蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この出願の発明は、蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構に関するものである。
【０００２】蓄熱器を構成要素の一つとするヴィルミエ、スターリング、膨張ピストンを有するパルス管（以下、改良型パルス管式という）、タコニス等、或いはこれらの改良型の熱サイクル（以下、これらを熱サイクルという）の冷凍機、エンジン、ヒートポンプ等は、膨張ピストン、ディスプレーサー等（以下、膨張ピストンという）と圧縮ピストンとは、使用する熱サイクルと入力温度、出力、回転数、作動圧力、構成機器の特性等によって或る最適なクランク角差を保ちながら往復動させる必要がある。
【０００３】この出願の発明は、
【０００４】
【従来の技術】蓄熱器を構成要素の一つとするヴィルミエ、スターリング、膨張ピストンを有するパルス管（以下、改良型パルス管式という）、タコニス等、或いはこれらの改良型の熱サイクル（以下、これらを熱サイクルという）の冷凍機、エンジン、ヒートポンプ等では、膨張ピストン、ディスプレーサー等（以下、膨張ピストンという）が圧縮ピストンよりも進んだクランク角差（位相角差ともいい、またクランクピンが一個で圧縮ピストンと膨張ピストンを駆動する機構ではバンク角といい、膨張ピストンと圧縮ピストンが共に上死点にあるときにはクランク角差がゼロである）を保ちながら往復動される。
【０００５】例えば、スターリングの冷凍機では、膨張ピストンを圧縮ピストンよりも９０度を中心にして±３０度の範囲内の一定の進んだ角度を維持して運転しないと高い効率が得られない。エンジンでも、入力温度が１０００Ｋ前後で作動圧力の平均が１００気圧では、９０度を中心にして±１５度の範囲内である。効率のクランク角差の依存性は、どの蓄熱型サイクルの冷凍機やエンジン、ヒートポンプでも存在し、入力温度、出力温度、出力、回転数、作動圧力、構成機器の特性等（以下、運転条件という）によって大きく異なる。
【０００６】その詳細を、主として冷凍機使用の場合で説明する。
【０００７】図１は、本出願人の提供する改良型パルス管式冷凍機の構成要素および流路の略図であり、図２はスターリング冷凍機の構成要素および流路の略図である。図１及び図２において、１はクランクシャフト１であり、図示しないモータと連結されて回転駆動される。２はクランクピン２であり、圧縮ピストン４のコネクティングロッド３を連結してストロークを決める。５は圧縮空間、６は圧縮シリンダである。７はフレキシブルホースであり、圧縮空間５と放熱器８を繋ぐ。９は蓄冷器、１０はコールドヘッド、１１はパルス管、１２は膨張ピストン、２０は膨張シリンダ、１３は長い長さの膨張ピストン、１４は低温度になる膨張空間、１５は常温の膨張空間、１６は長い長さの膨張シリンダ、１７は膨張ピストンのコネクティングロッド、１８はクランクピンである。
【０００８】図１と図２の機器構成上の大きな差異は、膨張ピストンが長いか短いか、膨張空間が常温か低温度になるか、パルス管を使用しているかどうかである。運転条件の大きな差異は、膨張ピストン１２、１３が圧縮ピストンより何度進んだクランク角差を維持して往復動作がされるようコネクティングロッド１７がクランクピン１８に取付けられるかである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図３は、出力温度を８０Ｋとする本出願人の提供する改良型パルス管式冷凍機（ＭＰＳ）とスターリング冷凍機（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ）のＣＯＰ（冷凍出力／消費動力＝成績係数）とクランク角差の依存性に関する実験値である。
【００１０】図３に示されるように、改良型パルス管式冷凍機では、クランク角差が５度から５０度の範囲内で冷凍出力が得られるが、最大出力が得られるクランク角差は、例えば、冷凍温度が８０Ｋの時には約３０度であるが、冷凍温度が４０Ｋになると約２０度になる。
【００１１】即ち、冷凍温度（出力温度）と運転条件によって最適なクランク角差が異なることが明らかである。図３で右方に示されるスターリング冷凍機でも低温度が得られるクランク角差の範囲が異なるが、最大出力が得られる最適なクランク角差が存在することは改良型パルス管式冷凍機と同様である。このことは、スターリングサイクルのエンジンでも入力温度や運転条件によって最大効率が得られるクランク角差が存在し、９０度を中心にして±１５度の範囲内である。通常は、膨張ピストン用のクランクピンを圧縮ピストンより９０度進んだクランクピンとすることによってクランク角差が固定され運転されているのが実情である。
【００１２】最大効率を得るには、熱サイクルや運転条件の違いによって最適なクランク角差で膨張ピストンを運転しなければならないことが判る。
