connected between the displacer piston 11 and the plate spring 13.
The rod 15 includes a first small-diameter rod 16 on the displacer piston 11 side, a second small-diameter rod 17 on the leaf spring 13 side, and a bearing 18 that connects them. The first small-diameter rod 16 and the second small-diameter rod 17 are wire rods having rigidity in the axial direction, that is, the length direction and having flexibility in the radial direction, and are made of spring steel. On the other hand, since the bearing 18 slides in the communication hole 41 in the power piston 4, it is made of a steel material having mechanical strength.
In FIG. 1, the support members for the displacer piston 11 and the power piston 4 are a part of the cylinder 1. However, in order to simplify the cylindrical polishing process in the axial direction of the cylinder, a two-part cylinder in which the displacer piston 11 and the support member for the power piston 4 are separated may be used. In this case, when the misalignment between the cylinders of the two parts occurs, the effect of buffering the radial flexibility of the first small diameter rod 16 and the second small diameter rod 17 of the rod 15 is more remarkable. Appearance and side force due to misalignment can be absorbed.

つぎに、図３および図４によりロッド１５とディスプレーサピストン１１および板バネ１３の連結方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、軸受け１８は、中心部に孔１８１を形成したパイプ状をしている。この軸受け１８の孔１８１に第２の細径ロッド１７を一方から挿入し、焼きばめまたは圧入により固定する。図４（ａ）では図示を省略しているが、同様にして細径ロッド１６を焼きばめまたは圧入により固定する。
つぎに、図４（ｂ）に示すように、第１の細径ロッド１６を連結具１９に固定する。連結具１９は、鍔部１９１と、鍔部１９１の片側から中央に孔１９２を有する円柱状部１９９が延長しており、反対側にねじ部１９４が形成されている。この連結具１９の孔１９２に第１の細径ロッド１６を下方から挿入し、焼きばめまたは圧入により固定する。つぎに、連結具１９のねじ部１９４をディスプレーサピストン１１の下部ハウジング１２２の底面に貫通させ、下部ハウジング１２２の内部からワッシャ２２を介してナット２１によりねじ止めして固定する。ロッド１５を固定した下部ハウジング１２２を上部ハウジング１２１にはめ込んでディスプレーサピストン１０とロッド１５の接続は完了する。
ロッド１５と板バネ１３との連結は、連結具１９を図４（ｂ）の状態と上下を反対にして連結具１９の孔１９２に第２の細径ロッド１７を焼きばめまたは圧入により固定し、連結具１９のねじ部１９４を板バネ１３の孔１３１に貫通させ、板バネ１３の反対側からワッシャ２２を介してナット２１によりねじ止めして固定する。 Next, a method of connecting the rod 15, the displacer piston 11 and the leaf spring 13 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4A, the bearing 18 has a pipe shape in which a hole 181 is formed at the center. The second small-diameter rod 17 is inserted into the hole 181 of the bearing 18 from one side and fixed by shrink fitting or press fitting. Although not shown in FIG. 4A, the small-diameter rod 16 is similarly fixed by shrink fitting or press fitting.
Next, as shown in FIG. 4B, the first small-diameter rod 16 is fixed to the connector 19. The connector 19 has a flange portion 191 and a columnar portion 199 having a hole 192 in the center from one side of the flange portion 191, and a screw portion 194 is formed on the opposite side. The first thin rod 16 is inserted into the hole 192 of the connector 19 from below and fixed by shrink fitting or press fitting. Next, the threaded portion 194 of the connector 19 is passed through the bottom surface of the lower housing 122 of the displacer piston 11, and is fixed by screwing from the inside of the lower housing 122 through the washer 22 with the nut 21. The connection between the displacer piston 10 and the rod 15 is completed by fitting the lower housing 122 to which the rod 15 is fixed into the upper housing 121.
The rod 15 and the leaf spring 13 are connected by fixing the connecting tool 19 upside down with respect to the state of FIG. 4B by fixing the second small-diameter rod 17 in the hole 192 of the connecting tool 19 by shrink fitting or press fitting. Then, the threaded portion 194 of the connector 19 is passed through the hole 131 of the leaf spring 13, and is fixed by screwing with the nut 21 via the washer 22 from the opposite side of the leaf spring 13.

