JPH07198218A - Free piston type thermal gas engine - Google Patents

Free piston type thermal gas engine

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Publication number
JPH07198218A
JPH07198218A JP34946993A JP34946993A JPH07198218A JP H07198218 A JPH07198218 A JP H07198218A JP 34946993 A JP34946993 A JP 34946993A JP 34946993 A JP34946993 A JP 34946993A JP H07198218 A JPH07198218 A JP H07198218A
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JP
Japan
Prior art keywords
temperature side
low temperature
damper
gas engine
hot gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP34946993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Matsue
準治 松栄
Toshikazu Ishihara
寿和 石原
Izumi Okamoto
泉 岡本
Fusao Terada
房夫 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP34946993A priority Critical patent/JPH07198218A/en
Publication of JPH07198218A publication Critical patent/JPH07198218A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve durability by moderating vibration produced by unbalanced pistons of a thermal gas engine. CONSTITUTION:There are provided an operation gas enclosing casing 101, a high temperature side displacer 41H for dividing the casing 101 to a high temperature chamber 43, middle temperature chambers 44, 45, and a low temperature chamber 46, an operation gas heating high temperature side heat exchanger 111 disposed in a gas flow passage, a high temperature side regenerator 112, a middle temperature side heat exchanger 113, a low temperature side heat exchanger 114 disposed in the gas flow passage, and a low temperature side regenerator 115 and a middle temperature side heat exchanger 116. There are further provided a thermal gas engine where the displacers 41H and 41L are supported with springs 54, 55, an auxiliary cylinder for coupling the middle temperature chamber or a communication part gas flow passage, and a piston. The auxiliary piston is supported with a spring likewise the springs 41H and 41L, and a damper having a function as a balancer supported with a spring 64 is provided to reduce vibration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,低温熱源,中温熱源,
高温熱源の間で動作し,作動ガスが移動することによ
り,高温熱源より得た熱エネルギ−(熱仕事)によっ
て,低温熱源から吸熱するとともに中温熱源に放熱を行
うフリ−ピストン式熱ガス機関の改良に関するものであ
る。
The present invention relates to a low temperature heat source, a medium temperature heat source,
A free-piston hot-gas engine that operates between high-temperature heat sources and moves working gas to absorb heat from low-temperature heat sources and radiate heat to medium-temperature heat sources by the heat energy (thermal work) obtained from the high-temperature heat sources. Related to the improvement of.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の熱ガス機関としては,例えば,特
開平5−157385号公報,特開平5−157386
号公報,特開平5−157387号公報及び特開平5−
157388号公報に記載されているようなものがあ
る。これらに示されている熱ガス機関は,高温側ディス
プレ−サや低温側ディスプレ−サを往復動させる手段と
してはクランク機構を利用している。この様なクランク
機構を利用する場合には,各ディスプレ−サや補助ピス
トンの位相やストロ−クを正確に規定できるため便利で
あるが,反面これらの機構部品を収納するケ−スが必要
で,このため機器の寸法が大きくなったり,重量の増加
を招く上,クランク機構の軸受を始めとする運動を支え
る部品に負担がかかりそれらの耐久性を低下させる。さ
らに,クランク機構を利用した機器では,各ピストンの
往復動慣性力の不釣合いが課題となり,この慣性力の解
消は設計的に難しい技術となっている。通常この課題解
決のために釣合錘を用いる方法が採用されるが,この方
法で解決できるケ−シングは特定な場合に限られ,しか
も一次の慣性力だけが対象である。したがって,現実に
はどの程度の不釣合いが許容されるかの検討になる場合
が多く機器の振動を解消できず,しかも釣合錘の重量分
機器の重量が増すことになる。一方,これらの機構的な
課題を解決する方法として,各ディスプレ−サをばね等
の可撓体で支持する構成例が,下記の文献(1)〜
(5)に記載されている。
2. Description of the Related Art As a conventional hot gas engine, for example, JP-A-5-157385 and JP-A-5-157386 are known.
JP-A-5-157387 and JP-A-5-157387.
There is one as described in Japanese Patent No. 157388. The hot gas engine shown in these figures uses a crank mechanism as a means for reciprocating the high temperature side displacer and the low temperature side displacer. When such a crank mechanism is used, it is convenient because the phase and stroke of each displacer and auxiliary piston can be accurately specified, but on the other hand, a case for housing these mechanical parts is required. As a result, the size of the equipment is increased and the weight is increased, and the bearings of the crank mechanism and other parts that support the movement are burdened and their durability is reduced. Furthermore, in equipment using a crank mechanism, the imbalance of the reciprocating inertial force of each piston becomes a problem, and elimination of this inertial force is a difficult technology in terms of design. Usually, a method using a counterweight is adopted to solve this problem, but the case that can be solved by this method is limited to a specific case, and only the primary inertial force is targeted. Therefore, in reality, it is often considered how much imbalance is allowed, and vibration of the equipment cannot be eliminated, and the weight of the equipment increases by the weight of the counterweight. On the other hand, as a method for solving these mechanical problems, a configuration example in which each displacer is supported by a flexible body such as a spring is described in the following literature (1) to
It is described in (5).

【0003】(1)S.Schulz, “A Linear Model of a Fr
ee-Piston Vuillermier MachineCompared to Experimen
tal Result of a Prototype", Proc. ofthe 27th Inter
national Conference of Energy Conversion,1992 (2)S.Schulz, “Development of a Free Piston Vuill
eumier Machine forCooling Purposes", Proc. of the
5th InternationalStirling Engine Conference, 1990 (3)J.P.Budliger, “Stirling Heat Pump System with
Resonance Tube", 6thInternational Stirling Engine
Conference, May 1993.Eindhoven, Netherland, p.25
-30 (4)土居良規ほか, 「熱駆動ヒ−トポンプ」, 特公平5
−626号公報 (5)D.M.Berchowitz, “The Design,Development and P
erformance of a DuplexStirling Natural Gas Liquefi
er", Proc. of the 17thInternational Conference of
Energy Conversion, 1982,p.1784-1789 図13は,文献(1)に示されている当該機器の構成を
示す概念図で,ケ−シングは図示を省略している。同図
において,1Lは低温側ディスプレ−サ,1Sはその支
持用の機械ばね,2Hは高温側ディスプレ−サ,2Sは
その支持用の機械ばね,また,3aは低温側熱交換器,
3bは低温側再生器,3cは低温側中温熱交換器,4a
は高温側熱交換器,4bは高温側再生器,4cは高温側
中温熱交換器であり,さらにディスプレ−サ1L,2H
相互はガスばね5にて支持されている。
(1) S. Schulz, "A Linear Model of a Fr
ee-Piston Vuillermier MachineCompared to Experimen
tal Result of a Prototype ", Proc. of the 27th Inter
national Conference of Energy Conversion, 1992 (2) S.Schulz, “Development of a Free Piston Vuill
eumier Machine for Cooling Purposes ", Proc. of the
5th International Stirling Engine Conference, 1990 (3) JPBudliger, “Stirling Heat Pump System with
Resonance Tube ", 6thInternational Stirling Engine
Conference, May 1993. Eindhoven, Netherland, p.25
-30 (4) Yoshinori Doi et al., “Heat Driven Heat Pump”, Japanese Patent Fair 5
-626 Publication (5) DMBerchowitz, “The Design, Development and P
erformance of a DuplexStirling Natural Gas Liquefi
er ", Proc. of the 17th International Conference of
Energy Conversion, 1982, p.1784-1789 FIG. 13 is a conceptual diagram showing the configuration of the device shown in the document (1), and the casing is not shown. In the figure, 1L is a low temperature side disperser, 1S is a mechanical spring for supporting it, 2H is a high temperature side dissipator, 2S is a mechanical spring for supporting it, 3a is a low temperature side heat exchanger,
3b is a low temperature side regenerator, 3c is a low temperature side medium temperature heat exchanger, 4a
Is a high temperature side heat exchanger, 4b is a high temperature side regenerator, 4c is a high temperature side medium temperature heat exchanger, and further the dispersers 1L and 2H.
The two are supported by gas springs 5.