【００１３】このため膨張ピストン用のクランクピンを熱サイクルや運転条件の違いによって効率が最大になるようなクランク角差でクランクシャフトに設けなければならない。しかし、熱サイクルや運転条件の違いや用途によって、その都度、固定されたクランク角差の異なるクランクシャフトを製作することは製作費が高くつくし、使用開始後に運転条件の変更が要求された場合は最大効率を得ることができない。
【００１４】また、膨張ピストンを圧縮ピストンとは機械的に分離し独立に駆動する方式では、圧縮ピストンの駆動モータとは独立した別のモータを用い、或るクランク角差を維持しながら駆動する。このため、使用開始後に運転条件の変更が要求された場合でも最大効率を得ることはできるが、非常に高価なものとなる。
【００１５】更に、クランクシャフトと偏心カムを直接ピンで接続・固定する方法もあるが、クランクシャフトの内部の油路からコネクティングロッドの内部の油路を介してガイドピストン部に供給される潤滑油がピンによる接続部から漏洩しガイドピストンの潤滑が不安定になっていた。
【００１６】この出願の発明は、蓄熱型サイクルにおけるクランク角差を任意のクランク角差に簡単に調整し固定でき、ガイドピストン部を含めて潤滑も満足させることができる構造を得ることを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、この出願の請求項１の発明では、膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストンのいずれかを往復動させる偏心カムをクランクシャフトに対して回転可能とし、クランクシャフトに形成した雄型スプラインと係合させる雌型スプラインを形成したクランク角差調整用フランジを偏心カムに隣接させ、接続ピンにより偏心カムとクランク角差調整用フランジとを接続・固定する構成とすることによって、クランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置の変更により圧縮ピストンと膨張ピストン或いはディスプレーサーとのクランク角差を調整できるようにした。
【００１８】また、この出願の請求項２の発明では、上記の構成に加え、膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構において、前記偏心カムと前記クランクシャフトの摺動接触部に複数のシール部材を設置して、クランクシャフトの内部に形成した油路を通して偏心カムの摺動部、更にはコネクティングロッドの内部の油路を通してガイドピストン部に潤滑油を供給するするようにした。
【００１９】
【作用】上記から明らかなように、この出願の請求項１の発明においては、クランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置の変更により圧縮ピストンと膨張ピストン或いはディスプレーサーとのクランク角差を調整できるので、熱サイクルや運転条件の違いにより最適なクランク角差が異なる場合でもクランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置を変えるだけで対応でき、最大効率を得ることが非常に安価に達成できるものである。
【００２０】クランク角差の調節に関していえば、調節可能な最小角度は雄型スプラインと雌型スプラインの歯数が多ければ多い程小さくなり、更には偏心カム（またはクランク角差調整用フランジ）の接続ピン用のピン孔を複数にすることにより更に小さくできる。
【００２１】そして、請求項２の発明では、更に、ピストンガイドぶを含めて潤滑が十分行える。
【００２２】
【実施例】図４および図５は、この出願の発明の蓄熱型サイクルの膨張ピストンまたはディスプレーサーのクランク角差の調整機構の詳細を示すものである。
【００２３】図４および図５において、図示しないモータ等で回転駆動されるクランクシャフト２１には雄型スプライン２２が形成されている。この雄型スプライン２２と係合する雌型スプライン３０はクランク角差調整用フランジ３２に形成されている。このクランク角差調整用フランジ３２のピン孔３１に嵌入したネジ付き接続ピン３３はクランクシャフト２２に回転自在に支持された偏心カム２８のピン孔２７にも嵌合している。偏心カム２８には膨張ピストン２６のコネクティングロッド２９の一端部が回転自在に連結している。クランクシャフト２１のクランクピン２５は圧縮ピストン２３のコネクティングロッド２４の一端部が回転自在に連結している。ピン孔２７とピン孔３１はクランクシャフトの軸中心から同一の距離になるよう形成されている。
【００２４】３５および３６はシール部材である。入口３７から供給される潤滑油がクランクシャフト２１の内部に形成された油路３８と偏心カム２８の内部に形成された油路３９を通してコネクティングロッド２９の内部の油路４０に至り、ガイドピストン部に供給される。
