(57)【要約】【課題】ピストン又はクロスヘッドがシリンダに与えるスラスト力を小さくし、回転力取出機構をオイルフリー化するとともに、コンパクトなスターリングエンジン発電機を実現する。【解決手段】ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構４と、圧縮シリンダ２が配設されているクランクケース５と、クランクケース５上に気密的に結合され、クランクケース５とともに膨張シリンダ３を形成する膨張シリンダブロック１０とを有し、回転力取出機構４は、⊥形ヨーク２１とロッカーアーム２２を備えており、⊥形ヨーク２１は、その上部２３がクランク軸２４に偏心して回転可能に枢着されており、下部前後端２８、２９はそれぞれ圧縮シリンダ２及び膨張シリンダ３のピストン８、１２に、コンロッド９、１３を介して連結されており、ロッカーアーム２２は、一端２５がクランクケースに枢着されており、他端２６が⊥形ヨーク２１の下部中央２７に枢着されている。【選択図】図１
2008101477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構を設置するクランクケースを備えたスターリングエンジン発電機において、
前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、
前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部はピストンに、コンロッドを介して連結されており、
前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機。
【請求項２】
ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構と、圧縮シリンダが配設されているクランクケースと、該クランクケース上に気密的に結合され、該クランクケースとともに膨張シリンダを形成する膨張シリンダブロックと、を有するスターリングエンジン発電機において、
前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、
前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部両端はそれぞれ圧縮シリンダ及び膨張シリンダのピストンに、コンロッドを介して連結されており、
前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機。
【請求項３】
前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器を有し、クランクケースに冷却器が設けられ、該冷却器の下部には円環状のマニホールドを有していることを特徴とする請求項２記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項４】
前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器及び冷却器が設けられ、冷却器下部には、断面積を大きく取ったマニホールドを有していることを特徴とする請求項２記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項５】
前記クランクケースの上部に膨張シリンダブロックと圧縮シリンダブロックを設け、この膨張シリンダブロックに膨張シリンダを形成するとともに、同様に圧縮シリンダブロックに圧縮シリンダを形成し、圧縮シリンダには、再生器及び冷却器が設けられていることを特徴とする請求項２記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項６】
クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、両側の側部ケースのスペース内に発電機が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項７】
クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、一方の側部ケースのスペース内に発電機が配置されており、他方の側部ケースは圧縮ピストン及び膨張ピストンの背面側の圧力変動を吸収するバッファ空間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項８】
前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部に軸受が設けられており、
該軸受は、樹脂製ブッシュ、潤滑剤コーティングを施した金属ブッシュ、グリースまたは固形潤滑剤を封入した転がり軸受を用いたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項９】