【0004】図14は,文献(2)に示されている当該
機器の構成を示す縦断正面図で,同図において,6Lは
低温側ディスプレ−サ,7Hは高温側ディスプレ−サ,
8はヒ−タ,9は熱交換器,10は再生器,11は水ジ
ャケット,12は外部ジャケット,13は結合ロッド,
14はスタ−タである。この場合は一つのディスプレ−
サ6Lを機械ばねS1でケ−シングに支えると共に,さ
らに各ディスプレ−サ6L,7H同士を機械ばねS2に
て支持している。図15は,文献(3)に示されている
当該機器の二つのディスプレ−サを機械ばねでケ−シン
グに支持した場合の概念図で,同図において,15はケ
−シング,16Hは高温側ディスプレ−サ,17Lは低
温側ディスプレ−サ,16S,17Sは夫々機械ばね,
18は共鳴管,19は高温側再生器,20は高温側中温
熱交換器,21は低温側中温熱交換器,22は低温側再
生器,23は低温側熱交換器である。このように二つの
ディスプレ−サをケ−シングに可撓体で支える方法とし
ては,図13〜図15に示す3通りのものが考えられ
る。
FIG. 14 is a vertical sectional front view showing the configuration of the device shown in the reference (2). In FIG. 14, 6L is a low temperature side dissipator, 7H is a high temperature side dissipator,
8 is a heater, 9 is a heat exchanger, 10 is a regenerator, 11 is a water jacket, 12 is an outer jacket, 13 is a connecting rod,
14 is a starter. In this case, one display
The machine 6L is supported by the mechanical spring S1 for casing, and the displacers 6L and 7H are also supported by the mechanical spring S2. FIG. 15 is a conceptual diagram when two displacers of the device shown in Reference (3) are supported by a casing by mechanical springs, in which 15 is a casing and 16H is a high temperature. Side displacer, 17L is the low temperature side disperser, 16S and 17S are mechanical springs,
Reference numeral 18 is a resonance tube, 19 is a high temperature side regenerator, 20 is a high temperature side medium temperature heat exchanger, 21 is a low temperature side medium temperature heat exchanger, 22 is a low temperature side regenerator, and 23 is a low temperature side heat exchanger. As described above, three methods shown in FIGS. 13 to 15 can be considered as a method of supporting the two displacers in the casing by the flexible body.

【0005】図16に示すものは,文献(4)の特公平
5−656号公報に見られる実施例で,同図において,
24は熱駆動ヒ−トポンプのケ−シング,25H及び2
5Lは夫々ケ−シング24内に同軸的に設けられた高温
側シリンダ及び低温側シリンダ,26H及び26Lは各
々高温側ディスプレ−サ,低温側ディスプレ−サ,27
H,27M及び27Lは夫々高温室,中温室及び低温室
である。28H及び28Lは夫々高温側作動ガス流路及
び低温側作動ガス流路,29H及び29Lは夫々各流路
28H及び28Lに設けられる高温側熱交換器及び低温
側熱交換器,30H及び30Lは夫々高温側再生器及び
低温側再生器,31H及び31Lは夫々高温側中温熱交
換器及び低温側中温熱交換器,32はケ−シング24と
一体になった隔壁,32H及び32Lは夫々高温側及び
低温側のディスプレ−サガイド,33H及び33Lは夫
々高温側ガスばね室及び低温側ガスばね室で,これらの
各ガスばね室33H及び33Lがガスばねの機能を有す
るものである。即ち,図16に示したものは,図15の
ものと実質上,同じ構成であり,可撓体が機械ばねから
ガスばねに置換されたものといえる。
FIG. 16 shows an embodiment found in Japanese Patent Publication No. 5-656 of Document (4).
24 is a case of a heat-driven heat pump, 25H and 2
5L is a high temperature side cylinder and a low temperature side cylinder respectively provided coaxially in the casing 24, and 26H and 26L are a high temperature side dissipator, a low temperature side dissipator, 27, respectively.
H, 27M and 27L are a high temperature room, a middle greenhouse and a low temperature room, respectively. 28H and 28L are high temperature side working gas flow paths and low temperature side working gas flow paths, 29H and 29L are high temperature side heat exchangers and low temperature side heat exchangers provided in the respective flow paths 28H and 28L, and 30H and 30L are respectively High temperature side regenerator and low temperature side regenerator, 31H and 31L are high temperature side medium temperature heat exchanger and low temperature side medium temperature heat exchanger, 32 is a partition wall integrated with casing 24, 32H and 32L are high temperature side and respectively The low temperature side displacer guides 33H and 33L are a high temperature side gas spring chamber and a low temperature side gas spring chamber, respectively, and each of these gas spring chambers 33H and 33L has a gas spring function. That is, the structure shown in FIG. 16 has substantially the same structure as that of FIG. 15, and it can be said that the flexible body is replaced with a gas spring from the mechanical spring.