【００２５】クランク角差の調整は、例えば、雄型スプライン２２の溝および雌型スプライン３０の山の数が３６であるならば、１０度毎に膨張ピストン２６と圧縮ピストン２３とのクランク角差を調整できる。
【００２６】例えば、膨張ピストン２６のクランク角差を圧縮ピストン２３より９０度進んだ位置に固定する時は、圧縮ピストン２３を上死点に止めておき、膨張ピストン２６を９０度進めた位置でクランク角差調整用フランジ３２のピン孔３１を偏心カム２８のピン孔２７に合わせて接続ピン３３を嵌入すればスプラインとともにクランク角差は固定される。尚、膨張ピストン２６は、クランクシャフト２１が回転し圧縮ピストン２３が往復動しても、接続ピン３３がピン孔３１とピン孔２７の両方に嵌入されない限り往復動をしない。
【００２７】クランク角差調整用フランジ３２のピン孔３１は、雌型スプライン３０が３６山ならその軸中心からスプラインの隣接する山と山の角度が１０度づつになり、この間に１個のピン孔ならば１０度のみの調整である。ピン孔３１を複数個設ければ、よりクランク角差の微調整が可能となる。微調整のための複数個のピン孔を設ける位置およびスプライン３０の軸中心からの角度は、スプラインのどの山でも、隣接する山と山との間を複数に分割した角度の位置に設ければよい。但し、そのピン孔の中心は、膨張ピストン２６の往復動用の偏心カム２８のピン孔２７と同じ位置になるように設ける。また、クランク角差の微調整をするため、偏心カム２８に複数個のピン孔を設ければ、同様の微調整が可能となることは明らかである。
【００２８】図示してないが、偏心カム２８の油路３４を避けた位置や固定用フランジに、２個から５個のピン孔を設け、軽量化とともにクランク角差が微調整できるようになっている。
【００２９】尚、接続ピン３３は、クランク角差の固定と同時に、クランクシャフトが導入され、これとは機械的には接続されていない膨張ピストン２６の偏心カム２８とを接続・固定して、膨張ピストン２６の往復動をさせる機能を有する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、（１）ヴィルミエ、スターリング、改良型パルス管式、タコニス等、或いはこれらの改良型の熱サイクルの冷凍機、ヒートポンプ、エンジンでは、膨張ピストンやディスプレーサーを圧縮ピストンとは異なるクランク角差を維持させながら往復動させる必要があるが、この出願の発明によれば、任意なクランク角差に調整し駆動することが可能なため上記のいかなる熱サイクルにも適応可能である、（２）部品数が少なく構造が簡単なため、製造も容易で高信頼度の冷凍機、ヒートポンプ、エンジン等を安価に提供できる、（３）複数の熱サイクルの冷凍機、エンジン、ヒートポンプを製造している企業にとっては、クランクシャフト、ガイドピストン、コネクティングロッド等からなるクランク部をほぼ同一の構造で生産できる、という極めて優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明が適用される改良型パルス管式冷凍機の概略を示す図である。
【図２】この出願の発明が適用されるスターリング冷凍機の概略を示す図である。
【図３】図１および図２の熱サイクルのＣＯＰとクランク角差の依存性に関する実験データを示す図である。
【図４】この出願の発明の一実施例の要部の詳細を示す図である。
【図５】この出願の発明の一実施例の要部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１，２１・・・クランクシャフトラケット
２・・・圧縮ピストン用のクランクピン
３，２４・・・圧縮ピストン用のコネクティングロッド
４・・・圧縮ピストン
５・・・圧縮空間
６・・・圧縮シリンダ
７・・・フレキシブルホース
８・・・放熱器
９・・・蓄冷器
１０・・・コールドヘッド
１１・・・パルス管
１２，１３・・・膨張ピストン
１４，１５・・・膨張空間
１６，２０・・・膨張シリンダ
１７，２９・・・膨張ピストン用のコネクティングロッド
１８・・・膨張ピストン用のクランクピン
２２・・・雄型スプライン
２７・・・偏心カムに形成されたピン孔
２８・・・偏心カム
３０・・・雌型スプライン
３１・・・クランク角差調整用フランジに形成されたピン孔
３２・・・クランク角差調整用フランジ
３３・・・接続ピン
３４，３８，３９，４０・・・油路
３５，３６・・・シール部材
【０００１】
【産業上の利用分野】この出願の発明は、蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構に関するものである。