前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部の軸受として、樹脂製ブッシュ、潤滑剤コーティングを施した金属ブッシュ、又はホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金からなる金属ブッシュが設けられており、
前記回転部材には、前記軸受と連通する通孔が形成されており、該通孔には、作動ガスは通過させるが、グリースまたは潤滑油は通過させないフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のスターリングエンジン発電機。
【請求項１０】
前記クランクケースの上部において膨張シリンダとクランク室を仕切る上蓋を設け、該上蓋に、ピストンロッドに摺接する内面に樹脂コーティングを施した金属シールとその外側のＯリングまたは樹脂製シールから成るロッドシールを設け、冷却器下部マニフォールドと膨張ピストン背面空間を連通して、さらに圧縮空間に連通したことを特徴とする請求項２又は４記載のスターリングエンジン発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリングエンジンを利用した発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネ及び地球環境の改善に適合したエンジンとして、スターリングエンジンが着目されている。スターリングエンジンは、熱効率が高く、外燃機関であるために静粛性にすぐれ、各種の燃料が使用可能であることから、定置式又は可搬式の発電機の動力源として最適である。
【０００３】
スターリングエンジンは、加圧された作動ガスが封入され、燃焼器等で加熱されたシリンダ内の高温室と低温室との間に生じる圧力差でピストンを往復駆動させ、この往復駆動力をエネルギー源として取り出す動力装置である。
【０００４】
スターリングエンジンの構成としては、いろいろなタイプの構造があるが、圧縮室及び膨張室を夫々含む圧縮シリンダと膨張シリンダを備え、圧縮シリンダ内と膨張シリンダ内をそれぞれ往復動するピストンの往復運動を回転力に変換する回転力取出機構を設け、この回転力取出機構を配設するクランクケースを圧縮シリンダ及び膨張シリンダと気密的結合した構成は公知である（特許文献１参照）。該クランクケース内は、大気開放、または作動ガスを封入して適当な圧力に保持される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５１２４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のスターリングエンジンでは、次のような問題がある。
（１）圧縮シリンダ及び膨張シリンダをそれぞれ往復動するピストン又はクロスヘッドには、コンロッドを介して回転力取出機構の回転動作の影響が作用し、ピストン又はクロスヘッドとシリンダ又はクロスヘッドガイドとの間にスラスト力が生じて、スムースな往復動が阻害される。
【０００７】
（２）クランクケース内の回転力取出機構において、前記スラスト力を低減し、該回転摺動部をスムースに動作させるために潤滑油を用いる場合には、この潤滑油を封止する機構（ロッドシール等）が必要であり、該封止機構の状態によっては圧縮シリンダ及び膨張シリンダ内に潤滑油が入り込む（オイル上がり）という現象が生じ、ヒータチューブ内やシリンダ内で焼き付き等の原因となり、また、再生器内や冷却器内に滞留してエンジン性能を劣化させる原因ともなる。
【０００８】
（３）スターリングエンジンを発電機に適用する場合、通常は単純にスターリングエンジンの出力用回転軸を発電機結合する構成とすればよいが、エンジンと発電機をそれぞれ別個に設けなくてはならず、装置構成が大きくなってしまう。スターリングエンジンに、ピストン背面側の圧力（ピストンの背圧の変動を極力小さくするために、バッファ（タンク）を設けることが好ましいが、このような場合に、特に大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的とするものであり、ピストン又はクロスヘッドとシリンダ又はクロスヘッドガイドとの間で生じるスラスト力を小さくし、グリース潤滑やオイル潤滑を用いない回転力取出機構を実現する。また、グリース潤滑やオイル潤滑を用いる場合にも、回転力取出機構からのグリースやオイルの漏れを防止する。さらに、バッファを備えていてもコンパクトなスターリングエンジン発電機を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために、ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構を設置するクランクケースを備えたスターリングエンジン発電機において、前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部はピストンに、コンロッドを介して連結されており、前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機を提供する。