【0006】図17は文献(5)に示されている,図1
3から図16に示したものとはタイプが異なる当該機器
の部分断面図を示したものであり,26Hは高温側ディ
スプレ−サ,27Lは低温側ディスプレ−サ,28Pは
パワ−ピストン,28aは液化熱交換器,28bは低温
側再生器,28cは中温側熱交換器,28dはエンジン
ク−ラ,28eは高温側再生器,28fは加熱器であ
る。二つのディスプレ−サ26H,27Lと一つのパワ
−ピストン28Pは夫々ガスばね(図示しない)にて支
えられている。さらに,本熱ガス機関の下部には上記振
動を基礎に伝えないよう防振装置(図示しない)が配置
されている。
FIG. 17 is shown in reference (5), FIG.
3 to 16 are partial sectional views of the equipment different in type from those shown in FIGS. 3 to 16. 26H is a high temperature side dissipator, 27L is a low temperature side dissipator, 28P is a power piston, 28a is Liquefaction heat exchanger, 28b is a low temperature side regenerator, 28c is a medium temperature side heat exchanger, 28d is an engine cooler, 28e is a high temperature side regenerator, and 28f is a heater. The two displacers 26H and 27L and the one power piston 28P are supported by gas springs (not shown), respectively. Further, a vibration isolator (not shown) is arranged below the hot gas engine so as not to transmit the vibration to the foundation.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで,上記の従来
技術のものでは,クランク機構がないため構造が簡単で
小型軽量に向いているが,各ディスプレ−サやパワ−ピ
ストンの慣性力の釣合いに対しては考慮されておらず,
運動部品が同軸上に配置されているため不釣合いの慣性
力は中心軸上に限られる。従って,この不釣合い慣性力
による振動を基礎に伝えないために,文献5に示されて
いるような防振装置を採用することが一般的となってい
る。しかし,このような防振装置では,不釣合い慣性力
による振動が基礎に伝わることはないが,機器に付属さ
れる補機や配管に運転中を通して上記振動による荷重が
働き耐久性に欠けるものとなる。本発明が対象とする熱
ガス機関(熱駆動型ヒ−トポンプとも呼ばれる)は,燃
焼などの高温熱源を駆動源として冷暖房を行う機器であ
って,その最大の特徴は,冷媒に気体(ヘリウムや窒素
など)を使用することで,フロンを一切使用しないこと
である。しかるに,一般の冷暖房に使用されているフロ
ンを冷媒としたランキンサイクル冷凍機(蒸発式冷凍
機)に比べて出力密度(単位重量当りの出力)が小さい
ことが欠点として上げられる。このことは,一般の冷凍
機に比べて大型で重量も大となるため,商品化にあたっ
て据え付けスペ−スの確保やコスト面で不利である。こ
の点を改善するためにばね手段による駆動方式が提案さ
れているが,慣性力の釣合に課題を残しているが,前記
した従来例のものとは,機構が相違するから,従来例の
防振装置をそのまま適用するわけにはいかない。本発明
は,以上述べた点を踏まえ,静粛で出力密度の高い小型
軽量なフリ−ピストン式熱ガス機関を提供することを目
的とする。
By the way, the above-mentioned prior art is simple in structure because it does not have a crank mechanism and is suitable for small size and light weight. However, it is suitable for balancing the inertial forces of the respective dispersers and power pistons. Is not considered,
Since the moving parts are coaxially arranged, the unbalanced inertial force is limited to the central axis. Therefore, in order to prevent the vibration due to the unbalanced inertial force from being transmitted to the foundation, it is common to employ a vibration damping device as shown in Reference 5. However, in such an antivibration device, vibration due to unbalanced inertial force is not transmitted to the foundation, but the load due to the above vibration is exerted throughout the operation of auxiliary equipment and piping attached to the equipment, and durability is not sufficient. Become. A hot gas engine (also referred to as a heat-driven heat pump) targeted by the present invention is a device that performs cooling and heating by using a high temperature heat source such as combustion as a driving source, and the greatest feature thereof is a gas (such as helium or helium) as a refrigerant. By using nitrogen, etc., it means not using CFCs at all. However, the power density (output per unit weight) is smaller than that of Rankine cycle refrigerators (evaporative refrigerators) that use CFCs as refrigerants, which are used for general air conditioning. Since this is larger and heavier than a general refrigerator, it is disadvantageous in terms of securing an installation space and cost when commercializing the refrigerator. In order to improve this point, a drive system using spring means has been proposed, but there is a problem in balance of inertial force, but since the mechanism is different from that of the conventional example described above, The anti-vibration device cannot be applied as it is. The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a small and lightweight free-piston type hot gas engine which is quiet and has high output density.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のフリ−ピストン
式熱ガス機関は,上記課題を解決するもので,作動ガス
が封入されたケ−シングと,このケ−シング内を高温室
と中温室と低温室とに区画する高温側ディスプレ−サお
よび低温側ディスプレ−サと,高温室と中温室をつなぐ
ガス流路に配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器
と高温側再生器および中温側熱交換器と,低温室と中温
室をつなぐガス流路に配置された低温側熱交換器と低温
側再生器及び中温側熱交換器とを備え,二つのディスプ
レ−サをばね手段によって支えた熱ガス機関やこの機関
に中温室あるいは連通部ガス流路と連結するように補助
シリンダおよび補助ピストンを追加し,この補助ピスト
ンを前記の高温側ディスプレ−サおよび低温側ディスプ
レ−サと同様にばね手段で支え,ばね手段によって支え
られたバランサとしての機能を有するダンパを設置し機
器の振動を低減するように構成した。この場合,さら
に,上記ダンパを支えるばね手段に減衰装置を設けた
り,この減衰装置の減衰係数を調整可能としたり,ある
いは,上記ダンパを支えるばね手段のばね定数を調整可
能とする等の各種の変形が考えられる。
The free-piston type hot gas engine of the present invention solves the above-mentioned problems by providing a casing in which a working gas is enclosed and a high temperature chamber inside the casing. A high-temperature-side displacer and a low-temperature-side disperser which are divided into a greenhouse and a low-temperature chamber, and a high-temperature-side heat exchanger and a high-temperature-side regenerator for heating a working gas, which are arranged in a gas passage connecting the high-temperature chamber and the middle greenhouse And a medium temperature side heat exchanger, a low temperature side heat exchanger arranged in a gas flow path connecting the low temperature chamber and the medium temperature chamber, a low temperature side regenerator and a medium temperature side heat exchanger, and two displacers are provided as spring means. A hot gas engine supported by the engine and an auxiliary cylinder and an auxiliary piston are added to this engine so as to be connected to the middle greenhouse or the gas passage of the communication part, and this auxiliary piston is connected to the above-mentioned high temperature side displacer and low temperature side displacer. Similarly if Supported by means, established a damper having a function as a balancer supported by the spring means is configured so as to reduce vibration of the equipment. In this case, further, a damping device may be provided in the spring means for supporting the damper, the damping coefficient of the damping device may be adjusted, or the spring constant of the spring means for supporting the damper may be adjusted. Deformation is possible.

【0009】[0009]

【作用】本発明によるフリ−ピストン式熱ガス機関で
は,高温側,低温側の各ディスプレ−サおよび場合によ
っては補助ピストンは外部から機械的駆動力を与えなく
ても,作動ガスの変動圧力と一定圧力に保たれた空間と
の間に働く力や,両ディスプレ−サに働く可撓体の力
や,ディスプレ−サに働く摩擦,流路を作動ガスが流れ
る時の抵抗に起因する減衰力等が釣合った状態で持続振
動をする。また,上記各ディスプレ−サとピストンの持
続振動によって生じる作動ガスの移動と各作動空間の温
度により本機関は熱の移動を引き起こすと共に,付加さ
れたダンパによる吸振作用により静粛な運転が可能とな
る。さらに,上記ダンパを支えるばね手段に減衰装置を
設けたり,この減衰装置の減衰係数を調整可能とした
り,あるいは,上記ダンパを支えるばね手段のばね定数
を調整可能とする等の各種の変形を施すようにすれば,
このような付加手段によって吸振作用は適正なものに調
整されるから,熱機関をさらに静粛に運転させることが
できる。
In the free-piston type hot-gas engine according to the present invention, the high-temperature side and low-temperature side dispersers and, in some cases, the auxiliary piston do not need to be mechanically driven from the outside, but have a variable pressure of the working gas. Force acting between the space kept at a constant pressure, flexible body acting on both displacers, friction acting on the displacer, and damping force caused by resistance when working gas flows through the flow path. Sustains vibration in a balanced state. Further, the engine causes a heat transfer due to the movement of the working gas and the temperature of each working space caused by the continuous vibration of each of the above-mentioned dissipators and pistons, and the vibration damping effect of the added damper enables quiet operation. . Further, various modifications such as providing a damping device in the spring means supporting the damper, adjusting the damping coefficient of the damping device, or adjusting the spring constant of the spring means supporting the damper are performed. If you do this,
Since the vibration absorbing action is adjusted to an appropriate level by such additional means, the heat engine can be operated more quietly.

【0010】[0010]

【実施例】以下,図面を参照して本発明の各実施例を説
明する。尚,各実施例において対応部分については同一
符号を付してその説明は省略する。 (第1実施例)図1を参照して本発明の第1実施例を説
明する。本実施例において,101,102及び103
はそれそれ熱ガス機関のケ−シングで,これらはボルト
により結合されるか一体成形されるなどの方法により相
互に連続し集積化されている。このケ−シング101中
の各シリンダ相当部には高温側ディスプレ−サ41H,
低温側ディスプレ−サ41Lが設けられ,これらによっ
てケ−シング101内部は高温室43,中温室44,4
5,低温室46とバッファ室42に区画されている。二
つのディスプレ−サ41H,41Lには,それらの往復
運動をガイドし,かつ内部の作動ガスをシ−ルするため
夫々高温シ−ル群47と低温シ−ル群48とが付設さ
れ,バッファ室42には高温ディスプレ−サ41Hに接
続されたロッド49と低温ディスプレ−サに接続された
ロッド50が夫々運動をガイドし,各室をシ−ルするた
めのシ−ル群51,52が付設されている。ケ−シング
102の中には高温側の熱交換を行う加熱器111,高
温側再生器112及び高温側放熱器113が,またケ−
シング103の中には低温側の熱交換を行う冷却器11
4,低温側再生器115及び低温側放熱器116が,夫
々設けられている。バッファ室を除く各室と配管はボル
トで結合するかあるいは一体成形されて作動ガス流路5
3を形成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the embodiments, the corresponding parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, 101, 102 and 103
Each is a casing of a hot gas engine, and these are continuously integrated with each other by a method such as being connected by bolts or integrally molded. The high temperature side disperser 41H,
A low temperature side disperser 41L is provided so that the interior of the casing 101 is a high temperature chamber 43 and a medium greenhouse 44,4.
5, it is divided into a low temperature chamber 46 and a buffer chamber 42. A high temperature seal group 47 and a low temperature seal group 48 are respectively attached to the two dispersers 41H and 41L to guide their reciprocating motions and to seal the working gas inside, and a buffer is provided. In the chamber 42, a rod 49 connected to the high temperature dis- player 41H and a rod 50 connected to the low temperature dis- player respectively guide movements, and seal groups 51 and 52 for sealing each chamber are provided. It is attached. In the casing 102, a heater 111 for exchanging heat on the high temperature side, a high temperature side regenerator 112, and a high temperature side radiator 113 are also provided.
A cooler 11 for exchanging heat on the low temperature side is provided in the thing 103.
4, a low temperature side regenerator 115 and a low temperature side radiator 116 are provided respectively. Each chamber except the buffer chamber and the pipes are connected with bolts or integrally molded to form a working gas flow path 5
3 is formed.