【０００２】蓄熱器を構成要素の一つとするヴィルミエ、スターリング、膨張ピストンを有するパルス管（以下、改良型パルス管式という）、タコニス等、或いはこれらの改良型の熱サイクル（以下、これらを熱サイクルという）の冷凍機、エンジン、ヒートポンプ等は、膨張ピストン、ディスプレーサー等（以下、膨張ピストンという）と圧縮ピストンとは、使用する熱サイクルと入力温度、出力、回転数、作動圧力、構成機器の特性等によって或る最適なクランク角差を保ちながら往復動させる必要がある。
【０００３】この出願の発明は、
【０００４】
【従来の技術】蓄熱器を構成要素の一つとするヴィルミエ、スターリング、膨張ピストンを有するパルス管（以下、改良型パルス管式という）、タコニス等、或いはこれらの改良型の熱サイクル（以下、これらを熱サイクルという）の冷凍機、エンジン、ヒートポンプ等では、膨張ピストン、ディスプレーサー等（以下、膨張ピストンという）が圧縮ピストンよりも進んだクランク角差（位相角差ともいい、またクランクピンが一個で圧縮ピストンと膨張ピストンを駆動する機構ではバンク角といい、膨張ピストンと圧縮ピストンが共に上死点にあるときにはクランク角差がゼロである）を保ちながら往復動される。
【０００５】例えば、スターリングの冷凍機では、膨張ピストンを圧縮ピストンよりも９０度を中心にして±３０度の範囲内の一定の進んだ角度を維持して運転しないと高い効率が得られない。エンジンでも、入力温度が１０００Ｋ前後で作動圧力の平均が１００気圧では、９０度を中心にして±１５度の範囲内である。効率のクランク角差の依存性は、どの蓄熱型サイクルの冷凍機やエンジン、ヒートポンプでも存在し、入力温度、出力温度、出力、回転数、作動圧力、構成機器の特性等（以下、運転条件という）によって大きく異なる。
【０００６】その詳細を、主として冷凍機使用の場合で説明する。
【０００７】図１は、本出願人の提供する改良型パルス管式冷凍機の構成要素および流路の略図であり、図２はスターリング冷凍機の構成要素および流路の略図である。図１及び図２において、１はクランクシャフト１であり、図示しないモータと連結されて回転駆動される。２はクランクピン２であり、圧縮ピストン４のコネクティングロッド３を連結してストロークを決める。５は圧縮空間、６は圧縮シリンダである。７はフレキシブルホースであり、圧縮空間５と放熱器８を繋ぐ。９は蓄冷器、１０はコールドヘッド、１１はパルス管、１２は膨張ピストン、２０は膨張シリンダ、１３は長い長さの膨張ピストン、１４は低温度になる膨張空間、１５は常温の膨張空間、１６は長い長さの膨張シリンダ、１７は膨張ピストンのコネクティングロッド、１８はクランクピンである。
【０００８】図１と図２の機器構成上の大きな差異は、膨張ピストンが長いか短いか、膨張空間が常温か低温度になるか、パルス管を使用しているかどうかである。運転条件の大きな差異は、膨張ピストン１２、１３が圧縮ピストンより何度進んだクランク角差を維持して往復動作がされるようコネクティングロッド１７がクランクピン１８に取付けられるかである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図３は、出力温度を８０Ｋとする本出願人の提供する改良型パルス管式冷凍機（ＭＰＳ）とスターリング冷凍機（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ）のＣＯＰ（冷凍出力／消費動力＝成績係数）とクランク角差の依存性に関する実験値である。
【００１０】図３に示されるように、改良型パルス管式冷凍機では、クランク角差が５度から５０度の範囲内で冷凍出力が得られるが、最大出力が得られるクランク角差は、例えば、冷凍温度が８０Ｋの時には約３０度であるが、冷凍温度が４０Ｋになると約２０度になる。
【００１１】即ち、冷凍温度（出力温度）と運転条件によって最適なクランク角差が異なることが明らかである。図３で右方に示されるスターリング冷凍機でも低温度が得られるクランク角差の範囲が異なるが、最大出力が得られる最適なクランク角差が存在することは改良型パルス管式冷凍機と同様である。このことは、スターリングサイクルのエンジンでも入力温度や運転条件によって最大効率が得られるクランク角差が存在し、９０度を中心にして±１５度の範囲内である。通常は、膨張ピストン用のクランクピンを圧縮ピストンより９０度進んだクランクピンとすることによってクランク角差が固定され運転されているのが実情である。
【００１２】最大効率を得るには、熱サイクルや運転条件の違いによって最適なクランク角差で膨張ピストンを運転しなければならないことが判る。
【００１３】このため膨張ピストン用のクランクピンを熱サイクルや運転条件の違いによって効率が最大になるようなクランク角差でクランクシャフトに設けなければならない。しかし、熱サイクルや運転条件の違いや用途によって、その都度、固定されたクランク角差の異なるクランクシャフトを製作することは製作費が高くつくし、使用開始後に運転条件の変更が要求された場合は最大効率を得ることができない。