つぎに、動作を説明する。図１におけるスターリングエンジンの動作は周知であるので、ここではその動作説明を省略し、ロッド１５の動作についてのみ説明する。ディスプレーサピストン１１が上下方向に移動すると、ロッド１５も上下方向に移動する。これにつれて板バネ１３の中心部も上下方向に変位する。このとき、ロッド１５の第１の細径ロッド１６および第２の細径ロッド１７は中空部２０や連通孔４１内に接触していないので、自由に上下動が可能である。一方、軸受け部１８はパワーピストン４内の連通孔４１内周面を摺動して上下動する。したがって、ロッド１５は上下方向にのみ移動し、径方向には移動しない。
一方、ディスプレーサピストン１１およびバネ要素などの部品に寸法や角度、平面度のばらつきがある場合は、ディスプレーサピストン１１がシリンダ１内で径方向に移動して上下動の軸に対して芯ずれしようとするが、ロッド１５を構成し、ディスプレーサピストン１１に連結している第１の細径ロッド１６が径方向に撓性を有しているので、ディスプレーサピストン１１のシリンダ１内における径方向の移動を第１の細径ロッド１６の径方向の撓性が緩衝する。したがって、ロッド１５はディスプレーサピストン１１のシリンダ１内における径方向による影響を緩衝することができる。
同様に、パワーピストン４および板バネ１３などの部品に寸法や角度、平面度のばらつきがある場合は、第２の細径ロッド１７が径方向に撓性を有しているので、パワーピストン４のシリンダ１内における径方向の移動は軸受け１８を介して第２の細径ロッド１７に伝えられ、第２の細径ロッド１７の径方向の撓性により緩衝される。 Next, the operation will be described. Since the operation of the Stirling engine in FIG. 1 is well known, the description of the operation is omitted here, and only the operation of the rod 15 will be described. When the displacer piston 11 moves in the vertical direction, the rod 15 also moves in the vertical direction. Accordingly, the central portion of the leaf spring 13 is also displaced in the vertical direction. At this time, since the first small-diameter rod 16 and the second small-diameter rod 17 of the rod 15 are not in contact with the hollow portion 20 and the communication hole 41, they can freely move up and down. On the other hand, the bearing portion 18 moves up and down by sliding on the inner peripheral surface of the communication hole 41 in the power piston 4. Therefore, the rod 15 moves only in the vertical direction and does not move in the radial direction.
On the other hand, if the displacer piston 11 and parts such as the spring element have variations in size, angle, and flatness, the displacer piston 11 moves in the radial direction in the cylinder 1 and tries to be misaligned with respect to the vertical movement axis. However, since the first small-diameter rod 16 constituting the rod 15 and connected to the displacer piston 11 has flexibility in the radial direction, the displacer piston 11 is moved in the radial direction in the cylinder 1. The radial flexibility of the first thin rod 16 is buffered. Therefore, the rod 15 can buffer the influence of the displacer piston 11 due to the radial direction in the cylinder 1.
Similarly, when the parts such as the power piston 4 and the leaf spring 13 have variations in size, angle, and flatness, the second small-diameter rod 17 has flexibility in the radial direction. The movement in the radial direction in the cylinder 1 is transmitted to the second small-diameter rod 17 via the bearing 18 and is buffered by the radial flexibility of the second small-diameter rod 17.

以上のように、本実施例によれば、ディスプレーサピストン、パワーピストン、板バネなどの部品の寸法や角度、平面度のばらつきを、ディスプレーサピストン部については第１の細径ロッドおよび第２の細径ロッドのバネ性で確実に緩衝することができる。   As described above, according to the present embodiment, variations in the dimensions, angles, and flatness of parts such as the displacer piston, power piston, and leaf spring are measured. It can be reliably buffered by the spring property of the diameter rod.

なお、本発明は、スターリングエンジンにて説明したが、スターリングエンジンの逆サイクルであるスターリング冷凍機においても適用できることは言うまでもない。 Although the present invention has been described with a Stirling engine, it goes without saying that the present invention can also be applied to a Stirling refrigerator that is a reverse cycle of a Stirling engine.