【0011】二つのディスプレ−サ41H及び41Lは
本図ではばね手段の一例である機械ばね54,55によ
ってケ−シング101と一体化されたバッファ室容器に
支持されているが,これらの機械ばねはガスばねでも,
また機械ばねとガスばねの組み合せでもよく,さらに夫
々反対側,即ち,高温室あるいは低温室に設けてもよ
い。上記二つのディスプレ−サは所定の共振周波数にお
いて,ばね手段によって高温側ディスプレ−サに対して
低温側ディスプレ−サの位相が90度程度遅れるように
設定するものとする。ケ−シング101の底部には本発
明による吸振装置60のケ−シング61が一体成形ある
いはボルト結合されて固着されている。このケ−シング
61の中には所定の質量を有するダンパ62(所定の質
量mdを有するダンパ。なお,以下に示すすべての実施
例において,ダンパは所定の質量を有するので,以下で
はこのことを特に記載しない)と,このダンパ62の往
復方向の運動により上記ケ−シング61と金属接触して
ケ−シング61の内壁を摩耗することを避けるためのク
ッション的機能を有するガイド63と,このダンパ62
を支持する機械ばね64とが設けられている。なお,本
図では,ばね手段としての機械ばね64はダンパ62の
上部に設けたが,機械ばね64をダンパ62の下部に設
けても効果は変わらない。また,上記ダンパ62とケ−
シング61との金属接触を避けるため上記ガイド63を
設ける代わりにケ−シング61の内面に充填剤入りふっ
そ樹脂,例えばPTFEなどの樹脂の皮膜を形成するよ
うにしても良い。なお,吸振装置60のケ−シング61
は,吸振作用の方向を規制すると共にダンパとばねの保
護を行うためのものであり,その底壁又は側壁に小穴6
5a又は65bを形成することにより,ケーシング内で
の気体の圧縮を防止することができる。
The two displacers 41H and 41L are supported in the buffer chamber container integrated with the casing 101 by mechanical springs 54 and 55, which are examples of spring means in this figure. Is a gas spring,
Also, a combination of a mechanical spring and a gas spring may be used, and further, they may be provided on opposite sides, that is, in a high temperature chamber or a low temperature chamber. It is assumed that the two displacers are set so that the phase of the low temperature side disperser is delayed by about 90 degrees with respect to the high temperature side disperser by a spring means at a predetermined resonance frequency. The casing 61 of the vibration absorbing device 60 according to the present invention is integrally molded or bolted to the bottom of the casing 101. In the casing 61, a damper 62 having a predetermined mass (a damper having a predetermined mass md. In all the embodiments described below, the damper has a predetermined mass, this will be described below. (Not particularly described), and a guide 63 having a cushioning function for preventing the inner wall of the casing 61 from wearing due to metal contact with the casing 61 due to the reciprocal movement of the damper 62, and the damper 63. 62
And a mechanical spring 64 for supporting the. Although the mechanical spring 64 as the spring means is provided above the damper 62 in this figure, the effect does not change even if the mechanical spring 64 is provided below the damper 62. In addition, the damper 62 and the case
Instead of providing the guide 63 in order to avoid metal contact with the singing 61, a film of a resin containing a filler, for example, a resin such as PTFE may be formed on the inner surface of the casing 61. The casing 61 of the vibration absorber 60
Is for controlling the direction of the vibration absorbing action and for protecting the damper and the spring, and has a small hole 6 on the bottom wall or side wall thereof.
By forming 5a or 65b, the compression of gas in the casing can be prevented.

【0012】図2は上記第1実施例のばね手段を機械ば
ねとガスばねの併用として,二つのガスばね室をケ−シ
ングの中央部に設けた例を解析モデルとして模式的に示
したものである。なお,図2中,以下の解析に関係する
主要構成部分についての符号は図1と対応する符号を付
して示してある吸振装置の固有振動数は,ケ−シング1
01の振幅が0乃至最小になるように多質点系振動解析
技術を利用した以下の振動解析手法により設計される。
二つのディスプレ−サ41H及び41Lと,これらディ
スプレ−サを収納するケ−シング101と,ダンパ62
に対する運動方程式は同図に示した各符号を用いて,次
の式(1)乃至式(4)に示すようなものとなる。
FIG. 2 schematically shows, as an analytical model, an example in which the spring means of the first embodiment is a combination of a mechanical spring and a gas spring, and two gas spring chambers are provided at the center of the casing. Is. In FIG. 2, the reference numerals for the main components related to the following analysis are attached with the reference numerals corresponding to those in FIG. 1, and the natural frequency of the vibration absorber is the case 1
It is designed by the following vibration analysis method using the multi-mass system vibration analysis technique so that the amplitude of 01 becomes 0 to the minimum.
Two dispersers 41H and 41L, a casing 101 for accommodating these dispersers, and a damper 62.
The equation of motion for is expressed by the following equations (1) to (4) using the respective symbols shown in FIG.

【0013】 [0013]

【0014】 [0014]

【0015】 [0015]

【0016】 [0016]

【0017】また,外力により生ずる定常状態が次の式
(5)乃至(8)で示される調和運動であると仮定す
る。 xh=ahsin(ω0t) (5) xc=acsin(ω0t+φc) (6) xe=aesin(ω0t+φe) (7) xd=adsin(ω0t+φd) (8)
Further, it is assumed that the steady state caused by the external force is the harmonic motion represented by the following equations (5) to (8). xh = ahsin (ω 0 t) (5) xc = acsin (ω 0 t + φc) (6) xe = aesin (ω 0 t + φe) (7) xd = adsin (ω 0 t + φd) (8)

【0018】但し,上記各式の符号は以下の通りであ
る。 mh:高温ディスプレ−サ質量 mc:低温ディスプレ−サ質量 me:ケ−シング質量 md:ダイナミックダンパ質量 Ch:高温ディスプレ−サ減衰係数 Cc:低温ディスプレ−サ減衰係数 Ce:ケ−シング減衰係数 Cd:ダイナミックダンパ減衰係数 Ah:高温ロッド面積 Ac:低温ロッド面積 Pgh:高温ガスばね室ガス圧力 Pgc:低温ガスばね室ガス圧力 P:作動室ガス圧力 Kh:高温側ばね定数 Kc:低温側ばね定数 Kd:ダンパばね定数 xh:高温ディスプレ−サ変位 xc:低温ディスプレ−サ変位 xe:ケ−シング変位 xd:ダンパ質量変位 ah:高温ディスプレ−サ振幅 ac:低温ディスプレ−サ振幅 ae:ケ−シング振幅 ad:ダンパ振幅 φc:低温側ピストン位相(本発明の場合0〜−90
度) φe:ケ−シング位相 φd:ダンパ位相 そして,本発明では境界条件をxeが0(即ち無減衰ダ
ンパCdが0)か又は最小(即ち減衰ダンパでCdは0
以外)として上記式(1)乃至式(8)により各数値を
決定していくことになる。上記式(1)および式(2)
中の外力Ah(Pgh-P)とAc(Pgc-P)等は,ガス
ばね室にあるいはバッファ室にロッドを挿入して,ガス
ばね室あるいはバッファ室と作動室の差圧を得ることが
できる。
However, the symbols of the above equations are as follows. mh: High temperature displacer mass mc: Low temperature displacer mass me: Casing mass md: Dynamic damper mass Ch: High temperature displacer damping coefficient Cc: Low temperature displacer damping coefficient Ce: Case damping coefficient Cd: Dynamic damper damping coefficient Ah: High temperature rod area Ac: Low temperature rod area Pgh: High temperature gas spring chamber gas pressure Pgc: Low temperature gas spring chamber gas pressure P: Working chamber gas pressure Kh: High temperature side spring constant Kc: Low temperature side spring constant Kd: Damper spring constant xh: High temperature displacer displacement xc: Low temperature displacer displacement xe: Casing displacement xd: Damper mass displacement ah: High temperature displacer amplitude ac: Low temperature displacer amplitude ae: Casing amplitude ad: Damper amplitude φc: low temperature side piston phase (0 to −90 in the case of the present invention)
Φe: Case phase φd: Damper phase Then, in the present invention, the boundary condition is xe = 0 (that is, the non-damping damper Cd is 0) or the minimum (that is, the damping damper is Cd = 0).
Other than that, each numerical value will be determined by the above equations (1) to (8). Formula (1) and Formula (2) above
External forces Ah (Pgh-P) and Ac (Pgc-P) can be obtained by inserting a rod into the gas spring chamber or into the buffer chamber to obtain the differential pressure between the gas spring chamber or the buffer chamber and the working chamber. .