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために、ピストンの往復運動を回転に変換する回転力取出機構と、圧縮シリンダが配設されているクランクケースと、該クランクケース上に気密的に結合され、該クランクケースとともに膨張シリンダを形成する膨張シリンダブロックと、を有するスターリングエンジン発電機において、前記回転力取出機構は、⊥形ヨークとロッカーアームを備えており、前記⊥形ヨークは、その上端が回転出力軸に偏心して回転可能に取り付けられており、下部両端はそれぞれ圧縮シリンダ及び膨張シリンダのピストンに、コンロッドを介して連結されており、前記ロッカーアームは、一端がクランクケースに枢着されており、他端が前記⊥形ヨーク下部中央に枢着されていることを特徴とするスターリングエンジン発電機を提供する。
【００１２】
前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器を有し、クランクケースに冷却器が設けられている構成とすることが好ましい。
【００１３】
前記膨張シリンダブロックは、その頂部にヒータチューブが取り付けられるとともに、再生器及び冷却器が設けられている構成とすることが好ましい。
【００１４】
前記クランクケースの上部に膨張シリンダブロックと圧縮シリンダブロックを設け、この膨張シリンダブロックに膨張シリンダを形成するとともに、圧縮シリンダブロックに圧縮シリンダを形成し、圧縮シリンダには、再生器及び冷却器が設けられている構成とすることが好ましい。
【００１５】
クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、両側の側部ケースのスペース内に発電機が配置されている構成とすることが好ましい。
【００１６】
クランクケースの左右の両側に、左右の側部ケースがクランクケースと気密的に取り付けられており、一方の側部ケースのスペース内に発電機が配置されており、他方の側部ケースは圧縮ピストン及び膨張ピストンの背面側の圧力変動を吸収するバッファ空間である構成とすることが好ましい。
【００１７】
前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部に軸受が設けられており、該軸受に、樹脂製ブッシュ、潤滑剤（樹脂、金属、セラミック等）コーティングを施した金属ブッシュ、グリース封入または固形潤滑剤を封入した転がり軸受を用いることが好ましい。
【００１８】
前記回転力取出機構における、軸又はピンと回転部材の間の回転摺動部に設けられた潤滑用の軸受（ホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金等）が設けられており、前記回転部材には、前記軸受と連通する通孔が形成されており、該通孔には、作動ガスは通過させるが、潤滑剤は通過させないフィルタが設けられている構成とすることが好ましい。
【００１９】
クランクケースの上部において膨張シリンダとクランク室を仕切る上蓋を設け、該上蓋に、ピストンロッドに摺接する内面に樹脂コーティングをした金属シールとその外側のＯリング又は樹脂製シールから成るロッドシールを設け、冷却器下部マニホールドと膨張ピストン背面空間を連通して、さらに圧縮空間に連通した構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るスターリングエンジン発電機によれば、次のような効果が生じる。
【００２１】
（１）回転力取出機構として、⊥形ヨークとロッカーアームから成るロスヨーク機構を採用したので、次のような効果が生じる。
イ．ピストンの往復動の直進性が得られ、スムースな往復動が確保できるためにピストン及びクロスヘッドとシリンダ又はクロスヘッドガイドとの間に作用するスラスト力が低減し、オイルフリー化が可能となる。
ロ．クランクを一つとする（１スローのクランクシャフトとなる）ことができるために、クランクシャフトの加工が容易で低コスト化が可能となる。
ハ．回転力取出機構が全体的にコンパクトとなる。
【００２２】
（２）冷却器をクランクケース内に設けることで、クランクケース内の冷却が可能となるとともに、圧縮シリンダの側壁に作動ガス通路を形成することで、エンジン部分をコンパクトとすることができる。さらに、クランクケースの両側又は片側に側部ケースを設け、この中に発電機を配置することで、スターリングエンジン発電機をコンパクトな構成とすることができる。側部ケースをバッファ空間として活用することも可能となる。
【００２３】
（３）コンロッドとクランクの回転摺動部に、軸受として、樹脂製ブッシュ、潤滑剤（樹脂、金属、セラミック等）コーティングを施した金属ブッシュを用いることでオイルフリー可、グリースまたは固形潤滑剤を封入した転がり軸受を用いることでオイルレス可が可能となる。
【００２４】