【００１４】また、膨張ピストンを圧縮ピストンとは機械的に分離し独立に駆動する方式では、圧縮ピストンの駆動モータとは独立した別のモータを用い、或るクランク角差を維持しながら駆動する。このため、使用開始後に運転条件の変更が要求された場合でも最大効率を得ることはできるが、非常に高価なものとなる。
【００１５】更に、クランクシャフトと偏心カムを直接ピンで接続・固定する方法もあるが、クランクシャフトの内部の油路からコネクティングロッドの内部の油路を介してガイドピストン部に供給される潤滑油がピンによる接続部から漏洩しガイドピストンの潤滑が不安定になっていた。
【００１６】この出願の発明は、蓄熱型サイクルにおけるクランク角差を任意のクランク角差に簡単に調整し固定でき、ガイドピストン部を含めて潤滑も満足させることができる構造を得ることを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、この出願の請求項１の発明では、膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストンのいずれかを往復動させる偏心カムをクランクシャフトに対して回転可能とし、クランクシャフトに形成した雄型スプラインと係合させる雌型スプラインを形成したクランク角差調整用フランジを偏心カムに隣接させ、接続ピンにより偏心カムとクランク角差調整用フランジとを接続・固定する構成とすることによって、クランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置の変更により圧縮ピストンと膨張ピストン或いはディスプレーサーとのクランク角差を調整できるようにした。
【００１８】また、この出願の請求項２の発明では、上記の構成に加え、膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構において、前記偏心カムと前記クランクシャフトの摺動接触部に複数のシール部材を設置して、クランクシャフトの内部に形成した油路を通して偏心カムの摺動部、更にはコネクティングロッドの内部の油路を通してガイドピストン部に潤滑油を供給するするようにした。
【００１９】
【作用】上記から明らかなように、この出願の請求項１の発明においては、クランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置の変更により圧縮ピストンと膨張ピストン或いはディスプレーサーとのクランク角差を調整できるので、熱サイクルや運転条件の違いにより最適なクランク角差が異なる場合でもクランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置を変えるだけで対応でき、最大効率を得ることが非常に安価に達成できるものである。
【００２０】クランク角差の調節に関していえば、調節可能な最小角度は雄型スプラインと雌型スプラインの歯数が多ければ多い程小さくなり、更には偏心カム（またはクランク角差調整用フランジ）の接続ピン用のピン孔を複数にすることにより更に小さくできる。
【００２１】そして、請求項２の発明では、更に、ピストンガイドぶを含めて潤滑が十分行える。
【００２２】
【実施例】図４および図５は、この出願の発明の蓄熱型サイクルの膨張ピストンまたはディスプレーサーのクランク角差の調整機構の詳細を示すものである。
【００２３】図４および図５において、図示しないモータ等で回転駆動されるクランクシャフト２１には雄型スプライン２２が形成されている。この雄型スプライン２２と係合する雌型スプライン３０はクランク角差調整用フランジ３２に形成されている。このクランク角差調整用フランジ３２のピン孔３１に嵌入したネジ付き接続ピン３３はクランクシャフト２２に回転自在に支持された偏心カム２８のピン孔２７にも嵌合している。偏心カム２８には膨張ピストン２６のコネクティングロッド２９の一端部が回転自在に連結している。クランクシャフト２１のクランクピン２５は圧縮ピストン２３のコネクティングロッド２４の一端部が回転自在に連結している。ピン孔２７とピン孔３１はクランクシャフトの軸中心から同一の距離になるよう形成されている。
【００２４】３５および３６はシール部材である。入口３７から供給される潤滑油がクランクシャフト２１の内部に形成された油路３８と偏心カム２８の内部に形成された油路３９を通してコネクティングロッド２９の内部の油路４０に至り、ガイドピストン部に供給される。
【００２５】クランク角差の調整は、例えば、雄型スプライン２２の溝および雌型スプライン３０の山の数が３６であるならば、１０度毎に膨張ピストン２６と圧縮ピストン２３とのクランク角差を調整できる。