【0019】(第2実施例)次に,図3を参照して本発
明の第2実施例を説明する。70は補助シリンダ手段で
あり,これは補助ケ−シング104の中に補助ピストン
72とこれを支承する機械ばね71あるいはその他のば
ね手段と補助ピストン72の往復動をガイドし,上部補
助作動室73,下部補助作動室74の気密を保つための
シ−ル群75とを設けて構成されている。上部補助作動
室73と作動ガス流路76は配管あるいは一体成形され
て作動ガス流路53により接続され相互に連通し,下部
補助作動室74とバッファ室42は配管あるいは一体成
形されてガス流路77により接続され相互に連通してい
る。本実施例における,三つの機械ばね54,55及び
71は,所定の共振周波数において高温側ディスプレ−
サ41Hに対する低温側ディスプレ−サ41Lの位相が
約0度あるいは約180度遅れるように,かつ高温側デ
ィスプレ−サ41Hに対する低温側ディスプレ−サ41
Lの位相遅れが約0度の場合には高温側ディスプレ−サ
41Hに対する補助ピストン72の位相が0度から18
0度遅れるように,あるいは高温側ディスプレ−サ41
Hに対する低温側ディスプレ−サ41Lの位相が約90
度遅れる場合には高温側ディスプレ−サ41Hに対する
補助ピストン72の位相が90度から180度遅れるよ
うに設定するものとする。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 70 denotes an auxiliary cylinder means for guiding the reciprocating movement of the auxiliary piston 72 and a mechanical spring 71 or other spring means for supporting the auxiliary piston 72 in the auxiliary casing 104, and an upper auxiliary working chamber 73. , A group of seals 75 for keeping the lower auxiliary working chamber 74 airtight. The upper auxiliary working chamber 73 and the working gas flow passage 76 are connected by pipes or integrally formed by working gas flow passage 53 to communicate with each other, and the lower auxiliary working chamber 74 and the buffer chamber 42 are formed by piping or integrally formed in the gas flow passage. They are connected by 77 and communicate with each other. In the present embodiment, the three mechanical springs 54, 55 and 71 have a high temperature side display at a predetermined resonance frequency.
The phase of the low temperature side disperser 41L with respect to the high temperature side disperser 41H is delayed by about 0 degree or about 180 degrees with respect to the high temperature side disperser 41H.
When the phase delay of L is about 0 degree, the phase of the auxiliary piston 72 with respect to the high temperature side disperser 41H is from 0 degree to 18 degrees.
0 degree delay or high temperature side disperser 41
The phase of the low temperature side disperser 41L with respect to H is about 90.
If the delay is delayed, the phase of the auxiliary piston 72 with respect to the high temperature side disperser 41H is set to be delayed from 90 degrees to 180 degrees.

【0020】二つのディスプレ−サ41H及び41Lは
本実施例ではばね手段の一例である機械ばね54,55
によってケ−シング101と一体化されたバッファ室容
器に支持されているが,これらの機械ばねはガスばねで
も,また機械ばねとガスばねの組み合せでもよい。さら
に,夫々反対側,即ち,高温室あるいは低温室に設ける
ように変更してもよい。なお,ケ−シング101の底部
には,本発明による吸振装置60のケ−シング61が固
着されている。この吸振装置60の構成は実施例1に記
載した吸振装置60の構成と同一であるので説明を省略
する。図4は上記第2実施例を解析モデルとして模式的
に示したものである。吸振装置の固有振動数はケ−シン
グ101の振幅が0乃至最小になるように多質点系振動
解析技術を利用した以下の振動解析手法により設計され
る。二つのディスプレ−サと,補助ピストンと,ディス
プレ−サを収納するケ−シングと,ダンパに対する運動
方程式は,前記式(1),式(2)及び式(4)と次の
式(9)乃至式(10)に示すようなものとなる。
The two displacers 41H and 41L are mechanical springs 54 and 55 which are examples of spring means in this embodiment.
It is supported by a buffer chamber container integrated with casing 101, but these mechanical springs may be gas springs or a combination of mechanical springs and gas springs. Further, it may be changed so as to be provided on the opposite side, that is, in the high temperature chamber or the low temperature chamber. A casing 61 of the vibration absorbing device 60 according to the present invention is fixed to the bottom of the casing 101. Since the structure of the vibration absorbing device 60 is the same as the structure of the vibration absorbing device 60 described in the first embodiment, the description thereof will be omitted. FIG. 4 schematically shows the second embodiment as an analytical model. The natural frequency of the vibration absorber is designed by the following vibration analysis method using the multi-mass system vibration analysis technique so that the amplitude of the casing 101 becomes 0 to minimum. The equations of motion for the two displacers, the auxiliary piston, the casing accommodating the displacer, and the damper are given by the equations (1), (2) and (4), and the following equation (9). The result is as shown in Expression (10).

【0021】 [0021]

【0022】 [0022]

【0023】また,外力により生ずる定常状態が前記式
(5)乃至(8)で示される調和運動であると仮定す
る。但し,上記各式の符号は式(1)乃至式(8)に示
したものと同じであるが,初めて示すものは以下の通り
である。 mp:補助ピストン質量 Cp:補助ピストン減衰係数 Ap:補助シリンダ面積 Pgp:補助バッファ室ガス圧力 Kp:補助側ばね定数 xp:補助ピストン変位 ap:補助ピストン振幅 φp:補助ピストン位相 そして,上記各式により各数値を決定していくことにな
る。尚,境界条件は前記条件と同じである。
Further, it is assumed that the steady state caused by the external force is the harmonic motion represented by the above equations (5) to (8). However, although the symbols of the above equations are the same as those shown in equations (1) to (8), the first ones are as follows. mp: auxiliary piston mass Cp: auxiliary piston damping coefficient Ap: auxiliary cylinder area Pgp: auxiliary buffer chamber gas pressure Kp: auxiliary spring constant xp: auxiliary piston displacement ap: auxiliary piston amplitude φp: auxiliary piston phase Each number will be decided. The boundary condition is the same as the above condition.

【0024】(第3実施例)次に,図5を参照して本発
明の第3実施例を説明する。本実施例の場合は第1実施
例(図1)を改良するもので,吸振装置80のケ−シン
グ61内での機械ばねに働く応力が両振捩りにならない
よう,かつ上記ダンパ62の中立点を規制できるように
ダンパ62の上,下両側に機械ばね81,82を設けた
ものであり,同様の吸振装置が第2実施例(図3)の熱
ガス機関に対しても適用可能である。 (第4実施例)次に,図6を参照して本発明の第4実施
例を説明する。本実施例の場合は,吸振装置85のケ−
シング83内のダンパ62を支持するばね手段に第1実
施例による機械ばねに代えてガスばね84を利用したこ
とが特徴であり,同様の吸振装置が第2実施例(図3)
の熱ガス機関に対しても適用可能である。 (第5実施例)次に,図7を参照して本発明の第5実施
例を説明する。本実施例の場合は吸振装置90のケ−シ
ング83内のダンパ62を支持するばね手段にダンパ6
2の上,下両側に設けた機械ばね86a,86bとガス
ばね84とを併用して利用したもので,これによって機
械ばねに負荷される応力を低減することが可能になる。
同様の吸振装置が第2実施例(図3)の熱ガス機関に対
しても適用可能である。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an improvement of the first embodiment (FIG. 1), so that the stress acting on the mechanical spring in the casing 61 of the vibration absorbing device 80 does not result in both-side torsion, and the damper 62 is neutral. Mechanical springs 81 and 82 are provided on both upper and lower sides of the damper 62 so that the points can be regulated, and the same vibration absorbing device can be applied to the hot gas engine of the second embodiment (FIG. 3). is there. (Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of this embodiment, the case of the vibration absorbing device 85 is
A characteristic is that a gas spring 84 is used in place of the mechanical spring according to the first embodiment as the spring means for supporting the damper 62 in the sing 83, and a similar vibration absorbing device is used in the second embodiment (FIG. 3).
It is also applicable to the hot gas engine of. (Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the present embodiment, the damper 6 is attached to the spring means for supporting the damper 62 in the casing 83 of the vibration absorbing device 90.
The mechanical springs 86a and 86b provided on both the upper and lower sides of the second gas generator 2 and the gas spring 84 are used in combination, whereby the stress applied to the mechanical spring can be reduced.
The same vibration absorbing device can be applied to the hot gas engine of the second embodiment (FIG. 3).