（４）また、コンロッドとクランクの回転摺動部の軸受（樹脂製ブッシュ、潤滑剤コーティングを施した金属ブッシュ、又は、ホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金等からなる金属ブッシュ）にグリース潤滑またはオイル潤滑を用いる場合に、潤滑財保持機構及びフィルタを設けることで、グリースやオイルの漏れを防止できる。そして、機械損失の低減、振動及び騒音の低減、さらには耐久性の向上という効果が生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係るスターリングエンジン発電機を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１及び図２は、本発明のスターリングエンジン発電機の実施例１の全体構成を示し、図１は正面側から見た断面図であり、図２は側面側から見た断面図である。図１及び図２において、スターリングエンジン発電機１は、圧縮シリンダ２、膨張シリンダ３及び回転力取出機構４を備えている。
【００２７】
圧縮シリンダ２は、回転力取出機構４を収容するクランクケース５の上部の前側に形成され、上蓋６で封止されている。圧縮シリンダ３には、クロスヘッド７と一体の圧縮ピストン８が往復動可能に設けられており、クロスヘッド７にコンロッド９が枢着されている。
【００２８】
膨張シリンダ３は、クランクケース５の上部の後側と膨張シリンダブロック１０により形成されている。膨張シリンダブロック１０は、クランクケース５の上面に、クランクケース５に対して気密的に固定されている。
【００２９】
そして、膨張シリンダ３には、クロスヘッド１１が一体の膨張ピストン１２が往復動可能に設けられており、クロスヘッド１１にコンロッド１３が枢着されている。膨張ピストン１２は、圧縮ピストン８よりおおよそ９０度の位相だけ先行して移動する。
【００３０】
膨張シリンダブロック１０の頂部である膨張シリンダヘッド１４には、ヒータチューブ１５が、ヒータ（ガスバーナ等）により加熱されるように設けられている。また、膨張シリンダブロック１０には、膨張シリンダ３の周囲に位置して再生器１６が配設されている。
【００３１】
クランクケース５の後側上部には、膨張シリンダ３の周囲に位置して冷却器１７が配設されている。そして、圧縮シリンダ２と冷却器１７の下部マニホールド１７’の一端側とを連通し、作動ガスの流路となる作動ガス通路１８、１８’が形成されている。要するに、冷却器１７をクランクケース５内に設けるとともに、冷却器下部マニホールド１７’、ロスヘッドガイド兼ねる圧縮シリンダ２の側壁に作動ガス通路１８、冷却器マニホールド１７’と作動ガス通路１８を連通する作動ガス通路１８’を形成することで、エンジン部分の高さを低くしてコンパクトとすることができる。
【００３２】
膨張シリンダ３のピストンより上方の空間である膨張空間１９、ヒータチューブ１５、再生器１６、冷却器１７、マニホールド１７’、作動ガス通路１８、１８’及び圧縮シリンダ２のピストン上方空間である圧縮空間２０は、互いに連通している。
【００３３】
圧縮シリンダ２と膨張シリンダ３及びクランクケース５内には、作動ガスとして、例えば、ヘリウム、水素、窒素等が封入されている。作動ガスは、ヒータチューブ１５、再生器１６、冷却器１７、マニホールド１７’及び作動ガス通路１８、１８’を通過して、圧縮シリンダ２と膨張シリンダ３との間を往復的に流動可能である。
【００３４】
以上の構成から成るスターリングエンジン発電機１では、圧縮空間２０内で圧縮ピストン８によって作動ガスは圧縮され、作動ガス通路１８、１８’、マニホールド１７’、冷却器１７、再生器１６を通過してヒータチューブ１５を通過する際にヒータで加熱されて高温、高圧となって、膨張シリンダ３の膨張空間１９内に入り、そこで作動ガスが膨張し、膨張ピストン１２を下方に押し下げる。
【００３５】
そして、膨張ピストン１２が上方に戻る際に、作動ガスは膨張空間１９からヒータチューブ１５、再生器１６、冷却器１７（作動ガスは冷却されて低温、低圧となる）、マニホールド１７’、作動ガス通路１８、１８’を通過して、圧縮ピストン８の圧縮空間２０内に戻る。
【００３６】
このような一連の動作をすると、作動ガスにより膨張ピストン１２が下方に押し下げられる力が回転力取出機構４により回転力として取り出され、この回転力を利用することで、発電機が発電する。
【００３７】
以上のような構成のスターリングエンジン発電機１において、本発明の特徴的な構成について説明する。本発明では、回転力取出機構として、⊥形ヨークとロッカーアームから成るロスヨーク機構を採用した。
【００３８】
即ち、回転力取出機構４は、⊥形ヨーク２１とロッカーアーム２２とを備えており、⊥形ヨーク２１は、その上部２３がクランク偏心軸２４’に回転可能に取り付けられクランク軸２４に偏心して回転可能に取り付けられている。ロッカーアーム２２は、一端２５がクランクケース５に枢着されており、他端２６がヨーク２１の下部中央２７に枢着されている。