【００２６】例えば、膨張ピストン２６のクランク角差を圧縮ピストン２３より９０度進んだ位置に固定する時は、圧縮ピストン２３を上死点に止めておき、膨張ピストン２６を９０度進めた位置でクランク角差調整用フランジ３２のピン孔３１を偏心カム２８のピン孔２７に合わせて接続ピン３３を嵌入すればスプラインとともにクランク角差は固定される。尚、膨張ピストン２６は、クランクシャフト２１が回転し圧縮ピストン２３が往復動しても、接続ピン３３がピン孔３１とピン孔２７の両方に嵌入されない限り往復動をしない。
【００２７】クランク角差調整用フランジ３２のピン孔３１は、雌型スプライン３０が３６山ならその軸中心からスプラインの隣接する山と山の角度が１０度づつになり、この間に１個のピン孔ならば１０度のみの調整である。ピン孔３１を複数個設ければ、よりクランク角差の微調整が可能となる。微調整のための複数個のピン孔を設ける位置およびスプライン３０の軸中心からの角度は、スプラインのどの山でも、隣接する山と山との間を複数に分割した角度の位置に設ければよい。但し、そのピン孔の中心は、膨張ピストン２６の往復動用の偏心カム２８のピン孔２７と同じ位置になるように設ける。また、クランク角差の微調整をするため、偏心カム２８に複数個のピン孔を設ければ、同様の微調整が可能となることは明らかである。
【００２８】図示してないが、偏心カム２８の油路３４を避けた位置や固定用フランジに、２個から５個のピン孔を設け、軽量化とともにクランク角差が微調整できるようになっている。
【００２９】尚、接続ピン３３は、クランク角差の固定と同時に、クランクシャフトが導入され、これとは機械的には接続されていない膨張ピストン２６の偏心カム２８とを接続・固定して、膨張ピストン２６の往復動をさせる機能を有する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、（１）ヴィルミエ、スターリング、改良型パルス管式、タコニス等、或いはこれらの改良型の熱サイクルの冷凍機、ヒートポンプ、エンジンでは、膨張ピストンやディスプレーサーを圧縮ピストンとは異なるクランク角差を維持させながら往復動させる必要があるが、この出願の発明によれば、任意なクランク角差に調整し駆動することが可能なため上記のいかなる熱サイクルにも適応可能である、（２）部品数が少なく構造が簡単なため、製造も容易で高信頼度の冷凍機、ヒートポンプ、エンジン等を安価に提供できる、（３）複数の熱サイクルの冷凍機、エンジン、ヒートポンプを製造している企業にとっては、クランクシャフト、ガイドピストン、コネクティングロッド等からなるクランク部をほぼ同一の構造で生産できる、という極めて優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明が適用される改良型パルス管式冷凍機の概略を示す図である。
【図２】この出願の発明が適用されるスターリング冷凍機の概略を示す図である。
【図３】図１および図２の熱サイクルのＣＯＰとクランク角差の依存性に関する実験データを示す図である。
【図４】この出願の発明の一実施例の要部の詳細を示す図である。
【図５】この出願の発明の一実施例の要部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１，２１・・・クランクシャフトラケット
２・・・圧縮ピストン用のクランクピン
３，２４・・・圧縮ピストン用のコネクティングロッド
４・・・圧縮ピストン
５・・・圧縮空間
６・・・圧縮シリンダ
７・・・フレキシブルホース
８・・・放熱器
９・・・蓄冷器
１０・・・コールドヘッド
１１・・・パルス管
１２，１３・・・膨張ピストン
１４，１５・・・膨張空間
１６，２０・・・膨張シリンダ
１７，２９・・・膨張ピストン用のコネクティングロッド
１８・・・膨張ピストン用のクランクピン
２２・・・雄型スプライン
２７・・・偏心カムに形成されたピン孔
２８・・・偏心カム
３０・・・雌型スプライン
３１・・・クランク角差調整用フランジに形成されたピン孔
３２・・・クランク角差調整用フランジ
３３・・・接続ピン
３４，３８，３９，４０・・・油路
３５，３６・・・シール部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蓄熱器を構成要素の一つとし、膨張ピストンやディスプレーサーが圧縮ピストンとは或るクランク角差を保持しながら往復動するヴィルミエ、スターリング、改良型パルス管式等、或いはこれらと類似する熱サイクルのヒートポンプ、冷凍機、エンジン等の蓄熱型サイクルにおいて、膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストンのいずれかを往復動させる偏心カムをクランクシャフトに対して回転可能とし、クランクシャフトに形成した雄型スプラインと係合させる雌型スプラインを形成したクランク角差調整用フランジを偏心カムに隣接させ、接続ピンにより偏心カムとクランク角差調整用フランジとを接続・固定する構成とすることによって、クランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置の変更により圧縮ピストンと膨張ピストン或いはディスプレーサーとのクランク角差を調整できるようにしたことを特徴とする蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構。