【0025】(第6実施例)次に,図8を参照して本発
明の第6実施例を説明する。本実施例の吸振装置95の
構成は前記実施例3(図5)の吸振装置80の構成に類
似しているが,密閉されたケ−シング99内の機械ばね
81,82で支持されたダンパ87に上方ダンパ室8
8,下方ダンパ室89を連通させる比較的小径の貫通孔
91を設け,この貫通孔91を含むケ−シング内部の空
間に,例えばタ−ビン油等の粘性のある液体あるいは高
圧の気体を封入し,粘性減衰装置としての機能を付加さ
せたものである。これにより,ケ−シング101の振動
を完全になくすことはできないが,かなりの振動を低減
し,広い範囲での減衰効果が期待できる。この吸振装置
は第2実施例の熱ガス機関に対しても適用可能である。
このとき,ケーシング99を冷却し,液体の温度を下げ
ることにより,耐久性の向上も計れる。 (第7実施例)次に,図9を参照して本発明の第7実施
例を説明する。本図(A)は吸振装置100Aに外部配
管92A,92Bを接続して減衰係数を調整する構造を
示したもので,本図(B)は吸振装置100Bのケ−シ
ング97の一部を厚肉化してその内部に減衰係数を調整
する機構を設けたものである。同図(A)において,9
3は密閉型ケ−シングであり,その中に貫通孔のないダ
ンパ62と,このダンパ62の上下に機械ばね81,8
2と,ダンパ62に取り付けたシ−ル群63とが設けら
れ,ケ−シング93内の上記ダンパ62で区画された上
部ダンパ室88と下部ダンパ室89にはケ−シング93
の側壁を貫通して外部配管92A,92Bが接続され,
二本の外部配管92A,92Bのもう一方の端部は夫々
ニ−ドル弁94に接続され,これらがル−プをなして連
通されダッシュポットを形成するようにしたものであ
る。なお,ニ−ドル弁94はアクチュエ−タ付弁で代替
しても良い。ニ−ドル弁94の操作部94Aの調整ある
いはアクチュエ−タ付弁の操作回路の設定により吸振装
置の減衰係数は静的あるいは動的に調整することができ
る。同図(B)は同図(A)の外部配管92A,92B
を使用せずにケ−シング97の厚肉部にガス流路98を
設けたものでニ−ドル弁94も含めてケ−シング構造の
中に内蔵されている実施例を示したものである。この場
合もニ−ドル弁94の代わりにアクチュエ−タ付きの弁
を設けることができる。操作と効果は同図(A)の場合
と同じであるため説明を省略する。第7実施例の場合
も,これらの吸振装置を前記第2実施例の熱ガス機関に
対して適用可能である。
(Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The structure of the vibration absorbing device 95 of this embodiment is similar to that of the vibration absorbing device 80 of the third embodiment (FIG. 5), but a damper supported by mechanical springs 81 and 82 in a closed casing 99. Upper damper chamber 8 at 87
8. A through hole 91 having a relatively small diameter for communicating the lower damper chamber 89 is provided, and a viscous liquid such as turbine oil or a high pressure gas is enclosed in a space inside the casing including the through hole 91. However, the function as a viscous damping device is added. As a result, the vibration of the casing 101 cannot be completely eliminated, but the vibration can be considerably reduced and a damping effect in a wide range can be expected. This vibration absorbing device is also applicable to the hot gas engine of the second embodiment.
At this time, the casing 99 is cooled and the temperature of the liquid is lowered to improve the durability. (Seventh Embodiment) Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This figure (A) shows the structure for adjusting the damping coefficient by connecting the external pipes 92A and 92B to the vibration absorbing device 100A. In this figure (B), a part of the casing 97 of the vibration absorbing device 100B is thickened. A mechanism for adjusting the damping coefficient is provided inside the meat. In FIG.
Reference numeral 3 is a closed casing, and a damper 62 having no through hole therein and mechanical springs 81, 8 above and below the damper 62.
2 and a group of seals 63 attached to the damper 62 are provided, and a casing 93 is provided in an upper damper chamber 88 and a lower damper chamber 89 defined by the damper 62 in the casing 93.
External pipes 92A and 92B are connected through the side wall of
The other ends of the two external pipes 92A and 92B are connected to a needle valve 94, respectively, and these are connected in a loop to form a dashpot. The needle valve 94 may be replaced with a valve with an actuator. The damping coefficient of the vibration absorber can be adjusted statically or dynamically by adjusting the operating portion 94A of the needle valve 94 or setting the operating circuit of the valve with an actuator. The figure (B) is the external piping 92A, 92B of the figure (A).
This is an example in which the gas passage 98 is provided in the thick portion of the casing 97 without using the casing, and is built in the casing structure including the needle valve 94. . Also in this case, a valve with an actuator can be provided instead of the needle valve 94. The operation and effect are the same as in the case of FIG. Also in the case of the seventh embodiment, these vibration absorbing devices can be applied to the hot gas engine of the second embodiment.

【0026】(第8実施例)次に,図10を参照して本
発明の第8実施例を説明する。本実施例は図7に示した
ガスばね84のばね定数を調整可能にしたもので,ガス
ばねとして機能するガスばね室121の一部をピストン
122として位置の変更を可能にしている。ガスばね
(121)のばね定数は,理想気体あるいはポリトロ−
プ変化の状態方程式によって規定され,ダンパ質量の変
位によるガスばね室容積変化率がばね定数決定のパラメ
−タになるが,ガスばね室内の気体質量はガスばね室容
積の増減に伴って増減しなければならない。この質量変
化がない場合には,ダンパの中立点が移動することにな
り,ばね定数の変化は見込めなくなる。この中立点の移
動を避けるためには,同じ性能のガスばねをダンパ質量
に対して対向配置するか,ガスばね以外のもので中立点
を確保する必要がある。
(Eighth Embodiment) Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the spring constant of the gas spring 84 shown in FIG. 7 can be adjusted, and a part of the gas spring chamber 121 functioning as a gas spring can be used as a piston 122 to change its position. The spring constant of the gas spring (121) is the ideal gas or polytro
The rate of change of the volume of the gas spring chamber due to the displacement of the damper mass is a parameter for determining the spring constant, but the gas mass in the gas spring chamber increases and decreases as the volume of the gas spring chamber increases and decreases. There must be. If this mass change does not occur, the neutral point of the damper will move and the spring constant cannot be expected to change. In order to avoid this movement of the neutral point, it is necessary to place gas springs of the same performance in opposition to the damper mass, or to secure the neutral point with something other than a gas spring.