【００３９】
上端が膨張ピストン１２のクロスヘッド１１に回転可能に取り付けられたコンロッド１３は、その下端が⊥形ヨーク２１の前後の一側端（前端２８）に枢着されている。また、上端が圧縮ピストン８のクロスヘッド７に回転可能に枢着されたコンロッド９は、その下端が⊥形ヨーク２１の前後の他端（後端２９）に枢着されている。従って、膨張ピストン１２はクロスヘッドガイドを兼ねる膨張シリンダ下部３’の内部を往復動（直線方向の上下動）する。同様に、圧縮ピストン８はクロスヘッドガイドを兼ねる圧縮シリンダ２の内部を往復動（直線方向の上下動）する。
【００４０】
このような構造の回転力取出機構４によれば、圧縮ピストン８及び膨張ピストン１２の直線方向の往復動（直線方向の上下動）により、⊥形ヨーク２１のクランク偏心軸２４’へ枢着された⊥形ヨーク上部２３が、クランク軸２４を中心に回転する。同時に、⊥形ヨーク下部中央２７はロッカーアーム２２によって左右方向の動作が拘束されるので、概ね直線方向の上下動となり、⊥形ヨークの前端２８及び⊥形ヨークの後端２９も上下運動する。
【００４１】
そして、圧縮ピストン８及び膨張ピストン１２の直線方向の動きによって、⊥形ヨーク２１とコンロッドとの枢着部（２８、２９）には多少の横方向のぶれが生じるが、コンロッドの長さに比べて無視できる程度である。従って、圧縮ピストン８及び膨張ピストン１２は、圧縮シリンダ２及び膨張シリンダ下部３’に対するスラスト力（⊥形ヨーク２１の両端部（２８、２９）の横方向のぶれとコンロッドの長さとの関係から算出）をほとんど発生しない。
【００４２】
図２における回転力取出機構４において、コンロッド９、１３と⊥形ヨーク２１との枢着部、ロッカーアーム２２と⊥形ヨーク２１との枢着部、⊥形ヨーク２１とクランク軸２４との枢着部等は、回転部材と枢支軸が互いに回転可能な回転摺動部３２として構成されている。本発明では、このような回転摺動部３２に、潤滑機構が設けられている。
【００４３】
潤滑機構の一例を、例えば、図３（ａ）に示すような⊥形ヨーク２１とロッカーアーム２２との枢着部である回転摺動部３２について具体的に説明すると、⊥形ヨーク２１の下部中央２７では、ロッカーアーム２２との枢着のために枢支軸（ピン）３１の回転（揺動運動）を良好にするため軸受３４が設けられており、該軸受には樹脂製ブッシュ、潤滑剤（樹脂、金属、セラミック等）コーティングを施した金属ブッシュ、グリースまたは固形潤滑材を封入した転がり軸受を用いる。
【００４４】
次に、グリース潤滑またはオイル潤滑を用いる場合の図３（ｂ）について説明する。回転摺動部３２における枢支軸（ピン）３１に設けた２つのオイルシール３３の間に軸受（ブッシュ）３４が設けられている。該軸受３４は、樹脂製ブッシュ、内面に潤滑剤（樹脂、金属、セラミック等）コーティングされた金属製ブッシュ、一般的なホワイトメタル、青銅合金、アルミ合金等を材料とする軸受である。
【００４５】
枢支軸（ピン）３１は空孔３１’が形成されており、この空孔３１’内に潤滑剤（グリース、オイル等）が保持されている。一方、⊥形ヨーク２１には、その側面に開口するＬ形貫通孔３５が形成され、この貫通孔３５は軸受３４に形成された通孔３６を通して空孔３１’と連通されている。この貫通孔３５に、作動ガスは通過させるが、潤滑剤は通過させないフィルタ３７が設けられている。
【００４６】
軸受３４には、適宜、空孔３１’内から通孔３６を通して潤滑剤が供給される。作動ガスは、フィルタ３７を通過可能であり潤滑剤に対して圧力が付与されている。そして、貫通孔３５にフィルタ３７が装入されているために、潤滑剤は、通孔３６及び貫通孔３５を通して漏れ出るようなことはない。このような構成により、機械損失の低減、振動及び騒音の低減、さらには耐久性の向上という効果が生じる。
【００４７】
図３（ｃ）は、潤滑機構の別の態様を示す図である。この潤滑機構は、潤滑剤を軸受（ブッシュ）３４の取り付けスペースにリング状の潤滑剤保持溜め３４’を設けたものである。この潤滑機構においても、上記同様に、Ｌ形貫通孔３５が形成されており、この貫通孔３５は潤滑剤保持溜め３４’に連通している。
【００４８】
さらに、本発明のスターリングエンジン発電機の特徴は、図１に示すように、クランクケース５の左右の両側に、左右の側部ケース３８が張り出すようにして固定されており、密閉された左右のスペース３９が形成されている。これら左右の側部ケース３８内のスペース３９に発電機４０が配置されている。
【００４９】
発電機４０は、アウターロータタイプの発電機であり、回転力取出機構４のクランク軸２４にロータ４１が取り付けられ、このロータ４１がステータ４２に対して回転する周知の発電機である。
【００５０】
このような発電機４０を、クランクケース５の左右両側の側部ケース３８のスペース３９内に設ける構成としたので、本発明のスターリングエンジン発電機１は全体がきわめてコンパクトとなる。また、アウターロータタイプの発電機であるから、ロータがフライホイール効果を有し、フライホイールが不要である。