本発明の一実施例によるフリーピストン型スターリングエンジンの側断面概略図1 is a schematic side sectional view of a free piston type Stirling engine according to an embodiment of the present invention. 本実施例におけるロッドとディスプレーサピストンおよび板バネの連結された状態の斜視図The perspective view of the state which the rod, the displacer piston, and the leaf | plate spring in the present Example were connected. 本実施例におけるロッドとディスプレーサピストンおよび板バネの連結を説明する分解斜視図Exploded perspective view for explaining connection of rod, displacer piston and leaf spring in this embodiment （ａ）は本実施例における第２の細径ロッドと軸受け部の連結方法を説明する斜視図、（ｂ）は本実施例における第１の細径ロッドとディスプレーサピストンの連結方法を説明する斜視図(A) is a perspective view explaining the connection method of the 2nd small diameter rod and bearing part in a present Example, (b) The perspective view explaining the connection method of the 1st small diameter rod and displacer piston in a present Example. Figure

符号の説明Explanation of symbols

１ シリンダ
４ パワーピストン
５ インナーヨーク
６ アウターヨーク
７ 永久磁石
８ コイル
９ ヒータ
１０ 再生器
１１ ディスプレーサピストン
１３ 板バネ
１５ ロッド
１６ 第１の細径ロッド
１７ 第２の細径ロッド
１８ 軸受け
１９ 連結具
２０ 中空部
２１ ナット
２２ ワッシャ
１２１ 上部ハウジング
１２２ 下部ハウジング
１８１、１９２ 孔
１９１ 鍔部
１９４ ねじ部
１９９ 円柱状部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 4 Power piston 5 Inner yoke 6 Outer yoke 7 Permanent magnet 8 Coil 9 Heater 10 Regenerator 11 Displacer piston 13 Leaf spring 15 Rod 16 1st small diameter rod 17 2nd small diameter rod 18 Bearing 19 Connecting tool 20 Hollow Part 21 Nut 22 Washer 121 Upper housing 122 Lower housing 181, 192 Hole 191 Gutter part 194 Screw part 199 Columnar part

Claims (3)

ディスプレーサピストンとパワーピストンとが直列に配置され、前記パワーピストン内の連通孔を貫通してロッドが配置されており、前記ロッドの一端は前記ディスプレーサピストンに連結され、他端はバネ要素に連結されており、前記ロッドを、前記ディスプレーサピストンに連結されるバネ性を有する第１の細径ロッドと、前記バネ要素に連結されるバネ性を有する第２の細径ロッドと、前記第１の細径ロッドおよび前記第２の細径ロッドに連結され、前記パワーピストン内の前記連通孔において摺動可能な軸受けとから構成したことを特徴とするフリーピストン型スターリングエンジン。   A displacer piston and a power piston are arranged in series, a rod is arranged through a communication hole in the power piston, one end of the rod is connected to the displacer piston, and the other end is connected to a spring element. The rod is connected to the displacer piston by a first small-diameter rod having a spring property, a second thin-diameter rod having a spring property coupled to the spring element, and the first thin rod. A free piston type Stirling engine comprising a diameter rod and a bearing coupled to the second small diameter rod and slidable in the communication hole in the power piston. 前記第１の細径ロッドと前記ディスプレーサとを連結する第１の連結具および前記第２の細径ロッドと前記バネ要素とを連結する第２の連結具を有することを特徴とする請求項１に記載のフリーピストン型スターリングエンジン。   2. A first connector for connecting the first narrow rod and the displacer and a second connector for connecting the second small rod and the spring element. The free piston type Stirling engine described in 1. 前記第１の細径ロッドおよび前記第２の細径ロッドを、前記軸受けに焼きばめまたは圧入により連結したことを特徴とする請求項１に記載のフリーピストン型スターリングエンジン。   2. The free piston type Stirling engine according to claim 1, wherein the first narrow rod and the second thin rod are connected to the bearing by shrink fitting or press fitting. 3.
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