【0027】本発明の第5実施例と本実施例では夫々二
つの機械ばね86a,86bで中立点を確保している。
本実施例の吸振装置110では,ガスばね室121の壁
の一部を形成している前記ピストン122は,駆動装置
123により油圧室124を介して駆動される。上記駆
動装置123は,ケ−シング101の側壁部に固定した
センサ125が検知した振動を制御装置126により自
動的にアクチュエ−タ127A又は127Bを介して最
小限にするように制御される。ガスばね室121内の容
積の調整によって過不足を生じたガスばね室121内の
気体の調整は,ダンパ62に取り付けられたダンパロッ
ド128に設けられたシ−ル129の隙間を通る気体の
出入りによっても可能であるが,バッファ室42,上下
のダンパ室131,132及びガスばね室121の夫々
側壁を貫通して設けられた小穴133a〜133cに接
続された配管134による気体の出入りによっても可能
である。また,この配管134の途中に同図に示したよ
うに弁135を設け各小穴を通過する気体の量を制御す
ることも可能である。本実施例と第7実施例とを組み合
わせることにより,運転中でも最適な吸振作用を持たせ
ることが可能である。本実施例においてはガスばねのば
ね定数の調整を制御装置とアクチュエ−タにより自動的
に行っているが,これらを取り外して駆動装置123の
下部にねじ機構などによる駆動具を設けて手動操作によ
ってばね定数を調整することも可能である。本実施例に
よるばね定数調整機構は第2実施例の熱ガス機関に対し
ても適用できる。
In the fifth and fifth embodiments of the present invention, the neutral points are secured by the two mechanical springs 86a and 86b, respectively.
In the vibration absorbing device 110 of this embodiment, the piston 122 forming a part of the wall of the gas spring chamber 121 is driven by the driving device 123 via the hydraulic chamber 124. The drive unit 123 is controlled by the control unit 126 so as to automatically minimize the vibration detected by the sensor 125 fixed to the side wall of the casing 101 via the actuator 127A or 127B. The adjustment of the gas in the gas spring chamber 121, which has become insufficient due to the adjustment of the volume in the gas spring chamber 121, is performed by the inflow and outflow of the gas through the gap of the seal 129 provided on the damper rod 128 attached to the damper 62. It is also possible by means of gas flow in and out by a pipe 134 connected to small holes 133a to 133c provided through the side walls of the buffer chamber 42, the upper and lower damper chambers 131 and 132, and the gas spring chamber 121, respectively. Is. It is also possible to control the amount of gas passing through each small hole by providing a valve 135 in the middle of the pipe 134 as shown in the figure. By combining this embodiment and the seventh embodiment, it is possible to provide an optimum vibration absorbing action even during operation. In the present embodiment, the spring constant of the gas spring is automatically adjusted by the control device and the actuator, but these are removed and a driving tool such as a screw mechanism is provided at the bottom of the driving device 123 and manually operated. It is also possible to adjust the spring constant. The spring constant adjusting mechanism according to the present embodiment can be applied to the hot gas engine according to the second embodiment.

【0028】(第9実施例)次に,図11を参照して本
発明の第9実施例を説明する。本実施例のものでは,吸
振装置120のダンパ141には磁石(図示しない)が
固定され,ケ−シング142を取り巻いて周囲には電磁
コイル143が配置されて,ダンパ141を電磁制御す
るものである。熱ガス機関の始動時に電磁コイルに通電
することによりダンパ141を振動させることができる
が,この状態では吸振作用の逆作用を行うことになるた
め,ケ−シング101が最も振動する周波数にて通電す
る。同図には吸収装置120のダンパ141を機械ばね
81,82で支持した例を示したが,ガスばねであるい
は機械ばねとガスばねを併用してダンパ質量を支持した
本発明の他の実施例に対しても本実施例を追加して適用
できる。又,本発明の第2実施例の熱ガス機関に対して
もこの電磁制御機構を適用できる。 (第10実施例)次に,図12を参照して本発明の第1
0実施例を説明する。同図の吸振装置140は,前記第
7実施例と,前記第8実施例と,前記第9実施例の各実
施例の長所を生かすために組み合わせた熱ガス機関の総
合的な吸振装置を示すものである。従って,対応する構
成要素の符号はニ−ドル弁96とその操作部96Aを除
き夫々の図に用いた符号を付して示してある。又,本吸
振装置140は本発明の第2実施例の熱ガス機関に対し
ても適用できるものである。
(Ninth Embodiment) Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a magnet (not shown) is fixed to the damper 141 of the vibration absorbing device 120, an electromagnetic coil 143 is arranged around the casing 142, and the damper 141 is electromagnetically controlled. is there. The damper 141 can be vibrated by energizing the electromagnetic coil at the time of starting the hot gas engine. However, in this state, the vibration absorbing action is reversed, so the energization is performed at the frequency at which the casing 101 vibrates most. To do. The figure shows an example in which the damper 141 of the absorber 120 is supported by the mechanical springs 81 and 82, but another embodiment of the present invention in which the damper mass is supported by a gas spring or by using both a mechanical spring and a gas spring. This embodiment can be additionally applied to the above. This electromagnetic control mechanism can also be applied to the hot gas engine of the second embodiment of the present invention. (Tenth Embodiment) Next, referring to FIG. 12, a first embodiment of the present invention will be described.
Example 0 will be described. A vibration absorbing device 140 of the same figure shows a comprehensive vibration absorbing device of a hot gas engine which is combined in order to make the best use of the advantages of the seventh, eighth and ninth embodiments. It is a thing. Therefore, the reference numerals of the corresponding components are shown with the reference numerals used in the respective drawings except for the needle valve 96 and its operating portion 96A. The vibration absorbing device 140 can also be applied to the hot gas engine of the second embodiment of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は上記のように,振動系の共振を
利用してディスプレ−サや補助ピストンを駆動している
所要の構成で支持されたダンパを備えたフリ−ピストン
式熱ガス機関であるから,次のような優れた効果を有す
る。 構造が簡単で,クランク機構等による機械摩擦損失を
低減でき,高い性能が期待できる。 高出力密度で,小型軽量化が可能であるため,省資源
でかつフロンを使用しない冷暖房が可能である。 付加されたダンパによる吸振作用により静粛で付属部
品の耐久性に富む機器を提供することができる。 さらに,上記ダンパを支えるばね手段に減衰装置を設
けたり,この減衰装置の減衰係数を調整可能としたり,
あるいは,上記ダンパを支えるばね手段のばね定数を調
整可能とする等の各種の変形を施すようにすれば,この
ような付加手段によって吸振作用は適正なものに調整さ
れるから,熱機関をさらに静粛に運転させることができ
る。
As described above, the present invention is a free-piston type hot gas engine equipped with a damper supported in a required configuration for driving a displacer and an auxiliary piston by utilizing resonance of a vibration system. Therefore, it has the following excellent effects. The structure is simple, mechanical friction loss due to the crank mechanism, etc. can be reduced, and high performance can be expected. Since it has a high output density and can be made smaller and lighter, it is possible to conserve resources and perform cooling and heating without using CFCs. By the vibration absorbing action of the added damper, it is possible to provide a device that is quiet and has high durability of the accessory parts. Furthermore, a damping device is provided in the spring means that supports the damper, and the damping coefficient of this damping device can be adjusted.
Alternatively, if various modifications are made such that the spring constant of the spring means supporting the damper can be adjusted, the vibration absorbing action is adjusted to an appropriate one by such additional means, so that the heat engine is further improved. You can drive quietly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a hot gas engine equipped with a vibration absorbing device, showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例を示す図で解析モデルとし
て模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an analysis model in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention and is a schematic sectional view showing the configuration of a hot gas engine provided with a vibration absorbing device.

【図4】本発明の第2実施例を示す図で解析モデルとし
て模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention and is a diagram schematically showing an analysis model.

【図5】本発明の第3実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a hot gas engine equipped with a vibration absorbing device in a view showing a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a hot gas engine equipped with a vibration absorbing device, showing a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention and is a schematic sectional view showing the configuration of a hot gas engine provided with a vibration absorbing device.

【図8】本発明の第6実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention and is a schematic sectional view showing the configuration of a hot gas engine provided with a vibration absorbing device.

【図9】本発明の第7実施例を示す図で吸振装置を備え
た熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention and is a schematic sectional view showing the configuration of a hot gas engine provided with a vibration absorbing device.

【図10】本発明の第8実施例を示す図で吸振装置を備
えた熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 10 is a diagram showing an eighth embodiment of the present invention and is a schematic sectional view showing the configuration of a hot gas engine provided with a vibration absorbing device.