【００５１】
本実施例では、回転力取出機構４の左右の側部ケース３８のスペース３９内に発電機４０を設けたが、図４（ａ）に実施例１の変形例を示すように、左右いずれか一方の側部ケース３８のスペース３９だけに発電機４０を設け、他方のスペースをバッファ空間３９’として利用してもよい。
【００５２】
このように他方のスペースをバッファ空間３８’として利用すると、大きなスペースをバッファとして利用できるから、圧縮ピストン８及び膨張ピストン１２の背圧側（回転力取出機構４設置側）の圧力変動を十分吸収することが可能となる。
【００５３】
なお、参考のために従来例のスターリングエンジン発電機のバッファタンクを図４（ｂ）に示すが、このような従来例のバッファタンク４９は、膨張ピストン１２の背圧部に突出するように設けるので、コンパクトさに欠けるという問題があったが、図４（ａ）のようなバッファ空間３９’を設け、きわめてコンパクトでスマートな構成としてまとめられる。
【００５４】
また、この実施例１のスターリングエンジン発電機１は、クランクケース５の膨張シリンダ３の周囲に冷却器１７が配設される構成としたので、スターリングエンジン発電機１の高さが低くなり、全体的にコンパクトな構成とすることができる。
【実施例２】
【００５５】
図５及び図６は、本発明に係るスターリングエンジン発電機の実施例２を説明する図である。この実施例２のスターリングエンジン発電機４３は、実施例１とほぼ同じ構成であるが、実施例１と異なる特徴的な構成について以下説明する。
【００５６】
実施例２では、膨張シリンダブロック１０を、実施例１より長く（背が高く）形成して、上蓋ブロック４４を介してクランクケース５に載置して取り付けられている。膨張シリンダブロック１０の膨張シリンダヘッド１４には、実施例１と同様に、ヒータチューブ１５が、ヒータにより加熱されるように設けられている。
【００５７】
そして、膨張シリンダブロック１０には、膨張シリンダ３の周囲に再生器１６及び冷却器１７が上下に順次配設されている。クランクケース５には、クロスヘッドガイド４５が配設されており、このクロスヘッドガイド４５内をクロスヘッド１１が往復動し、クロスヘッド１１にピストンロッド４６を介して接続された膨張ピストン１２が膨張シリンダ３内を往復動する。クロスヘッド１１にコンロッド１３が連結され、コンロッド１３の一端が⊥形ヨーク２１に枢着されている。
【００５８】
上蓋ブロック４４には、冷却器下部マニホールド４７’と圧縮シリンダ２の圧縮空間２０を連通するマニホールド４７が形成されている。これにより、膨張シリンダ３の膨張空間１９、ヒータチューブ１５、再生器１６、冷却器１７、マニホールド４７、４７’及び圧縮シリンダ２の圧縮空間２０は、互いに連通している。
【００５９】
この実施例２は、膨張シリンダブロック１０を長く形成し、そこに再生器１６と冷却器１７を配設したので、再生器１６と冷却器１７との連結部に当たる膨張シリンダブロック１０の側壁を薄肉に形成することが可能となるので、加熱部である膨張シリンダブロック１０の上部から冷却器１７の冷却水への熱伝導による損失が小さくなり、熱効率が良くなる。
【００６０】
また、この実施例２では、上蓋ブロック４４に、冷却器マニフォールド４７’と圧縮シリンダ２の圧縮空間２０を連通するマニホールド４７が形成されているから、マニホールド４７の距離を短くすることができ、作動ガスの流路抵抗が少なくなり、また死容積を低減できるのでエンジン性能が向上する。
【実施例３】
【００６１】
図７及び図８は、本発明に係るスターリングエンジン発電機の実施例３を説明する図である。この実施例３のスターリングエンジン発電機は、実施例１とほぼ同じ構成であるが、実施例１と異なる構成について以下説明する。
【００６２】
実施例３では、クランクケース５の上方に膨張シリンダブロック５０と圧縮シリンダブロック５０’が固定されている。膨張シリンダブロック５０（図７中の右側）は、クランクケース５の上部とともに膨張シリンダ３を形成し、圧縮シリンダブロック５０’（図７中の左側）は、クランクケース５の上部とともに圧縮シリンダ４を形成する。
【００６３】
圧縮シリンダ２の圧縮空間２０の上部に、上方から再生器１６及び冷却器１７が設けられている。膨張及び圧縮シリンダブロック５０、５０’の頂部には、膨張シリンダ３の膨張空間１９と連通するマニホールド５１及び再生器１６と連通するマニホールド５２がそれぞれ形成されている。膨張及び圧縮シリンダブロック５０、５０’の頂部（シリンダヘッド）には、２つのマニホールド５１、５２の間を連通するヒータチューブ１５が取り付けられている。
【００６４】
圧縮空間２０で圧縮された作動ガスは、冷却器１７及、再生器１６、マニホールド５２及びマニホールド５１を通過してヒータチューブ１５で加熱され、マニホールド５２から膨張空間１９に入り膨張ピストン１２を押圧して、回転取出機構４を介して回転出力を取り出すことができる。
【実施例４】