【請求項２】請求項１記載の蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構において、前記偏心カムと前記クランクシャフトの摺動接触部に複数のシール部材を設置して、クランクシャフトの内部に形成した油路を通して偏心カムの摺動部、更にはコネクティングロッドの内部の油路を通してガイドピストン部に潤滑油を供給するするようにした構造を特徴とする蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構。
【請求項１】 蓄熱器を構成要素の一つとし、膨張ピストンやディスプレーサーが圧縮ピストンとは或るクランク角差を保持しながら往復動するヴィルミエ、スターリング、改良型パルス管式等、或いはこれらと類似する熱サイクルのヒートポンプ、冷凍機、エンジン等の蓄熱型サイクルにおいて、膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストンのいずれかを往復動させる偏心カムをクランクシャフトに対して回転可能とし、クランクシャフトに形成した雄型スプラインと係合させる雌型スプラインを形成したクランク角差調整用フランジを偏心カムに隣接させ、接続ピンにより偏心カムとクランク角差調整用フランジとを接続・固定する構成とすることによって、クランク角差調整用フランジの雌型スプラインをクランクシャフトの雄型スプラインに係合させる際のクランクシャフトに対する偏心カムの回転方向位置の変更により圧縮ピストンと膨張ピストン或いはディスプレーサーとのクランク角差を調整できるようにしたことを特徴とする蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構。
【請求項２】請求項１記載の蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構において、前記偏心カムと前記クランクシャフトの摺動接触部に複数のシール部材を設置して、クランクシャフトの内部に形成した油路を通して偏心カムの摺動部、更にはコネクティングロッドの内部の油路を通してガイドピストン部に潤滑油を供給するするようにした構造を特徴とする蓄熱型サイクルの膨張ピストン、ディスプレーサー、圧縮ピストン等のクランク角差の調整機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【特許番号】特許第３２６４５３１号（Ｐ３２６４５３１）
【登録日】平成１３年１２月２８日（２００１．１２．２８）
【発行日】平成１４年３月１１日（２００２．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３４４６６４
【出願日】平成４年１２月２４日（１９９２．１２．２４）
【公開番号】特開平６−１９３９８８
【公開日】平成６年７月１５日（１９９４．７．１５）
【審査請求日】平成１１年１１月２日（１９９９．１１．２）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００１０２４１８）エクテイー株式会社 (1)
【参考文献】
【文献】特開 平１−１４２３６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５６−２９０３８（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年１２月２８日（２００１．１２．２８）
【発行日】平成１４年３月１１日（２００２．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年１２月２４日（１９９２．１２．２４）
【公開番号】特開平６−１９３９８８
【公開日】平成６年７月１５日（１９９４．７．１５）
【審査請求日】平成１１年１１月２日（１９９９．１１．２）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００１０２４１８）エクテイー株式会社 (1)
【参考文献】
【文献】特開 平１−１４２３６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５６−２９０３８（ＪＰ，Ａ）
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