【図11】本発明の第9実施例を示す図で吸振装置を備
えた熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a hot gas engine equipped with a vibration absorbing device, showing a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第10実施例を示す図で吸振装置を
備えた熱ガス機関の構成を示す概略断面図である。
FIG. 12 is a diagram showing a tenth embodiment of the present invention and is a schematic sectional view showing the configuration of a hot gas engine provided with a vibration absorbing device.

【図13】従来例を示す図で熱ガス機関の構成を示す概
念図である。
FIG. 13 is a diagram showing a conventional example, which is a conceptual diagram showing a configuration of a hot gas engine.

【図14】従来例を示す図で熱ガス機関の構成を示す縦
断正面図である。
FIG. 14 is a vertical sectional front view showing a configuration of a hot gas engine showing a conventional example.

【図15】従来例を示す図で熱ガス機関の構成を示す概
念図である。
FIG. 15 is a diagram showing a conventional example, which is a conceptual diagram showing a configuration of a hot gas engine.

【図16】従来例を示す図で熱ガス機関の構成を示す概
念図である。
FIG. 16 is a diagram showing a conventional example, which is a conceptual diagram showing a configuration of a hot gas engine.

【図17】従来例を示す図で熱ガス機関の構成を示す部
分断面図である。
FIG. 17 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a hot gas engine showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41L:低温側ディスプレ−サ 41H:高温側ディスプレ−サ 43:高温室 44,45:中温室 46:低温室 54,55,64,71,81,82,86a,86
b:ばね手段(機械ばね) 60,80,85,90,95,100A,100B,
110,120,140:吸振装置 62,87,141:ダンパ 72:補助ピストン 84,121:ばね手段(ガスばね) 94:ニ−ドル弁(アクチュエ−タ付弁) 101〜103:ケ−シング 104:補助ケ−シング 123:駆動装置 125:センサ 126:制御装置 127A,127B:アクチュエ−タ 143:電磁コイル
41L: low temperature side displacer 41H: high temperature side displacer 43: high temperature chamber 44, 45: middle greenhouse 46: low temperature chamber 54, 55, 64, 71, 81, 82, 86a, 86
b: spring means (mechanical spring) 60, 80, 85, 90, 95, 100A, 100B,
110, 120, 140: Vibration absorber 62, 87, 141: Damper 72: Auxiliary piston 84, 121: Spring means (gas spring) 94: Needle valve (valve with actuator) 101-103: Casing 104 : Auxiliary casing 123: Driving device 125: Sensor 126: Control device 127A, 127B: Actuator 143: Electromagnetic coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 房夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fusao Terada 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作動ガスが封入されたケ−シングと,こ
のケ−シング内を高温室と中温室と低温室とに区画する
高温側ディスプレ−サおよび低温側ディスプレ−サと,
高温室と中温室をつなぐガス流路に配置された作動ガス
加熱用の高温側熱交換器と高温側再生器および中温側熱
交換器と,低温室と中温室をつなぐガス流路に配置され
た低温側熱交換器と低温側再生器および中温側熱交換器
とを備え,上記各ディスプレ−サをばね手段によって支
えたフリ−ピストン式熱ガス機関において,ばね手段に
よって支えられたダンパを付加したことを特徴とするフ
リ−ピストン式熱ガス機関。
1. A casing in which a working gas is enclosed, and a high temperature side disperser and a low temperature side disperser which divide the inside of the casing into a high temperature chamber, a middle greenhouse and a low temperature chamber.
A high temperature side heat exchanger, a high temperature side regenerator and a medium temperature side heat exchanger for heating the working gas arranged in the gas flow path connecting the high greenhouse and the middle greenhouse, and a gas flow path connecting the low temperature room and the middle greenhouse. In a free-piston type hot gas engine having a low temperature side heat exchanger, a low temperature side regenerator and an intermediate temperature side heat exchanger, and each of the above displacers supported by spring means, a damper supported by spring means is added. A free-piston type hot gas engine characterized by the above.
【請求項2】 作動ガスが封入されたケ−シングと,こ
のケ−シング内を高温室と中温室と低温室とに区画する
高温側ディスプレ−サおよび低温側ディスプレ−サと,
高温室と中温室をつなぐガス流路に配置された作動ガス
加熱用の高温側熱交換器と高温側再生器および中温側熱
交換器と,低温室と中温室をつなぐガス流路に配置され
た低温側熱交換器と低温側再生器および中温側熱交換器
と,中温室あるいは連通部ガス流路と連結するように補
助シリンダと補助ピストンとを備え,この補助ピストン
と前記の高温側ディスプレ−サおよび低温側ディスプレ
−サをばね手段で支えたフリ−ピストン式熱ガス機関に
おいて,ばね手段によって支えられたダンパを付加した
ことを特徴とするフリ−ピストン式熱ガス機関。
2. A casing in which a working gas is enclosed, and a high temperature side disperser and a low temperature side disperser which divide the inside of the casing into a high temperature chamber, a medium greenhouse and a low temperature chamber,
A high temperature side heat exchanger, a high temperature side regenerator and a medium temperature side heat exchanger for heating the working gas arranged in the gas flow path connecting the high greenhouse and the middle greenhouse, and a gas flow path connecting the low temperature room and the middle greenhouse. A low temperature side heat exchanger, a low temperature side regenerator and a medium temperature side heat exchanger, and an auxiliary cylinder and an auxiliary piston so as to be connected to the middle greenhouse or the gas passage of the communication part. A free-piston type hot gas engine in which a damper supported by spring means is added to a free-piston type hot gas engine in which a spring and a low temperature side displacer are supported by spring means.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載のフリ−ピ
ストン式熱ガス機関において,付加された前記ダンパを
支えるばね手段に減衰装置を備えたことを特徴とするフ
リ−ピストン式熱ガス機関。
3. The free-piston type hot gas engine according to claim 1 or 2, wherein a spring device for supporting the added damper is provided with a damping device. .
【請求項4】 請求項1または請求項2記載のフリ−ピ
ストン式熱ガス機関において,付加された前記ダンパを
支えるばね手段に減衰係数を調整可能な機構と制御回路
を持つ減衰装置を備え,運転時においても機関の振動を
最小限に調整する機能を備えたことを特徴とするフリ−
ピストン式熱ガス機関。
4. The free-piston type hot gas engine according to claim 1 or 2, wherein a spring means for supporting the added damper is provided with a damping device having a mechanism capable of adjusting a damping coefficient and a control circuit. A free feature that is equipped with a function to minimize the vibration of the engine even during operation.
Piston type hot gas engine.
【請求項5】 請求項1または請求項2記載のフリ−ピ
ストン式熱ガス機関において,付加された前記ダンパを
支えるばね手段のばね定数を調整する機構を備えたこと
を特徴とするフリ−ピストン式熱ガス機関。
5. The free piston type hot gas engine according to claim 1 or 2, further comprising a mechanism for adjusting a spring constant of spring means for supporting the added damper. Type hot gas engine.
【請求項6】 請求項1または請求項2記載のフリ−ピ
ストン式熱ガス機関において,付加された前記ダンパを
支えるばね手段のばね定数を調整する機構と制御回路を
持つばね手段を備え,運転時においても機関の振動を最
小限に調整する機能を備えたことを特徴とするフリ−ピ
ストン式熱ガス機関。
6. The free-piston type hot gas engine according to claim 1 or 2, further comprising a spring unit having a mechanism and a control circuit for adjusting a spring constant of a spring unit supporting the added damper, and operating. A free-piston type hot gas engine, which is characterized by having a function of adjusting the vibration of the engine to a minimum even at times.
【請求項7】 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載
のフリ−ピストン式熱ガス機関において,付加された前
記ダンパを,バランサとして利用すると共に,前記ダン
パに磁石を付加し電磁コイルによって駆動することによ
り始動装置としても利用することを特徴とするフリ−ピ
ストン式熱ガス機関。
7. The free-piston type hot gas engine according to claim 1, wherein the added damper is used as a balancer, and a magnet is added to the damper by an electromagnetic coil. A free-piston type hot gas engine characterized by being used as a starting device by being driven.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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