【００６５】
図９は、本発明に係るスターリングエンジン発電機の実施例４を説明する図である。この実施例４のスターリングエンジン発電機は、実施例２とほぼ同じ構成であるが、実施例２と異なる構成について以下説明する。
【００６６】
実施例４では、クランクケース５の上部における膨張シリンダ３の下端に位置して、封止蓋５３を設け、この封止蓋５３とピストンロッド４６の間にロッドシール５４を設け、冷却器マニホールド４７’と膨張ピストン背面空間５８とを連通する開口部５９、６０、６０’を膨張シリンダ３の下部に設けた構成を特徴とするものである。
【００６７】
このロッドシール５４は、従来は図９（ｂ）に示すような樹脂シール（ブッシュ）５５を設けたものであるが、本発明では、図９（ｃ）に示すような内面の摺動面に樹脂コーティングを施した金属シール５６と、その外側に設けたＯリング５７とから成る。さらに、ピストンロッド４６に樹脂コーティングを施す構成としてもよい。
【００６８】
また、Ｏリング５７の替わりに一方向性の樹脂シールを対抗して２個設けてもよい。このような構造のロッドシール５４を設けることにより、ロッドシール部の摺動抵抗が低減されるとともに、耐久性が向上する。また、金属シール５６の外周と封止蓋５３との隙間によって膨張ピストン１２によるピストンロッド４６の横方向のぶれの影響を抑制できる。
【００６９】
以上、本発明に係るターリングエンジン発電機を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。例えば、⊥形ヨークは、ロッカーアームとの枢着を上部にして、クランク軸との枢着を下部としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、以上のような構成であるから、発電機を内蔵したスターリングエンジン発電機として熱効率、機械効率が良く、しかもコンパクトに形成され、さらに⊥形ヨークを設けてシリンダへのスラスト力を低減しオイルフリーの可能性もあるので、定置用エンジン発電機だけでなく、軽量、小形可搬用エンジン発電機としてもきわめて利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１を説明する正面側から見た断面図である。
【図２】本発明の実施例１を説明する側面側から見た断面図である。
【図３】本発明の実施例１の要部を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１の変形例を説明する正面側から見た断面図である。
【図５】本発明の実施例２を説明する正面側から見た断面図である。
【図６】本発明の実施例２を説明する側面側から見た断面図である。
【図７】本発明の実施例３を説明する正面側から見た断面図である。
【図８】本発明の実施例３を説明する側面側から見た断面図である。
【図９】本発明の実施例４を説明する側方側から見た断面図及び要部を説明する図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  スターリングエンジン発電機
２  圧縮シリンダ
３  膨張シリンダ
３’  膨張シリンダ下部
４  回転力取出機構
５  クランクケース
６  上蓋
７  クロスヘッド
８  圧縮ピストン
９  コンロッド
１０  膨張シリンダブロック
１１  クロスヘッド
１２  膨張ピストン
１３  コンロッド
１４  膨張シリンダヘッド
１５  ヒータチューブ
１６  再生器
１７  冷却器
１７’  マニホールド
１８、１８’  作動ガス通路
１９  膨張空間
２０  圧縮空間
２１  ⊥形ヨーク
２２  ロッカーアーム
２３  ⊥形ヨークの上部
２４  クランク軸
２４’  クランク偏心軸
２５  ロッカーアームの一端
２６  ロッカーアームの他端
２７  ⊥形ヨークの下部中央
２８  ⊥形ヨークの前端
２９  ⊥形ヨークの後端
３０  クランク
３１  枢支軸（ピン）
３１’  空孔
３２  回転摺動部
３３  オイルシール
３４  軸受（ブッシュ）
３５  貫通孔
３６  通孔
３７  フィルタ
３８  側部ケース
３９  側部ケースのスペース
３９’  バッファ空間（側部ケースのスペース）
４０  発電機
４１  ロータ
４２  ステータ
４３  実施例２のスターリングエンジン発電機
４４  上蓋ブロック
４５  クロスヘッドガイド
４６  ピストンロッド
４７、４７’、５１、５２  マニホールド
４９  バッファタンク
５０  膨張シリンダブロック
５０’  圧縮シリンダブロック
５３  封止蓋
５４  ロッドシール
５５  樹脂シール
５６  金属シール
５７  Ｏリング
５８  膨張ピストン背面空間
５９  開口部
６０、６０’  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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